双重限速式高楼逃生装置的制作方法

本实用新型涉及逃生器技术领域，特别涉及一种双重限速式高楼逃生装置。

背景技术：

当前，高层建筑发生意外火灾或者事故的可能性陆续增加，迫切需求实现建筑意外事故逃生避难器材配置的科学化和规范化从而降低伤亡、拯救生命。然而现有逃生装置大多需要动力装置，对于孩子或者老人此类特殊人群，操作不便，容易耽误最佳逃生时间。此外现有逃生装置大多缺少限速功能，无法控制逃生速度，会对人员的逃生带来极大的安全隐患，尽管少数逃生装置拥有限速功能，然而限速功能不佳，且限制的速度范围具有很大的限制性，因此提供一种具有良好限速功能，又不需要动力装置驱动的逃生装置，成了本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

基于此，本实用新型提供一种双重限速式高楼逃生装置，旨在解决传统技术中旨在解决传统逃生装置需要动力结构启动，不便于使用；以及缺少限速结构，使得用户逃生速度不易控制，带来严重的安全隐患的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

一种双重限速式高楼逃生装置，包括：

安装座；

第一限速逃生机构，包括安设于所述安装座上的驱动转轴、以及分别设于所述驱动转轴两端的绕绳轮结构和阻尼限速机构；

第二限速逃生机构，包括安设于所述安装座上的从动转轴、以及设于所述从动转轴上的摩擦限速机构；以及，

传动结构，所述传动结构连接所述从动转轴与所述驱动转轴。

可选地，所述摩擦限速机构包括设于所述从动转轴上的摩擦盘结构，以及铰接所述摩擦盘结构和所述从动转轴的至少一个摆杆结构。

可选地，所述摆杆结构包括铰接于所述摩擦盘结构的第一摆杆，以及铰接于所述从动转轴的第二推杆，所述第一摆杆与所述第二推杆铰接。

可选地，所述摆杆结构还包括设于所述第二推杆端部的离心球，所述第一摆杆与所述离心球铰接。

可选地，所述摩擦盘结构包括设于所述从动转轴上的摩擦片，活动套设于从动转轴上、并与所述摩擦片对应配合的摩擦压盘，以及设于所述从动转轴上、且位于所述摩擦片与所述摩擦压盘之间的弹性件，所述第一摆杆铰接于所述摩擦压盘上。

可选地，所述摩擦盘结构包括用于固定于墙壁上的固定座，所述摩擦片固定设于所述固定座上，所述从动转轴转动穿过所述摩擦片和所述固定座。

可选地，所述传动结构设为齿轮传动结构，所述齿轮传动结构和所述摩擦限速机构分别位于所述从动转轴两端。

可选地，所述齿轮传动结构包括同轴设于所述驱动转轴上的驱动齿轮，以及同轴设于所述从动转轴上的从动齿轮，所述从动齿轮与所述驱动齿轮啮合。

可选地，所述阻尼限速机构包括设于所述驱动转轴一端的增速结构，以及设于所述增速结构端部的磁阻尼结构。

可选地，所述安装座包括间隔设置的第一支撑座和第二支撑座，设于所述第一支撑座上的第一支撑轴承，以及设于所述第二支撑座上的第二支撑轴承，所述驱动转轴两端分别穿设于所述第一支撑轴承和所述第二支撑轴承上；

所述安装座还包括间隔设置的第三支撑座和第四支撑座，设于所述第三支撑座上的第三支撑轴承，以及设于所述第四支撑座上的第四支撑轴承，所述从动转轴两端分别穿设于所述第三支撑轴承和所述第四支撑轴承上，且所述从动转轴与所述驱动转轴并排设置。

传统逃生装置需要动力结构启动，不便于使用；以及缺少限速结构，使得用户逃生速度不易控制，带来严重的安全隐患的问题。本技术方案中，绕绳轮结构用以缠绕逃生用绳索，驱动转轴在绕绳轮结构的带动下转动，阻尼限速机构用以对驱动转轴的转速进行限速和调节；通过传动结构的传动作用，驱动转轴的运动传动至从动转轴，设于从动转轴上的摩擦限速机构对从动转轴的转速进行限制调节，从而反作用于驱动转轴，通过阻尼限速机构以及摩擦限速机构，双向调节驱动转轴的转速，从而调节绕绳轮结构上绳索的下降速度，进而达到控制人员逃生速度的效果；本技术方案提供的双重限速式高楼逃生装置，无需动力结构，依靠人员自身动力即可启动，方便快捷；且本装置通过同时设置第一限速逃生机构以及第二限速逃生机构，双向作用控制人员的逃生速度，提高了人员逃生的安全性以及稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的立体结构结构示意简图；

图2为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的局部结构示意简图；

图3为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的第二限速逃生机构的结构示意简图；

图4为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的摩擦限速机构参数关系及受力示意简图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

当前，高层建筑发生意外火灾或者事故的可能性陆续增加，迫切需求实现建筑意外事故逃生避难器材配置的科学化和规范化从而降低伤亡、拯救生命。传统技术中的高楼逃生装置需要动力结构启动，对于老人或者儿童此类特殊人群来说，不易操作，可能存在安全隐患，因此需要提供一种纯机械式的自主逃生装置，依靠人自身的重力便可以启动逃生；另外，现有技术中逃生装置缺少合格精确的限速结构，具有巨大的安全隐患，而具有稳定安全逃生性能的逃生装置应该具有良好的限速功能，使不同的使用者都能以1.2m/s左右的最佳逃生速度进行安全避险。

鉴于此，本实用新型提供了一种双重限速式高楼逃生装置，图1为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的立体结构结构示意简图；图2为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的局部结构示意简图；图3为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的第二限速逃生机构的结构示意简图；图4为本实用新型实施例所述双重限速式高楼逃生装置的摩擦限速机构参数关系及受力示意简图。

请参阅图1，在本实施例中，双重限速式高楼逃生装置1000包括安装座100、第一限速逃生机构200、第二限速逃生机构300以及传动结构400。其中，第一限速逃生机构200，包括安设于安装座100上的驱动转轴210、以及分别设于驱动转轴210两端的绕绳轮结构220和阻尼限速机构230，绕绳轮结构220用于缠绕逃生用绳索，阻尼限速机构230用于限制调节驱动转轴210的转速，从而达到调节绕绳轮结构220上绳索下降速度的效果；第二限速逃生机构300，包括安设于安装座100上的从动转轴310、以及设于从动转轴310上的摩擦限速机构320，需要说明的是，从动转轴310通过传动结构400与驱动转轴210传动连接，摩擦限速机构320用于限制调节从动转轴310的转速，从而反作用于驱动转轴210，以达到双向控制绕绳轮结构220上绳索下降速度的效果。

本实用新型提供的双重限速式高楼逃生装置1000是利用使用者自身的重力来进行启停的，需要说明的是，为了达到良好的控制效果，阻尼限速机构230应为恒阻尼式限速机构，而相应的摩擦限速机构320为变阻尼式限速机构。因考虑到逃生用绳索的重力，在本实施例中，设计负载扭矩要求达到阻尼限速机构230的1.1倍时，摩擦限速机构320开始产生阻尼矩，从而达到双向控制人员逃生速度的效果。本装置主要在使用者的位移、速度和加速度三个主要运动参数上进行控制，其中位移量是从绕绳长度来进行限制的，当达到有效工作绳长时，绕绳轮结构220因失去力臂而无法产生扭矩，因而使用者也就无法继续下降；逃生速度的限制是通过该逃生装置的第一限速逃生机构200以及第二限速逃生机构300来实现的，前已述及，在本实施例中，设计负载扭矩要求达到阻尼限速机构230的1.1倍时(需要说明的是，负载扭矩要求可以根据现实情况设置)，摩擦限速机构320开始产生阻尼矩，当使用者产生的力矩低于阻尼限速机构230阻尼力的1.1倍时，就单方面依靠阻尼限速机构230保持稳定的下降速度，当使用者产生的力矩大于阻尼限速机构230阻尼力的1.1倍时，除恒定的阻尼限速机构230限速外还附加了一个非恒定的摩擦限速机构320(摩擦阻尼将随超出的恒阻尼力矩限制部分进行一定比例的调节)来限制下降速度。此外，还应将最小的启动力矩设置为阻尼限速机构230最大磁阻尼力矩的0.5倍，以此来防止使用者误启动。由上述分析可知该逃生装置对于各类情况都能充分保证具有一个相对稳定的下降速度，对于加速度是随使用者产生的力矩效果而不断变化的，因恒阻尼和摩擦阻尼相继产生，前期是一个加速度减小的加速运动，直至摩擦阻尼产生，将呈现加速度减小至零的运动状态，从而最终实现匀速运动，保证使用者的下行速度始终控制在≤1.2m/s，提高了逃生的安全性以及稳定性。

请参阅图2以及图3，具体地，摩擦限速机构320包括设于从动转轴310上的摩擦盘结构321，以及铰接摩擦盘结构321和从动转轴310的至少一个摆杆结构322。在本实施例中，为了保证受力均匀，摆杆结构322设置为围绕从动转轴310均匀设置的三个摆杆结构322，请参阅图2，摆杆结构322包括铰接于摩擦盘结构321的第一摆杆327，以及铰接于从动转轴310的第二推杆328，且第一摆杆327与第二推杆328铰接，在第二推杆328的端部，设有离心球329，第一摆杆327与离心球329铰接；摩擦盘结构321包括设于从动转轴310上的摩擦片324、活动套设于从动转轴310上、并与摩擦片324对应配合的摩擦压盘325，以及设于从动转轴310上、且位于摩擦片324与摩擦压盘325之间的弹性件326，第一摆杆327铰接于摩擦压盘325上，在本实施例中，弹性件326设为弹簧。摩擦限速机构320的作用路线为：采集绕绳轮结构220的角速度→驱动转轴210→从动转轴310→第二推杆328→离心球329→第一摆杆327→摩擦压盘325→摩擦片324；摩擦限速机构320的具体工作原理是：离心球329会因为其与从动转轴310发生同步旋转而作绕第二推杆328的离心外张摆动，以致使第二推杆328张角增大，相应的与离心球329相连的第一摆杆327会克服弹簧弹力，然后推动摩擦压盘325沿从动转轴310向摩擦片324方向运动，在这个过程中会缓慢消除自由间隙，当达到设定值时摩擦压盘325与摩擦片324处于有力的贴合状态，产生反向阻力矩反馈给绕绳轮结构220，随着速度的提升这种阻力矩会持续增加，最终达到摩擦阻尼和磁阻尼产生的阻尼力矩与使用者的重力矩相互平衡，实现使用者稳速下降。此外，为了保证装置的稳定性，摩擦盘结构321包括用于固定于墙壁上的固定座323，摩擦片324固定设于固定座323上，从动转轴310转动穿过摩擦片324和固定座323。

请参阅图1，在本实施例中，传动结构400设为齿轮传动结构410，齿轮传动结构410和摩擦限速机构320分别位于从动转轴310两端；如图所示，齿轮传动结构410包括同轴设于驱动转轴210上的驱动齿轮411，以及同轴设于从动转轴310上的从动齿轮412，从动齿轮412与驱动齿轮411啮合。驱动转轴210的转动带动驱动齿轮411的转动，从而带动从动齿轮412的转动，进而带动从动转轴310的转动，达到良好的传动效果。需要说明的是，齿轮传动不是唯一的实施方式，具体的还可以是皮带轮传动等等，本实施例并不加以限定。

前已述及，为了达到良好的控制效果，阻尼限速机构230应为恒阻尼式限速机构，而相应的摩擦限速机构320为变阻尼式限速机构。在本实施例中，阻尼限速机构230包括设于驱动转轴210一端的增速结构231，以及设于增速结构231端部的磁阻尼结构232。结合现有的恒阻尼限速结构来看，例如对外部环境要求不高的磁阻尼器，可知目前的阻尼器的性能无法直接满足高楼限速逃生装置的使用。根据能量守恒定律可知使用人员重力势能的变化量即为阻尼力矩的做功量，故可以通过增速结构231实现阻尼限速机构230所需的阻力矩的减小和转速的增大。因而，在本实用新型中，阻尼限速机构230包括设于驱动转轴210一端的增速结构231，以及设于增速结构231端部的磁阻尼结构232，通过增速结构231进行扭矩—转速调节，并通过磁阻尼结构232进行阻尼限速调节，达到良好的使用效果。

进一步地，增速结构231包括设于驱动转轴210端部的行星增速器，行星增速器包括连接于驱动转轴210端部的行星轮架，设于行星轮架上的多个行星轮，与多个行星轮同时啮合、并与磁阻尼结构232连接的太阳轮，以及与太阳轮内啮合的外齿圈，且外齿圈与安装座100连接。由于行星增速器是现有技术，本实用新型将不再加以赘述，由上述内容可知，行星增速器主要用于进行扭矩、转速的调节，因此行星增速器不是唯一的实施方式，具体其他能起到扭矩、转速调节效果的增速器也可以达到实施效果，本实用新型并不加以限定。

前已述及，现有的阻尼结构中，磁阻尼器对外部环境要求不高，便于使用，因而在本技术方案中，磁阻尼结构232包括与行星增速器太阳轮的轮轴连接的磁阻尼器。根据磁阻尼限速原理，在设计高楼限速逃生装置时，需要按照设定值进行磁阻尼器产品的选型和调节，以实现整个装置的高效性和可靠性。磁阻尼器可直接根据需求进行购买安装，按照从一个成年人质量70kg进行计算，基本符合要求的为mtb-06系列磁阻尼器，另外，需要说明的是，在设置过程中，还应将最小的启动力矩设置为磁阻尼器最大磁阻尼力矩的0.5倍，以此来防止使用者误启动。

请参阅图4，利用力矩平衡原理，对从动转轴310进行受力分析可得：

m摩—摩擦力矩(n·m)；d—绕绳轮结构的直径(m)；

g-使用者重量(n)；z驱—驱动齿轮齿数；z从—从动齿轮的齿数；

即当产生的摩擦力矩为式(1)时，使用者的下降状态为匀速运动。

当逃生者以安全速度v(单位为m/s)下降时，绕绳轮结构220的转速为：

根据齿轮传动关系可知，从动齿轮412的转速为：

摩擦阻尼机构232参数关系及受力如图4所示，当离心球329以n球的转速旋转时，第一摆杆327受力为：

根据力矩平衡原理，参考摩擦盘的受力情况，可得：

摩擦力为：

故摩擦阻力矩为：

联立公式(1)、(2)可得：

最终整理后可得：

k—弹簧的弹性系数；x—被压缩的弹簧长度(m)；

μ—摩擦压盘与摩擦盘之间的摩擦系数；d—摩擦压盘与摩擦盘平均直径(m)；

l—第一摆杆杆长(m)；l—第二摆杆的杆长(m)。

最终推导出的公式(3)是设计者进行逃生装置参数化调整的重要依据，由公式(3)可知，当需要下调逃生速度v的数值时，则可通过减小绕绳轮结构220直径、驱动齿轮411与从动齿轮412齿轮齿数之比、第二推杆328与第一摆杆327杆长之比，以及推杆夹角，或通过增大摩擦系数、平均直径、离心球329质量以及回转半径。一旦逃生装置的设计参数确定后，使用者的下降逃生速度v的平方就与其重量g(去除磁阻尼矩)成正比关系。所以只要通过合理选择该逃生装置的设计参数，就可以确保高楼被困人员安全快速逃离。

进一步地，请参阅图1，安装座100包括间隔设置的第一支撑座110和第二支撑座120，设于第一支撑座110上的第一支撑轴承111，以及设于第二支撑座120上的第二支撑轴承121，驱动转轴210两端分别穿设于第一支撑轴承111和第二支撑轴承121上；安装座100还包括间隔设置的第三支撑座130和第四支撑座140，设于第三支撑座130上的第三支撑轴承131，以及设于第四支撑座140上的第四支撑轴承141，从动转轴310两端分别穿设于第三支撑轴承131和第四支撑轴承141上，且从动转轴310与驱动转轴210并排设置。如此设置，使得整个装置的安装更加稳定，提高了逃生的安全性。

此外，进一步地，请参阅图1，绕绳轮结构220包括与驱动转轴210同轴设置的双向绕绳轮。逃生用绳索可以在双向绕绳轮上进行双向缠绕，如此设置，防止了绳索在绕绳轮上锁死或者打结，提高了该装置的适用性。在绕绳轮结构220两端设有轮缘挡片，通过轮缘挡片的设置，防止绳索脱落，保证了整个装置运作时的稳定性。绕绳轮结构220还包括设于双向绕绳轮一端的轮缘挡片上的卡簧结构，卡簧结构用以锁止逃生用绳索，防止绳索脱落带来危险。

本技术方案提供的以上所述仅为本实用新型的可选地实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围。

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