CN101979895B - 一种具有弹性轴向限位的大行程双活塞杆黏滞阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防振动或震动的建筑构件，具体是涉及一种具有轴向限位的大行程双活塞杆黏滞阻尼器，该阻尼器为一种双活塞杆黏滞阻尼器，其特征在于，所述的双活塞杆黏滞阻尼器的两活塞杆(6)上分别套设有一圆柱筒形的金属压缩弹性体(7)，每一金属压缩弹性体(7)的一头固定于端盖(1)上，另一头向活塞(5)的端面延伸至距活塞(5)端面的距离为200～1000mm，该距离为所述金属压缩弹性体(7)长度的3～5倍。本发明所述的阻尼器不仅结构紧凑、缸体的设计长度短，而且使用寿命长。

Description

一种具有弹性轴向限位的大行程双活塞杆黏滞阻尼器

技术领域

本发明涉及一种防振动或震动的建筑构件，具体涉及使用液体作为阻尼介质的运动阻尼器，特别是带有贯穿缸两端的活塞杆的黏滞(亦称粘滞)阻尼器。

背景技术

粘滞阻尼器就结构而言相当于工作介质为黏性物质的活塞缸，广泛应用于机械、建筑等领域。粘滞阻尼器的控制机理是利用工作介质在压缩变形或高速流动的过程中将由结构传递而来的部分能量转化为热能耗散掉，达到缓解外载的冲击、减小结构振动、保护结构安全的目的。但是，这种粘滞阻尼器是一种速度依赖性阻尼器，对于静载荷引起的结构变形则没有阻尼作用。正是由于粘滞阻尼器所存在的上述缺陷，限制了它在一些采用柔性结构体系设计的高层大跨度建筑中的应用。因为柔性结构体系设计的高层大跨度建筑在风载或烈度较小的地震的作用下即会引起较大的位移反应，降低结构的安全使用性能。另一方面，工程结构在罕遇地震和风荷载作用下可能产生超量位移反应，此时若采用常见的没有限位保护装置的普通黏滞阻尼器，则将导致阻尼器失效破坏。

专利号为200420073009.7的实用新型说明书中披露了另一种“变间隙式粘滞阻尼器”，该阻尼器的缸体内壁采用变缸径曲面设计，活塞与缸体内壁之间的阻尼间隙随着活塞由缸体中部向两端移动而由大变小，阻尼系数在此过程中相应地由小变大，即阻尼系数可随建筑结构相对位移的增大而增大。但是，此举仍然无法抑制低速载荷所引起的位移反应。

专利号为200810040841.X的发明专利请求保护一种“带有轴向限位装置的粘滞阻尼器”，该粘滞阻尼器在普通粘滞阻尼器的基础上延长一头活塞杆的长度，并将碟形弹簧组设在安装在延长的活塞杆的末端，同时在延长的活塞杆的一头增设一阻尼缸体，阻尼缸体内一头设置压力环A，另一头设置压力环B，当结构静载荷变形超过阻尼行程S时，碟形弹簧组便与压力环A或B贴合，进而压缩碟形弹簧组，阻尼器的刚度聚增，起到限制建筑物超量位移作用。但是，上述发明专利明显存在下述不足：1、碟形弹簧组设在常规粘滞阻尼器的一头，至少要将整个阻尼器延长两倍的阻尼行程+碟形弹簧组的厚度，尤其是整个阻尼器的长度随着粘滞阻尼行程的增大而成倍增长，这不仅要增加阻尼器的体积和重量，而且还会导致因空间的限制而无法安装，以及因长径比过大而产生阻尼器平面外失稳现象；2、所述碟形弹簧组尽管设在阻尼缸体内，但因无密封措施难免要与潮湿空气接触，年长日久就会被腐蚀而降低甚至失去弹性。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的带有轴向限位装置的粘滞阻尼器。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种具有轴向限位的大行程双活塞杆黏滞阻尼器，该阻尼器为一种双活塞杆黏滞阻尼器，其特征在于，所述的双活塞杆黏滞阻尼器两活塞杆上分别套设有一圆柱筒形的金属压缩弹性体，每一金属压缩弹性体的一头固定于端盖上，另一头向活塞的端面延伸至距活塞端面的距离为200～1000mm，该距离为所述金属压缩弹性体长度的3～5倍。

本发明所述的具有轴向限位的大行程双活塞杆黏滞阻尼器，其中，所述的金属压缩弹性体可以是由碟形弹簧相对再相背或者相背再相对叠合组成的碟形弹簧组，也可以是圆柱螺旋压缩弹簧。当所述的压缩弹性体是碟形弹簧组时，所述碟形弹簧组装在一伸缩套筒内，所述的伸缩套筒焊接在端盖的内侧；或者是，所述的碟形弹簧组的体内均匀分布三个与活塞杆平行的通孔，每一通孔内穿一根拉伸弹簧，该拉伸弹簧一头钩接在端盖的内侧，另一头钩接在碟形弹簧组的自由端。当所述的压缩弹性体是圆柱螺旋压缩弹簧时，所述圆柱螺旋压缩弹簧直接焊接在端盖的内侧。

由于本发明所述的金属压缩弹性体设在缸体的内部，因此较现有技术具有以下有益效果：

1、整个阻尼器的设计长度明显缩短，长径比显著减小，既降低了对安装空间的要求，又减小了阻尼器平面外失稳风险；此外，整个阻尼器的体积缩小和重量减轻也是可预见的。

2、所述的金属压缩弹性体设在活塞缸的内部，结构紧凑。

3、所述的压缩弹性体设在填充有黏滞介质的活塞缸，与空气完全隔绝，因此不存在氧化失效的问题，可显著延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述阻尼器的第一个具体实施例的结构示意图。

图2和图3为图1所示实施例中金属压缩弹性体与活塞杆和端盖的连接结构放大图，其中，图2为主视图，图3为图2的A-A剖视图。

图4和图5为本发明所述阻尼器的第二个具体实施例的结构示意图，其中，图4为主视图，图5为图4的C-C剖视放大图。

图6为图4和图5所示实施例金属压缩弹性体固定结构的示意图。

图7为本发明所述阻尼器的第三个具体实施例的结构示意图。

图8为本发明所述阻尼器与专利号为200810040841.X专利方案的缸体的设计长度比较图，其中，(a)图显示本发明所述阻尼器的缸体的设计长度，(b)图显示专利号为200810040841.X专利方案的缸体的设计长度。

具体实施方式

参见图1～3，缸体由圆柱形缸筒2和焊接在缸筒2两头的端盖1组成，活塞5设在所述缸体内，其外表面与缸筒2内表面之间设有阻尼间隙9，两活塞杆6分别由活塞5的端面的中心向缸筒2的两头延伸，穿越金属压缩弹性体7后再继续延伸穿出端盖1。所述的缸体内的空间中填充有常用的压缩硅油4，如甲基硅油或甲基苯基硅油。为了便于灌注或更换压缩硅油4，缸筒2的筒壁上设有灌注孔，孔内设有密封的螺柱3。所述的端盖1与活塞杆6之间设有密封圈8，以改善密封性能。

参见图2和图3，金属压缩弹性体7为碟形弹簧组，它由12只碟形弹簧10两两相背叠合再相对叠合组成。为了避免碟形弹簧10在活塞杆6上蹿动而干扰正常工作，本例中将所述的碟形弹簧组装在一伸缩套内，再利用伸缩套将其固定于端盖1上。所述的伸缩套包括一圆柱盖11和一插在圆柱盖11内圆柱筒12，其中，圆柱筒12的头部焊接在端盖1的内表面，其外表面均匀设有三条长度大于所述碟形弹簧组压缩量的导向槽13，与之对应的圆柱盖11上穿设有三颗定位螺钉14。当活塞5挤压圆柱盖11时，所述的碟形弹簧组即被压缩，一旦活塞5离开圆柱盖11，所述的碟形弹簧组即恢复自由状态，但仍然被限制在所述的伸缩套内。本例中，所述的碟形弹簧组的长度为65mm，它与活塞5之间的距离为200mm。

参见图4～图6，本实施例与图1所述实施例的区别在于，所述的碟形弹簧组的固定方式不同，具体固定方式如下所述：参见图5和图6，所述的碟形弹簧组体内均匀分布三个与活塞杆6平行的通孔15，每一通孔15内穿一根拉伸弹簧16，其两头分别钩接一半圆环17上，其中，位于碟形弹簧组的自由端的半圆环17焊接在通孔15的内壁上，另一只半圆环17焊接在通孔15对应处的端盖1上。本例中，所述的碟形弹簧组的长度为150mm，它与活塞5之间的距离为600mm。

参见图7，本实施例与图1和图4所示实施例的区别在于，金属压缩弹性体7为圆柱螺旋压缩弹簧，它直接焊接在端盖1的内侧。本例中，所述的碟形弹簧组的长度为200mm，它与活塞5之间的距离为1000mm。

以下结合附图对本发明所述阻尼器和专利号为200810040841.X专利方案的缸体的设计长度进行比较计算。

为了便于理解和计算方便，计算前先作以下几点说明：

1、为了便于计算，忽略缸体的轴向厚度尺寸。

2、由于本申请的图1所示的伸缩套的作用只是为了限制在活塞杆6上蹿动，圆柱盖11的厚度可设计得较薄，因此计算所述碟形弹簧组的长度时，圆柱盖11的厚度忽略不计。同时也忽略了200810040841.X专利方案中压力环A和压力环B的厚度。

3、本发明所述的金属压缩弹性体和200810040841.X专利方案所述的组合碟形弹簧统称为弹簧。

4、依据本申请的图1、图4或图7和200810040841.X专利方案的图2所示的原理作出图8所示的缸体长度比较图。

图8中所示代号的定义如下：L为本发明所述的缸体的设计长度；L′200810040841.X专利方案所述缸体的设计长度，即阻尼缸体长度+限位缸体长度；S为活塞与弹簧之间的距离，即单一压缩硅油的阻尼行程；M为弹簧长度；N为弹簧的压缩量；B为活塞的厚度。

由图8可见，L＝2S+2M+B，L′＝4S+M+B+2N，那么，

L′-L＝2S-M+2N    (I)。

由于通常的金属压缩弹簧的压缩比一般不大于50％，因此假设所述弹簧的压缩比为25％，那么，M＝4N，代入(I)式得：

$L^{\′}-L=2S-\frac{1}{2}M---\left(\mathrm{II}\right).$

将上述图1、图4和图7所示实施例所提供的数据分别代入(II)式得L′-L分别等于367.5mm，1125mm，1900mm。

由上述计算可见，本发明所述阻尼器的设计长度较200810040841.X专利方案大大缩短，且随S越大越显著。

Claims (1)

1.一种具有轴向限位的大行程双活塞杆黏滞阻尼器，该阻尼器为一种双活塞杆黏滞阻尼器，其特征在于，所述的双活塞杆黏滞阻尼器两活塞杆(6)上分别套设有一圆柱筒形的金属压缩弹性体(7)，每一金属压缩弹性体(7)的一头固定于端盖(1)上，另一头向活塞(5)的端面延伸至距活塞(5)端面的距离为200～1000mm，该距离为所述金属压缩弹性体(7)长度的3～5倍；其中，

所述的金属压缩弹性体(7)是由碟形弹簧(10)相对再相背或者相背再相对叠合组成的碟形弹簧组，该碟形弹簧组的体内均匀分布三个与活塞杆平行的通孔(14)，每一通孔(14)内穿一根拉伸弹簧(15)，该拉伸弹簧(15)的一头钩接在端盖(1)的内侧，另一头钩接在碟形弹簧组的自由端。

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