CN105113461B - 弹性自复位调压耗能缓冲器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹性自复位调压耗能缓冲器。本发明缓冲器采用橡胶浇筑而成，由橡胶外圈、上下横向隔膜、左右竖向隔膜以及前后竖向隔膜分隔成各仓；由前后竖向隔膜分隔成的仓依次是水仓和气仓交替排列；由上下横向隔膜分隔成各排横向水仓，每排横向水仓的各仓之间通过水平节流孔连通，每排横向水仓的左右两端通过排水口及限压装置与外界水域连通；由左右竖向隔膜分隔成各列竖向气仓，每列竖向气仓的各仓之间通过竖向节流孔连通，每列竖向气仓的上端通过气门芯与外界空气连通，而每列竖向气仓的下端通过排水口及限压装置与外界水域连通。该缓冲器能对撞击物提供一基本均衡的阻力，将交通工具的动能平稳释放，减少人员伤亡和财产损失。

Description

弹性自复位调压耗能缓冲器
技术领域
本发明属于桥梁防撞安全装置，具体涉及一种弹性自复位调压耗能缓冲器。
背景技术
桥墩在长期的运营过程中，不可避免会遇到船或其它大型漂浮物的撞击，船毁桥塌的事故时有发生。在交通繁忙的路口，桥墩也可能受到汽车的强烈的碰撞，造成车毁人亡的交通事故。现有桥墩防撞装置多种多样，主要包括在桥墩安装防撞结构、黏贴粘弹性缓冲材料、主动防撞结构，也有利用水的重力保证缓冲结构处于半漂浮状态的。由于桥墩防撞结构需要在流水中工作，由钢筋混凝土浇筑而成的防撞墩耗费大，一旦防撞墩被撞击破坏，其修复非常困难；主动防撞结构的各种零件容易受腐蚀而失效。在桥墩黏贴粘弹性缓冲材料(一般为橡胶或其它高分子材料)，由于其变形耗能能力有限，也难以达到很好的缓冲效果。
油阻尼器在结构减振耗能中大量使用，其具有优良的耗能能力，但由于阻尼器采用钢作为主体结构，在水中容易锈蚀，目前没有将其应用于桥墩防撞。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种弹性自复位调压耗能缓冲器，该缓冲器能对撞击物提供一基本均衡的阻力，将交通工具的动能平稳释放，减少人员伤亡和财产损失。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该弹性自复位调压耗能缓冲器，它采用橡胶浇筑而成，由橡胶外圈、上下横向隔膜、左右竖向隔膜以及前后竖向隔膜分隔成排列整齐呈豆腐块状的仓；由前后竖向隔膜分隔成的仓依次是水仓和气仓交替排列；由上下横向隔膜分隔成各排横向水仓，每排横向水仓的各仓之间通过在左右竖向隔膜上开的水平节流孔连通，每排横向水仓的左右两端通过在橡胶外圈上设置的排水口及限压装置与外界水域连通；由左右竖向隔膜分隔成各列竖向气仓，每列竖向气仓的各仓之间通过在上下横向隔膜上开的竖向节流孔连通，每列竖向气仓的上端通过在橡胶外圈上设置的气门芯与外界空气连通，而每列竖向气仓的下端通过在橡胶外圈上设置的排水口及限压装置与外界水域连通。
具体的，所述限压装置包括塞在排水口中的锥形橡胶塞，锥形橡胶塞的中心加工有通水孔，锥形橡胶塞的外围固连有橡胶带，橡胶带与排水口的外围凸勾扣住，使锥形橡胶塞与排水口弹性连接。
具体的，所述由前后竖向隔膜分隔成的交替排列的水仓和气仓共有五排，其中水仓三排，气仓二排；所述由上下横向隔膜分隔成的水仓和气仓均为五横排，由左右竖向隔膜分隔成的水仓和气仓均为四竖列。
进一步，所述五横排的横向水仓中，上面两横排横向水仓的各仓之间各设有一个水平节流孔，上面两横排横向水仓的两端各设有一个排水口及限压装置；下面三横排横向水仓的各仓之间各设有两个水平节流孔，下面三横排横向水仓的两端各设有两个排水口及限压装置。
进一步，所述四竖列的竖向气仓中，每列竖向气仓的各仓之间通过一个竖向节流孔连通，每列竖向气仓的上端设有一个气门芯，而每列竖向气仓的下端设有一个排水口及限压装置。
进一步，为了保证缓冲器具有足够的强度，在浇筑的橡胶材料中埋设钢丝和高分子材料制作的线。
本发明的原理及使用过程如下：
因缓冲器具有一定的弹性，无外加压力时各仓扩张，将缓冲器放入水中，在重力作用下缓冲器下沉，水从节流孔缓慢流入各仓。
待所有仓灌满水后，安装气门芯，并向缓冲器气仓内加气，待缓冲器上浮至设计高度后，拧紧气门芯，此时所有水仓都充满水，下部气仓同样充满水，上部气仓内为加压空气。
缓冲器贴桥墩安装，当船冲击到缓冲器时，各仓受挤压致使压强增加，水流通过节流孔排出，缓冲器提供的阻力致使船体减速。
适当设计节流孔的孔径大小，可实现缓冲器对船体阻力的调节，在这一过程中，水和空气充当了耗能介质的作用。
各排水仓的水平节流孔孔径按合理大小排列，能保证船体的整个冲击过程中，缓冲器对船体的阻力基本保持恒定，而在排水口设置限压装置，可进一步保证阻力基本保持恒定。限压装置由锥形橡胶塞通过弹性橡胶带绑扎连接于排水口，在锥形橡胶塞中心位置设置通水孔。一般情况下，水和空气可以由通水孔进入或排出。当船撞击时，缓冲器内部压强增大，锥形橡胶塞被推开，水流由锥形橡胶塞与排水口间的间隙排出。弹性橡胶带可保持缓冲器内部压力基本恒定，当船的冲击速度较大时，缓冲器内部压强大，锥形橡胶塞与排水口间的间隙大，排水较快；在缓冲器阻力作用下，船的冲击速度的减小，缓冲器内部压强减小，锥形橡胶塞与排水口间的间隙减小，排水较慢；通过橡胶带控制锥形橡胶塞与排水口间的间隙大小，保持缓冲器内外的压差，从而保证船在冲击桥墩的整个过程中，缓冲器提供的阻力基本恒定，最大限度减小冲击过程中最大的撞击力。
在一般的冲击情况下，当船减速离开后，缓冲器水仓和气仓在自身弹性作用下扩张，水通过节流孔进入，最终恢复原状；若冲击过大，气仓中有气体排出，则需要从气门芯中加入空气，同样使缓冲器恢复原状。
本发明的创新点和有益效果如下：
(1)利用水和空气作为耗能介质，设计了流水环境中工作的冲击耗能缓冲器。
(2)利用橡胶良好的弹性、塑性及变形能力，设计了大行程缓冲器，其行程与本体长度之比，远大于现有各种缓冲器。
(3)除气门芯可用不锈钢制作外，缓冲器无与水直接接触的金属器件，使得缓冲器可在水中长期稳定工作。
(4)通过合理配置节流孔的大小、排水口直径和橡胶带的预紧力，可使缓冲器对船体提供的阻力基本恒定，最大限度减小了桥墩和船体的损害。
(5)水仓和气仓的配置，可方便实现缓冲器水上和水下高度的调节。
附图说明
图1是本发明实施例的图3的A-A剖视图。
图2是本发明实施例的图3的B-B剖视图。
图3是本发明实施例的图1的C-C剖视图。
图4是图1中限压装置及排水口的放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
参见图1、图2、图3，本实施例的弹性自复位调压耗能缓冲器，采用橡胶浇筑而成，为了加强橡胶材料的强度，需要借鉴汽车轮胎的制作技术，在浇筑的橡胶材料中埋设钢丝和高分子材料制作的线。从图1、图2、图3中可见，缓冲器由橡胶外圈2、上下横向隔膜4、左右竖向隔膜7以及前后竖向隔膜14分隔成排列整齐呈豆腐块状的仓。从图3中可见，由前后竖向隔膜14分隔成的仓依次是水仓1和气仓10交替排列，水仓1和气仓10共有五排，其中水仓1三排，气仓10二排；从图1、图2中可见，由上下横向隔膜4分隔成的水仓1和气仓10均为五横排，由左右竖向隔膜7分隔成的水仓1和气仓10均为四竖列。
参见图1、图3，由上下横向隔膜4分隔成五排横向水仓，每排横向水仓的各仓之间通过在左右竖向隔膜7上开的水平节流孔3连通，每排横向水仓的左右两端通过在橡胶外圈2上设置的排水口6及限压装置5与外界水域连通；由图1可见，五横排的横向水仓中，上面两横排横向水仓的各仓之间各设有一个水平节流孔3，上面两横排横向水仓的两端各设有一个排水口6及限压装置5；下面三横排横向水仓的各仓之间各设有两个水平节流孔3，下面三横排横向水仓的两端各设有两个排水口6及限压装置5。
参见图2、图3，由左右竖向隔膜7分隔成四列竖向气仓，每列竖向气仓的各仓之间通过在上下横向隔膜4上开的竖向节流孔9连通，每列竖向气仓的上端通过在橡胶外圈2上设置的气门芯8与外界空气连通，而每列竖向气仓的下端通过在橡胶外圈2上设置的排水口6及限压装置5与外界水域连通；从图2中可见，四竖列的竖向气仓中，每列竖向气仓的各仓之间通过一个竖向节流孔9连通，每列竖向气仓的上端设有一个气门芯8，而每列竖向气仓的下端设有一个排水口6及限压装置5。
参见图4，限压装置5包括塞在排水口6中的锥形橡胶塞11，锥形橡胶塞11的中心加工有通水孔12，锥形橡胶塞11的外围固连有橡胶带13，橡胶带13与排水口6的外围凸勾扣住，使锥形橡胶塞11与排水口6弹性连接。

Claims (5)

1.一种弹性自复位调压耗能缓冲器，其特征在于：它采用橡胶浇筑而成，由橡胶外圈、上下横向隔膜、左右竖向隔膜以及前后竖向隔膜分隔成排列整齐呈豆腐块状的仓；由前后竖向隔膜分隔成的仓依次是水仓和气仓交替排列；由上下横向隔膜分隔成各排横向水仓，每排横向水仓的各仓之间通过在左右竖向隔膜上开的水平节流孔连通，每排横向水仓的左右两端通过在橡胶外圈上设置的排水口及限压装置与外界水域连通；由左右竖向隔膜分隔成各列竖向气仓，每列竖向气仓的各仓之间通过在上下横向隔膜上开的竖向节流孔连通，每列竖向气仓的上端通过在橡胶外圈上设置的气门芯与外界空气连通，而每列竖向气仓的下端通过在橡胶外圈上设置的排水口及限压装置与外界水域连通；
所述限压装置包括塞在排水口中的锥形橡胶塞，锥形橡胶塞的中心加工有通水孔，锥形橡胶塞的外围固连有橡胶带，橡胶带与排水口的外围凸勾扣住，使锥形橡胶塞与排水口弹性连接。
2.根据权利要求1所述弹性自复位调压耗能缓冲器，其特征在于：由前后竖向隔膜分隔成的交替排列的所述水仓和气仓共有五排，其中水仓三排，气仓二排；由上下横向隔膜分隔成的所述水仓和气仓均为五横排，由左右竖向隔膜分隔成的水仓和气仓均为四竖列。
3.根据权利要求2所述弹性自复位调压耗能缓冲器，其特征在于：五横排的横向所述水仓中，上面两横排横向水仓的各仓之间各设有一个水平节流孔，上面两横排横向水仓的两端各设有一个排水口及限压装置；下面三横排横向水仓的各仓之间各设有两个水平节流孔，下面三横排横向水仓的两端各设有两个排水口及限压装置。
4.根据权利要求2所述弹性自复位调压耗能缓冲器，其特征在于：四竖列的竖向所述气仓中，每列竖向气仓的各仓之间通过一个竖向节流孔连通，每列竖向气仓的上端设有一个气门芯，而每列竖向气仓的下端设有一个排水口及限压装置。
5.根据权利要求1所述弹性自复位调压耗能缓冲器，其特征在于：在浇筑的橡胶材料中埋设钢丝和高分子材料制作的线。
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