一種高空可控緩降逃生裝置的製作方法
2023-05-28 21:45:51 1
本實用新型涉及一種救生器材，更具體地說，它涉及一種高空可控緩降逃生裝置。
背景技術：
高層建築火災救生器是一種緩降裝置。為了在火災或其它危急時刻，人和貴重物能從高空處安全降至地面脫離危險區，人們想到了利用緩降裝置。使人從窗口等處下跳時能夠安全著陸。
作為一種高空安全逃生器，它必須具備在發生緊急事故時讓高層建築中的人能安全的降落到地面這一功能。如今，市面上有各式各樣的高空降落裝置。它們的形式多樣，實現功能的方式也各不相同。
有一種高樓逃生器為離心式控速逃生器，通過人下降時帶動離心輪旋轉，下降速度越大離心輪旋轉越快，離心輪旋轉越快則摩擦塊與摩擦盤的摩擦力越大，通過摩擦力平衡人體重力，實現控速逃離危險區。但該種裝置存在對人體有衝擊傷害的缺點。
還有一種逃生裝置由繩子和一個卡繩裝置組成，結構簡單並帶有自鎖裝置，但是下降過程中若裝置處於鬆開狀態時，由於受人重力的影響，下降的速度會很快。而且該裝置在減速時是突然夾緊，速度有個突變過程。這使得身體很難承受這突變性的衝擊力，再由於逃生過程中精神的高度緊張，可能導致操作失誤，造成慘劇，即該裝置存在安全隱患。
目前雖然已有不少緩降裝置，但大都存在這樣那樣的一些問題，歸納起來可大致分為兩類：1、結構複雜，部件多，製造費工費時，用材較多，成本高。2、下降過程對人體有衝擊傷害，下降速度不能人為控制，速度不穩定，安全係數低。上述救生器還存在著共同問題：體積大，無論安置在室內或者室外都會佔據太多的有效空間，且不美觀。因此，目前已有的緩降器很難推廣使用。
技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在於提供一種高空可控緩降逃生裝置，該逃生裝置具有結構簡單、耐用、體積小、對人體無衝擊傷害、下降速度穩定且速度可控、可以多人連續使用、造價較低的特點。
為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：一種高空可控緩降逃生裝置，包括有放繩轉軸、收繩轉軸和能夠承載逃生人員的控制輪，以及依次繞過放繩轉軸、控制輪和收繩轉軸的繩索，所述放繩轉軸和收繩轉軸均可沿其軸向轉動，並且兩者之間相互平行設置，所述放繩轉軸的外徑大於收繩轉軸的外徑，所述放繩轉軸的端部設置有主齒輪，所述收繩轉軸的端部設置有用於與主齒輪嚙合的副齒輪，所述主齒輪的外徑大於放繩轉軸的外徑，所述副齒輪的外徑大於收繩轉軸的外徑，主齒輪與副齒輪嚙合時放繩轉軸與收繩轉軸之間留有間隙；所述繩索的兩端分別與放繩轉軸和收繩轉軸固定連接，控制輪在下降過程中繞設在放繩轉軸上的繩索通過齒輪的嚙合傳動將部分繩索卷繞到收繩轉軸上，放繩轉軸放出的繩索與收繩轉軸卷繞起來的部分繩索之間的繩差為控制輪下降距離的2倍。
本實用新型進一步設置為：逆時針繞設於放繩轉軸上的繩索從放繩轉軸的上方繞出，繞經控制輪後從收繩轉軸的上方繞入，並且順時針繞設於收繩轉軸上。
本實用新型進一步設置為：順時針繞設於放繩轉軸上的繩索從放繩轉軸的下方繞出，繞經控制輪後從收繩轉軸的下方繞入，並且逆時針繞設於收繩轉軸上。
本實用新型進一步設置為：所述放繩轉軸和/或收繩轉軸的端部固定連接有調控手輪，轉動調控手輪能夠令放繩轉軸和/或收繩轉軸沿其軸向轉動，實現繩索的收放。
本實用新型進一步設置為：所述逃生裝置還包括有用於供放繩轉軸和收繩轉軸安裝的固定框，所述固定框呈框架結構設置，所述放繩轉軸和收繩轉軸的兩端均套設有軸承，放繩轉軸和收繩轉軸通過軸承與固定框轉動連接。
本實用新型進一步設置為：所述放繩轉軸相對於主齒輪的另一端同軸設置有盤狀的擋板，繞設於放繩轉軸上的繩索位於擋板與主齒輪之間，所述收繩轉軸相對於副齒輪的另一端也同軸設置有盤狀的擋板，繞設於收繩轉軸上的繩索位於擋板與副齒輪之間；或，所述放繩轉軸的兩端均設置有主齒輪，繞設於放繩轉軸上的繩索位於兩個主齒輪之間，所述收繩轉軸的兩端均設置有副齒輪，繞設於收繩轉軸上的繩索位於兩個副齒輪之間。
本實用新型進一步設置為：所述控制輪呈盤狀結構設置，所述控制輪上設置有用於供繩索嵌入的溝槽，所述溝槽設置於控制輪的周向外側壁上成環狀結構，設置有溝槽的控制輪其橫截面呈工字形結構設置；所述控制輪上設置有能夠用於將繩索按壓固定在溝槽槽底的鎖緊裝置，鎖緊裝置將繩索按壓到溝槽槽底時繩索無法滑過溝槽，鎖緊裝置將繩索鬆開時繩索能夠從溝槽內滑移。
本實用新型進一步設置為：所述控制輪上設置有穿孔，所述穿孔沿控制輪的軸向貫穿其兩端，所述穿孔內穿設有用於供逃生者承載的繩盤。
本實用新型進一步設置為：所述控制輪包括有小徑盤和位於小徑盤軸向兩端的兩個大經盤，所述小徑盤的外側面和大經盤的內側壁合圍形成溝槽，所述控制輪上還設置有通孔，所述通孔沿控制輪的軸向貫穿其兩端，所述通孔至少設置有兩個，所述通孔內穿設有用於將小徑盤和大經盤夾持固定住的螺栓；所述小徑盤的周向外側面上布設有用於增加與繩索的摩擦力的滾花。
本實用新型進一步設置為：所述鎖緊裝置包括有用於將繩索按壓到溝槽槽底的壓杆，以及與壓杆一端固定連接的連接環，以及與連接環可轉動連接的調節手柄，以及與調節手柄鉸接的安裝架，所述安裝架至少通過一個螺栓與控制輪固定連接，所述壓杆相對於連接環的另一端鉸接有固定架，所述固定架至少通過一個螺栓與控制輪固定連接，所述調節手柄的一端與安裝架鉸接；向上轉動調節手柄時，調節手柄繞與安裝架的鉸接處將轉動連接於調節手柄上的連接環向上提拉，連接環向上提拉的過程中壓杆繞與固定架的鉸接處向上提拉，直至壓杆將繩索按壓固定在溝槽的槽底；向下轉動調節手柄時，調節手柄繞與安裝架的鉸接處將轉動連接於調節手柄上的連接環向下推送，連接環向下推送的過程中壓杆繞與固定架的鉸接處向下推送，直至壓杆與繩索脫離接觸。
綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：該逃生裝置通過齒輪的相互傳動，帶動兩個轉軸上的放繩和收繩，使其實現在一個轉軸放繩的同時另一個轉軸又收起部分的繩索。該裝置可以通過手動拉繩速度控制其下降的速度。在下降過程中可以較快地降落也可以緩慢的降落。由於主要通過受力平衡及力矩平衡，所受的摩擦力較小，保證了人在拉繩時的力較小，青年、老人、小孩都可以實現安全降落。因此該逃生裝置可以實現高層建築的人群在發生緊急事故時的安全逃生。並能滿足單個自救逃生和多人互助逃生的不同情況，整個逃生過程安全、輕鬆、快捷。
附圖說明
圖1為一種高空可控緩降逃生裝置的結構示意圖；
圖2為繩索第一種卷繞方式下的受力示意圖；
圖3為繩索第二種卷繞方式下的受力示意圖；
圖4為控制輪的剖面結構示意圖。
附圖標記：1、放繩轉軸；11、主齒輪；2、收繩轉軸；21、副齒輪；3、控制輪；31、溝槽；32、穿孔；33、小徑盤；34、大經盤；35、通孔；36、螺栓；4、繩索；5、調控手輪；6、固定框；61、軸承；7、擋板；8、鎖緊裝置；81、壓杆；82、連接環；83、調節手柄；84、安裝架；85、固定架；9、繩盤。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本實用新型進一步詳細說明。其中相同的零部件用相同的附圖標記表示。需要說明的是，下面描述中使用的詞語「前」、「後」、「左」、「右」、「上」和「下」指的是附圖中的方向，詞語「底面」和「頂面」、「內」和「外」分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
參照圖1-4所示，一種高空可控緩降逃生裝置，包括有放繩轉軸1、收繩轉軸2和能夠承載逃生人員的控制輪3，以及依次繞過放繩轉軸1、控制輪3和收繩轉軸2的繩索4，放繩轉軸1和收繩轉軸2均可沿其軸向轉動，並且兩者之間相互平行設置，放繩轉軸1的外徑大於收繩轉軸2的外徑，放繩轉軸1的端部設置有主齒輪11，收繩轉軸2的端部設置有用於與主齒輪11嚙合的副齒輪21，主齒輪11的外徑大於放繩轉軸1的外徑，副齒輪21的外徑大於收繩轉軸2的外徑，主齒輪11與副齒輪21嚙合時放繩轉軸1與收繩轉軸2之間留有供繩索4纏繞的間隙；繩索4的兩端分別與放繩轉軸1和收繩轉軸2固定連接，控制輪3在下降過程中繞設在放繩轉軸1上的繩索4通過齒輪的嚙合傳動將部分繩索4卷繞到收繩轉軸2上，放繩轉軸1放出的繩索4與收繩轉軸2卷繞起來的部分繩索4之間的繩差為控制輪3下降距離的2倍。
逃生裝置被固定於牆壁外側，使用前需要令放繩轉軸1內繞滿繩索4，減少收繩轉軸2上的繩索4，來保證逃生人員有足夠的下降距離，在使用時逃生人員應先穿戴好安全帶，再將安全帶與控制輪3連接後逃生者抓住牆上的扶手沿著窗口側壁緩慢移動，直至平穩地移至逃生裝置下，放開扶手，人就自然通過繩索4懸掛在逃生裝置下，處於待逃生狀態，然後拉動繩索4，使逃生人員能夠緩慢下降，在此下降過程中可通過手拉繩索4的快慢來調節人下降速度，直至到達地面。
該逃生裝置通過齒輪的相互傳動，帶動兩個轉軸上的放繩和收繩，使其實現在一個轉軸放繩的同時另一個轉軸又收起部分的繩索4。該裝置可以通過手動拉繩速度控制其下降的速度。在下降過程中可以較快地降落也可以緩慢的降落。由於主要通過受力平衡及力矩平衡，所受的摩擦力較小，保證了人在拉繩時的力較小，青年、老人、小孩都可以實現安全降落。因此該逃生裝置可以實現高層建築的人群在發生緊急事故時的安全逃生。並能滿足單個自救逃生和多人互助逃生的不同情況，整個逃生過程安全、輕鬆、快捷。
該逃生裝置為力矩平衡系統。不施加外力時，人體重力與控制輪3上的摩擦力和繩索4兩端拉力是一平衡系統，控制輪3不會轉動，逃生者可以靜止地懸掛在空中，當要逃生時，逃生者只需施加一個不大的拉力拉動安全繩，就可以破壞這個平衡實現人體下降；當不拉安全繩時，系統又恢復到平衡狀態，在摩擦輪與安全繩之間的摩擦力的作用下系統恢復靜止，人又可以安全的懸掛在空中，裝置安全、穩定和可靠。
該逃生裝置主要是通過兩根相互作用的安全繩來負荷人體重量，只要用較小的力就能控制人體下降進度。並能滿足多人互助逃生或單個自救逃生的不同情況，整個逃生過程安全、輕鬆、快捷。
該逃生裝置實現了人為控制其速度的特點，通過人拉動繩索4的速度快慢實現下降速度的快慢調節。在緊急狀況下，由於人的高度緊張和逃生的欲望，逃生者會極力選擇快速逃生，因而在拉繩索4是會有較快的頻率和速度，因而下降得很快，當暫時逃離危險區時，逃生者緊張情緒暫時得到緩解，拉繩的速度減慢，因而下降速度會相對減小。當逃生者即將安全降落地面時，逃生者可以通過受力實現零速度著落。這樣符合人的逃生情緒和逃生狀況，更具人性化。
由於停降可調節的原因，當處於較高樓層的逃生者發現低樓層房間安全時可通過調節繩索4在該樓層安全停下，逃到安全的低樓層中，這樣逃生的機率更大，更節省了逃生所需的時間。
該裝置體積小巧，安全牢固，成本低，操作簡單，使用性強。更不受樓層高度的限制，具有很強的推廣性。
參照圖2所示，逆時針繞設於放繩轉軸1上的繩索4從放繩轉軸1的上方繞出，繞經控制輪3後從收繩轉軸2的上方繞入，並且順時針繞設於收繩轉軸2上。
參照圖3所示，順時針繞設於放繩轉軸1上的繩索4從放繩轉軸1的下方繞出，繞經控制輪3後從收繩轉軸2的下方繞入，並且逆時針繞設於收繩轉軸2上。
上述兩種繞繩方式均能實現放繩轉軸1在放繩時收繩轉軸2能夠收繩，下述以放繩轉軸1外徑為收繩轉軸2外徑的兩倍為例，對纏繩方法的可行性進行計算驗證。
由力矩平衡得：
其中r—控制輪3半徑。
由式1-1可得出：
由受力平衡及式1-2可得控制輪3摩擦力為：
又因為：
其中v1—放繩轉軸1下降速度，v2—收繩轉軸2下降速度，w—轉軸角速度，可得：
其中vc—控制輪3下降速度
假如繩索4拉動速度v1＝0.5m/s，勻速拉動角速度w＝0.25rad/s，由式1-5、式1-6、式1-7可得：
vc＝0.125m/s
通過計算可知這樣的纏繩和裝置搭配可以實現穩定安全近似勻速下降。
放繩轉軸1和/或收繩轉軸2的端部固定連接有調控手輪5，轉動調控手輪5能夠令放繩轉軸1和/或收繩轉軸2沿其軸向轉動，實現繩索4的收放。在發生火災等一些緊急狀況時，該逃生裝置實現了處於同一樓層的人在短時間內的多人逃生：在第一個逃生人員安全逃生後，通過轉動調控手輪5將繩索4以及控制輪3收上樓去，通過繩索4的收放，讓一個人降落後通過收繩實現第二個人的逃生。此外，該手柄也可用於輔助逃生者緩降：樓上待逃生者可以轉動手柄放繩，逃生者無需任何操作即可安全到達地面，因此該裝置也適用於一些老人，小孩和一些肢體障礙者，通過樓上的人搖動手柄，從而帶動繩索4，實現控制輪3的下降。讓這些無法依靠自身逃生的人群能安全下降，達到成功逃生。
逃生裝置還包括有用於供放繩轉軸1和收繩轉軸2安裝的固定框6，固定框6呈框架結構設置，放繩轉軸1和收繩轉軸2的兩端均套設有軸承61，放繩轉軸1和收繩轉軸2通過軸承61與固定框6轉動連接。僅需通過將固定框6安裝固定，方便實現將逃生裝置安裝固定，並且設置有軸承61，使放繩轉軸1和收繩轉軸2在固定框6內能夠靈活的轉動，有利於降低逃生人員拉繩時的阻力。
放繩轉軸1相對於主齒輪11的另一端同軸設置有盤狀的擋板7，繞設於放繩轉軸1上的繩索4位於擋板7與主齒輪11之間，收繩轉軸2相對於副齒輪21的另一端也同軸設置有盤狀的擋板7，繞設於收繩轉軸2上的繩索4位於擋板7與副齒輪21之間。擋板7用於阻擋繩索4，避免卷繞到轉軸上的繩索4向其端部滑移，從而與固定框6內壁牴觸摩擦，增加了逃生人員拉繩時的阻力；此外主齒輪11與副齒輪21嚙合時兩個擋板7之間留有一定的活動間隙，方便轉軸轉動，有利於提高其轉動時的靈活程度。
或是放繩轉軸1的兩端均設置有主齒輪11，繞設於放繩轉軸1上的繩索4位於兩個主齒輪11之間，收繩轉軸2的兩端均設置有副齒輪21，繞設於收繩轉軸2上的繩索4位於兩個副齒輪21之間。通過將繩索4卷繞到齒輪之間，同樣起到避免卷繞到轉軸上的繩索4向其端部滑移，從而與固定框6內壁牴觸摩擦，增加了逃生人員拉繩時的阻力，並且該雙齒輪嚙合結構也有利於提高齒輪的抗載荷能力，令齒輪的輪齒不易斷裂，從而有利於延長齒輪的使用壽命。
控制輪3呈盤狀結構設置，控制輪3上設置有用於供繩索4嵌入的溝槽31，溝槽31設置於控制輪3的周向外側壁上成環狀結構，設置有溝槽31的控制輪3其橫截面呈工字形結構設置；繩索4嵌入溝槽31內，在逃生人員掛在控制輪3下方時繩索4能夠將控制輪3包裹的角度超過180°，從而令下方的逃生人員能夠平穩的承掛在控制輪3下方。
控制輪3上設置有能夠用於將繩索4按壓固定在溝槽31槽底的鎖緊裝置8，鎖緊裝置8將繩索4按壓到溝槽31槽底時繩索4無法滑過溝槽31，鎖緊裝置8將繩索4鬆開時繩索4能夠從溝槽31內滑移。當火災等一些緊急情況發生時，人馬上穿上安全防護繩從高樓地面移動到箱體下，在整個過程中，由於受外界各種因素和複雜情況的影響，如繩索4或許會發生晃動或者在繩索4從鬆弛階段到緊繃階段的拉伸，以及位置會發生微小的偏移等，這些都會對逃生者產生一定的安全隱患，用鎖緊裝置8，通過對繩索4的鎖定夾緊，就可以避免這些外界影響對人身安全的隱患。當逃生者調整狀態，懸空穩定後即可將鎖緊裝置8鬆開。此時人依然懸掛於高空，處於靜止狀態。當人用較小的力拉動纏在大滾軸上的繩索4時，人就可以下降了。
控制輪3上設置有穿孔32，穿孔32沿控制輪3的軸向貫穿其兩端，穿孔32內穿設有用於供逃生者承載的繩盤9。使用控制輪3前先令逃生者穿戴好安全帶，將安全帶上的安全鉤與繩盤9扣接，該結構方便逃生者承載到控制輪3上，並且可通過調節繩盤9的長短來調節控制輪3離逃生者的距離，該距離以手臂能拉扯到繩索4時為佳。
控制輪3包括有小徑盤33和位於小徑盤33軸向兩端的兩個大經盤34，小徑盤33的外側面和大經盤34的內側壁合圍形成溝槽31，控制輪3上還設置有通孔35，通孔35沿控制輪3的軸向貫穿其兩端，通孔35至少設置有兩個，通孔35內穿設有用於將小徑盤33和大經盤34夾持固定住的螺栓36；小徑盤33的周向外側面上布設有用於增加與繩索4的摩擦力的滾花。控制輪3的分體設置有利於降低其加工成本，並且方便滾花的加工，令溝槽31的槽底布設有滾花，大大的提高了控制輪3與繩索4的摩擦力，因此若人不拉動繩索4，則處於靜止狀態，此時控制輪3受到兩繩的拉力和逃生者的重力受力平衡，在兩轉軸上實現力矩平衡。當人用較小的力拉動繩索4時，只需該力略大於摩擦力人便可下降。當人放手後拉力消失，因為受摩擦力的緣故，作減速運動直至靜止。
鎖緊裝置8包括有用於將繩索4按壓到溝槽31槽底的壓杆81，以及與壓杆81一端固定連接的連接環82，以及與連接環82可轉動連接的調節手柄83，以及與調節手柄83鉸接的安裝架84，安裝架84至少通過一個螺栓36與控制輪3固定連接，壓杆81相對於連接環82的另一端鉸接有固定架85，固定架85至少通過一個螺栓36與控制輪3固定連接，調節手柄83的一端與安裝架84鉸接；向上轉動調節手柄83時，調節手柄83繞與安裝架84的鉸接處將轉動連接於調節手柄83上的連接環82向上提拉，連接環82向上提拉的過程中壓杆81繞與固定架85的鉸接處向上提拉，直至壓杆81將繩索4按壓固定在溝槽31的槽底；向下轉動調節手柄83時，調節手柄83繞與安裝架84的鉸接處將轉動連接於調節手柄83上的連接環82向下推送，連接環82向下推送的過程中壓杆81繞與固定架85的鉸接處向下推送，直至壓杆81與繩索4脫離接觸。上述結構簡單易實現，在扳動調節手柄83的過程中方便實現壓杆81對繩索4的按壓緊固。
該逃生裝置不需電源，可以自控調節，使下降速度平穩，並具有體積小巧，結構緊湊，攜帶和使用方便，安全性能好的特點，且裝置結構簡單，操作方便，成本低廉，具有很強的實用性和推廣性，是高樓緊急逃生的理想產品。
以上僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。