便携式高楼安全逃生缆装置的制作方法

专利名称：便携式高楼安全逃生缆装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机械技术领域的装置，具体是一种便携式高楼安全逃生缆装置。
背景技术：
近些年来，电、磁流变材料领域发展迅速，这些材料可用于精密减振器、联轴器、刹 车机构等。这些材料由于具有在外部电场或磁场激励下能够产生流固耦合的变化而能够 因此设计和制造一些既具有流体特性又可以具有固态特性的变阻尼变刚度装置，受到业内 人士愈来愈广泛的重视。然而，由于电磁流变液的流-固变化过程往往需要强电、磁场激励 才可以实现，所以在实施激励时通常需要施加高压电场或大电流电磁场。因此，基于电磁流 变原理研发的机构或装置一般需要电源方可使用，或需要配备高效的蓄电设备材料远程使 用。所以截至目前，人们通常认为基于电或磁流变液流固耦合的功能装置不适合设计和研 发便携式的装置，更鲜见于研发高空安全逃生装置。 经对现有技术的文献检索，中国专利文献号CN101269258记载了一种"高楼逃生 装置"，其中左、右链轮均固装在转轴(1)上，左、右链轮上分别装有左、右链环，左、右链环 上等间距水平固装有一组横杠(6)，转轴(1)的左、右两端分别固装有左、右主动伞齿轮， 左、右从动伞齿轮分别固装在左、右立轴上，左主、从伞齿轮相啮合，右主、从伞齿轮相啮合， 左、右从动伞齿轮上方的左、右立轴上分别固装有左、右转盘，左、右转盘下端面的外边缘的 圆周方向均布多个左、右立杆。这种机构存在设计和结构环节多、整体结构复杂、机械传递 环节繁琐、安全可靠性差并需要多个齿轮机构以及主、从动伞装置等不足。

发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种便携式高楼安全逃生缆装置，利 用永磁场激励，无需电源，结构简单、部件少、体积小、携带便利等方面的因素提出该发明装 置，具有高空下落时承载重物效率高，下降速度快、慢结合，振动小、下降平稳，安全感好等 优点。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括主螺纹转轴、至少一个固定机 构、至少一个主转轮箱以及至少一个变阻力箱，其中固定机构的一端为固定端，另一端与 主转轮箱相连，变阻力箱与主转轮箱固定连接且主螺纹转轴分别与变阻力箱和主转轮箱活 动连接。
所述的固定机构包括吊环和缆绳带，其中吊环设置于建筑物上且与缆绳带的 一端连接，缆绳带的另一端与主转轮箱相连接。
所述的缆绳带为缆带、齿条、齿带或链条。 所述的主转轮箱包括转轮箱体、主挂柄、辅挂柄和缆绳摩擦转轮，其中主挂柄 和辅挂柄分别固定设置于转轮箱体的外侧，辅挂柄与固定机构相连接，缆绳摩擦转轮位于 转轮箱体内并固定设置于主螺纹转轴上。
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所述的辅挂柄上设有导向槽，所述的固定机构与导向槽或与缆绳摩擦转轮相接 触。 所述的缆绳摩擦转轮上设有摩擦环，该摩擦环与缆绳带相接触。 所述的主螺纹转轴与变阻力箱以及转轮箱体相接触的位置分别设有密封轴承。 所述的变阻力箱包括箱体、阻力浆叶、左螺纹套管、右螺纹套管、磁流变液封装
箱、磁流变液封装箱体盖板、第一磁体、第二磁体、变阻力箱盖板和摇把手，其中磁流变液
封装箱与箱体的内壁固定连接，磁流变液封装箱体盖板与磁流变液封装箱密封连接，变阻
力箱盖板与箱体固定连接，阻力浆叶位于磁流变液封装箱中且与主螺纹转轴固定连接，左
螺纹套管和右螺纹套管分别设置于主螺纹转轴上组成第一丝杠丝杆机构和第二丝杠丝杆
机构，左螺纹套管与第一磁体固定连接，右螺纹套管与第二磁体固定连接，摇把手与主螺纹
转轴同轴固定连接。
所述的磁流变液封装箱内设有磁流变液。
所述的第一磁体和第二磁体为永磁体、电磁体或导磁体，且不同时为导磁体。
所述的第一丝杠丝杆机构和第二丝杠丝杆机构上设有相反方向的螺纹或仅其一 上设有螺纹。 当所述的主转轮箱为l个时，所述的变阻力箱为l个或2个且固定设置于主转轮 箱的两侧或一侧； 当所述的主转轮箱为2个时，所述的变阻力箱为1个且固定设置于两个主转轮箱 的中间。 所述的固定机构的个数与主转轮箱的个数相同。 本发明工作时，挂环挂于高处一固定物上，当连接在主挂柄和/或辅挂柄上的重 物下落时，该重物将带动主挂柄和/或辅挂柄进而带动整个装置一同下落，缆绳带被拽出， 由于摩擦力作用缆绳带使缆绳摩擦转轮旋转而带动主螺纹转轴旋转，该旋转过程致使第一 和第二副丝杠丝杆传动机构作用，最终带动第一磁体和第二磁体逐渐靠近磁流变液封装 箱，并使其中的磁流变液体受到由弱到强的磁强激励过程。由于，磁流变液封装箱中的磁流 变液体具有随外部磁场激励逐渐增强而由液态转变为流固耦合态以至于当磁场足够强时 而变为固态的特性，这样在磁流变液封装箱里被包裹在磁流变液体之中的阻力浆叶，随着 磁流变液体的流固阻尼状态的变化，也随之产生一个由快速转动到慢速转动以至于停止不 动的过程。因此主螺纹转轴以及摩擦带转轮将受到所固连的阻力浆叶的阻碍而减缓转速甚 至停止转动，相应于缆绳带的抽出随之减缓直至停止。 所以，基于本发明所提出的装置，重物下落时可以实现快-慢速结合以致最终停 止的安全下落过程。并且由于磁流变体的流固耦合阻尼过程，使下落物的下降过程冲击振 动小，平稳、舒适。其下降过程的先快速后慢速以致最终停稳的过程，特别吻合高楼火灾逃 生等需要先迅速逃离事发现场，而后又平稳安全落地的逃生过程需求。永磁激励的形式无 需电源设备，提高了该装置的使用可靠性、方便性和便携性。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果 (1)结构简单，体积小、重量较轻、易于便携、无需复杂的机械减速传动机构。目前， 利用机械传动减速机构实现变速传动，一般需要多个齿轮副的组合才能实现所需减速比传 动，齿轮尺寸形式和数量多，相应机械结构复杂。而本发明充分利用了磁流变液体的流固变
4化特性，通过在变化磁场的激励下只用一个磁流变体的变化阻尼就直接实现了变速传动。
(2)磁场激励过程的实现便捷、方便。本发明只是通过一个转轴同时带动两个磁体 靠近磁流变液体，而实现磁场的加载过程，转轴转速越快(下降速度越快)，磁场加载越快， 阻尼效果越明显，减速反应也相应越快。可实现"自适应"减速的效果，这对于传统的机械 式装置实现起来很难。 (3)本发明所提出的基于磁流变阻尼的装置，在磁场强度足够强时，可以产生较大 的阻尼力，阻尼力(该力最终作用在缆绳带上)的大小与下降重物的重力成正比，最大可以 达到与重物重力相同，而表现为重物下降停止的效果。 (4)磁流变体5的流固耦合阻尼特性自然吻合需要先快速后慢速以致最终停稳的 高空逃生下降过程；磁流变液体的流固耦合阻尼特性使下落物的下降过程冲击振动小，平 稳、舒适。


图1是本发明初始状态结构示意图。 图2是本发明下降过程中结构示意图。 图3是实施例2结构示意图。 图4是实施例3结构示意图。 图5是实施例3初始状态机构示意图. 图6是实施例3工作状态机构示意图。 图7是实施例电磁体示意图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1 如图1所示，本实施例包括一个固定机构1、主螺纹转轴2、一个主转轮箱3以及 一个变阻力箱4，其中固定机构1的一端为固定端，另一端与主转轮箱3相连，变阻力箱4 与主转轮箱3固定连接且主螺纹转轴2分别与变阻力箱4和主转轮箱3活动连接。
所述的固定机构1包括吊环5和缆绳带6，其中吊环5设置于建筑物上且与缆 绳带6的一端连接，缆绳带6的另一端与主转轮箱3相连接。
所述的缆绳带6为缆带。
所述的主转轮箱3包括转轮箱体7、主挂柄8、辅挂柄9和缆绳摩擦转轮10，其中
主挂柄8和辅挂柄9分别固定设置于转轮箱体7的外侧，辅挂柄9与固定机构1相连接，缆
绳摩擦转轮10位于转轮箱体7内并固定设置于主螺纹转轴2上。 所述的辅挂柄9上设有导向槽11，所述缆绳带6位于导向槽11内。 所述的缆绳摩擦转轮10上设有摩擦环12，该摩擦环12与缆绳带6相接触。 所述的主螺纹转轴2与变阻力箱4以及转轮箱体7相接触的位置分别设有密封轴
承13。
所述的变阻力箱4包括变阻箱体13、阻力浆叶14、左螺纹套管15、右螺纹套管 16、磁流变液封装箱17、封装箱盖板18、第一磁体19、第二磁体20、变阻箱盖板21和摇把手 22，其中磁流变液封装箱17与变阻箱体13的内壁固定连接，封装箱盖板18与磁流变液封 装箱17密封连接，变阻箱盖板21与变阻箱体13固定连接，阻力浆叶14位于磁流变液封装 箱17中且与主螺纹转轴2固定连接，左螺纹套管15和右螺纹套管16分别设置于主螺纹转 轴2上组成第一丝杠丝杆机构和第二丝杠丝杆机构，左螺纹套管15与第一磁体19固定连 接，右螺纹套管16与第二磁体20固定连接，摇把手22与主螺纹转轴2同轴固定连接。
所述的磁流变液封装箱17内设有磁流变液23。
所述的第一磁体19和第二磁体20均为永磁体。
所述的第一丝杠丝杆机构与第二丝杠丝杆机构的旋螺纹相反。
如图1所示，本实施例处于初始状态时先将挂环挂于高处一固定物上，当连接在 主挂柄8和/或辅挂柄9上的重物下落时，缆绳带6被拽出，由于摩擦力作用缆绳带6使缆 绳摩擦转轮10旋转而带动主螺纹转轴2旋转，该旋转过程致使第一和第二副丝杠丝杆传动 机构作用驱动第一磁体19和第二磁体20逐渐靠近磁流变液封装箱17 ;
如图2所示，本实施例处于工作状态时随着第一磁体19和第二磁体20的靠近， 磁流变液封装箱17中的磁流变液体23将随外部磁场激励增强而由液态转变为流固耦合态 以致于当磁场足够强时而变为固态，这样在磁流变液封装箱17里被包裹在磁流变液体23 之中的阻力浆叶14会随着磁流变液体23的流固阻尼状态的变化(并依靠拉紧的缆绳带6 通过刚性的缆绳带6导向槽11、辅挂柄9和变阻力箱4作用于磁流变液封装箱17最终作 用在磁流变液体的力的作用)随之产生一个快速转动到慢速转动以至于停止不动的过程； 在此过程中主螺纹转轴2随缆绳摩擦转轮10受阻力浆叶14的阻力而减缓转速甚至停止转 动，相应于缆绳带6的抽出随之减缓直至停止，相应的重物下降减缓直至停止。下降过程完 成后，用在主螺纹转轴2的右端还有摇动把手22反向旋转将第一磁体19和第二磁体20复 位，同时回收缆绳带6，以备下次使用。
实施例2 如图3所示，本实施例包括两个固定机构1、主螺纹转轴2、两个主转轮箱3和一 个变阻力箱4，其中固定机构1的一端为固定端，另一端与主转轮箱3相连，变阻力箱4固 定设置于两个主转轮箱3的中间且主螺纹转轴2分别与变阻力箱4和主转轮箱3活动连接。
本实施例工作时，装置是同时通过第一挂环5和第二挂环24以及第一缆绳带6和 第二缆绳带25同时作用在主螺纹转轴2上致使变阻力箱4中磁流变液体23发生作用而达 到重物安全下降的效果。 本实施例通过采用双缆绳带6作用，可使下降过程更稳定，下降承载能力更强。
实施例3 如图4所示，本实施例包括一个固定机构1、主螺纹转轴2、一个主转轮箱3和两 个变阻力箱4，其中固定机构1的一端为固定端，另一端与主转轮箱3相连，两个变阻力箱 4分别固定设置于主转轮箱3的两侧且主螺纹转轴2分别与变阻力箱4和主转轮箱3活动 连接。 本实施例工作时，装置是通过缆绳带6同时作用于主螺纹转轴2的两个变阻力箱 4上而达到重物安全下降的效果。
本实施例通过采用双变阻力箱4作用，可使阻力效果更明显，下降过程更稳缓，重
物承载能力更强。 实施例4 如图5所示，本实施例包括一个固定机构1、主螺纹转轴2、一个主转轮箱3和两 个变阻力箱4，其中固定机构1的一端为固定端，另一端与主转轮箱3相连，两个变阻力箱 4分别固定设置于主转轮箱3的两侧且主螺纹转轴2分别与变阻力箱4和主转轮箱3活动 本实施例中所述缆绳带6与缆绳摩擦转轮10相套接。 如图6所示，本实施例工作时，由于缆绳带6的移动，致使与缆绳带6有摩擦作用 的缆绳摩擦转轮10转动而带动主螺纹转轴2，最终达到变阻力箱4对缆绳带6的运动减阻 效果。 本实施例对物体运动速度的减阻方式，特别适合于借助高空缆索安全滑降的情 况，此情况本发明所述的缆绳带6作为这种高空缆索起作用。 另外，本实施例所采用的结构模式，还可以作为缆绳带6传输速度调整控制装置 而发挥效用。此种应用情形区别于安全降落的应用的实施例，只是需要将整个装置固定而 缆绳带6由装置中穿行通过。 如图7所示，实施例1-4中所述的第一磁体19和第二磁体20分别为如下组合
实施例1 :第一磁体19是永磁体，第二磁体20是电磁体；
实施例2 :第一磁体19是永磁体，第二磁体20是导磁体；
实施例3 :第一磁体19和第二磁体20均为电磁体；
实施例4 :第一磁体19是电磁体，第二磁体20是导磁体； 针对上述组合所述的电磁体上设有电源或蓄电器，由于电磁体电流可以正反向 加载，所以电磁体的磁场可以方便形成与其配对磁体的磁场相同加强和相反减弱磁场强度 的效果，对于控制整个装置的阻力效果及下降速度起到便利作用。特别是对于当磁流变体 在磁场作用下完全固化后而使主螺纹转轴2不易通过摇动把手反向旋转复位时，可以通过 电磁体产生相反磁场，来抵消另一个配对出现的磁体作用在磁流变体的磁场，而是磁流变 体"稀释"，以便复位。
权利要求
一种便携式高楼安全逃生缆装置，其特征在于，包括主螺纹转轴、至少一个固定机构、至少一个主转轮箱以及至少一个变阻力箱，其中固定机构的一端为固定端，另一端与主转轮箱相连，变阻力箱与主转轮箱固定连接且主螺纹转轴分别与变阻力箱和主转轮箱活动连接；所述的变阻力箱包括箱体、阻力浆叶、左螺纹套管、右螺纹套管、磁流变液封装箱、磁流变液封装箱盖板、第一磁体、第二磁体、变阻力箱盖板和摇把手，其中磁流变液封装箱与箱体的内壁固定连接，磁流变液封装箱体盖板与磁流变液封装箱密封连接，变阻力箱盖板与箱体固定连接，阻力浆叶位于磁流变液封装箱中且与主螺纹转轴固定连接，左螺纹套管和右螺纹套管分别设置于主螺纹转轴上组成第一丝杠丝杆机构和第二丝杠丝杆机构，左螺纹套管与第一磁体固定连接，右螺纹套管与第二磁体固定连接，摇把手与主螺纹转轴同轴固定连接，所述的磁流变液封装箱内设有磁流变液。
2. 根据权利要求1所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的固定机构包 括吊环和缆绳带，其中吊环设置于建筑物上且与缆绳带的一端连接，缆绳带的另一端与 主转轮箱相连接。
3. 根据权利要求1所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的主转轮箱包 括转轮箱体、主挂柄、辅挂柄和缆绳摩擦转轮，其中主挂柄和辅挂柄分别固定设置于转 轮箱体的外侧，辅挂柄与固定机构相连接，缆绳摩擦转轮位于转轮箱体内并固定设置于主 螺纹转轴上，所述的缆绳摩擦转轮上设有摩擦环，该摩擦环与缆绳带相接触。
4. 根据权利要求3所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的辅挂柄上设 有导向槽。
5. 根据权利要求4所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的固定机构与导向槽或与缆绳摩擦转轮相接触。
6. 据权利要求1所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的第一磁体和第二磁体为永磁体、电磁体或导磁体。
7. 根据权利要求1所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的第一丝杠丝 杆机构和第二丝杠丝杆机构上设有相反方向的螺纹或仅其一上设有螺纹。
8. 根据权利要求1所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的主转轮箱为1 个时，所述的变阻力箱为1个或2个且固定设置于主转轮箱的两侧或一侧。
9. 根据权利要求1所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的主转轮箱为2 个时，所述的变阻力箱为1个且固定设置于两个主转轮箱的中间。
10. 根据权利要求3所述的便携式高楼安全逃生缆装置，其特征是，所述的固定机构的 个数与主转轮箱的个数相同。
全文摘要
一种机械技术领域的便携式高楼安全逃生缆装置，包括主螺纹转轴、至少一个固定机构、至少一个主转轮箱以及至少一个变阻力箱，其中固定机构的一端固定于建筑物，另一端与主转轮箱相连，变阻力箱与主转轮箱固定连接且主螺纹转轴分别与变阻力箱和主转轮箱活动连接。本发明具有高空下落时承载重物效率高，下降速度快、慢结合，振动小、下降平稳，安全感好等优点。
文档编号A62B1/06GK101695594SQ200910309600
公开日2010年4月21日 申请日期2009年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者孟光, 杨斌堂 申请人:上海交通大学;