CN201959430U - 高楼逃生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高楼逃生器。包括支架、设置在支架上的绕线轮、制动盘、固定圆盘，所述制动盘包括固定座、摩擦蹄块、销轴、弹簧，所述摩擦蹄块由所述销轴连接在固定座上，所述弹簧预压紧在所述摩擦蹄块与所述固定座之间，所述固定圆盘设置在所述制动盘的外侧，所述摩擦蹄块贴紧在所述固定圆盘上，所述绕线轮带动所述制动盘旋转。本实用新型的高楼逃生器能适合高楼中的家庭或者办公场所使用，产品要安全可靠、方便使用，同时外形尺寸需小巧，日常可放置在阳台或者室内，不占用过多空间。

Description

高楼逃生器

【技术领域】

本实用新型涉及一种逃生器材，尤其涉及高层建筑上人员的快速逃生的自救逃生器材。

【背景技术】

城市中高楼林立，一旦发生火灾，高层建筑火灾蔓延迅速，疏散困难，扑救难度大、逃生非常困难，而现有的消防装备难以满足迅速灭火救援需要，消防车辆配备缺额较大，部分存在科技含量偏低、品种结构不合理以及超期服役等问题，难以适应日益繁重的灭火及抢险救援工作需要，消防能力受到严重制约。

所以在火灾发生时人们的自救显得特别重要。如果能够借助常备的高楼逃生装置人们从房屋阳台上跳下，并以安全的速度降落，人们就可以快速逃离火海。因此设计制造一款高楼逃生器，这款高楼逃生器要能适合高楼中的家庭或者办公场所使用，产品要安全可靠、方便使用，同时外形尺寸需小巧，日常可放置在阳台或者室内，不占用过多空间。

【实用新型内容】

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种高楼逃生器。包括支架、设置在支架上的绕线轮、制动盘、固定圆盘，所述制动盘包括固定座、摩擦蹄块、销轴、弹簧，所述摩擦蹄块由所述销轴连接在固定座上，所述弹簧预压紧在所述摩擦蹄块与所述固定座之间，所述固定圆盘设置在所述制动盘的外侧，所述摩擦蹄块贴紧在所述固定圆盘上，所述绕线轮带动所述制动盘旋转。

作为本实用新型的进一步改进，所述摩擦蹄块为三至五块，优选三块。

作为本实用新型的进一步改进，还包括增速机构，所述增速机构为圆柱齿轮，所述圆柱齿轮设置在所述制动盘和所述绕线轮之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述增速机构的圆柱齿轮为两级至三级。优选两级。

作为本实用新型的进一步改进，还包括单向离合器，所述单向离合器设置在所述绕线轮上。

作为本实用新型的进一步改进，所述单向离合器为棘轮式单向离合器。所述绕线轮带动所述制动盘单向旋转。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的高楼逃生器能适合高楼中的家庭或者办公场所使用，产品要安全可靠、方便使用，同时外形尺寸需小巧，日常可放置在阳台或者室内，不占用过多空间。

该产品所采用的摩擦增势式制动盘为摩托车上的一种刹车装置，由于采用了摩擦增势制动原理，可在短时间内使摩擦阻力矩和主动力矩达到平衡，快速实现减速下降至匀速下降的功效。

此逃生器可多人重复使用，当一人落地后，楼上的人摇动绕线轮把绳子摇上来循环使用；由于采用了棘轮式单向离合器，使摇动轻松、快速。

【附图说明】

图1是本实用新型高楼逃生器的摩擦增势式制动盘结构示意图；

图2是本实用新型高楼逃生器的制动盘和固定盘立体结构示意图；

图3是本实用新型高楼逃生器的总体原理简图；

图4是本实用新型高楼逃生器的结构示意图；

图5是本实用新型高楼逃生器的棘轮式单向离合器结构示意图。

图中各部件名称如下：绕线轮1、单向离合器2、增速机构3、支架4、制动盘5、固定圆盘6、固定座7、摩擦蹄块8、销轴9、弹簧10、绳子11。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

因为人从高楼跳下时在自由状态下将以重力加速度g快速下落，所以高楼逃生器必须能提供足够大的阻力使人减速并匀速下降，降落的速度既不能太快也不能太慢。目前常用的制动控速的方法有机械式制动控速、液压式制动控速、气压式制动控速和电磁式制动控速以及几种方法组合并用的组合式制动控速。本实用新型设计一款机械摩擦式制动减速高楼逃生器。

摩托车摩擦增势蹄块式离合器的结构与工作原理：

通过调研我们了解到在汽车、摩托车中广泛应用摩擦增势式制动器或者摩擦增势式离合器。一种摩托车摩擦增势蹄块式离合器，离合器主动部分的固定座上有三组摩擦蹄块，用销轴将它们连接在固定座上，并用弹簧拉紧，使摩擦蹄块与离合器从动部分的圆盘之间保持一定的间隙，此时离合器两部分未接合。当转速增高，蹄块所受离心力大于弹簧的拉力时，摩擦蹄块就向外甩出，与从动部分的圆盘接触，产生摩擦力，带动从动部分也转动起来，此时离合器两部分接合。摩擦增势式蹄块式离合器具有结构简单、工作可靠、价格低的优点，因而我们决定把此结构移植到高楼逃生器中。

本实用新型的制动减速原理：

因为高楼逃生器要具备制动减速作用，所以我们对摩擦增势蹄块式离合器作了一定的改造，如图1把弹簧10预压紧在摩擦蹄块8上，摩擦蹄块会受到弹簧的张力预张开，贴紧在机架上的固定圆盘6上(图2中所示)，两者之间产生静摩擦力，这样可以提高逃生器的摩擦制动减速效果，防止人逃生时初始速度过快，降低了逃生者的恐惧感。

人逃生下落时会带动制动盘上的三组摩擦蹄块快速旋转。摩擦蹄块由于离心作用进一步甩出压紧在固定盘上，产生摩擦阻力。同时利用齿轮组增速作用增大制动盘的转速来增大摩擦力，使逃生器能更好地减速。

同时，固定盘对摩擦蹄块产生的摩擦力会相对固定蹄块的销轴形成一个转矩，此转矩作用在摩擦蹄块上使蹄块对固定盘压得更紧，增大摩擦力，摩擦力继续增大转矩。如此，摩擦力、转矩、压紧力相互叠加作用来达到制动盘有效的减速作用。

本实用新型的总体结构方案：

图3为逃生器的总体原理简图，图4为逃生器的外形效果结构示意图。逃生器包括棘轮式单向离合器2、绕线轮1、两级圆柱齿轮增速机构3和摩擦增势式制动盘5。产品结构小巧，日常可放置于家中阳台或办公室中。一旦发生火灾，迅速把逃生器拿出来挂于阳台或者窗台外墙的铁钩上并锁紧，人穿上挂在逃生器上的安全吊带，往楼下跳。此时由于重力的作用，会使绕线轮转动，带动两级圆柱齿轮增速机构和摩擦增势式制动盘快速转动，由于弹簧的预紧张力和离心作用的双重作用，会使制动盘上的三组摩擦片压紧在固定圆盘上，固定盘对制动盘产生摩擦阻力矩，使人的下降速度减慢至匀速，人以1m/s左右的速度较快下落并安全着地。

为了多人循环使用，在绕线轮上设计了棘轮式单向离合器，如图5单向离合器中的棘轮机构使绕线轮逆时针转动时(人下落时)制动盘主轴跟着转动，顺时针转动时(绕线时)刹车器主轴不转，使绕线快速、轻松。

制动器的设计计算：

绳子的承重量为200斤，R轮子的半径，摩擦系数μ＝0.15，

R：蹄块质心位置半径，m₁为蹄块质量，m₂为人的体重，

下降速度为v₁，摩擦力的力臂为L，

轮子的转速n₁为：n₁＝v₁/(2πR)；

i₁₄＝8.52    i₁₄为传动比

离合器主轴转速  n₄＝n₁i₁₄

又因为n＝V/(2πR)所以V₄＝2n₄πr

所以离心力F₁＝m₂V²/r＝m₂(2n₄πr)²/r

K＝7N/mm弹簧缩短了x＝25mm弹簧原长为30mm F₂＝kx＝7×25

摩擦力F₃＝μN＝μ(F₁+F₂)＝μ[m₂(2n₄πr)²/r+7×25]

摩擦力力矩M₂＝F₃L＝μ(F₁+F₂)×L＝μ[m₂(2n₄πr)²/r+7×25]L

重力的力矩为 $M_1=m_1\mathrm{gR}\⇒n_4$

又M₁/i₁₄＝(m₁gR)/i₁₄＝M₂

(m₁gR)/i₁₄＝F₃L＝μ[m₂(2n₄πr)²/r+7×25]L

由上式可求得n₄

又因为n₄＝n₁i₁₄

所以n₁＝n₄/i₁₄又n＝V₁/(2πR)

从而求出V₁即为人下降的速度

齿轮组的设计计算：

m＝1.5i₁₄＝8.52a₁₂＝72mma₃₄＝75mm z₂＝z₄＝25因为i₁₄＝i₁₂i₃₄，所以i₁₂＝i₁₄/i₃₄

又因为i₁₂＝z₂/z₁，i₃₄＝z₄/z₃所以z₁＝z₂i₁₂，z₃＝z₄i₃₄

a₁₂＝m(z₂+z₂i₁₂)/2，②a₃₄＝m(z₄+z₄i₃₄)/2

将两式解方程即可算出z₁＝71，z₃＝75

试验与分析

重量kg	高度m	时间s	速度m/s	重量kg	高度m	时间s	速度m/s
								50	12	11.79	1.02	50	12	11.79	1.02
60	12	9.31	1.28	50	16	14.89	1.07
								50	16	14.89	1.07	50	20	18.69	1.07
60	16	14.05	1.14	60	12	9.31	1.29
								50	20	18.69	1.07	60	16	14.05	1.14
65	20	14.88	1.34	65	20	14.88	1.34

为验证所设计逃生器是否实用和可靠，申请人进行了反复多次试验，试验证实所设计的逃生器安全可靠，下降速度合适，使用方便。试验记录的相关数据如上表所示。

由试验我们得出如下结论：逃生下降速度为1m/s左右，且下降时的速度与质量成正比。高度对下降时的速度影响不大。

此款高楼逃生器适用于火灾突发时，高层建筑上人员的快速逃生。该产品由棘轮式单向离合器、绕线轮、两级圆柱齿轮增速机构和摩擦增势式制动盘等组成。产品结构小巧，日常可放置于家中阳台或办公室中。一旦发生火灾，迅速把逃生器拿出来挂于阳台或者窗台外墙的铁钩上并锁紧，人穿上挂在逃生器上的安全吊带，往楼下跳。此时由于重力的作用，会使绕线轮转动，带动两级圆柱齿轮增速机构和摩擦增势式制动盘快速转动，由于弹簧的预紧张力和离心力的双重作用，会使制动盘上的三组摩擦片压紧在固定圆盘上，固定盘对制动盘产生摩擦阻力矩，使人的下降速度减慢至匀速，人以1m/s左右的速度较快下落并安全着地。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种高楼逃生器，其特征在于：包括支架(4)、设置在支架(4)上的绕线轮(1)、制动盘(5)、固定圆盘(6)，所述制动盘(5)包括固定座(7)、摩擦蹄块(8)、销轴(9)、弹簧(10)，所述摩擦蹄块(8)由所述销轴(9)连接在固定座(7)上，所述弹簧(10)预压紧在所述摩擦蹄块(8)与所述固定座(7)之间，所述固定圆盘(6)设置在所述制动盘(5)的外侧，所述摩擦蹄块(8)贴紧在所述固定圆盘(6)上，所述绕线轮(1)带动所述制动盘(5)旋转。

2.根据权利要求1所述的高楼逃生器，其特征在于：所述摩擦蹄块(8)为三至五块。

3.根据权利要求2所述的高楼逃生器，其特征在于：所述摩擦蹄块(8)为三块。

4.根据权利要求1所述的高楼逃生器，其特征在于：还包括增速机构(3)，所述增速机构(3)为圆柱齿轮，所述圆柱齿轮设置在所述制动盘(5)和所述绕线轮(1)之间。

5.根据权利要求4所述的高楼逃生器，其特征在于：所述增速机构(3)的圆柱齿轮为两级至三级。

6.根据权利要求5所述的高楼逃生器，其特征在于：所述增速机构(3)的圆柱齿轮为两级。

7.根据权利要求1所述的高楼逃生器，其特征在于：还包括单向离合器(2)，所述单向离合器(2)设置在所述绕线轮(1)上。

8.根据权利要求7所述的高楼逃生器，其特征在于：所述单向离合器(2)为棘轮式单向离合器。

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