CN115370031A - 粘滞流体阻尼器及钢结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种粘滞流体阻尼器及钢结构体系，属于钢结构领域。粘滞流体阻尼器包括外圆筒和活塞杆，活塞杆与外圆筒滑动连接，活塞杆的一端设置活塞杆铰接座，活塞杆的另一端设置活塞头，外圆筒内设置密封的油腔，油腔内设有可压缩油，活塞头设置在油腔内，活塞头由前至后包括锥台段和圆柱段，圆柱段和外圆筒的内壁之间紧配合，圆柱段的侧面设有一圈压缩油槽，压缩油槽的底面设有若干出油孔，锥台段前面的中心设有第一入油孔，第一入油孔与若干出油孔通过油路连通。采用粘滞流体阻尼器的钢结构体系能够起到良好的抗变形、抗震作用。

Description

粘滞流体阻尼器及钢结构体系
技术领域
本发明属于钢结构技术领域，尤其是涉及粘滞流体阻尼器及钢结构体系。
背景技术
粘滞流体阻尼器，是根据流体运动，特别是当流体通过节流孔时会产生节流阻力的原理而制成的，是一种与活塞运动速度相关的阻尼器。广泛应用于高层建筑、桥梁、建筑结构抗震改造、工业管道设备抗振、军工等领域。
现有技术中粘滞流体阻尼器一般是活塞杆的一端固定支撑，另一端活塞头滑动设置。由于活塞杆占油室的体积在运动中要平衡，必须设有油库补给或放出。油库不能是个自由开通的部分，必须设置阀门。这种控制油库开通与否的阀门就成了阻尼器内的一个易损部件。
发明内容
本发明旨在解决以下技术问题：现有技术中用在钢结构体系中的粘滞流体阻尼器阀门易损，提供一种粘滞流体阻尼器及钢结构体系，摆脱易损的阀门，延长粘滞流体阻尼器的寿命和降低粘滞流体阻尼器的造价。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种粘滞流体阻尼器，包括外圆筒和活塞杆，所述活塞杆与所述外圆筒滑动连接，所述活塞杆的一端设置活塞杆铰接座，所述活塞杆的另一端设置活塞头，所述外圆筒内设置密封的油腔，所述油腔内设有可压缩油，所述活塞头设置在油腔内，所述活塞头由前至后包括锥台段和圆柱段，所述圆柱段和所述外圆筒的内壁之间紧配合，所述圆柱段的侧面设有一圈压缩油槽，所述压缩油槽的底面设有若干出油孔，所述锥台段前面的中心设有第一入油孔，所述第一入油孔与所述若干出油孔通过油路连通。
粘滞流体阻尼器通过改变油液流动速度和方向来获得阻尼力。活塞头前方的可压缩油被挤压后，一部分的可压缩油通过第一入油孔、第一入油孔与出油孔之间的油路从出油孔中流出，进入到压缩油槽内；一部分可压缩油流经活塞头锥台段和外圆筒之间的间隙，在此过程中被挤压，进入到压缩油槽内；压缩油槽内的可压缩油油压很大，使得活塞头和外圆筒之间的粘滞阻尼增加。这种结构摆脱了易损的阀门，不但延长了粘滞流体阻尼器的寿命，也大大降低了粘滞流体阻尼器的造价。通过调整第一入油孔和第一入油孔与出油孔之间油路的直径，或者调整第一入油孔与出油孔之间油路的方向，可以获得不同速度指数的活塞头。这里的可压缩油一般是硅油。
作为一种优选的技术方案，所述锥台段前面在所述第一入油孔的周围设有若干第二入油孔，所述第二入油孔与所述出油孔通过油路连通且与所述出油孔一一对应。油压过大时可能会引起活塞头的结构崩坏，若干第二入油孔用作可压缩油的辅助吸入，使得可压缩油经过多个不同油道进入压缩油槽，使得每个油道中可压缩油的油压降低。
作为一种优选的技术方案，连通所述第一入油孔与若干出油孔的油路包括与所述活塞头轴线重合的第一油路和若干呈伞状设置的第二油路。第一油路与活塞头轴线重合，使得可压缩油直接进入，进入后的可压缩油由第二油路均匀的分路至压缩油槽的周向。
作为一种优选的技术方案，所述压缩油槽的截面呈Ω形，起到锁紧可压缩油并加强压缩油槽处的结构强度作用。
作为一种优选的技术方案，所述粘滞流体阻尼器还包括粘滞阻尼套筒，所述粘滞阻尼套筒套装在所述活塞杆伸出所述外圆筒的部分上，所述粘滞阻尼套筒内设有阻尼材料腔，阻尼材料腔内填充有粘滞阻尼材料，所述粘滞阻尼材料与活塞杆的外壁接触。当粘滞流体阻尼器受到持续的高压力时，粘滞流体阻尼器可能会因为活塞杆到头、可压缩油流完而失效。这里设置了填充有粘滞阻尼材料的粘滞阻尼套筒，当活塞杆被压到一半时，粘滞阻尼套筒与外圆筒接触，粘滞阻尼套筒与活塞杆之间的粘滞阻尼材料开始作用。粘滞阻尼套筒上可装压力传感器，当粘滞阻尼套筒与外圆筒接触时压力传感器受压，报警器接收压力传感器的信号报警。
本发明还提供一种钢结构体系，包括第一钢结构体、第二钢结构体、若干钢连接型材和上述的粘滞流体阻尼器，第一钢结构体包括第一框架面，第二钢结构体包括第二框架面，所述第一框架面、第二框架面相互平行，各钢连接型材的长短相同且相互平行设置，钢连接型材的两端分别与第一框架面、第二框架面固定连接；粘滞流体阻尼器倾斜设置，粘滞流体阻尼器的两端分别与所述第一框架面、第二框架面铰接。
作为一种优选的技术方案，所述第一框架面、第二框架面水平设置且所述第一框架面位于第二框架面上方，所述粘滞流体阻尼器设有若干个，若干粘滞流体阻尼器两两一组，每组粘滞流体阻尼器的两个粘滞流体阻尼器呈八字形设置，粘滞流体阻尼器设置活塞杆铰接座的一端与所述第二框架面铰接，粘滞流体阻尼器的另一端与所述第一框架面铰接。
正常情况下，两个粘滞流体阻尼器受压，起到斜撑作用；当钢结构体系失稳时，必然会导致一侧的粘滞流体阻尼器被压缩而起到阻尼作用。
作为一种优选的技术方案，所述粘滞流体阻尼器的一端铰接在第一框架面与钢连接型材的连接处，所述粘滞流体阻尼器的另一端铰接在第二框架面与钢连接型材的连接处。
作为一种优选的技术方案，所述钢连接型材包括两个第一钢结构型材和两个第二钢结构型材，两个第一钢结构型材所在平面与两个第二钢结构型材所在平面平行，所述粘滞流体阻尼器有两个，其中一个粘滞流体阻尼器的两端铰接在两个第一钢结构型材和第一框架面、第二框架面的连接处，另外一个粘滞流体阻尼器的两端铰接在两个第二钢结构型材和第一框架面、第二框架面的连接处，两个粘滞流体阻尼器的倾斜方向相反。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
1、粘滞流体阻尼器通过改变油液流动速度和方向来获得阻尼力，摆脱了易损的阀门，不但延长了粘滞流体阻尼器的寿命，也大大降低了粘滞流体阻尼器的造价。
2、采用粘滞流体阻尼器的钢结构体系能够起到良好的抗变形、抗震作用。
附图说明
图1为实施例一的钢结构体系的结构示意图，其中钢结构体系为正常状态；
图2为实施例一的钢结构体系的结构示意图，其中钢结构体系为变形状态；
图3为粘滞流体阻尼器的结构示意图；
图4为图3中A处的局部放大图；
图5为活塞头的结构示意图；
图6为实施例二的钢结构体系的结构示意图；
1-第一框架面；2-第二框架面；3-钢连接型材；4-粘滞流体阻尼器；41-外圆筒；42-活塞杆；43-粘滞阻尼套筒；44-活塞杆铰接座；45-活塞头；451-压缩油槽；452-第一油路；453-第二油路；5-出油孔；6-第一入油孔；7-第二入油孔。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
一种钢结构体系，第一钢结构体、第二钢结构体、若干钢连接型材3和若干粘滞流体阻尼器4。
如图1-2所示，展示了钢结构体系的一个结构单元。第一钢结构体包括第一框架面1，第二钢结构体包括第二框架面2。各钢连接型材3的长短相同且相互平行设置。所述第一框架面1、第二框架面2水平设置且所述第一框架面1位于第二框架面2上方。钢连接型材3的两端分别与第一框架面1、第二框架面2固定连接。
如图3-5所示，粘滞流体阻尼器4包括外圆筒41、活塞杆42和粘滞阻尼套筒43，所述活塞杆42与所述外圆筒41滑动连接，所述粘滞阻尼套筒43套装在所述活塞杆42伸出所述外圆筒41的部分上。
所述活塞杆42的一端设置活塞杆铰接座44，所述活塞杆42的另一端设置活塞头45。所述外圆筒41内设置密封的油腔，所述油腔内设有可压缩油，所述活塞头45设置在油腔内。
所述活塞头45由前至后包括锥台段和圆柱段。所述圆柱段和所述外圆筒的内壁之间紧配合。所述圆柱段的侧面设有一圈压缩油槽451，所述压缩油槽451的底面设有若干出油孔5。所述压缩油槽451的截面呈Ω形，起到锁紧可压缩油并加强压缩油槽451处的结构强度作用。
所述锥台段前面的中心设有第一入油孔6，所述第一入油孔6与所述若干出油孔5通过油路连通。连通所述第一入油孔6与若干出油孔5的油路包括与所述活塞头45轴线重合的第一油路452和若干呈伞状设置的第二油路453。第一油路452与活塞头45轴线重合，使得可压缩油直接进入，进入后的可压缩油由第二油路453均匀的分路至压缩油槽451的周向。
所述锥台段前面在所述第一入油孔6的周围设有若干第二入油孔7，所述第二入油孔7与所述出油孔5通过油路连通且与所述出油孔5一一对应。油压过大时可能会引起活塞头45的结构崩坏，若干第二入油孔7用作可压缩油的辅助吸入，使得可压缩油经过多个不同油道进入压缩油槽，使得每个油道中可压缩油的油压降低。
所述锥台段的侧面为环形弧面，活塞头45的结构强度、对可压缩油的挤压能力均优于环形锥面的锥台段。
粘滞流体阻尼器4通过改变油液流动速度和方向来获得阻尼力。活塞头45前方的可压缩油被挤压后，一部分的可压缩油通过第一入油孔6、第一入油孔6与出油孔5之间的油路从出油孔5中流出，进入到压缩油槽451内；一部分可压缩油流经活塞头45锥台段和外圆筒41之间的间隙，在此过程中被挤压，进入到压缩油槽451内；一部分的可压缩油通过第二入油孔7、第二入油孔7与出油孔5之间的油路从出油孔5中流出，进入到压缩油槽451内。压缩油槽451内的可压缩油油压很大，使得活塞头45和外圆筒41之间的粘滞阻尼增加。这种结构摆脱了易损的阀门，不但延长了粘滞流体阻尼器的寿命，也大大降低了粘滞流体阻尼器的造价。通过调整第一入油孔6和第一入油孔6与出油孔5之间油路的直径，或者调整第一入油孔6与出油孔5之间油路的方向，可以获得不同速度指数的活塞头45。这里的可压缩油一般是硅油。
所述粘滞阻尼套筒43内设有阻尼材料腔，阻尼材料腔内填充有粘滞阻尼材料，所述粘滞阻尼材料与活塞杆42的外壁接触。
当粘滞流体阻尼器4受到持续的高压力时，粘滞流体阻尼器4可能会因为活塞杆42到头、可压缩油流完而失效。这里设置了填充有粘滞阻尼材料的粘滞阻尼套筒43，当活塞杆42被压到一半时，粘滞阻尼套筒43与外圆筒41接触，粘滞阻尼套筒43与活塞杆42之间的粘滞阻尼材料开始作用。粘滞阻尼套筒43上可装压力传感器，当粘滞阻尼套筒43与外圆筒41接触时压力传感器受压，报警器接收压力传感器的信号报警。
本实施例中，若干粘滞流体阻尼器4两两一组，每组粘滞流体阻尼器4的两个粘滞流体阻尼器4呈八字形设置。粘滞流体阻尼器4设置活塞杆铰接座44的一端与所述第二框架面2铰接，粘滞流体阻尼器4的另一端与所述第一框架面1铰接。
正常情况下，两个粘滞流体阻尼器4受压，起到斜撑作用；当钢结构体系失稳时，必然会导致一侧的粘滞流体阻尼器4被压缩而起到阻尼作用。
实施例二
一种钢结构体系，第一钢结构体、第二钢结构体、若干钢连接型材3和若干粘滞流体阻尼器4。
如图6所示，展示了钢结构体系的一个结构单元。第一钢结构体包括第一框架面1，第二钢结构体包括第二框架面2。各钢连接型材3的长短相同且相互平行设置。所述第一框架面1、第二框架面2竖直设置。钢连接型材3的两端分别与第一框架面1、第二框架面2固定连接。
所述粘滞流体阻尼器4有两个，其中一个粘滞流体阻尼器4的两端铰接在两个第一钢结构型材3和第一框架面1、第二框架面2的连接处，另外一个粘滞流体阻尼器4的两端铰接在两个第二钢结构型材3和第一框架面1、第二框架面2的连接处，两个粘滞流体阻尼器4的倾斜方向相反。
实施例二的粘滞流体阻尼器4结构与实施例一的粘滞流体阻尼器4结构相同。
当钢结构体系失稳时，必然会导致其中一个粘滞流体阻尼器4被压缩而起到阻尼作用。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (9)

1.粘滞流体阻尼器，其特征在于，包括外圆筒和活塞杆，所述活塞杆与所述外圆筒滑动连接，所述活塞杆的一端设置活塞杆铰接座，所述活塞杆的另一端设置活塞头，所述外圆筒内设置密封的油腔，所述油腔内设有可压缩油，所述活塞头设置在油腔内，所述活塞头由前至后包括锥台段和圆柱段，所述圆柱段和所述外圆筒的内壁之间紧配合，所述圆柱段的侧面设有一圈压缩油槽，所述压缩油槽的底面设有若干出油孔，所述锥台段前面的中心设有第一入油孔，所述第一入油孔与所述若干出油孔通过油路连通。
2.根据权利要求1所述的粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述锥台段前面在所述第一入油孔的周围设有若干第二入油孔，所述第二入油孔与所述出油孔通过油路连通且与所述出油孔一一对应。
3.根据权利要求1所述的粘滞流体阻尼器，其特征在于，连通所述第一入油孔与若干出油孔的油路包括与所述活塞头轴线重合的第一油路和若干呈伞状设置的第二油路。
4.根据权利要求1所述的粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述压缩油槽的截面呈Ω形。
5.根据权利要求1所述的粘滞流体阻尼器，其特征在于，所述粘滞流体阻尼器还包括粘滞阻尼套筒，所述粘滞阻尼套筒套装在所述活塞杆伸出所述外圆筒的部分上，所述粘滞阻尼套筒内设有阻尼材料腔，阻尼材料腔内填充有粘滞阻尼材料，所述粘滞阻尼材料与活塞杆的外壁接触。
6.钢结构体系，其特征在于，包括第一钢结构体、第二钢结构体、若干钢连接型材和权利要求1-5中任意一项所述的粘滞流体阻尼器，第一钢结构体包括第一框架面，第二钢结构体包括第二框架面，所述第一框架面、第二框架面相互平行，各钢连接型材的长短相同且相互平行设置，钢连接型材的两端分别与第一框架面、第二框架面固定连接；粘滞流体阻尼器倾斜设置，粘滞流体阻尼器的两端分别与所述第一框架面、第二框架面铰接。
7.根据权利要求6所述的钢结构体系，其特征在于，所述第一框架面、第二框架面水平设置且所述第一框架面位于第二框架面上方，所述粘滞流体阻尼器设有若干个，若干粘滞流体阻尼器两两一组，每组粘滞流体阻尼器的两个粘滞流体阻尼器呈八字形设置，粘滞流体阻尼器设置活塞杆铰接座的一端与所述第二框架面铰接，粘滞流体阻尼器的另一端与所述第一框架面铰接。
8.根据权利要求6所述的钢结构体系，其特征在于，所述粘滞流体阻尼器的一端铰接在第一框架面与钢连接型材的连接处，所述粘滞流体阻尼器的另一端铰接在第二框架面与钢连接型材的连接处。
9.根据权利要求8所述的钢结构体系，其特征在于，所述钢连接型材包括两个第一钢结构型材和两个第二钢结构型材，两个第一钢结构型材所在平面与两个第二钢结构型材所在平面平行，所述粘滞流体阻尼器有两个，其中一个粘滞流体阻尼器的两端铰接在两个第一钢结构型材和第一框架面、第二框架面的连接处，另外一个粘滞流体阻尼器的两端铰接在两个第二钢结构型材和第一框架面、第二框架面的连接处，两个粘滞流体阻尼器的倾斜方向相反。
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