专利名称：电动缆梯升降器的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种电动缆梯升降器，尤其是利用电力驱动的、在缆索上运动的升降器。主要用于在高层建筑发生火灾等灾害性事故时，消防救援人员从楼外快速登楼的一种安全迅速有效的途径，本发明也可以应用于登山运动、天坑探险，大跨度遥控牵引，高楼外墙清洗、军事体育训炼等方面。
背景技术：
目前城市里的高层建筑越来越多，而消防云梯最多只能上到十几层楼的高度，一旦发生火灾等危险情况，整个建筑物就处于非常紧急的状态电梯不能使用、楼梯被烟雾封锁、人们的生命安全受到死亡的威胁。这种情况已经屡屡发生，令人十分痛心。当高层建筑发生火灾等事故时，有的发达国家采取直升飞机顶层救援或者降落伞逃生等方式。但是，这些措施在楼房密集的住宅区，或者建有楼顶尖塔等构架的楼宇，具体实施起来往往难度很大，因此，到现在为止，高层建筑的紧急救生尚无很好的解决方案。同样，用于消防人员快速登楼进行救援亦无良好的装置，登山运动、天坑探险，军事体育锻炼等方面亦需要利用缆索的滑降和攀援装置。
现有的建筑电梯(例如消防电梯)是依靠电机卷绕缆绳，从而牵引电梯轿箱顺着垂直的有齿的或无齿的导轨上下运动。一旦断电或是遭遇爆发性的大火，电梯阱将因风筒拔火效应而充满火焰和毒烟，也将十分危险无法使用。
现有的坡道缆车(例如重庆缆车)是依靠电机卷绕缆绳，从而牵引缆车轿箱顺着倾斜的导轨上下运动。
现有的观光缆车(包括传输索道)是依靠电机驱动缆绳，从而使固定在缆绳上的观光座椅或者承载装置同时进行单向的循环运动。
现有的山涧缆车(包括过江缆车)是依靠电机驱动承重轮和夹持轮组，从而在坡度不大的缆绳上进行运动。
现有的清洗吊架主要用于高层建筑的外墙清洗，由于速度、吊架和供电的限制，也无法适用于消防人员快速登楼的需要。
现有的个人绳索滑降装置都是将挂钩挂接在室内的固定物上，从系在胸前的葫芦里逐渐释放钢丝或绳索，人体随之缓慢下降。有的还可以通过转动扳手，将缆绳卷绕进胸前的葫芦，从而达到引体上升的目的。也有的是将葫芦直接挂在窗户外面预设的挂钩上，由葫芦里的缓释装置将绳索下端的逃生者缓慢放到地面，但是无法上升。
另外，现有的绳梯是在两根缆绳之间均匀地绑上踏脚板或者踏脚绳，以便使用者一步一步手脚并用地攀登上去。现有的双绳攀登技术是使用两个专用的绳索夹持器，手脚并用地交替攀登。现有的单人单绳技术(SRT)主要应用于天坑洞穴探险活动，而且事实上也是主绳和副绳同时使用，过绳索固定节点的时候还必须单手吊起全身重量。还有消防楼梯、电动扶梯、应急楼梯、登楼短梯等等，不一而足。
上述所有现存的登楼应用技术，都难以满足高层建筑除电梯以外的快速安全垂直向上牵引的需要，因此，目前当高层建筑失火以后，在消防电梯无法使用的情况下，消防人员登楼救援主要还是依靠楼梯步行攀登，少数情况下，也可以用消防云梯将救援人员送上一定的高度，但是，对于高层和超高层建筑，这种方法无法奏效。美国911世贸大厦里所有的99部电梯无一可用，消防员用了一个小时才爬到50层楼！而我们发明的电动缆梯升降器是在一根上端固定或上下两端都固定的缆索上，利用电动机驱动同步磨擦轮产生连续的滚动，从而带动消防人员快速上升到任意高度。即使楼高600公尺，也只需要几分钟时间。
单根粗绳谓之缆，能上能下谓之梯，因此，本发明的这种技术称为“缆梯”。
发明内容
1、发明目的本发明的目的是提供一种电力驱动的、在缆索上快速滑升滑降的装置，为高层建筑等场合提供一种常备的、安全有效的、在楼外快速登楼的救援系统。电动缆梯升降器是一种高层建筑等场合使用的兼有救生和逃生双重功能的装置，是一种用于在发生火灾等灾害性事故时，使消防人员可以在楼外迅速安全地滑升到高层进行救援的装置，也可以从楼外迅速安全地疏散楼内人员。
本发明目的还在于在电动缆梯升降器中具有一组或者几组同步磨擦轮，该磨擦轮不同于现有的单纯的齿轮或者滑轮应用技术，而是将齿轮和磨擦轮结合起来，构成一个整体，即齿轮的一侧就是磨擦轮的一个轮缘，通过齿轮保证所有磨擦轮同步运转。
本发明目的还在于在电动缆梯升降器中具有一组或者几组压力调整装置，该装置可以保证同步磨擦轮对缆索施加基本相同的夹持力和滚动磨擦力，并在阻力突然增加的时候能够自动调整夹持力，使电动缆梯升降器能够通过阻力段的缆索区域。
本发明目的还在于采用一种变径缆索控制逃生者的滑降速度，在通常情况下，对钢缆等绳索除了有破断拉力等性能指标要求以外，还要求同一根缆绳不同部位的直径都是相同的，即要求其外径具有一致性。而本发明的钢缆却是一种“变径”的，即其外径是变化的，可以根据需要进行某些改变。因此，本发明的变径缆绳的直径是不完全一致的，从而能够根据需要产生不同的阻力。
本发明目的还在于尤其采用一种特定缆索，包括伸缩性小、耐磨性强、破断拉力大的钢芯电缆、在耐磨防水防火抗扭的外层护套内有双层钢缆，其内部有供电电缆、通信电缆等。
2、技术方案本发明包括缆索和电动升降器构成，所述缆索的一端固定在高层建筑物上，另一端固定在地面低处，所述电动升降器由夹持缆索的两侧外壳、磨擦轮组、止退撑、驱动电机、传动轴、传动齿轮和压力调整装置构成，磨擦轮组两两相错或者相对地装在两侧外壳内，缆索与磨擦轮组的轮面贴紧安装，驱动电机驱动磨擦轮或通过传动齿轮驱动磨擦轮，止退撑，两两相对地安装在两侧外壳内，两侧外壳通过卡钩合为一体，外壳上的压力调整装置为调整两侧磨擦轮组对缆索压力的螺旋固定器。
所述升降器外壳，其上固定有驱动电机、个人安全背包的挂钩、驱动电机的电缆固定夹具、换向开关、控制面板等。两侧外壳通过卡钩合为一体，里面的同步磨擦轮、止退撑，两两相对(或者相错)地夹持在缆索上；外壳上有压力调整杆(或者旋钮)，能够调整升降器同步磨擦轮组对缆索的夹持力。
所述同步磨擦轮组，是由两两相对的一组或几组同步转动的磨擦轮构成，安装在外壳里面，能够在压力调整装置的作用下，对缆绳的周围施加均匀的压力，并在传动齿轮的驱动下，在缆索上进行滚动。同步磨擦轮可以采用金属、塑料、橡胶等多种材料，磨擦轮上可以带有多种突起，用来增加对缆绳的附着力。
所述同步磨擦轮，根据驱动方式可以分为齿轮式同步磨擦轮和电机式同步磨擦轮。
齿轮同步可以分为伞齿、正齿、斜齿等传动类型。电动机驱动主传动齿轮或者伞齿传动轴，带动夹持在缆索两侧的磨擦轮上的齿轮作同步转动，以便使每一个磨擦轮都可以起到主动轮的作用，同时对缆绳施加均匀的、连续不断的滚动磨擦力。
电机同步是由多个电机和磨擦轮构成，每个电机都驱动一个或一组磨擦轮，可以均匀地提供磨擦力，所述同步磨擦轮，是将磨擦轮与同步齿轮或伞齿同轴地连接在一起，本发明的进一步改进是将同步齿轮或伞齿与磨擦轮合为一体，齿轮的一侧就是磨擦轮的一个轮缘。
所述止退撑，是由两个相对的斜撑或者偏心轮构成，能够在失去电力的情况下自动夹紧缆索，下滑扳杆可以控制其释放缆索，依靠重力下滑。
所述驱动电机，是升降器上的动力来源，电机通过主传动齿轮或者伞齿传动轴，驱动所有同步磨擦轮上的齿轮作同步传动。驱动电机的电源可以是有线的车载电源，也可以是自带的高能蓄电池。
所述传动轴，能够将电动机的扭矩通过伞齿直接驱动磨擦轮组同步转动。
所述传动齿轮，能够将传动轴的动力通过主传动齿轮直接传给固定在磨擦轮上的齿轮和改变磨擦轮转动方向的过渡齿轮，带动所有的磨擦轮同步转动。
所述电路控制板，可以选择“上、下、停、快、慢、关”等运动参数，控制驱动电机的运转状态，也可以控制附加在升降器上的摄象机、对讲机等设备的工作状态。
所述压力调整装置，安装在外壳内，且能够在缆绳的垂直方向上调整间距，以便调整同步齿轮施加在救生缆绳上的压力和磨擦力。
本发明的缆索可以采用变径缆索，设有相应的卷缆架、缆索、牵引绳钩和变径夹块等构成。
所述卷缆架是用于卷绕缆索和释放缆索，电动缆梯升降器是沿着释放开的缆索作受控的径向运动。
所述变径缆索实际上就是电动缆梯升降器的运动导轨，因此，必须采用耐磨性能好、破断拉力强、安全系数高的钢缆或者其它材质缆索作为高层建筑的救生救援缆索。钢缆可以采用麻芯、纤维芯或者钢芯的。钢缆的上端固定在高层建筑专用的救生缆固定架的卷缆器上，下端由牵引绳的卡钩固定在地锚上。在使用电动缆梯升降器或者个人滑降器进行登楼救援和滑降逃生过程中，本发明的变径缆索两端是固定不动的。
缆索上设有牵引绳钩，牵引绳钩是固定在缆索下端的，可以穿过安全减震气囊，很方便地卡钩在地锚环上，将救生缆索牵离卷缆架的垂直正下方。可以设有多个地锚环供缆索固定。
所述变径夹块是一种能够夹入缆索的固体，可以根据需要改变缆索的直径，有圆滑柱状夹块、多棱柱状夹块、露出式夹块等。
本发明的变径缆索，能够在缆索的某些部位自动增加磨擦力，这种功能对于高楼逃生系统的滑降器来说，具有特别重要的实用价值。
具体的设置方法是，在需要增加阻力的部分反扭缆绳，将变径夹块夹入缆绳，再使缆绳正扭复原，从而使该段缆绳的直径略显膨胀变粗，外观依然平滑、但却并不影响缆绳原有的拉力、强度、耐磨等物理特性。
当使用高楼救生系统逃生时，滑降器上的阻尼磨擦轮和滑降轮经过救生缆上的突起部分时，既可以直接增加磨擦力度，也可以传达“刹车信息”，或者触发滑降器上的阻尼开关，直接启动滑降器上的刹车装置进行减速制动。
3、有益效果本发明的电动缆梯升降器，是采用专门的同步磨擦轮组夹持在缆索周围，利用电机驱动同步磨擦轮组，从而克服重力和阻力。因此，本发明的电动缆梯升降器能够在缆索处于垂直悬挂、向下倾斜、向上倾斜或者水平悬吊的任何状态下，沿着缆索作前进后退双向运动或者悬停不动。电动缆梯升降器挂在缆索上时，由电动缆梯升降器在质量上的不平衡，其重心垂向地面，一般保证一排升降轮正面压向缆索，从而保证电动缆梯升降器的运动磨擦力。
电动缆梯升降器如果应用于高层建筑的消防救援，可以使一个携带标准装备重量的消防队员(例如100公斤)，进行受控的快速滑升，在2分钟左右就可以升上100公尺左右的高度，或者悬停在空中，遇到紧急情况也可以快速滑降到地面。电动机的电力可以来自于地面消防车的车载电源，也可以来自电动缆梯升降器自备的充电电池。
当第一个消防队员通过电动缆梯升降器滑升到高层建筑上去以后，可以将钢芯电缆直接作为牵引绳使用，或者使用专门的牵引绳，将地面的消防队员一个一个地用车载绞盘拉上去，也可以每隔一个楼层的间距挂接一位消防队员，一次将几个人同时拉上高层建筑的几个相对应的楼层。亦可以将电缆或钢芯电缆送上，便于绞盘等装置工作。
电动缆梯升降器如果应用于高层建筑外墙清洗作业，可以从楼顶或者地面提供驱动电力，由使用者自行控制升降悬停。
电动缆梯升降器如果应用于登山运动，由于缆索上端是固定的，因此缆索不需要在岩石上反复来回地磨擦，可以避免发生磨断缆索的事故。
电动缆梯升降器如果应用于天坑探险，那么，即使探险者受伤被困于天坑底部，无法依靠自己的体力手脚并用地攀登上来，只要有了电动缆梯升降器，就可以自行沿缆索上升到地面。本发明也是一种求援设备。
电动缆梯升降器如果应用于体育场馆等大跨度，可以采用有线或者无线的方式遥控进行牵引运输。
电动缆梯升降器如果应用于军事体育训炼、武装泅渡、跨越山涧，只要事先用抛锚器将一根缆绳和锚钩抛到峡谷对岸的树木或岩石上，不论缆索的坡度如何，都可以在一根缆索上实现双向的使用功能。
本发明的卷缆架可以具有几种不同的缆索释放方式，既可以利用高层建筑内部的电力驱动卷缆架电机放缆，也可以在断电的情况下进行手动放缆，当前两种方式都难以实施的情况下，还可以使用消防车的车载电源，接通预先设置在楼外的专用电缆，将高层建筑上的卷缆架作为消防车的远端装置，通过连接在楼层里面的监控摄象头，直接在消防车上进行远程监控和遥控放缆。
任何高度的建筑物只要配备了一套本发明的装置，就等于在楼梯和电梯之外增加了一个快速升降的通道，可以确保发生火灾时消防人员能够从楼外快速登楼实施救援。而且本发明的装置安全可靠、可以重复使用，从而大大降低了救生系统的成本。
例如在高层建筑的顶层安置一套“高楼逃生和救生装置”的卷缆架，这样，任何一个楼面失火，只需要放下顶层的救生缆索，就可以经过所有下面楼层的救生安全窗口，消防人员不必借助于云梯，也不必借助于短梯逐层向上进行危险的攀爬，只要使用电动缆梯升降器，就可以迅速地滑升到需要进入的楼层，而且没有任何体力损耗，能够以充沛的体力立刻投入灭火救援战斗。
在使用电动缆梯升降器滑升登楼的过程中，即使发生消防电梯断电、死伤人体堵塞楼梯、或者火焰浓烟封锁楼层、甚至楼房坍塌等意外情况，悬挂在楼外缆索上的消防人员也大多只会是受伤，从而降低了救援人员牺牲的危险性。
四
图1为本发明电动缆梯升降器正侧视结构示意图(伞齿驱动)图2为本发明电动缆梯升降器正视结构示意图(正齿斜齿驱动)图3为本发明同步磨擦轮结构示意图、图4为本发明同步磨擦轮轮面示意5为本发明变径缆索结构示意图、图6为本发明钢芯电缆结构示意图如图所示驱动电机1，外壳2，缆索3，传动轴4，压力调整装置5，传动伞齿轮6，轴承座7，磨擦轮8，传动齿轮9，止退撑10；伞齿齿面11，轴孔12，磨擦轮轮缘13，柔性耐磨材料14，伞齿磨擦轮15，正齿磨擦轮16；耐磨磨擦面17，正齿轮18，突起磨擦面19，柔性磨擦面20，伞齿轮21；变径缆索22，突起剖面23，夹块侧面24，多棱柱状夹块25，六棱夹块26，露出式夹块27，圆滑柱状28；外层护套29，电缆30，正捻钢缆31，反捻钢缆32，内层护套33，供电电缆34，网状钢缆35，屏蔽层36。
五具体实施例方式
电动缆梯升降器，是由外壳、同步磨擦轮组、止退撑、驱动电机、传动轴、传动齿轮、电路控制板、下滑扳杆和压力调整装置，钢芯电缆，以及变径缆索等部件构成。
图1所示的是伞齿驱动方式的升降器驱动电机1安装在外壳2上，通过传动轴4上的传动伞齿轮6，驱动磨擦轮8上的伞齿；安装在两侧外壳内的同步磨擦轮、止退撑，两两相对(或者相错)地夹持在缆索3，并可以通过压力调整装置5调整对缆索的磨擦力，传动轴和磨擦轮等都安放在轴承座7上。
所述同步磨擦轮组，是由两两相对的一组或几组同步转动的磨擦轮构成，安装在外壳里面，能够在压力调整装置的作用下，对缆绳的周围施加均匀的压力，并在传动齿轮的驱动下，在缆绳上进行滚动。同步磨擦轮可以采用金属、塑料、橡胶等多种材料，磨擦轮上可以带有多种形式和若干突起，用来增加对缆绳的附着力。本实用新型每组轮子的数量在3-15个，轮子越多，每只轮子分担的重量就越轻，图中给出了五只，实际优先使用10只左右较好。
所述升降器外壳上还有个人安全背包的挂钩、电缆固定夹具、换向开关、控制面板、外部设备安装夹具等。
图2所示的是正齿斜齿驱动方式的升降器，驱动电机通过传动齿轮9，驱动磨擦轮8上的齿轮，外壳内部装有止退撑10，从两侧压在缆索上，可以限制升降器下滑，也可以受控释放对缆索的压力。
同步磨擦轮有伞齿、正齿或斜齿三种，如图3所示磨擦轮的一侧轮缘是伞齿齿面11，磨擦轮和齿轮也可以是两个部件，但它们固定在一起，并共有同一个轴孔12，另一侧磨擦轮轮缘13可以是单独的平面，也可以是另一个齿轮，磨擦轮轮面可以采用各种柔性耐磨材料14，图中所示的是伞齿磨擦轮15和正齿磨擦轮16的剖面；同一侧相邻两个磨擦轮的轮面可以套上有一个共同的磨擦轮圈带，以增加与缆索之间的表面磨擦力。
同步磨擦轮轮面可以有多种形式，如图4所示耐磨磨擦面17，正齿轮18，突起磨擦面19，柔性磨擦面20，伞齿轮21；磨擦轮的构成尤其是磨擦轮轮面的材料可采用金属，尤其是采用聚氨酯、橡胶等磨擦系数大且耐磨擦的材料。缆索与磨擦轮的配合成波浪形可以增加磨擦力。
变径缆索由卷缆架、缆索、牵引绳钩和变径夹块等构成，如图5所示变径缆索22上可以有若干突起，从突起剖面23中可以看见缆索中间的夹块，夹块可以有多棱柱状夹块25，六棱夹块26，露出式夹块27，圆滑柱状28等不同形状；夹块侧面24呈现梭状或柱状。变径缆索的上端卷绕在卷缆架上，下端连接牵引绳钩。
钢芯电缆由外层护套、钢缆、内层护套、电缆和电线等构成，如图6所示在耐磨耐水防火的外层护套29里面，有正捻钢缆31，再里面有反捻钢缆32，在内层护套33里面，有绝缘保护的通信电线30和供电电缆34等。拉力钢缆也可以编织成网状结构35，其内可以有屏蔽层36。
权利要求
1.电动缆梯升降器，包括缆索和电动升降器构成，其特征是所述缆索的一端固定在高层建筑物上，另一端固定在地面低处，所述电动升降器由夹持缆索的两侧外壳、磨擦轮组、止退撑、驱动电机、传动轴、传动齿轮和压力调整装置构成，磨擦轮组两两相错或者相对地装在两侧外壳内，缆索与磨擦轮组的轮面贴紧安装，驱动电机驱动磨擦轮或通过传动齿轮驱动磨擦轮，止退撑，两两相对地安装在两侧外壳内，两侧外壳通过卡钩合为一体，外壳上的压力调整装置为调整两侧磨擦轮组对缆索压力的螺旋固定器。
2.由权利要求1所述的电动缆梯升降器，其特征是缆索为变径缆索，增加电动缆梯升降器的滚动阻力。
3.由权利要求1或2所述的电动缆梯升降器，其特征是传动齿轮为齿轮组，一齿轮带动磨擦轮，此齿轮和磨擦轮合为一体，磨擦轮的一侧轮缘是正齿、伞齿或斜齿的齿轮齿面。
4.由权利要求1或2所述的电动缆梯升降器，其特征是磨擦轮和传动齿轮可以是两个部件，它们固定在一起，并共有同一个轴或轴孔，另一侧磨擦轮轮缘可以是单独的平面，也可以是另一个齿轮。
5.由权利要求1或2所述的电动缆梯升降器，其特征是同步磨擦轮柔性耐磨材料的外缘呈现“V”形燕尾槽或者圆弧槽，槽内有点状突起、点槽混合、防滑花纹等横向凸棱。
6.由权利要求1或2所述的电动缆梯升降器，其特征是同一侧相邻两个磨擦轮的轮面可以套上一个共有的磨擦轮圈带，以增加与缆索之间的接触面和滚动磨擦力。
7.由权利要求1或2所述的电动缆梯升降器，其特征是每组磨擦轮的个数为5至20个。
8.由权利要求2所述的电动缆梯升降器，其特征是变径缆索由缆索和变径夹块等构成，所述变径夹块是一种能够夹入缆索的固体，用以改变缆索的直径，有圆滑柱状夹块、多棱柱状夹块、或露出式夹块。
9.由权利要求1或2所述的电动缆梯升降器，其特征是供电缆采用钢芯电缆，其耐磨防水防火护套内有两层捻向相反的钢缆，在钢缆内部的内保护层里有用绝缘材料保护起来的供电电缆、通信电线，钢缆也可以编织成网状结构，其内可以有屏蔽层。
10.由权利要求1或2所述的电动缆梯升降器，其特征是缆索与磨擦轮的配合成波浪形。
全文摘要
电动缆梯升降器由驱动电机、传动齿轮、摩擦轮组、缆索等部件构成，所述缆索的一端固定在高层建筑物上，另一端固定在地面低处，所述电动升降器由夹持缆索的两侧外壳、摩擦轮组、止退撑、驱动电机、传动轴、传动齿轮和压力调整装置构成，摩擦轮组装在两侧外壳内，缆索与摩擦轮组的轮面贴紧安装，驱动电机驱动摩擦轮或通过传动齿轮驱动摩擦轮，两侧外壳通过卡钩合为一体，外壳上的压力调整装置为调整两侧摩擦轮组对缆索压力的螺旋固定器。既可以电缆供电也可以蓄电池供电。电动缆梯升降器是一种适合于高层、超高层建筑使用的兼有救生和逃生双重功能的装置，也可以应用于登山运动、天坑探险，大跨度遥控牵引，高楼外墙清洗、军事体育训炼等方面。
文档编号B66F19/00GK1621335SQ20031010642
公开日2005年6月1日 申请日期2003年11月26日 优先权日2003年11月26日
发明者周路定, 周毅 申请人:周路定