CN109779065A - 一种建筑横向减震电磁阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑横向减震电磁阻尼器，包括由外筒和内筒构成的阻尼器本体，还包括第一连接轴、第二连接轴以及沿内筒轴向设置的多级阻尼板，第一连接轴、第二连接轴分别连接相邻的两个建筑或者相邻两个建筑的横梁，也可以直接连接建筑内部的横梁。所述内筒固定设置于外筒内并与外筒的内壁之间形成空腔，所述活动阻尼板和固定阻尼板上设置有连通左、右工作腔的阻尼孔；所述内筒的筒壁上设置有用于连通所述右工作腔和空腔的通孔，所述阻尼器本体内还设置有用于调节阻尼力大小的磁场发生器。本发明通过磁场发生器激励磁流变液，能够在不同振动激励的情况下提供不同的阻尼力，能够快速应用于现代的各种建筑或者桥梁结构中，扩展能力强，而且响应速度快，具有良好的稳定性和可靠性。

Description

一种建筑横向减震电磁阻尼器

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体涉及一种建筑横向减震电磁阻尼器。

背景技术

阻尼器是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器，在美国被结构工程界接受以前，经历了大量实验，严格审查，反复论证，特别是地震考验的漫长过程。二十世纪，特别是近二、三十年人们对建筑物的抗振动的能力的提高已经做了巨大的努力，取得了显著的成果。这一成果中最引以为自豪的是“结构的保护系统”。人们跳出了传统增强梁、柱、墙提高抗振动的能力的观念，结合结构的动力性能，巧妙的避免或减少了地震，风力的破坏。基础隔震(Base Isolation)，各种利用阻尼器(Damper)吸能，耗能系统，高层建筑屋顶上的质量共振阻尼系统(TMD)和主动控制(Active Control)减震体系都是已经走向了工程实际。有的已经成为减少振动不可少的保护措施。特别是对于难于预料的地震，破坏机理还不十分清楚的多维振动，这些结构的保护系统就显得更加重要。

为了防止地震过程中建筑物倒塌，需要在建筑物下部安装隔震装置，以有效防止地震过程建筑物摇晃倒塌，保护人们的生命财产安全。现有技术中，地震会产生的纵向载荷和横向载荷，但是对于建筑来说，如何消除横向载荷也非常重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种建筑横向减震电磁阻尼器，可以用于消除建筑内或者建筑之间的横向载荷。

一种建筑横向减震电磁阻尼器，包括由外筒和内筒构成的阻尼器本体，所述内筒固定设置于外筒内并与外筒的内壁之间形成空腔，还包括第一连接轴、第二连接轴以及沿内筒轴向设置的多级阻尼板，所述多级阻尼板置于内筒内并将内筒的内腔分为左、右工作腔，所述多级阻尼板包括活动阻尼板和至少一块固定阻尼板，所述活动阻尼板可在内筒内腔轴向移动，所述第一连接轴与活动阻尼板固定连接并沿内筒的轴向自左工作腔穿出阻尼器本体，所述第二连接轴固定设置于阻尼器本体且相对于第一连接轴设置，所述内筒和所述外筒的内腔中填充有磁流变液，所述活动阻尼板和固定阻尼板上设置有连通左、右工作腔的阻尼孔；所述内筒的筒壁上设置有用于连通所述右工作腔和空腔的通孔，所述阻尼器本体内还设置有用于调节阻尼力大小的磁场发生器。

进一步，所述第二连接轴自右工作腔穿入阻尼器本体内，所述磁场发生器包括缠绕设置在所述第二连接轴上的励磁线圈，所述励磁线圈位于阻尼器本体内且外套设置有套筒，所述套筒与第二连接轴固定连接，所述励磁线圈产生的磁场垂直穿过所述阻尼孔的轴向。

进一步，所述固定阻尼板的中心通孔，所述套筒穿过固定阻尼板的中心通孔，所述固定阻尼板径向支承于内筒内壁与套筒外壁且分别与内筒内壁与套筒外壁固定连接。

进一步，所述固定阻尼板为沿内筒轴向设置的至少三块，所述固定阻尼板的阻尼孔沿固定阻尼板的周向设置，相邻两块固定阻尼板的阻尼孔错开设置。

进一步，所述固定阻尼板包括沿内筒的轴向从左至右依次设置的第一固定阻尼板、第二固定阻尼板和第三固定阻尼板，所述第三固定阻尼板上的阻尼孔大于第一固定阻尼板和第二固定阻尼板上的阻尼孔。

进一步，所述第三固定阻尼板设置于所述套筒的右侧，且第三固定阻尼板上形成用于安装所述套筒的台阶。

进一步，所述活动阻尼板活动套设于所述套筒外侧，所述第一连接轴通过支架与所述活动阻尼板固定连接，所述支架位于活动阻尼板的一端呈环形。

进一步，所述支架与所述套筒之间设置有用于对第一连接轴的径向进行缓冲的缓冲装置。

进一步，所述内腔内填充有惰性气体，所述惰性气体相对于通孔位于空腔的另一侧。

进一步，所述外筒上设置有用于充放所述惰性气体的充气阀门。

本发明的有益效果：本发明建筑横向减震电磁阻尼器，包括由外筒和内筒构成的阻尼器本体，还包括第一连接轴、第二连接轴以及沿内筒轴向设置的多级阻尼板，第一连接轴、第二连接轴分别连接相邻的两个建筑或者相邻两个建筑的横梁，也可以直接连接建筑内部的横梁。所述内筒固定设置于外筒内并与外筒的内壁之间形成空腔，所述活动阻尼板和固定阻尼板上设置有连通左、右工作腔的阻尼孔；所述内筒的筒壁上设置有用于连通所述右工作腔和空腔的通孔，所述阻尼器本体内还设置有用于调节阻尼力大小的磁场发生器。本发明通过磁场发生器激励磁流变液，能够在不同振动激励的情况下提供不同的阻尼力，能够快速应用于现代的各种建筑或者桥梁结构中，扩展能力强，而且响应速度快，具有良好的稳定性和可靠性。

本发明内筒的筒壁上设置有用于连通所述右工作腔和空腔的通孔，这样使震动时突然产生的力不会突然全部加载到多级阻尼板上，在径向可通过通孔可以传递到阻尼器本体的另一端，传递平稳，具有良好的稳定性和可靠性。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为第一固定阻尼板的结构示意图；

图3为第二固定阻尼板的结构示意图；

图4为第三固定阻尼板的结构示意图；

图5为第三固定阻尼板的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明的结构示意图，图2为第一固定阻尼板的结构示意图，图3为第二固定阻尼板的结构示意图，图4为第三固定阻尼板的结构示意图，图5为第三固定阻尼板的剖视图。本发明一种建筑横向减震电磁阻尼器，包括由外筒1和内筒2构成的阻尼器本体，所述内筒2固定设置于外筒1内并与外筒1的内壁之间形成空腔3，还包括第一连接轴4、第二连接轴5以及沿内筒2轴向设置的多级阻尼板，所述多级阻尼板置于内筒2内并将内筒2的内腔分为左、右工作腔，所述多级阻尼板包括活动阻尼板6和至少一块固定阻尼板，所述活动阻尼板6可在内筒2内腔轴向移动，所述第一连接轴4与活动阻尼板6固定连接并沿内筒2的轴向自左工作腔穿出阻尼器本体，所述第二连接轴5固定设置于阻尼器本体且相对于第一连接轴4设置，所述内2筒和所述外筒1的内腔中填充有磁流变液，所述活动阻尼板6和固定阻尼板上设置有连通左、右工作腔的阻尼孔10；所述内筒2的筒壁上设置有用于连通所述右工作腔和空腔3的通孔11，所述阻尼器本体内还设置有用于调节阻尼力大小的磁场发生器。

在使用时，当励磁线圈中的电流为零时，外筒1和内筒2内的磁流变液未受磁场影响，流动性好，受到地震时，活动阻尼板6向右移动，磁流变液从活动阻尼板6的左工作腔进入右工作腔，而流经多级阻尼板的磁流变液容积变化，此时多级阻尼板的阻尼孔提供较小的阻尼力；当施加较大励磁电流时，外筒1和内筒2内的磁流变液受磁场影响，发生磁流变效应，流动性变差，从而阻碍活动阻尼板6的移动，提供较大阻尼力，可以达到最阻尼的调节，应用于不同的地形环境。

本发明通过磁场发生器激励磁流变液，能够在不同振动激励的情况下提供不同的阻尼力，能够快速应用于现代的各种建筑或者桥梁结构中，扩展能力强，而且响应速度快，具有良好的稳定性和可靠性。本发明内筒2的筒壁上设置有用于连通所述右工作腔和空腔的通孔11，这样使震动时突然产生的力不会突然全部加载到多级阻尼板上，在径向可通过通孔11可以传递到阻尼器本体的另一端，传递平稳，具有良好的稳定性。

本实施例中，所述第二连接轴5自右工作腔穿入阻尼器本体内，所述磁场发生器包括缠绕设置在所述第二连接轴上的励磁线圈12，所述励磁线圈12位于阻尼器本体内且外套设置有套筒13，所述套筒13与第二连接轴5固定连接，所述励磁线圈12产生的磁场垂直穿过所述阻尼孔10的轴向。本实施例套筒13采用导磁材料，可以在隔离励磁线圈的同时，也不会影响励磁线圈12产生的磁场，保证正常的工作，外筒1和内筒2采用非导磁材料，第二连接轴5被励磁线圈缠绕部分也采用导磁材料。本实施例，第二连接轴5自右工作腔穿入阻尼器本体内，所述磁场发生器包括缠绕设置在所述第二连接轴上的励磁线圈12，第二连接轴5上可设置用于引导励磁线圈12导出的通道，用于连接外部的电源，当然第二连接轴5的其余部分采用非导磁材料，防止励磁线圈12对磁流变液的影响，从而影响阻尼的控制结果，保证稳定性。

本实施例中，所述固定阻尼板的中心通孔，所述套筒13穿过固定阻尼板的中心通孔，所述固定阻尼板径向支承于内筒2内壁与套筒13外壁且分别与内筒2内壁与套筒13外壁固定连接。本实施例固定阻尼板呈环状，环状固定阻尼板的中心供套筒13穿过，且在径向支承内筒2内壁与套筒13外壁，采用此种方式，可以保证阻尼器本体的结构强度，使其在装配式的结构上自身也有很大的结构强度，减少了因为第一连接轴4、第二连接轴5上传递的震动力对其结构的影响，提升了自身结构的稳定性。

本实施例中，所述固定阻尼板为沿内筒2轴向设置的至少三块，所述固定阻尼板的阻尼孔沿固定阻尼板的周向设置，相邻两块固定阻尼板的阻尼孔错开设置。在周向，阻尼孔时错开设置的，可以起到更好的阻尼效果，保证阻尼不处于很大的动态变化空间，增加了整体阻尼的稳定性。

本实施例中，所述固定阻尼板包括沿内筒的轴向从左至右依次设置的第一固定阻尼板7、第二固定阻尼板8和第三固定阻尼板9，所述第三固定阻尼板9上的阻尼孔大于第一固定阻尼板7和第二固定阻尼板8上的阻尼孔。第三固定阻尼板9上的阻尼孔大于第一固定阻尼板7和第二固定阻尼板8上的阻尼孔，可以方便磁流变液进入右工作腔，并通过通孔11进入空腔，在径向可容易通过通孔11可以传递到阻尼器本体的另一端，防止因震动时突然产生的力不会突然全部加载到多级阻尼板上，传递平稳，具有良好的稳定性。

本实施例中，所述第三固定阻尼板9设置于所述套筒13的右侧，且第三固定阻尼板9上形成用于安装所述套筒13的台阶14。台阶14可以对套筒13轴向进行限位，轴向固定更为稳定，安全也更准确。

本实施例中，所述活动阻尼板6活动套设于所述套筒13外侧，所述第一连接轴4通过支架15与所述活动阻尼板6固定连接，所述支架15位于活动阻尼板6的一端呈环形。在使用时，支架15位于活动阻尼板6的一端呈环形，对环形的活动阻尼板6圆周进行轴向用力，活动阻尼板6向右移动，使磁流变液从活动阻尼板6的左工作腔进入右工作腔。

本实施例中，所述支架15与所述套筒13之间设置有用于对第一连接轴4的径向进行缓冲的缓冲装置16。设置缓冲装置16也可以防止第一连接轴4因为突然受力造成的应力集中，可以将活动阻尼板6上的受力转移到套筒13上，增强了结构稳定性，本实施例缓冲装置16采用弹簧，相关的弹簧刚度可以进行选择。

本实施例中，所述内腔内填充有惰性气体，所述惰性气体相对于通孔11位于空腔3的另一侧，所述外筒上设置有用于充放所述惰性气体的充气阀门17。通过设置充气阀门17，可以调整空腔3内的空气压力，不会形成传统磁流变减振器大电流条件下产生的补偿空程问题，也能调节空腔3内的压力。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：包括由外筒和内筒构成的阻尼器本体，所述内筒固定设置于外筒内并与外筒的内壁之间形成空腔，还包括第一连接轴、第二连接轴以及沿内筒轴向设置的多级阻尼板，所述多级阻尼板置于内筒内并将内筒的内腔分为左、右工作腔，所述多级阻尼板包括活动阻尼板和至少一块固定阻尼板，所述活动阻尼板可在内筒内腔轴向移动，所述第一连接轴与活动阻尼板固定连接并沿内筒的轴向自左工作腔穿出阻尼器本体，所述第二连接轴固定设置于阻尼器本体且相对于第一连接轴设置，所述内筒和所述外筒的内腔中填充有磁流变液，所述活动阻尼板和固定阻尼板上设置有连通左、右工作腔的阻尼孔；所述内筒的筒壁上设置有用于连通所述右工作腔和空腔的通孔，所述阻尼器本体内还设置有用于调节阻尼力大小的磁场发生器。

2.根据权利要求1所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述第二连接轴自右工作腔穿入阻尼器本体内，所述磁场发生器包括缠绕设置在所述第二连接轴上的励磁线圈，所述励磁线圈位于阻尼器本体内且外套设置有套筒，所述套筒与第二连接轴固定连接，所述励磁线圈产生的磁场垂直穿过所述阻尼孔的轴向。

3.根据权利要求2所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述固定阻尼板的中心通孔，所述套筒穿过固定阻尼板的中心通孔，所述固定阻尼板径向支承于内筒内壁与套筒外壁且分别与内筒内壁与套筒外壁固定连接。

4.根据权利要求3所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述固定阻尼板为沿内筒轴向设置的至少三块，所述固定阻尼板的阻尼孔沿固定阻尼板的周向设置，相邻两块固定阻尼板的阻尼孔错开设置。

5.根据权利要求4所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述固定阻尼板包括沿内筒的轴向从左至右依次设置的第一固定阻尼板、第二固定阻尼板和第三固定阻尼板，所述第三固定阻尼板上的阻尼孔大于第一固定阻尼板和第二固定阻尼板上的阻尼孔。

6.根据权利要求5所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述第三固定阻尼板设置于所述套筒的右侧，且第三固定阻尼板上形成用于安装所述套筒的台阶。

7.根据权利要求6所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述活动阻尼板活动套设于所述套筒外侧，所述第一连接轴通过支架与所述活动阻尼板固定连接，所述支架位于活动阻尼板的一端呈环形。

8.根据权利要求7所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述支架与所述套筒之间设置有用于对第一连接轴的径向进行缓冲的缓冲装置。

9.根据权利要求1所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述内腔内填充有惰性气体，所述惰性气体相对于通孔位于空腔的另一侧。

10.根据权利要求9所述的建筑横向减震电磁阻尼器，其特征在于：所述外筒上设置有用于充放所述惰性气体的充气阀门。