CN109826847A - 一种用于隔震装置的自动锁定装置 - Google Patents

Abstract

一种用于隔震装置的自动锁定装置，包括连接在隔震装置不同层板侧面的上侧底座和下侧底座，上侧底座的下表面固定设置有卡座，下侧底座的上表面固定设置有保护盒，卡座开有下端开放的竖向槽一，竖向槽一的顶端设置有永磁体，保护盒中设置有永磁材质的质量块以及供质量块横向移动的空间，质量块的下端设置万向球，保护盒顶部开有与竖向槽一对应的竖向槽二，磁性材质的销轴位于竖向槽一中，其长度满足在底端与质量块吸附连接时，贯穿保护盒和卡座，限制锁定装置横向运动；顶端与永磁体吸附连接时，从竖向槽二中脱离。本发明保证了在参观人员推动、工作人员布展等情况下，隔震装置不发生运动；在发生地震时可以实现自动解锁，并在地震停止后实现自锁。

Description

一种用于隔震装置的自动锁定装置

技术领域

本发明属于减隔震技术领域，特别涉及一种用于隔震装置的自动锁定装置。

背景技术

我国位于世界两大地震带太平洋地震带和欧亚地震带的中间地带，是一个多地震国家。地震对博物馆馆藏文物的破坏极其严重。目前各大博物馆都采用了隔震装置对文物进行保护，隔震装置可以有效地降低地震的作用，减少对文物的破坏，因此具有很好的实用性。但是由于隔震装置敏感的反应，使得在发生微小晃动时，隔震装置就会发生运动，具有很大的不安全性。同时在参观人员推动或工作人员布展时，需要隔震装置保持静止；在发生地震时，则需要隔震装置发挥作用。因此需要一种自动锁定和解锁的装置解决这个问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于隔震装置的自动锁定装置，利用该装置可实现隔震装置自动锁定和解锁，解决了地震时和非地震时锁定和解锁状态的自动切换问题，实现在非地震时隔震装置保持静止的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于隔震装置的自动锁定装置，包括连接在隔震装置1不同层板侧面的上侧底座41和下侧底座42，在上侧底座41的下表面固定设置有卡座5，在下侧底座42的上表面固定设置有保护盒7，卡座5开有下端开放的竖向槽一，竖向槽一的顶端设置有永磁体，保护盒7中设置有永磁材质的质量块8以及供质量块8横向移动的空间，质量块8的下端设置万向球9，保护盒7顶部开有与竖向槽一对应的竖向槽二，磁性材质的销轴6位于竖向槽一中，其长度满足在底端与质量块8吸附连接时，同时位于竖向槽一和竖向槽二中，即贯穿卡座5和保护盒7，限制卡座5和保护盒7的水平移动，实现锁定；顶端与永磁体吸附连接时，从竖向槽二中脱离，不再限制卡座5和保护盒7的水平移动，实现解锁。

所述上侧底座41和下侧底座42分别连接在隔震装置1上下相邻层板的侧面。

所述自动锁定装置有多个，分别设置在隔震装置1的不同侧面以及不同层板之间。

所述保护盒7中供质量块8横向移动的空间的侧面设置有若干朝向质量块8的缓冲弹簧10。

所述卡座5与保护盒7之间有一定间隙。

所述质量块8的下部为圆柱结构，上部为圆台结构，圆柱底部通过螺栓11固定四个万向球9，所述保护盒7内的底部为内凹球面。

所述竖向槽一的直径为d₁，销轴6的直径为d₂，竖向槽二直径为d₃，其关系为：d₁＝d₃≥d₂+3mm，

所述卡座5的高度为h₁，卡座5与保护盒7的竖向间距为h₂，竖向槽一的深度为h₃，销轴6的高度为h₄，保护盒7最低净空高度为h₅，质量块8和万向球9的总高度为h₆，保护盒7最高净空高度为h₇，其关系为：h₁≥h₃+5mm，h₂+h₃≥h₄+2mm,h₄≥h₂+(h₇-h₆)+8mm，h₅≥h₆+5mm。

所述卡座5内永磁体对销轴6竖向的作用力为F_b1，质量块8对销轴6竖向的作用力为F_b2，销轴6的质量为m₁，其关系为：F_b2+m₁g>F_b1。

在人工推动隔震装置1时，推动的水平作用力为F，销轴6与质量块8之间水平方向的作用力为F_a，万向球9与保护盒7底面的摩擦力为f，其关系为：F_a+f>F；

在发生微小晃动时，质量块8在晃动时所受惯性力V＝m×a₁，其中a₁为隔震装置1的初始工作加速度，a₁不大于按《建筑抗震设计规范》确定的隔震装置安放处场地设防烈度的设计基本加速度a₀，其关系为：F_a+f>V；

在地震作用较大时，质量块8在惯性作用下与销轴6脱离，实现解锁，其关系为：V＝m×a₁>F_a+f，F_b1>m₁g。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明连接在隔震装置的上下板之间，可以根据隔震装置的运动方向设置多个锁定装置，实现对隔震装置的多向锁定及解锁。

2、本发明解锁的条件是惯性力大于磁力，根据隔震装置所在位置的抗震设防烈度可以对装置进行调整，通过改变卡座内槽的永久磁铁和质量块顶部的永久磁铁的磁力、质量块的质量和材料以及保护盒内球面的摩擦系数，保证在不同情况下的本装置能灵活地实现解锁。

3、保护盒内的内凹球面可以为质量块提供回复力，在地震停止后，质量块回复原位，销轴在磁力的作用下重新与质量块连接，实现了自锁。

附图说明

图1为本发明自动锁定装置安装到隔震装置上的效果图。

图2为本发明自动锁定装置锁定状态的正视图。

图3为本发明自动锁定装置锁定状态的剖面图。

图4为本发明自动锁定装置解锁状态的正视图。

图5为本发明自动锁定装置解锁状态的剖面图。

图6为本发明自动锁定装置质量块与万向球组合的正视图。

图7为本发明自动锁定装置质量块与万向球组合的俯视图。

图8为本发明自动锁定装置质量块与万向球组合的剖面图。

图中，隔震装置1，自锁装置2，螺栓孔3，上侧底座41，卡座5，销轴6，保护盒7，下侧底座42，质量块8，万向球9，缓冲弹簧10，螺栓11。

具体实施方式

为了详细介绍本发明的实施目的、技术方案和优点，下面结合本发明的附图，对本发明在实际使用过程中的技术方案进行描述。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件。文中所描述的实例是本发明的部分实例，而不是全部的实例。凡是基于本发明的实例，本领域的技术人员在没有做出创造性改变前提下所获得的所有其他实例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图和实例详细说明本发明的实施方式。

图1为本发明自动锁定装置2安装到隔震装置1上的效果图。自动锁定装置2连接在隔震装置1的上下层板之间，可以根据隔震装置1的运动方向在不同侧面以及不同层板之间设置多个自动锁定装置2，实现对隔震装置1的多向锁定及解锁。

图2为本发明自动锁定装置锁定状态的正视图，图3为本发明自动锁定装置锁定状态的剖面图。本发明自动锁定装置采用的技术方案为：包括用于连接在隔震装置1不同层板侧面的上侧底座41和下侧底座42，上侧底座41和下侧底座42上的螺栓孔3配合螺栓将自动锁定装置2与隔震装置1固接在一起。

在上侧底座41的下表面固定设置有卡座5，在下侧底座42的上表面固定设置有保护盒7，卡座5与保护盒7之间有一定间隙。卡座5开有下端开放的竖向槽一，竖向槽一的顶端设置有永磁体，保护盒7中设置有永磁材质的质量块8以及供质量块8横向移动的空间，质量块8的下端设置万向球9，保护盒7内的底部为内凹球面，正常状态下，质量块8位于内凹球面的中央低点位置，球面上有一层聚四氟乙烯涂料，保护盒7中供质量块8横向移动的空间的侧面设置有若干朝向质量块8的缓冲弹簧10。保护盒7顶部开有与竖向槽一对应的竖向槽二，磁性材质的销轴6位于竖向槽一中，其长度满足在底端与质量块8吸附连接时，同时位于竖向槽一和竖向槽二中，顶端与永磁体吸附连接时，从竖向槽二中脱离。从而在无晃动或者是微小晃动下，贯穿卡座5和保护盒7，限制二者的水平横向移动以及自动锁定装置2的横向运动，使得与之相连的隔震装置1无法滑动，实现锁定。

图4为本发明自动锁定装置解锁状态的正视图。图5为本发明自动锁定装置解锁状态的剖面图。当地震作用较大时，质量块8由于惯性在内凹球面滑动，销轴6与质量块8发生脱离，销轴6在竖向槽一顶端永磁体的引力作用下向上运动，从竖向槽二中脱离，与保护盒7分开，不再限制卡座5和保护盒7的水平移动，此时自动锁定装置2可以发生横向运动，实现了解锁。

图6为本发明自动锁定装置质量块与万向球组合的正视图。图7为本发明自动锁定装置质量块与万向球组合的俯视图。图8为本发明自动锁定装置质量块与万向球组合的剖面图。质量块8的下部为圆柱结构，上部为圆台结构，圆台的设计可以防止质量块滑动到极限位置时与保护盒内壁发生碰撞。圆柱底部通过螺栓11固定四个万向球9，四个万向球9均匀布置在质量块8底部，万向球9灵活的滑动能力减小了质量块8滑动的摩擦力，降低了自动锁定装置2解锁的条件，提高了装置的灵敏度。

下面结合实例说明本发明的作用机理。

图中所示，卡座5内竖向槽一的开孔直径为d₁，销轴6直径为d₂，竖向槽二直径为d₃，设计要求d₁＝d₃≥d₂+3mm，这样设计避免了销轴6在运动过程中受到竖向槽一槽壁和竖向槽二槽壁的摩擦。卡座5的高度为h₁，卡座5与保护盒7的间距为h₂，卡竖向槽一开孔深度为h₃，销轴6的高度为h₄，保护盒7最低净空高度为h₅，质量块8和万向球9的总高度为h₆，保护盒7最高净空高度为h₇。设计要求h₁≥h₃+5mm，h₂+h₃≥h₄+2mm,h₄≥h₂+(h₇-h₆)+8mm，h₅≥h₆+5mm。这样设计保证了在锁定时销轴6能贯穿保护盒7和卡座5，并限制装置横向的相对运动；在解锁时保证了销轴6与保护盒7之间有足够的间隙，防止销轴6阻碍保护盒7与卡座5的相对运动。

在锁定状态时，假定人工推动隔震装置1的水平作用力为F，销轴6与质量块8之间水平方向的作用力为F_a，万向球9与保护盒7内凹球面的摩擦力为f，设计要求F_a+f>F。

假设发生微小晃动时，质量块8在晃动时所受惯性力V＝m×a₁，其中a₁为隔震装置1的初始工作加速度，a₁不大于按《建筑抗震设计规范》确定的隔震装置1安放处场地设防烈度的设计基本加速度a₀。设计要求F_a+f>V，这样设计保证在微小晃动和工作人员推动的情况下，自动锁定装置2处于锁定状态。假设卡座5内永磁体对销轴6竖向的作用力为F_b1，质量块8对销轴6竖向的作用力为F_b2，销轴6的质量为m₁，设计要求F_b2+m₁g>F_b1，这样设计保证在锁定状态时，销轴6与质量块8相连，不发生脱离。

在解锁状态时，假设地震作用较大时，质量块8在惯性作用下与销轴6脱离，实现解锁，设计要求V＝m×a₁>F_a+f，F_b1>m₁g，此时销轴6与质量块8脱离，销轴6在卡座5内永磁体的作用下向上运动，销轴6对保护盒7的限制失效，保护盒7与卡座5可以相对运动，实现了解锁。

在地震作用结束后，内凹球面为质量块8提供回复力，质量块8回到初始位置，销轴6由于质量块8磁力的作用力向下运动，重新与质量块8相连，实现了自锁。此时满足设计要求F_b2+m₁g>F_b1。

即，自动锁定装置2的解锁条件为发生地震时，质量块8的惯性力大于万向球9的滑动摩擦力和销轴6对质量块8水平方向的磁力；自锁条件为质量块8对销轴6的作用力和销轴6的重力大于卡座5内永磁体对销轴6的作用力。

本发明可以根据实际情况对装置进行调整，包括以下几种方式：1、通过调整质量块的质量改变惯性力的大小；2、通过改变保护盒内凹球面表面涂料改变摩擦系数，从而改变摩擦力的大小；3、通过调整质量块顶部永久磁铁和卡座内槽永久磁铁的磁力，改变对销轴的作用力大小。

综上，本发明可保证在参观人员推动、工作人员布展等情况下，隔震装置不发生运动；在发生地震时锁定装置可以实现自动解锁，满足隔震装置的使用要求；在地震停止后可以实现自锁，非常方便。

Claims (10)

1.一种用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，包括连接在隔震装置(1)不同层板侧面的上侧底座(41)和下侧底座(42)，在上侧底座(41)的下表面固定设置有卡座(5)，在下侧底座(42)的上表面固定设置有保护盒(7)，卡座(5)开有下端开放的竖向槽一，竖向槽一的顶端设置有永磁体，保护盒(7)中设置有永磁材质的质量块(8)以及供质量块(8)横向移动的空间，质量块(8)的下端设置万向球(9)，保护盒(7)顶部开有与竖向槽一对应的竖向槽二，磁性材质的销轴(6)位于竖向槽一中，其长度满足在底端与质量块(8)吸附连接时，同时位于竖向槽一和竖向槽二中，即贯穿卡座(5)和保护盒(7)，限制卡座(5)和保护盒(7)的水平移动，实现锁定，顶端与永磁体吸附连接时，从竖向槽二中脱离，不再限制卡座(5)和保护盒(7)的水平移动，实现解锁。

2.根据权利要求1所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述上侧底座(41)和下侧底座(42)分别连接在隔震装置(1)上下相邻层板的侧面。

3.根据权利要求1或2所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述自动锁定装置有多个，分别设置在隔震装置(1)的不同侧面以及不同层板之间。

4.根据权利要求1所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述保护盒(7)中供质量块(8)横向移动的空间的侧面设置有若干朝向质量块(8)的缓冲弹簧(10)。

5.根据权利要求1所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述卡座(5)与保护盒(7)之间有一定间隙。

6.根据权利要求1所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述质量块(8)的下部为圆柱结构，上部为圆台结构，圆柱底部通过螺栓(11)固定四个万向球(9)，所述保护盒(7)内的底部为内凹球面。

7.根据权利要求1所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述竖向槽一的直径为d₁，销轴(6)的直径为d₂，竖向槽二直径为d₃，其关系为：d₁＝d₃≥d₂+3mm，

8.根据权利要求1或7所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述卡座(5)的高度为h₁，卡座(5)与保护盒(7)的竖向间距为h₂，竖向槽一的深度为h₃，销轴(6)的高度为h₄，保护盒(7)最低净空高度为h₅，质量块(8)和万向球(9)的总高度为h₆，保护盒(7)最高净空高度为h₇，其关系为：h₁≥h₃+5mm，h₂+h₃≥h₄+2mm,h₄≥h₂+(h₇-h₆)+8mm，h₅≥h₆+5mm。

9.根据权利要求1所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，所述卡座(5)内永磁体对销轴(6)竖向的作用力为F_b1，质量块(8)对销轴(6)竖向的作用力为F_b2，销轴(6)的质量为m₁，其关系为：F_b2+m₁g>F_b1。

10.根据权利要求1或9所述用于隔震装置的自动锁定装置，其特征在于，在人工推动隔震装置(1)时，推动的水平作用力为F，销轴(6)与质量块(8)之间水平方向的作用力为F_a，万向球(9)与保护盒(7)底面的摩擦力为f，其关系为：F_a+f>F；

在发生微小晃动时，质量块(8)在晃动时所受惯性力V＝m×a₁，其中a₁为隔震装置(1)的初始工作加速度，a₁不大于按《建筑抗震设计规范》确定的隔震装置安放处场地设防烈度的设计基本加速度a₀，其关系为：F_a+f>V；

在地震作用较大时，质量块(8)在惯性作用下与销轴(6)脱离，实现解锁，其关系为：V＝m×a₁>F_a+f，F_b1>m₁g。