本實(shí)用新型涉及一種高空緊急逃生設(shè)施，特別是一種高空逃生裝置。
背景技術(shù)：
：目前，在城市中高層及超高層建筑越來越多，一旦發(fā)生火災(zāi)、地震等災(zāi)害，人們被大火困在房內(nèi)無法脫身時(shí)，就只能等待消防人員前來救援，這樣，使受困人員的生命安全受到了極大的威脅，針對上述問題，人們研制了許多逃生工具，現(xiàn)有技術(shù)中高空逃生裝置很多，但存在以下問題：1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積笨重，制造成本高，難以得到推廣應(yīng)用；2、操作困難，被困人員在面臨災(zāi)難這種緊急情況下難以操作；3、不具備自動(dòng)回位功能，即使具備回位功能，也需要高處被困人員來操作進(jìn)行返高，無法適應(yīng)在多人需要逃生情況下的使用；4、安裝復(fù)雜，對使用場地的結(jié)構(gòu)要求比較高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、便攜小巧、安裝使用方便、適用范圍廣、使用者在下降過程中無需動(dòng)手操作就能安全逃生，而且能夠自動(dòng)回收重復(fù)利用的高空逃生裝置。本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種高空逃生裝置，主要由緩降器、救生繩和固定裝置組成，所述緩降器包括定子葉輪、轉(zhuǎn)子葉輪、殼體、軸承、軸，定子葉輪與轉(zhuǎn)子葉輪均包括圓盤結(jié)構(gòu)，該兩個(gè)圓盤結(jié)構(gòu)呈相對放置且能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)，所述兩個(gè)圓盤結(jié)構(gòu)的相對面上分別安裝有環(huán)繞圓盤軸線的前傾斜葉片，葉片骨面傾斜方向與轉(zhuǎn)子葉輪和定子葉輪的相對轉(zhuǎn)向相同，葉片的根部與頂部分別與定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪的圓盤結(jié)構(gòu)上設(shè)置的內(nèi)凸緣和外凸緣相接，定子葉輪的外凸緣和殼體固定密封連接并圍合成密閉空間，所述密閉空間內(nèi)充滿液體，轉(zhuǎn)子葉輪的內(nèi)凸緣與軸固定連接，軸的兩端通過軸承固定安裝在定子葉輪的內(nèi)凸緣和殼體的中心并各伸出一段伸出段，轉(zhuǎn)子葉輪置于所述密閉空間內(nèi)并能夠通過軸相對定子葉輪和殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，所述救生繩的一端連接在軸上，一端連接使用者或救生設(shè)備，所述固定裝置連接定子葉輪或者殼體，用于固定所述高空逃生裝置；該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、使用者在下降過程中無需動(dòng)手操作就能安全逃生。進(jìn)一步，該高空逃生裝置還包括一個(gè)回位彈簧，回位彈簧的兩端分別連接在定子葉輪和軸上，用于使偏轉(zhuǎn)的軸回復(fù)到初始位置，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)使用者救生繩上安全解除后，救生繩可在回位彈簧的作用下重新纏繞回去，可保證本裝置重復(fù)使用，該回位彈簧使用卷簧，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是方便安裝。進(jìn)一步，該高空逃生裝置還包括一個(gè)繩架，繩架安裝在所述軸的伸出段上，救生繩纏繞在繩架上，該結(jié)構(gòu)的好處是更方便救生繩的收放，且能夠使救生繩更安全穩(wěn)定地固定在該救生裝置上，以免發(fā)生救生繩滑落的危險(xiǎn)。進(jìn)一步，該高空逃生裝置在軸與定子葉輪的內(nèi)凸緣、殼體的接觸部位還設(shè)置有油封，該結(jié)構(gòu)的好處是防止液體外泄，保持該裝置的使用穩(wěn)定性。進(jìn)一步，該高空逃生裝置的定子葉輪或者殼體上的固定裝置為吊鉤，吊鉤結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，可以便攜地將本逃生裝置固定在陽臺(tái)、窗臺(tái)、鋼管等各種建筑結(jié)構(gòu)上，對使用場地的要求低，適用范圍廣。進(jìn)一步，所述葉片骨面與所述軸之間夾角的范圍為20度至50度。進(jìn)一步，所述緩降器的密閉空間內(nèi)充滿的所述液體為油液，油液的粘度比較高，能夠提高本高空逃生裝置的使用效果。使用時(shí)，通過吊鉤將本裝置固定，人與救生繩相固定，接著，人從窗臺(tái)或陽臺(tái)上可通過自身重力下降，救生繩帶動(dòng)緩降器的轉(zhuǎn)子葉輪高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)液體繞軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，液體沿葉片內(nèi)循環(huán)圓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，甩向定子葉輪。液體甩向定子葉輪時(shí)對定子葉輪葉片產(chǎn)生沖擊作用，同時(shí)，固定的定子葉輪葉片也對液體產(chǎn)生一個(gè)反向作用，對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉輪將產(chǎn)生反向阻尼力矩，阻礙轉(zhuǎn)子葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對下降中人體的減速作用。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型采用渦流損耗原理，利用裝置內(nèi)設(shè)置的轉(zhuǎn)子葉輪和定子葉輪在液體中相對高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反向阻尼力矩來控制高空逃生裝置的下降速度，即控制使用者的下降速度，保障使用者的安全逃生，且本實(shí)用新型在對于某種基型基礎(chǔ)上的高空逃生裝置進(jìn)行放大或者縮小設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以預(yù)先計(jì)算制動(dòng)扭矩，裝置沒有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，整個(gè)裝置簡單緊湊，安全牢固，操作簡單，裝置上的吊鉤可以安裝在陽臺(tái)、窗臺(tái)、鋼管、窗戶等各種建筑結(jié)構(gòu)上，對使用場地要求低，適用范圍廣，裝置上的回復(fù)彈簧能夠在使用完畢后自動(dòng)快速地將裝置回復(fù)到初始狀態(tài)，方便在緊急情況下多人連續(xù)使用。附圖說明圖1是本實(shí)用新型一種高空逃生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一種高空逃生裝置的剖視圖；圖3是本實(shí)用新型一種高空逃生裝置中定子葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型一種高空逃生裝置中轉(zhuǎn)子葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式如圖1-4所示，一種高空逃生裝置，主要由緩降器、救生繩7和吊鉤9組成，緩降器包括定子葉輪1、轉(zhuǎn)子葉輪2、殼體3、軸承5、軸8，定子葉輪1與轉(zhuǎn)子葉輪2均包括圓盤結(jié)構(gòu)，該兩個(gè)圓盤結(jié)構(gòu)呈相對放置且能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)圓盤結(jié)構(gòu)的相對面上分別安裝有環(huán)繞圓盤軸線的前傾斜葉片4，葉片骨面6傾斜方向與轉(zhuǎn)子葉輪2和定子葉輪1的相對轉(zhuǎn)向相同，葉片骨面6與軸8之間夾角的范圍為20度至50度，葉片4的根部與頂部分別與定子葉輪1和轉(zhuǎn)子葉輪2的圓盤結(jié)構(gòu)上設(shè)置的內(nèi)凸緣和外凸緣相接，定子葉輪1的外凸緣和殼體3固定密封連接并圍合成密閉空間，密閉空間內(nèi)充滿油液，轉(zhuǎn)子葉輪2的內(nèi)凸緣與軸8固定連接，軸8的兩端通過軸承5固定安裝在定子葉輪1的內(nèi)凸緣和殼體3的中心并各伸出一段伸出段，伸出段上設(shè)置有繩架11，救生繩7安裝在繩架11上，轉(zhuǎn)子葉輪2置于密閉空間內(nèi)并能夠通過軸8相對定子葉輪1和殼體3轉(zhuǎn)動(dòng)，軸8與定子葉輪1的內(nèi)凸緣、殼體3的接觸部位還安裝有防止油液外泄的油封12，救生繩7的一端連接在軸8上，一端連接使用者或救生設(shè)備，固定裝置連接定子葉輪1或者殼體3，用于固定高空逃生裝置；高空逃生裝置還包括一個(gè)回位彈簧10，回位彈簧10的兩端分別連接在定子葉輪1和軸8上，用于使偏轉(zhuǎn)的軸8回復(fù)到初始位置，回位彈簧10使用的是卷簧。使用時(shí)，通過吊鉤將本裝置固定，人與救生繩7相固定，接著，人從窗臺(tái)或陽臺(tái)上可通過自身重力下降，救生繩7帶動(dòng)緩降器的轉(zhuǎn)子葉輪2高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子葉輪2高速旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)油液繞軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，油液沿葉片4內(nèi)循環(huán)圓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，甩向定子葉輪1。油液甩向定子葉輪1時(shí)對定子葉輪1的葉片4產(chǎn)生沖擊作用，同時(shí)，固定的定子葉輪1的葉片4也對油液產(chǎn)生一個(gè)反向作用，對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉輪2將產(chǎn)生反向阻尼力矩，阻礙轉(zhuǎn)子葉輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對下降中人體的減速作用。其中反向阻尼力矩可通過下面的推導(dǎo)過程得到：油液在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉輪2中的流動(dòng)是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)：由相對于轉(zhuǎn)子葉輪2的流動(dòng)(相對運(yùn)動(dòng))和隨著轉(zhuǎn)子葉輪2一起繞著旋軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)(牽連運(yùn)動(dòng))組合而成。按照矢量加法定理可知，油液質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)子葉輪2上某一點(diǎn)的絕對速度v，是相對速度w和牽連速度u的矢量和，亦即：v＝w+u(1)便于分析和計(jì)算起見，將絕對速度分解為相互垂直的兩個(gè)分速度，即：v＝vm+vu(2)其中vm——軸面分速，絕對速度在軸面上的投影，與軸面流線相切；vu——圓周分速，絕對速度在圓周方向上的投影，與軸面分速相垂直。轉(zhuǎn)子葉輪2葉片間中央旋轉(zhuǎn)曲面上任意一個(gè)油液質(zhì)點(diǎn)的牽連速度和軸面分速度可由下式求得：u=rω=2πRn60---(3)]]>vm=QAm---(4)]]>公式中r——該油液質(zhì)點(diǎn)到旋軸線的半徑(m)；ω——轉(zhuǎn)子葉輪2的回轉(zhuǎn)角速度，(rad/s)；n——轉(zhuǎn)子葉輪2的轉(zhuǎn)速，(r/min)；Q——通過轉(zhuǎn)子葉輪2的流道的循環(huán)流量(m3/s)；Am——通過該點(diǎn)并垂直于軸面分速的過流斷面面積(m2)R——轉(zhuǎn)子葉輪2的半徑(m)；于是，根據(jù)速度矢量圖可知：vu＝u-vmctg(π-β)＝u+vmctgβ＝ωr+vmctgβ(5)其中β為相對速度w和牽連速度u的夾角。根據(jù)動(dòng)量矩定理：作用于控制體上的外力矩與單位時(shí)間內(nèi)通過控制面凈流入的動(dòng)量矩之和等于單位時(shí)間內(nèi)控制體中流體動(dòng)量矩的增量。對于緩降器，取轉(zhuǎn)子葉輪2中的工作油液作為控制體，即可得轉(zhuǎn)子葉輪2作用于油液的扭矩：其中：T——轉(zhuǎn)子葉輪2作用于油液的扭矩(kg.m)；t——單位時(shí)間(s)；r——流體微元的位置矢量(m)；v——流體微元的速度矢量(m/s)；dV——流體微元的體積(m3)；dA——流體微元的表面積(m2)；V——控制體的體積(m3)；A——控制體的表面積(m2)；ρ——流體密度(kg/m3)。由于上式用矢量表示，將其改寫成代數(shù)形式：T=∫io∂∂t(rρvu)Amdr+(ρovuovmoroAmo-ρivmiriAmi)=∫io∂∂t[rρ(ωr+vmctgβ)]Amdr+[ρo(ωro+vmoctgβo)vmoroAmo-ρi(ωri+vmictgβi)vmiriAmi]=ρ∫io[r(ω′r+vm′ctgβ)]Amdr+[ρo(ωro+vmoctgβo)vmoroAmo-ρi(ωri+vmictgβi)vmiriAmi]---(7)]]>其中，用下標(biāo)o代表距離旋軸線為o的油液質(zhì)點(diǎn)的對應(yīng)參數(shù)；用下標(biāo)i代表距離旋軸線為o的油液質(zhì)點(diǎn)的對應(yīng)參數(shù)；用上標(biāo)'代表各參數(shù)的瞬態(tài)值。根據(jù)油液在封閉管路中流動(dòng)的連續(xù)性可知：vmi＝vmo＝vmAmi＝Amo＝Amρi＝ρo＝ρ于是(7)就可以進(jìn)一步簡化得到轉(zhuǎn)子葉輪2與工作油液相互作用的扭矩表達(dá)式：T=ρAm∫io(ω′r+vm′ctgβ)rdr+ρAmvm[(ωro+vmctgβo)ro-(ωri+vmctgβi)ri]---(8)]]>我們可以看到，轉(zhuǎn)子葉輪2扭矩表達(dá)式由兩部分構(gòu)成，積分項(xiàng)構(gòu)成了瞬態(tài)部分，當(dāng)緩降器達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，ω′＝0，v′m＝0，于是瞬態(tài)項(xiàng)的值為零。因此，穩(wěn)態(tài)的扭矩表達(dá)式可寫作：T＝ρAmvm[(ωro+vmctgβo)ro-(ωri+vmctgβi)ri](9)在液力傳動(dòng)中，主要用表征慣性力和粘性力之間比值的流體運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)則數(shù)——雷諾數(shù)Re來保證動(dòng)力相似性。雷諾數(shù)Re的表達(dá)式通常為某一線性尺寸和特性速度的乘積與油液運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)的比值。在液力傳動(dòng)機(jī)械中，以有效直徑D為線性尺寸，取ωB·D(或者nB·D)作為特性速度，所以：Re=ωB·D2v---(10)]]>公式中：ωB——緩降器轉(zhuǎn)子葉輪2(轉(zhuǎn)子)角速度，(1/s)；D——緩降器有效直徑，(m)；ν——工作油運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，(m2/s)；為醒目起見，用上標(biāo)M、S分別表示模型與實(shí)物，用下標(biāo)B表示轉(zhuǎn)子葉輪2的各參數(shù)，1B和2B分別表示轉(zhuǎn)子葉輪2各參數(shù)在1時(shí)刻和2時(shí)刻對應(yīng)的值。以轉(zhuǎn)子葉輪2出口為例，由于運(yùn)動(dòng)相似，則：vm2BMvm2BS=u2BMu2BS=(R2BωB)M(R2BωB)S=(αR2BDωB)M(αR2BDωB)S---(11)]]>公式中αR為轉(zhuǎn)子葉輪2相應(yīng)點(diǎn)上半徑與有效直徑D之比值，由于流道幾何相似，則(αR2BDωB)M＝(αR2BDωB)S；所以循環(huán)流量之比：QMQS=(vm2BAm2B)M(vm2BAm2B)S=(vm2BαR2BD2)M(vm2BαR2BD2)S=(ωBD3)M(ωBD3)S---(12)]]>考慮緩降器的穩(wěn)定工作狀態(tài)，由式(9)：T＝ρovuovmoroAmo-ρivuivmiriAmi＝ρ(vuoroQ-vuiriQ)＝ρQ(vuoro-vuiri)(13)對于轉(zhuǎn)子葉輪2出口：TBMTBS=[ρQ(vu2BR2B-vu1BR1B)]M[ρQ(vu2BR2B-vu1BR1B)]S---(14)]]>將式(11)、(12)代入上式，并化簡可得：TBMTBS=(ρωB2D5)M(ρωB2D5)S---(15)]]>令為轉(zhuǎn)子葉輪2扭矩?zé)o因次系數(shù)，于是：TB＝λBρωB2D5(16)公式中，TB表示轉(zhuǎn)子葉輪2作用于油液的扭矩，也即油液作用于定子葉輪1的反向阻尼力矩(kg·m),λB表示旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子葉輪2的力矩系數(shù)(min2/m),ρ表示工作油液的密度(kg/m3),ωB表示轉(zhuǎn)子葉輪2轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度(rad/s)，D表示轉(zhuǎn)子葉輪2循環(huán)圓的有效直徑(m)。即緩降器轉(zhuǎn)子葉輪2工作產(chǎn)生的扭矩與工作油液密度的一次方、轉(zhuǎn)子葉輪2轉(zhuǎn)速的平方和循環(huán)圓有效直徑的五次方成正比。使用中，該高空逃生裝置的轉(zhuǎn)子葉輪2受到的反向阻尼力矩與葉輪轉(zhuǎn)速成二次方增長關(guān)系，也即人下降速度增至一定值后，人體重力與緩降器的反向阻尼力矩向平衡，人體下降速度將保持穩(wěn)定。因此，對于在某種基型基礎(chǔ)上對緩降器進(jìn)行放大或者縮小設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以利用上式計(jì)算制動(dòng)扭矩。通過計(jì)算設(shè)計(jì)，本裝置可保證人體下降速度在安全范圍內(nèi)，保證人體安全緩降至地面。當(dāng)前第1頁1 2 3