CN218881169U - 一种减隔震支座电磁锁定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减隔震支座电磁锁定装置，属于减隔震支座技术领域，解决了现有减隔震支座锁定技术中抗剪销在地震作用下响应慢，难以及时剪断且在剪断前放大地震响应的问题；其包括装置本体，装置本体包括减隔震支座，减隔震支座的顶板与底板分别与第一扩展板和第二扩展板连接，第二扩展板的四周上均设置有导向槽，导向槽内设置有电磁铁，电磁铁在通电状态下与电源连接，电磁铁与第一扩展板磁性连接。本实用新型利用电磁铁提供法向载荷，实现减隔震支座的顶板与底板的锁定，地震时仅需断开电磁铁的电路，使电磁铁丧失磁性，从而脱离第一扩展板，实现了减隔震支座在地震发生时快速解锁，使减隔震支座及时屈服，从而迅速起到减隔震作用。

Description

一种减隔震支座电磁锁定装置

技术领域

本实用新型涉及减隔震支座技术领域，具体涉及一种减隔震支座电磁锁定装置。

背景技术

为提高大型构筑物如房屋建筑、桥梁、储罐等的抗震性能，通常会采用减隔震支座以确保其在地震作用下的安全性。为确保构筑物在正常使用状态下的使用功能，减隔震支座一般会设置抗剪销(或保险销或限位装置或限位环或限位板或速度锁定装置或位移锁定装置等)，以适应构筑物的常规变形和正常使用位移。

其中，抗剪销需具备一定大小的水平承载力，在地震作用下，当水平地震力大于抗剪销水平承载力时，抗剪销剪断，减隔震支座开始进行工作，从而起到减隔震的作用。

抗剪销作为减隔震支座在构筑物正常使用状态与地震作用状态的切换构件是必不可少的一部分，其最重要的参数就是水平承载力。然而，若减隔震支座抗剪销的设计不佳，或因长期服役出现老化等病害，其实际水平承载力会与设计水平承载力出现偏差，导致在地震作用下抗剪销不能及时剪断，从而削弱了减隔震支座的功能，同时还会造成支座发生过大的剪切变形，甚至发生损坏。特别是构筑物通常会采用多个减隔震支座，位于不同部位的减隔震支座其本身抗剪销的水平承载力就不同，加之实际情况下抗剪销的水平承载力波动幅度较大，构件可靠性较差，不易达到设计功能，导致各个减隔震支座难以同时工作，从而不能满足协同抗震的效果。

其次，抗剪销的设计水平承载力大小难以确定。一是设计水平承载力不能过小，因其要抵抗构筑物在正常使用状态下产生的水平力，以避免减隔震支座提前发生屈服；二是设计水平承载力不能过大，以防止在地震作用下抗剪销无法剪断，从而不能实现减隔震的效果，加之减震类支座的初始刚度较大，隔震类支座的摩擦系数较大，在小震下减隔震支座难以屈服，无法及时响应地震荷载，不能充分发挥其减隔震的性能，甚至会放大构筑物的动力响应。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种减隔震支座电磁锁定装置，解决了现有减隔震支座锁定技术中抗剪销在地震作用下响应慢，难以及时剪断且在剪断前放大地震响应的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种减隔震支座电磁锁定装置，包括装置本体，装置本体包括减隔震支座，减隔震支座的顶板与底板分别与第一扩展板和第二扩展板连接，第二扩展板的四周上均设置有导向槽，导向槽内设置有电磁铁，电磁铁与电源连接，电磁铁在通电状态下与第一扩展板磁性连接。

本方案中，采用电磁铁的电磁吸力将减隔震支座的顶板与底板锁定，地震时仅需断开电磁铁的电路，使电磁铁丧失磁性，从而使电磁铁脱离第一扩展板，即可快速实现减隔震支座的功能，实现了减隔震支座在地震发生时快速解锁，使减隔震支座及时屈服，从而迅速起到减隔震作用。

进一步地，第一扩展板与顶板通过螺栓连接，第一扩展板的四周上均固定有吸附片，四个吸附片的位置分别与四个导向槽的位置对应。

本方案中，第一扩展板通过吸附片与电磁铁吸附连接固定，连接方式简便，电磁铁断电失去磁力能够快速分离；且第一扩展板通过四个吸附片同时锁定了减隔震支座的顶板四个边，使顶板整体受力更大、更均匀，工作更可靠稳定。

进一步地，导向槽内的底部固定有回位减振弹簧，电磁铁放置于回位减振弹簧上，电磁铁的顶部与第一扩展板的磁场间隙为1～3mm。

本方案中，采用回位减振弹簧，不仅能缓冲竖直方向的地震力，而且在瞬间断电时，能够缓冲电磁铁在重力作用下自动回复原位的冲击力，避免产生碰撞，便于复位，安全性高；且在断电后还能够满足在地震作用下电磁铁高指标的振动、冲击要求，便于对其进行减振保护，避免其由于长时间振动而出现损坏的情况，并且实现轴向定位及限位，使电磁铁能够平稳进行竖直方向的吸附运动。

进一步地，导向槽的开口的对立两侧均设有线路缺口。

本方案中，利用线路缺口便于电磁铁的电源线从导向槽中穿出，利于布线。

进一步地，导向槽的内壁上贴有橡胶垫。

本方案中，采用橡胶垫能够缓冲水平方向的地震力，避免电磁铁与导向槽的碰撞。

进一步地，导向槽的底部设置有磁场气隙调整机构，磁场气隙调整机构用于对电磁铁与第一扩展板的吸附力进行调整。

本方案中，磁场气隙调整机构便于对电磁铁的吸附力进行调整，以适应于电磁铁断电前后的磁场气隙变化。

进一步地，导向槽的四侧面均焊接有多个加劲肋。

本方案中，采用加劲肋提高了导向槽的结构强度。

进一步地，电磁铁包括非导磁材质的安装壳，安装壳的顶部的四周为电磁铁摩擦接触区，安装壳的顶部的中央为电磁铁吸附区。

本方案中，安装壳采用电磁铁吸附区与第一扩展板吸附固定，安装壳为非导磁材质，防止其与周围的铁磁性物体发生吸附，降低外界环境对其的不利干扰及影响。

进一步地，单个回位减振弹簧的最大压缩量不大于单个回位减振弹簧极限压缩状态时的压缩量，计算公式为：

F₁＝n₁kΔx，Δx≤x_limit

式中：F₁为地震作用下单个电磁铁产生的最大竖向惯性力(kN)；m为单个电磁铁的质量(kg)；n₁为单个电磁铁所对应的回位减振弹簧数量；k为回位减振弹簧的刚度(kN/mm)；Δx为在地震作用下单个回位减振弹簧的最大压缩量(mm)；x_limit为单个回位减振弹簧极限压缩状态时的压缩量(mm)。

进一步地，电磁铁及电磁铁摩擦接触区进行设计选用时需满足公式：

F₂＝n₂μN

式中：F₂为锁定时单个电磁铁可承受的最大水平力(kN)；n₂为单个减隔震支座所采用的电磁铁数量；μ为电磁铁摩擦接触区的摩擦系数；N为单个电磁铁的吸力(kN)。

本方案中，如此设计保证了在第一扩展板与电磁铁的锁定时的减隔震支座可承受的最大水平力大于锁定时的减隔震支座所需承受的最大水平力。

本实用新型公开了一种减隔震支座电磁锁定装置，其有益效果为：

1、本实用新型利用电磁铁提供法向载荷，实现减隔震支座的顶板与底板的锁定，地震时仅需断开电磁铁的电路，使电磁铁丧失磁性，从而脱离第一扩展板，即可快速实现减隔震支座的功能，实现了减隔震支座在地震发生时快速解锁，使减隔震支座及时屈服，从而迅速起到减隔震作用。

2、本实用新型不改变现有的减隔震支座结构，且在未通电情况下即解锁状态下不会影响减隔震支座的正常运行状态，具有结构设计巧妙合理，构造简单，连接方式简便，容易操作，安全可靠，切换迅速的优点。

3、本实用新型通过电磁铁快速实现减隔震支座的解锁，能够使构筑物所采用的全部减隔震支座在同一时刻放开，以实现同步屈服及同步耗能的功能，从而提高构筑物支座的整体减隔震性能，实现了构筑物多点支座的协同减隔震作用，可以大幅提高构筑物的抗震安全性。

4、本实用新型在第二扩展板上的四周上均放置有电磁铁，能够实现减隔震支座的四个边同时锁定，保证装置整体受力更大、更均匀，工作更可靠稳定。

5、本实用新型通过设置导向槽实现电磁铁的限位；位于导向槽四周内壁的橡胶垫可缓冲水平方向的地震力；位于导向槽的竖向回位减振弹簧，不仅能缓冲竖直方向的地震力，而且在瞬间断电时，能够缓冲电磁铁在重力作用下自动回复原位的冲击力，便于复位，安全性高，避免产生碰撞，在断电后还能够满足在地震作用下电磁铁高指标的振动、冲击要求，便于对其进行减振保护，避免其由于长时间振动而出现损坏的情况，并且实现轴向定位及限位，使电磁铁能够平稳进行竖直方向的吸附运动。

附图说明

图1为减隔震支座电磁锁定装置的爆炸图；

图2为减隔震支座电磁锁定装置的正视图；

图3为图2中A-A的剖面图；

图4为图2中B-B的剖面图；

图5为电磁铁的结构示意图；

其中：1、减隔震支座；1.1、顶板；1.2、底板；

2、电磁铁；2.1、安装壳；2.2、电磁铁摩擦接触区；2.3、电磁铁吸附区；

3.1、第一扩展板；3.2、第二扩展板；

4、螺栓；5、导向槽；6、回位减振弹簧；7、橡胶垫；8、加劲肋；9、线路缺口；10、磁场气隙调整机构；11、吸附片。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例

参考图1和图2，提供一种减隔震支座电磁锁定装置，其目的是解决现有减隔震支座锁定技术中抗剪销在地震作用下响应慢，难以及时剪断且在剪断前放大地震响应的问题，下面将对其各组件进行详细展示。

一种减隔震支座1电磁锁定装置，包括装置本体，装置本体包括减隔震支座1，减隔震支座1的顶板1.1与底板1.2分别与第一扩展板3.1和第二扩展板3.2通过螺栓4连接，第一扩展板3.1的四周上均固定有吸附片11，第二扩展板3.2的四周上均设置有导向槽5，四个吸附片11的位置分别与四个导向槽5的位置对应；

导向槽5内设置有电磁铁2，电磁铁2与电源连接，通电情况下，电磁铁2与第一扩展板3.1上的吸附片11吸附连接，实现减隔震支座1的锁定。地震时仅需断开电磁铁2的电路，使电磁铁2丧失磁性，从而脱离第一扩展板3.1，即可快速实现减隔震支座1的功能，实现了减隔震支座1在地震发生时快速解锁，使减隔震支座1及时屈服，从而迅速参与变形耗能减隔震作用。

本实施例中的电磁铁2的电路在地震时断开，电路中可采用公开号为CN112053918A的中国专利一种具有地震保护功能的断路器，在地震时自动断开电路。

具体的，导向槽5的四侧上均焊接设置有多个加劲肋8，加劲肋8提高了导向槽5的结构强度

导向槽5内的底部固定有回位减振弹簧6，导向槽5的内壁上贴有橡胶垫7；橡胶垫7能够缓冲水平方向的地震力，避免电磁铁2与导向槽5的碰撞；

电磁铁2放置于回位减振弹簧6之上，电磁铁2的顶部与第一扩展板3.1的磁场间隙为1～3mm。

采用回位减振弹簧6，不仅能缓冲竖直方向的地震力，而且在瞬间断电时，能够缓冲电磁铁2在重力作用下自动回复原位的冲击力，避免产生碰撞，便于复位，安全性高；且在断电后还能够满足在地震作用下电磁铁2高指标的振动、冲击要求，便于对其进行减振保护，避免其由于长时间振动而出现损坏的情况，并且实现轴向定位及限位，使电磁铁2能够平稳进行竖直方向的吸附运动。

导向槽5的底部设置有磁场气隙调整机构10，磁场气隙调整机构10包括但不限于伸缩板，伸缩板与第二扩展板3.2连接，调整伸缩板的高度以适应于电磁铁断电前后的磁场气隙变化，从而便于进行电磁铁对第一扩展板的吸附力进行调整。

导向槽5的开口的对立两侧均设有线路缺口9，电磁铁2的电源线从线路缺口9伸出与电源连接，利于布线。

优选的，本实施例的两个线路缺口9分别开设在导向槽5的对立短边上。

具体的，电磁铁2包括非导磁材质的安装壳2.1，安装壳2.1的顶部的四周为电磁铁摩擦接触区2.2，安装壳2.1的顶部的中央为电磁铁吸附区2.3。

本方案中，安装壳2.1采用电磁铁吸附区2.3与第一扩展板3.1吸附固定，安装壳2.1为非导磁材质，防止其与周围的铁磁性物体发生吸附，降低外界环境对其的不利干扰及影响。

具体的，单个回位减振弹簧6的最大压缩量不大于单个回位减振弹簧6极限压缩状态时的压缩量，计算公式为：

F₁＝n₁kΔx，Δx≤x_limit

式中：F₁为地震作用下单个电磁铁产生的最大竖向惯性力(kN)；m为单个电磁铁的质量(kg)；a为地震作用下单个电磁铁产生的最大竖向加速度(m/s²)；n₁为单个电磁铁所对应的回位减振弹簧数量；k为回位减振弹簧的刚度(kN/mm)；Δx为在地震作用下单个回位减振弹簧的最大压缩量(mm)；x_limit为单个回位减振弹簧极限压缩状态时的压缩量(mm)。

本实施例中，电磁铁2在断电的瞬间从第一扩展板3.1上的吸附片11脱离，电磁铁2在地震的作用下压缩回位减振弹簧6，当x≤x_limit，保证了回位减振弹簧6的不会弹性失效。

具体的，电磁铁2及电磁铁摩擦接触区2.2进行设计选用时需满足公式：

F₂＝n₂μN

式中：F₂为锁定时单个电磁铁可承受的最大水平力(kN)；n₂为单个减隔震支座所采用的电磁铁数量；μ为电磁铁摩擦接触区的摩擦系数；N为单个电磁铁的吸力(kN)。

本实施例中，如此设计保证了在第一扩展板3.1与电磁铁2的锁定时的减隔震支座1可承受的最大水平力大于锁定时的减隔震支座1所需承受的最大水平力。

本方案的工作原理为：

减隔震支座1的锁定：四个电磁铁2通电产生电磁吸力，四个电磁铁2分别沿导向槽5向上滑动与第一扩展板3.1吸附贴合，且通过电磁铁摩擦接触区2.2的摩擦力使减隔震支座1保持锁定。

减隔震支座1的解锁：地震时，电磁铁2电路断开，电磁铁2失去电磁吸力，在重力作用下沿导向槽5内向下滑动，松开第一扩展板3.1，减隔震支座1解除锁定并正常工作。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：包括装置本体，所述装置本体包括减隔震支座(1)，减隔震支座的顶板(1.1)与底板(1.2)分别与第一扩展板(3.1)和第二扩展板(3.2)连接，所述第二扩展板(3.2)的四周上均设置有导向槽(5)，所述导向槽(5)内设置有电磁铁(2)，所述电磁铁(2)与电源连接，所述电磁铁(2)在通电状态下与所述第一扩展板(3.1)磁性连接。

2.根据权利要求1所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述第一扩展板(3.1)与所述顶板(1.1)通过螺栓(4)连接，所述第一扩展板(3.1)的四周上均固定有吸附片(11)，四个所述吸附片(11)的位置分别与四个所述导向槽(5)的位置对应。

3.根据权利要求2所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述导向槽(5)内的底部固定有回位减振弹簧(6)，所述电磁铁(2)放置于所述回位减振弹簧(6)上，所述电磁铁(2)的顶部与所述第一扩展板(3.1)的磁场间隙为1～3mm。

4.根据权利要求3所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述导向槽(5)的开口的对立两侧均设有线路缺口(9)。

5.根据权利要求4所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述导向槽(5)的内壁上贴有橡胶垫(7)。

6.根据权利要求5所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述导向槽(5)的底部设置有磁场气隙调整机构(10)，所述磁场气隙调整机构(10)用于对所述电磁铁(2)对所述第一扩展板(3.1)的吸附力进行调整。

7.根据权利要求6所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述导向槽(5)的四侧面均焊接有多个加劲肋(8)。

8.根据权利要求3所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述电磁铁(2)包括非导磁材质的安装壳(2.1)，所述安装壳(2.1)的顶部的四周为电磁铁摩擦接触区(2.2)，所述安装壳(2.1)的顶部的中央为电磁铁吸附区(2.3)。

9.根据权利要求3所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：

单个所述回位减振弹簧(6)的最大压缩量不大于单个所述回位减振弹簧(6)极限压缩状态时的压缩量，计算公式为：

F₁＝n₁kΔx，Δx≤x_limit

式中：F₁为地震作用下单个电磁铁产生的最大竖向惯性力(kN)；m为单个电磁铁的质量(kg)；a为地震作用下单个电磁铁产生的最大竖向加速度(m/s²)；n₁为单个电磁铁所对应的回位减振弹簧数量；k为回位减振弹簧的刚度(kN/mm)；Δx为在地震作用下单个回位减振弹簧的最大压缩量(mm)；x_limit为单个回位减振弹簧极限压缩状态时的压缩量(mm)。

10.根据权利要求8所述的减隔震支座电磁锁定装置，其特征在于：所述电磁铁(2)及所述电磁铁摩擦接触区(2.2)需满足公式：

F₂＝n₂μN

式中：F₂为锁定时单个电磁铁可承受的最大水平力(kN)；n₂为单个减隔震支座所采用的电磁铁数量；μ为电磁铁摩擦接触区的摩擦系数；N为单个电磁铁的吸力(kN)。

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