專利名稱：下降用纜繩限速器的制作方法
技術領域：
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換成其牽引纜繩阻力的方法來限制該物體下降速度的機械裝置，具體說是一種下降用纜繩限速器。
高層建筑上緊急逃生問題是許多人關心的問題，以往人們在遇到火災時，往往只被動地等待救援或簡單地利用一條繩子經窗口逃離危險。然而，對于一些老人、婦女及體質差者，即使有了一條繩子，能安全順利地從高處下來也是困難的。我們平時使用的電梯都是在電機的控制下進行起降，它必須依靠電力及電機，因此在失去電力的情況下，這種設備也就不能使用了。迄今為止，我們還沒有見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限速的機械裝置。
本發(fā)明的目的是設計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限速的機械裝置，即一種下降用纜繩限速器。通過該限速器實現(xiàn)高層建筑上緊急情況下人員的安全逃離。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，下降用纜繩限速器由纜繩1、纜繩絞盤2、速控阻力部件3、傳動部分4、絞盤軸5、絞盤架6組成。纜繩1纏繞于纜繩絞盤2上，且纜繩1的內端與纜繩絞盤2相連，傳動部分4處于纜繩絞盤2與速控阻力部件3之間，纜繩絞盤2與傳動部分4相連或者相配合，傳動部分4與速控阻力部件3相連或相互配合，傳動部分4用以傳遞纜繩絞盤2與速控阻力部件3之間的運動和相互作用力。速控阻力部件3內設有一速控端，此速控端受外力作用運動的速度越快其反饋給施動者的阻力越大，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的自身結構、組成及速控端的運動速度有關，該纜繩限速器的速度傳遞途徑是順次自纜繩1、纜繩絞盤2、傳動部分4到速控阻力部件3，限速器的工作過程如下當纜繩1縛有重物或有人懸垂之上時，相應的重力經纜繩1、纜繩絞盤2、傳動部分4、傳遞給速控阻力部件3，由于開始時刻纜繩下降速度為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始加速下降，其下降速度經轉動的纜繩絞盤2、傳動部分4傳遞給速控阻力部件3，速控阻力部件3所提供的阻力經相反途徑的反饋，形成一個對纜繩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，當纜繩1所受的阻力等于牽引物的重力時，纜繩1及牽引物的加速度為0，它們的下降速度不再增加，這樣便達到了限速的目的。
由此可見，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，解除了人們對高層建筑人身安全的顧慮。
現(xiàn)通過實例及附圖對本發(fā)明進一步詳細敘述。


圖1下降用纜繩限速器結構原理圖。
圖2下降用纜繩限速器立體示意圖。
圖3纜繩絞盤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傳動部件4-A、4-B立體圖及正視圖。
圖6絞盤軸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圖。
圖9離心增壓式下降用纜繩限速器立體圖。
實例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2、速控阻力部件3、傳動部分4、絞盤軸5及絞盤架6組成。
如圖3所示所說的纜繩絞盤2由圓筒形部分2-1及圓盤形纜繩檔板2-2組成，三個圓盤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區(qū)域A、B用來盤卷兩根繞向相反的纜繩。圓筒形部分2-1的圓筒形內壁靠近兩端處有兩個相互對稱且垂直于內壁的小圓柱形凸起2-3，叫做絞盤傳動凸起。纜繩絞盤2的功能是盤卷兩根繞向相反的纜繩，同時經傳動凸起2-3向傳動部分4傳遞力和運動速度。兩根纜繩繞向相反的目的是當一根受重物牽引下降展開時，纜繩絞盤2能自動盤卷起另一根纜繩。
如圖4所示所說的速控阻力部件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，是液壓式下降用纜繩限速器的核心部件。
下面我們以醫(yī)用注射器為例說明速控液壓阻力部件的原理。如圖7所示，設活塞與器壁，液體與器壁的摩擦阻力為0?，F(xiàn)用力推動活塞將注射器內的液體從前端小孔推出，設活塞推進速度為V1，推力為F，經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，活塞推進行程為L。因為液體全部被推出時力F所做的功等于液體動能的增加，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，活塞所受的推力F，即施動者所受的活塞阻力與液體的比重成正比，與活塞推進速度的平方成正比，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)在再回過來看本實例圖4所示的液壓阻力部件3，當推拉桿3-3受到一個向左的推力時，液壓腔內活塞3-2左端的壓強大于右端的壓強，液體經活塞上的小孔從腔體左端向右端流動；當推拉桿3-3受到一個向右的拉力時，其過程剛好相反，拉力所引起的壓強變化使液體又經活塞小孔向相反方向流動，在此推拉過程中，作用力始終與活塞運動速度的平方成正比。
圖5是傳動部分4的外形及結構圖，傳動部分4包括4-A和4-B兩個部件，它們除兩端用于連接的結構有區(qū)別外，其它結構，功能完全相同，傳動件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，它們的主體外形是圓柱形，且在此圓柱形傳動部件的環(huán)形面上開有一道傳動槽口4-1，該槽口與纜繩絞盤2的小圓柱形傳動凸起2-3相配套，槽口4-1繞圓柱體表面一周形成封閉槽口，槽口底部中心線形成一橢圓軌跡，槽口邊緣的兩個曲面始終與其圓柱表面相垂直。傳動部件4-A及4-B的里面沿軸線方向開有一個截面為正方形的孔4-2，做為傳動部件軸向移動時的導軌槽，正方形槽口的功能是用以阻止傳動部件的轉動。傳動部件4-A和4-B的主要功能是傳遞纜繩絞盤2與液壓阻力部件3之間的運動和相互作用力，在纜繩絞盤2傳動凸起2-3及傳動部件4-A、4-B的傳動槽口4-1的相互配和作用下，纜繩絞盤2的轉動轉化成了傳動部件4的直線往復運動，且軸線在同一直線上的4-A與4-B沿軸線的傳動過程始終是方向相反、速度相等。傳動部件4-A、4-B橢圓形軌跡的槽口4-1能將轉動轉化為直線往復運動的數(shù)學說明如下某一平面與一圓柱以夾角相交時，它們相交的邊沿橢圓軌跡(公知)如圖8所示，θ為圓柱轉動角度，點p是所說的橢圓軌跡上的一點，設其坐標為(x，y，z)，其空間坐標的參數(shù)方程為y＝R－RCOS(θ)z＝R·SIN(θ)x＝y(tǒng)·ctgφ所以x＝R(1－COSθ)·ctgφ關系式x＝R(1－cosθ)·ctgφ說明了這種轉動與直線往復運動的轉換關系。
如圖6所示絞盤軸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方體結構，兼做傳動部件直線移動的導軌，這里把它記做5-3。
絞盤架6既是絞盤轉動軸的支架又是整個纜繩限速器的支撐固定支架，絞盤架與絞盤軸采用緊固式非轉動安裝，以保持它們之間無相對運動。
本實例的整體工作原理及工作過程如下在重物的牽引下，纜繩絞盤從靜止開始轉動，絞盤傳動凸起3-2與傳動部件傳動槽4-1相配合作用，將纜繩絞盤的轉動轉化成兩個傳動部件4-A及4-B在同一軸線上相對稱的往復運動，由于傳動部件與液壓阻力部件相連，液壓阻力部件對傳動部件產生反抗其運動的阻力，此阻力經相反的傳動途徑反饋成對纜繩及重物的阻力，且此阻力隨著重物下降速度的提高而增大，當下降速度達到一定值時，阻力使重物及纜繩的下降速度不再增加，這樣便達到了對纜繩限速的目的。
實例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2、速控阻力部件3、傳動部分4、絞盤軸5及絞盤架6組成，纜繩1纏繞于纜繩絞盤2上，且纜繩1內端與纜繩絞盤2相連，傳動部分4主要由傳動齒輪組成，它處于纜繩絞盤2與速控阻力部件3之間，且分別與二者相配合，以傳遞二者間的運動和相互作用力，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、轉動部件3-2及限速筒3-3組成，轉動部件3-2包括轉動軸和軸上的4個凸起，其橫截面為“十”字型，4個離心部件3-1填充在3-2“十”字型凸起形成的4個區(qū)域，它們共同形成一個圓柱形，并共同處于筒狀限速筒之內，離心部件3-1的橫截面為四分之一圓形，每個離心部件3-1與轉動部件3-2通過端部的兩根彈簧來連接。該速控阻力部件的工作原理是，離心部件3-1受轉動部件3-2的施動在限速筒內轉動，由于離心作用，離心部件3-1離開轉動部件3-2的軸心，并與限速筒內壁靠緊產生摩擦，受到一摩擦阻力，當轉動部件3-2轉動速度加快時，離心部件3-1受到的離心作用加強，使其與限速筒3-3內壁的壓力增加，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動部件3-2。由此可見，該離心增壓式速控阻力部件中的轉動部件3-2受外力帶動運轉的速度越快，其反饋給施動者的阻力也越大，所以在本實力中可以作為速控阻力部件。本實例整體工作過程如下當纜繩1縛有重物時，在重力作用下纜繩1伸長，纜繩絞盤2開始轉動，此轉動經傳動部分4齒輪組的作用轉化成了速控阻力部件3中的轉動部件3-2的轉動，3-2又推動離心部件3-1轉動，由于離心作用，3-1與限速筒產生摩擦阻力，此阻力經轉動部件3-2、傳動部分4反饋成對纜繩絞盤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，當此阻力等于重物的重力時，重物及纜繩的下降速度達到最大值，這樣便達到了對纜繩限速的目的。
權利要求
1 一種人或物體自高處下來時運用的下降用纜繩限速器，包括纜繩1、纜繩絞盤2、速控阻力部件3、傳動部分4，其特征在于所說的纜繩1纏繞于纜繩絞盤2上，所說的傳動部分4處于纜繩絞盤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2與速控阻力部件3之間的運動和相互作用力，速控阻力部件3內有一速控端，此速控端受外力作用運動的速度越快其反饋給施動者的阻力越大，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的自身結構、組成及速控端的運動速度有關。
2 根據(jù)權力要求1所說的一種下降用纜繩限速器，其特征在于所說的速控阻力部件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)權力要求2所說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)權力要求2所說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、轉動部件和限速筒組成，其中離心部件的運動受轉動部件的驅動，且它們共同處于限速筒之內，轉動時離心部件受離心作用與限速筒壁產生摩擦。
5 根據(jù)權力要求1所說的一種下降用纜繩限速器，其特征在于所說的纜繩絞盤2包括兩個盤卷纜繩的區(qū)域A和區(qū)域B，用以實現(xiàn)盤卷兩根繞向相反的纜繩。
6 根據(jù)權力要求1所說的一種下降用纜繩限速器，其特征在于所說的傳動部分4包括4-A和4-B兩個部件，它們的主體都是圓柱體，且在圓柱體表面開有一道傳動槽口4-1，4-1繞圓柱表面一周形成封閉槽口，用來將纜繩絞盤2的轉動轉化成4-A和4-B在同一軸線上的相對稱的往復式直線運動。
全文摘要
下降用纜繩限速器是人們自高處下來時運用的一種機械裝置，它包括纜繩、纜繩絞盤、速控阻力部件、傳動部分。傳動部分傳遞纜繩絞盤及速控阻力部件間的運動和相互作用力，速控阻力部件有一速控端，在傳動部分作用下，速控端運動的速度越快，其反作用于傳動部分的阻力越大，此阻力與限速器之外的因素無關，當纜繩下降速度增大，速控阻力部件對纜繩的阻力也增大進而限制纜繩的下降速度，此裝置可用于高樓火災時人員自窗口的安全撤離。
文檔編號A62B1/12GK1134847SQ96101169
公開日1996年11月6日 申請日期1996年2月14日 優(yōu)先權日1996年2月14日
發(fā)明者楊順 申請人:楊順