CN108443392A - 一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移相关的变力变阻尼参数黏滞阻尼器，属于结构减震技术领域，该阻尼器的缸筒和通液管内部充满黏滞阻尼介质，两导杆的一端分别与两侧的连接耳环固定，另一端伸入通液管内，通液管的中部设置有阀门，导杆可以随活塞杆在外部震(振)动下运动，当活塞杆向一侧运动位移较小时，导杆不足以推动关闭的阀门，黏滞阻尼介质仅通过在阻尼孔中高速射流消耗外界输入能量；当活塞杆向一侧运动的位移过大时，导杆推动阀门，使原本关闭的通液管打开，增加了黏滞阻尼介质射流孔道的面积，改变阻尼器的阻尼参数，迅速调节活塞左右两侧缸筒内黏滞阻尼介质的压强差，充分发挥黏滞阻尼器的耗能能力，保证阻尼器和建筑物的安全。

Description

一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器

技术领域

本发明涉及结构减震技术领域，具体涉及到一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器。

背景技术

造成震(振)动的原因不仅仅在于地震和风荷载，爆炸的冲击能量、汽车运动的振动等，也容易造成共振现象而发生破坏。普通建筑物一般通过损伤构件来吸收震(振)动的能量以终止振动响应。所以，增强结构的抗震性能，是减轻这一灾难刻不容缓的方案。

黏滞阻尼器是一种能有效降低震(振)动给结构带来破坏的耗能减震器，因其安装方便灵活，只给结构提供附加阻尼，几乎不改变结构的刚度，因此不会改变结构的自振周期(频率)，也就不会增大外力动荷载对结构的作用；此外黏滞阻尼器并不对结构起支撑作用，方便后期的维修更换，在实际工程中得到广泛运用。

专利号为CN 107654563A的发明专利请求保护一种“可调式阻尼器”，该阻尼器在普通黏滞阻尼器的基础上，在缸体的外侧凸台上设有调节螺钉，调节螺钉的头部使缸内油道的截面积发生改变，从而改变阻尼参数。但是，上述发明专利的调节螺钉需要人为调动，不能根据外部震(振)动自动调节。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种构造简单的、机械式的位移相关的变力变参数黏滞阻尼器，充分发挥黏滞阻尼器的耗能能力，提高的阻尼器和建筑物的安全性。

本发明的技术方案是：一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器，包括充满黏滞阻尼介质的缸筒，缸筒内沿其轴线方向设置有活塞杆，活塞杆两端分别伸出缸筒的两端，并分别与两侧的连接耳板固定，所述活塞杆的中部套接一活塞，活塞与缸筒壁的间隙只是为了减少缸筒与活塞之间的摩擦，黏滞阻尼介质不能在其中流动；所述活塞内部开设有若干阻尼孔，黏滞阻尼介质可以在其中高速射流以消耗外部能量；主缸在活塞两侧设置有连通的通液管，通液管的截面为矩形，且通液管与缸筒的接口处是无缝焊接的，此外，活塞杆伸入缸筒以及两导杆伸入通液管的开设孔处都设置有密封装置，保证导杆运动时，黏滞阻尼介质不发生泄漏；活塞杆两侧的两个连接耳板分别焊接固定有伸入通液管的L型导杆，使两导杆与活塞杆保持相同的运动；通液管的中间设置有阀门，两侧的导杆随活塞杆在外界震(振)动下运动过大时，阀门可以被推动而打开。

进一步地，所述阀门有两种形式，一是在通液管管壁上铰接一与通液管截面面积相同的钢板，二是设置一截面积与通液管截面相同的蝴蝶阀，且阀门上需固定一弹簧，弹簧的另一端固定在通液管管壁上，弹簧有一定的刚度，且弹簧的刚度根据调控压强值选择，其调控压强值一般为25～50Mpa，其作用是避免活塞在外界震(振)动下运动时，黏滞阻尼液体在较小压强差时推开阀门，即在小震(振)动下，通液管是关闭的，或者当活塞左右两侧压强差因通液管打开而减小时，弹簧往平衡位置恢复，使得缸体中活塞两侧的黏滞阻尼介质一直保持较大的压强差，使阻尼器一直处于高效耗能的状态。

进一步地，带有阀门部分的通液管是通过连接螺母与两侧的通液管连接的，其作用是使阀门部分可以更换，维修方便。

进一步地，导杆伸入通液管部分的端部、导杆固定在连接耳板处的靠近缸筒的一侧分别设置有橡胶垫，发生碰撞时能够起到缓冲作用，提高了阻尼器的耐久性。

本发明的工作原理：结构物受到震(振)动后，活塞随着活塞杆产生往复运动，黏滞阻尼介质在阻尼孔中高速射流；当震(振)动较大时，导杆在活塞杆的带动下向一侧运动的位移较大，当位移达到一定值时，导杆通过推动的阀门来打开阀门，黏滞阻尼介质可以从阻尼孔及通液管中高速射流，震(振)动能量得到消耗，即当外力增大时，黏滞阻尼介质的射流通道面积也增加，进而改变黏滞阻尼器的阻尼参数，充分发挥黏滞阻尼器的耗能能力。

有益效果：本发明构造简单，是一种机械式的位移自调节的黏滞阻尼器，可以根据活塞杆的位移，控制通液管中部的阀门的开启与关闭，以此来自动调节黏滞阻尼介质的射流面积，改变黏滞阻尼器的阻尼参数，提高消能减震(振)的效果，并且能减小缸内液体对缸壁的压力，提高了黏滞阻尼阻尼器的安全性和耐久性。

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是本发明的实施例一的横剖面结构示意图；

图2是本发明的实施例一的阀门详图；

图3是本发明的实施例二的横剖面结构示意图；

图4是本发明的实施例二的阀门详图；

图5是本发明的实施例一的工作过程1的横剖面结构示意图；

图6是本发明的实施例一的工作过程1的阀门详图；

图7是本发明的实施例一的工作过程2的横剖面结构示意图；

图8是本发明的实施例一的工作过程2的阀门详图；

图9是本发明的实施例二的工作过程1的横剖面结构示意图；

图10是本发明的实施例二的工作过程1的阀门详图；

图11是本发明的实施例二的工作过程2的横剖面结构示意图；

图12是本发明的实施例二的工作过程2的阀门详图。

在图1～图12中，1为连接耳板；2为活塞杆；3为缸筒；4为间隙；5为活塞；6为阻尼孔；7为连接耳板；8为导杆；9为通液管；10为橡胶垫；11为阀门；12为弹簧；13为导杆；14为橡胶垫；15为连接螺母；16为蝴蝶阀。

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、图3、图4所示，按照本发明的位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器主要包括连接耳板，缸筒，活塞杆，活塞，导杆，通液管，阀门，弹簧等，其缸筒3内充满黏滞阻尼介质。缸筒3内设置活塞杆2，并且活塞杆2可沿缸筒3的轴向方向往复运动，套接在活塞杆2中部的活塞5与活塞杆2保持相同的运动，针对现有技术中各类阻尼器的阻尼参数不可自动调控或者调控方式复杂，本发明提供了一种构造简单的位移相关的黏滞阻尼器的改进方法，使阻尼器的阻尼参数随着外力的变化而变化，从而提高黏滞阻尼器的耗能能力以及安全性，其特征在于施工步骤如下：

(1)将工厂预制好的活塞5与活塞杆2放入预制好的缸筒3内，在活塞杆2伸入缸筒3的开孔处安装密封装置，将缸筒3组装完成，在活塞杆2的两端分别焊接连接耳板1、连接耳板7；

(2)在活塞左右两侧的缸筒3开孔，并在两开孔处分别焊接未设置阀门的通液管9的左右两段，在导杆8、导杆13伸入通液管的一端设置橡胶垫10，将导杆8、导杆13的一端分别伸入左右两段的通液管9中；

(3)在导杆8、导杆13伸入通液管9处的开孔处分别设置密封装置，导杆8和导杆13的另一端分别焊接在连接耳板1、连接耳板7上，并在导杆可能与缸筒3发生碰撞的一侧设置橡胶垫14，将带有阀门11或阀门16的通液管段通过连接螺母12与左右两段通液管连接；

(4)打开注液口和出气孔，利用压力注射方式将黏滞阻尼介质注入缸筒3和通液管9中，直至出气口溢出的只有黏滞阻尼介质而无气体时，即黏滞阻尼介质充满缸筒3和通液管9中，停止注射，并关闭注液口和出气孔。

按照本发明的位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器工作时，其两种实施方式如下：

实施方式一：当通液管9中的阀门形式为阀门11，即与通液管管壁铰接的一截面积与通液管9的截面大小相同钢板，有两种工作过程如下：

工作过程1：当结构物受到外界扰动，活塞杆2由主缸3的左侧向右侧运动时，活塞右侧黏滞阻尼介质被压缩，从而活塞4右侧压力增大，但当黏滞阻尼介质通过通液管9时，由于阀门11上固定的弹簧有一定刚度，黏滞阻尼介质的压力不足以打开阀门11，即黏滞阻尼介质在阻尼孔6高速喷射，震(振)动能量得到消耗。如图5、图6所示，若外界震(振)动较大，导杆8随着活塞杆2运动，当位移达到一定值时，导杆8推动铰接的阀门11，阀门打开，黏滞阻尼介质可以从通液管9中流动，增加了黏滞阻尼介质的射流面积，使黏滞阻尼器的阻尼参数得到调整，当活塞两侧主缸的压强差因为通液管9开启，产生黏滞阻尼介质交换后而变小，弹簧向平衡位置恢复，通液管9关闭，其作用是使黏滞阻尼介质承受压应力的主缸能保持较高的压应力水平，一直处于高效耗能状态，提高消能减震(振)的效果，并且能减小缸内液体对缸壁的压力，提高了黏滞阻尼阻尼器的安全性和耐久性。

工作过程2：结构物受到外界扰动，活塞杆2由主缸3的右侧向左侧运动时，活塞左侧黏滞阻尼介质被压缩，从而活塞左侧压力增大，如图7、图8所示，外界能量较小时，黏滞阻尼介质只在阻尼孔6中高速射流耗能，随着外界输入能量的增大，导杆13推动阀门11使通液管9打开，增加黏滞阻尼介质的射流面积，与工作过程1类似，不再赘述。

实施方式二：当通液管9中的阀门形式为阀门16，即阀门16是一与通液管截面大小相同的蝴蝶阀，导杆8和导杆13分别设置在蝴蝶阀的旋转轴的上下两侧，有两种工作过程如下：

工作过程1：当结构物受到外界扰动，活塞杆2由主缸3的左侧向右侧运动时，活塞右侧黏滞阻尼介质被压缩，从而活塞5右侧压力增大，但当黏滞阻尼介质通过通液管9时，由于蝴蝶阀16上固定的弹簧12有一定刚度，黏滞阻尼介质的压力不足以打开阀门16，即黏滞阻尼介质在阻尼孔6高速喷射，震(振)动能量得到消耗。如图9、图10所示，若外界震(振)动较大，导杆8随着活塞杆2运动，当位移达到一定值时，导杆8推动蝴蝶阀16，阀门打开，黏滞阻尼介质可以从通液管9中流动，增加了黏滞阻尼介质的射流面积，使黏滞阻尼器的阻尼参数得到调整，当活塞两侧主缸的压强差因为通液管9开启，产生黏滞阻尼介质交换后而变小，弹簧向平衡位置恢复，通液管关闭，其作用是使黏滞阻尼介质承受压应力的主缸能保持较高的压应力水平，一直处于高效耗能状态，提高消能减震(振)的效果，并且能减小缸内液体对缸壁的压力，提高了黏滞阻尼阻尼器的安全性和耐久性。

工作过程2：结构物受到外界扰动，活塞杆2由主缸3的右侧向左侧运动时，活塞左侧黏滞阻尼介质被压缩，从而活塞左侧压力增大，如图11、图12所示，外界能量较小时，黏滞阻尼介质只在阻尼孔6中高速射流耗能，随着外界输入能量的增大，导杆13推动蝴蝶阀16使通液管9打开，增加黏滞阻尼介质的射流面积，与工作过程1类似，不再赘述。

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)

1.一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器，包括充满黏滞阻尼介质的缸筒(3)，缸筒(3)内沿其轴线方向设置有活塞杆(2)，所述活塞杆(2)的两端伸出缸筒(3)分别与连接耳板(1)、连接耳板(7)固定，所述活塞杆(2)的中部套接一活塞(5)，活塞(5)上开设若干个阻尼孔(6)，其特征在于：所述缸筒(3)在活塞(4)两侧设置有连通的通液管(9)，且通液管(9)与缸筒(3)的接口处是无缝焊接的，通液管(9)的截面为矩形，通液管(9)的中部设置有阀门(11)或是阀门(16)，导杆(8)、导杆(13)为L型，导杆(8)、导杆(13)的一端分别伸入通液管(9)中，另一端分别焊接固定在连接耳板(1)、连接耳板(7)上。

2.根据权利要求1所述的一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器，其特征在于：阀门(11)与阀门(16)是两种阀门形式，其中阀门(11)是与通液管(9)管壁铰接的一截面与通液管(9)截面大小相同的钢板，而阀门(16)是一截面大小与通液管(9)截面大小相同的蝴蝶阀。

3.根据权利要求1所述的一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器，其特征在于：通液管(9)分为三个部分，未设置阀门的两段通液管(9)焊接在缸筒(3)的两侧，设置阀门(11)或阀门(16)部分的通液管(9)与设置阀门段的通液管(9)通过连接螺母(15)连接。

4.根据权利要求1所述的一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器，其特征在于：活塞杆(2)伸出缸筒(3)开孔处、导杆(8)和导杆(13)伸入通液管(9)的开孔处都设置有密封装置。

5.根据权利要求2所述的一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器，其特征在于：导杆(8)、导杆(13)伸入通液管(9)的一端分别设置有橡胶垫(10)，导杆(8)、导杆(13)固定在连接耳板(1)、连接耳板(7)处的靠近缸筒(3)的一侧分别设置有橡胶垫(14)。

6.根据权利要求2所述的一种位移相关变力变阻尼参数黏滞阻尼器，其特征在于：通液管(9)的管壁上固定有一弹簧(12)，弹簧的另一侧与阀门(11)或阀门(16)固定。