CN110173534A - 一种无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器及其工作方法，阻尼器包括法兰、活塞杆、活塞、缸体、第一波纹管、第二波纹管、高耗散粘弹性材料环、限位环、第一缸盖、副缸体、第二缸盖、活塞杆缸盖、阻尼流体等。通过活塞杆轴向运动，挤压缸体内活塞两侧的阻尼流体产生阻尼作用，并通过高耗散粘弹性材料环对活塞杆的作用将阻尼导向多方向。该阻尼器采用波纹管将活塞杆活动空间内的阻尼流体完全密封，消除了滑动密封环节，从而避免了阻尼器的泄漏风险。

Description

一种无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器，具有多方向阻尼、密封性能好、无泄漏、耐温性好、使用寿命长、工艺及材料要求低等优点，适用于房屋建筑物及桥梁等重要构筑设施的抗震，属于工程技术领域。

背景技术

工程建筑领域中，广泛采用阻尼器用于提升建筑结构的抗震能力。常见的粘滞流体阻尼器一般采用滑动往复运动的方式，利用粘滞流体的孔隙流动将振动能量转化为热能，从而达到耗能减振的效果。常见的粘滞流体阻尼器配有固定的活塞杆，只能将阻尼器产生的阻尼导向设定的方向，无法提供多方向的阻尼性能和耗能性能。同时，对于粘滞流体阻尼器而言，其滑动密封性能至关重要。良好的滑动密封涉及到设计方案、材料特性、加工工艺以及使用环境等因素，既要将流体长期密封，又要保证活塞杆易于滑动不卡滞，使用要求高，技术难度大。

阻尼器密封部位在使用期间受到流体内压、活塞杆往复滑动、外界温度变化等因素的影响，对长期密封效果造成了很大影响，往往会导致阻尼流体泄漏，进而造成阻尼器失去减振吸能的功效。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种无泄漏的多方向粘滞流体阻尼器，该阻尼器具有简单可靠、多向耗能、无泄漏、耐温性好、使用寿命长、且安装工艺及密封材料性能要求低等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器，包括：

缸体，缸体内部填充阻尼流体；

活塞，设置在所述缸体内部，并且与所述缸体内壁之间滑动间隙配合，活塞将缸体内腔分隔为两个腔室，活塞上开有阻尼孔，所述阻尼孔作为阻尼流体的流动通道，所述缸体包括：筒体、连接在筒体一端的第一缸盖、以及连接在筒体另一端的第二缸盖；所述活塞的一侧连接有第一活塞杆，第一活塞杆的一端与活塞连接，第一活塞杆的另一端伸出所述第一缸盖后与一法兰连接；活塞另一侧连接有第二活塞杆，第二活塞杆的一端与活塞连接，第二活塞杆的另一端伸出所述第二缸盖后与活塞杆缸盖连接；

副缸体，与缸体上的第二缸盖连接，用于为所述第二活塞杆的运动提供空间；法兰和副缸体上连接有用于提供对外安装的接口；

第一波纹管，连接在法兰及第一缸盖之间，将第一活塞杆包裹在内，第一波纹管内部填充阻尼流体；

第二波纹管，连接在活塞杆缸盖和第二缸盖之间，将第二活塞杆包裹在内，第二波纹管内部填充阻尼流体；

第一缸盖和第二缸盖上分别设有供阻尼流体串流的槽孔；

所述第一缸盖的中心处设有供第一活塞杆穿过的第一活塞杆孔，所述第一活塞杆孔的孔径大于第一活塞杆的杆径，第一活塞杆的杆壁和第一活塞孔之间设有第一环形柔性连接件；所述第二缸盖的中心处设有供第二活塞杆穿过的第二活塞杆孔，所述第二活塞杆孔的孔径大于第二活塞杆的杆径，第二活塞杆的杆壁和第二活塞孔之间设有第二环形柔性连接件。

所述第一环形柔性连接件和第二环形柔性连接件均为高耗散粘弹性材料环。

所述第一缸盖上的槽孔包括多个第二槽孔单元，多个第二槽孔单元围绕所述第一活塞杆孔周围均布；所述第二缸盖上的槽孔包括多个第二槽孔单元，多个第二槽孔单元围绕所述第二活塞杆孔周围均布。

所述第一缸盖的内壁和第二缸盖的内壁上分别设有对活塞进行限位用的限位环。

所述限位环为高耗散粘弹性阻尼材料制成。

所述第一缸盖和第二缸盖上分别设有用于灌注阻尼流体的灌注口。

所述法兰上安装有球铰接头。

所述无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器的工作方法，活塞杆轴向运动后，缸体内活塞两侧的腔室分别发生相同的体积变化，活塞一侧的阻尼流体被挤压后经活塞上的阻尼孔流入另一侧的腔室，同时，第一波纹管、第二波纹管分别被挤压或拉伸，被挤压波纹管内的阻尼流体流入缸体内，而缸体内另一侧腔室的阻尼流体可以流入被拉伸波纹管内；第一活塞杆与第一缸盖之间的环形柔性连接件为第一活塞杆提供多方向的转动、拉伸和压缩能力；第二活塞杆与第二缸盖之间的环形柔性连接件为第二活塞杆提供多方向的转动、拉伸和压缩能力；

利用第一波纹管、第二波纹管将阻尼流体完全密封在内部，第一活塞杆和第一缸盖之间、第二活塞杆和第二缸盖之间均仅为滑动配合，对活塞杆运动起导向作用，而无密封要求，消除了滑动密封环节，避免了阻尼器的泄漏风险；

阻尼流体分别经第一缸盖在第一波纹管及缸体内自由流动；经第二缸盖在第二波纹管和缸体内自由流动，活塞杆运动过程中各腔室体积变化始终相等，不会因阻尼流体体积的过压缩造成活塞杆运动卡滞。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）该粘滞流体阻尼器在活塞杆与缸体的连接部位设置高耗散粘弹性材料环，可以在活塞杆进行轴向阻尼传递的同时对其产生环向阻尼，从而产生多方向的阻尼，进行多方向的耗能减振。

（2）该阻尼器的活塞杆与第一缸盖、第二缸盖之间仅起滑动配合作用，利用第一波纹管、第二波纹管将阻尼流体完全密封在内部，相比滑动密封的阻尼器，从设计上消除了滑动密封环节，避免了阻尼器的泄漏风险，对活塞杆与缸盖间的轴孔配合精度要求不高，安装工艺及密封材料要求低，而密封性能好。

（3）该阻尼器的活塞杆运动过程中，第一波纹管、第二波纹管和缸体中的各腔室体积变化始终相等，不会超过阻尼流体的可压缩体积极限而造成活塞杆运动卡滞，阻尼性能稳定。

（4）该阻尼器的密封环节均为固定连接，对外界的温度变化不敏感，避免了使用环境高低温变化对阻尼器密封性能的影响，耐温性能好。

（5）该阻尼器的组成简单，各零件之间为固定连接或焊接而成，滑动配合的零部件均为金属材料制成，耐磨损，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明一种无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器的结构示意图；

图2为第一缸盖及第二缸盖构型示意图；

图3为本发明带有球铰接头的无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器结构示意图；

其中，1、法兰；2、第一活塞杆；3、第一波纹管；4、第一缸盖；5、缸体；6、活塞；7、限位环；8、第二缸盖；9、第二波纹管；10、副缸体；11、活塞杆缸盖；12、阻尼流体；13、阻尼孔；14、密封螺钉；15、高耗散粘弹性材料环；16、球铰接头。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明的具体实施例方式做进一步详细说明。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括法兰1、活塞杆2、第一波纹管3、第一缸盖4、缸体5、活塞6、限位环7、第二缸盖8、第二波纹管9、副缸体10、活塞杆缸盖11、阻尼流体12、阻尼孔13、密封螺钉14、高耗散粘弹性材料环15等。

缸体5作为阻尼器的主要部件，用于填充阻尼流体12，并与第一缸盖4、限位环7及第二缸盖8固定连接。缸体5内壁与活塞6为滑动间隙配合。活塞6将缸体5内部空间分为两个腔室。活塞6上开有阻尼孔13，作为阻尼流体12的流动通道。限位环7为高耗散粘弹性材料，安装在缸体5两侧，用于为活塞6的滑动提供限位，避免活塞6运动幅度过大造成阻尼器破坏。在活塞6挤压碰撞限位环7后，限位环7变形，还可提供额外的限位阻尼力。

第一缸盖4及第二缸盖8用于为活塞杆2的轴向滑动提供配合及约束。第一缸盖4及第二缸盖8设计为轮辐构型。

第一活塞杆2与第一缸盖4之间设置高耗散粘弹性材料环15为第一活塞杆2提供多方向的转动、拉伸和压缩能力；第二活塞杆与第二缸盖8之间设置的高耗散粘弹性材料环15为第二活塞杆提供多方向的转动、拉伸和压缩能力。

第一波纹管3两端分别与法兰1及第一缸盖4焊接，将第一活塞杆2包裹在内，内部填充阻尼流体12。

第二波纹管9两端与活塞杆缸盖11及第二缸盖8焊接，将第二活塞杆包裹在内，内部填充阻尼流体12。

副缸体10用于为第二活塞杆的运动提供空间，与第二缸盖8螺纹连接。

法兰1、副缸体10用于提供对外安装接口。

第一波纹管3、缸体5及第二波纹管9内部均填充阻尼流体12。

第一缸盖4及第二缸盖8上开有注油孔，用于灌注阻尼流体。密封螺钉14在阻尼流体填充后，拧紧密封。

如图1所示，活塞杆轴向运动后，缸体5内活塞6两侧的腔室分别发生相同的体积变化，活塞6一侧的阻尼流体12被挤压后经活塞6上的阻尼孔13流入另一侧的腔室。同时，第一波纹管3、第二波纹管9分别被挤压或拉伸，被挤压波纹管内的阻尼流体12流入缸体5内，而缸体5内另一侧腔室的阻尼流体12可以流入被拉伸波纹管内。

活塞运动过程中，拉伸与压缩的体积始终相等，阻尼流体12可平稳流动，进而保证了阻尼性能的平稳性。

如图2所示，第一缸盖4及第二缸盖8为轮辐构型，阻尼流体12分别经第一缸盖在第一波纹管及缸体内自由流动；经第二缸盖在第二波纹管和缸体内自由流动，活塞杆运动过程中各腔室体积变化始终相等，避免了活塞运动过程中第一波纹管3和第二波纹管9内部空间减小、阻尼流体12不可压缩造成的活塞杆运动卡滞。

如图3所示，一种带有球铰接头的无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器示意图，球铰接头安装在法兰1上，球铰接头可适应阻尼器在安装过程中产生的精度偏斜，避免阻尼器承受弯矩或斜向载荷，有利于阻尼器发挥阻尼耗能作用。球铰接头设计参见国家发明专利：一种高承载可拆卸多向接头 ZL201410235973.3。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种无泄漏的多方向减振粘滞流体阻尼器，包括：

缸体，缸体内部填充阻尼流体；

活塞，设置在所述缸体内部，并且与所述缸体内壁之间滑动间隙配合，活塞将缸体内腔分隔为两个腔室，活塞上开有阻尼孔，所述阻尼孔作为阻尼流体的流动通道，其特征在于，所述缸体包括：筒体、连接在筒体一端的第一缸盖、以及连接在筒体另一端的第二缸盖；所述活塞的一侧连接有第一活塞杆，第一活塞杆的一端与活塞连接，第一活塞杆的另一端伸出所述第一缸盖后与一法兰连接；活塞另一侧连接有第二活塞杆，第二活塞杆的一端与活塞连接，第二活塞杆的另一端伸出所述第二缸盖后与活塞杆缸盖连接；

副缸体，与缸体上的第二缸盖连接，用于为所述第二活塞杆的运动提供空间；法兰和副缸体上连接有用于提供对外安装的接口；

第一波纹管，连接在法兰及第一缸盖之间，将第一活塞杆包裹在内，第一波纹管内部填充阻尼流体；

第二波纹管，连接在活塞杆缸盖和第二缸盖之间，将第二活塞杆包裹在内，第二波纹管内部填充阻尼流体；

第一缸盖和第二缸盖上分别设有供阻尼流体串流的槽孔；

所述第一缸盖的中心处设有供第一活塞杆穿过的第一活塞杆孔，所述第一活塞杆孔的孔径大于第一活塞杆的杆径，第一活塞杆的杆壁和第一活塞孔之间设有第一环形柔性连接件；所述第二缸盖的中心处设有供第二活塞杆穿过的第二活塞杆孔，所述第二活塞杆孔的孔径大于第二活塞杆的杆径，第二活塞杆的杆壁和第二活塞孔之间设有第二环形柔性连接件。

2.根据权利要求1所述的无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述第一环形柔性连接件和第二环形柔性连接件均为高耗散粘弹性材料环。

3.根据权利要求1所述的多方向减振粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述第一缸盖上的槽孔包括多个第二槽孔单元，多个第二槽孔单元围绕所述第一活塞杆孔周围均布；所述第二缸盖上的槽孔包括多个第二槽孔单元，多个第二槽孔单元围绕所述第二活塞杆孔周围均布。

4.根据权利要求1所述的无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述第一缸盖的内壁和第二缸盖的内壁上分别设有对活塞进行限位用的限位环。

5.根据权利要求4所述的无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述限位环为高耗散粘弹性材料制成。

6.根据权利要求1所述的无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述第一缸盖和第二缸盖上分别设有用于灌注阻尼流体的灌注口。

7.根据权利要求1所述的无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述法兰上安装有球铰接头。

8.根据权利要求1~7中任一所述无泄漏多方向减振粘滞流体阻尼器的工作方法，其特征在于，活塞杆轴向运动后，缸体内活塞两侧的腔室分别发生相同的体积变化，活塞一侧的阻尼流体被挤压后经活塞上的阻尼孔流入另一侧的腔室，同时，第一波纹管、第二波纹管分别被挤压或拉伸，被挤压波纹管内的阻尼流体流入缸体内，而缸体内另一侧腔室的阻尼流体可以流入被拉伸波纹管内；第一活塞杆与第一缸盖之间的环形柔性连接件为第一活塞杆提供多方向的转动、拉伸和压缩能力；第二活塞杆与第二缸盖之间的环形柔性连接件为第二活塞杆提供多方向的转动、拉伸和压缩能力；

利用第一波纹管、第二波纹管将阻尼流体完全密封在内部，第一活塞杆和第一缸盖之间、第二活塞杆和第二缸盖之间均仅为滑动配合，对活塞杆运动起导向作用，而无密封要求，消除了滑动密封环节，避免了阻尼器的泄漏风险；

阻尼流体分别经第一缸盖在第一波纹管及缸体内自由流动；经第二缸盖在第二波纹管和缸体内自由流动，活塞杆运动过程中各腔室体积变化始终相等，不会因阻尼流体体积的过压缩造成活塞杆运动卡滞。