[發明專利]內置增強型變阻尼粘滯阻尼裝置

在審

• 申請號: 201810272431.1
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108458032A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 付偉慶;李立剛;李茂;段存坤;張春巍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53;F16F9/32;F16F9/34;F16F9/508
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發明涉及一種內置增強型變阻尼粘滯阻尼裝置，屬于土木工程減振隔震技術領域。本發明包括缸體、活塞桿和活塞，缸體與活塞桿圍成的密封腔體內充滿液體阻尼介質，密封腔體經由活塞分為阻尼腔體Ⅰ和阻尼腔體Ⅱ，液體阻尼介質充滿阻尼腔體Ⅰ和阻尼腔體Ⅱ，活塞沿軸向設置有至少兩組內置可調式變阻尼機構，內置可調式變阻尼機構包括直動式溢流閥和阻尼通道，直動式溢流閥的一端與阻尼腔體Ⅰ或阻尼腔體Ⅱ相連，直動式溢流閥另一端通過阻尼通道與另一側的阻尼腔體Ⅱ或阻尼腔體Ⅰ相連；當液體阻尼介質的流動壓強大于直動式溢流閥的彈性力時，直動式溢流閥后退打開，阻尼通道出現，阻尼介質從而由活塞一側流到另一側。

技術領域

本發明涉及一種內置增強型變阻尼粘滯阻尼裝置，屬于土木工程減振隔震技術領域。

背景技術

消能減震技術是指在結構中某些部位設置耗能元件，耗能元件在結構振動變形時發生滯回變形耗散能量，從而減小結構構件耗散的能量，減小結構的振動變形。常用的各種阻尼器根據其提供的阻尼力和結構反應的關系可分為：速度型阻尼器和位移型阻尼器。速度型阻尼器的阻尼力與消能部件兩端的相對速度有關，即與結構的速度響應有關，包括粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器。位移型阻尼器的阻尼力與消能部件兩端的相對位移有關，即與結構的位移響應有關，包括摩擦阻尼器和金屬阻尼器。

粘滯阻尼器是利用黏稠液體的粘性來耗散振動能量。粘滯阻尼器可以分為兩類，一類是通過置于開口容器中黏性液體的變形來實現耗能目的，如圓柱筒阻尼器；另一類是強迫密封容器內的液體通過小的阻尼孔而耗能，如Taylor液體阻尼器。粘滯阻尼器一般由缸體、活塞、阻尼孔、粘滯流體介質及活塞桿等部分組成，活塞可以在缸體內部進行往復運動，活塞上有矢量活塞孔。當活塞與缸體發生相對運動時，流體介質通過活塞孔流向缸體另一側，從而在通過時產生阻尼力，達到耗能減振的目的。

被動控制技術研究最早，無需能源控制效果穩定，但其最優控制范圍窄，只對某部分烈度地震具有最優控制；近些年新近發展的半主動控制技術，可實現對不同類型地震波的最優控制，具有響應速度快，阻尼力可調范圍寬等優點，但其需要能源輸入和反饋控制。目前，粘滯阻尼器的阻尼系數是按照相關技術規范進行設計的，在完成組裝后，每個粘滯阻尼器的阻尼系數為一定值，即出力范圍也是一定的。但現實是，地震、強風等自然災害往往超出我們的設計范圍，會出現粘滯阻尼器的位移與出力超出設計范圍，使粘滯阻尼器被破壞而失去作用。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提出了一種內置增強型變阻尼粘滯阻尼裝置，其目的是無需外接電源、傳感器與控制器，本發明以速度為控制率條件產生大小不同的阻尼系數；當速度較小時，阻尼系數較小，產生的阻尼力較小；當速度增大時，阻尼系數會隨著以階梯形式增大，則會產生足夠大的阻尼力，以滿足振動控制的需要。

本發明所述的內置增強型變阻尼粘滯阻尼裝置，包括缸體、活塞桿和活塞，缸體內設置有活塞桿，活塞桿中部設置有活塞，缸體與活塞桿圍成的密封腔體內充滿液體阻尼介質，密封腔體經由活塞分為阻尼腔體Ⅰ和阻尼腔體Ⅱ，液體阻尼介質充滿阻尼腔體Ⅰ和阻尼腔體Ⅱ，活塞沿軸向設置有至少兩組內置可調式變阻尼機構，內置可調式變阻尼機構包括直動式溢流閥和阻尼通道，直動式溢流閥的一端與阻尼腔體Ⅰ或阻尼腔體Ⅱ相連，直動式溢流閥另一端通過阻尼通道與另一側的阻尼腔體Ⅱ或阻尼腔體Ⅰ相連；當液體阻尼介質的流動壓強大于直動式溢流閥的彈性力時，直動式溢流閥后退打開，阻尼通道出現，阻尼介質從而由活塞一側流到另一側。

優選地，直動式溢流閥包括閥體，以及位于閥體內的閥芯、壓力彈簧與密封圈；閥體的出口設置于阻尼腔體Ⅰ或阻尼腔體Ⅱ的出口處，壓力彈簧位于閥芯頂部臺肩上，閥芯位于閥體底部臺肩上，閥芯在壓力彈簧的彈力作用下封堵住閥體的出口；閥體的出口設置于阻尼通道的入口處。

優選地，壓力彈簧的預壓力預先進行設置，當活塞相對閥體開始運動時，阻尼介質會從直動式溢流閥的入口流入，隨著運動速度的增大，作用在閥芯上的壓強也逐漸增大；當入口處阻尼介質的流動壓強大于壓力彈簧的彈性力時，閥芯打開，阻尼介質經由阻尼通道流入另一側的密封腔體內。