摆锤缓降器及其工作方法与流程

2021-01-20 12:01:30|

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本发明涉及高空缓降设备技术领域，具体涉及一种摆锤缓降器。

背景技术：

随着我国社会经济的发展，人们的物质生活得提高，高频率的火灾事故也越来越多。当高层建筑物遇到火灾或地震等重大事故时，楼内人员因楼道、电梯被堵、被毁等情况来不及撤离时，使用救助设备可从窗口逃离事故现场。因此解决当前高层建筑消防已提上日程，人员高层应急逃生和安全疏散问题刻不容缓。

为解决上述技术问题，出现了一种高楼缓降器，在中国专利申请号为201420399936.1，公告日为2015.04.15的专利文献中公开了一种高楼缓降器，包括支架板、齿轮、束绳轮、钢丝绳、以及挂杆；齿轮为两个且相互啮合并以能够转动的方式固定于支架板上；束绳轮为两个，该两个束绳轮分别与两个齿轮同轴并分别固定于对应的齿轮上；钢丝绳缠绕于两个束绳轮之间；挂杆固定于支架板上；本实用新型还包括自动制动装置，其包括设置于束绳轮内侧的刹车片ⅰ、拨片ⅰ、手柄ⅰ、制动弹簧、螺杆、以及螺母，刹车片ⅰ与束绳轮的内面预留有缝隙，手柄ⅰ与可将刹车片ⅰ外推的拨片ⅰ连接，螺母固定于支架板上并与螺杆螺纹连接，螺杆通过制动弹簧与手柄ⅰ的中部连接；本实用新型还包括手动制动装置，其用于对下滑进行手动制动。

但是，根据该文献公开的技术方案，自动制动装置是通过刹车片对束绳轮进行减速从而达到缓降的目的，该缓降器对体重较轻的使用者和体重较重的使用者的制动力相同，当使用者体重过轻或体重过重，可能出现无法缓降或制动力过小的情况，存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明提供一种结构简单，能够根据使用者体重自动调节制动力的摆锤缓降器及其工作方法，利用本发明的结构，使用缓降器下落时，摆锤不断改变运动方向地往复摆动做功，提供阻力减速，达到缓降的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种摆锤缓降器，包括缓降器本体，缓降器本体包括壳体、用于缠绕绳索的绕绳轮、第一齿轮、第一转动轴、传动装置和摆锤部，第一转动轴转动连接在壳体内，绕绳轮和第一齿轮设置在第一转动轴上，传动装置固定设置在壳体内，第一齿轮与传动装置连接，摆锤部一端转动连接壳体内壁，摆锤部在靠近传动装置的一端设有连接杆，连接杆与传动装置连接；

所述传动装置包括第二齿轮、第二转动轴和传动机构，第二转动轴与壳体转动连接，第二齿轮设置在第二转动轴上，传动机构包括导向杆、传动轮和活动杆，导向杆设置在传动轮的一侧与壳体内壁固定连接，第二齿轮与第一齿轮啮合连接，传动轮设置在第二转动轴上并位于第二齿轮的一侧，传动轮在远离第二齿轮的一侧上固定连接有传动柱体，活动杆中部设有导向槽，传动轮上的传动柱体穿过并滑动连接在活动杆的导向槽内，连接杆与活动杆连接，传动轮转动带动传动柱体在导向槽滑动从而使得活动杆在导向杆上移动进而带动摆锤部摆动，

以上设置，使用者使用缓降器本体沿绳索下落时，绳索从壳体的一端进入绕绳轮内，使用缓降器本体沿绳索下落带动绕绳轮和第一齿轮转动，第一齿轮带动传动装置中第二齿轮运动，传动轮在第二转动轴带动下转动，传动轮转动从而带动传动柱体在导向槽内滑动，传动柱体带动活动杆在导向杆上沿着导向杆高度方向移动，由于连接杆与导向杆相连，从而使得连接杆上下移动，且摆锤部的一端固定在壳体上，从而在连接杆的运动下带动带动摆锤部在壳体内壁上不断改变运动方向地往复运动做功，若使用者的重量较重时，绕绳轮转动速度越快，第一齿轮转动越快，活动杆在导向杆上滑动越快，摆锤部摆动速度越快，通过摆锤部做功抵消一部分重力势能，从而使得缓降器本体下降速度不会过快，根据使用者体重自动调节制动力，达到缓降的目的，且通过传动轮和导向槽以及传动柱体、连接杆相连的方式实现摆锤部的摆动，结构简单。

进一步地，所述活动杆在靠近导向杆的一端设有套环，活动杆通过套杆套接在导向杆上，

以上设置，通过在活动杆上设置套环，对活动杆的活动范围进行限制，防止活动杆从导向杆上滑出，进一步确定活动杆在导向杆上活动的可靠性。

进一步地，所述传动机构共设有两组；所述摆锤部共设有两个。这样，使用者使用缓降器本体下降时，设置两个摆锤部减速效果更好，更加安全。

进一步地，所述导向杆沿着导向杆高度方向上设有一个以上滚珠，导向杆上还设有对应的滚珠孔位，滚珠凸出于滚珠孔位设置，活动杆在靠近套环的一端设有与滚珠相匹配的滑动凹槽。这样，通过滚珠与滑动凹槽相匹配，将导向杆和活动杆之间的动摩擦滑动改变为滚动摩擦，传动机构传动效果更好，防止活动杆和导向杆在滑动过程中卡死。

进一步地，所述第一齿轮和第二齿轮之间还设有第三齿轮和第三转动轴，壳体在第二齿轮与传动轮之间设置有安装板，第三齿轮通过第三转动轴转动连接在安装板上。这样，通过第三齿轮连接第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮的尺寸可以选择更小的尺寸，使得缓降器本体结构紧凑、体积小。

进一步地，所述导向杆共设有两个；所述活动杆的两端分别设有套环，所述活动杆通过两端的套环套接在两端的导向杆上。这样，导向效果好。

进一步地，所述壳体在绕绳轮的一侧设有入绳口；所述壳体在绕绳轮的另一侧设有出绳口，所述壳体在入绳口和出绳口处设有导套，这样，避免绳索在进入和离开缓降器主体时被刮伤。

进一步地，所述绕绳轮共设有两个轮盘，轮盘之间设有绕绳轴，绕绳轴固定连接两侧轮盘的圆心，轮盘在靠近绕绳轴的一侧上设有渐开线凸起，渐开线凸起自轮盘的圆心向轮盘边缘延伸且渐开线凸起沿着绕绳轮的渐开线方向设置，且渐开线凸起在渐开线凸起与绳索相交处的切线方向与绳索在相交处的切线方向相垂直，以上设置，通过在轮盘靠近绕绳轴的一侧上设有渐开线凸起，使得绳子在运动时，能与渐开线凸起进行面接触，防止由于点接触导致滑动过快的问题，同时由于渐开线凸起是沿着绕绳轴的渐开线方向设置，从而使得绕绳轴在运动时产生的预脱离绕绳轴方向脱离力，由于渐开线凸起为沿着绕绳轴的渐开线方向设置，且渐开线凸起在渐开线凸起与绳索相交处的切线方向与绳索在相交处的切线方向相垂直，从而在运动过程中，绳子与渐开线凸起相接触渐开线凸起会给绳子产生一个与脱离力相反方向的力，从而防止绳子从绕绳轴上脱离，结构稳定性好。

进一步地，所述壳体在摆锤部摆动方向上的两侧设有避让开口，以上设置，为摆锤部的摆动提供活动空间。

本发明还提供了一种摆锤缓降器的工作方法，摆锤缓降器下落带动绕绳轮和第一齿轮转动，第一齿轮带动传动装置中第二齿轮运动，传动轮在第二转动轴带动下转动，传动轮转动从而带动传动柱体在导向槽内滑动，传动柱体带动活动杆在导向杆上沿着导向杆高度方向移动，带动连接杆移动，并带动使得摆锤部与壳体转动连接点摆动。

以上设置，使用者使用缓降器本体沿绳索下落时，绳索从壳体的一端进入绕绳轮内，使用缓降器本体沿绳索下落带动绕绳轮和第一齿轮转动，第一齿轮带动传动装置中第二齿轮运动，传动轮在第二转动轴带动下转动，传动轮转动从而带动传动柱体在导向槽内滑动，传动柱体带动活动杆在导向杆上沿着导向杆高度方向移动，由于连接杆与导向杆相连，从而使得连接杆上下移动，且摆锤部的一端固定在壳体上，从而在连接杆的运动下带动带动摆锤部在壳体内壁上不断改变运动方向地往复运动做功，若使用者的重量较重时，绕绳轮转动速度越快，第一齿轮转动越快，活动杆在导向杆上滑动越快，摆锤部摆动速度越快，通过摆锤部做功抵消一部分重力势能，从而使得缓降器本体下降速度不会过快，当使用者的重量较轻时，当使用者套上缓降器时，绕绳轮转动，第一齿轮转动，活动杆在导向杆上滑动，从而摆锤部摆动，根据使用者体重自动调节制动力，达到缓降的目的，且通过传动轮和导向槽以及传动柱体、连接杆相连的方式实现摆锤部的摆动，结构简单。

附图说明

图1为本发明中的缓降器本体的立体结构示意图。

图2为本发明中的缓降器本体的另一角度的立体结构示意图。

图3为本发明中的缓降器本体的仰视结构示意图。

图4为图3中a-a处的剖视结构示意图。

图5为本发明中的缓降器本体内部的立体结构示意图。

图6为本发明中的缓降器本体内部结构的另一状态的立体结构示意图。

图7为本发明中的缓降器本体内部的仰视结构示意图。

图8为图4中b处的局部放大示意图。

图9为图5中c处的局部放大示意图。

图10为图3中d-d处的壳体剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1-图9所示，一种摆锤缓降器，包括缓降器本体，缓降器本体包括壳体1、用于缠绕绳索6的绕绳轮2、第一齿轮3、第一转动轴31、传动装置4和摆锤部5，第一转动轴31转动连接在壳体1内，绕绳轮2和第一齿轮3设置在第一转动轴31上，传动装置4固定设置在壳体1内，第一齿轮3与传动装置4连接，摆锤部5一端转动连接壳体1内壁，摆锤部5在靠近传动装置4的一端设有连接杆51，连接杆51与传动装置4连接；绳索6从壳体1的一端进入绕绳轮2内，从另一端伸出壳体1。

所述传动装置包括第二齿轮41、第二转动轴411和传动机构，第二转动轴411与壳体1转动连接，第二齿轮41设置在第二转动轴411上，传动机构包括导向杆421、传动轮422和活动杆423，导向杆421设置在传动轮的422一侧与壳体1内壁固定连接，第二齿轮41与第一齿轮3啮合连接，传动轮422设置在第二转动轴411上并位于第二齿轮41的一侧，传动轮422在远离第二齿轮41的一侧上固定连接有传动柱体4221，活动杆423中部设有导向槽4231，传动轮422上的传动柱体4221穿过并滑动连接在活动杆423的导向槽4231内，连接杆51与活动杆423转动连接，传动轮422转动带动传动柱体4221在导向槽4231滑动从而使得活动杆423在导向杆421上移动进而带动摆锤部5摆动。所述活动杆423在靠近导向杆421的一端设有套环4232，活动杆423通过套环4232套接在导向杆421上。

工作时，使用者套住摆锤缓降器，绳索的两端进行固定，使用者使用缓降器本体沿绳索下落时，绳索从壳体的一端进入绕绳轮内，使用缓降器本体沿绳索下落带动绕绳轮和第一齿轮转动，第一齿轮带动传动装置中第二齿轮运动，传动轮在第二转动轴带动下转动，传动轮转动从而带动传动柱体在导向槽内滑动，传动柱体带动活动杆在导向杆上沿着导向杆高度方向移动，由于连接杆与导向杆相连，从而使得连接杆上下移动，且摆锤部的一端固定在壳体上，从而在连接杆的运动下带动带动摆锤部在壳体内壁上不断改变运动方向地往复运动做功，若使用者的重量较重时，绕绳轮转动速度越快，第一齿轮转动越快，活动杆在导向杆上滑动越快，摆锤部摆动速度越快，通过摆锤部做功抵消一部分重力势能，从而使得缓降器本体下降速度不会过快，根据使用者体重自动调节制动力，达到缓降的目的，且通过传动轮和导向槽以及传动柱体、连接杆相连的方式实现摆锤部的摆动，结构简单。

所述传动机构42共设有两组；所述摆锤部5共设有两个。这样，使用者使用缓降器本体下降时，设置两个摆锤部减速效果更好，更加安全。

在本实施例中，所述导向杆421沿着导向杆高度方向上设有8个滚珠4211，导向杆上还设有对应的滚珠孔位，滚珠凸出于滚珠孔位设置，活动杆423在靠近套环4232的一端设有与滚珠相匹配的滑动凹槽4233。这样，通过滚珠与滑动凹槽相匹配，将导向杆和活动杆之间的动摩擦滑动改变为滚动摩擦，传动机构传动效果更好，防止活动杆和导向杆在滑动过程中卡死。

所述第一齿轮3和第二齿轮41之间还设有第三齿轮43和第三转动轴431，壳体1在第二齿轮41与传动轮之间设置有安装板10，第三齿轮43通过第三转动轴431转动连接在安装板10上，第二齿轮41通过第二转动轴411转动连接在安装板10上。这样，通过第三齿轮连接第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮的尺寸可以选择更小的尺寸，使得缓降器本体结构紧凑、体积小。

所述导向杆421共设有两个；所述活动杆423的两端分别设有套环4232，所述活动杆423通过两端的套环4232套接在两端的导向杆421上。这样，导向效果好。

以上设置，轮盘上的渐开线凸起能够增大缓降器与绳索之间的摩擦力，防止打滑，绳索在进入绕绳轮时和离开绕绳轮时始终与渐开线相切，这样，绳索不会出现卡住的情况，提高了安全性。

所述壳体1在绕绳轮2的一侧设有入绳口11；所述壳体在绕绳轮的另一侧设有出绳口12。所述壳体1在入绳口11和出绳口12处设有导套121，所述壳体1内壁在入绳口11和出绳口12的一侧设有导绳轴14，导绳轴14上设有导绳轮141，这样，避免绳索在进入和离开缓降器主体时被刮伤。

所述绕绳轮2共设有两个轮盘22，轮盘22之间设有绕绳轴23，绕绳轴23固定连接两侧轮盘22的圆心，所述轮盘22在靠近绕绳轴23的一侧上设有渐开线凸起21，渐开线凸起21自轮盘22的圆心向轮盘22边缘延伸且渐开线凸起21沿着绕绳轮2的渐开线方向设置，且渐开线凸起在渐开线凸起与绳索相交处的切线s方向与绳索在相交处的切线l方向相垂直。

在本实施例中，所述渐开线凸起位置的计算公式为：

x=r*cos(t)+r*t*sin(t)

y=r*sin(t)-r*t*cos(t)

其中t的角度为：0°≤t≤360°

式中，（x,y）为渐开线凸齿上其中一点的坐标，r为绕绳轴的半径，t为渐开线展开的角度。以上设置，通过在轮盘靠近绕绳轴的一侧上设有渐开线凸起，使得绳子在运动时，能与渐开线凸起进行面接触，防止由于点接触导致滑动过快的问题，同时由于渐开线凸起是沿着绕绳轴的渐开线方向设置，从而使得绕绳轴在运动时产生的预脱离绕绳轴方向脱离力f，由于渐开线凸起为沿着绕绳轴的渐开线方向设置，从而在运动过程中，绳子与渐开线凸起相接触渐开线凸起会给绳子产生一个与脱离力相反方向的力f’，从而防止绳子从绕绳轴上脱离，结构稳定性好。

所述壳体1在摆锤部5摆动方向上的两侧设有避让开口13，以上设置，为摆锤部的摆动提供活动空间。

以上设置，使用者使用缓降器本体沿绳索下落时，绳索从壳体的一端进入绕绳轮内，使用缓降器本体沿绳索下落带动绕绳轮和第一齿轮转动，第一齿轮带动传动装置中第二齿轮运动，传动轮在第二转动轴带动下转动，传动轮转动从而带动传动柱体在导向槽内滑动，传动柱体带动活动杆在导向杆上沿着导向杆高度方向移动，由于连接杆与导向杆相连，从而使得连接杆上下移动，且摆锤部的一端固定在壳体上，从而在连接杆的运动下带动带动摆锤部在壳体内壁上不断改变运动方向地往复运动做功，若使用者的重量较重时，绕绳轮转动速度越快，第一齿轮转动越快，活动杆在导向杆上滑动越快，摆锤部摆动速度越快，通过摆锤部做功抵消一部分重力势能，从而使得缓降器本体下降速度不会过快，当使用者的重量较轻时，当使用者套上缓降器时，绕绳轮转动，第一齿轮转动，活动杆在导向杆上滑动，从而摆锤部摆动，根据使用者体重自动调节制动力，达到缓降的目的，且通过传动轮和导向槽以及传动柱体、连接杆相连的方式实现摆锤部的摆动，结构简单。

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