CN105569206A - 环形液体阻尼器 - Google Patents

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王洪
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    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
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Abstract

本发明揭示了一种环形液体阻尼器，主要用于钢烟囱的减振，其包括至少两层上下串联的环形液体阻尼器本体，每层环形液体阻尼器本体由一个或多个水箱组成，水箱包括箱体、水平阻尼网和竖直阻尼网，水平阻尼网固定于箱体的内侧壁上，竖直阻尼网一端固定于箱体底部，另一端与水平阻尼网固定，水箱内装有调谐液体。本发明在水箱中加入水平阻尼网和竖直阻尼网，增加了TLD的阻尼比，使TLD获得钢烟囱所需要的最佳阻尼比要求；同时，本发明根据结构受力计算，采用两层或多层上下串联的水箱，使得本发明可以应用于25m以上的钢烟囱减振。

Description

环形液体阻尼器
技术领域
本发明涉及一种调谐液体阻尼器，尤其是涉及一种能够获得最佳减振效果、造价成本低且主要用于烟囱减振用的环形液体阻尼器。
背景技术
近年来随着对结构抗震减灾的不断深入研究，新型的阻尼器逐渐吸引了人们的关注。其中，调谐液体阻尼器(TunedLiquidDamper，简称TLD)系统是由水箱和水箱中的液体组成。当主结构受激励而振动时，引起TLD水箱中液体的晃动，并在液体表面形成波浪，晃动的液体和波浪对TLD箱壁产生动压力差，同时液体运动也将引起惯性力，动压力差和液体惯性力的合力与主结构振动方向相反且作用于主结构，使主结构的振动反应衰减并受到控制。目前用于钢烟囱减振的调谐液体阻尼器在欧洲普遍应用，占市场份额的90％。
环形液体阻尼器(RingShapeTunedLiquidDamper，简称RS-TLD)则是由一个或多个环形水箱组成，如图1所示，通常水箱中液体是水加防冻液。现有RS-TLD系统加装这种液体的水箱的阻尼比小于1％，且加装这种液体的系统阻尼比会随着液深比的增大而减小，其值在0.5％～0.8％之间变化，很难满足最佳阻尼比的要求；另外，现有RS-TLD系统是由一个或几个环形水箱组成一层，如果水箱中液体的重量不够，通常只能对25m高度以下的钢烟囱减振效果好，对25m～150m之间的钢烟囱，一般通过增加水箱的体积以获得较大阻尼比，但是这种方式势必会造成RS-TLD系统结构体型系数增大，风荷载增加，并且难以起吊和安装。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种环形液体阻尼器，通过设置上下串联的多层水箱，及在水箱中设置阻尼网，以有效提高主结构的整体阻尼比，从而达到最佳的减振效果。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种环形液体阻尼器，至少两层上下串联的环形液体阻尼器本体，每层所述环形液体阻尼器本体由一个或多个水箱组成，所述水箱包括箱体、水平阻尼网和竖直阻尼网，所述水平阻尼网固定于箱体的内侧壁上，所述竖直阻尼网一端固定于箱体底部，另一端与水平阻尼网固定，所述水箱内装有调谐液体。
优选地，所述水平阻尼网的固定高度小于箱体内调谐液体深度的一半。
优选地，所述竖直阻尼网固定于靠近或位于箱体底部的中间位置处。
优选地，所述水平阻尼网和竖直阻尼网上均分布有多个网孔。
优选地，所述网孔为圆形，且所述圆形网孔的直径范围为5～20mm。
优选地，所述网孔为方形，且所述方形网孔的边长范围为5mm～20mm。
优选地，上下两个相邻的所述水箱之间通过定位板固定联接。
优选地，所述箱体的横截面为圆环形，所述水平和竖直阻尼网均为圆环形。
优选地，所述水平和竖直阻尼网均为格栅网。
优选地，所述调谐液体为ZnSO4液体或水和防冻液的混合液。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过在水箱中同时设置水平和竖直阻尼网，增加了TLD的阻尼比，使得钢烟囱获得与结构振动方向相反且作用于钢烟囱更大的力，从而获得钢烟囱结构所需要的最佳阻尼比要求。
2、本发明根据钢烟囱结构受力计算，设置多层上下串联的水箱，增加了主结构的整体阻尼比，使得本发明可以应用于25m以上的钢烟囱减振。
3、本发明结构简单、易于实现，且其造价成本低，只有现有同类产品造价的50％左右，具有巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是现有环形液体阻尼器的结构示意图；
图2是本发明环形液体阻尼器的结构示意图；
图3是本发明水箱的结构示意图。
附图标记：
1、烟囱，2、水箱，3、调谐液体，4、定位板，5、箱体，6、水平阻尼网，7、竖直阻尼网。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种环形液体阻尼器，主要应用于高耸钢烟囱结构减震用，解决由于横向和竖向风产生的脉冲振动对钢烟囱结构的破坏。当然，除应用于高耸钢烟囱外，也可应用其他需要减震的主结构，本发明不做限定，下面以应用于钢烟囱结构为例来具体介绍本发明环形液体阻尼器的结构和工作原理。
如图2所示，本发明所揭示的一种环形液体阻尼器，包括至少两层环形液体阻尼器本体，环形液体阻尼器本体固定于钢烟囱1外壁上且它们之间上下串联，每层环形液体阻尼器本体由一个或多个水箱2组成，水箱内侧固定于钢烟囱的外壁上，且上下两个相邻的水箱之间通过相应的定位结构相连，如本实施例采用定位板4连接。其中，环形液体阻尼器本体的层数根据钢烟囱结构的受力计算进行相应设置。
在具体安装时，首先将一个或多个水箱按照同一水平高度焊接固定在靠近钢烟囱主结构底部的位置处，形成最底层的环形液体阻尼器本体，然后根据计算所需的层数，在最底层水箱的上方，依次串联上第2层……第N层水箱，其中N大于等于2，并通过定位板将上下两个水箱联接在钢烟囱上。
这样，与现有只设置一层环形液体阻尼器本体的结构相比，本发明的上下串联的多层环形液体阻尼器本体的结构设计，一方面因为增加了阻尼器整体的重量，从而增加了钢烟囱主结构的整体阻尼比，使得本发明可以应用于25m以上的钢烟囱减振；另一方面，本发明在安装时还是将单个的水箱起吊和安装到烟囱上，通过上下串联的方式来增大阻尼器的体积和重量，与现有直接将增大体积后的水箱整体安装到烟囱上相比，便于起吊和安装。
另外，为了进一步满足钢烟囱结构所需要的最佳阻尼比要求，如图3所示，本发明每个水箱2包括箱体5、水平阻尼网6和竖直阻尼网7，箱体整体为封闭式的，且箱体5内装有调谐液体3。水平阻尼网6固定于箱体的内侧壁上，用于增加液体在竖直方向上的阻尼；竖直阻尼网7一端固定于箱体底部，另一端与水平阻尼网固定，用于增加液体在水平方向上的阻尼。本发明中，箱体的横截面为圆环形，水平和竖直阻尼网相应的也均为圆环形。
安装时，将竖直阻尼网7焊接在箱体底部，然后将水平阻尼网6焊接在箱体左右侧壁上，并与竖直阻尼网7点焊在一起，最后按设计计算的水深往箱体内注入调谐液体3。具体实施时，调谐液体可采用ZnSO4液体或水和防冻液的混合液，当然其他现有TLD内使用的液体也同样适用于本发明。
优选地，水平阻尼网6水平固定于箱体内侧壁小于调谐液体深度一半的高度处，即如箱体内的液体深度为1m，则水平阻尼网最好固定于箱体内侧壁小于0.5m的高度处。其实水平阻尼网6设置在等于液体深度一半的高度处时，液体在竖直方向上可获得最高的阻尼，但是因为这是一个设想的临界值，实际实施时是不可能达到的，所以水平阻尼网6越靠近液体深度一半的高度处设置，其能获得的竖直方向上的阻尼就越大。
优选地，竖直阻尼网7竖直固定于靠近或位于箱体底部的中间位置处，即如箱体底部的宽度为1m，则竖直阻尼网7的一端固定于箱体底部靠近或正好位于其0.5m宽度的位置处。当竖直阻尼网7竖直固定于箱体底部的中间位置处时，液体在水平方向上可获得最高的阻尼，因此，竖直阻尼网7越靠近箱体底部的中间位置处，其能获得的水平方向上的阻尼就越大。具体实施时，水平和竖直阻尼网可使用格栅网。
水平格栅网6和竖直格栅网7上均分布有多个网孔，网孔的规格可结合实际的钢烟囱结构的规格等多种参数进行设置，本发明不做限定，以适应各种钢烟囱结构减震用。网孔的形状也可以是多样的，如可为圆形，由现阶段的实施数据表明，圆形网孔的直径一般设置为5～20mm。也可为方形或其他规则或不规则形状，方形网孔大小一般为5mm×5mm～20mm×20mm，当然网孔的大小不限于这里所提及的，可根据实际需要进行确定。
本发明通过箱体内水平和竖直阻尼网的结合，调节了液体在箱体中的深度，增加了TLD的阻尼比。当钢烟囱主结构受外界风激励而振动时，引起水箱中液体的晃动，液体通过水平格栅网和竖直格栅网的孔隙耗散动力势能，增加了TLD的阻尼比，使得TLD箱壁的动压力差和液体惯性力的合力增大，钢烟囱主结构获得与结构振动方向相反且作用于主结构更大的力，使主结构的振动反应衰减并受到控制，从而可以获得钢烟囱结构所需要的最佳阻尼比要求。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种环形液体阻尼器，其特征在于，包括：至少两层上下串联的环形液体阻尼器本体，每层所述环形液体阻尼器本体由一个或多个水箱组成，所述水箱包括箱体、水平阻尼网和竖直阻尼网，所述水平阻尼网固定于箱体的内侧壁上，所述竖直阻尼网一端固定于箱体底部，另一端与水平阻尼网固定，所述水箱内装有调谐液体。
2.根据权利要求1所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述水平阻尼网的固定高度小于箱体内调谐液体深度的一半。
3.根据权利要求1所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述竖直阻尼网固定于靠近或位于箱体底部的中间位置处。
4.根据权利要求1所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述水平阻尼网和竖直阻尼网上均分布有多个网孔。
5.根据权利要求4所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述网孔为圆形，且所述圆形网孔的直径范围为5～20mm。
6.根据权利要求4所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述网孔为方形，且所述方形网孔的边长范围为5mm～20mm。
7.根据权利要求1所述的环形液体阻尼器，其特征在于，上下两个相邻的所述水箱之间通过定位板固定联接。
8.根据权利要求1所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述箱体的横截面为圆环形，所述水平和竖直阻尼网均为圆环形。
9.根据权利要求1所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述水平和竖直阻尼网均为格栅网。
10.根据权利要求1所述的环形液体阻尼器，其特征在于，所述调谐液体为ZnSO4液体或水和防冻液的混合液。
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