CN205745070U - 一种间隙式粘滞流体阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种间隙式粘滞流体阻尼器，包括内部设置有活塞头的主缸体以及与主缸体相连接的副缸体，活塞头的中部穿接一端设置有耳环Ⅰ且另一端与副缸体内的弹簧相连接的活塞杆，活塞杆与设置在主缸体两端的导向套Ⅰ和导向套Ⅱ之间密封配合，活塞头的边缘柱面上设置螺纹槽且与主缸体内壁间留有间隙，活塞头两侧的主缸体空腔内注满粘滞阻尼介质。本实用新型为阻尼器提供稳定的初始刚度，减小了内部瞬态刚度对阻尼器的影响，保证主体结构的稳定性的同时适用于不同的加载情况或工程工况。

Description

一种间隙式粘滞流体阻尼器

技术领域

本实用新型涉及工程结构减震技术领域，尤其是一种间隙式粘滞流体阻尼器。

背景技术

粘滞流体阻尼器是一种减振装置，一般由缸体、活塞、间隙（或阻尼孔）、粘滞流体阻尼材料和导杆等部件组成，活塞在缸筒内做往复运动，活塞上有适量小孔做成的阻尼孔（或活塞与缸筒间配合间隙），缸筒内装满粘滞流体阻尼材料，当活塞与缸筒间发生相对运动时，依据流体力学原理，活塞前后的压力差使流体阻尼材料从阻尼孔或间隙中通过，从而产生阻尼力，将地震作用过程中输入结构中的动能转变为热能，进而耗散输入结构中的地震波能量，达到减小地震作用对上部结构的破坏程度，作为结构中的“安全气囊”被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。

现存粘滞流体阻尼器结构形式趋于多元化，产品种类层出不穷，但依然难以满足工程中的各种需求，主要存在不足之处如下：

(1)、由于粘滞流体阻尼器内部瞬态刚度的存在，导致工程设计与阻尼器实际动态响应不符。在一般通用有限元分析软件中粘滞流体阻尼器分析模型采用Maxwell模型，该模型由一个弹簧单元及一个牛顿粘壶单元串联而成，弹簧单元的弹性刚度表示阻尼器瞬态刚度，牛顿粘壶单元表示阻尼单元。为了获得粘滞流体阻尼器纯阻尼特性，工程设计人员通常将弹簧单元的弹性刚度设置为很大的值，以便忽略阻尼内部刚度的影响，这样会带来两方面问题：首先、通过试验表明，粘滞流体阻尼器内部刚度主要与内部压强有关，说明随着阻尼器在地震作用过程中的往复运动，内部压强改变的同时其内部刚度时刻在变化，刚度的存在使得阻尼器耗能能力减弱。这样单纯的将弹性刚度设置为单一较大值的工程设计方法将放大阻尼器耗能能力，与实际工程情况不符；其次，阻尼器内部刚度在风振和地震作用下表现形式不同，受风振主要影响的建筑结构属于低频率，位移较大的情况，其不受动态刚度影响，阻尼器力-位移滞回曲线饱满呈椭圆形，表现出良好的耗能性能，在地震作用过程中，阻尼器处于高频率，位移幅值较小的情况，其动态刚度表现突出，力-位移滞回曲线表现出倾斜现象，阻尼器耗能能力减弱，因此工程需要不同情况下采用不同阻尼器的特性，因此单一阻尼器结构形式难以满足工程要求。

(2)、由前所述，粘滞流体阻尼器内部刚度的随机性，使得阻尼器为结构主体提供的刚度时刻发生变化，这样会导致结构主体的稳定性较差，使得结构容易产生晃动；

(3)、工程应用中当采用大吨位粘滞阻尼器时，常会出现阻尼器构造形式复杂，加工工艺受限，加工成本较高等问题。

鉴于以上问题，本实用新型提出了一种构造形式简单，加工方便，与现阶段设计方法相匹配的高效耗能间隙式粘滞流体阻尼器。

实用新型内容

本实用新型提供一种间隙式粘滞流体阻尼器，以解决现有阻尼器在使用过程中存在的问题，为阻尼器提供稳定的初始刚度，减小了内部瞬态刚度对阻尼器的影响，保证主体结构的稳定性的同时适用于不同的加载情况或工程工况。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种间隙式粘滞流体阻尼器，包括内部设置有活塞头的主缸体以及与主缸体相连接的副缸体，所述活塞头的中部穿接一端设置有耳环Ⅰ且另一端与副缸体内的弹簧相连接的活塞杆，所述活塞杆与设置在主缸体两端的导向套Ⅰ和导向套Ⅱ之间密封配合，所述活塞头的边缘柱面上设置螺纹槽且与主缸体内壁间留有间隙，所述活塞头两侧的主缸体空腔内注满粘滞阻尼介质。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述活塞杆包括端部具有螺纹杆的活塞杆前段以及端部设置与螺纹杆相匹配的螺纹槽的活塞杆后段，所述活塞杆前段与活塞杆后段通过螺纹杆与螺纹槽之间的配合进行螺纹连接，所述活塞头螺纹穿接在螺纹杆上并通过活塞杆前段与活塞杆后段夹持固定。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述活塞头与螺纹杆之间通过设置在活塞头上的聚氨酯油封Ⅰ密封。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述导向套Ⅰ和导向套Ⅱ与主缸体之间分别通过设置在导向套Ⅰ和导向套Ⅱ边缘柱面上的橡胶ⅡO型密封圈密封。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述导向套Ⅰ上的橡胶ⅡO型密封圈为三组，所述导向套Ⅱ上的橡胶ⅡO型密封圈为三组。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述导向套Ⅰ与活塞杆前段之间通过设置在导向套Ⅰ上的矩形密封圈、聚四氟乙烯耐磨环、聚氨酯油封Ⅱ密封；所述导向套Ⅱ与活塞杆后段之间通过设置在导向套Ⅱ上的矩形密封圈、聚四氟乙烯耐磨环、聚氨酯油封Ⅱ密封。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述导向套Ⅰ上的矩形密封圈为两组、聚四氟乙烯耐磨环为两组、聚氨酯油封Ⅱ为一组，所述导向套Ⅰ上位于聚氨酯油封Ⅱ的两侧各依次设置一组聚四氟乙烯耐磨环和一组矩形密封圈。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述导向套Ⅱ上的矩形密封圈为两组、聚四氟乙烯耐磨环为两组、聚氨酯油封Ⅱ为一组，所述导向套Ⅱ上位于聚氨酯油封Ⅱ的两侧各依次设置一组聚四氟乙烯耐磨环和一组矩形密封圈。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述副缸体与主缸体相连接的一端嵌入一段导向套Ⅱ且在另一端设置副缸盖，所述副缸盖的中部设置一端与弹簧相连接且另一端与耳环Ⅱ相连接的连接螺母。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本发明的一种间隙式粘滞流体阻尼器，通过其特殊的构造形式，为阻尼器提供稳定的初始刚度，减小了内部瞬态刚度对阻尼器的影响，保证主体结构的稳定性的同时适用于不同的加载情况或工程工况，实现了单一阻尼器多种工况的利用情况，同时实现阻尼力输出大，耗能高效的稳定力学性能，有利于阻尼器的推广应用。

本发明具体通过设置的弹簧元件为阻尼器提供初始刚度，初始刚度数值可通过计算确定，既保证了结构不会因初始刚度不足出现不稳定的现象，同时避免了因阻尼器内部瞬态刚度的影响，导致阻尼器耗能能力减弱等问题，使其不仅适用于地震等高频率的工程情况，同时也适用于风振荷载作用下低频率的情况，拓展了单一结构形式阻尼器应用范围，且构造形式简单，加工方便。

本发明的独特的螺纹槽与主缸体内壁组成阻尼耗能装置，螺纹槽起到导流作用同时存在二次流动现象，二次流动增大螺纹槽壁上的摩擦力，进而增大阻尼器沿程能量损失，增强阻尼器的耗能能力。阻尼器主缸体与两端的导向套之间、两端的导向套及活塞杆间及活塞头与活塞杆间采用多道密封工艺，有效的增强了阻尼器的抗渗能力，延长了阻尼器的使用寿命。

本发明的活塞头与活塞杆采用螺纹形式连接，对于不同工程中的阻尼需求，只需对活塞头进行更换，其余部件构造形式基本相同，大大提高工业化水平，同时分离式活塞杆结构保证了活塞头在作用工况下的即时反应，提高阻尼器快速响应速度，保证了阻尼器工作效率。

本发明的一种间隙式粘滞流体阻尼器可广泛应用于土木工程结构消能减震（振）技术。

附图说明

图1是本阻尼器结构纵剖面构造示意图；

图2是本阻尼器外观示意图；

图3是本阻尼器导向套纵剖面构造示意图；

图4是本阻尼器活塞头纵剖面构造示意图；

其中，1、活塞头，1-1、螺纹槽，1-2、聚氨酯油封Ⅰ，2、主缸体，2-1、导向套Ⅰ，2-2、导向套Ⅱ，2-3、橡胶ⅡO型密封圈，2-4、矩形密封圈，2-5、聚四氟乙烯耐磨环，2-6、聚氨酯油封Ⅱ，3、副缸体，3-1、弹簧，3-2、副缸盖，3-3、耳环Ⅱ，3-4、连接螺母，4、活塞杆，4-1、耳环Ⅰ，4-2、活塞杆前段，4-2-1、螺纹杆，4-3、活塞杆后段，5、粘滞阻尼介质。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

一种间隙式粘滞流体阻尼器，包括活塞头1、主缸体2、副缸体3、活塞杆4、粘滞阻尼介质5。

主缸体2与副缸体3相连接，主缸体2的两端设置导向套Ⅰ2-1和导向套Ⅱ2-2，主缸体2的内部设置有活塞头1，活塞头1的中部穿接活塞杆4，活塞头1的边缘柱面上设置螺纹槽1-1，活塞头1的边缘柱面与主缸体2内壁间留有间隙，由活塞头1及主缸体2组合成阻尼间隙，这样就在有限的空间内增加了阻尼通道的长度，有效提高阻尼器耗能能力。活塞头1两侧的主缸体2空腔内注满粘滞阻尼介质5。

活塞杆4与导向套Ⅰ2-1和导向套Ⅱ2-2之间密封配合，活塞杆4的一端设置有耳环Ⅰ4-1，活塞杆4的另一端与副缸体3内的弹簧3-1相连接，弹簧3-1的初始刚度通过计算确定。活塞杆4包括活塞杆前段4-2和活塞杆后段4-3，活塞杆前段4-2的端部具有螺纹杆4-2-1，活塞杆后段4-3的端部设置螺纹槽，螺纹槽与螺纹杆4-2-1相匹配。活塞杆前段4-2与活塞杆后段4-3通过螺纹杆4-2-1与螺纹槽之间的配合进行螺纹连接。

阻尼器的主缸体2和副缸体3采用高强度合金钢无缝钢管加工而成，并对其内表面采用冷挤压工艺，提高主缸体2和副缸体3内表面的密度和精度，增强耐磨性。阻尼器的活塞杆4采用高强度合金钢加工而成，其外表面进行镀硬铬处理，避免活塞杆4表面的磨损。

活塞头1螺纹穿接在螺纹杆4-2-1上，活塞头1通过活塞杆前段4-2与活塞杆后段4-3夹持固定。活塞头1与螺纹杆4-2-1之间通过聚氨酯油封Ⅰ1-2密封，聚氨酯油封Ⅰ1-2设置在活塞头1上。

导向套Ⅰ2-1与主缸体2之间通过设置在导向套Ⅰ2-1边缘柱面上的橡胶ⅡO型密封圈2-3密封。导向套Ⅰ2-1上的橡胶ⅡO型密封圈（2-3）为三组。导向套Ⅰ2-1与活塞杆前段4-2之间通过矩形密封圈2-4、聚四氟乙烯耐磨环2-5、聚氨酯油封Ⅱ2-6密封，矩形密封圈2-4、聚四氟乙烯耐磨环2-5、聚氨酯油封Ⅱ2-6设置在导向套Ⅰ2-1上。导向套Ⅰ2-1上的矩形密封圈2-4为两组、聚四氟乙烯耐磨环2-5为两组、聚氨酯油封Ⅱ2-6为一组，导向套Ⅰ2-1上位于聚氨酯油封Ⅱ2-6的两侧各依次设置一组聚四氟乙烯耐磨环2-5和一组矩形密封圈2-4。

导向套Ⅱ2-2与主缸体2之间通过设置在导向套Ⅱ2-2边缘柱面上的橡胶ⅡO型密封圈2-3密封。导向套Ⅱ2-2上的橡胶ⅡO型密封圈2-3为三组。导向套Ⅱ2-2与活塞杆后段4-3之间通过矩形密封圈2-4、聚四氟乙烯耐磨环2-5、聚氨酯油封Ⅱ2-6密封，矩形密封圈2-4、聚四氟乙烯耐磨环2-5、聚氨酯油封Ⅱ2-6设置在导向套Ⅱ2-2上。导向套Ⅱ2-2上的矩形密封圈2-4为两组、聚四氟乙烯耐磨环2-5为两组、聚氨酯油封Ⅱ2-6为一组，导向套Ⅱ2-2上位于聚氨酯油封Ⅱ2-6的两侧各依次设置一组聚四氟乙烯耐磨环2-5和一组矩形密封圈2-4。

副缸体3与主缸体2相连接，相连接的一端嵌入一段导向套Ⅱ2-2，在副缸体3另一端设置副缸盖3-2，副缸盖3-2的中部设置连接螺母3-4，连接螺母3-4的一端与弹簧3-1相连接，连接螺母3-4的另一端与耳环Ⅱ3-3相连接。

Claims (9)

1.一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：包括内部设置有活塞头（1）的主缸体（2）以及与主缸体（2）相连接的副缸体（3），所述活塞头（1）的中部穿接一端设置有耳环Ⅰ（4-1）且另一端与副缸体（3）内的弹簧（3-1）相连接的活塞杆（4），所述活塞杆（4）与设置在主缸体（2）两端的导向套Ⅰ（2-1）和导向套Ⅱ（2-2）之间密封配合，所述活塞头（1）的边缘柱面上设置螺纹槽（1-1）且与主缸体（2）内壁间留有间隙，所述活塞头（1）两侧的主缸体（2）空腔内注满粘滞阻尼介质（5）。

2.根据权利要求1所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述活塞杆（4）包括端部具有螺纹杆（4-2-1）的活塞杆前段（4-2）以及端部设置与螺纹杆（4-2-1）相匹配的螺纹槽的活塞杆后段（4-3），所述活塞杆前段（4-2）与活塞杆后段（4-3）通过螺纹杆（4-2-1）与螺纹槽之间的配合进行螺纹连接，所述活塞头（1）螺纹穿接在螺纹杆（4-2-1）上并通过活塞杆前段（4-2）与活塞杆后段（4-3）夹持固定。

3.根据权利要求2所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述活塞头（1）与螺纹杆（4-2-1）之间通过设置在活塞头（1）上的聚氨酯油封Ⅰ（1-2）密封。

4.根据权利要求1所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述导向套Ⅰ（2-1）和导向套Ⅱ（2-2）与主缸体（2）之间分别通过设置在导向套Ⅰ（2-1）和导向套Ⅱ（2-2）边缘柱面上的橡胶ⅡO型密封圈（2-3）密封。

5.根据权利要求4所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述导向套Ⅰ（2-1）上的橡胶ⅡO型密封圈（2-3）为三组，所述导向套Ⅱ（2-2）上的橡胶ⅡO型密封圈（2-3）为三组。

6.根据权利要求1所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述导向套Ⅰ（2-1）与活塞杆前段（4-2）之间通过设置在导向套Ⅰ（2-1）上的矩形密封圈（2-4）、聚四氟乙烯耐磨环（2-5）、聚氨酯油封Ⅱ（2-6）密封；所述导向套Ⅱ（2-2）与活塞杆后段（4-3）之间通过设置在导向套Ⅱ（2-2）上的矩形密封圈（2-4）、聚四氟乙烯耐磨环（2-5）、聚氨酯油封Ⅱ（2-6）密封。

7.根据权利要求6所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述导向套Ⅰ（2-1）上的矩形密封圈（2-4）为两组、聚四氟乙烯耐磨环（2-5）为两组、聚氨酯油封Ⅱ（2-6）为一组，所述导向套Ⅰ（2-1）上位于聚氨酯油封Ⅱ（2-6）的两侧各依次设置一组聚四氟乙烯耐磨环（2-5）和一组矩形密封圈（2-4）。

8.根据权利要求6所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述导向套Ⅱ（2-2）上的矩形密封圈（2-4）为两组、聚四氟乙烯耐磨环（2-5）为两组、聚氨酯油封Ⅱ（2-6）为一组，所述导向套Ⅱ（2-2）上位于聚氨酯油封Ⅱ（2-6）的两侧各依次设置一组聚四氟乙烯耐磨环（2-5）和一组矩形密封圈（2-4）。

9.根据权利要求1所述的一种间隙式粘滞流体阻尼器，其特征在于：所述副缸体（3）与主缸体（2）相连接的一端嵌入一段导向套Ⅱ（2-2）且在另一端设置副缸盖（3-2），所述副缸盖（3-2）的中部设置一端与弹簧（3-1）相连接且另一端与耳环Ⅱ（3-3）相连接的连接螺母（3-4）。