專利名稱：一種高樓逃生機及逃生自動控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種高樓逃生機及逃生自動控制方法，屬于消防設備技術(shù)領域，用于 高樓發(fā)生火災時人員自救逃生。
背景技術(shù)：
高樓逃生機(器)是高樓發(fā)生火災時用于人員逃生自救的裝置，通過它人員可以 快速逃離火災現(xiàn)場，安全平穩(wěn)達到地面，身體不受任何損傷。當高樓發(fā)生火災時，大火在很 短時間內(nèi)擴散至整個房間，燒毀房屋、家具、裝潢，至使被困的人受傷甚至死亡?；馂臅r電梯 和樓道不能通行，如若消防人員不能及時趕到，大火威脅到人們的生命，如果設置了相應的 逃生裝置，人們就可以實現(xiàn)自救，大大減少人員的傷亡。因此，快速安全高樓火災逃生方法 及裝置越來越受到人們關(guān)注。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有了一些成熟的逃生裝置(1)便攜式逃生繩，在使用時，繩的 一端段固定于支撐物體上，另一端掛在安全帶上，人員握緊繩子慢慢下滑，這種逃生器，使 用很方便，但是速度調(diào)節(jié)困難，逃生成功依賴于逃生繩使用技巧，若使用不當，反而會造成 人的嚴重傷害，因此使用對象局限性很大，小孩、老年人、病人都不能使用；(2)防火梯，主 要有永久固定于外墻的梯子和臨時從窗臺放下的繩梯(或折疊梯)兩種形式，發(fā)生火災時， 人員沿梯子到達地面，產(chǎn)品使用范圍廣，但存在適用高度低、逃生過程會收到火情影響、逃 生速度慢等缺點；(3)各種緩降器，其原理是通過各種手段，增加繩索與裝置之間的摩擦力 或人為制造升力，降低繩索下降的速度，人員通過繩索或者吊籃緩慢降落至地面，裝置安全 可靠，但裝置體積大，價格成本高，推廣應用困難；(4)離心式高樓逃生器，如專利《高樓安 全逃生器》(專利號ZL01255973. 3)，該高樓逃生裝置巧妙地將人體向下的重力，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn) 速，依次產(chǎn)生轉(zhuǎn)速、離心力、正壓力、滑動摩擦力、摩擦阻力矩，減小人下降的加速度，最終使 人勻速下降，安全落地，該逃生器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但是無法調(diào)節(jié)人下降的速度，人的體重 不同，落地的速度也不一樣，下落重量越大，著地的速度越大。上述四種逃生裝置均具有一定適用場合，但是對于十米到百米高樓，存在逃生速 度調(diào)節(jié)困難、快速安全性差、操作技術(shù)要求高、快速循環(huán)利用性差等不足，不能滿足快速安 全、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低的逃生要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前高樓逃生裝置不足，提供了一種高樓逃生機及逃生自動控制方法。本發(fā)明高樓逃生機采用的技術(shù)方案是包括離心機構(gòu)、制動機構(gòu)、繩索回收機構(gòu)、 微機控制器、機架和蓄電池部分；機架上方設有逃生通道板，機架內(nèi)分別安裝離心機構(gòu)、制 動機構(gòu)、繩索回收機構(gòu)、微機控制器和蓄電池，機架安裝在靠近陽臺或者窗臺的室外。本發(fā)明高樓逃生機通過離心機構(gòu)的離心力產(chǎn)生摩擦阻力矩限制人員下降的速度； 通過制動機構(gòu)，控制人著陸時的速度，使人緩慢平穩(wěn)著陸；通過繩索回收機構(gòu)，快速回收繩索，實現(xiàn)循環(huán)利用；通過微機控制器對下降高度和速度監(jiān)測，根據(jù)樓高和逃生人員的重量自 動控制制動器制動高度和制動力大小，控制繩索回收機構(gòu)驅(qū)動電機啟停，實現(xiàn)多人快速安 全逃生。本發(fā)明所述的離心機構(gòu)包括離心傳動主軸、離心塊、摩擦皮帶和殼體等部分組成。 殼體固定安裝在機架上，離心傳動主軸一端與制動機構(gòu)連接，另一端與繩索回收機構(gòu)連接。本發(fā)明所述的制動機構(gòu)包括磁粉制動器、鏈傳動機構(gòu)和離心機構(gòu)主軸組成。磁粉 制動器輸入軸固定制動器鏈輪，離心傳動主軸一端固定離心鏈輪，通過鏈傳動將制動機構(gòu) 與離心機構(gòu)連接起來。磁粉制動器安裝在機架上。本發(fā)明所述的繩索回收機構(gòu)包括套在離心傳動主軸上軸套、繞在其上繩索、支撐 軸套的軸承和飛輪、鏈傳動機構(gòu)、電磁離合器、軸承以及直流減速電機等組成。電磁離合器 和直流減速電機安裝在機架上，飛輪內(nèi)圈與離心傳動主軸固定連接，飛輪外圈與軸套固定 連接。當人帶動繩索下降時，正轉(zhuǎn)的軸套通過飛輪外圈帶動內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，從而帶動離心傳動主 軸轉(zhuǎn)動；反之當直流減速電機通過電磁離合器、鏈傳動機構(gòu)帶動飛輪外圈反轉(zhuǎn)，同樣帶動軸 套反轉(zhuǎn)收回繩索，而飛輪內(nèi)圈與飛輪外圈空連接，離心機構(gòu)不影響繩索收回運動。本發(fā)明所述的微機控制器包括單片微機、光電檢測傳感器及其檢測電路、電磁離 合器控制驅(qū)動電路、直流減速電機控制驅(qū)動電路和磁粉制動器控制驅(qū)動電路、鍵盤顯示器 及接口電路等部分組成。光電檢測傳感器安裝在繩索回收機構(gòu)的飛輪或者傳動鏈輪側(cè)面， 檢測轉(zhuǎn)動角度。鍵盤上設有數(shù)字鍵，通過鍵盤顯示器人機界面設定高樓逃生機的運行參數(shù)、 逃生人員選擇其對應重量級別及啟動自動運行。本發(fā)明所述的高樓逃生機采用的逃生自動控制方法是(1)微機控制器對通過光電檢測傳感器檢測到的離心傳動主軸的轉(zhuǎn)動角度進行處 理，計算人員下降的速度和離地面的高度；(2)隨著人下降速度加大，通過繩索、飛輪帶動離心機構(gòu)主軸轉(zhuǎn)動的速度加大，使 得離心塊產(chǎn)生離心力加大，離心塊與殼體之間摩擦阻力矩也加大，直到人重力產(chǎn)生的重力 矩與摩擦阻力矩平衡，人勻速下降；(3)人下降到離地面一定高度的時候，微機控制器根據(jù)逃生人員重量確定制動力， 自動控制磁粉制動器制動，使人緩慢平穩(wěn)著陸，著陸速度控制在0. 3m/s左右；(4)當人落地后，磁粉制動器停止工作，人離開繩索后繼續(xù)拉動繩索0. 5m左右，微 機控制器通過光電檢測傳感器檢測到此信息后，停頓5s左右控制直流減速電機和電磁離 合器工作，通過鏈傳動機構(gòu)和飛輪帶動離心傳動主軸上軸套反向轉(zhuǎn)動，回收繩索，直到光電 檢測傳感器檢測到回收繩索長度等于人逃生下降的高度停止回收。本發(fā)明所述的高樓逃生機逃生過程自動控制的制動點高度和制動力參數(shù)確定方 法是針對安裝高樓逃生機的樓層高度，對不同級別，如25kg以下、25 50kg、50 75kg、 75 IOOkgUOOkg以上，分別進行不同制動高度和制動力試驗，確定著陸速度為0. 2-0. 4m/ s、逃生下降時間最短的制動點高度為3 4m和制動力為10 15Nm參數(shù)。本發(fā)明所述的高樓逃生機與其它逃生裝置比較，最主要特色是一方面通過離心 機構(gòu)限制人員下降的速度，另一方面通過制動機構(gòu)，控制人著陸的速度，使人緩慢平穩(wěn)著 陸。此外通過繩索回收機構(gòu)，快速回收繩索，實現(xiàn)循環(huán)利用。逃生自動控制方法特點是運 用微機控制技術(shù)，對逃生過程速度實時監(jiān)測，根據(jù)樓高和逃生人員重量，自動控制磁粉制動器制動點高度和制動力大小，實現(xiàn)快速安全逃生?？蓮V泛應用于辦公樓，教室，居民樓等場 所，具有非常廣闊的應用前景和極大的應用推廣價值。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主圖視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是本發(fā)明中軸套和主軸之間的裝配示意圖。圖4高樓逃生機的微機控制器11組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖5高樓逃生機逃生自動控制方法流程圖。圖中，1.機架；2.逃生門；3.安全鉤；4.繩索；5.上滑輪；6.下滑輪；7.離心機構(gòu)； 8.加強筋；9.逃生通道板；10.磁粉制動器；11.微機控制器；12.外墻；13.離心機構(gòu)鏈輪； 14.制動傳動鏈；15.安裝板；16.制動器鏈輪；17.軸套；18.飛輪；19.光電檢測傳感器; 20.繩索回收傳動鏈；21.傳動鏈輪；22.聯(lián)接軸；23.電磁離合器；24.電機輸出軸；25.直 流減速電機；26.蓄電池；27.制動器輸出軸；28.離心機構(gòu)主軸；29.軸承；30.飛輪外圈； 31.飛輪內(nèi)圈；32.軸端擋板。
具體實施例方式如圖1 2所示，高樓逃生機安裝在靠近陽臺或者窗臺的外墻12上，包括離心機 構(gòu)7、制動機構(gòu)35、繩索回收機構(gòu)36、微機控制器11、機架1、蓄電池26、上滑輪5、下滑輪6、 安全鉤3和繩索4。高樓逃生機各部分作用及位置關(guān)系描述如下圖1 2中，機架1分為上、下兩層， 上面一層覆蓋逃生通道板9，逃生通道板9遠離墻的一端有逃生門2，逃生門2上安裝上滑 輪5，兩側(cè)各有一塊加強筋8連接逃生門2和機架1，下面一層覆蓋安裝板15，其上分別安 裝有離心機構(gòu)7、制動機構(gòu)35、繩索回收機構(gòu)36、微機控制器11、蓄電池26和下滑輪6 ；繩 索4 一端固定在軸套17上，分別穿過下滑輪6和上滑輪5，另一端固定安全鉤3，便于逃生 人使用；離心機構(gòu)7的離心傳動主軸28通過飛輪外圈30與軸套17連接，隨著逃生人員下 降，繩索4通過軸套17、飛輪18帶動離心傳動主軸28轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生離心力，并與離心機構(gòu)外 殼產(chǎn)生摩擦阻力矩，限制人員下降的速度；離心機構(gòu)7的離心傳動主軸28 —端與制動機構(gòu) 35連接，控制人著陸時的速度，另一端通過飛輪18與繩索回收機構(gòu)36連接，快速回收繩索； 微機控制器11由安裝在繩索回收機構(gòu)36的飛輪18或者傳動鏈輪21側(cè)面的光電檢測傳感 器19檢測下降高度和速度，根據(jù)樓高和逃生人員的重量自動控制磁粉制動器10制動點高 度和制動力大小，控制繩索回收機構(gòu)36驅(qū)動電機25啟停；蓄電池26為微機控制器11、電 磁離合器23、直流減速電機25和磁粉制動器10供電。如圖1 2所示，高樓逃生機的制動機構(gòu)35由磁粉制動器10、制動器鏈輪16、離 心機構(gòu)鏈輪13、制動傳動鏈14組成；磁粉制動器10安裝在機架1上，制動器鏈輪16安裝 在磁粉制動器10上，離心機構(gòu)鏈輪13安裝在離心傳動主軸28上。如圖3所示，高樓逃生機的繩索回收機構(gòu)36由套在離心傳動主軸28上軸套17、繞 在其上繩索4、支撐軸套17的軸承29和飛輪18、繩索回收傳動鏈20、傳動鏈輪21、電磁離合器23、聯(lián)接軸22以及直流減速電機25等組成。電磁離合器23和直流減速電機25安裝 在機架1上，飛輪內(nèi)圈31與離心傳動主軸28通過花鍵固定連接，飛輪外圈30與軸套17通 過螺栓固定連接，軸端擋片32和離心傳動主軸28 —端固定，為飛輪18定位，軸套17的另 一端和離心傳動主軸28之間通過軸承29支承。如圖4所示，高樓逃生機的微機控制器11包括單片微機、光電檢測傳感器19及其 檢測電路、電磁離合器控制驅(qū)動電路、直流減速電機控制驅(qū)動電路和磁粉制動器控制驅(qū)動 電路、鍵盤顯示器及接口電路等部分組成。光電檢測傳感器19安裝在繩索回收機構(gòu)36的 飛輪18或者傳動鏈輪21側(cè)面，檢測離心傳動主軸28的轉(zhuǎn)動角度。鍵盤上設有數(shù)字鍵，通 過鍵盤顯示器人機界面設定高樓逃生機的運行參數(shù)、逃生人員選擇其對應重量級別及啟動 自動運行。如圖5所示，高樓逃生機采用的逃生自動控制方法是(1)微機控制器11對通過光電檢測傳感器19檢測到的離心傳動主軸28的轉(zhuǎn)動角 度進行處理，計算人員下降的速度和離地面的高度；(2)隨著人下降速度加大，通過繩索4、飛輪18帶動離心傳動主軸28轉(zhuǎn)動的速度 加大，使得離心塊產(chǎn)生離心力加大，離心塊與殼體之間摩擦阻力矩也加大，直到人重力產(chǎn)生 的重力矩與摩擦阻力矩平衡，人勻速下降；(3)人下降到離地面一定高度的時候，微機控制器11按照人體重量確定制動力， 自動控制磁粉制動器10制動，使人緩慢平穩(wěn)著陸，著陸速度控制在0. 2-0. 4m/s ；(4)當人落地后，磁粉制動器10停止工作，人離開繩索4后繼續(xù)拉動繩索 0. 4-0. 6m左右，微機控制器11通過光電檢測傳感器19檢測到此信息后，停頓5s左右控制 直流減速電機25和電磁離合器23工作，通過鏈傳動機構(gòu)、飛輪帶動離心傳動主軸28上軸 套17反向轉(zhuǎn)動，回收繩索，直到光電檢測傳感器19檢測到回收繩索長度等于人逃生下降的 尚度結(jié)束。本發(fā)明所述的高樓逃生機逃生自動控制的制動點高度和制動力參數(shù)確定方法是 針對安裝高樓逃生機的樓層高度，對不同級別分別進行不同制動高度和制動力試驗，確定 著陸速度在0. 2-0. 4m/s、逃生下降時間最短的制動點高度3 4m和制動力10 15Nm兩參數(shù)。高樓逃生機使用方法是高樓逃生機安裝于靠近陽臺或者窗臺的室外，當發(fā)生火 災時，根據(jù)自身重量級別按下逃生選擇按鈕，人爬上陽臺或者窗臺12，到達逃生器機架1， 將安全掛鉤3和穿在身上的安全帶扣接，通過逃生通道和逃生門2，從機架1上跳下，繩索4 受到人的重力的作用，帶動軸套17轉(zhuǎn)動，通過飛輪18將轉(zhuǎn)矩傳遞到離心機構(gòu)7的主軸，帶 動主軸28轉(zhuǎn)動，則離心機構(gòu)7產(chǎn)生摩擦阻力矩，降低人的加速度，當人的加速度減為0時， 人勻速下降，當人接近地面時，微機控制器11接收到光電檢測傳感器19的信號，控制磁粉 制動器10啟動，人再次減速，人緩慢平穩(wěn)著陸，微機控制器11控制磁粉制動器10停止工 作，等待一段時間后，微機控制器11控制電機25啟動，當繩索4回收好，微機控制器11控 制電機25停止工作，第二個人可以循環(huán)利用逃生器裝置。
權(quán)利要求
一種高樓逃生機，其特征是，包括離心機構(gòu)(7)、制動機構(gòu)(35)、繩索回收機構(gòu)(36)、微機控制器(11)、機架(1)、蓄電池(26)、上滑輪(5)、下滑輪(6)、安全鉤(3)和繩索(4)；所述機架(1)為一個立方體的八邊框架，機架(1)安裝在靠近陽臺或者窗臺的外墻(12)上，在機架(1)的上面一層邊框覆蓋逃生通道板(9)，逃生通道板(9)遠離外墻(12)的一端設有逃生門(2)，逃生門(2)由兩個豎直立柱和橫梁組成，逃生門(2)的橫梁上安裝上滑輪(5)，逃生門(2)和機架(1)通過一對加強筋(8)，加強筋(8)的一端連接逃生門(2)立柱的頂端，加強筋(8)的另一端連接機架(1)靠近外墻(12)的一端；所述機架(1)下面一層邊框上覆蓋安裝板(15)，所述安裝板(15)上分別安裝離心機構(gòu)(7)、制動機構(gòu)(35)、繩索回收機構(gòu)(36)、微機控制器(11)、蓄電池(26)和下滑輪(6)；所述制動機構(gòu)(35)包括磁粉制動器(10)、制動器鏈輪(16)、離心機構(gòu)鏈輪(13)、制動傳動鏈(14)；磁粉制動器(10)安裝在機架(1)上，磁粉制動器(10)的制動器輸出軸(27)設有制動器鏈輪(16)；所述繩索回收機構(gòu)(36)包括由套在離心傳動主軸(28)上軸套(17)、繞在軸套(17)上繩索(4)、支撐軸套(17)的軸承(29)和飛輪(18)、繩索回收傳動鏈(20)、傳動鏈輪(21)、電磁離合器(23)、聯(lián)接軸(22)和直流減速電機(25)；所述電磁離合器(23)和直流減速電機(25)安裝在機架(1)上；所述飛輪(18)的內(nèi)圈(31)與離心傳動主軸(28)通過花鍵固定連接，所述軸套(17)一端與飛輪(18)的外圈(30)固定連接，所述軸套(17)的另一端和離心傳動主軸(28)之間通過軸承(29)支承連接，所述離心傳動主軸(28)的軸端設置擋片(32)定位飛輪(18)；所述繩索(4)一端固定在軸套(17)上，依次穿過下滑輪(6)和上滑輪(5)，另一端設有安全鉤(3)；所述離心機構(gòu)(7)的離心傳動主軸(28)一端設有離心機構(gòu)鏈輪(13)，離心機構(gòu)鏈輪(13)通過制動傳動鏈(14)與制動器鏈輪(16)；離心機構(gòu)(7)的離心傳動主軸(28)的另一端設有飛輪(18)，繩索回收機構(gòu)(36)的聯(lián)接軸(22)設有傳動鏈輪(21)，所述飛輪(18)通過繩索回收傳動鏈(20)與傳動鏈輪(21)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高樓逃生機，其特征是，所述微機控制器(11)包括單片 微機、光電檢測傳感器(19)及其檢測電路、電磁離合器控制驅(qū)動電路、直流減速電機控制 驅(qū)動電路和磁粉制動器控制驅(qū)動電路、鍵盤顯示器及接口電路；光電檢測傳感器(19)安裝 在繩索回收機構(gòu)(36)的飛輪(18)或者傳動鏈輪(21)側(cè)面；鍵盤上設有數(shù)字鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高樓逃生機，其特征是所述機架(1)由角鋼制成，所述 逃生門(2)由槽鋼制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高樓逃生機，其特征是，所述飛輪(18)的內(nèi)圈(31)與離 心傳動主軸(28)通過花鍵固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高樓逃生機，其特征是，所述蓄電池(26)為微機控制器 (11)、電磁離合器(23)、直流減速電機(25)和磁粉制動器(10)供電。
6.一種利用權(quán)利要求1所述高樓逃生機的逃生自動控制方法，其特征是，具體步驟如下A、微機控制器(11)對通過光電檢測傳感器(19)檢測到的離心傳動主軸(28)的轉(zhuǎn)動 角度進行處理，計算人員下降的速度和離地面的高度；B、隨著人下降速度加大，通過繩索(4)、飛輪(18)帶動離心傳動主軸(28)轉(zhuǎn)動的速度加大，離心塊產(chǎn)生離心力加大，離心塊與殼體之間摩擦阻力矩也加大，直到人重力產(chǎn)生的重 力矩與摩擦阻力矩平衡，人勻速下降；C、人下降到離地面一定高度的時候，微機控制器(11)按照人體重量確定制動力，自動 控制磁粉制動器(10)制動，使人緩慢平穩(wěn)著陸，著陸速度控制在0. 2-0. 4m/s ；D、當人落地后，磁粉制動器(10)停止工作，人離開繩索(4)后繼續(xù)拉動繩索0.4-0. 6m 左右，微機控制器(11)通過光電檢測傳感器(19)檢測到此信息后，停頓4-6s控制直流減 速電機(25)和電磁離合器(23)工作，通過鏈傳動、飛輪(18)帶動離心傳動主軸(28)上軸 套(17)反向轉(zhuǎn)動，回收繩索，直到光電檢測傳感器(19)檢測到回收繩索長度等于人逃生下 降的高度結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高樓逃生機逃生自動控制方法，其特征是，所述制動點 高度和制動力參數(shù)確定針對安裝高樓逃生機的樓層高度，對不同級別分別進行不同制動 高度和制動力試驗，確定著陸速度、逃生下降時間最短的制動點高度和制動力參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高樓逃生機逃生自動控制方法，其特征是，所述著陸速 度為0. 2-0. 4m/s，逃生下降時間最短的制動點高度為3 4m，制動力為10 15Nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高樓逃生機及逃生自動控制方法，屬于消防設備技術(shù)領域，用于高樓發(fā)生火災時人員自救逃生。高樓逃生機包括離心機構(gòu)(7)、制動機構(gòu)(35)、繩索回收機構(gòu)(36)、微機控制器(11)、機架(1)、蓄電池(26)、上滑輪(5)、下滑輪(6)、安全鉤(3)和繩索(4)。高樓逃生機逃生自動控制方法運用微機對逃生過程速度實時監(jiān)測，根據(jù)樓高和逃生人員重量，自動控制磁粉制動器(10)制動點高度和制動力大小，實現(xiàn)快速安全逃生?？蓮V泛應用于辦公樓，教室，居民樓等場所。
文檔編號A62B1/06GK101920074SQ20101025021
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者喬金平, 姚欽, 張西良, 李伯全, 趙麗娟, 路欣, 高新茗 申請人:江蘇大學