CN108980254A - 一种机械式控压黏滞阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械式控压黏滞阻尼器，属于结构抗震与减震工程阻尼器技术领域，其中缸体内部充有相同的阻尼介质，阻尼介质通过活塞上设置的阻尼孔喷射流动产生的阻尼力，从而消耗输入振动的能量。当结构物在外界震动作用下发生快速振动时，阻尼器主缸内由于活塞上阻尼孔来不及快速喷射或左主缸与右主缸阻尼介质交换，故左主缸和右主缸中压强骤增，可能威胁阻尼器的安全。本发明设置通液管，并在其内设置压强调节装置，可在阻尼器工作过程中卸压，防止爆缸。本发明结构简单，可进行压强调节，各零部件和配件均可在工厂预制加工，减震的防护效果更好，安全系数更高，结构耐久性高，可长期使用。

Description

一种机械式控压黏滞阻尼器
技术领域
本发明涉及结构抗震与减震工程阻尼器技术领域，特别是一种机械式控压黏滞阻尼器。
背景技术
黏滞阻尼器流体运动，特别是当流体通过节流孔时会产生节流阻力的原理而制成的，是一种与活塞运动速度相关的阻尼器，多次大地震后的灾后调查中表明，黏滞阻尼器是一种有效的建筑结构阻尼保护装置，能够有效地减轻结构的地震反应。当地震来临时，黏滞特性导致结构阻尼的增加，阻尼器消耗了大部分能量，保护主结构。
地震作用下，黏滞阻尼器两端产生相对运动，由此带动主缸内的活塞产生快速往复运动。由于主缸内充满了粘稠的阻尼介质，而活塞上的阻尼小孔面积不大，当运动速度及运动幅度不大时，两边主缸中的阻尼介质可以通过阻尼孔喷射产生液体交换。但当运动速度及运动幅度很大时，通过阻尼孔交换阻尼介质是困难的，此时，主缸内的压强骤升，阻尼介质的交换跟不上结构的运动。这时黏滞阻尼器甚至会锁死，当黏滞阻尼器被锁死时，甚至会引发黏滞阻尼器爆缸，或导致活塞杆弯曲或活塞杆倾斜卡死，最终引起黏滞阻尼器破坏。
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、防止阻尼介质压强过大的黏滞阻尼器，不仅能提高减震消能的效果，而且能提高结构的安全性和耐久性。本发明通过机械式压强调节装置，在两侧压强差过大时连通通液管，达到调节压强，减少主缸腔室的压力值。压强调节装置由上活塞，限位挡块，弹簧，导向挡板，套筒，外壁，圆环底盘组成，其作用是在压强调节装置两侧压强差较大时通过阻尼介质推动上活塞产生位移，连通通液管自动减小主缸内压强。将四个导向挡板与四个限位挡块分别焊在两块圆环底盘上，然后再将套筒与导向挡板焊接，限位挡块保证上活塞运动到两端时的位置不会将通道堵死，导向挡板和套筒形成一个令上活塞沿轴线方向运动的轨道，上活塞与套筒和导向挡板之间有间隙，这个间隙可减少摩擦，但是阻尼介质不能通过间隙，即在平衡位置时套筒与上活塞可以暂时使通液管的通道关闭。将两个刚度相同的弹簧连接上活塞的两端底面，然后将弹簧另一端与圆环底盘连接，弹簧的作用有两个，一个是可以设置主缸内压强的极限值，二是使黏滞阻尼器在不工作时上活塞位于平衡位置。将这一整体置于压强调节装置的外壁内(如图2所示)。压强调节装置与通液管之间使用螺母连接。在左主缸与右主缸上开孔后，通过密封焊接通液管，该孔洞的截面与通液管截面相同。为了便于安装调试及维修更换，通液管分成若干段，其上部通过螺母与压强调节装置相连，其下部通过螺母与左主缸或右主缸相连。
采用上述结构后，当阻尼器在工作过程中，下活塞在主缸缸体内产生相应的往复运动，总是压缩其中的某个主缸，而另外一个主缸体积跟随变大，故体积压缩的主缸内阻尼介质的压强可能在运动中不断增大，当一侧主缸内压强大于预设值时，通液管内的阻尼介质会迫使上活塞运动，连通通液管，使阻尼介质可以通过通液管进入另一侧主缸，从而达到迅速减小单侧主缸压强，达到防止爆缸的目的。为了不让阻尼器的关键参数C和α不受到很大的影响，必须保证这种阻尼介质流通快速发生，从而不影响活塞杆出阻尼孔的流体喷射机理。故通液管的截面面积设置为阻尼孔截面面积的三倍以上，使左主缸与右主缸内的压强迅速稳定，降低风险系数，此外，本阻尼器结构简单，可通过机械自动进行压强调节，各零部件和配件均可在工厂预制加工，均可替换维修，经济合理。采用这种机械式控压黏滞阻尼器可保证其滞回曲线稳定，减震效果更好，安全系数更高，结构耐久性高，可长期低成本使用。
本发明中所述机械式控压黏滞阻尼器工作过程1如下：
当右连接耳环4向左连接耳环1方向产生运动时，带动活塞杆3产生同样的运动，右主缸7体积增大，而左主缸6体积减少，此时阻尼介质通过活塞上的阻尼器产生射流，即从左主缸6中流入右主缸7。由于阻尼器的运动，左主缸6内的阻尼介质收到压迫而导致其压强增大，当左主缸内的压强达到或者超过预设安全值时，阻尼介质会通过挤压使上活塞13向右运动，从而使阻尼介质通过压强调节装置流到右主缸7中。当左主缸6压强小于预设值时，弹簧15会带动上活塞13回到平衡位置。通过机械自动控制，保证阻尼介质中压强不会过大而威胁阻尼器的安全。
本发明中所述机械式控压黏滞阻尼器工作过程2如下：
当左连接耳环1向右连接耳环4方向产生运动时，带动活塞杆3产生同样的运动，右主缸7体积减小，而左主缸6体积增大，此时阻尼介质通过活塞上的阻尼器产生射流，即从右主缸7中流入左主缸6。由于阻尼器的运动，右主缸7内的阻尼介质收到压迫而导致其压强增大，当左主缸内的压强达到或者超过预设安全值时，阻尼介质会通过挤压使上活塞13向左运动，从而使阻尼介质通过压强调节装置流到左主缸6中。当右主缸7压强小于预设值时，弹簧15会带动上活塞13回到平衡位置。通过机械自动控制，保证阻尼介质中压强不会过大而威胁阻尼器的安全。
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为机械式控压黏滞阻尼器整体示意图；
图2为压强调节装置立体示意图；
图3为压强调节装置细部图；
图4为I-I剖面图；
图5为I-I断面图；
图6为II-II剖面图；
图7为II-II断面图；
图8为III-III剖面图；
图9为III-III断面图；
图10为压强调节装置与通液管连接示意图；
图11为主缸与通液管连接示意图；
图12为工作过程1阻尼介质流向整体示意图；
图13为工作过程1压强调节装置阻尼介质流向及上活塞运动示意图；
图14为工作过程2阻尼介质流向整体示意图；
图15为工作过程2压强调节装置阻尼介质流向及上活塞运动示意图。
在图1～图15中，1为左连接耳环；2为副缸；3为活塞杆；4为右连接耳环；5为下活塞；6为左主缸；7为右主缸；8为下间隙；9为阻尼孔；10为螺母；11为通液管；12为上活塞；13为限位挡块；14为弹簧；15为导向挡板；16为套筒；17为包裹外壁；18为上间隙；19为圆环底盘；20为压强调节装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
图1是按照本发明的机械式控压黏滞阻尼器的整体结构示意图。如图1所示，该机械式控压黏滞阻尼器主要包括主缸，副缸，下活塞，活塞杆，通液管，压强控制装置，其中主缸被分为左主缸6和右主缸7，左主缸6和右主缸7内充满着相同的阻尼介质。下活塞5设置在左主缸6和右主缸7之间并可沿其轴向方向来回移动，由此带动与之相连的活塞杆3一同移动，针对现有技术中各类黏滞阻尼器的压强不可调控，一旦阻尼器内的压强过大，就可能造成阻尼器的损坏并对工程结构的安全性造成很大影响的问题，本发提供一种对传统黏滞阻尼器的改进方法，以实现对阻尼器内压强的可控调节，其特征在于其施工步骤如下：
(1)如图1所示，将工厂预制好的主缸与副缸的整体构件左端焊接左连接耳环1，在左主缸6与右主缸7上部开孔，通过密封焊接通液管，各个间隙或孔处设置密封件；
(2)如图3所示，压强调节装置20是对称的，将限位挡块13与导向挡板15焊在圆环底盘上，左右两边的导向挡板15与套筒16焊接，上活塞12两边连接着弹簧14，弹簧14连接在圆环底盘19上，上述整体和包裹外壁17构成压强调节装置20；
(3)如图10所示，将通液管11上部通过螺母10与压强调节装置20相连；
(4)如图11所示，将通液管11下部通过螺母10与左主缸6或右主缸7相连，通过通液孔利用压力泵向主缸内填充阻尼介质，使主缸与通液管11充满阻尼介质，而后将通液孔进行密封处理。
当按照本发明的机械式控压黏滞阻尼器工作时，活塞会在主缸和副缸内来回运动，并且阻尼介质经过阻尼孔时会产生黏滞阻力，由此起到抗震减阻的效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，对于单出杆黏滞阻尼器及其他油压减震器同样适用，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机械式控压黏滞阻尼器，其包括填充有阻尼介质的左主缸(6)与右主缸(7)，所述左主缸(6)与右主缸(7)设置有活塞杆(3)，活塞杆(3)伸出右主缸(7)的一端与右连接耳环(4)固定，活塞杆(3)伸出左主缸(6)的一端伸入副缸(2)中；活塞杆(3)上设置有下活塞(5)，下活塞(5)上设有阻尼孔(9)，阻尼介质为液体可在阻尼孔(9)中通过；下活塞(5)与左主缸(6)及右主缸(7)的内壁留有间隙，其间隙可减小下活塞(5)与主缸的摩擦，下活塞(5)运动时阻尼介质无法通过下间隙(8)；各个间隙或孔出设置密封件，其特征在于：通液管(11)为圆管，通液管(11)两端的下部分别焊接在左主缸(6)与右主缸(7)上，可使左主缸(6)与右主缸(7)连通，通液管上设有可以调节压强的装置。
2.根据权利要求1所述的机械式控压黏滞阻尼器，其特征在于：所述通液管(11)为圆管，其上部通过螺母(10)与压强调节装置(20)相连，其下部通过螺母(10)与左主缸(6)或右主缸(7)相连，便于维修与更换。
3.根据权利要求1所述的机械式控压黏滞阻尼器，其特征在于：所述圆环底盘(19)一共2个，用于连接导向挡板(15)，限位挡块(13)，直接置于包裹外壁(17)两端，以便进行更换，其外径与包裹外壁(17)的内径相同。
4.根据权利要求1所述的机械式控压黏滞阻尼器，其特征在于：所述限位挡块(13)一共八个，每个圆环底盘(19)上焊四个，限制上活塞(12)左右运动极限位置。
5.根据权利要求1所述的机械式控压黏滞阻尼器，其特征在于：所述导向挡板(15)一共八个，每个圆环底盘(19)上焊四个，导向挡板(15)能保证上活塞(12)沿通液管中心轴线方向上运动。
6.根据权利要求1所述的机械式控压黏滞阻尼器，其特征在于：所述套筒(16)焊接连接8个导向挡板(15)，通过焊接使导向挡板(15)，圆环底盘(19)，限位挡块(13)，套筒(16)连接成一个整体。
7.根据权利要求1所述的机械式控压黏滞阻尼器，其特征在于：所述上活塞(12)两端分别与等刚度的弹簧(14)相连，处于平衡位置时其中心位于套筒(16)中心，上活塞(12)与套筒(16)及导向挡板(15)的内壁留有上间隙(18)。
8.根据权利要求1所述的机械式控压黏滞阻尼器，其特征在于：所述弹簧(14)分别连接在圆环底盘(19)与上活塞(12)上，共设置两个，其刚度相等，弹簧(14)的型号可据主缸内的预设极限压强进行选用。
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