一种电磁与摩擦阻尼缓降器的制作方法

1.本发明涉及消防设备技术领域，尤其涉及一种电磁与摩擦阻尼缓降器。


背景技术：

2.随着城市的发展，高层建筑普遍存在，在发生火灾等灾害时，经常发生人员的伤亡事件，需要加强紧急事件的处理及人员自救，从而减少甚至避免人员伤亡事件的发生。目前普遍采用的救援方法是通过逃生滑轨、降落伞、救生缓降器等器材进行救援。
3.在实际应用中，采用现有的缓降器从高层窗户逃生时，要求使用者经过使用方法培训或者掌握一定的专业知识，来调节和控制下降速度。但是，对于老人和小孩而言，短时间掌握缓降技术比较困难，因此，发明一种操作简单的缓降器作为高层建筑在发生紧急事件时的自救装备具有非常重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便、成本较低，下降速度稳定的电磁与摩擦阻尼缓降器，作为高层建筑在发生紧急事件时的自救装备。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种电磁与摩擦阻尼缓降器，包括平行设置的两个螺杆，分别为螺杆一和螺杆二，螺杆一和螺杆二的两端均共同连接一个侧挡板，分别为左侧挡板和右侧挡板；两个侧挡板之间设置有套筒，套筒内设置有内筒，内筒中设置有长条形的永磁铁，套筒上开设有三个安装孔，内筒外侧壁上开设有三个环形的滑槽，三个滑槽之间平行设置，且每个滑槽相对内筒的中轴线倾斜设置，每个滑槽中设置有一个圆柱销，圆柱销伸出套筒的安装孔，套筒转动时，内筒在套筒内沿永磁铁左右移动；螺杆一上安装有用于固定使用人员的救援背带，螺杆二上安装手动急停装置，套筒外壁缠绕钢索，钢索一端固定在套筒外壁上，另一端穿过所述手动急停装置的通孔后，通过挂钩固定。
7.套筒因人体重力作用将会旋转，套筒两端的摩擦片与侧板之间产生摩擦，消耗人体下降的一部分重力势能，进而限制整个缓降系统的缓降速度；套筒的旋转带动内筒在花键上来回直线移动，使线圈内产生感应电流，会产生热量，如此将一部分重力势能转化为电能再转换为热能耗散掉，产生电磁阻尼作用于套筒，进一步阻碍套筒的往复直线运动，进而限制套筒旋转，控制人体下降速度。
8.进一步地，内筒在套筒上的连接结构为：内筒的两端具有容纳连接套的凹槽，连接套固定连接在内筒的两端，连接套的内侧壁上开设有花键槽，永磁铁位于内筒中，两连接套之间的永磁铁上套设有线圈，永磁铁的两端各固连有一个花键，花键与连接套内侧壁的上花键槽匹配连接，永磁铁两端的花键分别固定连接在左侧挡板和右侧挡板上，连接套、内筒与线圈整体在花键上往复滑动。
9.进一步地，为了提高阻力，套筒两端的外侧壁上固连有摩擦片，套筒转动时，摩擦片与套筒两侧的侧挡板之间转动摩擦。
10.优选地，为了提高永磁铁与花键之间连接的稳固性，永磁铁两端与花键之间设置有固定弹簧。
11.作为优选实施例，永磁铁采用内磁烧结铷铁硼磁铁n52，永磁铁外表包裹304不锈钢层。
12.作为优选实施例，线圈采用t2紫铜丝。
13.本发明的有益效果在于：
14.本发明通过多种阻尼协同工作，使缓降更加平稳，可以实现人体高空平稳、安全缓降，无需使用人员手动调节和控制，本缓降器结构简单，使用方便，无需培训就能够正确使用，能在高层被困人员的救援工作中发挥重大作用，作为消防机械使用，具有广泛的应用前景。
15.本发明体积和重量都较小，方便携带使用；方便灵活选择固定点进行逃生，无需提前安装。
附图说明
16.图1为本发明电磁与摩擦阻尼缓降器的整体结构示意图；
17.图2为图1的侧视图结构；
18.图3为图2中a
‑
a剖视图结构；
19.图4为内筒的结构；
20.图中：摩擦片1、套筒2、圆柱销3、螺杆一4、侧板5、螺杆二6、手动急停装置7、内筒8、连接套9、花键10、固定弹簧11、永磁铁12、线圈13。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.如图1
‑
4，一种电磁与摩擦阻尼缓降器，包括平行设置的螺杆，分别为螺杆一4和螺杆二6，螺杆一和螺杆二的两端均共同连接一个侧挡板5，分别为左侧挡板和右侧挡板；两个侧挡板之间设置有套筒2，套筒内设置有内筒8，内筒中设置有长条形的永磁铁12，套筒上开设有3个安装孔，内筒外侧壁上开设有三个环形的滑槽，三个滑槽之间平行设置，且每个滑槽相对内筒的中轴线倾斜设置，每个滑槽中设置有一个圆柱销3，圆柱销伸出套筒的安装孔，套筒转动时，内筒在套筒内沿永磁铁左右移动。
23.侧挡板有两个，分别为左侧挡板和右侧挡板，左侧挡板和右侧挡板的上端均与螺杆一螺纹连接，并通过螺栓固定，左侧挡板和右侧挡板的下端均与螺杆二螺纹连接，并通过螺栓固定。
24.套筒2两端的外侧壁上固连有摩擦片1，套筒转动时，摩擦片与套筒两侧的侧挡板之间转动摩擦，摩擦片与侧挡板构成摩擦阻尼装置。
25.如图1所示，螺杆二有两个，并排连接在左侧挡板和右侧挡板的下端，两个螺杆二上固连有一个手动急停装置7，手动急停装置上具有供钢索穿过的通孔和锁紧杆，套筒的外侧壁上缠绕设置的钢索，钢索的一端连接挂钩，另一端穿过手动急停装置的通孔，连接救援背带。
26.如图3所示，内筒的两端具有容纳连接套9的凹槽，连接套为圆环结构，连接套固定连接在内筒的两端，连接套的内侧壁上开设有花键槽，永磁铁12位于内筒中，两连接套之间的永磁铁上套设有线圈13，永磁铁的两端各固连有一个花键10，花键与连接套内侧壁的上花键槽匹配连接，永磁铁两端的花键分别固定连接在左侧挡板和右侧挡板上，连接套、内筒与线圈整体在花键上往复滑动。花键、连接套、内筒与线圈构成电磁阻尼装置。
27.为了使永磁铁两端在花键上连接更稳固，永磁铁两端与花键之间设置有固定弹簧11。
28.本装置的使用方法：手动急停装置7活动连接在螺杆二6上；螺杆一4上安装有用于固定使用人员的救援背带；所述套筒2外壁缠绕钢索，钢索一端通过焊接固定在套筒2外壁上，另一端穿过所述手动急停装置7上的通孔后，通过挂钩可固定在窗台等可靠位置。当人员需要逃离高层建筑时，可以将与电磁与摩擦阻尼缓降器上固定绳索相连的挂钩与固定体相连(如门框、墙体或其他可靠固定体)，缓降人员与穿戴式救援背带可靠连接，人体从窗户、阳台等地点爬出，即可实现平稳、安全、匀速缓降。当人体与缓降器一同下降时，人体的重量作用在缓降器的钢索上。
29.本装置的工作原理：当所述电磁与摩擦阻尼缓降器工作时，套筒2因人体重力作用将会旋转，套筒2两端的摩擦片1与侧板之间产生摩擦，消耗人体下降的一部分重力势能，进而限制整个缓降系统的缓降速度；套筒的旋转带动圆柱销3在内筒上转动，连接套9与花键10的连接限制了内筒的旋转运动，故所述内筒8、连接套9和线圈13将作为一个整体在花键上来回直线移动，使线圈13相对永磁铁12来回直线移动，使线圈内产生感应电流，会产生热量，如此将重力势能转化为电能再转换为热能耗散掉，产生电磁阻尼作用于套筒，阻碍套筒的往复直线运动，进而限制套筒旋转，控制人体下降速度。
30.实施例1
31.本实施例中，永磁铁采用内磁烧结铷铁硼磁铁n52，表磁15000gs，永磁铁外表包裹304us不锈钢层，可以减小热量对磁场的影响，耐温可达400℃，永磁铁长度为55mm。
32.线圈采用0.5mm直径的t2紫铜丝，线圈直径为15mm，线圈长度为40mm，线圈匝数为80。
33.套筒的外径为150mm、内径为127.5mm，长度为347.5mm。
34.内筒的外径为125mm，内筒的长度为302.5mm，内筒两端开设的用于容纳连接套的圆形凹槽内径为95mm，深度为45mm，内筒内径为75mm，内筒上三个滑槽之间的间距为25mm，每个滑槽的宽度也为25mm，每个滑槽的深度为12.5mm，每个滑槽与内筒中心线之间的夹角为70
°
。
35.左侧挡板和右侧挡板的结构、尺寸相同，包括半径为112.5mm的圆形板，板厚为7.5mm，圆形板的顶端具有向外的凸起用于连接螺杆一，圆形板的底端具有向外的凸起用于连接两个螺杆二。
36.螺杆一、二的长度均为400mm，外径均为30mm。
37.花键为矩形花键，标准gb/t1144
‑
2001，6
×
23
×
26
×
6；
38.以沙袋代替本装置的使用人员，在螺杆一上分别系上不同重量的沙袋，释放本装置，记录沙袋从10m高下降到地面所使用的时间，每个重量的沙袋分别做三次实验，实验结果如下表1所示。
39.表1
40.沙袋质量/kg5060708090100第一次实验6.796.546.345.355.145.24第二次实验7.236.345.785.675.345.09第三次实验7.126.515.875.585.284.88平均值7.056.466.005.535.255.07平均速度1.421.551.671.811.901.97
41.通过表1所示结果可以说明，本装置能够有效地减缓下降速度，并且随着重量的提高，下降到地面所用的时间的增加幅度在逐渐减小，不会因为体重大而下降得特别快，所以本装置比较安全可靠。
42.根据实验数据，推算出所述电磁与摩擦阻尼缓降器正常工作时的下降速度与使用人员体重之间的关系为：
[0043][0044]
式中，v为下降速度，单位为m/s；b为所述永磁铁在所述内筒内产生的平均磁感应强度，单位为kgs；m为使用人员的体重，单位为kg；a和b为由所述电磁与摩擦阻尼缓降器的尺寸参数及材料特性决定的常数。
[0045]
本实施例中，根据上述公式计算出a＝40，b＝
‑
25。
[0046]
因此，使用人员的体重和选用的永磁铁直接决定了缓降的速度，只要选用合理的永磁铁，就可以把不同体重的人员的缓降速度控制在合理的范围内，保证缓降人员可以平稳、安全缓降。
[0047]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而己,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例。但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。