CN214530169U - 一种圆环芯防撞胶囊 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆环芯防撞胶囊，属于结构防护技术领域，其通过壳体、抗撞击组件、中心塞等结构的对应设置，利用壳体、抗撞击组件的挤压变形，配合中心塞中单向阀、压力调节阀的组合工作，可有效实现撞击过程中冲击力的吸收、释放，实现结构的防撞。本实用新型的圆环芯防撞胶囊，其结构简单，设置与维护简便，能有效实现桥墩等结构的撞击防护，充分吸收并释放撞击产生的冲击力，控制撞击过程中防撞胶囊传递给桥墩的作用力，确保撞击冲击力不超过被保护对象的承受能力，同时，在撞击撤除后，防撞胶囊可在抗撞击组件的作用下实现快速恢复，快速恢复胶囊被撞击前的状态，有效简化防撞胶囊的检修维护过程，具有较好的应用前景和推广价值。

Description

一种圆环芯防撞胶囊

技术领域

本实用新型属于结构防护技术领域，具体涉及一种圆环芯防撞胶囊。

背景技术

近年来，随着江河上航行船舶的数量越来越多，吨位越来越大，船舶撞击桥墩的事件时有发生。船桥碰撞往往会造成船桥结构破损、货物泄漏、环境污染、人员伤亡等灾难性后果。因此，在桥梁桥墩上，往往设置有安全措施或者防护装置，以保证船舶撞击下结构的稳定性和安全性。

目前，常见的桥墩防护装置可分为直接构造和间接构造两大类。其中，直接构造指防护装置直接构造在被保护的桥墩上，撞击发生后，撞击力通过防护装置直接作用于被保护的桥墩上。而间接构造指防护装置与被保护的桥梁没有直接连接，撞击力不直接作用在被保护的桥梁上。对于两种防护装置而言，虽然都能在一定程度上实现结构的防护，但也分别存在一定的缺陷。

例如，对于间接构造的防护装置而言，其设置后被撞时的撞击力可被防护装置吸收，不会作用于被保护的桥墩，对桥墩有较强的防护作用。但是，间接构造的防护装置与被保护的桥墩之间往往具有一定距离，使得其需要占用河道或水域，且维修工程量往往较大。与之相比，直接构造的防护装置通常直接构造在被保护的桥墩上，主要分为弹性变形型、压坏(塑性)变形型、变位型三种类型。其中，弹性变形型防护装置被撞击后，虽然能实现弹性恢复，且维修工作小，但只能适用能量较小的冲击，一旦冲击超过其弹性变形范围，桥墩将被直接冲击，酿成重大事故。而压坏变形型防护装置和变位型防护装置虽然能通过装置本身的塑性变形和变位能吸收巨大的冲击能量，但每次撞击后装置的维护和维修工作量较大，导致防护装置的应用成本较高。

鉴于上述原因，申请人提出了在先专利申请CN201910731622.4，其中具体公开了一种液压防撞胶囊，利用防撞胶囊中各组件的对应设置以及各组件在受撞击时的组合工作，有效实现了桥墩的撞击防护，延长了桥墩结构的使用寿命。但是，上述防撞胶囊本身结构较为复杂，装配、维护、检修时都较为繁琐，一定程度上影响了防撞胶囊的应用和推广，导致桥墩无法实现可靠保护。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种圆环芯防撞胶囊，能实现桥墩结构的撞击防护，有效控制撞击过程中防护装置传递给桥墩结构的作用力大小，并能实现撞击消除后的快速恢复，简化了防护装置的装配、维护、检修过程。

为实现上述目的，本实用新型提供一种圆环芯防撞胶囊，包括内部中空且底部开口的壳体，还包括设置在所述壳体内的抗撞击组件和设置在所述壳体开口处的中心塞；

所述抗撞击组件包括分别封装有压缩气体的浮力气囊和恢复气囊；所述浮力气囊呈球形结构，其支撑在所述恢复气囊上并容置于所述壳体的内腔顶部；所述恢复气囊呈圆环结构，其嵌设在所述壳体的内腔中，并以其外周壁面抵紧所述壳体的内周壁面；

所述中心塞设置在所述壳体的底部开口处，其一端嵌入所述壳体内，另一端伸出所述壳体的底部开口，使得所述壳体的开口处可收束包绕在所述中心塞的外周；相应地，在所述壳体的开口端外周设置有收口组件，用于将所述壳体的开口端收紧在所述中心塞外周，以此实现所述壳体底部的封闭；且

所述中心塞中同时设置有压力调节阀与单向阀，两阀体分别连通所述壳体的内外两侧；所述压力调节阀用于调节所述壳体内的压力最大值，使得所述壳体内的压力超过该压力最大值时所述壳体内的水液可通过该压力调节阀喷出；所述单向阀用于在所述壳体内压力小于壳体外压力时将所述壳体外的水液吸入所述壳体内。

作为本实用新型的进一步改进，所述恢复气囊为所述壳体轴向上依次设置的多个，各恢复气囊独立设置并分别以内周壁面粘接在圆筒上；所述圆筒由橡胶制成，其同轴设置于所述恢复气囊中部。

作为本实用新型的进一步改进，所述壳体为三段式结构，其包括设置于封闭端并呈半球形的第一壳体，设置于开口端并呈锥台形的第三壳体，以及设置在第一壳体、第三壳体之间并呈圆柱形的第二壳体。

作为本实用新型的进一步改进，所述浮力气囊的外径等于所述第一壳体的内径，且所述浮力气囊的顶部外周抵接所述第一壳体的内周壁面。

作为本实用新型的进一步改进，所述中心塞为橡胶制成，其轴向两端分别设置有板体，并在两板体之间设置有外径小于两板体外径的颈部，使得所述壳体的端部内周壁面密封贴设于所述颈部的外周。

作为本实用新型的进一步改进，所述壳体为多层结构，其包括由外至内依次设置的橡胶层、帘布层和防漏层。

作为本实用新型的进一步改进，所述收口组件为双钢丝喉箍。

作为本实用新型的进一步改进，所述浮力气囊和/或所述恢复气囊上开设有充气嘴，用于向对应气囊的内腔中充气。

作为本实用新型的进一步改进，所述壳体上开设有可开闭的排气嘴，所述排气嘴可从所述壳体外侧封闭。

作为本实用新型的进一步改进，所述壳体的底部封装有水液，使得所述抗撞击组件漂浮在水面上，并将所述浮力气囊顶紧在所述壳体的内腔顶部。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

(1)本实用新型的圆环芯防撞胶囊，其通过壳体、抗撞击组件、中心塞等结构的对应设置，配合中心塞中单向阀、压力调节阀的组合工作，有效实现了对被保护对象上冲击作用的隔断，利用壳体、抗撞击组件的挤压变形，有效实现了撞击过程中冲击力的吸收、释放，从而控制作用于被保护结构的冲击力大小，充分实现桥墩等结构的撞击防护，提升结构的使用寿命；

(2)本实用新型的圆环芯防撞胶囊，其通过压力调节阀的对应设置，使得撞击过程中作用于被保护结构的冲击力大小可以得到准确控制，确保撞击冲击力不超过被保护对象的承受能力，进而提升防护装置的保护效果；同时，根据被保护对象结构及防护参数的不同，可以选用不同规格的压力调节阀，有效提升了防撞胶囊设置、使用的灵活性，满足了不同应用环境下的应用；

(3)本实用新型的圆环芯防撞胶囊，其通过单向阀的对应设置，使得撞击消除后，防撞胶囊可在壳体内外压力差以及芯管压缩后恢复力的作用下实现快速恢复，将泄压时排出的水液通过单向阀快速吸入壳体内，进而实现壳体被撞后的快速恢复，使得防撞胶囊具备自动恢复能力，有效简化了防撞胶囊的检修维护过程，降低了防护装置的应用成本和维护成本；

(4)本实用新型的圆环芯防撞胶囊，其通过在壳体上设置可开闭的排气嘴，可以实现防撞胶囊组装后壳体内外环境的连通，进而实现往壳体内注水时壳体内气体的排出，提升防撞胶囊设置的便捷性，简化防撞胶囊的设置过程，而排气嘴可从壳体外封闭的特性也保证了防撞胶囊使用过程中的稳定性和可靠性；

(5)本实用新型的圆环芯防撞胶囊，其结构简单，设置与维护简便，能有效实现桥墩等结构的撞击防护，充分吸收并释放撞击产生的冲击力，并能有效控制撞击过程中防撞胶囊传递给桥墩的作用力，确保撞击冲击力不超过被保护对象的承受能力，同时，在撞击撤除后，防撞胶囊可在抗撞击组件的作用下实现快速恢复，快速恢复胶囊被撞击前的状态，有效简化防撞胶囊的检修维护过程，具有较好的应用前景和推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中圆环芯防撞胶囊的结构剖视图；

图2是本实用新型实施例中圆环芯防撞胶囊的局部结构放大图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1、壳体；2、浮力气囊；3、中心塞；4、收口组件；5、压力调节阀；6、单向阀；7、恢复气囊；8、圆筒；

101、第一壳体；102、第二壳体；103、第三壳体；104、排气嘴；

301、第一板体；302、第二板体；303、颈部。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1，本实用新型优选实施例中的圆环芯防撞胶囊包括呈“胶囊状”的壳体1，该壳体1的内部形成有空腔结构，并在空腔结构内设置有由浮力气囊2、恢复气囊7和圆筒8组合而成的抗撞击组件，使得防撞胶囊被撞击时，可以通过壳体1与抗撞击组件的弹性形变来实现冲击力的吸收、释放，并在之后实现整个防撞胶囊的状态恢复。

具体地，在优选实施例中，壳体1优选呈“三段式”设计，包括位于顶部的第一壳体101、位于中部的第二壳体102和位于底部的第三壳体103，在实际工作时，第一壳体101突出于水面设置，第三壳体103部分或者全部浸入水中。同时，优选实施例中的第一壳体101呈半球形，第二壳体102为两端开口的圆柱形，即通过第一壳体101来实现第二壳体102顶部的密封；相应地，第三壳体103由于底部收口的缘故，导致其整体呈异型结构或者锥台形结构。

可以理解，在实际设置时，第一壳体101、第二壳体102、第三壳体103一体成型，进而保证壳体的整体性和密封性。同时，优选实施例中的壳体1在厚度方向上为多层结构，其包括由外至里依次设置的橡胶层、帘布层和防漏层。相较于单一橡胶层制备的胶囊体而言，通过帘布层的设置，可以充分增强壳体1的强度，且通过防漏层的设置，可以有效提升壳体1内外的密封性。优选地，在第一壳体101的顶部设置有可开闭的排气嘴104，该排气嘴104可从壳体1外侧封闭，并在打开时实现壳体1内外空间的连通，以用于排水、排气。

如图1中所示，优选实施例中的壳体1内封装有抗撞击组件，其包括呈球形的浮力气囊2、呈圆环状的恢复气囊7和呈圆筒状的结构的圆筒8，上述部件由橡胶制成，进一步优选为丁基橡胶制成。其中，浮力气囊2为内部中空的球体结构，且内部封装有压缩空气。同时，优选实施例中的恢复气囊7为呈环形的气圈结构，其内部封装有压缩气体。

可以理解，在实际设置浮力气囊2和恢复气囊7时，可以在两者的结构上设置对应的气嘴，通过气嘴可以实现相应气囊的充放气作业。同时，还应保证各气囊在工作时其气嘴始终处于封闭状态，以确保各气囊可以实现循环工作。

进一步地，浮力气囊2和恢复气囊7的尺寸对应壳体1的尺寸设置。在优选实施例中，浮力气囊2的外径优选等于第一壳体101的内径，使得浮力气囊2位于壳体1顶部时，可以其外周壁面充分抵接第一壳体101的内周壁面。同时，恢复气囊7的外径优选等于第二壳体102(第一壳体101)的内径，使得恢复气囊7在壳体1中同轴嵌设时，恢复气囊7的外周壁面可以紧密贴合壳体1的内周壁面，并将第二壳体102撑起为圆柱形结构。

实际设置时，浮力气囊2下方恢复气囊7的设置数量为间隔设置的多个，而恢复气囊7的设置数量可以根据防撞胶囊的防撞要求以及第二壳体102的长度进行优选，使得恢复气囊7的外周壁面始终抵接第二壳体102的内周壁面。

另外，为了保证各恢复气囊7设置的稳定性，在各恢复气囊7的中部同轴设置有圆筒8，其优选为橡胶材料(丁基橡胶或者天然胶)制成的薄壁筒状结构，使得各恢复气囊7的内周壁面分别连接在圆筒8的外周壁面上，以此实现各恢复气囊7的固定。优选地，恢复气囊7与圆筒8的连接优选为粘结，同时，相邻两恢复气囊7之间优选相互独立，即彼此之间不粘连。

进一步地，优选实施例中对应第三壳体103设置有中心塞3，用于实现壳体1底部开口的收紧与封闭。具体而言，优选实施例中的中心塞3通过橡胶制备而成，其纵向横截面呈“工字形”结构，包括相互平行的第一板体301和第二板体302，两板体之间同轴设置有外径小于两板体外径的颈部303。进而中心塞3可以其第一板体301和颈部303伸入第三壳体103的开口端部，并使得第三壳体103的开口处内壁可以收束紧贴在颈部303的外周，且第三壳体103的端部抵接第二板体302正对第一板体301的端面，如图2中所示。

相应地，在第三壳体103端部的外周设置有收口组件4，用于将第三壳体103可靠束紧在颈部303的外周。在优选实施例中，收口组件4为双钢丝喉箍，其可以为轴向间隔设置的多个，以确保第三壳体103可以密封束紧在颈部303的外周，进而实现壳体1底部的密封。

进一步地，优选实施例中的中心塞3内设置有压力调节阀5和单向阀6，两阀体分别连通中心塞3的轴向两侧，即分别连通壳体1的内外两侧。同时，单向阀6的设置形式使得壳体1外侧的水液可以通过单向阀6吸入壳体1内，而壳体1内的水液无法通过单向阀6被排出。相应地，压力调节阀5的作用是控制壳体1内腔的压力最大值，当壳体1内部的压力达到该压力最大值时，压力调节阀5被打开，使得壳体1内的水液可以从压力调节阀5排出。

在实际设置时，优选将上述多芯防撞胶囊以单个或者多个组合的形式设置在被保护对象的外围，例如在桥墩的外围以围绕的形式布置多个防撞胶囊。在设置时，先在各防撞胶囊的壳体1内充入一定量的水，使得抗撞击组件漂浮在水面上，并将浮力气囊2顶紧在第一壳体101的内壁面上，即保证抗撞击组件处于壳体1的上部。

当上述防撞胶囊遭受撞击而发生变形(壳体1变形、抗撞击组件挤压变形)时，壳体1内部的压力上升，超过压力调节阀5的压力最大值，使得壳体1内部的水液通过压力调节阀5从壳体1底部的中心塞3喷出，以此来释放胶囊承受的冲击力，降低胶囊的内部压力。而胶囊传递给桥墩的冲击力往往是胶囊内部压力与胶囊和桥墩接触面积的乘积，通过降低胶囊的内部压力，可以相应减小撞击时传递给桥墩的冲击力，即通过压力调节阀5的设置，限制了胶囊传递给桥墩的最大冲击力。

在撞击撤除后，发生变形的浮力气囊2、恢复气囊7在其中被压缩气体的作用下逐步恢复原状，进而将壳体1撑起，恢复壳体1的外形。同时，在壳体1恢复外形的过程中，由于壳体1可看作从“压瘪”状态切换为“膨胀”状态，使得壳体1内外存在压力差，即壳体1外部压力大于壳体1内部压力，此时，中心塞3上的单向阀6开始将壳体1外部的水液吸入壳体1内，直至壳体1内恢复至初始状态。

显然，上述防撞胶囊可以在设置后实现多次循环使用，且各防撞胶囊具备自动恢复的特性，充分避免了防撞胶囊的频繁检修、维护。根据实际应用情况发现，对于优选实施例中的防撞胶囊而言，仅需定期检查浮力气囊2、各恢复气囊7中的气体是否充足，并进行对应充气过程即可，这极大简化了防撞装置的检修维护过程。

本实用新型中的圆环芯防撞胶囊，其结构简单，设置与维护简便，能有效实现桥墩等结构的撞击防护，充分吸收并释放撞击产生的冲击力，并能有效控制撞击过程中防撞胶囊传递给桥墩的作用力，确保撞击冲击力不超过被保护对象的承受能力，同时，在撞击撤除后，防撞胶囊可在抗撞击组件的作用下实现快速恢复，快速恢复胶囊被撞击前的状态，有效简化防撞胶囊的检修维护过程，具有较好的应用前景和推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆环芯防撞胶囊，包括内部中空且底部开口的壳体，其特征在于，还包括设置在所述壳体内的抗撞击组件和设置在所述壳体开口处的中心塞；

所述抗撞击组件包括分别封装有压缩气体的浮力气囊和恢复气囊；所述浮力气囊呈球形结构，其支撑在所述恢复气囊上并容置于所述壳体的内腔顶部；所述恢复气囊呈圆环结构，其嵌设在所述壳体的内腔中，并以其外周壁面抵紧所述壳体的内周壁面；

所述中心塞设置在所述壳体的底部开口处，其一端嵌入所述壳体内，另一端伸出所述壳体的底部开口，使得所述壳体的开口处可收束包绕在所述中心塞的外周；相应地，在所述壳体的开口端外周设置有收口组件，用于将所述壳体的开口端收紧在所述中心塞外周，以此实现所述壳体底部的封闭；且

所述中心塞中同时设置有压力调节阀与单向阀，两阀体分别连通所述壳体的内外两侧；所述压力调节阀用于调节所述壳体内的压力最大值，使得所述壳体内的压力超过该压力最大值时所述壳体内的水液可通过该压力调节阀喷出；所述单向阀用于在所述壳体内压力小于壳体外压力时将所述壳体外的水液吸入所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述恢复气囊为所述壳体轴向上依次设置的多个，各恢复气囊独立设置并分别以内周壁面粘接在圆筒上；所述圆筒由橡胶制成，其同轴设置于所述恢复气囊中部。

3.根据权利要求1或2所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述壳体为三段式结构，其包括设置于封闭端并呈半球形的第一壳体，设置于开口端并呈锥台形的第三壳体，以及设置在第一壳体、第三壳体之间并呈圆柱形的第二壳体。

4.根据权利要求3所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述浮力气囊的外径等于所述第一壳体的内径，且所述浮力气囊的顶部外周抵接所述第一壳体的内周壁面。

5.根据权利要求1所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述中心塞为橡胶制成，其轴向两端分别设置有板体，并在两板体之间设置有外径小于两板体外径的颈部，使得所述壳体的端部内周壁面密封贴设于所述颈部的外周。

6.根据权利要求1所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述壳体为多层结构，其包括由外至内依次设置的橡胶层、帘布层和防漏层。

7.根据权利要求1所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述收口组件为双钢丝喉箍。

8.根据权利要求1所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述浮力气囊和/或所述恢复气囊上开设有充气嘴，用于向对应气囊的内腔中充气。

9.根据权利要求1所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述壳体上开设有可开闭的排气嘴，所述排气嘴可从所述壳体外侧封闭。

10.根据权利要求1所述的圆环芯防撞胶囊，其中，所述壳体的底部封装有水液，使得所述抗撞击组件漂浮在水面上，并将所述浮力气囊顶紧在所述壳体的内腔顶部。

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