CN103821865A - 一种缓冲减振装置及其在防护门上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓冲减振装置及其在防护门上的应用，包括弹性变形部件、塑性变形部件、容纳本体、活塞和设有分隔体的滑动轴；所述容纳本体具有第一腔体和第二腔体；所述弹性变形部件容纳于第一腔体，活塞滑动连接于第一腔体并压触弹性变形部件，滑动轴与活塞连接，随活塞移动并穿过第二腔体，分隔体将由滑动轴穿过后的第二腔体分隔为具有相互连通空隙的两第二分腔体，两所述塑性变形部件分别容纳于以所述第二分腔体内。本发明装置的优点在于：其中的弹性变形部件和塑性变形部件具有相互优化组合作用，使之对爆炸冲击的阻尼力大大提高；并具有恢复性，使之可重复使用；同时，容纳本体及相关零部件的设计使之具有较高的刚性和承载能力，且结构简单，制造、维护方便，可靠性高。

Description

一种缓冲减振装置及其在防护门上的应用

 

技术领域

    本发明涉及减振装置，尤其涉及一种缓冲减振装置及其在防护门、建筑基础上的应用。

背景技术

一些建筑、桥梁为了减缓可能的冲击，常常使用具有耗能作用的减震装置。目前的这类减振装置主要有：液体粘滞性阻尼器、摩擦耗能器、金属耗能器和碟形弹簧减振器等。上述的减振装置在针对冲击振动时都具有局限性，存在一定的缺陷，例如：液体粘滞性阻尼器反应速度慢，只能用于抵抗速度较慢的冲击，如抗地震，而对于冲击速度极快的爆炸，这种高速动载不能起到耗能减振作用；摩擦耗能器长期使用时，由于材料发生蠕变，导致性能下降；金属耗能器承载能力高，对速度、频率不敏感，虽可长时间使用，但它本身不具有自恢复性，往往需要人工回复或更换；碟形弹簧减振器是通过碟簧片之间的磨擦来消耗冲击能量，使之具有较大的阻尼，但只能吸收单向作用能量。

而一些物体，例如特殊的大跨度防护门要求能承受瞬时发生的高加速度、宽振动频率变化范围的爆炸冲击，上述任何一种减振装置都无法抵御这种大负荷、高速动载状态下的冲击。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种通过多种有效动态耗能方式大幅减弱爆炸载荷的动能，而提出的一种缓冲减振装置；本发明目的还在于，对可能承受爆炸冲击的防护门及建筑，利用上述缓冲减振装置能大幅减少爆炸冲击动能引起的损坏。

上述目的由下述的技术方案来实现：

所述缓冲减振装置，包括弹性变形部件、塑性变形部件、容纳本体、活塞和设有分隔体的滑动轴；所述容纳本体具有第一腔体和第二腔体；所述弹性变形部件容纳于第一腔体，所述活塞滑动连接于第一腔体并压触弹性变形部件，所述滑动轴与活塞连接，随活塞移动并穿过第二腔体，所述分隔体将由滑动轴穿过后的第二腔体分隔为具有相互连通空隙的两第二分腔体，两所述塑性变形部件分别容纳于所述第二分腔体内。

所述缓冲减振装置进一步的设计在于，所述容纳本体包括圆管形的壳体、导向筒体和封圈，所述导向筒体置于壳体内腔，导向筒体内腔形成第二腔体，导向筒体的开口端向径向方向弯折形成一个圆环形边，所述圆环形边与壳体内腔一端的内侧面连接，导向筒体的筒底面上设有与所述滑动轴相适配的连接孔，壳体内圆侧面与导向筒体外圆侧面之间形成圆环形的第一腔体，封圈连接在导向筒体开口端所对应的筒体内圆侧面上；或所述容纳本体包括圆管形的壳体、导向筒体、封盖和封圈，所述导向筒体置于壳体内腔，且导向筒体内腔形成第二腔体，所述封盖为圆环形，连接在导向筒体的一端，且封盖的圆环形端边与壳体对应端边连接，导向筒体的筒底设有与所述滑动轴相适配的连接孔，壳体内圆侧面与导向筒体外圆侧面之间形成圆环形的第一腔体，封圈连接在导向筒体的开口端所对应的内圆侧面上。

所述缓冲减振装置进一步的设计在于，所述导向筒体开口端所对应的内圆侧面设有内螺纹，所述封圈一端的外侧面设有外螺纹，所述封圈通过所述外螺纹旋接在导向筒体的开口端的所述内螺纹上。

所述缓冲减振装置进一步的设计在于，所述弹性变形部件包括若干碟形弹簧，所述若干碟形弹簧沿轴线方向容纳于所述圆环形的第一腔体内，所述活塞一端为与第一腔体对应的圆环形并滑动连接于所述第一腔体内，压触在碟形弹簧上；或所述弹性变形部件包括一螺旋弹簧，所述螺旋弹簧放置于所述圆环形的第一腔体内，所述活塞一端为与第一腔体对应的圆环形并滑动连接于所述第一腔体内，压触在螺旋弹簧上。

所述缓冲减振装置进一步的设计在于，所述滑动轴一端与活塞连接并通过所述连接孔穿过导向筒体。

所述缓冲减振装置进一步的设计在于，所述分隔体的外缘周侧与第二腔体内壁贴合。

所述缓冲减振装置进一步的设计在于，所述分隔体为均布在滑动轴对应周向位置上的直齿或连接在滑动轴对应周向位置上设有孔槽的圆环边，将由滑动轴穿过后的第二腔体分隔为具有相互连通空隙的两第二分腔体，相邻直齿间的间隙或圆环边上的孔槽形成所述连通空隙。

所述缓冲减振装置进一步的设计在于，所述塑性变形部件由铅或低熔点金属材料制成。

上述缓冲减振装置在防护门及受冲击荷载构件上的应用，在所述防护门或受冲击荷载作用的构件一侧构建阻挡基础，所述缓冲减振装置中的容纳本体连接在防护门上或所述构件上，或所述容纳本体连接在连接在与防护门或所述构件相对的阻挡基础上，并使滑动轴一端对着或连接于防护门或所述构件，或所述滑动轴一端对着或连接于相对应的阻挡基础。

所述缓冲减振装置在防护门及受冲击荷载构件上的应用的进一步设计在于，在所述阻挡基础相对防护门或所述构件一侧设有限位块。

所述缓冲减振装置在防护门及受冲击荷载构件上的应用的进一步设计在于，所述缓冲减振装置中的容纳本体通过螺栓螺母连接在防护门上或连接在所述构件上。

 

本发明装置对弹性变形部件和塑性变形部件进行优化组合使之阻尼力大大提高，并且在外界载荷去除后，通过弹性体的弹性恢复力和塑性变形体的再结晶，缓冲减振装置恢复到初始状态，使该装置可重复使用，从而降低使用成本；同时，发明对容纳本体及相关零部件的合理有效地设计使之具有高刚性；本发明装置的大阻尼和高刚性，使之具有较高的承载能力，将之使用到防护门尤其是大跨度高抗力防护门支承处或建筑物的基础上，可以减轻爆炸载荷的作用力，从而使防护门或建筑物具有很高的抗力；此外，本发明结构简单，制造方便，耐久性好，维护使用方便，在长期使用时具有很高的可靠性。

附图说明

图1是本发明装置的一种结构示意图。

图2是本发明装置中一种容纳本体的结构示意图。

图3是滑动轴的结构示意图。

图4是本发明装置中另一种容纳本体的结构示意图。

图5是本发明装置的另一种结构示意图。

图6是本发明装置应用于防护门上并安装在防护门一侧的阻挡基础上的情形。

图7是本发明装置应用于防护门上并安装在防护门上的情形。

图8是本发明装置应用于防护门上并在防护门两侧构建阻挡基础的情形。

   

具体实施方式

    如图1，本发明的缓冲减振装置具有一个容纳本体1，该容纳本体1具有第一腔体11和第二腔体12（参见图2）。第一腔体11用以容纳弹性变形部件4，活塞6滑动连接于第一腔体11，可沿第一腔体11的轴向移动，其对应端面始终压触在弹性变形部件4上。滑动轴7上设有分隔体71，该滑动轴7与活塞6连接并随活塞移动，滑动轴7穿过第二腔体，其上的分隔体71将由滑动轴7穿过的第二腔体分隔为具有相互连通空隙的两个第二分腔体121，两塑性变形部件5穿过分隔体71的径向槽分别容纳于一第二分腔体12内。

图1也是本发明的一个具体实施例，其中的容纳本体1主要由圆管形的壳体10、导向筒体13和封圈2组成，请参见图2，圆形导向筒体13置于圆形壳体内腔中心处，使容纳本体具有高刚性。筒体的开口端向径向方向垂直弯折形成一个圆环形边131，用以与壳体10一端的内圆侧面焊接连接，从而形成圆环状的第一腔体11。筒体底端处于壳体内腔中，其上设有与滑动轴7相适配的连接孔132，以让滑动轴7穿过筒体，筒体中心具有圆筒形的第二腔体12。封圈2连接在筒体13开口端的内圆侧面上，两者采用螺旋连接，即在封圈2的外侧面上设置外螺纹，在筒体13开口端的内圆侧面上设置对应的内螺纹，封圈2通过其外圆侧面的外螺纹旋接在筒体13开口端的内侧的内螺纹中。

滑动轴7的一轴向位置上设有沿径向均匀分布的若干齿711，以形成分隔体71，两相邻齿之间具有齿间隙712，参见图3。滑动轴7穿过第二腔体12，与第二腔体12之间形成圆环形的腔体，该腔体由分隔体7分隔为左右并列排列的两个第二分腔体121，该第二分腔体121通过齿间隙712相互连通。滑动轴7穿过第二腔体12后再穿接活塞6上的连接孔62，其对应端部通过螺纹连接于连接板72，连接板72置于活塞6所对应端的圆形凹槽62内，使滑动轴7随活塞6移动，且连接板72的端部与活塞6对应端部齐平。

上述容纳本体1的圆环状第一腔体11内所放置的弹性变形部件4为沿轴线方向排列的若干碟形弹簧，活塞6一端为与第一腔体对应的圆环形，压触在碟形弹簧上。两塑性变形部件5分别容纳于本体1上的一第二分腔体12内，本实施例的塑性变形部件5为低熔点金属铅。

 

本发明还可以对上述实施方案中的一些结构进行替代以形成第二个实施例。在第二个实施例中，采用不同于第一实施例方案中的容纳本体1，其他结构均与第一实施例相同，故不再赘述。

如图4，本实施例中的容纳本体1主要由圆管形的壳体、导向筒体13、封盖3和封圈2组成，圆形导向筒体13置于圆形壳体1内腔的中心位置，导向筒体13的内腔为第二腔体12，其开口端的外圆周侧通过螺旋或焊接连接一圆环形封盖3。为了便于封盖3在导向筒体13上轴向定位，导向筒体13上设有定位台阶131。圆环形封盖3的外圈边与壳体对应端的内圆侧面连接，导向筒体13的筒底设有与滑动轴7相适配的连接孔132，封圈2连接在导向筒体13的开口端所对应的内圆侧面上，以让滑动轴7穿过导向筒体13，在壳体内圆侧面与导向筒体外圆侧面之间形成圆环形的第一腔体11。

 

本发明远不止上述的实施方式，例如将第一实施例中由若干碟形弹簧组成的弹性部件用一螺旋弹簧代替，参见图5，构成了本发明的第三个实施例。该螺旋弹簧置于第一腔体11内，其一端紧抵在活塞6上，其他结构均与实施例1相同，不再赘述。

 

如图6、图7，本发明的缓冲减振装置应用于防护门100的防爆，在安装缓冲减振装置前需在防护门100一侧构建对应的建筑基础200，并在建筑基础相对防护门一侧设置用于调节缓冲减振装置中活塞6运动行程的限位块201。所述的减振装置可以安装在防护门100上，也可以安装在建筑基础200上。安装时将缓冲减振的壳体10与防护门或建筑基础用螺栓连接成一个整体，从而使缓冲减振的壳体10和导向筒体13及防护门或建筑基础成为一体。当发生爆炸时，防护门100受到冲击波的作用向一方向移动（图中空心箭头的方向），使滑动轴7一端的连接板72与静止的基础200高速接触，使滑动轴7移动，如滑动轴7向左移动，滑动轴7上的齿形分隔体71挤压塑性变形部件5，如铅金属，使其发生屈服变形，从左侧的第二分腔体12通过齿间隙72被挤压到右侧的第二分腔体12中，在滑动轴7作微小的位移时，铅被挤压变形而消耗能量，起到明显的缓冲减振作用，随着位移的进一步增加，活塞6与滑动轴7一起向左运动并压缩弹性变形部件4，使弹性变形部件被压缩而消耗冲击波能量。对于碟形弹簧，其相邻叠合碟簧片之间的磨擦具有较大的阻尼，还要增加能量的消耗，因而具有更好的缓冲减振作用。活塞6的移动行程由安装在防护门上的限位钢块的厚度对防护门与阻挡基础之间的档距进行调节。当活塞6达到最大行程时，作用在活塞6和滑动轴7上的冲击力消失，被压缩的碟形弹簧在弹性力作用下恢复到自由状态，并带动滑动轴7向右移动，塑性变形部件5继续发生塑性变形，进一步耗散存储在碟形弹簧的能量，减缓防护门反弹速度。

如果缓冲减振装置安装的位置在其左端侧也设置阻挡基础，见图8，活塞6和滑动轴7伸出容纳本体1的部分将可以使缓冲减振装置快速恢复到原始状态，但反方向阻挡使滑动轴7的移动行程需在设定的范围内，否则弹性部件的弹性能效果会受到影响。由此，爆炸的冲击波使防护门在设置的范围内产生碰撞和振动，不断消耗冲击波产生的动能，以缓冲爆炸冲击波对设定物，例如防护门或建筑基础的冲击。

根据上述的将缓冲减振装置设于防护门的方式，可以将本发明的缓冲减振装置应用于受冲击荷载作用的构件上，这里不再赘述。

Claims (11)

1.一种缓冲减振装置，其特征在于包括弹性变形部件、塑性变形部件、容纳本体、活塞和设有分隔体的滑动轴；所述容纳本体具有第一腔体和第二腔体；所述弹性变形部件容纳于第一腔体，所述活塞滑动连接于第一腔体并压触弹性变形部件，所述滑动轴与活塞连接，随活塞移动并穿过第二腔体，所述分隔体将由滑动轴穿过后的第二腔体分隔为具有相互连通空隙的两第二分腔体，两所述塑性变形部件分别容纳于所述第二分腔体内。

2.根据权利要求1所述的一种缓冲减振装置，其特征在于所述容纳本体包括圆管形的壳体、导向筒体和封圈，所述导向筒体置于壳体内腔，导向筒体内腔形成第二腔体，导向筒体的开口端向径向方向弯折形成一个圆环形边，所述圆环形边与壳体内腔一端的内侧面连接，导向筒体的筒底面上设有与所述滑动轴相适配的连接孔，壳体内壁圆柱面与导向筒体外圆柱面之间形成圆环形的第一腔体，封圈连接在导向筒体开口端所对应的筒体内壁圆柱面上；或所述容纳本体包括圆管形的壳体、导向筒体、封盖和封圈，所述导向筒体置于壳体内腔，且导向筒体内腔形成第二腔体，所述封盖为圆环形，连接在导向筒体的一端，且封盖的圆环形端边与壳体对应端边连接，导向筒体的筒底设有与所述滑动轴相适配的连接孔，壳体内壁圆柱面与导向筒体外圆柱面之间形成圆环形的第一腔体，封圈连接在导向筒体的开口端所对应的内圆柱面上。

3.根据权利要求2所述的一种缓冲减振装置，其特征在于所述导向筒体开口端所对应的内圆侧面设有内螺纹，所述封圈一端的外侧面设有外螺纹，所述封圈通过所述外螺纹旋接在导向筒体的开口端的所述内螺纹上。

4.根据权利要求2或3所述的一种缓冲减振装置，其特征在于所述弹性变形部件包括若干碟形弹簧，所述若干碟形弹簧沿轴线方向容纳于所述圆环形的第一腔体内，所述活塞一端为与第一腔体对应的圆环形并滑动连接于所述第一腔体内，压触在碟形弹簧上；或所述弹性变形部件包括一螺旋弹簧，所述螺旋弹簧放置于所述圆环形的第一腔体内，所述活塞一端为与第一腔体对应的圆环形并滑动连接于所述第一腔体内，压触在螺旋弹簧上。

5.根据权利要求4所述的一种缓冲减振装置，其特征在于所述滑动轴一端与活塞连接并通过所述连接孔穿过导向筒体。

6.根据权利要求2所述的一种缓冲减振装置，其特征在于所述分隔体的外缘周侧与第二腔体内壁贴合。

7.根据权利要求2所述的一种缓冲减振装置，其特征在于所述分隔体为均布在滑动轴对应周向位置上的直齿或连接在滑动轴对应周向位置上设有孔槽的圆环边，将由滑动轴穿过后的第二腔体分隔为具有相互连通空隙的两第二分腔体，相邻直齿间的间隙或圆环边上的孔槽形成所述连通空隙。

8.根据权利要求2所述的一种缓冲减振装置，其特征在于所述塑性变形部件由铅或低熔点超塑性金属材料制成。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种缓冲减振装置在防护门及受冲击荷载构件上的应用，其特征在于在所述防护门或受冲击荷载作用的构件一侧构建阻挡基础，所述缓冲减振装置中的容纳本体连接在防护门上或所述构件上，或所述容纳本体连接在连接在与防护门或所述构件相对的阻挡基础上，并使滑动轴一端对着或连接于防护门或所述构件，或所述滑动轴一端对着或连接于相对应的阻挡基础。

10.根据权利要求9所述的一种缓冲减振装置在防护门及受冲击荷载构件上的应用，其特征在于在所述阻挡基础相对防护门或所述构件一侧设有限位块。

11.根据权利要求9所述的一种缓冲减振装置在防护门及受冲击荷载构件上的应用，其特征在于所述缓冲减振装置中的容纳本体通过螺栓螺母连接在防护门上或连接在所述构件上。

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