比例縮放型抗衝擊隔離裝置製造方法
2023-05-13 17:46:06
比例縮放型抗衝擊隔離裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開一種比例縮放型抗衝擊隔離裝置，在設備和設備載體之間設置串連連通的第一抗衝擊通道和第二抗衝擊通道，且第一抗衝擊通道的截面面積小於第二抗衝擊通道的截面面積；第一抗衝擊通道頂端與設備相連，第二抗衝擊通道底端與設備載體相連；所述第一抗衝擊通道內設有用於儲存衝擊能量的能量儲存裝置或用於耗散衝擊能量的材料，第一抗衝擊通道與第二抗衝擊通道之間的內部空間內設有傳遞衝擊能量的介質。與現有技術相比，衝擊響應過程中，在保持或降低被隔離設備的絕對加速度幅值的前提下，大幅降低了設備與基礎的相對位移響應幅值。
【專利說明】比例縮放型抗衝擊隔離裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械設備的衝擊隔離領域，具體地說是一種比例縮放型抗衝擊隔離裝置。
【背景技術】
[0002]機械設備或設施在遭受大能量衝擊作用(如建築物遭受地震、船舶碰撞、爆炸衝擊、跌落衝擊等)時能否安全運行是工程界關注的技術難題，因此，研究機械設備的抗衝擊技術具有重要的工程應用價值。其關鍵技術是如何設計出同時降低被隔離設備的絕對加速度響應幅值和被隔離設備與船舶基礎之間的相對位移響應幅值的產品。
[0003]傳統的衝擊防護措施是在衝擊隔離系統中安裝隔振器，將強烈的衝擊能量先以勢能的形式最大限度的存儲於隔振器中，再按系統的固有振動周期，將隔振器中的能量緩慢釋放出來，以達到緩解衝擊的作用。這種隔振器雖然可以減小設備的絕對加速度響應幅值，但卻會產生較大的相對位移，設備相對位移過大有可能造成設備附屬連接管系和纜線的損壞，甚至超過隔振器本身的極限變形能力。因此急需研製一種產品，在保持或降低設備絕對加速度響應幅值的前提下，大幅減小設備與基礎的相對位移響應幅值。
【發明內容】
[0004]針對【背景技術】中描述的不足，本發明的目的在於提供一種在保持或降低被隔離設備的絕對加速度響應幅值的前提下，大幅降低設備的相對位移響應幅值的比例縮放型抗衝擊隔尚裝置。
[0005]為實現上述目的，本發明所設計的一種比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:在設備和設備載體之間設置串連連通的第一抗衝擊通道和第二抗衝擊通道，且第一抗衝擊通道的截面面積小於第二抗衝擊通道的截面面積；第一抗衝擊通道頂端與設備相連，第二抗衝擊通道底端與設備載體相連；所述第一抗衝擊通道內設有用於儲存衝擊能量的能量儲存裝置或用於耗散衝擊能量的材料，第一抗衝擊通道與第二抗衝擊通道之間的內部空間內設有傳遞衝擊能量的介質。
[0006]由於第二抗衝擊通道與設備載體相連，當受到衝擊時，設備載體通過第二抗衝擊通道將衝擊能量傳遞至第一抗衝擊通道，通過第一抗衝擊通道內的能量儲存裝置儲存傳遞來的衝擊能量；由於第二抗衝擊通道的截面面積大於第一抗衝擊通道的截面面積，當第二抗衝擊通道內產生一段較小的位移時，第一抗衝擊通道內就會產生較大的位移，從而達到當受到衝擊時，設備載體與設備之間只有小幅相對位移。
[0007]作為一種優選方案，所述第一抗衝擊通道和第二抗衝擊通道主要由缸體構成，所述缸體內設有液壓活塞和安裝座，所述安裝座將缸體分為第一腔室和第二腔室，所述液壓活塞位於第二腔室內；所述第一腔室的內徑小於第二腔室的內徑，所述安裝座與第一腔室的內壁密封滑動連接；所述第一抗衝擊通道包括第一腔室、安裝座和缸體上部，所述第二抗衝擊通道包括第二腔室、液壓活塞和缸體下部；所述能量儲存裝置為述隔振器，其位於第一腔室內，兩端分別與安裝座和第一腔室端面連接；所述耗散衝擊能量的材料為膠泥，所述膠泥充滿所述第一腔室1.1 ;所述傳遞能量的介質為液壓油，其充滿所述安裝座與液壓活塞之間的部分第二腔室內部空間；所述第一腔室與第二腔室連接段的殼體上設有至少一個定壓孔，所述定壓孔出口處設有定壓閥。
[0008]優選的，所述定壓閥包括開口式閥體，所述閥體內設有閥芯和預壓彈簧；所述預壓彈簧一端與閥體端面連接，另一端與閥芯連接；所述閥體內壁設有通油槽，所述閥體端面設有通油孔。定壓閥處於常閉狀態，當不受到衝擊只承擔系統自重時候，定壓閥關閉；當系統處於低速、小位移震動隔離狀態時，液壓活塞低速上下小位移運動，壓縮液壓油進入定壓孔，通過通油孔進入定壓閥內，進而打開定壓閥，然後經通油槽流出至閥體外部，所以不會形成對安裝座的壓力，故安裝座不產生相對位移。
[0009]優選的，所述第二腔室與第一腔室的內徑之比為I?10。
[0010]優選的，所述隔振器為大位移彈簧隔振器或橡膠隔振器。這樣，當系統受到大的衝擊時，定壓閥關閉，液壓活塞推動安裝座向上運動，從而壓縮隔振器，隔振器儲存衝擊能量。
[0011]優選的，所述耗散衝擊能量的材料為膠泥。
[0012]優選的，所述安裝座、液壓活塞與缸體內壁之間米用格來圈密封，所述格來圈嵌在所述安裝座、液壓活塞側壁上。
[0013]優選的，所述安裝座、液壓活塞側壁還設有導向帶。
[0014]優選的，所述缸體上設有儲油腔，所述定壓孔與所述儲油腔連通；所述儲油腔頂部設有通氣孔。這樣，當液壓活塞上下低速小位移運動時，儲油腔用於儲存和回流從定壓孔排除的液壓油。
[0015]進一步優選的，所述儲油腔與第二腔室之間設有單向閥，使儲油腔內的液壓油回
流至第二腔室。
[0016]本發明的有益效果是:與現有技術相比，衝擊響應過程中，在保持或降低被隔離設備的絕對加速度幅值的前提下，大幅降低了設備與基礎的相對位移響應幅值。本發明不僅僅用於船舶的抗衝擊裝置，亦可應用於任何需要抗衝擊、抗震的機械設備中，並且本發明還可以用於建築物的抗震。
[0017]採用原理均是利用兩個截面面積不同的兩個抗衝擊通道，在截面面積較小的通道內設置能量儲存裝置，從而實現在受到衝擊、震動時，與本發明連接的設備、設備載體或兩物體之間小幅位移，達到抗衝擊、抗震的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的剖視示意圖
[0019]圖2是圖1中A處的放大示意圖 圖3是本發明定壓閥的第一種實施方式 圖4是本發明定壓閥的第二種實施方式 圖5是本發明定壓閥的第三種實施方式
[0020]圖中:缸體1(其中:第一腔室1.1，第二腔室1.2)，缸蓋2，液壓活塞3，隔振器4，安裝座5，液壓油6，定壓孔7，定壓閥8 (其中:閥體8.1，閥芯8.2，預壓彈簧8.3，通油孔8.4，通油槽8.5)，儲油腔9，通氣孔9.1，格來圈10，導向帶11。【具體實施方式】
[0021]一種比例縮放型抗衝擊隔離裝置，在設備和設備載體之間設置串連連通的第一抗衝擊通道和第二抗衝擊通道，且第一抗衝擊通道的截面面積小於第二抗衝擊通道的截面面積；第一抗衝擊通道頂端與設備相連，第二抗衝擊通道底端與設備載體相連；所述第一抗衝擊通道內設有用於儲存衝擊能量的能量儲存裝置或用於耗散衝擊能量的材料，第一抗衝擊通道與第二抗衝擊通道之間的內部空間內設有傳遞衝擊能量的介質。由於第二抗衝擊通道與設備載體相連，當受到衝擊時，設備載體通過第二抗衝擊通道將衝擊能量傳遞至第一抗衝擊通道，通過第一抗衝擊通道內的能量儲存裝置儲存傳遞來的衝擊能量；由於第二抗衝擊通道的截面面積大於第一抗衝擊通道的截面面積，當第二抗衝擊通道內產生一段較小的位移時，第一抗衝擊通道內就會產生較大的位移，從而達到當受到衝擊時，設備載體與設備之間只有小幅相對位移。
[0022]當然，所述第一抗衝擊通道與第二抗衝擊通道的軸線的夾角可採用0°?90°中的任意角度，以0°、45°、90°為最佳的實施方式。同時，第一抗衝擊通道可以設置多個，例如2到4個；並且多個第一抗衝擊通道可相互獨立設置，也即是每個第一抗衝擊通道與第二抗衝擊通道之間的夾角可以不同。
[0023]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0024]如圖1和圖2所示，本發明所設計的一種比例縮放型抗衝擊隔離裝置，包括缸體1，缸體I內設有液壓活塞3和隔振器4 ;所述缸體I內設有安裝座5，所述安裝座5將缸體I分為第一腔室1.1和第二腔室1.2，所述第一腔室1.1的內徑小於第二腔室1.2的內徑，所述安裝座5與第一腔室1.1的內壁密封滑動連接；缸體I 一端設有缸蓋2，所述缸蓋2與所述第二腔室1.2連接，上述缸蓋2應當視為缸體I的一部分，屬於常規技術手段不做累述；所述隔振器4位於第一腔室1.1內，兩端分別與安裝座5和第一腔室1.1端面連接；所述液壓活塞3位於第二腔室1.2內，與第二腔室1.2內壁密封滑動連接；所述安裝座5與液壓活塞3之間的第二腔室1.2內注滿液壓油6 ;所述第一腔室1.1與第二腔室1.2連接段的殼體上設有至少一個定壓孔7，所述定壓孔7出口處設有定壓閥8。
[0025]所述第一腔室1.1、安裝座5和缸體I上部構成第一抗衝擊通道，所述第二腔室
1.2、液壓活塞3和缸體I下部構成第二抗衝擊通道；所述能量儲存裝置為述隔振器4，所述傳遞能量的介質為液壓油6。
[0026]當然，可以選用一種耗散衝擊能量的材料來代替上述實施方式中的隔振器4，這樣，在受到衝擊時將衝擊能量耗散掉，而不是儲存起來。所述用於耗散衝擊能量的材料充滿所述第一腔室1.1，所述用於耗散衝擊能量的材料可以選用膠泥。
[0027]優選的，所述定壓閥8包括開口式閥體8.1，所述閥體8.1內設有閥芯8.1和預壓彈簧8.3 ;所述預壓彈簧8.3 一端與閥體8.1端面連接，另一端與閥芯8.2連接；所述閥體8.1內壁設有通油槽8.5，所述閥體8.1端面設有通油孔8.4。定壓閥8處於常閉狀態，當不受到衝擊只承擔系統自重時候，閥芯8.2在預壓彈簧8.3的作用下將定壓閥8關閉；當系統處於低速、小位移震動隔離狀態時，液壓活塞3低速上下小位移運動，壓縮液壓油6進入定壓孔7，經通油孔8.4進入閥體8.1將閥芯8.2頂起使閥芯8.2與閥體8.1分離，但在預壓彈簧8.3的作用下閥芯8.2不會與閥體8.1接觸，液壓油6從通油槽8.5流出閥體8.1，由於對安裝座5產生的壓力不足以推動安裝座5，故安裝座5不產生相對位移；當系統受到衝擊，在液壓油的作用下閥芯8.2與閥體8.1契合，將定壓閥8關閉，液壓油的壓力推動安裝座5。
[0028]優選的，所述第二腔室1.2與第一腔室1.1的內徑之比為I?10。
[0029]優選的，所述隔振器4為大位移彈簧隔振器或橡膠隔振器。
[0030]優選的，所述安裝座5、液壓活塞3與缸體I內壁之間採用格來圈10密封，所述格來圈10嵌在所述安裝座5、液壓活塞3側壁上。為了起到更好的導向作用，所述安裝座5、液壓活塞3側壁設有導向帶11。
[0031]優選的，所述缸體上設有儲油腔9，所述定壓孔7與所述儲油腔9連通；所述儲油腔9頂部設有通氣孔9.1。這樣，當液壓活塞3上下低速小位移運動時，儲油腔9用於儲存和回流從定壓孔7排出的液壓油6。
[0032]進一步優選的，所述儲油腔9與第二腔室2之間設有單向閥12，使儲油腔9內的液壓油回流至第二腔室2。
[0033]本發明工作原理如下:
[0034]由於第二抗衝擊通道與設備載體相連(上述裝置中液壓活塞3與設備載體基礎相連即為其的一種實施方式)，當受到衝擊時，設備載體通過第二抗衝擊通道將衝擊能量傳遞至第一抗衝擊通道(液壓活塞3壓縮液壓油6，液壓油6推動安裝座5)，通過第一抗衝擊通道內的能量儲存裝置(隔振器4)儲存傳遞來的衝擊能量或通過第一通道內的耗散衝擊能量的材料將衝擊能量耗散掉；由於第二抗衝擊通道的截面面積大於第一抗衝擊通道的截面面積，當第二抗衝擊通道內產生一段較小的位移時，第一抗衝擊通道內就會產生較大的位移，從而達到當受到衝擊時，設備載體與設備之間只有小幅相對位移。
[0035]更為具體的說是:將液壓活塞的活塞杆與設備載體基礎固定，缸體上端面也即第一腔室的端面與被隔離設備固定。為便於描述，本發明所述的相對位移是指:衝擊隔離系統中的基礎與被隔離設備之間的相對位移。由於液動活塞與設備載體基礎固定連接，缸體與被隔離設備也是固定連接，因此基礎與被隔離設備之間的相對位移實際就是液動活塞與缸體之間的相對位移。
[0036]當系統處於靜止狀態時，定壓閥的閥芯在預壓彈簧的作用下處於常閉狀態，液壓油無法進入儲油腔內。
[0037]當系統處於低速度、小位移的振動隔離狀態，液壓活塞上下低速度、小位移運動，活塞運動行程為一般為2?5毫米。這時，液壓活塞向上運動時液壓油通過定壓閥的通油孔將閥芯與閥體分離，但在預壓彈簧的作用下，閥芯與閥體處於分離狀態，定壓閥開啟，此時，液壓油從通油孔經過通油槽流出定壓閥，流入儲油腔內，此過程中油壓有限，安裝座保持相對靜止。液壓活塞向下運動時儲油腔內的液壓油經單向閥回流到第二腔室內。
[0038]當系統受到衝擊作用時，液壓活塞的運動速度突然增大，液壓油的壓力也迅速增大，此時將繼續推動閥芯，使閥芯與閥體契合，從而關閉定壓閥，使液壓油不能流入儲油腔內，而是推動安裝座向上運動。此過程中，由於液壓油不可壓縮，第二腔室與第一腔室的內徑之比大於1，因此當液壓活塞向上運動較小位移時，隔振器或膠泥會產生較大變形，從而存儲或耗散大量的衝擊能量。
[0039]由於採用了位移放大原理，在保持或降低被隔離設備的絕對加速度幅值的前提下，衝擊響應過程中，當隔振器產生大變形時，液壓活塞僅向上移動較小位移，即系統只產生了較小的相對位移，大幅降低了設備與基礎的相對位移響應幅值，保證了設備的安全運行。
[0040]本發明中，定壓閥的作用主要是1.系統靜置時，關閉儲油腔和第二腔室之間的油路；2.當系統處于振動隔離狀態時，打開儲油腔和第二腔室之間的油路；3.當系統受到衝擊時，關閉儲油腔和第二腔室之間的油路。
[0041]如圖3至圖5所示，給出三種實現上述功能的定壓閥結構，預壓彈簧處於收縮狀態，利用預壓彈簧的收縮力和閥芯的自重常閉定壓閥；系統振動時，液壓油克服預壓彈簧的收縮力和閥芯的自重使閥芯和閥體分離，經通油槽流出定壓閥；系統受到衝擊時，圖3中閥芯與閥體內壁接觸密封，從而關閉定壓閥，圖4和圖5中則是與閥蓋接觸密封，從而關閉定壓閥。
[0042]當然，上述三種結構同樣可以將通油孔置於上方，利用預壓彈簧的張緊力和自重實現上述三種功能，在此就不作累述。
[0043]雖然本發明的【背景技術】中描述的均是船舶的【技術領域】範圍內，但是，本發明不僅僅用於船舶的抗衝擊裝置，亦可應用於任何需要抗衝擊、抗震的機械設備中，並且本發明還可以用於建築物的抗震。
[0044]採用原理均是利用兩個截面面積不同的兩個抗衝擊通道，在截面面積較小的通道內設置能量儲存裝置或耗散衝擊能量的材料，從而實現在受到衝擊、震動時，與本發明連接的設備、設備載體或兩物體之間小幅位移，達到抗衝擊、抗震的目的。
【權利要求】
1.一種比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:在設備和設備載體之間設置串連連通的第一抗衝擊通道和第二抗衝擊通道，且第一抗衝擊通道的截面面積小於第二抗衝擊通道的截面面積；第一抗衝擊通道頂端與設備相連，第二抗衝擊通道底端與設備載體相連；所述第一抗衝擊通道內設有用於儲存衝擊能量的能量儲存裝置或用於耗散衝擊能量材料，第一抗衝擊通道與第二抗衝擊通道之間的內部空間內設有傳遞衝擊能量的介質。
2.根據權利要求1所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述第一抗衝擊通道和第二抗衝擊通道主要由缸體(I)構成，所述缸體(I)內設有液壓活塞(3)和安裝座(5)，所述安裝座(5)將缸體(I)分為第一腔室(1.1)和第二腔室(1.2)，所述液壓活塞(3)位於第二腔室(1.2)內；所述第一腔室(1.1)的內徑小於第二腔室(1.2)的內徑，所述安裝座(5)與第一腔室(1.1)的內壁密封滑動連接；所述第一抗衝擊通道包括第一腔室(1.1)、安裝座(5)和缸體(I)上部，所述第二抗衝擊通道包括第二腔室(1.2)、液壓活塞(3)和缸體(I)下部；所述能量儲存裝置為述隔振器(4)，其位於第一腔室(1.1)內，兩端分別與安裝座(5)和第一腔室(1.1)端面連接；所述耗散衝擊能量的材料充滿所述第一腔室(1.0 ;所述傳遞能量的介質為液壓油(6)，其充滿所述安裝座(5)與液壓活塞(3)之間的部分第二腔室(1.2)內部空間；所述第一腔室(1.1)與第二腔室(1.2)連接段的殼體上設有至少一個定壓孔(7)，所述定壓孔(7)出口處設有定壓閥(8)。
3.根據權利要求2所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述定壓閥(8)包括開口式閥體(8.1)，閥體(8.1)內設有閥芯(8.2)和預壓彈簧(8.3);所述預壓彈簧(8.3)一端與閥體(8.1)端面連接，另一端與閥芯(8.2)連接；所述閥體(8.1)內壁設有通油槽(8.5)，所述閥體(8.1)端面設有通油孔(8.4)。
4.根據權利要求2所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述第二腔室(1.2)與第一腔室(1.1)的內徑之比為I?10。
5.根據權利要求2所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述隔振器(4)為大位移彈簧隔振器或橡膠隔振器。
6.根據權利要求2所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述耗散衝擊能量的材料為膠泥。
7.根據權利要求2所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述安裝座(5)、液壓活塞(3)與缸體(I)內壁之間採用格來圈(10)密封，所述格來圈(10)嵌在所述安裝座(5)、液壓活塞(3)側壁上。
8.根據權利要求2所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述安裝座(5)、液壓活塞(3 )側壁還設有導向帶(11)。
9.根據權利要求2-8中任一所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述缸體(I)上設有儲油腔(9)，所述定壓孔(7)與所述儲油腔(9)連通；所述儲油腔(9)頂部設有通氣孔(9.1)。
10.根據權利要求9所述的比例縮放型抗衝擊隔離裝置，其特徵在於:所述儲油腔(9)與第二腔室(2)之間設有單向閥(12)，使儲油腔(9)內的液壓油回流至第二腔室(2)。
【文檔編號】F16F13/00GK103758915SQ201310746756
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】杜儉業, 張春輝, 趙建華, 史少華, 溫肇東, 吳靜波, 計晨 申請人:中國人民解放軍92537部隊