CN104805923A - 一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，包括缸体、活塞、活塞杆、外缸套、左球铰座及右球铰座，活塞上设有磁性控制阀，磁性控制阀包括阀螺母、磁环及阀芯，活塞上开设有活塞孔道，阀芯设在活塞孔道中部，磁环设有两个，分别位于阀芯两侧，阀螺母分别由活塞孔道的两端旋进，将磁环限制在活塞孔道内。与现有技术相比，本发明通过在阻尼器的活塞上加装磁性控制阀，通过不同磁性控制阀的开口尺寸及开关状态，减小阻尼器在低速时的阻尼力，使其在整个宽范围的工作速度下都能按设计的阻尼方程运作。本发明的带有磁性控制阀的大工作速度范围粘滞阻尼器，其工作速度范围为0～2米/秒，大大扩展了粘滞阻尼器的工作速度范围。

Description

一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器
技术领域
本发明涉及一种阻尼器，尤其是涉及一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，属于抗震隔震领域。
背景技术
粘滞阻尼器作为一种被动式结构控制装置，因其无需外加能源，控制装置随结构一起运动而产生控制力，装置简单，易于实现，具有很好的经济性和可靠性，已经在工程领域得到了广泛应用。但传统粘滞阻尼器因其粘滞材料特性，在高速达到设计阻尼力时，其低速阻尼力偏大，无法兼顾高速大阻尼力和低速小阻尼力。
随着大规模建筑物的兴起，如超高层建筑、机场航站楼等，对粘滞阻尼器的技术性能要求越来越高，对粘滞阻尼器工作速度上限和下行要求越来越高。既要求阻尼器在低速时阻尼力接近于0，又要求阻尼器工作速度达到1.5米/秒甚至2米/秒。传统结构的粘滞阻尼器已经无法适应工作速度范围如此之大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有粘滞阻尼器在高速达到设计阻尼力时，其低速阻尼力较大，无法保证阻尼器在整个工作速度范围内遵循阻尼方程运作。本发明的目的是提供一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，包括缸体、活塞、活塞杆、外缸套、左球铰座及右球铰座，所述的活塞设在缸体中，所述的活塞杆与活塞连接，在活塞的两侧设有圆螺母，所述的缸体的内腔充设有阻尼介质，所述的外缸套一端套设在缸体外侧，另一端与左球铰座连接，所述的外缸套、左球铰座及缸体之间形成空腔，且所述的左球铰座与活塞杆连接，所述的右球铰座相对于左球铰座设置在缸体另一端。所述的活塞上设有磁性控制阀，所述的磁性控制阀包括阀螺母、磁环及阀芯，所述的活塞上开设有活塞孔道，所述的阀芯设在活塞孔道中部，所述的磁环设有两个，分别位于阀芯两侧，所述的阀螺母分别由活塞孔道的两端旋进，将磁环限制在活塞孔道内。
所述的阀芯的N极对磁环的N极，阀芯的S极对磁环的S极，利用磁性排斥力使阀芯悬浮在活塞孔道内。
所述的阀芯悬浮在活塞孔道中间位置，且阀芯几何中心对准活塞孔道中心位置，阀芯外圆与活塞孔道内圆呈同心圆环。阀芯采用较长的尺寸设计，保证阀芯在活塞孔道内运动自如。
所述的磁环为中空环形结构，所述的阀螺母中心开设通孔，以保证阻尼介质可以通过。
所述的阀芯与磁环使用不同的磁性材料制造，保证在截面积不同时两者磁场的强度相同。
一个磁性控制阀中，两个磁环的磁场强度相同。
所述的阀芯与磁环均采用防止腐蚀的镀层处理。
所述的活塞采用奥氏体不锈钢制造，防止阀芯吸附在活塞孔道一侧造成偏心；所述的阀螺母采用马氏体不锈钢制造，保证强度的同时，使磁环吸附在其上，方便装配。
通过阀螺母旋入旋出调节阀芯的中心位置。
所述的活塞上可以安装有多个磁性控制阀，每个磁性控制阀内阀芯长度不等或阀芯、磁环磁场强度不等，使每个磁性控制阀按不同速度顺序关闭，用以调节阻尼器的非线性度，使得阻尼器更符合其设计的阻尼方程。
本发明通过磁性控制阀的开口尺寸及开关状态，当阻尼器运动速度较小时，磁性控制阀中阀芯上产生的节流阻尼力较小，不足以克服阀芯与磁环之间的磁性排斥力，此时阀芯处于悬浮状态，且阀芯与磁环之间存在间距，阻尼介质可以通过阀螺母及磁环的中心进入活塞孔道，并从阀芯与活塞孔道之间的缝隙流过，因此，阻尼介质可以在活塞两侧自由流通，阻尼力较小；当阻尼器运动速度增大时，磁性控制阀中阀芯上产生的节流阻尼力增大，推动阀芯，使阀芯与磁环间间距减小，介质通道面积减小，阻尼力增大；当阻尼器运动速度足够大时，磁性控制阀中阀芯上产生的节流阻尼力推动阀芯，使阀芯与磁环接触，闭合介质通道，阻尼力达到最大值。
与现有技术相比，本发明通过在阻尼器的活塞上加装磁性控制阀，通过不同磁性控制阀的开口尺寸及开关状态，减小阻尼器在低速时的阻尼力，使其在整个宽范围的工作速度下都能按设计的阻尼方程运作。本发明的带有磁性控制阀的大工作速度范围粘滞阻尼器，其工作速度范围为0～2米/秒，大大扩展了粘滞阻尼器的工作速度范围。
附图说明
图1为本发明的粘滞阻尼器的结构示意图；
图2为磁性控制阀结构示意图。
图中标号：1、左球铰座；2、空腔；3、活塞杆；4、外缸套；5、缸体；6、磁性控制阀；61、阀螺母；62、磁环；63、阀芯；7、活塞；71、活塞孔道；8、圆螺母；9、内腔；10、右球铰座
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，如图1所示，包括缸体5、活塞7、活塞杆3、外缸套4、左球铰座1及右球铰座10，活塞7设在缸体5中，活塞杆3与活塞7连接，在活塞7的两侧设有圆螺母8，缸体5的内腔9充设有阻尼介质，外缸套4一端套设在缸体5外侧，另一端与左球铰座1连接，外缸套4、左球铰座1及缸体5之间形成空腔2，且左球铰座1与活塞杆3连接，右球铰座10相对于左球铰座1设置在缸体5另一端。活塞7上设有磁性控制阀6。
如图2所示，磁性控制阀6包括阀螺母61、磁环62及阀芯63，活塞7上开设有活塞孔道71，阀芯63设在活塞孔道71中部，磁环62设有两个，分别位于阀芯63两侧，阀螺母61分别由活塞孔道71的两端旋进，将磁环62限制在活塞孔道71内。
磁性控制阀的安装方式与步骤：1)将阀芯63装入活塞孔道71中，两侧同时装入磁环62，注意装入的磁环62N极应对准阀芯63N极，装入的磁环62S极对准阀芯63S极，保证阀芯63两端都受磁性排斥力作用，而后两侧同时拧入阀螺母61；2)将活塞7套入轴上的轴肩处，两侧圆螺母8并紧；3)将阻尼介质通过灌压装置加入阻尼器缸体5之中，缸体5内部压力建立后，活塞7左右两内腔9压力平衡，磁性控制阀6处于开启位置；4)将阻尼器其余零部件通过螺纹螺母等方式紧固。至此安装完成。
其中，阀芯63的N极对磁环62的N极，阀芯63的S极对磁环62的S极，利用磁性排斥力使阀芯63悬浮在活塞孔道71内。阀芯63悬浮在活塞孔道71中间位置，且阀芯63几何中心对准活塞孔道71中心位置，阀芯63外圆与活塞孔道71内圆呈同心圆环。阀芯63采用较长的尺寸设计，保证阀芯63在活塞孔道71内运动自如。磁环62为中空环形结构，阀螺母61中心开设通孔，以保证阻尼介质可以通过。阀芯63与磁环62使用不同的磁性材料制造，保证在截面积不同时两者磁场的强度相同。一个磁性控制阀6中，两个磁环62的磁场强度相同。阀芯63与磁环62均采用防止腐蚀的镀层处理。活塞7采用奥氏体不锈钢制造，防止阀芯63吸附在活塞孔道71一侧造成偏心；阀螺母61采用马氏体不锈钢制造，保证强度的同时，使磁环62吸附在其上，方便装配。通过阀螺母61旋入旋出调节阀芯63的中心位置。
本实施例中，活塞7上可以安装有多个磁性控制阀6，每个磁性控制阀6内阀芯63长度不等或阀芯63、磁环62磁场强度不等，使每个磁性控制阀6按不同速度顺序关闭，用以调节阻尼器的非线性度，使得阻尼器更符合其设计的阻尼方程。
本发明通过磁性控制阀的开口尺寸及开关状态，当阻尼器运动速度较小时，磁性控制阀6中阀芯63上产生的节流阻尼力较小，不足以克服阀芯63与磁环62之间的磁性排斥力，此时阀芯63处于悬浮状态，且阀芯63与磁环62之间存在间距，阻尼介质可以通过阀螺母61及磁环62的中心进入活塞孔道71，并从阀芯73与活塞孔道71之间的缝隙流过，因此，阻尼介质可以在活塞两侧自由流通，阻尼力较小；当阻尼器运动速度增大时，磁性控制阀6中阀芯63上产生的节流阻尼力增大，推动阀芯63，使阀芯63与磁环62间间距减小，介质通道面积减小，阻尼力增大；当阻尼器运动速度足够大时，磁性控制阀6中阀芯63上产生的节流阻尼力推动阀芯63，使阀芯63与磁环62接触，闭合介质通道，阻尼力达到最大值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，包括缸体(5)、活塞(7)、活塞杆(3)、外缸套(4)、左球铰座(1)及右球铰座(10)，所述的活塞(7)设在缸体(5)中，所述的活塞杆(3)与活塞(7)连接，所述的缸体(5)的内腔(9)充设有阻尼介质，所述的外缸套(4)一端套设在缸体(5)外侧，另一端与左球铰座(1)连接，且所述的左球铰座(1)与活塞杆(3)连接，所述的右球铰座(10)相对于左球铰座(1)设置在缸体(5)另一端，其特征在于，所述的活塞(7)上设有磁性控制阀(6)，所述的磁性控制阀(6)包括阀螺母(61)、磁环(62)及阀芯(63)，所述的活塞(7)上开设有活塞孔道(71)，所述的阀芯(63)设在活塞孔道(71)中部，所述的磁环(62)设有两个，分别位于阀芯(63)两侧，所述的阀螺母(61)分别由活塞孔道(71)的两端旋进，将磁环(62)限制在活塞孔道(71)内。
2.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，所述的阀芯(63)的N极对磁环(62)的N极，阀芯(63)的S极对磁环(62)的S极，利用磁性排斥力使阀芯(63)悬浮在活塞孔道(71)内。
3.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，所述的阀芯(63)悬浮在活塞孔道(71)中间位置，且阀芯(63)几何中心对准活塞孔道(71)中心位置，阀芯(63)外圆与活塞孔道(71)内圆呈同心圆环。
4.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，所述的磁环(62)为中空环形结构，所述的阀螺母(61)中心开设通孔，以保证阻尼介质可以通过。
5.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，所述的阀芯(63)与磁环(62)使用不同的磁性材料制造，保证在截面积不同时两者磁场的强度相同。
6.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，一个磁性控制阀(6)中，两个磁环(62)的磁场强度相同。
7.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，所述的阀芯(63)与磁环(62)均采用防止腐蚀的镀层处理。
8.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，所述的活塞(7)采用奥氏体不锈钢制造，所述的阀螺母(61)采用马氏体不锈钢制造。
9.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，所述的活塞(7)上安装有多个磁性控制阀(6)，每个磁性控制阀(6)内阀芯(63)长度不等或阀芯(63)、磁环(62)磁场强度不等，使每个磁性控制阀(6)按不同速度顺序关闭，用以调节阻尼器的非线性度，使得阻尼器更符合其设计的阻尼方程。
10.根据权利要求1所述的一种带有磁性控制阀的大工作速度范围的粘滞阻尼器，其特征在于，通过阀螺母(61)旋入旋出调节阀芯(63)的中心位置。
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