[發明專利]一種活塞型顆粒阻尼器

有效

• 申請號: 201310193964.8
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103266679A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 閆維明;杜紅凱;韓淼;王瑾
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明涉及一中利用顆粒摩擦與碰撞耗能的活塞型顆粒阻尼器，屬于工程結構抗震、減震及抗風技術領域。

背景技術

工程中常用的消能減震裝置為粘滯型阻尼器和摩擦型阻尼器。粘滯型阻尼器是根據流體運動，特別是當流體通過節流孔時會產生粘滯阻力的原理而制成，屬于速度相關型阻尼器。摩擦型阻尼器是由金屬摩擦片在一定的預緊力下，組成一個能夠產生滑動和摩擦力的機構，通過滑動摩擦來耗散能量，屬于位移相關型阻尼器。

粘滯阻尼器發揮效用需要一定速度作為保障，當速度過小時，液體的粘滯阻力較小，難以取的較好的減震效果，另外，外界溫度對粘滯阻尼器耗能效果的影響也較大，當溫度較高時，阻尼效果會大大降低。摩擦型阻尼器中，阻力的大小取決于預緊力，工作過程中阻力不能改變，無法適應不同的地震，另外，隨著使用年限的增加，摩擦系數會降低，也會影響摩擦阻尼器的效果。

發明內容

鑒于上述粘滯型阻尼器和摩擦型阻尼器的缺點，本發明提出了一種活塞型顆粒阻尼器，其能夠利用顆粒之間的碰撞、擠壓和摩擦耗散能量。

本發明的技術方案如下：

一種活塞型顆粒阻尼器，包括外殼、撥動輪、顆粒、活塞桿、分流錐、后單向鉸和前單向鉸；所述撥動輪和顆粒均設置于外殼內，活塞桿穿過外殼的一端并與外殼內的撥動輪固定連接；所述撥動輪包括撥動環和撥動桿，撥動桿沿撥動環圓周均勻設置，且撥動桿均勻固定于活塞桿端部圓柱面上；活塞桿伸入外殼的一端頭部還設置有分流錐，活塞桿伸出外殼的另一端設置有前單向鉸，外殼的另一端設置有后單向鉸。

所述的顆粒采用大小不同的鋼珠或玻璃球或細軟石或粗砂或其組合。

所述的外殼、撥動輪、活塞桿、分流錐、后單向鉸和前單向鉸由鋼材制成。

上述活塞型顆粒阻尼器的應用，將上述活塞型顆粒阻尼器與橡膠支座并聯安裝于橡膠支座隔震系統的隔震層上部樓蓋與下部基礎之間，用于增加隔震層的阻尼。

上述活塞型顆粒阻尼器的另一應用，將上述活塞型顆粒阻尼器作為耗能支撐，斜向安裝于框架結構的梁與柱的節點上。

工作時，活塞桿帶動撥動輪前后移動，撥動環和撥動桿撥動顆粒，利用顆粒之間的碰撞、擠壓和摩擦耗散能量。

可以根據實際需要，調整顆粒的種類、外殼的大小，也可以增加撥動輪的數量，以改變阻尼效果，適應不同工況

有益效果：

本發明的活塞型顆粒阻尼器，其耗能效果與活塞桿的移動速度有關，具有初始剛度，且隨著移動速度加快，剛度增加，耗能效果增加；同時，耗能效果與活塞桿的移動距離有關，隨著移動距離的增大，耗能增大。兼具位移相關型和速度相關型阻尼器的優點。

所述的活塞型顆粒阻尼器，可以根據實際需要，調整顆粒的種類、外殼的大小，也可以增加撥動輪的數量，以改變阻尼效果，適應不同工況。

附圖說明

圖1為活塞型顆粒阻尼器剖面示意圖；

圖2為撥動輪示意圖；

圖3為活塞型顆粒阻尼器在橡膠支座隔震系統的應用示意圖；

圖4為活塞型顆粒阻尼器作為框架結構耗能支撐的應用示意圖。

圖中，1-外殼；2-撥動輪；3-顆粒；4-活塞桿；5-分流錐；6-后單向鉸；7-前單向鉸；8-撥動環和9-撥動桿；10-隔震層上部樓蓋；11-下部基礎；12-橡膠支座；13-梁；14-柱。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作具體描述。

如圖1-2所示，本發明的一種活塞型顆粒阻尼器，包括外殼1、撥動輪2、顆粒3、活塞桿4、分流錐5、后單向鉸6和前單向鉸7；撥動輪2和顆粒3均設置于外殼1內，顆粒3填滿外殼1內，活塞桿4穿過外殼1的一端并與外殼1內的撥動輪2固定連接；撥動輪2包括撥動環8和撥動桿9，撥動桿9沿撥動環8圓周均勻設置，且撥動桿9均勻固定于活塞桿4端部圓柱面上；活塞桿4伸入外殼1的一端頭部還設置有分流錐5，活塞桿4伸出外殼1的另一端設置有前單向鉸7，外殼1的另一端設置有后單向鉸6。顆粒3采用大小不同的鋼珠、玻璃球、細軟石、粗砂或其組合，且外殼1、撥動輪2、活塞桿4、分流錐5、后單向鉸6和前單向鉸7由鋼材制成。

實例一：

如圖3所示，在橡膠支座隔震結構中，將活塞型顆粒阻尼器與橡膠支座12并聯安裝于隔震層上部樓蓋10與基礎之間11，用于增加隔震層的阻尼，當隔震層發生側移時，活塞桿4移動，通過撥動輪2推動顆粒3，使顆粒3之間的相互錯動與擠壓，從而耗散能量。

實例二：