一種警民兼容的緩降器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適合樓房發(fā)生災(zāi)害事故中實(shí)施專業(yè)救援和非專業(yè)自救的緩降器，本發(fā)明也廣泛適合于民間縱向垂直向下運(yùn)輸之用途。本緩降器主要由離心摩擦勻速自控裝置和蹄片制動(dòng)控制裝置組成。離心摩擦裝置主要包括機(jī)架板、繩輪、增速裝置、甩塊、摩擦鼓等組件；蹄片制動(dòng)控制裝置，通過(guò)安裝在制動(dòng)手柄上的拉力彈簧調(diào)節(jié)蹄片松緊程度，其剎車(chē)蹄片總成安裝在甩塊導(dǎo)軌等剛性連接的剎車(chē)鼓內(nèi)。本緩降器殼體上下各有兩個(gè)鋼絲繩進(jìn)出引導(dǎo)套管，改變緩降器吊掛方式和鋼絲繩進(jìn)出線方式，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全不變的情況下，可分別獲得單向自救和雙向往返式兩種救助功能。純機(jī)械式設(shè)計(jì)，確保被救援者平穩(wěn)勻速下降，能隨時(shí)制動(dòng)，懸停和軟著陸；而且制造工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。
【專利說(shuō)明】—種警民兼容的緩降器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適合樓房或其他高空現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的災(zāi)害事故中實(shí)施專業(yè)批量救援和非專業(yè)自我救助的緩降器，本發(fā)明也廣泛適合民間用于物體垂直向下運(yùn)輸和大廈外墻作業(yè)等作業(yè)用途。
【背景技術(shù)】
[0002]樓房多層化和高層化是現(xiàn)代文明進(jìn)步的體現(xiàn)，也是城市化發(fā)展的必然趨勢(shì)，這就意味著人員、貴重設(shè)施和財(cái)產(chǎn)越來(lái)越集中，一旦發(fā)生火災(zāi)或其他災(zāi)害，人員逃生和組織救助的難度不斷增大。有鑒于此，在上世紀(jì)八十年代就有一種稱之為“高樓逃生緩降器”的產(chǎn)品問(wèn)世，人們希望利用這種工具就能通過(guò)窗戶或陽(yáng)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)安全降落逃生。近二三十年來(lái)，我國(guó)社會(huì)各界對(duì)“緩降器”的研究非?；钴S，按2011年調(diào)查，相關(guān)的發(fā)明和實(shí)用新型專利項(xiàng)目數(shù)已超過(guò)二百項(xiàng)，穩(wěn)居世界各國(guó)同類專利之冠。就技術(shù)原理而論，不同緩降器的設(shè)計(jì)無(wú)非都是創(chuàng)造一種合適的阻尼，以抗衡被救援人員自身重力，使被救助者以可接受的速度下降繼而安全著陸。實(shí)現(xiàn)阻尼的技術(shù)路線主要有機(jī)械阻尼、液壓阻尼和電磁阻尼三種。就國(guó)內(nèi)外進(jìn)入市場(chǎng)流通的緩降器而言，基本清一色為機(jī)械阻尼型。緩降器設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵主要是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)勻速降落，而且速度應(yīng)在一般人所能接受的安全速度范圍之內(nèi)；速度還可以人為自主地進(jìn)行減速控制甚至懸停；作為一種大眾化防災(zāi)應(yīng)急使用的產(chǎn)品，優(yōu)良的緩降器還應(yīng)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、輕便、“免維護(hù)”和人性化等優(yōu)點(diǎn)。目前，無(wú)論是已公開(kāi)的發(fā)明專利項(xiàng)目或在市場(chǎng)流通的緩降器產(chǎn)品，都未能較好地滿足以上的全部要求。市場(chǎng)上流行的機(jī)械阻尼型緩降器雖然品牌繁多，主要包括凸輪施壓阻尼控制型和行星輪速度自動(dòng)控制型。凸輪施壓阻尼控制型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但絕對(duì)不可能實(shí)現(xiàn)勻速下降；行星輪速度自動(dòng)控制型是目前市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，從理論上可以實(shí)現(xiàn)勻速下降，但卻無(wú)自主地進(jìn)行減速控制和懸停的功能，而且，行星輪速度自動(dòng)控制型一般使用內(nèi)齒輪，加工工藝要求較高，成本也自然受到影響。本發(fā)明所涉及的緩降器能較理想地解決技術(shù)、成本、可靠性等一系列難題，既可滿足一般民眾自救和他救的需要，還可作為一種警用裝備投入高效的批量救援行動(dòng)。由于本發(fā)明涉及的緩降器具有靈活減速控制和軟著陸的功能，還可迎合工礦企業(yè)和樓宇裝修工程等需要，為物體縱向垂直向下運(yùn)輸和大廈外墻作業(yè)提供廣泛的使用空間。本發(fā)明涉及的緩降器設(shè)計(jì)，為全面實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)行頒布的緩降器國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和滿足消防救援各種現(xiàn)實(shí)要求提供了圓滿而人性化的的一攬子解決方案，本方案的正確性和可行性已經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)所充分論證。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
和實(shí)現(xiàn)方法
[0004]本發(fā)明所涉及的緩降器的核心技術(shù)是將離心摩擦勻速自控裝置和蹄片制動(dòng)裝置巧妙地融為一體。你中有我，我中有你，和諧協(xié)調(diào)地實(shí)現(xiàn)總體功能的目標(biāo)。
[0005]離心摩擦勻速自控裝置主要由兩個(gè)嚙合的齒輪組共同組成一個(gè)9倍速升速裝置，其中與繩輪一體化總成-20的大齒輪為48齒，與之嚙合的小齒輪-3為16齒；一級(jí)小齒輪通過(guò)聯(lián)動(dòng)軸帶動(dòng)第二級(jí)的大齒輪-6,此大齒輪為48齒,而與之嚙合的小齒輪-18為16齒；背附在剎車(chē)鼓的甩塊導(dǎo)軌與小齒輪-18以相同的速度旋轉(zhuǎn)，甩塊在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，由離心力驅(qū)使沿著導(dǎo)軌向外滑動(dòng)，并與相對(duì)靜止而軸線相同的殼體蓋-2圓桶型內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，形成反方向的摩擦力矩。在摩擦半徑(即殼體蓋-2園桶型內(nèi)壁之半徑)和甩塊重量和摩擦貼片材質(zhì)(摩擦系數(shù))等確定后，摩擦力矩的大小與甩塊轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的平方成正比。速度越高，摩擦力矩就越大，通過(guò)齒輪的傳遞，迅速與繩輪的鋼絲繩所系的負(fù)重實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，正是這種自動(dòng)反饋和響應(yīng)的方式，使得降落勻速的目的能完美地實(shí)現(xiàn)。而在下降過(guò)程中勻速的速度大小主要取決于負(fù)重，負(fù)重越大，勻速的速度值也就越高。通過(guò)理論分析和試驗(yàn)都清楚表明，合理控制下降速度最有效的技術(shù)措施是調(diào)整變速裝置的變速比?？紤]國(guó)標(biāo)要求負(fù)重范圍在35公斤到100公斤(并考慮留有足夠的冗余度)，而下降速度要求不高于1.5米/秒，本發(fā)明涉及的緩降器設(shè)計(jì)將變速比設(shè)定9倍是合理的。此舉，將在穩(wěn)定而可靠地滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，為其他相關(guān)零件參數(shù)設(shè)計(jì)提供了足夠的調(diào)整空間。
[0006]由于本發(fā)明對(duì)齒輪的技術(shù)要求不高，齒輪材料選為普通的45號(hào)鋼就可以了，至于齒輪系列的模數(shù)主要取決于整體尺寸大小及齒輪強(qiáng)度等因數(shù)，可在標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列中1.0—
2.0mm之間選取即可。在變速比、繩輪、剎車(chē)鼓半徑和殼體蓋-2圓桶型內(nèi)壁半徑等參數(shù)確定后，蹄片的大小和重量將是設(shè)計(jì)調(diào)整自由度較高的參數(shù)，因?yàn)槟Σ亮εc甩塊的質(zhì)量(重量)成正比；而甩塊的摩擦片可采用摩托車(chē)工業(yè)常用的金屬纖維(也可能含有其他纖維)制成的剎車(chē)片，其耐用性和溫度特性等指標(biāo)均可滿足要求。
[0007]本發(fā)明涉及的緩降器的蹄片制動(dòng)裝置(見(jiàn)圖2、3)，主要由剎車(chē)蹄片總成_16(圖1)、剎車(chē)凸輪軸-2、剎車(chē)手柄_3、固定手柄_4、手柄握力調(diào)節(jié)可變位彈簧-1和彈簧調(diào)節(jié)按鈕-2等組成，而剎車(chē)蹄片總成-16安裝在與小齒輪、甩塊、甩塊導(dǎo)軌等剛性聯(lián)接的剎車(chē)鼓內(nèi)。在不執(zhí)行制動(dòng)情況下，蹄片與剎車(chē)鼓內(nèi)壁是分離的，當(dāng)制動(dòng)手柄通過(guò)的彈簧或人為施加在剎車(chē)手柄的作用力作用下，凸輪雙向推動(dòng)蹄片向外漲開(kāi)，一旦觸及轉(zhuǎn)動(dòng)著的剎車(chē)鼓內(nèi)壁而產(chǎn)生摩擦阻尼。當(dāng)蹄片材料(摩擦系數(shù))確定后其摩擦阻尼的大小就取決于手柄彈簧或人工施加的制動(dòng)力。由于剎車(chē)手柄的力臂關(guān)系，握力被放大，所以只要施加較小的握力，就足以制動(dòng)甚至剎停繩輪。當(dāng)剎車(chē)手柄施加的握力釋放后，在剎車(chē)蹄片總成復(fù)位彈簧-3的作用下，蹄片恢復(fù)原本的松開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)，緩降器所負(fù)重物繼續(xù)保持以均勻安全的速度下滑。
[0008]為了降低不同負(fù)重相應(yīng)勻速速度上的差異，本發(fā)明涉及的緩降器的蹄片制動(dòng)裝置，在制動(dòng)手柄設(shè)置了彈簧拉動(dòng)力臂的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，通常初始常態(tài)設(shè)定在力臂較短的位置上，彈簧參數(shù)的設(shè)計(jì)的依據(jù)是能平衡繩輪25公斤的負(fù)重，一旦負(fù)重超過(guò)25公斤，繩輪就能由負(fù)重帶動(dòng)而開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)(負(fù)重物開(kāi)始向下滑落)，這就是蹄片制動(dòng)裝置的初始阻尼值，這對(duì)緩降器在使用時(shí)減輕離心摩擦勻速自控裝置的有效負(fù)載，降低不同負(fù)重相應(yīng)速度的差異起到積極的作用。
[0009]如圖2示，本發(fā)明涉及的緩降器的蹄片制動(dòng)裝置的剎車(chē)蹄片總成，包括蹄片(連摩擦片)、凸輪、凸輪軸、回位彈簧等全部采用摩托車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配件，對(duì)今后提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化水平有積極的意義。
[0010]本發(fā)明涉及的緩降器在完全不改變產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，只改變其吊掛方式和鋼絲繩的進(jìn)出方式，就能依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用的要求，使產(chǎn)品設(shè)定為雙向往返式或單向下滑式兩種不同的規(guī)格。
[0011]如圖4所示，作為“雙向往返方式”使用時(shí)，將緩降器吊耳螺栓-11(圖1)穩(wěn)固地吊掛在救援現(xiàn)場(chǎng)合適的位置上，緩降器的鋼絲繩分別通過(guò)設(shè)置在殼體蓋下方的兩個(gè)鋼絲繩導(dǎo)管進(jìn)出，將鋼絲繩附有救生繩掛鉤的一端向地下拋落，另一端與被救援人員穿著救生帶連接，從而進(jìn)入臨降狀態(tài)；負(fù)責(zé)救援人員握住剎車(chē)手柄，被救援人員即可在救援人員的協(xié)助下，跨出建筑物，并處于懸空和準(zhǔn)備下降的狀態(tài)，救援人員只要松開(kāi)制動(dòng)手柄，被救援人員即可實(shí)現(xiàn)勻速安全下降。
[0012]單向下滑式在使用時(shí)，鋼絲繩上端通過(guò)掛鉤吊掛在合適和可靠的位置上，而另一端向地面拋落。被救援人員穿著的安全帶與殼體下方的掛耳孔_6(圖4)鉤接。由于單向下滑式在剎車(chē)手柄輔助彈簧的作用方向與雙向往返式相反，剎車(chē)手柄在完全不施加人工握力時(shí)，裝置處于剎車(chē)狀態(tài)，被救援人員就可以脫離建筑物懸停空中，被救援人員穩(wěn)妥地空中懸停；當(dāng)被救援人員握住制動(dòng)手柄時(shí)，蹄片反而松開(kāi)，緩降器依靠離心摩擦勻速自控裝置而勻速下降，只要被救援人員放松剎車(chē)手柄，蹄片漲開(kāi)，速度就馬上減緩。這對(duì)于普通的被救援人員自救就顯得更加人性化了。
[0013]本發(fā)明涉及的緩降器還為被救援人員或貨物提供軟著陸的可能性。比如雙向往返方式，由于每個(gè)緩降器鋼絲繩長(zhǎng)度都應(yīng)依據(jù)使用者所處建筑物的高度對(duì)應(yīng)確定的，當(dāng)拋落的鋼絲繩其救生繩掛鉤返回至接近救援層時(shí)(若在救生繩或救生衣上附帶安裝具備聲、光報(bào)警功能的小設(shè)施效果則更好)，救援人員便可及時(shí)地進(jìn)行剎車(chē)操作，即可使得被救援人員或貨物實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的軟著陸。對(duì)于緩降器單向跟隨下滑方式，實(shí)現(xiàn)軟著陸就需要增加一些額外的設(shè)計(jì)，這就不列入本發(fā)明的內(nèi)容。
[0014]作為非專業(yè)民眾自我救助的緩降器，除了要求使用方便簡(jiǎn)單外，由于心態(tài)脆弱，良好而可靠的懸停功能對(duì)穩(wěn)定被救援人員情緒是重要的；此外，下降的速度應(yīng)穩(wěn)定，而且一般速度宜相對(duì)低些，本發(fā)明涉及緩降器的蹄片制動(dòng)機(jī)構(gòu)為滿足這種個(gè)性化的需求提供了實(shí)現(xiàn)的可能性。
[0015]作為專業(yè)批量救援警用裝備的緩降器，除了重點(diǎn)考慮安全性外，還應(yīng)體現(xiàn)救援的高效性，救援者依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，并參考被救援人員的體重、健康及心理素質(zhì)等，可通過(guò)對(duì)本發(fā)明所涉及的緩降器制動(dòng)手柄彈簧作用位置的調(diào)整，而有針對(duì)性地滿足不同情況的需要。
[0016]一旦被救援人員下降途中發(fā)生意外，作為警用專業(yè)裝備的緩降器還應(yīng)具備及時(shí)提供救助的功能，本發(fā)明涉及的緩降器，救助人員通過(guò)另外一個(gè)單向下滑式緩降器下降到達(dá)解救現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，因其具有空手懸停功能，就可騰出雙手實(shí)施救助。
[0017]本發(fā)明涉及的緩降器另外一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)牢靠，基本不必頻繁的保養(yǎng)和維護(hù)，設(shè)計(jì)使用的材料來(lái)源豐富，加工工藝簡(jiǎn)單，與目前市場(chǎng)流通的緩降器相比，本發(fā)明涉及的緩降器具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。
【權(quán)利要求】
1.一種警民兼容的緩降器，主要包括離心摩擦勻速自控機(jī)構(gòu)和碲片漲閘制動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分，共同協(xié)調(diào)作用，相互支持，共同提升緩降器的安全可靠性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩降器，其離心摩擦勻速自控機(jī)構(gòu)主要包括基板、繩輪與大齒輪總成、帶軸小齒輪、大齒輪、由小齒輪、離心甩塊、及固定在摩擦制動(dòng)盤(pán)背板的甩塊導(dǎo)軌等組成的組件和兼有甩塊離心摩擦盤(pán)功能的殼體上蓋罩等。繩輪大齒輪為主動(dòng)輪，48齒，與之嚙合的帶軸小齒輪為16齒，變速比為1: 3 ;而第二級(jí)齒輪的大齒輪與帶軸小齒輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒數(shù)為48齒，而與之嚙合的小齒輪也為16齒，變速比也是1: 3。兩級(jí)齒輪和相應(yīng)配件組成一個(gè)9倍速變速裝置。甩塊轉(zhuǎn)速為繩輪轉(zhuǎn)速的9倍。甩塊園弧弧度與殼體上蓋罩園桶型內(nèi)壁弧度相同，甩塊園弧粘貼有剎車(chē)皮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩降器，其碲片漲閘制動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由漲閘碲片組合、凸輪推塊、凸輪傳動(dòng)軸、活動(dòng)手柄和固定手柄和手柄握力調(diào)節(jié)可變位彈簧等組成，而漲閘碲片安裝在與小齒輪、甩塊、甩塊導(dǎo)軌等一體化聯(lián)動(dòng)的摩擦制動(dòng)盤(pán)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述緩降器的離心摩擦勻速自控機(jī)構(gòu)，其繩輪與大齒輪形成一體化構(gòu)件，為防止救援過(guò)程鋼絲繩與繩輪之間產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，繩輪V型繩槽的錐度約為20度(以配用直徑為4公厘的鋼絲繩而論)，V型繩槽通過(guò)機(jī)械方法打毛，鋼絲繩在繩輪纏繞兩圈。
【文檔編號(hào)】A62B1/10GK103830852SQ201210478482
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月22日
【發(fā)明者】陳玉樞 申請(qǐng)人:梁成坤