CN103671677A - 一种粘滞阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明属于减震（振）技术领域，尤其涉及一种粘滞阻尼器。其包括缸体、缸盖、活塞杆、活塞头、导向套、密封和粘滞阻尼液，缸体和缸盖形成阻尼腔体，活塞头将阻尼腔体分隔成第一阻尼腔室和第二阻尼腔室，在活塞头上安装有双向闭锁阀，双向闭锁阀的两端分别与第一阻尼腔室和第二阻尼腔室连接。本发明所提供的粘滞阻尼器，通过在活塞头上安装双向闭锁阀，当粘滞阻尼器大于临界速度时，由于作用在闭锁阀阀芯上的力大于弹簧的预压力，所以闭锁阀闭合，从而使粘滞阻尼器输出阻尼力达到额定数值。此外，该装置结构紧凑，安装方便，且可实现双方向的闭锁功能。

Description

一种粘滞阻尼器

技术领域

本发明属于减震（振）技术领域，尤其涉及一种粘滞阻尼器。 

背景技术

20世纪50年代，粘滞阻尼器作为一种优良的耗能减震（振）结构构件在机械、车辆、航天和军事工程得到应用，70年代被人们引入建筑、桥梁、铁路、电厂、钢厂等行业用来抵抗地震、风振或其它外载荷引起的振动，取得了良好的效果。随着结构减震（振）行业的快速发展，近年来粘滞阻尼器在我国土木工程界也逐步得到了发展和应用，被逐步应用到桥梁工程、高层建筑和设备基础等工程中。 

常见的粘滞阻尼器为液压油缸式，其主要由活塞头、活塞杆、缸体和密封组成，活塞相对于油缸缸体在轴向往复运动，活塞头设有若干小孔或与缸体之间留有适当径向间隙，活塞头将油缸内部的阻尼腔体分成两个阻尼腔室，阻尼腔室内充有粘度较高的粘滞液体，当活塞相对于油缸运动时，密闭于受压一侧阻尼腔室内的液体受挤压，压力升高，从活塞头与缸体之间的间隙或小孔流到另一阻尼腔室，两阻尼腔室压力差形成对活塞头的运动阻力，做功，将机械能转化为热能，从而达到吸收外界能量的目的，因此可广泛应用于减震、缓冲、耗能的场合。但是，现有的粘滞阻尼器输出的阻尼力都是预先设计的，而有些设备在正常工况下振动较小，在启停机时振动较大，因此，急需一种低速、低载荷下阻尼力较小，高速、高载荷下阻尼力达到额定力的阻尼器。 

因此，针对上述需求，本发明提供了一种新型的粘滞阻尼器。 

发明内容

（一）要解决的技术问题 

本发明的目的是提供一种具有双向闭锁功能的粘滞阻尼器，以使粘滞阻尼器在外部载荷较小时输出较小的阻尼力，而在外部载荷较大时输出较大的阻尼力。 

（二）技术方案 

为解决上述技术问题，本发明提供一种粘滞阻尼器，包括缸体、缸盖、活塞杆、活塞头、导向套、密封和粘滞阻尼液，所述缸体和所述缸盖形成阻尼腔体，所述活塞头将所述阻尼腔体分隔成第一阻尼腔室和第二阻尼腔室，其中，在所述活塞头上设置有通孔，在所述通孔内安装有双向闭锁阀，所述双向闭锁阀的两端分别与所述第一阻尼腔室和所述第二阻尼腔室连接。 

其中，所述双向闭锁阀包括： 

（1）阀套，所述阀套的两端为敞口的，所述阀套的内部设有阀腔，所述阀腔由在所述阀套内的隔板分隔成上阀腔和下阀腔，所述上阀腔和所述下阀腔由设置在所述隔板上的轴向通孔彼此连通； 

（2）两个阀芯，所述两个阀芯可滑动地对称安装在所述上阀腔和所述下阀腔内，所述每个阀芯包括靠近所述阀套端部的大径段和靠近所述隔板的小径段，在所述大径段上开有轴向孔，在所述小径段的自由端部设置有与所述隔板上的轴向通孔配合连接的堵头； 

（3）弹簧，所述弹簧位于所述阀芯和所述隔板之间，并套设在所述阀芯的小径段上。 

其中，所述阀芯分别通过孔用挡圈安装在所述上阀腔和所述下阀腔内。 

其中，所述双向闭锁阀的所述隔板和所述阀套是一体成型的。 

其中，在所述双向闭锁阀的阀套外壁的顶端设置有从所述阀套外壁向外凸出的卡固部，在所述阀套外壁的下部设置有凹槽，所述卡固部和所述凹槽之间的距离等于所述活塞头的厚度。 

其中，在所述阀套外壁上部和下部分别设置有凹槽，所述两个凹 槽之间的距离等于所述活塞头的厚度。 

其中，所述活塞头和所述双向闭锁阀通过螺纹连接。 

其中，所述导向套和所述密封采用耐高温、耐高压、耐磨材料。 

其中，所述粘滞阻尼液为有机硅油。 

其中，所述粘滞阻尼器外表面是经过防锈处理的。 

（三）有益效果 

上述技术方案所提供的粘滞阻尼器，通过在活塞头上安装双向闭锁阀，以使得当粘滞阻尼器小于临界速度时，双向闭锁阀处于常开状态，此时粘滞阻尼器输出的阻尼力较小；当粘滞阻尼器大于临界速度时，双向闭锁阀闭合，以使粘滞阻尼器输出的阻尼力达到额定数值。此外，该装置体积小巧，结构紧凑，安装方便，且可以实现双方向的闭锁功能。 

附图说明

图1是本发明的粘滞阻尼器的结构示意图； 

图2是本发明的粘滞阻尼器中的双向闭锁阀的结构示意图； 

图3是本发明的粘滞阻尼器在小于临界速度下的局部示意图； 

图4是本发明的粘滞阻尼器在大于临界速度下的局部示意图。 

其中：1-缸体；2-第一缸盖；3-活塞杆；4-活塞头；5-第二缸盖；6-第一连接件；7-第二连接件；8-双向闭锁阀；81-阀套；82-阀芯；83-弹簧；84-隔板；85-孔用挡圈；86-凹槽；87-卡固部；9-轴用挡圈；10-密封；11-导向套；12-孔用挡圈；13-O形密封圈；14-第一阻尼腔室；15-第二阻尼腔室。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

图1所示为本发明的一种粘滞阻尼器的一个优选实施例。根据该实施例，该粘滞阻尼器包括缸体1、分别位于缸体1两端的第一缸盖2 和第二缸盖5，缸体1和两端的缸盖组成密闭的阻尼腔体，在阻尼腔体内容纳有粘滞阻尼液。活塞杆3穿过两侧的缸盖伸入到缸体1内，活塞杆3与第一缸盖2、第二缸盖5的接触面处分别设置有密封10，以保证活塞杆3在运动过程中的密封性。缸体1内的活塞杆3上设置有活塞头4，并在由缸体1和缸盖组成的密闭阻尼腔体内做往复运动。活塞头4将阻尼腔体分割成第一阻尼腔室14和第二阻尼腔室15，第一阻尼腔室14和第二阻尼腔室15通过活塞头4与缸体1内壁之间的阻尼间隙连通。此外，在活塞头4上安装有双向闭锁阀8，该双向闭锁阀8的两端分别与第一阻尼腔室14和第二阻尼腔室15连接。当外部物体震（振）动发生时，与外部物体连接的活塞杆3带动其上面的活塞头4在缸体1的密闭阻尼腔体内做往复运动。当粘滞阻尼器小于临界速度时，双向闭锁阀8处于常开状态，此时粘滞阻尼器输出的阻尼力较小；当粘滞阻尼器大于临界速度时，双向闭锁阀8工作，以使粘滞阻尼器输出的阻尼力达到额定数值。此外，该装置体积小巧，结构紧凑，安装方便，且可以实现双方向的闭锁功能。 

在上述实施例中的粘滞阻尼器为双出杆间隙式粘滞阻尼器，本领域技术人员应当理解，本发明中的粘滞阻尼器还可适用于双出杆孔隙式粘滞阻尼器或单出杆孔隙式粘滞阻尼器或单出杆间隙式粘滞阻尼器。 

为了防止阻尼腔室内的粘滞阻尼液泄漏，第一缸盖2、第二缸盖5与缸体1之间分别通过O形密封圈13进行密封。 

进一步地，为了保证活塞杆3在运动过程中的直线轨迹，在第一缸盖2、第二缸盖5内分别设置有导向套11，活塞杆3经由导向套11与缸盖配合连接。 

此外，粘滞阻尼器还设置有位于所述粘滞阻尼器两端，用于与外部需要减震（振）的物体相连接的第一连接件6和第二连接件7，其中，第一连接件6通过螺纹与第一缸盖2连接，第二连接件7与活塞杆3通过螺纹连接。 

图2所示为本发明的一种用于粘滞阻尼器的双向闭锁阀的一个优选实施例。根据该实施例，该双向闭锁阀包括阀套81以及位于阀套81内的阀芯82、弹簧83。 

其中，阀套1的两端为敞口的，在阀套81的内部形成一个阀腔，该阀腔由在阀套1内的隔板84分隔成上阀腔和下阀腔，且上阀腔和下阀腔由设置在隔板84上的轴向通孔彼此连通，以形成轴向通道。为了便于加工，优选隔板84与阀套81一体成型。 

两个阀芯82分别通过孔用挡圈85可移动地对称安装在阀套81的上阀腔和下阀腔内。具体地，阀芯82呈阶梯轴状，其包括靠近阀套81端部的大径段和靠近隔板84的小径段；在阀芯82的大径段上开有轴向孔，在阀芯82的小径段的自由端部设置有与隔板84上的轴向通孔配合连接的堵头，用于导通或闭合轴向通道。在该实施例中，该堵头呈圆锥体形状，该圆锥体的底径大于隔板84上的轴向通孔的孔径，且圆锥体的顶端可以伸入隔板84上的轴向通孔内，以便与隔板84上的轴向通孔配合连接，使得阀腔内的轴向通道闭合。需要说明的是，该堵头也可以是圆柱形凸台，其直径稍小于隔板84的轴向通孔的直径，而阀芯82小径段的直径大于隔板84的轴向通孔的直径，以使得圆柱形凸台可伸入到轴向通孔内，并当圆柱形凸台完全伸入到轴向通孔内时，以将阀腔内的轴向通道闭合。 

弹簧83位于阀芯82和隔板84之间，并套设在阀芯82的小径段上。通过分别压缩弹簧83，阀芯82可分别在阀套81的上阀腔和下阀腔内移动。以使得隔板84中的轴向通孔与阀芯小径段的堵头配合连接，从而导通或闭合轴向通道。 

进一步地，为了提高阀芯82和隔板84之间接触面的抗耐磨性，延长双向闭锁阀的使用寿命，优选阀芯82和隔板84由硬质合金材料精制而成。 

进一步地，在阀套81外壁的顶端设置有从阀套外壁向外凸出的卡固部87，在阀套外壁的下部设置有凹槽86，该卡固部和凹槽86之间 的距离等于活塞头4的厚度，以便将双向闭锁阀8插入粘滞阻尼器的活塞头4的安装孔内，并通过轴用挡圈9置入凹槽内将双向闭锁阀8固定。 

在另一实施例中，在阀套81外壁上部和下部分别设置有凹槽，这两个凹槽之间的距离等于活塞头4的厚度，以便在双向闭锁阀8的两端分别通过轴用挡圈9将双向闭锁阀8固定在粘滞阻尼器的活塞头4上。 

在再一实施例中，在阀套81外壁上设有螺纹（未示出），以通过螺纹连接将双向闭锁阀8安装在粘滞阻尼器的活塞头4上。 

优选阻尼腔体内的粘滞阻尼液为有机硅油，因为它具有粘度大、闪点高、热稳定性好，其粘度随温度变化率小、不易老化等优点。 

进一步地，为了防止粘滞阻尼器生锈，优选对粘滞阻尼器的外表面进行防锈处理。 

图3所示为粘滞阻尼器在小于临界速度下的局部示意图。如图3所示，在外力F的作用下，活塞杆3由第一阻尼腔室14向第二阻尼腔室15运动时，第二阻尼腔室15体积变小，其内容纳的粘滞阻尼液被压缩，因此导致第二阻尼腔室15内的压力增大，而第一阻尼腔室14的体积增大，导致压力减小，从而迫使粘滞阻尼液由第二阻尼腔室15向第一阻尼腔室14流动。此时，作用在阀芯82上的力小于弹簧83的预压力，双向闭锁阀处于开启状态，粘滞阻尼液中的一部分通过双向闭锁阀8由第二阻尼腔室15向第一阻尼腔室14流动，另一部分通过活塞头4与缸体1内壁之间的间隙由第二阻尼腔室15向第一阻尼腔室14流动，由于粘滞阻尼液粘度大，在流动中产生极大的粘滞阻尼力，阻尼力的方向与活塞杆3的运动方向相反，从而使得振动能量迅速转化为热能并释放，达到耗能减震（振）的目的。在整个运动过程中，双向闭锁阀8一直处于开启状态，不起作用。当活塞杆3由第二阻尼腔室15向第一阻尼腔室14运动时，工作原理同上，只是粘滞阻尼液与粘滞阻尼力的方向相反而已。 

图4所示为粘滞阻尼器大于临界速度下的局部示意图。如图4所示，在外力F的作用下，活塞杆3由第一阻尼腔室14向第二阻尼腔室15运动时，第二阻尼腔室15体积变小，其内容纳的粘滞阻尼液被压缩，因此导致第二阻尼腔室15内的压力迅速增大，而第一阻尼腔室14的体积增大，导致压力减小，从而迫使粘滞阻尼液由第二阻尼腔室15向第一阻尼腔室14流动。此时，作用在阀芯82上的力远大于弹簧83的预压力，弹簧83被压缩，并带动阀芯82向隔板84的方向移动，最后阀芯82上的堵头与隔板84上的轴向通孔配合连接，使双向闭锁阀8闭合，第二阻尼腔室15内的粘滞阻尼液仅通过活塞头4与缸体1内壁之间的间隙由第二阻尼腔室15向第一阻尼腔室14流动，使阻尼器输出的阻尼力达到额定数值，以迅速耗散能量。 

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。 

Claims (10)

1.一种粘滞阻尼器，包括缸体、缸盖、活塞杆、活塞头、导向套、密封和粘滞阻尼液，所述缸体和所述缸盖形成阻尼腔体，所述活塞头将所述阻尼腔体分隔成第一阻尼腔室和第二阻尼腔室，其特征在于，在所述活塞头上设置有通孔，在所述通孔内安装有双向闭锁阀，所述双向闭锁阀的两端分别与所述第一阻尼腔室和所述第二阻尼腔室连接。

2.根据权利要求1所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述双向闭锁阀包括：

（1）阀套，所述阀套的两端为敞口的，所述阀套的内部设有阀腔，所述阀腔由在所述阀套内的隔板分隔成上阀腔和下阀腔，所述上阀腔和所述下阀腔由设置在所述隔板上的轴向通孔彼此连通；

（2）两个阀芯，所述两个阀芯可滑动地对称安装在所述上阀腔和所述下阀腔内，所述每个阀芯包括靠近所述阀套端部的大径段和靠近所述隔板的小径段，在所述大径段上开有轴向孔，在所述小径段的自由端部设置有与所述隔板上的轴向通孔配合连接的堵头；

（3）弹簧，所述弹簧位于所述阀芯和所述隔板之间，并套设在所述阀芯的小径段上。

3.根据权利要求2所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述阀芯分别通过孔用挡圈安装在所述上阀腔和所述下阀腔内。

4.根据权利要求3所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述双向闭锁阀的所述隔板和所述阀套是一体成型的。

5.根据权利要求4所述的粘滞阻尼器，其特征在于，在所述双向闭锁阀的阀套外壁的顶端设置有从所述阀套外壁向外凸出的卡固部，在所述阀套外壁的下部设置有凹槽，所述卡固部和所述凹槽之间的距离等于所述活塞头的厚度。

6.根据权利要求4所述的粘滞阻尼器，其特征在于，在所述阀套外壁上部和下部分别设置有凹槽，所述两个凹槽之间的距离等于所述活塞头的厚度。

7.根据权利要求4所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述活塞头和所述双向闭锁阀通过螺纹连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述导向套和所述密封采用耐高温、耐高压、耐磨材料。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述粘滞阻尼液为有机硅油。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述粘滞阻尼器外表面是经过防锈处理的。

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