CN108397504A - 外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,属于土木工程减振隔震技术领域。本发明包括缸体、活塞和活塞杆,缸体内设置有活塞杆,活塞杆中部设置有活塞,缸体与活塞杆围成的密封腔体内充满液体阻尼介质,密封腔体经由活塞分为液体阻尼介质通道Ⅰ和液体阻尼介质通道Ⅱ,液体阻尼介质充满液体阻尼介质通道Ⅰ和液体阻尼介质通道Ⅱ,缸体轴向设置有至少两组外置可调式变阻尼机构,外置可调式变阻尼机构包括直流式直动式溢流阀、回流槽和外部管路,直流式直动式溢流阀一端通过外部管路与回流槽相连,另一端与液体阻尼介质通道Ⅰ或者液体阻尼介质通道Ⅱ相连;回流槽与液体阻尼介质通道Ⅱ或者液体阻尼介质通道Ⅰ相连;液体阻尼介质充满外置可调式变阻尼机构的内腔。
Description
技术领域
本发明涉及一种外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,属于土木工程减振隔震技术领域。
背景技术
据统计,全球每年发生地震500万余次,人类有感觉的超过50000次,足以造成灾难的大约十几次,人们迫切需要一种强度高,造价低的结构来满足生产生活的需要。20世界80年代,粘滞阻尼器被应用到工程结构中,经过三十多年的发展,粘滞阻尼器已成为减弱结构在外界荷载(风振、地震、车辆振动等)作用下产生较大振动的有效技术手段之一,在国内外新建工程与已建工程的加固中得到广泛应用。
理论分析和试验结果都表明:粘滞阻尼器能够提供较大阻尼,因而可以有效的减少结构的振动,同时粘滞阻尼器的阻尼力与结构的运动方向和柱中弯矩异向,因此粘滞阻尼器在减小结构层间位移和剪力的同时,不会在柱中产生于弯矩同向的轴力。此外,粘滞阻尼器不会增加结构刚度,不改变结构的自振周期,不会增加地震作用。
同时,粘滞阻尼器由于粘滞阻尼器的阻尼系数固定,只适合窄带振动控制。由于外界荷载的随机性和不确定性,以及地震等发生时现场情况的复杂性,现有粘滞阻尼器已无法满足要求。
发明内容
针对现有粘滞阻尼器阻尼系数固定,只适合窄带振动控制的缺点,本发明提供了一种速度相关型被动式外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,该阻尼器阻尼力粘滞系数可随速度响应大小瞬时阶梯可变;当速度较小时,产生的阻尼力较小;当速度增大时,阻尼力随之增大。
本发明所述的外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,包括缸体、活塞和活塞杆,缸体内设置有活塞杆,活塞杆中部设置有活塞,缸体与活塞杆围成的密封腔体内充满液体阻尼介质,密封腔体经由活塞分为液体阻尼介质通道Ⅰ和液体阻尼介质通道Ⅱ,液体阻尼介质充满液体阻尼介质通道Ⅰ和液体阻尼介质通道Ⅱ,缸体轴向设置有至少两组外置可调式变阻尼机构,外置可调式变阻尼机构包括直动式溢流阀、回流槽和外部管路,直动式溢流阀一端通过外部管路与回流槽相连,另一端与液体阻尼介质通道Ⅰ或者液体阻尼介质通道Ⅱ相连;回流槽与液体阻尼介质通道Ⅱ或者液体阻尼介质通道Ⅰ相连;液体阻尼介质充满外置可调式变阻尼机构的内腔。
优选地,直动式溢流阀包括阀体和调压手柄,以及位于阀体内的阀芯、压力弹簧与密封圈;阀体的入口设置于液体阻尼介质通道Ⅰ或者液体阻尼介质通道Ⅱ的出口处,调压手柄安装在阀体壳体的外端面,压力弹簧位于阀芯和调压手柄之间,阀芯位于阀体底部台肩上,阀芯在压力弹簧的弹力作用下封堵住阀体的入口;阀体的入口设置于外部管路的入口处。
优选地,回流槽与外部管路以及对称设置的另外一组直动式溢流阀设置于活塞一侧;缸体上的回流槽形状与直动式溢流阀的形状一致。
优选地,外部管路沿缸体轴线方向均匀对称布置,且为偶数布置;外部管路位于缸体外部,通过平面法兰与相对应的直动式溢流阀相连。
优选地,密封件与缸体螺栓连接,直动式溢流阀与缸体的连接通过入口处的正丝与倒丝相连。
优选地,旋转调压手柄对压力弹簧的预压力进行调整,当活塞杆带动活塞杆运动时,液体阻尼介质会从直动式溢流阀入口流入,随着运动速度的增大,液体阻尼介质的压强会增加,会对阀芯施加和压力弹簧相反的作用力;当入口处液体阻尼介质的压力大于压力弹簧的预压力时,阀芯会被顶开,液体阻尼介质会填满阀腔并从出口流出,流入外部管路,最终流入活塞另一侧的回流槽中。
优选地,当达到不同的设定速度时,打开不同数量的直动式溢流阀,不限于两组,通过直动式溢流阀的开启或关闭,实现阻尼系数阶梯变化。
优选地,在缸体两端内部与活塞杆接触处设有限位块,限位块分别位于直动式溢流阀与液体阻尼介质通道Ⅰ之间、直动式溢流阀与液体阻尼介质通道Ⅱ之间。
优选地,对于每个液体阻尼介质通道,当活塞杆前推,液体阻尼介质从液体阻尼介质通道Ⅱ经过外置可调式变阻尼机构流入液体阻尼介质通道Ⅰ;反之,当活塞杆外拉,液体阻尼介质从液体阻尼介质通道Ⅰ经过外置可调式变阻尼机构流入液体阻尼介质通道Ⅱ。
优选地,缸体的端部与活塞杆的端部均采用铰接固定,且均通过球铰座进行连接。
本发明的有益效果是,克服了粘滞阻尼器阻尼系数固定的缺点,采用直动式溢流阀,实现了阻尼器阻尼系数可变的同时,不需要外加能源;除此之外,本装置无需供电,控制效果趋近于半主动控制且优于被动控制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图之一。
图2是本发明的结构示意图之二。
图3是活塞杆前推时液体阻尼介质的状态图。
图4是活塞杆外拉时液体阻尼介质的状态图。
图5是图1的径向剖视图。
图6是图1的直动式溢流阀的局部放大图。
图中:1、缸体;2、活塞杆;3、活塞;4、球铰座;5、直动式溢流阀;51、入口;52、阀芯;53、压力弹簧;54、阀体;55、密封圈;56、调压手柄;57、出口;6、回流槽;7、液体阻尼介质通道Ⅰ;8、液体阻尼介质通道Ⅱ;9、外部管路;10、螺栓孔。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
如图1所示,本发明所述的外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,包括缸体1、活塞3和活塞杆2,缸体1内设置有活塞杆2,活塞杆2中部设置有活塞3,缸体1与活塞杆2围成的密封腔体内充满液体阻尼介质,密封腔体经由活塞3分为液体阻尼介质通道Ⅰ7和液体阻尼介质通道Ⅱ8,液体阻尼介质充满液体阻尼介质通道Ⅰ7和液体阻尼介质通道Ⅱ8,缸体1轴向设置有至少两组外置可调式变阻尼机构,外置可调式变阻尼机构包括直动式溢流阀5、回流槽6和外部管路9,直动式溢流阀5一端通过外部管路9与回流槽6相连,另一端与液体阻尼介质通道Ⅰ7或者液体阻尼介质通道Ⅱ8相连;回流槽6与液体阻尼介质通道Ⅱ8或者液体阻尼介质通道Ⅰ7相连;液体阻尼介质充满外置可调式变阻尼机构的内腔。
直动式溢流阀5包括阀体54和调压手柄56,以及位于阀体54内的阀芯52、压力弹簧53与密封圈55;阀体54的出口57设置于液体阻尼介质通道Ⅰ7或者液体阻尼介质通道Ⅱ8的出口处,调压手柄56安装在阀体54壳体的外端面,压力弹簧53位于阀芯52和调压手柄56之间,阀芯52位于阀体54底部台肩上,阀芯52在压力弹簧53的弹力作用下封堵住阀体54的出口57;阀体54的出口57设置于外部管路9的入口处。
回流槽6与外部管路9以及对称设置的另外一组直动式溢流阀5设置于活塞3一侧;缸体1上的回流槽6形状与直动式溢流阀5的形状一致。
外部管路9沿缸体1轴线方向均匀对称布置,且为偶数布置;外部管路9位于缸体1外部,通过平面法兰与相对应的直动式溢流阀相连。
在缸体1两端内部与活塞杆2接触处设有限位块,限位块分别位于直动式溢流阀5与液体阻尼介质通道Ⅰ7之间、直动式溢流阀5与液体阻尼介质通道Ⅱ8之间。
实施例2:
如图2至图4所示,缸体1的端部与活塞杆2的端部均采用铰接固定,且均通过球铰座4进行连接。本实施例提供了一种外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,包括缸体1、活塞3、活塞杆2、密封腔体、球铰座4、外部管路9和直动式溢流阀5,缸体1两端有密封件,其中密封件端与球铰座4相连,两端密封件均通过四个螺栓与缸体1连接,包围形成所述密封腔体,密封腔体中充满液体阻尼介质,活塞杆2在缸体1内,将密封腔体分为液体阻尼介质通道Ⅰ7和液体阻尼介质通道Ⅱ8,活塞杆2被活塞3分为两段,处在液体阻尼介质通道Ⅰ7中的活塞杆2一端与活塞杆2连接,另一端伸出缸体1与球铰座4连接,处在液体阻尼介质通道Ⅱ8中的活塞杆2一端与活塞杆2连接,另一端深入密封腔体。
实施例3:
如图5所示,本发明所述的直动式溢流阀由阀体54、阀芯52、压力弹簧53、调压手柄56、锁紧螺母、密封圈55组成,旋转调压手柄56可以对压力弹簧53的预压力进行调整,当活塞杆2带动活塞3运动时,液体阻尼介质会从直动式溢流阀入口流入,随着运动速度的增大,液体阻尼介质的压强会增加,会对阀芯52施加和压力弹簧53相反的作用力。当入口处液体阻尼介质的压力大于压力弹簧53的预压力时,阀芯52会被顶开,液体阻尼介质会填满阀腔并从出口流出,流入外部管路9,最终流入活塞3另一侧的密封腔体B中。
如图6所示,密封件与缸体1通过螺栓孔10用螺栓进行连接,缸体1在螺栓孔10处有螺纹,密封件与缸体1的连接也是通过螺栓进行连接,直动式溢流阀与缸体1的连接通过直动式溢流阀入口处的正丝与倒丝相互连接,外部管路9与相对应的直动式溢流阀通过平面法兰相互连接。
实施例4:
每组直动式溢流阀设置的压力弹簧53的预压力相同。不同组压力弹簧53的预压力不同,以形成不同压力阶梯式开启的效果。
如图3至图4所示,对于每个液体阻尼介质通道,当活塞杆2前推,液体阻尼介质从液体阻尼介质通道Ⅱ8经过外置可调式变阻尼机构流入液体阻尼介质通道Ⅰ7;反之,当活塞杆2外拉,液体阻尼介质从液体阻尼介质通道Ⅰ7经过外置可调式变阻尼机构流入液体阻尼介质通道Ⅱ8。
旋转调压手柄56对压力弹簧53的预压力进行调整,当活塞杆2带动活塞3运动时,液体阻尼介质会从直动式溢流阀入口流入,随着运动速度的增大,液体阻尼介质的压强会增加,会对阀芯52施加和压力弹簧53相反的作用力;当入口处液体阻尼介质的压力大于压力弹簧53的预压力时,阀芯52会被顶开,液体阻尼介质会填满阀腔并从出口流出,流入外部管路9,最终流入活塞3另一侧的回流槽6中。
当达到不同的设定速度时,打开不同数量的直动式溢流阀,不限于两组,通过直动式溢流阀的开启或关闭,实现阻尼系数阶梯变化。
实施例5:
本发明提供了另一种阶梯式外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,通过调节直动式溢流阀的旋转调压手柄56可以对压力弹簧53的预压力进行调整,从而改变了直动式溢流阀阀芯52的开启压强、阻尼孔数量以及阻尼器运动最大速度,即改变阻尼器的阻尼力,最终反映为改变每一阶的阻尼系数大小。
每个阻尼通道与直动式溢流阀固定位置设有内丝,当不需要多阶梯变化时,可用外丝堵头将阻尼通道封堵,从而减少阻尼变化阶梯数量。当在活塞上有和粘滞阻尼器类似的小孔时,封死全部通道,则该发明可当作普通粘滞阻尼器使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己,并不以本发明为限制,凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,包括缸体(1)、活塞杆(2)和活塞(3),缸体(1)内设置有活塞杆(2),活塞杆(2)中部设置有活塞(3),缸体(1)与活塞杆(2)围成的密封腔体内充满液体阻尼介质,密封腔体经由活塞(3)分为液体阻尼介质通道Ⅰ(7)和液体阻尼介质通道Ⅱ(8),液体阻尼介质充满液体阻尼介质通道Ⅰ(7)和液体阻尼介质通道Ⅱ(8),其特征在于,缸体(1)轴向设置有至少两组外置可调式变阻尼机构,外置可调式变阻尼机构包括直动式溢流阀(5)、回流槽(6)和外部管路(9),直动式溢流阀(5)一端通过外部管路(9)与回流槽(6)相连,另一端与液体阻尼介质通道Ⅰ(7)或者液体阻尼介质通道Ⅱ(8)相连;回流槽(6)与液体阻尼介质通道Ⅱ(8)或者液体阻尼介质通道Ⅰ(7)相连;液体阻尼介质充满外置可调式变阻尼机构的内腔。
2.根据权利要求1外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,直动式溢流阀(5)包括阀体(54)和调压手柄(56),以及位于阀体(54)内的阀芯(52)、压力弹簧(53)与密封圈(55);阀体(54)的出口(57)设置于液体阻尼介质通道Ⅰ(7)或者液体阻尼介质通道Ⅱ(8)的出口处,调压手柄(56)安装在阀体(54)壳体的外端面,压力弹簧(53)位于阀芯(52)和调压手柄(56)之间,阀芯(52)位于阀体(54)底部台肩上,阀芯(52)在压力弹簧(53)的弹力作用下封堵住阀体(54)的出口(57);阀体(54)的出口(57)设置于外部管路(9)的入口处。
3.根据权利要求1外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,回流槽(6)与外部管路(9)以及对称设置的另外一组直动式溢流阀(5)设置于活塞(3)一侧;缸体(1)上的回流槽(6)形状与直动式溢流阀(5)的形状一致。
4.根据权利要求1外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,外部管路(9)沿缸体(1)轴线方向均匀对称布置,且为偶数布置;外部管路(9)位于缸体(1)外部,通过平面法兰与相对应的直动式溢流阀相连。
5.根据权利要求2外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,密封件通过螺栓孔(10)与缸体(1)螺栓连接,直动式溢流阀与缸体(1)的连接通过入口处的正丝与倒丝相连。
6.根据权利要求2外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,旋转调压手柄(56)对压力弹簧(53)的预压力进行调整,当活塞杆(2)带动活塞(3)运动时,液体阻尼介质会从直动式溢流阀入口流入,随着运动速度的增大,液体阻尼介质的压强会增加,会对阀芯(52)施加和压力弹簧(53)相反的作用力;当入口处液体阻尼介质的压力大于压力弹簧(53)的预压力时,阀芯(52)会被顶开,液体阻尼介质会填满阀腔并从出口流出,流入外部管路(9),最终流入活塞(3)另一侧的回流槽(6)中。
7.根据权利要求6外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,当达到不同的设定速度时,打开不同数量的直动式溢流阀,不限于两组,通过直动式溢流阀的开启或关闭,实现阻尼系数阶梯变化。
8.根据权利要求1外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,在缸体(1)两端内部与活塞杆(2)接触处设有限位块,限位块分别位于直动式溢流阀(5)与液体阻尼介质通道Ⅰ(7)之间、直动式溢流阀(5)与液体阻尼介质通道Ⅱ(8)之间。
9.根据权利要求1或7外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,对于每个液体阻尼介质通道,当活塞杆(2)前推,液体阻尼介质从液体阻尼介质通道Ⅱ(8)经过外置可调式变阻尼机构流入液体阻尼介质通道Ⅰ(7);反之,当活塞杆(2)外拉,液体阻尼介质从液体阻尼介质通道Ⅰ(7)经过外置可调式变阻尼机构流入液体阻尼介质通道Ⅱ(8)。
10.根据权利要求1外置可调式变阻尼粘滞阻尼装置,其特征在于,缸体(1)的端部与活塞杆(2)的端部均采用铰接固定,且均通过球铰座(4)进行连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180814 |