一種窗掛阻尼型高樓逃生器研究

吳立波 陳春穎 劉 彬

(邯鄲職業技術學院，河北邯鄲056005)

近年來，隨著經濟的不斷繁榮發展，經濟建設日新月異、高層建筑在大、中城市乃至小城市里也如雨后春筍拔地而起。由于高層建筑高，層數多，使用功能復雜，人員密集，加之各種管道豎井縱橫交錯，以及可燃物多，火災荷載大等特點，一旦發生火災，火災蔓延迅速，人員疏散和火災撲救困難，勢必損失大、傷亡大。

高層發生火災時，電梯井和管道井就像大煙囪，在這種效應下，一棟二三十層的高樓，火焰從一樓燒到頂樓只需幾分鐘;二是高層建筑因為樓層太高，電梯不能使用，居住在樓內的居民，在“黃金時間”內從樓梯疏散出來非常困難。一般的消防車，只能將水打到一二十米高。必須使用超高的云梯車才能打水到100多米高的樓層。而一輛能達100米左右的云梯，價值都在數千萬元，所以高層建筑火災一旦形成，消防救援將非常困難。因此，火災一旦發生，容易造成群死群傷事件。高層建筑的火災救援成了一個世界性的難題，現代化高樓成為城市消防的“軟肋”。

1 逃生方式的構思

當高樓發生緊急情況時，傳統的方式是通過安全門逃出，但往往因火勢較大或消防預警不到位，安全通道標識不清，逃生者難以找到逃生的安全通道。本次設計主要借助于室內逃生器完成，如圖1所示，借助窗戶來進行逃生，當發現緊急情況時，可用繩子將人扎住，逃生者打開窗戶，從窗戶跳出，在室內逃生器的阻力作用下，人可緩慢下落，便可實現自救。

2 逃生器結構設計

該逃生器主要有支架、外殼、滾筒、主軸、繩子、阻尼器來組成，阻尼器有兩套，分別安裝在滾筒的兩側，滾筒和阻尼器轉子都可在主軸上轉動，兩者之間采用螺栓緊固，阻尼器的定子與軸鍵連接。當滾筒轉動時，將帶動阻尼器一同轉動，阻尼器將會對滾筒的轉動起到一定的阻尼作用，控制下降的速度。

3 阻尼器結構設計

如圖3所示，該旋轉型阻尼器結構主要有阻尼器定子、轉子、密封、壓力閥口組成，定子與軸固定，轉子與滾筒固定，定子與轉子間充滿硅油，轉子有6個翅片組成，當轉子在定子中旋轉時，翅片將攪動硅油，硅油具有較高的粘度，是一種粘性油脂，利用粘性油脂對旋轉零件的制動作用，多翅片結構可增大轉定子間與硅油的接觸面積，提高滾筒轉動的阻尼力。

4 阻尼介質特性

阻尼介質使用高粘度硅油，高粘度硅油是完全甲基化高分子量的線形硅氧烷聚合物，為高度粘稠半固體。具有分子量高、防粘滑爽、防水憎水、降低表面張力、耐氧化穩定性和耐候性好、耐高溫性、抗壓縮性、潤滑性好、絕緣性好、無色無味、無毒和生理惰性等多種特性。廣泛應用于制造高效脫模劑、高溫密封材料、阻尼脂、潤滑脂、粉末涂料等領域。

粘度是形成阻尼力的重要因素，對阻尼力的大小有著重要影響。高粘度硅油形成的阻尼力受到環境溫度的影響，溫度升高，硅油的粘度將降低，如圖4所示。由于分子摩擦力的作用，硅油的運動也能使自身溫度升高，當轉子與定子相對轉動時，攪拌硅油，硅油的溫度也會產生一定的變化，但該逃生器屬應急使用，使用時間一般在3分鐘～5分鐘，使用時間短，硅油的溫度變化不太明顯，溫度對阻尼扭矩的影響可以不做考慮。

如圖5所示，回轉速度對阻尼扭矩也有一定的影響，當逃生器轉子回轉速度變化，硅油的阻尼力也將產生變化，形成的扭矩也產生變化，一般速度高扭矩也就越高，回轉速度低扭矩也低。當逃生器繩下降初，下落的速度逐漸增大，硅油形成的阻尼力也將增大，當速度達到一定數值時，阻尼力與重力平衡，逃生者將變為勻速下落。

5 結論

該設備懸掛于住戶的窗戶旁，當應急逃生的時候，可以即時使用，采用阻尼的工作原理，為高層建筑自救設備的廣泛應用奠定基礎。

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