CN212104620U - 一种惯容式竖向隔振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于振动及噪声控制领域，提供一种惯容式竖向隔振装置，包括螺旋弹簧、旋转轴、旋转盘、旋转盘约束部件、线圈、钕磁铁、阻尼液、阻尼杆、惯容系统上盖板、惯容系统下盖板、特氟龙保护套。本实用新型通过旋转轴的竖向运动带动旋转盘转动，在旋转盘上设置多种阻尼机制，实现阻尼可调节，具有良好的竖向振动隔离能力。本实用新型可广泛应用轨道交通减振降噪要求较高的特殊减振地段，浮置楼板等需要竖向隔振的结构和重要大型设备，竖向减振效果优于现有钢弹簧隔振器。

Description

一种惯容式竖向隔振装置

技术领域

本实用新型涉及一种惯容式竖向隔振装置，属于振动及噪声控制领域。

背景技术

随着社会经济的快速发展和城市范围的不断扩大，城市轨道交通在全国各大城市得到了广泛的发展。但城市轨道交通的车站和检修库会占用较多的土地资源，因此在城市轨道交通的车站和检修库上方进行物业开发成为了节约土地资源提高经济效率的有效措施，但在城市轨道交通车站和检修库上盖物业会面临下部列车运行所带来的振动问题，对上盖物业内的居民健康造成不良的影响。

大型精密设备由于精度要求对振动要求很高，而城市区域内的交通振动源复杂多样，对大型设备进行竖向隔振具有实际的提高生产率的作用。而在工业厂房内，设备的运转也会造成较大的厂房内振动，长期的振动易造成从业工人的疲劳，影响工人的健康与生产的效率。

振动已被认为是世界七大公害污染之一，目前采用隔振的方法进行振动控制通常采用钢弹簧，而钢弹簧钢弹簧隔振频率单一，无法兼顾竖向承载和隔振效果，在竖向隔振上表现欠佳无法很好的实现隔振的目标，应用也具有一定的局限性，因此研发更高效的竖向隔振装置具有很好的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决城市轨道交通上盖建筑、建筑物内楼板和重要仪器设备竖向隔振问题，并提高隔振效率，提供一种惯容式竖向隔振装置，其包括惯容系统下套筒、螺旋弹簧、旋转轴、旋转盘、旋转盘约束部件、阻尼液、阻尼杆、钕磁铁、线圈、特氟龙套筒、惯容系统上套筒。其原理是：外部竖向振动激励传入该装置时，竖向振动会带动旋转轴和螺旋弹簧的竖向运动，在竖向运动的过程中螺旋弹簧提供正刚度，而旋转轴和旋转盘在竖向运动过程中会产生负刚度，通过螺旋弹簧和旋转轴并联可以实现较小的动刚度效果，提高隔振效率；在旋转盘转动的过程中，通过连接杆的线圈切割磁感线的电磁感应作用和阻尼杆搅动阻尼液对外部输入振动能量进行耗散。本实用新型装置综合较小的动刚度和较好的阻尼效果，能实现较好的竖向振动控制效果。

为了实现上述目标，本实用新型提供了如下技术方案：

一种惯容式竖向隔振装置，其特征在于：包括惯容系统下套筒(1)、螺旋弹簧(2)、旋转轴(3)、旋转盘(4)、旋转盘约束部件(5)、阻尼液(6)、阻尼杆 (7)、钕磁铁(8)、线圈(9)、特氟龙套筒(10)、惯容系统上套筒(11)；

所述惯容系统下套筒(1)为底部边缘外伸的圆柱形筒；特氟龙套筒(10)套在惯容系统下套筒(1)的外伸边缘，与惯容系统下套筒(1)的外边缘对齐，阻尼液(6)盛放于惯容系统下套筒(1)中，液面高度不超过旋转盘(4)高度；

所述旋转轴(3)外表面开有旋转轴螺纹(32)，通过旋转轴螺纹(32)与旋转盘(4)内的旋转盘螺纹(41)进行嵌套连接；旋转轴(3)的内部开有圆柱形的凹槽(31)，螺旋弹簧(2)设置于凹槽(31)内，螺旋弹簧(2)下部固定于惯容系统下套筒(1)内部底面中心；

所述旋转盘(4)通其外边缘设置于旋转盘约束部件(5)内获得竖向约束，同时在旋转盘(4)边缘设置一圈随动的钕磁铁(8)，在惯容系统下套筒(1)内侧壁相同高度处对应位置也设置一圈静止的钕磁铁(8)，数量保持一致，保持异极相对；旋转盘(4)下表面固接有阻尼杆(7)，在旋转盘(4)转动时阻尼杆(7) 随之作刚体转动，通过搅动阻尼液(6)消耗能量，为隔振系统提供阻尼力；

旋转盘约束部件(5)包括约束连接块(51)、连接杆(52)、滚珠封盖(53)、和滚珠(54)，滚珠(54)放入约束连接块(51)后，使用滚珠封盖(53)通过螺栓连接于约束连接块(51)将滚珠的位置固定，通过连接杆(52)对约束连接块 (51)进行连接，旋转盘约束部件(5)通过约束连接块(51)螺栓连接于惯容系统下套筒(1)的筒壁上，在连接杆(52)的杆身上缠绕线圈(9)，当旋转盘(4) 转动时产生动态变化的磁场，线圈(9)切割钕磁铁磁场中的磁力线，通过电磁感应消耗能量；

所述特氟龙套筒(10)嵌套于惯容系统下套筒(1)外部，然后其外部再嵌套惯容系统上套筒(11)，特氟龙套筒(10)起到减小摩擦力的作用。

所述惯容系统上套筒顶面是承载被隔振物的直接接触面。

所述线圈(9)缠绕在旋转盘约束部件(5)的连接杆(52)杆身上，在旋转盘(4)转动的过程中线圈会切割磁感线，由电磁感应对能量通过发热进行消耗，由于采用分散布置的形式能起到充分的散热作用，达到提供阻尼的目的。

所述阻尼杆(7)为杆状，为增加阻尼杆(7)在刚体转动过程与阻尼液(6) 的接触面积，可对阻尼杆(7)设置翼缘，翼缘在不阻碍旋转盘(4)转动的情况下可设置为任意增加面积的形状。在转动过程中阻尼杆(7)的杆身及其翼缘搅动阻尼液(6)，由阻尼液(6)提供阻尼力并对输入的振动能量进行耗散。

所述的阻尼液(6)直接盛放于惯容系统下套筒(1)内，以使阻尼杆(7)和阻尼液(6)充分接触且不影响旋转轴(3)和旋转盘(4)的运动为宜，阻尼液(6) 的材料可根据系统对阻尼力的需求进行选取，可为如甲基硅油基阻尼液，二甲基硅油和磁流变阻尼液等，当采用磁流变阻尼液时，可在惯容系统下套筒(1)筒身设置通电线圈对磁流变阻尼液的阻尼系数进行控制，同时由于旋转盘(4)的转动会切割钕磁铁(8)之间的磁感线产生感应电流，可将磁感应电流引导向惯容系统下套筒(1)筒身设置通电线圈上，从而采用装置内产生的感应电流对磁流变阻尼液(6)进行阻尼系数的控制，在实现隔振效果的同时，可实现对输入振动能量的循环利用。

本实用新型可适用于城市轨道交通轨道上盖建筑、振动敏感建筑、重要设备基座、轨道浮置板和浮置楼板的隔振，也可用于其余以竖向振动为危害的领域的隔振。

本实用新型的有益效果是：

(1)本装置通过螺旋弹簧进行承载可具有稳定的承载力；

(2)本装置对竖向振动隔离由于是包含螺旋弹簧组成的惯容系统，同时具有正刚度和负刚度的特性，通过合理的选取设计参数可实现较小的系统动刚度，相比只有螺旋弹簧的情况具有更好地隔振效果；

(3)采用钕磁铁和线圈直接的电磁感应和阻尼杆搅动阻尼液提供阻尼力，可实现较好的能量耗散；

(4)当采用磁流变阻尼液时，可将钕磁铁和线圈之间产生的感应电流用于磁流变阻尼液的控制，具有较合理的能量循环利用构造；

(5)所用材料成本低廉，构造简单、拼装方便，便于更换；

(6)联合水平向减震装置后，本实用新型可广泛应用对三向振动隔振有较高需求的地铁上盖建筑或重要仪器设备。

附图说明

图1是本实用新型惯容式竖向隔振装置剖切立体图；

图2是本实用新型惯容式竖向隔振装置外观轴侧图；

图3是惯容系统立体图；

图4是惯容系统下套筒立体图；

图5是螺旋弹簧立体图；

图6是旋转轴立体图,(a)为外观示意图，(b)为剖图；

图7是旋转盘立体图；

图8是旋转盘约束部件立体图；

图9是阻尼杆立体图；

图10是钕磁铁立体图；

图11是特氟龙套筒立体图；

图12是惯容系统上套筒立体图,(a)为外观示意图，(b)为剖图；

图中标号：惯容系统下套筒1、螺旋弹簧2、旋转轴3、凹槽31、旋转轴螺纹 32、旋转盘4、旋转盘螺纹41、旋转盘约束部件5、约束连接块51、连接杆52、滚珠封盖53、滚珠54、阻尼液(图中未画，仅示意位置)6、阻尼杆7、钕磁铁8、线圈9、特氟龙套筒10、惯容系统上套筒11。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。

实施例

如图1至图12所示，一种惯容式竖向隔振装置，包括惯容系统下套筒1、螺旋弹簧2、旋转轴3、旋转轴圆柱形的凹槽31、旋转轴螺纹32、旋转盘4、旋转盘螺纹41、旋转盘约束部件5、约束连接块51、连接杆52、滚珠封盖53、滚珠54、阻尼液6、阻尼杆7、钕磁铁8、线圈9、特氟龙套筒10、惯容系统上套筒11。

如图1和图2所示，所述惯容系统下套筒1置于底部，螺旋弹簧2放置于惯容系统下套筒1的内部中心，螺旋弹簧2的顶部连接旋转轴圆柱形的凹槽31，阻尼液6盛放于惯容系统下套筒1内；旋转轴3和旋转盘4嵌套连接，旋转盘约束部件5处于旋转盘4的外边缘通过滚珠54与旋转盘4接触，约束旋转盘4的竖向运动；旋转约束部件5的连接杆52杆身上缠绕线圈9，旋转盘4外边缘侧壁和惯容系统下套筒1内侧壁相同高度处粘贴钕磁铁8，旋转盘4下表通过整体加工、螺栓连接或焊接连接阻尼杆7，阻尼杆7浸没在阻尼液6中；旋转轴3顶面采用螺栓连接或焊接于惯容系统上套筒11的内部中心，特氟龙套筒10嵌套于惯容系统下套筒1外边缘，惯容系统上套筒11嵌套于特氟龙套筒10外边缘，惯容系统上套筒11上表面直接承载。

作为举例而非限定，惯容系统上套筒11的上表面可为任意形状；阻尼杆7的杆身及其翼缘可为多种形状但应满足不阻碍旋转盘4转动的要求；旋转轴3、旋转盘4应保持螺纹咬合一致，螺纹数量根据需要确定，宜对称布置。

如图1和图3所示，所述线圈9缠绕在旋转约束部件5的连接杆52杆身上。

如图1、图3和图9和所示，所述阻尼杆7通过整体加工、螺栓连接或焊接连接等连接方式固接于旋转盘4的下表面，并浸没于阻尼液6中，阻尼杆7随旋转盘4的转动做绕旋转轴3的刚体转动。

如图1所示，阻尼液6可采用甲基硅油基阻尼液，二甲基硅油和磁流变阻尼液等，例如采用磁流变阻尼液时，可选用MRF-350等型号的阻尼液。

如图1、图3和图10所示，所述钕磁铁8分别粘贴在旋转盘4的外边缘和惯容系统下套筒1的对应高度内侧壁上。

本实用新型可广泛应用轨道交通减振降噪要求较高的特殊减振地段，浮置楼板等需要竖向隔振的结构和重要大型设备，竖向减振效果优于现有钢弹簧隔振器。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非是对本实用新型范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本实用新型技术方案保护的范围。

Claims (1)

1.一种惯容式竖向隔振装置，其特征在于：包括惯容系统下套筒(1)、螺旋弹簧(2)、旋转轴(3)、旋转盘(4)、旋转盘约束部件(5)、阻尼液(6)、阻尼杆(7)、钕磁铁(8)、线圈(9)、特氟龙套筒(10)、惯容系统上套筒(11)；

所述惯容系统下套筒(1)为底部边缘外伸的圆柱形筒；特氟龙套筒(10)套在惯容系统下套筒(1)的外伸边缘，与惯容系统下套筒(1)的外边缘对齐，阻尼液(6)盛放于惯容系统下套筒(1)中，液面高度不超过旋转盘(4)高度；

所述旋转轴(3)外表面开有旋转轴螺纹(32)，通过旋转轴螺纹(32)与旋转盘(4)内的旋转盘螺纹(41)进行嵌套连接；旋转轴(3)的内部开有圆柱形的凹槽(31)，螺旋弹簧(2)设置于凹槽(31)内，螺旋弹簧(2)下部固定于惯容系统下套筒(1)内部底面中心；

所述旋转盘(4)通其外边缘设置于旋转盘约束部件(5)内获得竖向约束，同时在旋转盘(4)边缘设置一圈随动的钕磁铁(8)，在惯容系统下套筒(1)内侧壁相同高度处对应位置也设置一圈静止的钕磁铁(8)，数量保持一致，保持异极相对；旋转盘(4)下表面固接有阻尼杆(7)，在旋转盘(4)转动时阻尼杆(7)随之作刚体转动，通过搅动阻尼液(6)消耗能量，为隔振系统提供阻尼力；

旋转盘约束部件(5)包括约束连接块(51)、连接杆(52)、滚珠封盖(53)、和滚珠(54)，滚珠(54)放入约束连接块(51)后，使用滚珠封盖(53)通过螺栓连接于约束连接块(51)将滚珠的位置固定，通过连接杆(52)对约束连接块(51)进行连接，旋转盘约束部件(5)通过约束连接块(51)螺栓连接于惯容系统下套筒(1)的筒壁上，在连接杆(52)的杆身上缠绕线圈(9)，当旋转盘(4)转动时产生动态变化的磁场，线圈(9)切割钕磁铁磁场中的磁力线，通过电磁感应消耗能量；

所述特氟龙套筒(10)嵌套于惯容系统下套筒(1)外部，然后其外部再嵌套惯容系统上套筒(11)，特氟龙套筒(10)起到减小摩擦力的作用。

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