CN206017534U - 内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，通过设置副活塞杆组件，在温度过高时，可将黏滞介质的体积膨胀转化为对气体介质的压缩，由于气体介质相对于黏滞介质更加容易被压缩，因此可吸收增大的黏滞介质体积，减缓阻尼器内压的快速增高，防止阻尼器“顶死”，对阻尼器起到保护作用；当黏滞介质温度降低时，黏滞介质体积将减小，通过气体介质的膨胀，副活塞杆组件会释放黏滞介质补偿到阻尼器中，防止阻尼器内部出现“真空”，保证阻尼器正常阻尼力的输出，从而有效降低温度变化影响。

Description

内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器

技术领域

本实用新型涉及用于桥梁、大型建筑工程抗震、抗风等不良冲击载荷的阻尼保护装置，尤其涉及一种内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器。

背景技术

传统抗震主要是依靠结构、构件自身具有的强度来抗震，主要通过增加结构、构件强度和刚度来被动抵抗地震。该方法不但结构庞大造价提高，而且在某些高地震烈度情况下即使增强结构也无法满足安全性要求。近年来，随着科学技术的发展，一种抗震效果明显、安全可靠且经济的抗震方法诞生了，即通过引入隔震装置改变结构在地震中的动力响应特性，从而减少地震输入，外加耗能机制作为主要的抗震构件，而以结构构件抗震为辅。在该方法中，基本目的是要大大减小传递到结构上的地震力和能量，其抗震能力是通过延长结构周期，增加耗能能力来实现的。

黏滞性阻尼器是公认的减隔震效果最好的抗震产品，它是利用其内部介质在运动中因粘滞特性产生阻尼，并将地震能转化为密闭空间内黏滞性流体的热能，从而达到耗能减震的作用的装置。

该阻尼器采用双出杆结构形式，两侧耳板分别连接固定的墩和可移动的梁，此处墩和梁间可有相对位移。当有相对位移时，活塞将会通过主活塞杆传递的外力在缸体内运动，黏滞介质将从高压腔通过贯穿孔流入低压腔，介质在流经阻尼孔的过程中会产生阻尼力，此过程为黏滞阻尼器的耗能、抗震过程。此时，一腔的容积增加，另外一腔的容积将减小，因两腔有效面积大小相同，故体积变化也相同。即阻尼器内部介质总体积是基本保持不变的，不会存在“顶死”和“真空”等问题。阻尼器的耗能是与速度相关的，其水平反力满足公式F＝CV^ɑ其中，C为阻尼系数，V为梁和墩的相对速度，α为速度指数。

一般黏滞阻尼器的适用环境温度为-25℃-50℃，温度跨度较大，而黏滞阻尼器介质密度受温度变化影响也很大，即当温度变化时介质的体积会有比较明显的膨胀或紧缩，具粗略计算，当温度由25℃升高到50℃时，黏滞阻尼器介质体积将增加2.26％，而缸体材料为合金钢，其体积变化受温度的影响很小，可视为定值。所以当温度高于设计温度时，阻尼器腔体内介质体积膨胀，使腔体内压升高，当温度低于设计温度时，腔体内将出现真空。为解决这种状况通常有两种方法：1、给阻尼器增加缓冲装置，即增加一蓄能器；2、给阻尼器预充一定压力，阻尼器内部总保持一定压力。增加蓄能器就增加了阻尼器的外形体积，并多了连接管道，容易出现泄漏等故障，预充压力后可解决出现真空的问题，但当温度升高时，阻尼器内压会更高，对阻尼器的材料、密封等零件都有更高的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种能有效降低温度变化影响的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其包括两个耳板、两个端盖、一主缸体、一主活塞杆和一活塞，主缸体内充满黏滞介质，两个端盖分别密封主缸体左右两端，其中一耳板与主缸体固定连接，另一耳板与主活塞杆固定连接，活塞设置于主缸体内且与主活塞杆固定连接，活塞上设置有贯穿孔，还包括副活塞杆组件，副活塞杆组件包括副活塞杆和小活塞，副活塞杆与主活塞杆同轴固定，小活塞设置于副活塞杆内部并将副活塞杆分割为左侧小腔体和右侧小腔体，右侧小腔体处于密封状态且内部填充有气体介质，左侧小腔体与主缸体连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述副活塞杆组件还包括封盖，封盖密封副活塞杆，副活塞杆侧面设置有阻尼孔，副活塞杆端部上设置有第一阻尼塞，封盖上设置有第二阻尼塞，左侧小腔体、第二阻尼塞、第一阻尼塞、阻尼孔和主缸体依次连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述小活塞上设置有充气阀。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述小活塞与副活塞杆的接触面上设置有导向带和密封件。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述气体介质为氮气。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括副缸体，副缸体一端嵌套在主缸体内，另一端与一耳板固定连接，所述两个端盖上设置有通孔，主活塞杆和副活塞杆分别穿过通孔并与端盖密封。进一步优选的，所述端盖与活塞杆和副活塞杆密封处设置有密封系统。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括防尘罩，所述防尘罩嵌套在主活塞杆上，并设置于耳板与端盖之间。

本实用新型的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置副活塞杆组件，在温度过高时，可将黏滞介质的体积膨胀转化为对气体介质的压缩，由于气体介质相对于黏滞介质更加容易被压缩，因此可吸收增大的黏滞介质体积，减缓阻尼器内压的快速增高，防止阻尼器“顶死”，对阻尼器起到保护作用；当黏滞介质温度降低时，黏滞介质体积将减小，通过气体介质的膨胀，副活塞杆组件会释放黏滞介质补偿到阻尼器中，防止阻尼器内部出现“真空”，保证阻尼器正常阻尼力的输出，从而有效降低温度变化影响；

(2)此外，通过设置阻尼孔、第一阻尼塞和第二阻尼塞，可起到缓冲甄选作用，当主缸体黏滞介质因温度升高而压力升高时，黏滞介质可顺利通过上述阻尼通道进入副活塞杆组件，当因地震等较大工作载荷时，会有很小比例的黏滞介质进入副活塞杆组件中，不会影响阻尼力的输出，因阻尼通道作用，主缸体内黏滞介质与副活塞杆组件中的黏滞介质不会瞬间大量流动，副活塞杆组件的内压也不会突然增大和减小，小活塞运动速度也非常缓慢。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器的正剖视图；

图2为本实用新型副活塞杆组件的正剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，本实用新型的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其包括两个耳板1、两个端盖4、一主缸体5、一主活塞杆6、一活塞7和副活塞杆组件8。

两个耳板1，分别连接墩上和梁上的锚固件。具体的，所述耳板1内嵌套有销轴2，销轴2与耳板1之间安装有向心关节轴承。

两个端盖4，分别密封主缸体5左右两端。具体的，其中一耳板1与主缸体5固定连接，另一耳板1与主活塞杆6固定连接。如此，可将两个耳板1的相对运动，转化为主缸体5和主活塞杆6的相对运动。优选的，还包括防尘罩3，所述防尘罩3嵌套在主活塞杆6上，并设置于耳板1与端盖4之间。防止灰尘附着在主活塞杆6并进一步带入主缸体5内。优选的，还包括副活塞缸体10，副活塞缸体10一端嵌套在主缸体5内，另一端与一耳板1固定连接，所述两个端盖4上设置有通孔，主活塞杆6和副活塞杆8.5分别穿过通孔并与端盖4密封。如此，副缸体10可固定连接耳板1与主缸体5。

主缸体5内充满黏滞介质，所述黏滞介质可采用二甲基硅油。活塞7设置于主缸体5内且与主活塞杆6固定连接，活塞7上设置有贯穿孔h01。如此，活塞7将主缸体5分割为左腔室101与右腔室102，黏滞介质填充在左腔室101与右腔室102内，当墩与梁因地震、风载作用发生相对位移时，外力将通过耳板1、主活塞杆6推动活塞7在主缸体5内相对运动，黏滞介质将从被压缩腔(高压腔)通过贯穿孔h01流入另外一腔(低压腔)，黏滞介质在流经贯穿孔h01的过程中会产生阻尼力，阻尼力的大小满足力学公式F＝CV^ɑ，此时阻尼力的大小仅与活塞7的运动速度有关。当因热胀冷缩原因墩与梁之间出现缓慢位移时，速度V非常小，阻尼力也非常小，可忽略。

副活塞杆组件8包括副活塞杆8.5和小活塞8.4。

副活塞杆8.5与主活塞杆6同轴固定，具体的，副活塞杆8.5与主活塞杆6端部分别固定在活塞7上。如此，可通过主活塞杆6推动活塞7与副活塞杆8.5同步运动。

小活塞8.4设置于副活塞杆8.5内部并将副活塞杆8.5分割为左侧小腔体801和右侧小腔体802，右侧小腔体802处于密封状态且内部填充有气体介质8.9，左侧小腔体801与主缸体5连通。优选的，所述副活塞杆组件8还包括封盖8.1，封盖8.1密封副活塞杆8.5，副活塞杆8.5侧面设置有阻尼孔h02，副活塞杆8.5端部上设置有第一阻尼塞8.3，封盖8.1上设置有第二阻尼塞8.4，左侧小腔体801、第二阻尼塞8.4、第一阻尼塞8.3、阻尼孔h02和主缸体5依次连通。如此，当主缸体5黏滞介质因温度升高而压力升高时，黏滞介质可顺利入副活塞杆组件8，当因地震等较大工作载荷时，会有很小比例的黏滞介质进入副活塞杆组件8中，不会影响阻尼力的输出，因左侧小腔体801与主缸体5连通，主缸体5内黏滞介质与副活塞杆组件8中的黏滞介质不会瞬间大量流动，副活塞杆组件8的内压也不会突然增大和减小，小活塞8.4运动速度也非常缓慢。优选的，所述小活塞8.4上设置有充气阀8.6。如此，可方便对右侧小腔体802充入气体介质8.9。优选的，因小活塞8.4运动缓慢，小活塞8.4两侧介质压力适中相等，将有利于密封件8.8的寿命和密封效果。具体的，所述气体介质8.9为氮气。优选的，所述小活塞8.4与副活塞杆8.5的接触面上设置有导向带8.7和密封件8.8。优选的，所述端盖4与活塞杆6和副活塞杆8.5密封处设置有密封系统9。

小活塞8.4可以在副活塞杆8.5内部活塞孔中沿轴线运动，当黏滞介质温度升高，主缸体5腔内压力增大时，黏滞介质通过阻尼通道，即阻尼孔h02、第一阻尼塞8.3和第二阻尼塞8.4进入左侧小腔体801中，推动小活塞8.4运动，压缩氮气，黏滞阻尼器腔体压力略有升高；当黏滞介质温度降低，黏滞介质压力降低，右侧小腔体802中的氮气体积会增大，推动小活塞8.4运动，将黏滞介质通过阻尼通道压向主缸体5腔体，起补偿作用，此时黏滞阻尼器腔体压力略有降低。具体的，阻尼通道可以在活塞7或副活塞杆8.5上直接加工，也可以用阻尼塞预制而成。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其包括两个耳板(1)、两个端盖(4)、一主缸体(5)、一主活塞杆(6)和一活塞(7)，主缸体(5)内充满黏滞介质，两个端盖(4)分别密封主缸体(5)左右两端，其中一耳板(1)与一主缸体(5)固定连接，另一耳板(1)与主活塞杆(6)固定连接，活塞(7)设置于主缸体(5)内且与主活塞杆(6)固定连接，活塞(7)上设置有贯穿孔(h01)，其特征在于：还包括副活塞杆组件(8)，副活塞杆组件(8)包括副活塞杆(8.5)和小活塞(8.4)，副活塞杆(8.5)与主活塞杆(6)同轴固定，小活塞(8.4)设置于副活塞杆(8.5)内部并将副活塞杆(8.5)分割为左侧小腔体(801)和右侧小腔体(802)，右侧小腔体(802)处于密封状态且内部填充有气体介质(8.9)，左侧小腔体(801)与主缸体(5)连通。

2.如权利要求1所述的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其特征在于：所述副活塞杆组件(8)还包括封盖(8.1)，封盖(8.1)密封副活塞杆(8.5)，副活塞杆(8.5)侧面设置有阻尼孔(h02)，副活塞杆(8.5)端部上设置有第一阻尼塞(8.3)，封盖(8.1)上设置有第二阻尼塞(8.4)，左侧小腔体(801)、第二阻尼塞(8.4)、第一阻尼塞(8.3)、阻尼孔(h02)和主缸体(5)依次连通。

3.如权利要求1所述的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其特征在于：所述小活塞(8.4)上设置有充气阀(8.6)。

4.如权利要求1所述的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其特征在于：所述小活塞(8.4)与副活塞杆(8.5)的接触面上设置有导向带(8.7)和密封件(8.8)。

5.如权利要求1所述的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其特征在于：所述气体介质(8.9)为氮气。

6.如权利要求1所述的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其特征在于：还包括副缸体(10)，副缸体(10)一端嵌套在主缸体(5)内，另一端与一耳板(1)固定连接，所述两个端盖(4)上设置有通孔，主活塞杆(6)和副活塞杆(8.5)分别穿过通孔并与端盖(4)密封。

7.如权利要求6所述的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其特征在于：所述端盖(4)与活塞杆(6)和副活塞杆(8.5)密封处设置有密封系统(9)。

8.如权利要求1所述的内置活塞式容积补偿装置的黏滞阻尼器，其特征在于：还包括防尘罩(3)，所述防尘罩(3)嵌套在主活塞杆(6)上，并设置于耳板(1)与端盖(4)之间。