CN111520433B - 双活塞黏滞阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双活塞黏滞阻尼器，属于阻尼器装置领域，包括缸体，所述缸体内填充有阻尼介质；以及设置在所述缸体上的活塞装置，所述活塞装置包括活动插接在所述缸体上的活塞杆，所述活塞杆上设置有活塞主体，所述活塞主体上设置有恒定阻尼孔和可变阻尼孔；其中，当所述活塞装置的移动较低时，所述可变阻尼孔处于关闭状态，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔流动；当所述活塞装置的速度达到开启速度时，所述可变阻尼孔开启，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔和所述可变阻尼孔流动。本发明能够在阻尼力随速度增加的过程中逐渐扩大阻尼孔面积，降低阻尼力的增加幅度，从而达到实现低速度指数的目的。

Description

双活塞黏滞阻尼器

技术领域

本发明涉及一种双活塞黏滞阻尼器，属于黏滞阻尼器技术领域。

背景技术

黏滞阻尼器是一种速度相关型减震装置，阻尼力与速度的关系由阻尼系数与速度指数决定，一般用公式F＝CVα表示，其中，α被称为速度指数，从公式中可以看出，α越大，阻尼力对运动速度的变化越敏感。从耗能角度分析，α越小，耗能能力越好，因此，一般情况下，黏滞阻尼器的速度指数α＜1。早期的黏滞阻尼器采用阀门控制阻尼力，实现低速度指数相对比较容易，但是阀门式结构存在性能不稳定、寿命短、成本高等缺陷，逐渐被小孔式结构取代。小孔阻尼的原理是利用阻尼介质高速通过阻尼小孔时产生能量损失，将外界输入的动能转化为介质的热能，达到减震的目的。损失的能量在两端形成压力差，对外输出阻尼力，阻尼力由局部损失引起的孔缩力和沿程损失引起的摩擦力组成，由于孔缩力对速度非常敏感，这部分的速度指数一般在2.0以上，因此将黏滞阻尼器速度指数控制在0.3以内是非常困难的。

随着设计、施工水平的提高，更多的大跨桥梁、高柔建筑出现，对黏滞阻尼器的耗能能力也提出了更高的要求，速度指数呈现日益减小的趋势，0.3左右的速度指数成为主流，某些特殊结构的黏滞阻尼器速度指数甚至达到了0.1。

对于小孔阻尼结构，降低速度指数的手段是在阻尼力中减少速度指数高的孔缩力比例，增加速度指数低的摩擦力比例，现有技术一般是通过增加阻尼孔长细比来实现，长细比太大，会存在加工困难，阻尼器安装空间不足等问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种含活塞黏滞阻尼器，能够在阻尼力随速度增加的过程中逐渐扩大阻尼孔面积，降低阻尼力的增加幅度，从而达到实现低速度指数的目的。

本发明提出了一种双活塞黏滞阻尼器，包括：

缸体，所述缸体内填充有阻尼介质；以及

设置在所述缸体上的活塞装置，所述活塞装置包括活动插接在所述缸体上的活塞杆，所述活塞杆上设置有活塞主体，所述活塞主体上设置有恒定阻尼孔和可变阻尼孔；

其中，当所述活塞装置的移动较低时，所述可变阻尼孔处于关闭状态，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔流动；当所述活塞装置的速度达到开启速度时，所述可变阻尼孔开启，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔和所述可变阻尼孔流动。

本发明的进一步改进在于，所述活塞主体包括第一活塞块和第二活塞块，所述第一活塞块和所述第二活塞块之间具有一定的距离，并且通过弹性件相连；

其中，所述活塞装置的移动速度达到所述开启速度时，所述第一活塞块和所述第二活塞块之间的距离减小，所述弹簧压缩，这时所述可变阻尼孔开启。

本发明的进一步改进在于，所述活塞装置的移动速度达到所述开启速度后，移动速度越大，所述弹簧的压缩程度越高，所述可变阻尼孔的开启程度越高，所述阻尼介质在所述可变阻尼孔的流量越大。

本发明的进一步改进在于，所述可变阻尼孔为锥形孔，所述第一活塞块和所述第二活塞块上设置有锥形阀；锥形阀与锥形孔相匹配；

其中，第一活塞块的锥形阀较细的一端连接在所述第一活塞块上，较粗的一端伸入到所述第二活塞块的所述锥形阀内；

所述第二活塞块的锥形阀较细的一端连接在所述第二活塞块上，较粗的一端伸入到所述第一活塞块的所述锥形阀内。

本发明的进一步改进在于，所述活塞杆上设置有两个卡键，两个所述卡键分别设置在活塞主体的两端，以限定所述第一活塞块和所述第二活塞块的移动位置。

本发明的进一步改进在于，所述活塞主体的外侧壁上设置有与所述缸体内壁滑动密封相连的外导向带，所述活塞主体的内壁上设置有与所述活塞杆滑动密封相连的内导向带。

本发明的进一步改进在于，所述缸体上与所述活塞杆相接触的位置设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封件。

本发明的进一步改进在于，所述活塞杆的一端设置有第一耳环，所述缸体上与所述第一耳环相对的一端设置有第二耳环。

本发明的进一步改进在于，所述缸体包括筒形主体，所述筒形主体的两端设置有端盖；所述端盖上设置有活塞孔，所述活塞杆滑动密封设置在所述活塞孔内；

所述缸体的一端设置有连接筒，所述第二耳环设置在所述连接筒上。

本发明的进一步改进在于，所述弹性件为弹簧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的一种双活塞黏滞阻尼器，能够在阻尼力随速度增加的过程中逐渐扩大阻尼孔面积，降低阻尼力的增加幅度，从而达到实现低速度指数的目的。可变阻尼孔采用锥形阀和锥形孔的方式，锥形阀控制阻尼孔面积的方式相比，阻尼孔面积是随压力增加而逐渐扩大，不会出现因阀门打开压力突然变化的情况，阻尼力的稳定性更好。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的双活塞黏滞阻尼器的结构示意图；

图2所示为本发明的一个实施例的活塞主体的结构示意图，显示了初始的状态；

图3所示为本发明的一个实施例的活塞主体的结构示意图，显示了弹性件压缩的状态。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、缸体，2、活塞杆，3、活塞主体，11、筒形主体，12、端盖，13、第一耳环，14、第二耳环，15、连接筒，21、卡键，31、第一活塞块，32、第二活塞块，33、弹性件，34、恒定阻尼孔，35、可变阻尼孔，36、锥形阀，37、外导向带，38、内导向带。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种双活塞黏滞阻尼器，包括缸体1。所述缸体1为长方体盒状结构或密封桶状结构，其内部填充有阻尼介质。缸体1的中部贯穿设置有活塞孔，活塞孔内设置有活塞装置。活塞装置插接在所述缸体1的活塞孔内，并能够在所述活塞孔内移动。活塞装置包括活塞杆2和活塞主体3。活塞杆2穿过所述活塞孔，并且能够密封式在活塞孔内滑动。活塞主体3上设置有若干阻尼孔，阻尼孔包括恒定阻尼孔34和可变阻尼孔35。恒定阻尼孔34始终处于开启的状态，可变阻尼孔35在活塞装置低速移动时处于关闭的状态，高速移动时处于开启的状态。在活塞装置移动、伸缩时，阻尼介质在阻尼孔内流动产生阻尼力，能够抵消活塞移动、伸缩时的冲击力。

在使用根据本实施例所述的双活塞黏滞阻尼器时，活塞装置能够在缸体1内伸缩移动的过程中，当活塞装置的移动较低时，所述可变阻尼孔35处于关闭状态，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔34流动。当所述活塞装置的速度达到开启速度时，所述可变阻尼孔35开启，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔34和所述可变阻尼孔35流动。本实施例中所述双活塞黏滞阻尼器通过设置可变阻尼孔35，能够在速度较高时扩大阻尼孔面积，降低阻尼力的增加幅度，减小速度指数。

在一个实施例中，所述活塞主体3包括连个活塞块，两个活塞块分别为第一活塞块31和第二活塞块32，第一活塞块31和第二活塞块32均滑动设置在活塞杆2上，并且其外侧壁贴紧缸体1的内壁。第一活塞块31和第二活塞块32之间具有一定的距离，并且通过弹性件33相连。这样，如图1所示，缸体1内的空间分隔成三部分，第一活塞块31左侧的空间为左腔室，第二活塞块32右侧的空间为右腔室，第一活塞块31和第二活塞快之间的部分为中腔室。其中，所述活塞装置的移动速度达到所述开启速度时，所述第一活塞块31和所述第二活塞块32之间的距离减小，所述弹簧压缩，这时所述可变阻尼孔35开启。此开启速度受到卡键21设置位置的影响，可以通过卡键21的位置调整开启速度。在一个优选的实施例中，所述弹性件33为弹簧。

在根据本实施例所述的双活塞黏滞阻尼器中，第一活塞块31上的恒定阻尼孔34连通左腔室和中腔室，第二活塞块32上的恒定阻尼孔34连通右腔室和中腔室。在本实施例中，恒定阻尼孔34为较细的通孔，由于阻尼介质具有一定的黏滞性，在流动时会产生阻尼力。

当活塞装置伸长时，活塞杆2向左移动，这时左腔室被压缩，其内部的压力增大，处于左腔室内的阻尼介质会通过第一活塞块31的阻尼孔流入中腔室，中腔室内的阻尼介质通过第二活塞块32的阻尼孔流入右腔室。当活塞装置伸长的速度增大到一定值时，即达到或超过启动速度时，左腔室内的压力增大到大于弹簧的弹力，则会压缩弹簧，从而开启第一活塞块31的可变阻尼孔35开启。

当活塞装置收缩时，活塞杆2向右移动，这时右腔室被压缩，其内部的压力增大，处于右腔室内的阻尼介质会通过第二活塞块32的阻尼孔流入中腔室，中腔室内的阻尼介质通过第一活塞块31的阻尼孔流入左腔室。当活塞装置收缩的速度增大到一定值，即达到或超过启动速度时，右腔室内的压力增大到大于弹簧的弹力，则会压缩弹簧，从而开启第二活塞块32的可变阻尼孔35开启。

在一个实施例中，所述活塞装置的移动速度达到所述开启速度后，移动速度越大，所述弹簧的压缩程度越高，所述可变阻尼孔35的开启程度越高，可变阻尼孔35的开启面积越大，所述阻尼介质在所述可变阻尼孔35的流量越大。

在根据本实施例所述的双活塞黏滞阻尼器中，达到开启速度后，阻尼介质在阻尼孔内流动，速度越大则恒定阻尼孔34的阻尼力越大，可变阻尼孔35的开启程度越高，这样能够平衡恒定阻尼孔34的阻尼力，降低阻尼力的增加幅度，减小速度指数。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述可变阻尼孔35为锥形孔，所述第一活塞块31和所述第二活塞块32上设置有锥形阀36。其中，第一活塞块31的锥形阀36较细的一端连接在第一活塞块31上，较粗的一端伸入到第二活塞块32的位置并插接在锥形阀36内，锥形阀36与锥形孔相匹配。第二活塞块32的锥形阀36较细的一端连接在第二活塞块32上，较粗的一端伸入到第一活塞块31的位置并插接在锥形阀36内。

如图3所示，当第一活塞块31和第二活塞块32之间的弹性件33压缩，两个活塞块的距离减小时，锥形孔相对于锥形阀36朝向锥形阀36较细的一方移动，锥形孔和锥形阀36之间产生间隙，随着第一活塞块31和第二活塞块32越来越近，锥形孔所对的锥形阀36的位置越来越细，锥形孔和锥形阀36之间的间隙会越来越大。这样，通过锥形阀36和锥形孔的结构，实现了可变阻尼孔35的开口的大小随活塞装置的速度增大而增大。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述活塞杆2上设置有两个卡键21，两个所述卡键21分别设置在活塞主体3的两端，以限定所述第一活塞块31和所述第二活塞块32的移动位置。在本实施例中，左侧的卡键21设置在第一活塞杆2的左侧，右侧的卡键21设置在第一活塞杆2的右侧。

在根据本实施例所述的双活塞黏滞阻尼器中，卡键21能够限定第一活塞块31和第二活塞块32之间的距离，左侧的卡键21能够限定第一活塞块31移动，右侧的卡键21能够限定第二活塞块32移动。在活塞装置伸长时，活塞杆2向左移动，左腔室内压力增大，右腔室内压力减小，则第一活塞和第二活塞均受到向右的推力，右侧的卡键21能够固定第二活塞使其固定不动，第一活塞向右移动从而开启可变阻尼孔35。在活塞装置收缩时，活塞杆2向右移动，右腔室内压力增大，左腔室内压力减小，则第一活塞和第二活塞均受到向左的推力，左侧的卡键21能够固定第一活塞使其固定不动，第二活塞向左移动从而开启可变阻尼孔35。

此外，在本实施例中，通过调整两个卡键21之间的距离能够调整弹性件33初始状态的压缩情况，从而调整可变阻尼孔35的启动速度。

在一个实施例中，所述活塞主体3的外侧壁上设置有外导向带37，外导向带37使所述活塞主体3和缸体1之间滑动密封相连，在第一活塞块31和第二活塞块32移动时，始终与缸体1的内壁之间保持密封。活塞主体3的内侧壁设置有内导向带38，内导向带38使所述活塞主体3与活塞杆2之间滑动密封相连，在第一活塞块31或第二活塞块32在活塞杆2上滑动时能够保持密封。

在一个优选的实施例中，所述缸体1上与所述活塞杆2相接触的位置设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封件。密封件设置在活塞孔内，使缸体1和活塞杆2之间滑动密封相连。

在一个实施例中，所述活塞杆2的一端设置有第一耳环13，所述缸体1上与所述第一耳环13相对的一端设置有第二耳环14。本实施例所述双活塞黏滞阻尼器能够通过第一耳环13和第二耳环14连接其他组件。

在一个实施例中，所述缸体1包括筒形主体11，筒形主体11可以是圆筒形，也可以是矩形筒形或其他形状的筒形结构。所述筒形主体11的两端设置有端盖12，所述端盖12上设置有活塞孔，所述活塞杆2滑动密封设置在所述活塞孔内。在本实施例中，所述缸体1的一端设置有连接筒15，连接筒15与筒形主体11之间通过螺纹相连，连接筒15和与其接近的端盖12之间形成一定的空间，活塞杆2在收缩时其端部能够在该空间内伸缩，其能够限定活塞杆2收缩的位置。此外，连接筒15还设置所述第二耳环14，用于连接其他组件。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双活塞黏滞阻尼器，其特征在于，包括：

缸体，所述缸体内填充有阻尼介质；以及

设置在所述缸体上的活塞装置，所述活塞装置包括活动插接在所述缸体上的活塞杆，所述活塞杆上设置有活塞主体，所述活塞主体上设置有恒定阻尼孔和可变阻尼孔；所述活塞主体包括第一活塞块和第二活塞块，所述第一活塞块和所述第二活塞块之间具有一定的距离，并且通过弹性件相连；其中，所述活塞装置的移动速度达到开启速度时，所述第一活塞块和所述第二活塞块之间的距离减小，所述弹性件压缩，这时所述可变阻尼孔开启；

其中，当所述活塞装置的移动速度较低时，所述可变阻尼孔处于关闭状态，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔流动；当所述活塞装置的速度达到开启速度时，所述可变阻尼孔开启，所述阻尼介质通过所述恒定阻尼孔和所述可变阻尼孔流动；

所述可变阻尼孔为锥形孔，所述第一活塞块和所述第二活塞块上设置有锥形阀；锥形阀与锥形孔相匹配；

第一活塞块的锥形阀较细的一端连接在所述第一活塞块上，较粗的一端伸入到所述第二活塞块的所述锥形孔内；

所述第二活塞块的锥形阀较细的一端连接在所述第二活塞块上，较粗的一端伸入到所述第一活塞块的所述锥形孔内；

所述活塞杆上设置有两个卡键；

所述活塞装置的移动速度达到所述开启速度后，移动速度越大，所述弹性件的压缩程度越高，所述可变阻尼孔的开启程度越高，所述阻尼介质在所述可变阻尼孔的流量越大。

2.根据权利要求1所述的双活塞黏滞阻尼器，其特征在于，两个所述卡键分别设置在活塞主体的两端，以限定所述第一活塞块和所述第二活塞块的移动位置。

3.根据权利要求2所述的双活塞黏滞阻尼器，其特征在于，所述活塞主体的外侧壁上设置有与所述缸体内壁滑动密封相连的外导向带，所述活塞主体的内壁上设置有与所述活塞杆滑动密封相连的内导向带。

4.根据权利要求3所述的双活塞黏滞阻尼器，其特征在于，所述缸体上与所述活塞杆相接触的位置设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封件。

5.根据权利要求4所述的双活塞黏滞阻尼器，其特征在于，所述活塞杆的一端设置有第一耳环，所述缸体上与所述第一耳环相对的一端设置有第二耳环。

6.根据权利要求5所述的双活塞黏滞阻尼器，其特征在于，所述缸体包括筒形主体，所述筒形主体的两端设置有端盖；所述端盖上设置有活塞孔，所述活塞杆滑动密封设置在所述活塞孔内；

所述缸体的一端设置有连接筒，所述第二耳环设置在所述连接筒上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的双活塞黏滞阻尼器，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

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