專(zhuān)利名稱(chēng)：下降用纜繩限速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用物體在自身重力作用下的下降速度轉(zhuǎn)換成其牽引纜繩阻力的方法來(lái)限制該物體下降速度的機(jī)械裝置，具體說(shuō)是一種下降用纜繩限速器。
高層建筑上緊急逃生問(wèn)題是許多人關(guān)心的問(wèn)題，以往人們?cè)谟龅交馂?zāi)時(shí)，往往只被動(dòng)地等待救援或簡(jiǎn)單地利用一條繩子經(jīng)窗口逃離危險(xiǎn)。然而，對(duì)于一些老人、婦女及體質(zhì)差者，即使有了一條繩子，能安全順利地從高處下來(lái)也是困難的。我們平時(shí)使用的電梯都是在電機(jī)的控制下進(jìn)行起降，它必須依靠電力及電機(jī)，因此在失去電力的情況下，這種設(shè)備也就不能使用了。迄今為止，我們還沒(méi)有見(jiàn)到一種用于高層建筑窗口逃生的下降用纜繩限速裝置，即一種在物體重力作用下，不依靠外力或外界因素而只靠自身速度增加所反饋的阻力來(lái)限速的機(jī)械裝置。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種在物體重力作用下不依靠外力或外界因素而只靠自身速度增加所反饋的阻力來(lái)限速的機(jī)械裝置，即一種下降用纜繩限速器。通過(guò)該限速器實(shí)現(xiàn)高層建筑上緊急情況下人員的安全逃離。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，下降用纜繩限速器由纜繩1、纜繩絞盤(pán)2、速控阻力部件3、傳動(dòng)部分4、絞盤(pán)軸5、絞盤(pán)架6組成。纜繩1纏繞于纜繩絞盤(pán)2上，且纜繩1的內(nèi)端與纜繩絞盤(pán)2相連，傳動(dòng)部分4處于纜繩絞盤(pán)2與速控阻力部件3之間，纜繩絞盤(pán)2與傳動(dòng)部分4相連或者相配合，傳動(dòng)部分4與速控阻力部件3相連或相互配合，傳動(dòng)部分4用以傳遞纜繩絞盤(pán)2與速控阻力部件3之間的運(yùn)動(dòng)和相互作用力。速控阻力部件3內(nèi)設(shè)有一速控端，此速控端受外力作用運(yùn)動(dòng)的速度越快其反饋給施動(dòng)者的阻力越大，該阻力不依靠外界能源部件且其大小只與速控阻力部件3的自身結(jié)構(gòu)、組成及速控端的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，該纜繩限速器的速度傳遞途徑是順次自纜繩1、纜繩絞盤(pán)2、傳動(dòng)部分4到速控阻力部件3，限速器的工作過(guò)程如下當(dāng)纜繩1縛有重物或有人懸垂之上時(shí)，相應(yīng)的重力經(jīng)纜繩1、纜繩絞盤(pán)2、傳動(dòng)部分4、傳遞給速控阻力部件3，由于開(kāi)始時(shí)刻纜繩下降速度為0，速控阻力部件3提供的阻力為0，所以在牽引物的重力作用下纜繩開(kāi)始加速下降，其下降速度經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的纜繩絞盤(pán)2、傳動(dòng)部分4傳遞給速控阻力部件3，速控阻力部件3所提供的阻力經(jīng)相反途徑的反饋，形成一個(gè)對(duì)纜繩1的阻力。隨著纜繩1下降速度的提高，該阻力不斷加大，牽引物的加速度不斷減小，當(dāng)纜繩1所受的阻力等于牽引物的重力時(shí)，纜繩1及牽引物的加速度為0，它們的下降速度不再增加，這樣便達(dá)到了限速的目的。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明能夠利用纜繩牽引物的下降速度所反饋的阻力來(lái)限制物體及纜繩的下降速度，它不依靠電力也不依靠其它外界因素，可以實(shí)現(xiàn)緊急情況下高層建筑上人員安全迅速地撤離，為人們提供了一種高層建筑緊急逃生的方法，解除了人們對(duì)高層建筑人身安全的顧慮。
現(xiàn)通過(guò)實(shí)例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)敘述。


圖1下降用纜繩限速器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2下降用纜繩限速器立體示意圖。
圖3纜繩絞盤(pán)2立體圖及剖示圖。
圖4液壓速控阻力部件立體圖及剖示圖。
圖5傳動(dòng)部件4-A、4-B立體圖及正視圖。
圖6絞盤(pán)軸5立體圖及剖示圖。
圖7注射器形液壓件示意圖。
圖8圓柱橢圓形斜截面邊沿軌跡的空間坐標(biāo)圖。
圖9離心增壓式下降用纜繩限速器立體圖。
實(shí)例1液壓式下降用纜繩限速器如圖1、圖2所示下降用纜繩限速器由纜繩1、纜繩絞盤(pán)2、速控阻力部件3、傳動(dòng)部分4、絞盤(pán)軸5及絞盤(pán)架6組成。
如圖3所示所說(shuō)的纜繩絞盤(pán)2由圓筒形部分2-1及圓盤(pán)形纜繩檔板2-2組成，三個(gè)圓盤(pán)形纜繩檔板分別處在2-1的中間和兩端，它們之間形成的兩個(gè)區(qū)域A、B用來(lái)盤(pán)卷兩根繞向相反的纜繩。圓筒形部分2-1的圓筒形內(nèi)壁靠近兩端處有兩個(gè)相互對(duì)稱(chēng)且垂直于內(nèi)壁的小圓柱形凸起2-3，叫做絞盤(pán)傳動(dòng)凸起。纜繩絞盤(pán)2的功能是盤(pán)卷兩根繞向相反的纜繩，同時(shí)經(jīng)傳動(dòng)凸起2-3向傳動(dòng)部分4傳遞力和運(yùn)動(dòng)速度。兩根纜繩繞向相反的目的是當(dāng)一根受重物牽引下降展開(kāi)時(shí)，纜繩絞盤(pán)2能自動(dòng)盤(pán)卷起另一根纜繩。
如圖4所示所說(shuō)的速控阻力部件3是一種液壓式阻力部件，它由液壓腔體3-1、有一定透漏作用或帶有小孔的活塞3-2、及活塞推拉桿3-3組成，液壓腔及推拉桿端部的螺紋用于與傳動(dòng)部分4連接。該阻力部件有隨推拉桿推拉速度上升而阻力增大的特點(diǎn)，是液壓式下降用纜繩限速器的核心部件。
下面我們以醫(yī)用注射器為例說(shuō)明速控液壓阻力部件的原理。如圖7所示，設(shè)活塞與器壁，液體與器壁的摩擦阻力為0?，F(xiàn)用力推動(dòng)活塞將注射器內(nèi)的液體從前端小孔推出，設(shè)活塞推進(jìn)速度為V1，推力為F，經(jīng)小孔的液體射出速度為V2，活塞截面積為S1，小孔截面積為S2，液體比重為m，液體重量為M，活塞推進(jìn)行程為L(zhǎng)。因?yàn)橐后w全部被推出時(shí)力F所做的功等于液體動(dòng)能的增加，所以可例方程如下F·L=12M·V22]]>L=Mm·S1]]>V1·S1＝V2·S2解得F=12S22m·V12·S13]]>可見(jiàn)，活塞所受的推力F，即施動(dòng)者所受的活塞阻力與液體的比重成正比，與活塞推進(jìn)速度的平方成正比，與活塞截面積的立方成正比，與液體射出孔面積的平方成反比。
現(xiàn)在再回過(guò)來(lái)看本實(shí)例圖4所示的液壓阻力部件3，當(dāng)推拉桿3-3受到一個(gè)向左的推力時(shí)，液壓腔內(nèi)活塞3-2左端的壓強(qiáng)大于右端的壓強(qiáng)，液體經(jīng)活塞上的小孔從腔體左端向右端流動(dòng)；當(dāng)推拉桿3-3受到一個(gè)向右的拉力時(shí)，其過(guò)程剛好相反，拉力所引起的壓強(qiáng)變化使液體又經(jīng)活塞小孔向相反方向流動(dòng)，在此推拉過(guò)程中，作用力始終與活塞運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比。
圖5是傳動(dòng)部分4的外形及結(jié)構(gòu)圖，傳動(dòng)部分4包括4-A和4-B兩個(gè)部件，它們除兩端用于連接的結(jié)構(gòu)有區(qū)別外，其它結(jié)構(gòu)，功能完全相同，傳動(dòng)件4-A和4-B在使用上分別與液壓速控阻力部件3的推拉桿3-3及液壓腔體3-1相連結(jié)，它們的主體外形是圓柱形，且在此圓柱形傳動(dòng)部件的環(huán)形面上開(kāi)有一道傳動(dòng)槽口4-1，該槽口與纜繩絞盤(pán)2的小圓柱形傳動(dòng)凸起2-3相配套，槽口4-1繞圓柱體表面一周形成封閉槽口，槽口底部中心線(xiàn)形成一橢圓軌跡，槽口邊緣的兩個(gè)曲面始終與其圓柱表面相垂直。傳動(dòng)部件4-A及4-B的里面沿軸線(xiàn)方向開(kāi)有一個(gè)截面為正方形的孔4-2，做為傳動(dòng)部件軸向移動(dòng)時(shí)的導(dǎo)軌槽，正方形槽口的功能是用以阻止傳動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)部件4-A和4-B的主要功能是傳遞纜繩絞盤(pán)2與液壓阻力部件3之間的運(yùn)動(dòng)和相互作用力，在纜繩絞盤(pán)2傳動(dòng)凸起2-3及傳動(dòng)部件4-A、4-B的傳動(dòng)槽口4-1的相互配和作用下，纜繩絞盤(pán)2的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成了傳動(dòng)部件4的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且軸線(xiàn)在同一直線(xiàn)上的4-A與4-B沿軸線(xiàn)的傳動(dòng)過(guò)程始終是方向相反、速度相等。傳動(dòng)部件4-A、4-B橢圓形軌跡的槽口4-1能將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)說(shuō)明如下某一平面與一圓柱以?shī)A角相交時(shí)，它們相交的邊沿橢圓軌跡(公知)如圖8所示，θ為圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)角度，點(diǎn)p是所說(shuō)的橢圓軌跡上的一點(diǎn)，設(shè)其坐標(biāo)為(x，y，z)，其空間坐標(biāo)的參數(shù)方程為y＝R－RCOS(θ)z＝R·SIN(θ)x＝y(tǒng)·ctgφ所以x＝R(1－COSθ)·ctgφ關(guān)系式x＝R(1－cosθ)·ctgφ說(shuō)明了這種轉(zhuǎn)動(dòng)與直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
如圖6所示絞盤(pán)軸5由軸體5-1，軸承5-2組成，其軸體的一端是截面為正方形的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，兼做傳動(dòng)部件直線(xiàn)移動(dòng)的導(dǎo)軌，這里把它記做5-3。
絞盤(pán)架6既是絞盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的支架又是整個(gè)纜繩限速器的支撐固定支架，絞盤(pán)架與絞盤(pán)軸采用緊固式非轉(zhuǎn)動(dòng)安裝，以保持它們之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)例的整體工作原理及工作過(guò)程如下在重物的牽引下，纜繩絞盤(pán)從靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，絞盤(pán)傳動(dòng)凸起3-2與傳動(dòng)部件傳動(dòng)槽4-1相配合作用，將纜繩絞盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成兩個(gè)傳動(dòng)部件4-A及4-B在同一軸線(xiàn)上相對(duì)稱(chēng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于傳動(dòng)部件與液壓阻力部件相連，液壓阻力部件對(duì)傳動(dòng)部件產(chǎn)生反抗其運(yùn)動(dòng)的阻力，此阻力經(jīng)相反的傳動(dòng)途徑反饋成對(duì)纜繩及重物的阻力，且此阻力隨著重物下降速度的提高而增大，當(dāng)下降速度達(dá)到一定值時(shí)，阻力使重物及纜繩的下降速度不再增加，這樣便達(dá)到了對(duì)纜繩限速的目的。
實(shí)例2離心增壓式下降用纜繩限速器如圖9所示該纜繩限速器同樣由纜繩1、纜繩絞盤(pán)2、速控阻力部件3、傳動(dòng)部分4、絞盤(pán)軸5及絞盤(pán)架6組成，纜繩1纏繞于纜繩絞盤(pán)2上，且纜繩1內(nèi)端與纜繩絞盤(pán)2相連，傳動(dòng)部分4主要由傳動(dòng)齒輪組成，它處于纜繩絞盤(pán)2與速控阻力部件3之間，且分別與二者相配合，以傳遞二者間的運(yùn)動(dòng)和相互作用力，核心部分速控阻力部件3是一種離心增壓式的速控阻力部件，它由離心部件3-1、轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2及限速筒3-3組成，轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸和軸上的4個(gè)凸起，其橫截面為“十”字型，4個(gè)離心部件3-1填充在3-2“十”字型凸起形成的4個(gè)區(qū)域，它們共同形成一個(gè)圓柱形，并共同處于筒狀限速筒之內(nèi)，離心部件3-1的橫截面為四分之一圓形，每個(gè)離心部件3-1與轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2通過(guò)端部的兩根彈簧來(lái)連接。該速控阻力部件的工作原理是，離心部件3-1受轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2的施動(dòng)在限速筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于離心作用，離心部件3-1離開(kāi)轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2的軸心，并與限速筒內(nèi)壁靠緊產(chǎn)生摩擦，受到一摩擦阻力，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2轉(zhuǎn)動(dòng)速度加快時(shí)，離心部件3-1受到的離心作用加強(qiáng)，使其與限速筒3-3內(nèi)壁的壓力增加，造成離心部件3-1受到的摩擦阻力增大，該阻力直接反饋給轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2。由此可見(jiàn)，該離心增壓式速控阻力部件中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2受外力帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度越快，其反饋給施動(dòng)者的阻力也越大，所以在本實(shí)力中可以作為速控阻力部件。本實(shí)例整體工作過(guò)程如下當(dāng)纜繩1縛有重物時(shí)，在重力作用下纜繩1伸長(zhǎng)，纜繩絞盤(pán)2開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，此轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)傳動(dòng)部分4齒輪組的作用轉(zhuǎn)化成了速控阻力部件3中的轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2的轉(zhuǎn)動(dòng)，3-2又推動(dòng)離心部件3-1轉(zhuǎn)動(dòng)，由于離心作用，3-1與限速筒產(chǎn)生摩擦阻力，此阻力經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件3-2、傳動(dòng)部分4反饋成對(duì)纜繩絞盤(pán)2的阻力，隨著下降物體及其牽引纜繩1下降速度的提高，該阻力不斷增大，當(dāng)此阻力等于重物的重力時(shí)，重物及纜繩的下降速度達(dá)到最大值，這樣便達(dá)到了對(duì)纜繩限速的目的。
權(quán)利要求
1 一種人或物體自高處下來(lái)時(shí)運(yùn)用的下降用纜繩限速器，包括纜繩1、纜繩絞盤(pán)2、速控阻力部件3、傳動(dòng)部分4，其特征在于所說(shuō)的纜繩1纏繞于纜繩絞盤(pán)2上，所說(shuō)的傳動(dòng)部分4處于纜繩絞盤(pán)2與速控阻力部件3之間，并分別與它們相連或相配合，以傳遞纜繩絞盤(pán)2與速控阻力部件3之間的運(yùn)動(dòng)和相互作用力，速控阻力部件3內(nèi)有一速控端，此速控端受外力作用運(yùn)動(dòng)的速度越快其反饋給施動(dòng)者的阻力越大，該阻力不依靠外界能源部件且阻力大小只與速控阻力部件3的自身結(jié)構(gòu)、組成及速控端的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。
2 根據(jù)權(quán)力要求1所說(shuō)的一種下降用纜繩限速器，其特征在于所說(shuō)的速控阻力部件3是一種液壓式速控阻力部件或者是一種離心增壓式速控阻力部件。
3 根據(jù)權(quán)力要求2所說(shuō)的一種液壓式速控阻力部件，其特征在于液壓式速控阻力部件由液壓腔體，液壓活塞及推拉桿組成，液壓活塞是一種帶有小孔或有一定透漏作用的活塞。
4 根據(jù)權(quán)力要求2所說(shuō)的一種離心增壓式速控阻力部件，其特征在于離心增壓式速控阻力部件由離心部件、轉(zhuǎn)動(dòng)部件和限速筒組成，其中離心部件的運(yùn)動(dòng)受轉(zhuǎn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)，且它們共同處于限速筒之內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離心部件受離心作用與限速筒壁產(chǎn)生摩擦。
5 根據(jù)權(quán)力要求1所說(shuō)的一種下降用纜繩限速器，其特征在于所說(shuō)的纜繩絞盤(pán)2包括兩個(gè)盤(pán)卷纜繩的區(qū)域A和區(qū)域B，用以實(shí)現(xiàn)盤(pán)卷兩根繞向相反的纜繩。
6 根據(jù)權(quán)力要求1所說(shuō)的一種下降用纜繩限速器，其特征在于所說(shuō)的傳動(dòng)部分4包括4-A和4-B兩個(gè)部件，它們的主體都是圓柱體，且在圓柱體表面開(kāi)有一道傳動(dòng)槽口4-1，4-1繞圓柱表面一周形成封閉槽口，用來(lái)將纜繩絞盤(pán)2的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成4-A和4-B在同一軸線(xiàn)上的相對(duì)稱(chēng)的往復(fù)式直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
下降用纜繩限速器是人們自高處下來(lái)時(shí)運(yùn)用的一種機(jī)械裝置，它包括纜繩、纜繩絞盤(pán)、速控阻力部件、傳動(dòng)部分。傳動(dòng)部分傳遞纜繩絞盤(pán)及速控阻力部件間的運(yùn)動(dòng)和相互作用力，速控阻力部件有一速控端，在傳動(dòng)部分作用下，速控端運(yùn)動(dòng)的速度越快，其反作用于傳動(dòng)部分的阻力越大，此阻力與限速器之外的因素?zé)o關(guān)，當(dāng)纜繩下降速度增大，速控阻力部件對(duì)纜繩的阻力也增大進(jìn)而限制纜繩的下降速度，此裝置可用于高樓火災(zāi)時(shí)人員自窗口的安全撤離。
文檔編號(hào)A62B1/12GK1134847SQ96101169
公開(kāi)日1996年11月6日 申請(qǐng)日期1996年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月14日
發(fā)明者楊順 申請(qǐng)人:楊順