CN103266679A - 一种活塞型颗粒阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞型颗粒阻尼器，属于工程结构抗震、减震及抗风技术领域，包括外壳、拨动轮、颗粒、活塞杆、分流锥、后单向铰和前单向铰；所述拨动轮和颗粒均设置于外壳内，活塞杆穿过外壳的一端并与外壳内的拨动轮固定连接；所述拨动轮包括拨动环和拨动杆，拨动杆沿拨动环圆周均匀设置，且拨动杆均匀固定于活塞杆端部圆柱面上；活塞杆伸入外壳的一端头部还设置有分流锥，活塞杆伸出外壳的另一端设置有前单向铰，外壳的另一端设置有后单向铰。工作时，活塞杆带动拨动轮前后移动，拨动环和拨动杆拨动颗粒，利用颗粒之间的碰撞、挤压和摩擦耗散能量，兼具位移相关型和速度相关型阻尼器的优点。

Description

一种活塞型颗粒阻尼器

技术领域

本发明涉及一中利用颗粒摩擦与碰撞耗能的活塞型颗粒阻尼器，属于工程结构抗震、减震及抗风技术领域。

背景技术

工程中常用的消能减震装置为粘滞型阻尼器和摩擦型阻尼器。粘滞型阻尼器是根据流体运动，特别是当流体通过节流孔时会产生粘滞阻力的原理而制成，属于速度相关型阻尼器。摩擦型阻尼器是由金属摩擦片在一定的预紧力下，组成一个能够产生滑动和摩擦力的机构，通过滑动摩擦来耗散能量，属于位移相关型阻尼器。

粘滞阻尼器发挥效用需要一定速度作为保障，当速度过小时，液体的粘滞阻力较小，难以取的较好的减震效果，另外，外界温度对粘滞阻尼器耗能效果的影响也较大，当温度较高时，阻尼效果会大大降低。摩擦型阻尼器中，阻力的大小取决于预紧力，工作过程中阻力不能改变，无法适应不同的地震，另外，随着使用年限的增加，摩擦系数会降低，也会影响摩擦阻尼器的效果。

发明内容

鉴于上述粘滞型阻尼器和摩擦型阻尼器的缺点，本发明提出了一种活塞型颗粒阻尼器，其能够利用颗粒之间的碰撞、挤压和摩擦耗散能量。

本发明的技术方案如下：

一种活塞型颗粒阻尼器，包括外壳、拨动轮、颗粒、活塞杆、分流锥、后单向铰和前单向铰；所述拨动轮和颗粒均设置于外壳内，活塞杆穿过外壳的一端并与外壳内的拨动轮固定连接；所述拨动轮包括拨动环和拨动杆，拨动杆沿拨动环圆周均匀设置，且拨动杆均匀固定于活塞杆端部圆柱面上；活塞杆伸入外壳的一端头部还设置有分流锥，活塞杆伸出外壳的另一端设置有前单向铰，外壳的另一端设置有后单向铰。

所述的颗粒采用大小不同的钢珠或玻璃球或细软石或粗砂或其组合。

所述的外壳、拨动轮、活塞杆、分流锥、后单向铰和前单向铰由钢材制成。

上述活塞型颗粒阻尼器的应用，将上述活塞型颗粒阻尼器与橡胶支座并联安装于橡胶支座隔震系统的隔震层上部楼盖与下部基础之间，用于增加隔震层的阻尼。

上述活塞型颗粒阻尼器的另一应用，将上述活塞型颗粒阻尼器作为耗能支撑，斜向安装于框架结构的梁与柱的节点上。

工作时，活塞杆带动拨动轮前后移动，拨动环和拨动杆拨动颗粒，利用颗粒之间的碰撞、挤压和摩擦耗散能量。

可以根据实际需要，调整颗粒的种类、外壳的大小，也可以增加拨动轮的数量，以改变阻尼效果，适应不同工况

有益效果：

本发明的活塞型颗粒阻尼器，其耗能效果与活塞杆的移动速度有关，具有初始刚度，且随着移动速度加快，刚度增加，耗能效果增加；同时，耗能效果与活塞杆的移动距离有关，随着移动距离的增大，耗能增大。兼具位移相关型和速度相关型阻尼器的优点。

所述的活塞型颗粒阻尼器，可以根据实际需要，调整颗粒的种类、外壳的大小，也可以增加拨动轮的数量，以改变阻尼效果，适应不同工况。

附图说明

图1为活塞型颗粒阻尼器剖面示意图；

图2为拨动轮示意图；

图3为活塞型颗粒阻尼器在橡胶支座隔震系统的应用示意图；

图4为活塞型颗粒阻尼器作为框架结构耗能支撑的应用示意图。

图中，1-外壳；2-拨动轮；3-颗粒；4-活塞杆；5-分流锥；6-后单向铰；7-前单向铰；8-拨动环和9-拨动杆；10-隔震层上部楼盖；11-下部基础；12-橡胶支座；13-梁；14-柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作具体描述。

如图1-2所示，本发明的一种活塞型颗粒阻尼器，包括外壳1、拨动轮2、颗粒3、活塞杆4、分流锥5、后单向铰6和前单向铰7；拨动轮2和颗粒3均设置于外壳1内，颗粒3填满外壳1内，活塞杆4穿过外壳1的一端并与外壳1内的拨动轮2固定连接；拨动轮2包括拨动环8和拨动杆9，拨动杆9沿拨动环8圆周均匀设置，且拨动杆9均匀固定于活塞杆4端部圆柱面上；活塞杆4伸入外壳1的一端头部还设置有分流锥5，活塞杆4伸出外壳1的另一端设置有前单向铰7，外壳1的另一端设置有后单向铰6。颗粒3采用大小不同的钢珠、玻璃球、细软石、粗砂或其组合，且外壳1、拨动轮2、活塞杆4、分流锥5、后单向铰6和前单向铰7由钢材制成。

实例一：

如图3所示，在橡胶支座隔震结构中，将活塞型颗粒阻尼器与橡胶支座12并联安装于隔震层上部楼盖10与基础之间11，用于增加隔震层的阻尼，当隔震层发生侧移时，活塞杆4移动，通过拨动轮2推动颗粒3，使颗粒3之间的相互错动与挤压，从而耗散能量。

实例二：

如图4所示，将活塞型颗粒阻尼器作为耗能支撑，斜向安装于框架结构梁13与柱14的节点上，当结构发生层间位移时，活塞杆4跟随移动，并通过拨动轮2推动颗粒3之间的相互错动与挤压，从而耗散能量。

以上为本发明的两个实例，本发明的实施不限于此。

Claims (5)

1.一种活塞型颗粒阻尼器，其特征在于：包括外壳(1)、拨动轮(2)、颗粒(3)、活塞杆(4)、分流锥(5)、后单向铰(6)和前单向铰(7)；所述拨动轮(2)和颗粒(3)均设置于外壳(1)内，活塞杆(4)穿过外壳(1)的一端并与外壳(1)内的拨动轮(2)固定连接；所述拨动轮(2)包括拨动环(8)和拨动杆(9)，拨动杆(9)沿拨动环(8)圆周均匀设置，且拨动杆(9)均匀固定于活塞杆(4)端部圆柱面上；活塞杆(4)伸入外壳(1)的一端头部还设置有分流锥(5)，活塞杆(4)伸出外壳(1)的另一端设置有前单向铰(7)，外壳(1)的另一端设置有后单向铰(6)。

2.如权利要求1所述的活塞型颗粒阻尼器，其特征在于：所述的颗粒(3)采用大小不同的钢珠或玻璃球或细软石或粗砂或其组合。

3.如权利要求1所述的活塞型颗粒阻尼器，其特征在于：所述的外壳(1)、拨动轮(2)、活塞杆(4)、分流锥(5)、后单向铰(6)和前单向铰(7)由钢材制成。

4.一种如权利要求1-3任一所述活塞型颗粒阻尼器的应用，其特征在于：将所述活塞型颗粒阻尼器与橡胶支座(12)并联安装于橡胶支座隔震系统的隔震层上部楼盖(10)与下部基础(11)之间，用于增加隔震层的阻尼。

5.一种如权利要求1-3任一所述活塞型颗粒阻尼器的应用，其特征在于：将所述活塞型颗粒阻尼器作为耗能支撑，斜向安装于框架结构的梁(13)与柱(14)的节点上。

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