CN109268432A - 一种阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼器，主要包括缸体、管道、活塞和调节装置，各部分协调集成为可控阻尼力的阻尼器，安装在结构中，并应用于结构振动控制过程中。阻尼器提供阻尼力的关键部位是管道，管道内设有阀块，阀块上设有可调通孔和不可调通孔，不可调通孔在可调通孔损坏时仍可正常工作，且作为可调通孔的备用，以保障阻尼器正常工作，调节装置通过改变可调通孔的流通面积，从而实现了阻尼器阻尼力的部分可调，为结构提供最适合的控制力，以达到最优的阻尼力控制效果，从而减小结构在飓风，地震等极端恶劣条件下的动力响应。

Description

一种阻尼器

技术领域

本发明涉及结构减震控制装置领域，尤其涉及一种阻尼器，并应用于隔震结构作为其主要的耗能减震构件。

背景技术

在过去的几十年中，结构振动控制的理论和应用研究主要分为三个领域：基础隔震、被动耗能减振以及主动、半主动和智能控制。在这些领域中，各国学者取得了许多令人瞩目的成果。目前采用的主要控制方式有主动变刚度系统(AVS)、主动变阻尼系统(AVD)等，同时也引进新型材料，研发新的阻尼器，如磁流变(MR)阻尼器、记忆合金(SMA)阻尼器等。这些减振控制技术已在世界各地得到了应用。而对于半主动控制阻尼器来说，控制装置是其核心内容，目前所使用的控制装置多数为出力小、行程小、定位精度低、且相应速度慢的半主动控制装置，另外，通常所使用的控制装置的造价较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是设计一种阻尼器，该阻尼器的结构简单，能够实现对阻尼力的有效控制，且成本较低。

基于此，本发明提出了一种阻尼器，包括缸体、管道、活塞和调节装置，所述缸体与所述管道相连通，所述缸体内装有黏滞流体，所述活塞设于所述缸体的内部，且所述活塞将所述缸体的内部分隔为第一腔室和第二腔室，所述管道内设有阀块，所述阀块将所述管道分隔为第一段和第二段，且所述阀块上设有至少两个连通所述第一段和所述第二段的通孔，所述第一腔室与所述第一段相连通，所述第二腔室和所述第二段相连通，所述调节装置安装在所述管道上用于控制所述通孔的流通面积。

可选的，所述调节装置包括阀针，所述阀针穿过所述管道插入所述阀块内，且所述阀针与所述通孔的布置方向相垂直，所述阀针改变伸入所述阀块中的位移量，以实现对通孔的流通面积的改变。

可选的，所述阀块上设有与所述阀针相对应的定位孔，所述阀针可滑动地设置于所述定位孔内，且所述定位孔与至少一个所述通孔相连通。

可选的，所述调节装置还包括致动器和位移放大器，所述致动器与所述位移放大器相耦合电连接，且所述阀针固定连接于所述位移放大器上。

可选的，各所述通孔在所述阀块上相互平行地布置。

可选的，还包括副缸体，所述副缸体固定连接于所述缸体的外侧，且所述副缸体与所述第一腔室相连通。

可选的，所述活塞包括活塞头部和用于连接外部构件的第一活塞杆，所述活塞头部密封设置于所述缸体内部，且所述活塞头部将所述缸体分隔为所述第一腔室和所述第二腔室，所述第一活塞杆的第一端部与所述活塞头部固定连接，所述第一活塞杆的第二端部从所述缸体内伸出，以连接外部构件。

可选的，所述活塞还包括第二活塞杆，所述第二活塞杆的第一端部与所述活塞头部固定连接，所述第二活塞杆的第二端部穿过所述缸体伸入所述副缸体内部。

可选的，还包括若干个连接块，所述调节装置通过各所述连接块固定连接于所述管道上。

可选的，所述致动器为压电陶瓷致动器。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的阻尼器包括缸体、管道、活塞和调节装置，缸体与管道相连通，缸体内装有黏滞流体，活塞设于缸体的内部，且活塞将缸体的内部分隔为第一腔室和第二腔室，管道内设有阀块，阀块将管道分隔为第一段和第二段，且阀块上设有至少两个连通第一段和第二段的通孔，第一腔室与第一段相连通，第二腔室和第二段相连通，调节装置安装在管道上用于控制通孔的流通面积。活塞将黏滞流体从第一腔室推向第一段，黏滞流体通过阀块上的通孔从第一段流入第二段，最后由第二段回流至第二腔室，完成一次动作的循环。当黏滞流体流过通孔时，因为通孔的流通面积较小，阻尼力会大幅上升，从而产生大量的能量损耗，而通过调节装置控制通孔处的流通面积则能够进一步的改变阻尼力，从而达到最优的阻尼力控制效果，以减小结构在飓风，地震等极端恶劣条件下的动力响应。

致动器与位移放大器相耦合电连接，致动器在少量的外部电压供给下即可以开始工作，以将电能转化为机械能，并将相应的位移信号传递给位移放大器，由位移放大器将致动器提供的位移信号进行放大，并将放大后的位移进一步的向阀针传递，使得阀针能够改变伸入阀块内的位移量，阀针在阀块内的位移量的实时改变能够控制通孔处的流通面积，从而调节阻尼力的大小。致动器是压电陶瓷致动器，利用压电陶瓷材料的逆压电效应，即将电场转化为机械振动，电场易于调节和精细化控制，且电场的传导速度较快，因此能够响应迅速，控制稳定，此外该材料的造价也相对低廉。

附图说明

图1为本发明的实施例所述的阻尼器结构示意图；

图2为本发明的实施例所述的阻尼器的阀针的主视结构示意图；

图3为本发明的实施例所述的阻尼器的阀块的主视结构示意图；

图4为本发明的实施例所述的阻尼器的阀块的左视结构示意图；

图5为本发明的实施例所述的阻尼器的调节装置的主视结构示意图。

附图标记说明：

1、缸体，11、第一腔室，12、第二腔室，2、管道，21、第一段，22、第二段，3、活塞，31、活塞头部，32、第一活塞杆，33、第二活塞杆，34、插销孔，4、调节装置，41、致动器，42、位移放大器，43、阀针，431、阀针孔，5、阀块，51、通孔，52、定位孔，6、副缸体，7、连接块，8、开口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1至图5，本实施例的阻尼器包括缸体1、管道2、活塞3和调节装置4，缸体1与管道2相连通，缸体1内装有黏滞流体，活塞3设于缸体1的内部，且活塞3将缸体1的内部分隔为第一腔室11和第二腔室12，管道2内设有阀块5，阀块5将管道2分隔为第一段21和第二段22，且阀块5上设有至少两个连通第一段21和第二段22的通孔51，在本实施例中，通孔51的数量以两个为例，第一腔室11与第一段21相连通，第二腔室12和第二段22相连通，调节装置4安装在管道2上用于控制通孔51的流通面积。

基于以上结构，活塞3将黏滞流体从第一腔室11推向第一段21，黏滞流体通过阀块5上的通孔51从第一段21流入第二段22，最后由第二段22回流至第二腔室12，完成一次循环工作。当黏滞流体流过通孔51时，因为通孔51的流通面积较小，从而阻尼力会大幅上升，能够产生大量的能量损耗，此时调节装置4通过控制通孔51的流通面积进一步改变了阻尼力，以达到最优的阻尼力控制效果，减小结构在飓风，地震等极端恶劣条件下的动力响应。需要说明的是，通孔51分为可调通孔和不可调通孔，调节装置4改变的是可调通孔的流通面积，不可调通孔在平常状态下一直保持畅通，因此在可调通孔损坏时，黏滞流体仍可正常通过阀块，且不可调通孔作为可调通孔的备用，有助于阻尼器迅速回到正常工作状态。

其中，调节装置4包括阀针43，阀针43穿过管道2插入阀块5内，且阀针43与通孔51的布置方向相垂直，阀针43改变伸入阀块5中的位移量，能够实现对通孔51的流通面积的改变。阀块5上设有与阀针43相对应的定位孔52，阀针43可滑动地设置于定位孔52内，且定位孔52与通孔51相连通。

参见图5，调节装置4还包括致动器41和位移放大器42，致动器41与位移放大器42相耦合电连接，且阀针43通过阀针孔431固定连接于位移放大器42上。致动器41与位移放大器42耦合电连接的方式，使得致动器41只需要少量的外部电压供给即可开始工作，致动器41工作时将电能转化为机械能，并将位移信号传递给位移放大器42，位移放大器42将致动器41提供的位移信号进行放大，并将放大后的位移信号再次传递给阀针43，从而控制阀针43在阀块5中的位移量，通过阀针43在阀块5中的位移量的改变能够改变阀针43对通孔51的遮挡量，进而实时地改变通孔51的流通面积，从而调节阻尼力的大小。各通孔51在阀块5上相互平行地布置，该布置方式有利于阀针43更换插入的通孔51位置。本实施例的阻尼器还包括副缸体6，副缸体6固定连接于缸体1的外侧，且副缸体6与第一腔室11相连通。副缸体6通过稳定第二活塞杆33的一端，使得活塞3整体运作平稳，不会产生径向移动，有助于提供稳定的阻尼力。

进一步的，活塞3包括活塞头部31和用于连接外部构件的第一活塞杆32，活塞头部31密封设置于缸体1内部，且活塞头部31将缸体1分隔为第一腔室11和第二腔室12，第一活塞杆32的第一端部与活塞头部31固定连接，第一活塞杆32的第二端部从缸体1内伸出，其上设有插销孔34，用于连接和固定外部结构，使得阻尼器整体安装方便。活塞3还包括第二活塞杆33，第二活塞杆33的第一端部与活塞头部31固定连接，第二活塞杆33的第二端部穿过缸体1伸入副缸体6内部。第二活塞杆33引导活塞3的运行，使得活塞3能够稳定有效地推动黏滞流体流动。

参见图1，本实施例的阻尼器还包括若干个连接块7，调节装置4通过各连接块7固定连接于管道2上。连接块7用于将调节装置4可靠地固定于管道2上，由此保证了调节装置4运作平稳。另外，管道2上还设有至少两个开口8，在本实施例中，开口8的数量以两个为例，一个开口8用于黏滞流体的装入，另一个开口8用于黏滞流体的排出，开口8在阻尼器工作时处于关闭状态，以保证工作稳定。

需要说明的是，在本实施例中，致动器41采用的是压电陶瓷致动器41。利用压电陶瓷材料的逆压电效应，即将电场转化为机械振动，电场易于调节和精细化控制，同时电场的传导速度较快，因此能够响应迅速，控制稳定，此外该材料的造价也相对低廉。但是在其他实施例中，致动器41的材料并不受本实施例的限制，当可按照实际的需要，进行合适的选择，只要能够保证致动器41的工作效果即可。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻尼器，其特征在于，包括缸体、管道、活塞和调节装置，所述缸体与所述管道相连通，所述缸体内装有黏滞流体，所述活塞设于所述缸体的内部，且所述活塞将所述缸体的内部分隔为第一腔室和第二腔室，所述管道内设有阀块，所述阀块将所述管道分隔为第一段和第二段，且所述阀块上设有至少两个连通所述第一段和所述第二段的通孔，所述第一腔室与所述第一段相连通，所述第二腔室和所述第二段相连通，所述调节装置安装在所述管道上用于控制所述通孔的流通面积。

2.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，所述调节装置包括阀针，所述阀针穿过所述管道插入所述阀块内，且所述阀针与所述通孔的布置方向相垂直，所述阀针改变伸入所述阀块中的位移量，以实现对通孔的流通面积的改变。

3.根据权利要求2所述的阻尼器，其特征在于，所述阀块上设有与所述阀针相对应的定位孔，所述阀针可滑动地设置于所述定位孔内，且所述定位孔与至少一个所述通孔相连通。

4.根据权利要求2或3所述的阻尼器，其特征在于，所述调节装置还包括致动器和位移放大器，所述致动器与所述位移放大器相耦合电连接，且所述阀针固定连接于所述位移放大器上。

5.根据权利要求1至3任一项所述的阻尼器，其特征在于，各所述通孔在所述阀块上相互平行地布置。

6.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，还包括副缸体，所述副缸体固定连接于所述缸体的外侧，且所述副缸体与所述第一腔室相连通。

7.根据权利要求6所述的阻尼器，其特征在于，所述活塞包括活塞头部和用于连接外部构件的第一活塞杆，所述活塞头部密封设置于所述缸体内部，且所述活塞头部将所述缸体分隔为所述第一腔室和所述第二腔室，所述第一活塞杆的第一端部与所述活塞头部固定连接，所述第一活塞杆的第二端部从所述缸体内伸出，以连接外部构件。

8.根据权利要求7所述的阻尼器，其特征在于，所述活塞还包括第二活塞杆，所述第二活塞杆的第一端部与所述活塞头部固定连接，所述第二活塞杆的第二端部穿过所述缸体伸入所述副缸体内部。

9.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，还包括若干个连接块，所述调节装置通过各所述连接块固定连接于所述管道上。

10.根据权利要求4所述的阻尼器，其特征在于，所述致动器为压电陶瓷致动器。