內置活塞式容積補償裝置的黏滯阻尼器的製作方法

2023-05-05 14:20:49

本實用新型涉及用於橋梁、大型建築工程抗震、抗風等不良衝擊載荷的阻尼保護裝置，尤其涉及一種內置活塞式容積補償裝置的黏滯阻尼器。

背景技術：

傳統抗震主要是依靠結構、構件自身具有的強度來抗震，主要通過增加結構、構件強度和剛度來被動抵抗地震。該方法不但結構龐大造價提高，而且在某些高地震烈度情況下即使增強結構也無法滿足安全性要求。近年來，隨著科學技術的發展，一種抗震效果明顯、安全可靠且經濟的抗震方法誕生了，即通過引入隔震裝置改變結構在地震中的動力響應特性，從而減少地震輸入，外加耗能機製作為主要的抗震構件，而以結構構件抗震為輔。在該方法中，基本目的是要大大減小傳遞到結構上的地震力和能量，其抗震能力是通過延長結構周期，增加耗能能力來實現的。

黏滯性阻尼器是公認的減隔震效果最好的抗震產品，它是利用其內部介質在運動中因粘滯特性產生阻尼，並將地震能轉化為密閉空間內黏滯性流體的熱能，從而達到耗能減震的作用的裝置。

該阻尼器採用雙出杆結構形式，兩側耳板分別連接固定的墩和可移動的梁，此處墩和梁間可有相對位移。當有相對位移時，活塞將會通過主活塞杆傳遞的外力在缸體內運動，黏滯介質將從高壓腔通過貫穿孔流入低壓腔，介質在流經阻尼孔的過程中會產生阻尼力，此過程為黏滯阻尼器的耗能、抗震過程。此時，一腔的容積增加，另外一腔的容積將減小，因兩腔有效面積大小相同，故體積變化也相同。即阻尼器內部介質總體積是基本保持不變的，不會存在「頂死」和「真空」等問題。阻尼器的耗能是與速度相關的，其水平反力滿足公式F＝CVɑ其中，C為阻尼係數，V為梁和墩的相對速度，α為速度指數。

一般黏滯阻尼器的適用環境溫度為-25℃-50℃，溫度跨度較大，而黏滯阻尼器介質密度受溫度變化影響也很大，即當溫度變化時介質的體積會有比較明顯的膨脹或緊縮，具粗略計算，當溫度由25℃升高到50℃時，黏滯阻尼器介質體積將增加2.26％，而缸體材料為合金鋼，其體積變化受溫度的影響很小，可視為定值。所以當溫度高於設計溫度時，阻尼器腔體內介質體積膨脹，使腔體內壓升高，當溫度低於設計溫度時，腔體內將出現真空。為解決這種狀況通常有兩種方法：1、給阻尼器增加緩衝裝置，即增加一蓄能器；2、給阻尼器預充一定壓力，阻尼器內部總保持一定壓力。增加蓄能器就增加了阻尼器的外形體積，並多了連接管道，容易出現洩漏等故障，預充壓力後可解決出現真空的問題，但當溫度升高時，阻尼器內壓會更高，對阻尼器的材料、密封等零件都有更高的要求。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型提出了一種能有效降低溫度變化影響的內置活塞式容積補償裝置的黏滯阻尼器。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種內置活塞式容積補償裝置的黏滯阻尼器，其包括兩個耳板、兩個端蓋、一主缸體、一主活塞杆和一活塞，主缸體內充滿黏滯介質，兩個端蓋分別密封主缸體左右兩端，其中一耳板與主缸體固定連接，另一耳板與主活塞杆固定連接，活塞設置於主缸體內且與主活塞杆固定連接，活塞上設置有貫穿孔，還包括副活塞杆組件，副活塞杆組件包括副活塞杆和小活塞，副活塞杆與主活塞杆同軸固定，小活塞設置於副活塞杆內部並將副活塞杆分割為左側小腔體和右側小腔體，右側小腔體處於密封狀態且內部填充有氣體介質，左側小腔體與主缸體連通。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述副活塞杆組件還包括封蓋，封蓋密封副活塞杆，副活塞杆側面設置有阻尼孔，副活塞杆端部上設置有第一阻尼塞，封蓋上設置有第二阻尼塞，左側小腔體、第二阻尼塞、第一阻尼塞、阻尼孔和主缸體依次連通。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述小活塞上設置有充氣閥。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述小活塞與副活塞杆的接觸面上設置有導向帶和密封件。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述氣體介質為氮氣。

在以上技術方案的基礎上，優選的，還包括副缸體，副缸體一端嵌套在主缸體內，另一端與一耳板固定連接，所述兩個端蓋上設置有通孔，主活塞杆和副活塞杆分別穿過通孔並與端蓋密封。進一步優選的，所述端蓋與活塞杆和副活塞杆密封處設置有密封系統。

在以上技術方案的基礎上，優選的，還包括防塵罩，所述防塵罩嵌套在主活塞杆上，並設置於耳板與端蓋之間。

本實用新型的內置活塞式容積補償裝置的黏滯阻尼器相對於現有技術具有以下有益效果：

(1)通過設置副活塞杆組件，在溫度過高時，可將黏滯介質的體積膨脹轉化為對氣體介質的壓縮，由於氣體介質相對於黏滯介質更加容易被壓縮，因此可吸收增大的黏滯介質體積，減緩阻尼器內壓的快速增高，防止阻尼器「頂死」，對阻尼器起到保護作用；當黏滯介質溫度降低時，黏滯介質體積將減小，通過氣體介質的膨脹，副活塞杆組件會釋放黏滯介質補償到阻尼器中，防止阻尼器內部出現「真空」，保證阻尼器正常阻尼力的輸出，從而有效降低溫度變化影響；

(2)此外，通過設置阻尼孔、第一阻尼塞和第二阻尼塞，可起到緩衝甄選作用，當主缸體黏滯介質因溫度升高而壓力升高時，黏滯介質可順利通過上述阻尼通道進入副活塞杆組件，當因地震等較大工作載荷時，會有很小比例的黏滯介質進入副活塞杆組件中，不會影響阻尼力的輸出，因阻尼通道作用，主缸體內黏滯介質與副活塞杆組件中的黏滯介質不會瞬間大量流動，副活塞杆組件的內壓也不會突然增大和減小，小活塞運動速度也非常緩慢。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型內置活塞式容積補償裝置的黏滯阻尼器的正剖視圖；

圖2為本實用新型副活塞杆組件的正剖視圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施方式中的附圖，對本實用新型實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本實用新型一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本實用新型中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本實用新型保護的範圍。

參照圖1，本實用新型的內置活塞式容積補償裝置的黏滯阻尼器，其包括兩個耳板1、兩個端蓋4、一主缸體5、一主活塞杆6、一活塞7和副活塞杆組件8。

兩個耳板1，分別連接墩上和梁上的錨固件。具體的，所述耳板1內嵌套有銷軸2，銷軸2與耳板1之間安裝有向心關節軸承。

兩個端蓋4，分別密封主缸體5左右兩端。具體的，其中一耳板1與主缸體5固定連接，另一耳板1與主活塞杆6固定連接。如此，可將兩個耳板1的相對運動，轉化為主缸體5和主活塞杆6的相對運動。優選的，還包括防塵罩3，所述防塵罩3嵌套在主活塞杆6上，並設置於耳板1與端蓋4之間。防止灰塵附著在主活塞杆6並進一步帶入主缸體5內。優選的，還包括副活塞缸體10，副活塞缸體10一端嵌套在主缸體5內，另一端與一耳板1固定連接，所述兩個端蓋4上設置有通孔，主活塞杆6和副活塞杆8.5分別穿過通孔並與端蓋4密封。如此，副缸體10可固定連接耳板1與主缸體5。

主缸體5內充滿黏滯介質，所述黏滯介質可採用二甲基矽油。活塞7設置於主缸體5內且與主活塞杆6固定連接，活塞7上設置有貫穿孔h01。如此，活塞7將主缸體5分割為左腔室101與右腔室102，黏滯介質填充在左腔室101與右腔室102內，當墩與梁因地震、風載作用發生相對位移時，外力將通過耳板1、主活塞杆6推動活塞7在主缸體5內相對運動，黏滯介質將從被壓縮腔(高壓腔)通過貫穿孔h01流入另外一腔(低壓腔)，黏滯介質在流經貫穿孔h01的過程中會產生阻尼力，阻尼力的大小滿足力學公式F＝CVɑ，此時阻尼力的大小僅與活塞7的運動速度有關。當因熱脹冷縮原因墩與梁之間出現緩慢位移時，速度V非常小，阻尼力也非常小，可忽略。

副活塞杆組件8包括副活塞杆8.5和小活塞8.4。

副活塞杆8.5與主活塞杆6同軸固定，具體的，副活塞杆8.5與主活塞杆6端部分別固定在活塞7上。如此，可通過主活塞杆6推動活塞7與副活塞杆8.5同步運動。

小活塞8.4設置於副活塞杆8.5內部並將副活塞杆8.5分割為左側小腔體801和右側小腔體802，右側小腔體802處於密封狀態且內部填充有氣體介質8.9，左側小腔體801與主缸體5連通。優選的，所述副活塞杆組件8還包括封蓋8.1，封蓋8.1密封副活塞杆8.5，副活塞杆8.5側面設置有阻尼孔h02，副活塞杆8.5端部上設置有第一阻尼塞8.3，封蓋8.1上設置有第二阻尼塞8.4，左側小腔體801、第二阻尼塞8.4、第一阻尼塞8.3、阻尼孔h02和主缸體5依次連通。如此，當主缸體5黏滯介質因溫度升高而壓力升高時，黏滯介質可順利入副活塞杆組件8，當因地震等較大工作載荷時，會有很小比例的黏滯介質進入副活塞杆組件8中，不會影響阻尼力的輸出，因左側小腔體801與主缸體5連通，主缸體5內黏滯介質與副活塞杆組件8中的黏滯介質不會瞬間大量流動，副活塞杆組件8的內壓也不會突然增大和減小，小活塞8.4運動速度也非常緩慢。優選的，所述小活塞8.4上設置有充氣閥8.6。如此，可方便對右側小腔體802充入氣體介質8.9。優選的，因小活塞8.4運動緩慢，小活塞8.4兩側介質壓力適中相等，將有利於密封件8.8的壽命和密封效果。具體的，所述氣體介質8.9為氮氣。優選的，所述小活塞8.4與副活塞杆8.5的接觸面上設置有導向帶8.7和密封件8.8。優選的，所述端蓋4與活塞杆6和副活塞杆8.5密封處設置有密封系統9。

小活塞8.4可以在副活塞杆8.5內部活塞孔中沿軸線運動，當黏滯介質溫度升高，主缸體5腔內壓力增大時，黏滯介質通過阻尼通道，即阻尼孔h02、第一阻尼塞8.3和第二阻尼塞8.4進入左側小腔體801中，推動小活塞8.4運動，壓縮氮氣，黏滯阻尼器腔體壓力略有升高；當黏滯介質溫度降低，黏滯介質壓力降低，右側小腔體802中的氮氣體積會增大，推動小活塞8.4運動，將黏滯介質通過阻尼通道壓向主缸體5腔體，起補償作用，此時黏滯阻尼器腔體壓力略有降低。具體的，阻尼通道可以在活塞7或副活塞杆8.5上直接加工，也可以用阻尼塞預製而成。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。