CN108397507A - 一种间隙自调节式的黏滞阻尼器 - Google Patents

一种间隙自调节式的黏滞阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明是一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，属于结构减震技术领域，该阻尼器包括连接耳板、主缸、副缸、活塞、导杆和压力块阀等，其中主缸内充满黏滞阻尼液体；外部震(振)动使活塞随导杆产生往复运动，活塞左右两侧主缸内产生压强差，黏滞阻尼液体在阻尼孔及压力块阀和凹槽之间的间隙中高速射流，消耗外界输入能量；外界输入能量过大时，间隙中的黏滞阻尼液体的对压力块阀的压力增大，进而压缩弹簧，使射流通道的截面积随之增大，可迅速调节活塞左右两侧主缸内液体的压强差。本发明构造简单，结合孔隙式与间隙式自动调节黏滞阻尼器的阻尼参数，使阻尼器在大震(振)下能发挥相应的耗能能力，减小了主缸的压强差，防止阻尼器发生损坏。

Description

一种间隙自调节式的黏滞阻尼器
技术领域
本发明涉及结结构减震技术领域技术领域，特别是一种间隙自调节式的黏滞阻尼器。
背景技术
近年来，结构阻尼减震系统得到了快速发展，随着各项检测技术、测试方法和计算方法的不断提高和改进，能量耗散系统已经逐步取代了传统的地震防震系统成为结构抗震的第二道防线。与常规地震部件相比，黏滞阻尼器被广泛用于结构，不仅提高了抗地震和抗风振结构的性能，还大大节省人力、财力和物力。
基于活塞结构类型的不同、耗能效果的不同，可分为：孔隙式、间隙式、混合型阻尼器三类。若活塞与缸筒的内壁之间是实行密封的，且活塞上设计有小孔，则称这种阻尼器为孔隙式黏滞阻尼器；若活塞同缸体内壁之间有孔隙，则称这样的阻尼器为间隙式黏滞阻尼器。
专利号为CN 107781343A的发明专利请求保护一种“粘滞阻尼器”，是一种间隙式黏滞阻尼器，在缸体内壁上开设了一条以上的螺旋形阻尼通道，根据实际情况决定阻尼通道的螺旋角度，使阻尼参数全程可调。但是上述发明专利明显存在下述不足：1、缸体与活塞有可能发生干涉产生摩擦力，对缸体内壁造成损伤，影响阻尼器的安全性和耐久性；2、阻尼通道的数目及螺旋角度需根据实际情况设置，增加了加工工艺。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种机械式的、间隙自调节式的黏滞阻尼器，根据黏滞阻尼液体通过间隙时，对压力块阀的压力大小压缩弹簧来自动调节压力块阀与活塞凹槽之间的间隙，增加黏滞阻尼液体的射流孔道的面积，从而调节黏滞阻尼器的阻尼，提高减震(振)效果。
本发明的目的可以根据以下技术方案来实现：充满黏滞阻尼液体的主缸筒，所述主缸筒内设置有导杆，导杆伸出主缸筒的一端与连接耳板固定，导杆另一端穿过主缸并伸入副缸内，副缸筒与连接耳板固定；导杆的中部套接一活塞，使活塞与导杆的运动保持一致，活塞上开设有若干个贯通的阻尼孔，其作用是黏滞阻尼液体可以在阻尼孔中高速射流以消耗外部输入能量；主缸筒的筒壁上焊接固定有若干个弹簧，弹簧的另一端焊接固定有压力块阀，活塞的边缘开设有凹槽，凹槽上焊接有两个或两个以上的楔形块，且楔形块有一定的高度，其作用是使活塞凹槽与压力块阀之间形成预留有间隙，且黏滞阻尼液体可以在该间隙中流动，并且该间隙的截面积可以根据外部震(振)动的大小自动调节，具体实施如后叙。
进一步地，未开设凹槽部分的活塞边缘与主缸筒筒壁之间也有间隙，但该间隙只是为了减少活塞运动时，活塞与主缸筒筒壁之间的摩擦，不作为黏滞阻尼液体的射流通道。
进一步地，主缸筒的缸壁上焊接固定的弹簧具有一定的刚度，弹簧在安装时受到预压，其值一般为25～50Mpa，其作用是当间隙中黏滞阻尼液体对压力块阀的压力达到一定值时，压力块阀随着弹簧被压缩而运动，黏滞阻尼液体的射流通道面积增大，而活塞左右两侧主缸内的压强差因黏滞阻尼液体在活塞左右两缸内交换而减小或震(振)动消失时，弹簧能够自动恢复到平衡状态，间隙的截面积减小，使黏滞阻尼器一直处于高效耗能的状态。
进一步地，压力块阀与活塞上的凹槽的形状大小一致，压力块阀与凹槽的接触面上设置有涂层，其作用是可以有效减少压力块阀在黏滞阻尼液体的压力运动时，与凹槽接触面之间的摩擦。
进一步地，楔形块与压力块阀接触面为圆弧形或其他摩擦力小的曲线形状、且接触表面光滑，其作用是可以有效减小活塞反复运动时，压力块阀与楔形块的摩擦。
进一步地，导杆伸入副缸内的一端设置有橡胶垫，其作用是当导杆与副缸筒发生碰撞时，起到缓冲作用。
进一步地，导杆伸入主缸筒处以及导杆伸入副缸处设置有密封装置，其作用是确保黏滞阻尼器的密封性，避免黏滞阻尼液体的渗漏。
本发明的工作原理：结构物受到外界震(振)动后，活塞随着导杆产生往复运动，活塞左右两侧主缸筒内的黏滞阻尼液体产生的压强差，黏滞阻尼液体通过在阻尼孔和活塞凹槽与压力块阀之间的间隙高速射流，活塞凹槽与压力块阀之间的间隙的大小随着活塞两侧主缸筒内黏滞阻尼液体的压强差的增大而增大，增加黏滞阻尼液体的射流孔道面积。
有益效果：本发明是一种机械式的间隙自调节黏滞阻尼器，结合孔隙式与间隙式，其间隙可自动根据活塞两侧主缸筒内黏滞阻尼液体的压强差而改变，即黏滞阻尼液体的射流面积发生改变，进而改变黏滞阻尼器的阻尼参数，提高消能减震(振)的效果，提高了黏滞阻尼器和建筑物的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的黏滞阻尼器中活塞左侧的剖面图；
图2是图1的1-1截面剖视图；
图3是图1的2-2截面剖视图；
图4是图1的3-3截面剖视图；
图5是本发明实施例的活塞凹槽与压力块阀之间的间隙变化详图；
图6是本发明实施例的1-1截面的示意图。
在图1～图6中，1为连接耳板；2为导杆；3为主缸筒；4为压力块阀；5为弹簧；6为活塞；7为楔形块；8为副缸筒；9为压力块阀和凹槽之间的间隙；10为阻尼孔；11为防撞垫；12为连接耳板；13为间隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、图2所示，按照本发明的一种间隙自调节式的黏滞阻尼器主要包括连接耳板1、连接耳板12、主缸筒3、副缸筒8、导杆2、活塞6、弹簧5和压力块阀4等，其主缸筒3内充满了黏滞阻尼液体；主缸筒3内设置导杆2，并且导杆2可沿主缸筒3的轴向方向往复运动，套接在导杆2上的活塞6与导杆2保持相同的运动，针对现有技术中各类阻尼器的工艺复杂或者黏滞阻尼器的安全性不高，本发明提供了一种全机械式的间隙自调节黏滞阻尼器的改进方法，使得阻尼器的阻尼参数随外界输入能量的改变而改变，提高了阻尼器的耗能减震能力及安全性，其特征在于施工步骤如下：
(1)根据阻尼器的需要选择具有一定预压值的弹簧5，将选择好的弹簧5分别焊接固定在主缸筒3筒壁的设计位置，将弹簧5的另一端分别于压力块阀4焊接固定，并在压力块阀4的表面上刷上减少摩擦的涂层；
(2)在凹槽的设计位置焊接预制的楔形块7，在活塞6开设凹槽的两侧面刷减少摩擦的涂层，在导杆2伸入副缸筒的一端固定一防撞垫11，将活塞6和导杆2按照压力块阀4对准活塞6的凹槽的位置放入工厂预制好的主缸筒3内；
(3)在导杆2伸入主缸筒3和导杆2伸入副缸筒8的开孔处分别安装密封装置，将主缸筒3组装成一个整体，在导杆2的左端焊接固定连接耳板1，在副缸筒的外侧焊接固定连接耳板12；
(4)打开注液口和出气孔，在注液口处通过压力注射的方式注入黏滞阻尼液体，当出气孔中只有黏滞阻尼液体而无气体排出时，停止注液，并将注液口和出气孔关闭。
按照本发明的一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，当结构受到外界扰动，导杆沿着主缸筒3的轴线往复运动，使活塞6左右两侧主缸内的黏滞阻尼液体产生压强差，黏滞阻尼液体通过在阻尼孔10和间隙9中高速射流来消耗外界输入的能量，其工作过程如下：
在小震(振)动下，黏滞阻尼液体通过活塞6的凹槽与压力块阀4之间的间隙9时，由于弹簧5有一定的刚度，黏滞阻尼液体对压力块阀4的压力不足以压缩弹簧5，即黏滞阻尼液体主要通过在阻尼孔10中高速射流以消耗外界输入的能量。
当震(振)动较大时，黏滞阻尼液体通过间隙9时，对压力块阀4的压力也较大，超过了弹簧9的预压值，压力块阀4随着弹簧9被压缩而发生运动，黏滞阻尼液体的的射流面积增大，黏滞阻尼器的阻尼参数也随之改变，提高了黏滞阻尼液体的耗能能力。
当活塞6左右两侧主缸筒3内的黏滞阻尼液体压强差随着黏滞阻尼液体的耗能增加而减少时，黏滞阻尼液体对压力块阀4的压力减少，或者外界震(振)动变小或消失时，弹簧5往平衡位置恢复，黏滞阻尼液体在间隙9中的射流面积也减少，使得黏滞阻尼器一直处于高效耗能的状态，充分发挥黏滞阻尼器的耗能能力，提高阻尼器和建筑物的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，包括充满黏滞阻尼液体的主缸筒(3)，所述主缸筒(3)内沿其轴线方向设置有导杆(2)，导杆(2)伸出主缸筒(3)的一端与连接耳板(1)固定，导杆(2)的另一端穿过主缸(3)并伸入副缸(8)内，连接耳板(12)固定在副缸筒(8)的外侧，导杆(2)的中部套接一活塞(6)，活塞(6)上开设有若干贯穿的阻尼孔(10)，其特征在于：主缸筒(3)的筒壁上焊接固定有若干个弹簧(5)，弹簧(5)的另一端焊接固定有压力块阀(4)，活塞(6)的边缘开设有凹槽，凹槽上焊接有两个或两个以上有一定高度的楔形块(7)，在压力块阀(4)和活塞(6)凹槽之间形成预留间隙(9)。
2.按照权利要求1所述的一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，其特征在于：所述的未开凹槽部分的活塞(6)的边缘与主缸筒(3)之间还预留有间隙(13)。
3.按照权利要求1所述的一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，其特征在于：所述的弹簧(5)安装时有预压，其值一般为25～50MPa，弹簧(5)两端分别与主缸(3)、压力块阀(4)相连，并放置于两者中间。
4.按照权利要求1所述的一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，其特征在于：所述的压力块阀(4)与主缸筒(3)的长度一样，压力块阀(4)的截面与活塞上的凹槽的截面形状保持一致，且压力块阀(4)与活塞凹槽的接触面上设置有涂层。
5.按照权利要求1所述的一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，其特征在于：所述的楔形块(7)与压力块阀(4)的接触面为圆弧形或其他摩擦力小的曲线形状，且接触表面光滑。
6.按照权利要求1所述的一种间隙自调节式的黏滞阻尼器，其特征在于：所述的导杆(2)伸入副缸筒(8)的一端设置有防撞垫，导杆(2)伸入主缸筒(3)处和副缸筒(8)处都设置有密封装置。
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