CN111473082B - 一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，包括套筒、带有夹层的空气弹簧、中空记忆弹簧、活塞杆、粘滞液体和阻尼颗粒；带有夹层的空气弹簧的夹层内填充有粘滞液体和阻尼颗粒，带有夹层的空气弹簧设置于套筒的底部；中空记忆弹簧设置于套筒内，并设置于带有夹层的空气弹簧的上端，与带有夹层的空气弹簧相连接，且中空记忆弹簧的中空腔与带有夹层的空气弹簧的夹层相互连通；活塞杆的一端由套筒的上端伸入套筒内，并与中空记忆弹簧固定连接。该记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器的减振效果佳，且环境要求较低，使用范围广。

Description

一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器
技术领域
本发明涉及土木工程结构振动控制技术领域，尤其涉及一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器。
背景技术
随着经济及社会的不断发展，建筑施工技术发生了快速的进步，楼盖的刚度和阻尼大幅度降低，同时楼盖自振频率不断降低，而室内人们活动产生的振动频率与楼盖自振频率相近时，就会发生共振现象，导致建筑的振动作用，影响建筑的安全使用。因此需要采用减振措施来应对结构振动问题。
目前解决振动问题的一种方法是采用TMD调谐振动控制技术，通过子结构附加在主体上，调节其自振频率实现对主结构的振动反应控制。虽然目前已应用较多，但是TMD技术存在成本高、安装难、减振效果差、可应用减振频谱范围较窄等问题。
空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压缩空气，利用空气压缩的非线性恢复力来实现隔振和缓冲作用的一种非金属弹簧，很早就被应用于减振领域。但是其也存在成本高、寿命相对较短、对应用环境要求较高、且减振方向受限的问题和缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，可利用颗粒阻尼和粘滞液体有效增强减振效果，并且该记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器对环境要求较低，使用范围广。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，包括：套筒、带有夹层的空气弹簧、中空记忆弹簧、活塞杆、粘滞液体和阻尼颗粒；
所述带有夹层的空气弹簧的夹层内填充有所述粘滞液体和阻尼颗粒，所述带有夹层的空气弹簧设置于所述套筒的底部；
所述中空记忆弹簧设置于所述套筒内，并设置于所述带有夹层的空气弹簧的上端，与所述带有夹层的空气弹簧相连接，且所述中空记忆弹簧的中空腔与所述带有夹层的空气弹簧的夹层相互连通；
所述活塞杆的一端由所述套筒的上端伸入所述套筒内，并与所述中空记忆弹簧固定连接。
本发明技术方案的特点和进一步的改进在于：
优选的，所述带有夹层的空气弹簧包含空气弹簧，所述空气弹簧的外周设置有外囊，所述外囊与所述空气弹簧的外周的形状相同，且随所述空气弹簧伸缩，所述外囊与所述空气弹簧的外周之间形成夹层。
优选的，所述中空记忆弹簧的中空口与所述带有夹层的空气弹簧的夹层开口处密封连接。
优选的，所述套筒的上端设置有套筒盖，所述套筒盖的中心设置有开孔，所述活塞杆的一端通过所述开孔伸入所述套筒内。
优选的，所述套筒固定于需要减振的建筑纵向受力构件中。
进一步优选的，所述套筒斜向固定于需要减振的建筑纵向受力构件中。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器利用在带有夹层的空气弹簧的夹层中以及中空记忆弹簧的中空腔中充填粘滞液体和阻尼颗粒，有效增强了减振效果，拓宽了减振频率；且当建筑物发生其他方向震动，无法带动活塞杆移动时，本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器可以利用腔内液体的自主流动，带动弹簧压缩，从而达到一定的减振效果。本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器装置简单，安装方便，对安装环境的要求比较低，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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为本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器的一种实施例的剖面结构示意图；
图2是图1A处的放大细节结构图。
图中：1套筒；11套筒盖；2带有夹层的空气弹簧；21夹层；3中空记忆弹簧；31中空腔；4活塞杆；5粘滞液体；6阻尼颗粒；7金属板；8螺栓。
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。
参考图1，本发明提供一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，包括：套筒1、带有夹层的空气弹簧2、中空记忆弹簧3、活塞杆4、粘滞液体5和阻尼颗粒6。
其中，所述带有夹层的空气弹簧2的夹层内填充有所述粘滞液体5和阻尼颗粒6，所述带有夹层的空气弹簧2设置于所述套筒1的底部。
所述中空记忆弹簧3设置于所述套筒1内，并设置于所述带有夹层的空气弹簧2的上端，与所述带有夹层的空气弹簧2相连接，且所述中空记忆弹簧3的中空腔31与所述带有夹层的空气弹簧2的夹层21相互连通。
所述活塞杆4的一端由所述套筒1的上端伸入所述套筒1内，并与所述中空记忆弹簧3固定连接。
进一步的，活塞杆4的一端与中空记忆弹簧3的下端固定连接。
进一步的，带有夹层的空气弹簧2包含空气弹簧，所述空气弹簧的外周设置有外囊，所述外囊与所述空气弹簧的外周的形状相同，且随所述空气弹簧伸缩，所述外囊与所述空气弹簧的外周之间形成夹层21。夹层21用于充填粘滞液体5和阻尼颗粒6。
进一步的，中空记忆弹簧3是由中空的形状记忆金属制成的弹簧，中空记忆弹簧3的中空腔31的端口与所述带有夹层的空气弹簧2的夹层21的开口端密封连接。使得带有夹层的空气弹簧2的夹层21内填充的粘滞液体5和阻尼颗粒6可以在带有夹层的空气弹簧2中和中空记忆弹簧3中相互流动。
参考图2，具体的，以上实施例中，所述中空记忆弹簧3通过金属板7与所述带有夹层的空气弹簧2相连接；所述金属板7上设置有圆孔，所述中空记忆弹簧3通过所述圆孔与所述带有夹层的空气弹簧2相互连通。
进一步的，所述套筒1的上端设置有套筒盖11，所述套筒盖11的中心设置有开孔，所述活塞杆4的一端通过所述开孔伸入所述套筒1内，并与中空记忆弹簧3固定连接，带动中空记忆弹簧3伸缩。
使用本发明实施例提供的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器时，具体按照以下方法进行：
(1)将带有夹层的空气弹簧2放入套筒1中，并固定于套筒1的底部。
(2)将中空记忆弹簧3放入套筒1中，并置于带有夹层的空气弹簧2的上端，并与带有夹层的空气弹簧2相互连接，将中空记忆弹簧3的中空腔的端口与带有夹层的空气弹簧2的夹层的端口密封连接。
(3)通过中空记忆弹簧3的上端的中空口向中空记忆弹簧3的中空内部和带有夹层的空气弹簧2的夹层内充填粘滞液体5和阻尼颗粒6，填充时不能填充满，需要给中空记忆弹簧3的中空内部留有空隙，以使粘滞液体5和阻尼颗粒6可以在中空记忆弹簧3和带有夹层的空气弹簧2之间自由流动。填充完成后，密封中空记忆弹簧3的上端的中空腔的端口。
(4)将活塞杆4伸入套筒1中，并与中空记忆弹簧3固定连接。
(5)将套筒盖11闭合。
(6)最后将套筒1固定安装在需要减振的建筑物的支座表面，即安装在需要减振的建筑纵向受力构件中，可以竖向安装，也可以斜向安装。
当建筑物受到地震或外界作用时，构件产生左右振动。此时，构件向右振动时，活塞杆4承受压力向下运动，与活塞杆4连接的上部中空记忆弹簧3受到拉力开始伸长储能，同时活塞杆4的运动又压缩下部空气弹簧，促使带有夹层的空气弹簧2耗能减振，带有夹层的空气弹簧2内压变大又使得其夹层内的阻尼颗粒6和粘滞液体5通过夹层空间回流至上部中空记忆弹簧3的中空腔31中，粘滞液体5流动过程中与阻尼颗粒6和中空腔31内壁相互作用，产生的摩擦力转化为液体热能，液体热能又通过腔体内壁分别传递到中空记忆弹簧3和带有夹层的空气弹簧2中，中空记忆弹簧3收缩，释放能量，带有夹层的空气弹簧2中的空气受热膨胀，提高了隔振频率范围的同时，又对粘滞液体5产生了更大的压力，促使粘滞液体5更多更快的流向上部中空记忆弹簧3的中空腔中。
下部带有夹层的空气弹簧2内压推动粘滞液体5向上部的中空记忆弹簧3的中空腔中运动的过程中，对中空记忆弹簧3的中空腔顶部气体产生向上的挤压作用，这种作用对活塞杆4又产生了向上的反推力，从而耗散活塞杆4传递来的能量。
活塞杆4承受压力向下运动，带动中空记忆弹簧3压缩，将中空记忆弹簧3内的粘滞液体5压缩进带有夹层的空气弹簧2的夹层中，并使带有夹层的空气弹簧2产生压缩。这种作用又能使带有夹层的空气弹簧2产生向上的反推力，消耗能量，并使整个阻尼器产生循环。
以上实施例中，粘滞液体5可以是阻尼油或其他的可以其他作用的液体；阻尼颗粒6是常用的颗粒阻尼器中的颗粒。
以上实施例中，套筒1与需要减振的建筑物的支座表面的固定方式可以根据环境要求以及建筑物的要求，采用法兰连接或焊接等多种方式。
以上实施例中，活塞杆4与中空记忆弹簧3之间也可以采取焊接或其他固定方式。
以上实施例中，中空记忆弹簧3的中空腔开口端可以通过焊接或其他方式与金属板7固定连接；此外，与空气弹簧自身的密封方式相同，带有夹层的空气弹簧2的夹层开口处与金属板7之间也可以通过螺栓8连接。
以上实施例中，套筒1盖和套筒1壁之间也可以采用焊接或其他的固定方式将套筒1闭合。
本发明实施例中提供的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器采用带有中空腔的记忆弹簧与带有夹层的空气弹簧2，且将二者的空腔相通，在其中充填粘滞液体5和阻尼颗粒6，有效增强了减振效果，拓宽了减振频率；当建筑物发生其他方向震动，无法带动活塞杆4移动时，本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器可以利用腔内液体的自主流动，带动弹簧压缩，从而达到一定的减振效果。
并且，由于本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器可以任意方向的固定于需要减振的建筑纵向受力构件中，因此，可以克服现有的阻尼器只能垂向支撑、减振方向受限的缺点。
由于空气弹簧受温度限制比较大，本发明将由记忆金属制成的中空记忆弹簧3与空气弹簧连接，可有效弥补现有技术中仅仅采用空气弹簧所出现的受温度限制比较大的缺陷。
本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器在受到外部震动，带有夹层的空气弹簧2以及中空记忆弹簧3在发生变形减振时，由于带有夹层的空气弹簧2与中空记忆弹簧3的震动方向相反，因此，二者具有相互反馈相互促进的效果。
此外，本发明还可根据环境温度或者周围条件调整记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器中的中空记忆弹簧3的金属原料以及粘滞液体5的类型，以使本发明的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器能产生更优的减振效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，包括：套筒、带有夹层的空气弹簧、中空记忆弹簧、活塞杆、粘滞液体和阻尼颗粒；
所述带有夹层的空气弹簧的夹层内填充有所述粘滞液体和阻尼颗粒，所述带有夹层的空气弹簧设置于所述套筒的底部；
所述中空记忆弹簧设置于所述套筒内，并设置于所述带有夹层的空气弹簧的上端，与所述带有夹层的空气弹簧相连接，且所述中空记忆弹簧的中空腔与所述带有夹层的空气弹簧的夹层相互连通；
所述活塞杆的一端由所述套筒的上端伸入所述套筒内，并与所述中空记忆弹簧固定连接。
2.根据权利要求1所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述带有夹层的空气弹簧包含空气弹簧，所述空气弹簧的外周设置有外囊，所述外囊与所述空气弹簧的外周的形状相同，且随所述空气弹簧伸缩，所述外囊与所述空气弹簧的外周之间形成夹层。
3.根据权利要求2所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述中空记忆弹簧的中空腔的端口与所述带有夹层的空气弹簧的夹层的开口端密封连接。
4.根据权利要求3所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述中空记忆弹簧通过金属板与所述带有夹层的空气弹簧相连接；所述金属板上设置有圆孔，所述中空记忆弹簧通过所述圆孔与所述带有夹层的空气弹簧相互连通。
5.根据权利要求1所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述套筒的上端设置有套筒盖，所述套筒盖的中心设置有开孔，所述活塞杆的一端通过所述开孔伸入所述套筒内。
6.根据权利要求1所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述活塞杆与所述中空记忆弹簧的下端固定连接。
7.根据权利要求1所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述套筒固定于需要减振的建筑纵向受力构件中。
8.根据权利要求7所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述套筒斜向固定于需要减振的建筑纵向受力构件中。
9.根据权利要求1所述的记忆金属空气弹簧颗粒阻尼器，其特征在于，所述粘滞液体包含阻尼油。
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