CN206183820U - 自冷却高楼缓降器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自冷却高楼缓降器，包括绳索绕轮机构、行星轮增速机构、摩擦减速机构、风扇冷却机构、离合机构和外壳，将重物或受困人员悬挂于绳索上，带动V轮旋转，通过行星轮增速机构的齿轮系统的传递，将V轮的转速提高，传递给制动轮，使制动轮获得较高转速，与制动轮相连的制动片高速转动，由于离心力的作用与制动外壳的壁面产生很强的摩擦力，该摩擦力对中心柱的力矩与重物或受困人员下落产生的力矩平衡，最终使得重物或受困人员匀速下落。本实用新型在不借助外力的条件下，使得人或中午从高空均速落下，落地速度达到国家的安全标准，运用在逃生条件下，可以让被困人员匀速地滑落到地面，达到逃生的目的。

Description

自冷却高楼缓降器

技术领域

本实用新型涉及一种消防领域的紧急避险自救装置，具体涉及一种自冷却高楼缓降器。

背景技术

高楼火灾一直威胁着居民的生命，为了在高楼发生火灾的时顺利逃生，出现了各种逃生装置，如高楼逃生飞行装置、高楼逃生楼间装置、高楼逃生缓降装置、地面直接承接装置等。高楼逃生飞行装置存在如下缺陷：由于发生火灾的高楼附近人员混乱，气流复杂，各类小型飞行装置难以控制，因此捆绑在身体上的火箭、动力风扇等一直没有得到推广，如果在风较大的天气中，人员在空中的横向移动不能够有效控制的情况下，不能够确保下跳人员的生命安全，会造成人员的二次意外伤害。高楼逃生楼间装置存在如下缺点：美国有些高楼建设逃生用临时电梯用于火灾发生时，方便人员逃生，但是这类装置的投资大，设备维护成本高，一直没有得到推广。高楼缓降装置可以有效地避免上述问题，但是现有的高楼逃生缓降装置在运行过程中会产生大量的热量，影响其运行效果和使用寿命，因此需要设计一款能自冷却的高楼缓降器。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种自冷却高楼缓降器，运行时散热快，稳定运行效果，延长使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种自冷却高楼缓降器，包括：

绳索绕轮机构，其包括行星轮支座、中心柱、V轮、导向滑轮组和绳索，所述行星轮支座相对楼体固定，所述中心柱垂直固接于行星轮支座上，所述V轮通过其上的V轮中心孔间隙套装于中心柱上，所述V轮的外柱面上设有一圈V形槽，所述导向滑轮组固设于行星轮支座的下端，其包括上左滑轮、上右滑轮和下滑轮，所述绳索的一端位于下滑轮的左下方，另一端依次绕经下滑轮的左侧、上左滑轮的右侧、V形槽、上右滑轮的左侧和下滑轮的右侧后位于下滑轮的右下方；

行星轮增速机构，其包括行星轮架、行星轮、中心轮和太阳轮，所述行星轮架固定连接于V轮的一端，所述行星轮为3个，分别固接于行星轮架的3个角端，所述中心轮与中心柱轴接，所述太阳轮为内齿圈，其一端与行星轮支座固定连接，3个所述行星轮分别与中心轮外啮合并分别与太阳轮内啮合；

风扇冷却机构，其包括风扇支架和叶片，所述风扇支架设于中心轮的侧方并与中心柱轴接，多片所述叶片沿风扇支架的周向一圈设置；

外壳，罩设于绳索绕轮机构、行星轮增速机构和风扇冷却机构的外侧，其一端与行星轮支座固定连接。

上述的自冷却高楼缓降器还包括摩擦减速机构，其包括制动片和制动外壳，所述中心轮的远离V轮端设有制动轮，所述制动轮的外柱面上设有径向凹槽，所述制动片嵌装于径向凹槽内，所述制动外壳罩设于制动轮的外侧，且制动外壳与太阳轮的另一端固定连接，所述制动片与制动外壳的内壁面触接。

上述的自冷却高楼缓降器还包括离合机构，其包括钢球，所述中心轮的远离V轮端设有离合轴部，所述风扇支架的近中心轮端设有离合环部，所述离合轴部同轴插接于离合环部的内侧，所述钢球嵌设于离合轴部的外柱面与离合环部的内壁面之间。

优选的，所述制动轮的外柱面上均布有3～6个所述径向凹槽，每一所述径向凹槽内嵌装一片制动片。

其中，所述行星轮架的3个角端分别设有一行星轮轴，所述行星轮通过垫片和螺钉与行星轮轴固定连接。

上述的自冷却高楼缓降器的温升计算方法，按下式计算：

其中，h为下降高度，M为绳索上缓降物的重量，m₁为制动片重量，m₂为中心轮重量；

Q＝ηMgh为制动片处的热量消耗；

c_p1＝385J/(kg·K)为制动片的比热容；

c_p2＝465J/(kg·K)为中心轮的比热容。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，可以在不借助外力的条件下，使得人或中午从高空均速落下，落地速度达到国家的安全标准，运用在逃生条件下，可以让被困人员匀速地滑落到地面，达到逃生的目的。本实用新型自带冷却机构，控制运行过程的温升在一定范围内，提高其运行可靠性和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的主视图；

图2为实施例一的绕线方式示意图；

图3为实施例一拿掉外壳后的右视图；

图4为实施例一中中心柱与行星轮支座的连接示意图；

图5为实施例一中绳索绕轮机构的结构示意图；

图6为实施例一中行星轮增速机构的结构示意图；

图7为实施例一中摩擦减速机构的结构示意图；

图8为实施例一中风扇冷却机构的结构示意图；

图9为实施例一中行星轮增速机构的结构简图；

图10为实施例一的温升与下降高度的关系曲线图。

附图标记说明：

1、行星轮支座；2、中心柱；3、V轮；300、V形槽；4、导向滑轮组；400、上左滑轮；401、上右滑轮；402、下滑轮；5、绳索；6、行星轮架；7、行星轮；8、中心轮；800、制动轮；9、太阳轮；10、垫片；11、螺钉；12、制动片；13、制动外壳；14、风扇支架；15、叶片；16、钢球；17、外壳。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1、图3所示，一种自冷却高楼缓降器，包括绳索绕轮机构、行星轮增速机构、摩擦减速机构、风扇冷却机构、离合机构和外壳。

如图5所示，所述绳索绕轮机构包括行星轮支座1、中心柱2、V轮3、导向滑轮组4和绳索5，所述行星轮支座1相对楼体固定，所述中心柱2垂直固接于行星轮支座1上(见图4)，所述V轮3通过其上的V轮中心孔间隙套装于中心柱2上，所述V轮3的外柱面上设有一圈V形槽300。

如图2所示，所述导向滑轮组4通过滑轮盖板固设于行星轮支座1的下端，其包括上左滑轮400、上右滑轮401和下滑轮402，所述绳索5的一端位于下滑轮402的左下方，另一端依次绕经下滑轮402的左侧、上左滑轮400的右侧、V形槽300、上右滑轮401的左侧和下滑轮402的右侧后位于下滑轮402的右下方。

如图6所示，所述行星轮增速机构包括行星轮架6、行星轮7、中心轮8和太阳轮9，所述行星轮架6固定连接于V轮3的一端。

所述行星轮架6具有3个角端，且3个角端分别设有一行星轮轴，所述行星轮7为3个，分别通过垫片10和螺钉11对应地与行星轮轴固定连接。

所述中心轮8与中心柱2通过轴承轴接，所述太阳轮9为内齿圈，其一端与行星轮支座1固定连接，3个所述行星轮7分别与中心轮8外啮合并分别与太阳轮9内啮合。

如图7所示，所述摩擦减速机构包括制动片12和制动外壳13，所述中心轮8的远离V轮3端设有制动轮800，所述制动轮800的外柱面上均布有3个径向凹槽，所述制动片12嵌装于径向凹槽内，所述制动外壳13罩设于制动轮800的外侧，且制动外壳13与太阳轮9的另一端固定连接，所述制动片12与制动外壳13的内壁面触接。

如图8所示，所述风扇冷却机构包括风扇支架14和叶片15，所述风扇支架14设于制动轮800的侧方并与中心柱2通过轴承轴接，多片所述叶片15沿风扇支架14的周向一圈设置。

所述离合机构包括钢球16，所述制动轮800的近制动外壳13端设有自制动外壳13伸出的离合轴部，所述风扇支架14的近制动外壳13端设有离合环部，所述离合轴部同轴插接于离合环部的内侧，所述钢球16嵌设于离合轴部的外柱面与离合环部的内壁面之间。

所述外壳17罩设于绳索绕轮机构、行星轮增速机构和风扇冷却机构的外侧，其一端与行星轮支座固定连接。

本实用新型的工作原理为：将本实用新型固定在阳台上，可以是窗台或者暖气片等坚固的地方，平时没有危险可以收藏起来，一旦有危险便可拿出使用。将重物或受困人员悬挂于绳索上，带动V轮旋转，通过行星轮增速机构的齿轮系统的传递，将V轮的转速提高，传递给制动轮。经过合理搭配齿轮结构，可以使制动轮获得较高转速，在该转速的带动下，与制动轮相连的制动片高速转动，由于离心力的作用与制动外壳的壁面产生很强的摩擦力，该摩擦力对中心柱的力矩与重物或受困人员下落产生的力矩平衡，最终使得重物或受困人员能够匀速下落。

本实施例中，行星轮增速机构的结构简图如图9所示，中心轮、行星轮和太阳轮的齿数优选为：

Z₁＝9，Z₂＝15，Z₃＝39。

其传动比计算如下：

本实用新型自冷却高楼缓降器的温升按下式计算，温升与下降高度的关系曲线图如图10所示。

其中，h为下降高度，M为绳索上缓降物的重量，m₁为制动片重量，m₂为中心轮重量；

Q＝ηMgh为制动片处的热量消耗；

c_p1＝385J/(kg·K)为制动片的比热容；

c_p2＝465J/(kg·K)为中心轮的比热容。

本实施例中，优选h＝4.5m，M＝75kg，m₁＝34g，m₂＝0.89kg，则

本实施例制动片的摩擦系数计算如下：

设绳子的回转半径为r，制动轮的回转半径为R，轮系的传动比由上述计算为i＝5.33。

下降高度为h，落地用时间为t，则落地速度可近似为v＝h/t。

则绳索的转速N₁＝v/r*60/2/π。

由传动比得制动轮的转速N₂＝5.33*N₁。

制动轮给壁面的压力：F＝4*m*((N₂*2π/60)^2)*R，式中m为每片制动片的质量。

重物转矩：T₁＝Mgr，M为负载的质量。

制动轮转矩：T₂＝F*μ*(R+δ)，δ为制动片质心到摩擦壁面的径向距离。

为使得重物匀速下降，则T₁*ω₁*η＝T₂*ω₂。

由以上各式：μ＝Mgt²r³η/(605.68*R*(R+δ)*m*h²)，式中M为重物质量，g为重力加速度，t为下落时间，r为绳子回转半径，R为制动轮回转半径，m为每片制动片的质量，h为下降高度，经验证各量纲满足基本物理定律。

摩擦生热＝制动轮扭矩*制动轮转角，即摩擦生热Q＝T₂*Φ，Φ为制动轮的转角。

Φ＝ω₂*t，ω₂＝5.33h/(t*r)，所以产热Q＝ηMgh。

所以对于M＝50kg的重物，

r＝28mm，R＝76mm，δ＝5mm，

制动片：体积V＝9.53cm³，每块的质量m＝84.8g，

h＝4.5m，t＝7.3s，g＝9.81m/s，η＝80％，

这样可解得：摩擦系数μ＝0.072。

当重物质量M＝75kg时，t＝4.5s，其余参数没变，此时摩擦系数μ＝0.041。

上述方案中，可以在不借助外力的条件下，使得人或中午从高空均速落下，落地速度达到国家的安全标准，运用在逃生条件下，可以让被困人员匀速地滑落到地面，达到逃生的目的。本实用新型自带冷却机构，控制运行过程的温升在一定范围内，提高其运行可靠性和使用寿命。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种自冷却高楼缓降器，其特征在于，包括：

绳索绕轮机构，其包括行星轮支座、中心柱、V轮、导向滑轮组和绳索，所述行星轮支座相对楼体固定，所述中心柱垂直固接于行星轮支座上，所述V轮通过其上的V轮中心孔间隙套装于中心柱上，所述V轮的外柱面上设有一圈V形槽，所述导向滑轮组固设于行星轮支座的下端，其包括上左滑轮、上右滑轮和下滑轮，所述绳索的一端位于下滑轮的左下方，另一端依次绕经下滑轮的左侧、上左滑轮的右侧、V形槽、上右滑轮的左侧和下滑轮的右侧后位于下滑轮的右下方；

行星轮增速机构，其包括行星轮架、行星轮、中心轮和太阳轮，所述行星轮架固定连接于V轮的一端，所述行星轮为3个，分别固接于行星轮架的3个角端，所述中心轮与中心柱轴接，所述太阳轮为内齿圈，其一端与行星轮支座固定连接，3个所述行星轮分别与中心轮外啮合并分别与太阳轮内啮合；

风扇冷却机构，其包括风扇支架和叶片，所述风扇支架设于中心轮的侧方并与中心柱轴接，多片所述叶片沿风扇支架的周向一圈设置；

外壳，罩设于绳索绕轮机构、行星轮增速机构和风扇冷却机构的外侧，其一端与行星轮支座固定连接。

2.根据权利要求1所述的自冷却高楼缓降器，其特征在于，还包括摩擦减速机构，其包括制动片和制动外壳，所述中心轮的远离V轮端设有制动轮，所述制动轮的外柱面上设有径向凹槽，所述制动片嵌装于径向凹槽内，所述制动外壳罩设于制动轮的外侧，且制动外壳与太阳轮的另一端固定连接，所述制动片与制动外壳的内壁面触接。

3.根据权利要求1所述的自冷却高楼缓降器，其特征在于，还包括离合机构，其包括钢球，所述中心轮的远离V轮端设有离合轴部，所述风扇支架的近中心轮端设有离合环部，所述离合轴部同轴插接于离合环部的内侧，所述钢球嵌设于离合轴部的外柱面与离合环部的内壁面之间。

4.根据权利要求2所述的自冷却高楼缓降器，其特征在于，所述制动轮的外柱面上均布有3～6个所述径向凹槽，每一所述径向凹槽内嵌装一片制动片。

5.根据权利要求1所述的自冷却高楼缓降器，其特征在于，所述行星轮架的3个角端分别设有一行星轮轴，所述行星轮通过垫片和螺钉与行星轮轴固定连接。