[发明专利]一种具有复合阻尼的单活塞杆黏滞阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种防振动或震动的建筑构件，具体涉及使用液体作为阻尼介质的运动阻尼器，特别是带有穿越缸一端的单活塞杆的黏滞(亦称粘滞)阻尼器。

背景技术

黏滞阻尼器就结构而言相当于工作介质为黏性物质的活塞缸，广泛应用于机械、建筑等领域。黏滞阻尼器的控制机理是利用工作介质在压缩变形或高速流动的过程中将由结构传递而来的部分能量转化为热能耗散掉，达到缓解外载的冲击、减小结构振动、保护结构安全的目的。但是，这种黏滞阻尼器是一种速度依赖性阻尼器，对于静载荷引起的结构变形则没有阻尼作用。正是由于黏滞阻尼器所存在的上述缺陷，限制了它在一些采用柔性结构体系设计的高层大跨度建筑中的应用。因为柔性结构体系设计的高层大跨度建筑在风载或烈度较小的地震的作用下即会引起较大的位移反应，降低结构的安全使用性能。

此外，在周期性荷载作用下黏滞阻尼器的荷载-变形曲线呈回字形，且速度指数越低，回字越饱满，即存在荷载-变形的滞后的现象，且速度指数越低(≤0.3)越明显。也正是这种滞后特性使得它在外荷载改变方向时，其自身的矫顽力与外荷载的方向相同，非但起不到保护结构的作用，反而会加剧结构的变形。

专利号为200810040841.X的发明专利请求保护一种“带有轴向限位装置的粘滞阻尼器”，该粘滞阻尼器在普通粘滞阻尼器的基础上延长一头活塞杆的长度，并将碟形弹簧组设在安装在延长的活塞杆的末端，同时在延长的活塞杆的一头增设一阻尼缸体，阻尼缸体内一头设置压力环A，另一头设置压力环B，当结构静载荷变形超过阻尼行程S时，碟形弹簧组便与压力环A或B贴合，进而压缩碟形弹簧组，阻尼器的刚度聚增，起到限制建筑物超量位移作用。但是，上述发明专利明显存在下述不足：1、贯穿缸两端的活塞杆即双活塞杆的结构，尤其是碟形弹簧组设在常规粘滞阻尼器的一头，至少要将整个阻尼器延长两倍的粘滞阻尼行程+碟形弹簧组的厚度，而且整个阻尼器的长度随着阻尼行程的增大而成倍增长，这不仅会导致因空间的限制而无法安装，甚至因长径比过大而产生阻尼器平面外失稳现象；2、由于阻尼器的正常工作行程为粘滞阻尼行程，因此，一是当建筑结构刚受外力作用或外力缓慢增加时，会导致结构晃动或产生过大的位移，二是当外力是周期性荷载时，尽管速度较快(速度指数等于0～0.3)，但是在外力改变方向的瞬间仍然存在加剧结构的变形的缺陷；3、所述碟形弹簧组尽管设在所述的阻尼缸体内，但因无密封措施难免要与潮湿空气接触，年长日久就会被腐蚀而降低甚至失去弹性。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的单活塞杆的黏滞阻尼器，该黏滞阻尼器在活塞移动的全程可同时提供黏滞阻尼和弹性阻尼。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种具有复合阻尼的单活塞杆黏滞阻尼器，该阻尼器为一种单活塞杆黏滞阻尼器，其特征在于，所述的单活塞杆黏滞阻尼器的活塞杆经活塞左侧的工作缸穿出左缸盖，活塞右侧的工作缸内设有一圆柱螺旋弹簧，该弹簧的一头固定于右端盖上，另一头固定活塞的端面；所述的工作缸的内缸筒外套设外缸筒，左端盖和右端盖分别外缸筒的两头，使内缸筒和外缸筒之间的间隙形成一补偿缸；所述的左端盖体内设有一单向阀，形成工作缸内黏滞介质可向补偿缸内流动的左单向通道；所述的右端盖体内设有另一单向阀，形成一补偿缸内黏滞介质可向工作缸内流动的右单向通道。

本发明所述的具有复合阻尼的单活塞杆黏滞阻尼器，其中，所述的圆柱螺旋弹簧的两头可以分别焊接在右端盖和活塞上，也可以分别由一固定装置固定在右端盖和活塞上。所述的固定装置由一压板和两螺钉组成，其中所述的压板为矩形，其两头设有穿设螺钉的圆孔，两圆孔的内侧设有与圆柱螺旋弹簧头部钢丝相吻合弧形槽。由本发明所述的活塞在左右移动时，圆柱螺旋弹簧就得被反复拉伸和压缩，如果采用焊接固定显然极易产生应力集中而折断，因此采用上述两固定装置将圆柱螺旋弹簧的两头分别牢固地夹持在右端盖的活塞上是本发明的一种优先方案。

本发明所述的阻尼器，其中所述的圆柱螺旋弹簧设在活塞与右端盖之间，因此较现有技术具有以下有益效果：

1、整个阻尼器的设计长度大幅度缩短，长径比显著减小，既降低了对安装空间的要求，又减小了阻尼器平面外失稳风险；此外，整个阻尼器的体积缩小和重量减轻也是可预见的。

2、在活塞移动过程中，所述的圆柱螺旋弹簧始终作用活塞上，可同时为需要减震(振)控制的建筑结构提供黏滞阻尼和弹性阻尼。

3、所述的圆柱螺旋弹簧设在填充有黏滞介质的活塞缸，与空气完全隔绝，因此不存在氧化失效的问题，可显著延长使用寿命。