CN1034776A - 竖向减震装置 - Google Patents

Abstract

一种减震楼板，它支承在诸如链条或绳子等柔性 联接件的一端上，柔性联接件的另一端经过导轮和可 动弹簧架连接到水平地安装在楼板下的拉簧上，楼板 的垂直振动由弹簧吸收。

Description

本发明涉及一种竖向减震装置，它主要装设在建筑物的楼板上，以保护怕振动的办公自动化设施等免受由垂直型的地震、各种施工作业、通路交通等产生的竖向振动。

随着办公自动化设备的新近发展，建筑物的减震结构和减震楼板已日益开发，以保护怕振动设备不受地震或其它振动的损害。一些这样的结构和楼板已出现（与之相关的例如有美国专利号NO.99326号，它相当于日本已公开的待批专利申请号NOS.62-86265和62-86266号）。

然而，所有的现用的减震设施的构造均是水平振动有效的，尚未开发对于竖向振动的减震设备。

直到现在，已提出要保护办公自动化设施不受竖向振动损害的减震方法，这是一个有关维护这些办公自动化设施的问题。

可以考虑在放置办公自动化设施的减震楼板下竖向设置盘簧作为竖向减震装置的基本构造原理，从而使前者弹性地支承后者。然而，这种构造要求每根盘簧的长度为弹簧的基本长度与竖向振动行程长度的和，以确保由这个行程长度来衰减振动。如果减震装置采用这样的竖直设置的长弹簧，减震楼板的位置将会很高，而高位置的楼板使用起来是不方便的。解决这个问题的指标通常是限制竖向振动的行程，从而，减震对于长周期振动没什么效果。

另外，如果盘簧垂直使用，会发生联锁，这又是一个问题。

为了解决上述现有技术中的问题，一种竖向减震装置的结构示于附图中所描述的优选实施例中，具体构造如下：

a）一个底部部件，它包括设置在它四角处垂直向上伸起的导柱和突起的横向导架，每根导架与两根相对的导柱的下端部分相连接。

b）两根可移动的弹簧架，它们被装设在两侧的水平设置的互相平行且相对的横向导架之间。弹簧架可沿横向导架水平移动。按要求数量的拉簧平行地联接在两根可移动的弹簧架之间，其中拉簧的长度和强度都是彼此相同的。

c）在空间的相当高度的位置上水平地安置减震楼板，该空间是由在四角处的导柱所限定的，而这种楼板是由滚轴组来支承，该滚轴组可沿每根导柱自由地垂直移动。每一滚轴组与一柔性联接件的一端相连接，该柔性联接件可以是一链条或绳子，它绕在导柱上端的导轮上并以U形弯转向下。每根联接件的另一端穿过导柱的向上伸出部分和横向导架并与相应的可动弹簧架相连接。

按照这种竖向减震装置，减震器连同可移动的弹簧架被装设成可沿可移动的弹簧架移动方向上移动，其移动位置是由可移动的弹簧架予先确定的移动值规定的。

可移动弹簧架的一端与第二滚轴组的滚轴组架相连接，第二滚轴组可动地装设在水平的互相面对面的横向导架的突起部分上。可动弹簧架装设成可沿横向导架水平移动。

此外，每一滚轴组包括多个转动的滚轴，它们可沿导柱或横向导架的突起部分的相对的内侧面移动。每一滚轴组的滚轴组架都从设在导柱或横向导架的一侧壁上的纵向槽向外伸出。

在结合附图所示，本发明的目的和优点比起现有一般技术来看是显著的。

图1为按照本发明的竖向减震装置的正面图;

图2为图1的平面图;

图3为沿图1中线Ⅲ-Ⅲ剖得的横截面图;

图4为一导柱和横向导架部分的放大的横截面图;

图5为沿图4中线Ⅴ-Ⅴ剖得的横截面图;

图6为可移动的弹簧架和弹簧部分的放大平面图;

图7为沿图6中线Ⅶ-Ⅶ剖得的横截面图;

图8为弹簧和减震器组合的横截面图;

图9为活塞部分的放大图。

参照附图，支承着底部部件1的建筑物楼板15响应，垂直地震作垂直振动时，底部部件1和楼板15均垂直振动，但是由弹簧5支承到底部部件1上的减震楼板7及放置在楼板7上的办公自动化设施因静止惯性都具有保持静止状态的特性。保持减震楼板7的静止状态的同时，底部部件1（包括它的导柱2和导轮9）向上移动，楼板7和底部部件1之间产生一相对的位置变动，这将使柔性联接件10被拉向可动的楼板7（或滚轴组8），如图4中所示。联接件10的这样移动可使两侧可动弹簧架4通过向外的水平移动而互相对等地分开。于是，连接在两侧可动弹簧架4之间的拉簧5被拉伸，以便吸收振动并完成一长周期振动。在此范围内，在底部部件1与减震楼板7之间可保持一种灵活的约束关系。

当可动弹簧架4达到与减震器6的联接位置并进一步移动超出此位置时，减震器6开始运转（或被拉伸）。随减震器6的拉伸而变化的衰减力加到弹簧5的阻力，以便防止弹簧5的过大位移。

随着底部部件1的横向导架3的长度的增加，弹簧5的长度和可动弹簧架4的移动行程将加长，从而不使楼板处于高的位置上。

导柱的全部长度会有助于底部部件1和减震楼板7的垂直相对位移。

如果底部部件1的振动达到上限位置并转变成向下，底部部件1和减震楼板7之间将产生相对位移，此时，楼板7由于静止惯性能保持在静止的状态。结果，联接件10在减震楼板7和导轮9之间能放松，然而，联接件10的松弛可能被张拉着的弹簧5的拉伸效应全部吸收。于是，在底部部件1和减震楼板7之间的灵活的约束关系可以保持得很好。楼板7的振动（该振动的周期可能较长）被吸收，从而获得减震的效果。所以，装设在减震楼板7上的办公自动化设施可以不遭受由地震等振动所产生的垂直振动。

在正常情况下，可动弹簧架4稳定在一位置（中性位置）上，在该位置时，弹簧5的拉力和减震楼板7的重量处于平衡状态。

本发明的优选实施例进一步详细叙述如下。

如图1和2中所示，底部部件1类似于一倒置的具有四条腿的桌子，它的平面形状为矩形，其向上伸出的导柱2为方形管形，它们垂直地设置于矩形的四角处。突起的由方形管构成的横向导架3被固定地连接于在纵方向相对的两根导柱2的下端部，导柱2的向上伸出部分与横向导架3（见图4）的突起部分相联接。接合杆11被固定地连接于在横向相对的两根导柱2的下端部分。于是，刚性构造的底部部件1已完成。底部部件1的尺寸可举例如下：平面形状的长度和宽度为600×1200mm，导柱2的高度为400mm。

减震楼板7安置在由底部部件1四角处的导柱2所限定的空间内的相当高度的位置上，并能在保持水平状态下进行垂直移动。如图4和图5详细所示，滚轴8被装置在由方管构成的导柱2的向上伸出部分中，这种滚轴组8可沿着向上伸出部分中的两个相对的壁表面活动。其转动轴8a装在滚轴组8两侧的突出部分的左上、右上、左下和右下的位置上，每一滚轴组共有8个滚轴。滚轴组架8b穿过垂直槽2a（见图5）突出于导柱的外部，该槽开设在导柱2的壁上。减震楼板7的四角处固定地连接到从导柱2伸出来的四个滚轴组架8b上，以便支承住楼板7。因为滚轴组8沿导柱的向上伸出部分的内表面垂直活动，减震楼板7可以在保持水平状态下进行垂直移动。

如在图4中所示，在每根导柱2中，滚轴组8的架8b与柔性联接件或链条10的一端相连接，该链条10在装设在导柱2的上端部分的导轮9处呈U形弯转。链条10的另一端顺着导柱2的向上伸出部分向下伸展，一直伸到装在导柱2的下端部的导轮12上。链条10还进一步伸长经过横向导架3的突起部分，而且它的一端与可动弹簧架4的滚轴组13相连接。

两根可动弹簧架4被装设在底部部件1上两根横向导架3之间，这些架子4可以平行地在横向移动。滚轴组13被装设在横向导架3的突起部分中，并可沿每一突起部分的两相对的平行的内壁表面活动，每一滚轴组13包括六号滚轴，它们分别在右上角、左上角、右下角、左下角和两只在下部。滚轴组架13b顺着开设在横向导架3的内壁上的纵向长槽内延伸。于是，一对滚轴组架13b互相对固定在可动弹簧架4上。如前述那样，链条10的一端经过横向导架3的突起部分并与滚轴组架13b相连接，所以减震楼板7和弹簧架4与链条10可协同工作，因为滚轴组13可沿着横向导架3的突起部分的内表面横向活动，所以弹簧架4可横方向水平移动。

许多牵引盘簧5的两端连接在两根可动弹簧架4之间，其中，弹簧的长度和强度都彼此相同。弹簧5的弹性常数和弹簧数量可根据加速响应值（response    acceleration    speed）进行调整。

四台油减震器6被设置在底部部件1的横向导架3上，其位置是在两根可动弹簧架4的中性停止位置处，油减震器是沿着横向导架3平行放置，并且它们朝向外侧。每台油减震器6的轴6a伸过可动弹簧架4的中性位置，并在轴的端部（见图6和7）装置一个与之垂直的联接销6b，其中销6b水平地朝向里面。每一卡块14从可动弹簧架4的下表面向下突出，以便与联接销6b偶合。在卡块与联接销偶合后，当可动弹簧架4再移动时，每台油减震器便开始伸长。众所周知的静止惯性使减震楼板7以及置放在它上面的办公自动化设施保持静止状态。然而，在建筑物的楼板15和减震楼板7之间由于建筑物的楼板15和底部部件1（及其导柱2）的垂直振动而产生相对位移时，减震楼板7拉动链条10，使两根弹簧架4互相向外分开。于是，在两根可动弹簧架4之间的牵引盘簧5被拉伸。在这个过程中，如果每只卡块14在可动弹簧架4的移动行程中卡住了油减震器6的轴6b上的卡梢6b，油减震器6从这点起便与可动弹簧架4配合。于是，弹簧的拉伸阻力和油减震器的衰减力便合起来去有效地阻止弹簧5的过大的拉伸位移。

当作用在底部部件1的振动从上部的极限位置改变成向下方向时，减震楼板7由于静止惯性能够保持静止状态，但是在减震楼板7和底部部件1之间会产生相对位移。结果是链条10被放松弛，但是这种松弛会被已经拉伸的弹簧5的强大收缩效应（拉力）所阻止。于是，在底部部件1和减震楼板7之间的灵活的约束关系可保持的很好。

把竖向减震装置装配在具有通常水平减震装置的楼板上取代装在建筑物的楼板15上会是适当的。在这种情况下，在减震楼板7上的办公自动化设施等能有效地免受地震等振动产生的垂直和水平振动。

在上述的第一实施例中，联接于两根可动弹簧架4之间弹簧5和装在横向导架3上的减震器6是独立构成的。然而，在如图8和9中所示的第二实施例中采用了把弹簧和减震器组合起来的弹簧减震机构。在第二实施例中，有一可滑动的活塞20，它装在可容纳粘性液体如油等的油缸21中，还有一活塞杆26穿过油封29和30与一锥形轴接头31用螺纹联接。例如，油缸21的外径为φ30，活塞20的有效行程为250mm。减震杆23与轴接头31用螺纹联接并与活塞杆26成一直线。

活塞20包括一些孔27和27′，它们与前室22和后室25相连通。如图9中所示，装设有逆止阀34，当液体流向活塞20的后室25时它们被打开，每个阀的大小是可以盖住孔27′的开口，这些孔是围绕活塞20的中心而开设的。换言之，当活塞20向图9中的左侧活动时，即当弹簧减震机构收缩时，逆止阀34被流体打开，所以全部孔27和27′被开通。于是，所有孔27和27′的通道横截面尺寸处于最大，对流体的流通阻力便明显地减少（最小节流效应），而活塞20便可在低阻力的条件下轻易地活动。换句话说，弹簧减震机构的退缩运转是光滑而快速的，从而活塞杆26不会产生纵向弯折的问题。即使拉簧24的回复力并不如此强大，它仍不影响楼板结构的回复运转并能适当增加振动周期。

另一方面，当活塞20回到图9的左侧，即当弹簧减震机构扩展时，许多孔27′被逆止阀34封盖住，而其它少量孔27对流体（节流效应）施加大的阻力，从而产生衰减力。

在图8中，牵引盘簧24的左端缠绕在锥形轴接头31的外部，盘簧24的其余部分松弛地绕在油缸21的外部。盘簧24的右端固定地缠绕在油缸端头35的外部。例如，牵引盘簧24的线径为φ8，圈数为58，最大承载力为129Kg。减震杆23和油缸端头35的环形螺杆35a如图3所示那样被连接到两根可动弹簧架4上。

如果可动弹簧架4拉动减震杆23，轴接头31和减震杆23向图8的左侧运动，牵引盘簧24被拉伸。于是，因为活塞杆26和活塞20两者都向左运动，衰减力便加到可动弹簧架4的运动上。可动弹簧架4的回复力是由储存在牵引盘簧24中的拉力作用在穿过轴接头31的减震杆23上而产生的。

经过上面参照实施例的描述，按照本发明的竖向减震装置在底部部件1和可由弹簧5调节的减震楼板7之间形成一种关系，（弹簧5可以在水平方向上收缩和伸长），其中，底部部件1可直接承受垂直振动，如从建筑物楼板传来的地震振动等。所以，就垂直振动而言，按照静止惯性使减震楼板7保持静止状态是可能的。在底部部件1和减震楼板7之间的相对位移转变成两根可动弹簧架4的水平振动，而弹簧5连接在两根弹簧架之间。因为弹簧5的水平收缩和伸展使振动周期加长，从而实现减震效应，竖向减震装置在结构上是紧凑的，可以避免高楼板结构，便于使用。

此外，减震装置易于设计并制造，这样使伸展和收缩的行程及弹簧5的长度在水平方向可以很长。因而，本发明所提出的减震装置具有较长的振动周期和良好的减震效果。

另外，本竖向减震装置能提供减震效果而不会锁定，因为弹簧5是水平地装设并被两根可动弹簧架4来拉动的。

本发明的优选实施例在这里示出并描述以后，显而易见，本领域中的技术人员就会进行许多改变和变换而不脱离本发明的宽广的领域。所以，本发明的保护范围只能由以下的权利要求来确定。

Claims (4)

1、一种竖向减震装置，其特征在于：

a)一底部部件，它包括设置在它四角处垂直向上伸出的导柱和突起的横向导架，每侧的横向导架与两根相对的导柱下端部分相连接；

b)两根可移动的弹簧架，装设于两侧的水平设置的互相平行并面对面的所述的横向导架之间，所述的弹簧架可沿所述横向导架水平移动，按要求数量的拉簧平行地联接于所述两根可动弹簧架之间，这些拉簧的长度和强度都彼此相等；

c)减震楼板水平地安置在由四角处的所述导柱所限定的空间内相当高度的位置上，所述楼板由滚轴组来支承，该滚轴组可沿每根所述导柱自由地垂直移动，每一所述滚轴组与一诸如链条或绳子等柔性联接件的一端相连接，而所述联接件绕在所述导柱的顶端部的导轮上并以U形弯转向下，所述联接件的另一端穿过所述导柱的向上伸出部分和所述横向导架并与相应的所述可动弹簧架相连接。

2、按照权利要求1所述的竖向减震装置，其特征在于，与所述可动弹簧架共同工作的减震器被安装在所述可动弹簧架的移动方向上，其位置是由可移动弹簧架予先确定的移动值所规定。

3、按照权利要求1或2所述的竖向减震装置，其特征在于，所述可动弹簧架的一端连接到滚轴组的滚轴组架上，所述滚轴组可动地装在水平地相对的所述横向导架的突起部分上，所述可动弹簧架可沿所述横向导架水平移动。

4、按照权利要求1或2所述的竖向减震装置，其特征在于，每一所述滚轴组包括多个转动的滚轴，它们可沿所述导柱或所述横向导架的突起部分所述相对内侧表面活动，每一所述滚轴组的滚轴组架穿过纵向开设在所述导柱或所述横向导架的一侧壁上的槽伸出。

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