一种窗挂阻尼型高楼逃生器研究

吴立波 陈春颖 刘 彬

(邯郸职业技术学院，河北邯郸056005)

近年来，随着经济的不断繁荣发展，经济建设日新月异、高层建筑在大、中城市乃至小城市里也如雨后春笋拔地而起。由于高层建筑高，层数多，使用功能复杂，人员密集，加之各种管道竖井纵横交错，以及可燃物多，火灾荷载大等特点，一旦发生火灾，火灾蔓延迅速，人员疏散和火灾扑救困难，势必损失大、伤亡大。

高层发生火灾时，电梯井和管道井就像大烟囱，在这种效应下，一栋二三十层的高楼，火焰从一楼烧到顶楼只需几分钟;二是高层建筑因为楼层太高，电梯不能使用，居住在楼内的居民，在“黄金时间”内从楼梯疏散出来非常困难。一般的消防车，只能将水打到一二十米高。必须使用超高的云梯车才能打水到100多米高的楼层。而一辆能达100米左右的云梯，价值都在数千万元，所以高层建筑火灾一旦形成，消防救援将非常困难。因此，火灾一旦发生，容易造成群死群伤事件。高层建筑的火灾救援成了一个世界性的难题，现代化高楼成为城市消防的“软肋”。

1 逃生方式的构思

当高楼发生紧急情况时，传统的方式是通过安全门逃出，但往往因火势较大或消防预警不到位，安全通道标识不清，逃生者难以找到逃生的安全通道。本次设计主要借助于室内逃生器完成，如图1所示，借助窗户来进行逃生，当发现紧急情况时，可用绳子将人扎住，逃生者打开窗户，从窗户跳出，在室内逃生器的阻力作用下，人可缓慢下落，便可实现自救。

2 逃生器结构设计

该逃生器主要有支架、外壳、滚筒、主轴、绳子、阻尼器来组成，阻尼器有两套，分别安装在滚筒的两侧，滚筒和阻尼器转子都可在主轴上转动，两者之间采用螺栓紧固，阻尼器的定子与轴键连接。当滚筒转动时，将带动阻尼器一同转动，阻尼器将会对滚筒的转动起到一定的阻尼作用，控制下降的速度。

3 阻尼器结构设计

如图3所示，该旋转型阻尼器结构主要有阻尼器定子、转子、密封、压力阀口组成，定子与轴固定，转子与滚筒固定，定子与转子间充满硅油，转子有6个翅片组成，当转子在定子中旋转时，翅片将搅动硅油，硅油具有较高的粘度，是一种粘性油脂，利用粘性油脂对旋转零件的制动作用，多翅片结构可增大转定子间与硅油的接触面积，提高滚筒转动的阻尼力。

4 阻尼介质特性

阻尼介质使用高粘度硅油，高粘度硅油是完全甲基化高分子量的线形硅氧烷聚合物，为高度粘稠半固体。具有分子量高、防粘滑爽、防水憎水、降低表面张力、耐氧化稳定性和耐候性好、耐高温性、抗压缩性、润滑性好、绝缘性好、无色无味、无毒和生理惰性等多种特性。广泛应用于制造高效脱模剂、高温密封材料、阻尼脂、润滑脂、粉末涂料等领域。

粘度是形成阻尼力的重要因素，对阻尼力的大小有着重要影响。高粘度硅油形成的阻尼力受到环境温度的影响，温度升高，硅油的粘度将降低，如图4所示。由于分子摩擦力的作用，硅油的运动也能使自身温度升高，当转子与定子相对转动时，搅拌硅油，硅油的温度也会产生一定的变化，但该逃生器属应急使用，使用时间一般在3分钟～5分钟，使用时间短，硅油的温度变化不太明显，温度对阻尼扭矩的影响可以不做考虑。

如图5所示，回转速度对阻尼扭矩也有一定的影响，当逃生器转子回转速度变化，硅油的阻尼力也将产生变化，形成的扭矩也产生变化，一般速度高扭矩也就越高，回转速度低扭矩也低。当逃生器绳下降初，下落的速度逐渐增大，硅油形成的阻尼力也将增大，当速度达到一定数值时，阻尼力与重力平衡，逃生者将变为匀速下落。

5 结论

该设备悬挂于住户的窗户旁，当应急逃生的时候，可以即时使用，采用阻尼的工作原理，为高层建筑自救设备的广泛应用奠定基础。

［1］王立新，赵秀君，刘艳秋.高楼失火逃生装置［J］.机械研究与应用，2006，(4):96～96

［2］张占国，张占国.基于擒纵原理的高楼循环逃生器设计［J］.机床与液压，2014，(8)

［3］李丙伦，陈丽，曾庭，刘宁.简易火灾逃生稳降器的设计与研究［J］.科技资讯，2010，(8):122～122