一種警民兼容的緩降器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種適合樓房發生災害事故中實施專業救援和非專業自救的緩降器，本發明也廣泛適合于民間縱向垂直向下運輸之用途。本緩降器主要由離心摩擦勻速自控裝置和蹄片制動控制裝置組成。離心摩擦裝置主要包括機架板、繩輪、增速裝置、甩塊、摩擦鼓等組件；蹄片制動控制裝置，通過安裝在制動手柄上的拉力彈簧調節蹄片松緊程度，其剎車蹄片總成安裝在甩塊導軌等剛性連接的剎車鼓內。本緩降器殼體上下各有兩個鋼絲繩進出引導套管，改變緩降器吊掛方式和鋼絲繩進出線方式，在內部結構完全不變的情況下，可分別獲得單向自救和雙向往返式兩種救助功能。純機械式設計，確保被救援者平穩勻速下降，能隨時制動，懸停和軟著陸；而且制造工藝簡單、造價低廉。
【專利說明】—種警民兼容的緩降器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種適合樓房或其他高空現場發生的災害事故中實施專業批量救援和非專業自我救助的緩降器，本發明也廣泛適合民間用于物體垂直向下運輸和大廈外墻作業等作業用途。
【背景技術】
[0002]樓房多層化和高層化是現代文明進步的體現，也是城市化發展的必然趨勢，這就意味著人員、貴重設施和財產越來越集中，一旦發生火災或其他災害，人員逃生和組織救助的難度不斷增大。有鑒于此，在上世紀八十年代就有一種稱之為“高樓逃生緩降器”的產品問世，人們希望利用這種工具就能通過窗戶或陽臺，實現安全降落逃生。近二三十年來，我國社會各界對“緩降器”的研究非常活躍，按2011年調查，相關的發明和實用新型專利項目數已超過二百項，穩居世界各國同類專利之冠。就技術原理而論，不同緩降器的設計無非都是創造一種合適的阻尼，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。實現阻尼的技術路線主要有機械阻尼、液壓阻尼和電磁阻尼三種。就國內外進入市場流通的緩降器而言，基本清一色為機械阻尼型。緩降器設計成功的關鍵主要是實現自動勻速降落，而且速度應在一般人所能接受的安全速度范圍之內；速度還可以人為自主地進行減速控制甚至懸停；作為一種大眾化防災應急使用的產品，優良的緩降器還應具備結構簡單、成本低廉、輕便、“免維護”和人性化等優點。目前，無論是已公開的發明專利項目或在市場流通的緩降器產品，都未能較好地滿足以上的全部要求。市場上流行的機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控制型。凸輪施壓阻尼控制型的結構簡單，但絕對不可能實現勻速下降；行星輪速度自動控制型是目前市場的主流產品，從理論上可以實現勻速下降，但卻無自主地進行減速控制和懸停的功能，而且，行星輪速度自動控制型一般使用內齒輪，加工工藝要求較高，成本也自然受到影響。本發明所涉及的緩降器能較理想地解決技術、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。由于本發明涉及的緩降器具有靈活減速控制和軟著陸的功能，還可迎合工礦企業和樓宇裝修工程等需要，為物體縱向垂直向下運輸和大廈外墻作業提供廣泛的使用空間。本發明涉及的緩降器設計，為全面實現我國現行頒布的緩降器國家技術標準和滿足消防救援各種現實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反復試驗所充分論證。
[0003]
【發明內容】
和實現方法
[0004]本發明所涉及的緩降器的核心技術是將離心摩擦勻速自控裝置和蹄片制動裝置巧妙地融為一體。你中有我，我中有你，和諧協調地實現總體功能的目標。
[0005]離心摩擦勻速自控裝置主要由兩個嚙合的齒輪組共同組成一個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；一級小齒輪通過聯動軸帶動第二級的大齒輪-6,此大齒輪為48齒,而與之嚙合的小齒輪-18為16齒；背附在剎車鼓的甩塊導軌與小齒輪-18以相同的速度旋轉，甩塊在高速旋轉的同時，由離心力驅使沿著導軌向外滑動，并與相對靜止而軸線相同的殼體蓋-2圓桶型內壁產生摩擦，形成反方向的摩擦力矩。在摩擦半徑(即殼體蓋-2園桶型內壁之半徑)和甩塊重量和摩擦貼片材質(摩擦系數)等確定后，摩擦力矩的大小與甩塊轉動角速度的平方成正比。速度越高，摩擦力矩就越大，通過齒輪的傳遞，迅速與繩輪的鋼絲繩所系的負重實現動態平衡，正是這種自動反饋和響應的方式，使得降落勻速的目的能完美地實現。而在下降過程中勻速的速度大小主要取決于負重，負重越大，勻速的速度值也就越高。通過理論分析和試驗都清楚表明，合理控制下降速度最有效的技術措施是調整變速裝置的變速比。考慮國標要求負重范圍在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，本發明涉及的緩降器設計將變速比設定9倍是合理的。此舉，將在穩定而可靠地滿足國家標準要求的前提下，為其他相關零件參數設計提供了足夠的調整空間。
[0006]由于本發明對齒輪的技術要求不高，齒輪材料選為普通的45號鋼就可以了，至于齒輪系列的模數主要取決于整體尺寸大小及齒輪強度等因數，可在標準模數系列中1.0—
2.0mm之間選取即可。在變速比、繩輪、剎車鼓半徑和殼體蓋-2圓桶型內壁半徑等參數確定后，蹄片的大小和重量將是設計調整自由度較高的參數，因為摩擦力與甩塊的質量(重量)成正比；而甩塊的摩擦片可采用摩托車工業常用的金屬纖維(也可能含有其他纖維)制成的剎車片，其耐用性和溫度特性等指標均可滿足要求。
[0007]本發明涉及的緩降器的蹄片制動裝置(見圖2、3)，主要由剎車蹄片總成_16(圖1)、剎車凸輪軸-2、剎車手柄_3、固定手柄_4、手柄握力調節可變位彈簧-1和彈簧調節按鈕-2等組成，而剎車蹄片總成-16安裝在與小齒輪、甩塊、甩塊導軌等剛性聯接的剎車鼓內。在不執行制動情況下，蹄片與剎車鼓內壁是分離的，當制動手柄通過的彈簧或人為施加在剎車手柄的作用力作用下，凸輪雙向推動蹄片向外漲開，一旦觸及轉動著的剎車鼓內壁而產生摩擦阻尼。當蹄片材料(摩擦系數)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力。由于剎車手柄的力臂關系，握力被放大，所以只要施加較小的握力，就足以制動甚至剎停繩輪。當剎車手柄施加的握力釋放后，在剎車蹄片總成復位彈簧-3的作用下，蹄片恢復原本的松開狀態，此時，緩降器所負重物繼續保持以均勻安全的速度下滑。
[0008]為了降低不同負重相應勻速速度上的差異，本發明涉及的緩降器的蹄片制動裝置，在制動手柄設置了彈簧拉動力臂的位置調整機構，通常初始常態設定在力臂較短的位置上，彈簧參數的設計的依據是能平衡繩輪25公斤的負重，一旦負重超過25公斤，繩輪就能由負重帶動而開始轉動(負重物開始向下滑落)，這就是蹄片制動裝置的初始阻尼值，這對緩降器在使用時減輕離心摩擦勻速自控裝置的有效負載，降低不同負重相應速度的差異起到積極的作用。
[0009]如圖2示，本發明涉及的緩降器的蹄片制動裝置的剎車蹄片總成，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的標準配件，對今后提高產品設計和生產的標準化水平有積極的意義。
[0010]本發明涉及的緩降器在完全不改變產品的內部結構的前提下，只改變其吊掛方式和鋼絲繩的進出方式，就能依據現場使用的要求，使產品設定為雙向往返式或單向下滑式兩種不同的規格。
[0011]如圖4所示，作為“雙向往返方式”使用時，將緩降器吊耳螺栓-11(圖1)穩固地吊掛在救援現場合適的位置上，緩降器的鋼絲繩分別通過設置在殼體蓋下方的兩個鋼絲繩導管進出，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，從而進入臨降狀態；負責救援人員握住剎車手柄，被救援人員即可在救援人員的協助下，跨出建筑物，并處于懸空和準備下降的狀態，救援人員只要松開制動手柄，被救援人員即可實現勻速安全下降。
[0012]單向下滑式在使用時，鋼絲繩上端通過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手柄輔助彈簧的作用方向與雙向往返式相反，剎車手柄在完全不施加人工握力時，裝置處于剎車狀態，被救援人員就可以脫離建筑物懸停空中，被救援人員穩妥地空中懸停；當被救援人員握住制動手柄時，蹄片反而松開，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手柄，蹄片漲開，速度就馬上減緩。這對于普通的被救援人員自救就顯得更加人性化了。
[0013]本發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，由于每個緩降器鋼絲繩長度都應依據使用者所處建筑物的高度對應確定的，當拋落的鋼絲繩其救生繩掛鉤返回至接近救援層時(若在救生繩或救生衣上附帶安裝具備聲、光報警功能的小設施效果則更好)，救援人員便可及時地進行剎車操作，即可使得被救援人員或貨物實現平穩的軟著陸。對于緩降器單向跟隨下滑方式，實現軟著陸就需要增加一些額外的設計，這就不列入本發明的內容。
[0014]作為非專業民眾自我救助的緩降器，除了要求使用方便簡單外，由于心態脆弱，良好而可靠的懸停功能對穩定被救援人員情緒是重要的；此外，下降的速度應穩定，而且一般速度宜相對低些，本發明涉及緩降器的蹄片制動機構為滿足這種個性化的需求提供了實現的可能性。
[0015]作為專業批量救援警用裝備的緩降器，除了重點考慮安全性外，還應體現救援的高效性，救援者依據現場實際需要，并參考被救援人員的體重、健康及心理素質等，可通過對本發明所涉及的緩降器制動手柄彈簧作用位置的調整，而有針對性地滿足不同情況的需要。
[0016]一旦被救援人員下降途中發生意外，作為警用專業裝備的緩降器還應具備及時提供救助的功能，本發明涉及的緩降器，救助人員通過另外一個單向下滑式緩降器下降到達解救現場時，因其具有空手懸停功能，就可騰出雙手實施救助。
[0017]本發明涉及的緩降器另外一個突出的優點是機械結構牢靠，基本不必頻繁的保養和維護，設計使用的材料來源豐富，加工工藝簡單，與目前市場流通的緩降器相比，本發明涉及的緩降器具有明顯的成本優勢。
【權利要求】
1.一種警民兼容的緩降器，主要包括離心摩擦勻速自控機構和碲片漲閘制動機構兩部分，共同協調作用，相互支持，共同提升緩降器的安全可靠性。
2.根據權利要求1所述的緩降器，其離心摩擦勻速自控機構主要包括基板、繩輪與大齒輪總成、帶軸小齒輪、大齒輪、由小齒輪、離心甩塊、及固定在摩擦制動盤背板的甩塊導軌等組成的組件和兼有甩塊離心摩擦盤功能的殼體上蓋罩等。繩輪大齒輪為主動輪，48齒，與之嚙合的帶軸小齒輪為16齒，變速比為1: 3 ;而第二級齒輪的大齒輪與帶軸小齒輪同軸轉動，其齒數為48齒，而與之嚙合的小齒輪也為16齒，變速比也是1: 3。兩級齒輪和相應配件組成一個9倍速變速裝置。甩塊轉速為繩輪轉速的9倍。甩塊園弧弧度與殼體上蓋罩園桶型內壁弧度相同，甩塊園弧粘貼有剎車皮。
3.根據權利要求1所述的緩降器，其碲片漲閘制動機構主要由漲閘碲片組合、凸輪推塊、凸輪傳動軸、活動手柄和固定手柄和手柄握力調節可變位彈簧等組成，而漲閘碲片安裝在與小齒輪、甩塊、甩塊導軌等一體化聯動的摩擦制動盤內。
4.根據權利要求2所述緩降器的離心摩擦勻速自控機構，其繩輪與大齒輪形成一體化構件，為防止救援過程鋼絲繩與繩輪之間產生打滑現象，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型繩槽通過機械方法打毛，鋼絲繩在繩輪纏繞兩圈。
【文檔編號】A62B1/10GK103830852SQ201210478482
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月22日 優先權日:2012年11月22日
【發明者】陳玉樞 申請人:梁成坤