[发明专利]核电厂的地震隔离装置和海啸防护装置及其制造方法

权利要求书

1.在建筑物与地基之间安装地震隔离装置以减小地震的破坏应力，已经在某些特殊的建筑行业被应用，但，对某些非常重要的建筑(如核电厂)现有的地震隔离装置尚不足以却保地震中核电厂的安全，因此，本专利设计了“弹簧垛式地震隔离装置”、“双层圆柱形螺旋压缩弹簧式地震隔离装置”、“复合墩阻尼器”，通过该三种装置的综合配置，来吸收源自於地心的竖直方向的最大弹性变形和任何长度、任何方向、任何速度的直线或曲线的水平移动，以确保毁灭性特大地震发生时核电厂的安全；因为核电厂大都建在沿海一带，一但发生特大地震，必然引发大规模的海啸，海啸是最大的次生灾害，其对核电厂的破坏程度不亚於地震的破坏程度，因此，在本专利中还设计了“海啸防护装置”，以防止海啸、强风暴潮、台风、洪水的袭击。

2.核电设施安装在钢筋混凝土“承载托盘”上，钢筋混凝土承载托盘的浇注须一气呵成。

3.“弹簧垛式地震隔离装置”的主体是由若干片重叠的、长度由下往上递减的弓形弹簧钢板组成的，其最下2～3片，两端带“弓脚”，该主体由紧固装置固定在承载托盘的背面；弹簧垛一方面起承载载荷作用，另一方面凭借优良的弹性变形功能和弹性恢复功能化解来自於地心的竖直方向的弹性变形；弹簧垛两只弓脚分别安放在两只“承载滑车”上，由紧固装置固定在承载滑车“主体”上，承载滑车主体的4只虎腿踩在周边安装着十几只特制“万向脚轮”的“铸铁底板”上，由螺栓固定；装在铸铁底板上的万向脚轮可在地基的“钢板平台”上自由滾动；在地震发生时，该隔离装置化解了弹性变形，并将水平变形的“直线”或“曲线”运动转变为“旋转”运动，使地震的破坏应力在隔离装置中被吸收。

4.“双层圆柱形螺旋压缩弹簧式地震隔离装置”的主体是由直径不小于2000mm，厚度不小于30mm的“空心圆铸铁圆盘”和在该圆盘的弹簧坐上安放着被“压块”固定的、不少于50个“双层压缩弹簧”组成的，在铸铁圆盘上还安装着50个万向脚轮，可在钢板平台上自由滾动，弹簧的上端安装在与承载托盘浇注在一起的、“倒置空心圆铸铁圆盘”上；地震发生时，凭借压缩弹簧优良的弹性变形功能和弹性恢复功能，以及万向脚轮的灵活选向功能和滾动功能化解了源自於地心的弹性变形和水平变形，使地震的破坏应力在隔离装置中被吸收。

5.“复合墩阻尼器”在本专利中是又一个抗震减振主体，它与前述两种隔离装置在功能上产生互辅互补，其“基体”以树脂塑料为主，“增强体”采用“线型三维整体编织结构”，以确保复合墩阻尼器的“整体性”，防止突发重压产生的“嘣裂”；阻尼器上端固定在弹簧垛紧固装置上或直接固定在承载托盘背面，下端呈圆头形，底部中心有小半球形凹陷，承压时凭借真空压力被固定在钢板平台上；地震发生时，小幅度的水平变形可在原地通过黏弹性起到阻尼作用，发生大幅度弹性变形或水平变形时，强大的地心力会轻易克服真空压力，将阻尼器提起或拖动移位，以避免阻尼器损伤。

6.“倒立摆陀螺仪式万向脚轮”是本专利最重要的组成部分，只有通过万向脚轮在钢板平台上自由滾动，才能将水平变形的“直线”(或曲线)运动转变为原地“旋转”运动，但是，被选用的万向脚轮规格过大时，则影响选向和滾动的灵活性，规格过小，则影响承载和牢固的可靠性能，为此，本专利将万向脚轮的规格定位于“中型”，其承载能力为350～450kg，用增减万向脚轮的数量进行调整和选择；万向脚轮主要由主体、中心轴和两个行星辊轮组成；为增加其抵抗破坏应力的能力，在铸铁底板的万向脚轮中心轴通孔处，设计了相应高度的“突沿”，以增加中心轴的高度；在中心轴上半部分与突沿之间安装了铜套，并长年保持润滑状态；在中心轴突肩上、下的两个位置分别安装“压力轴承”和“平面推力球轴承”；为了克服万向脚滾动中产生的颠波，在平面推力球轴承和万向脚轮主体之间安放两个弹簧垫圈，以驱动万向脚轮沿主轴方向作小幅度轴向移动；在万向脚轮主体上，安装两个行星辊轮，辊轮随主体沿中心轴旋转并进行方向选择，方向选定后，在滾动中，两个行星辊轮与钢板平台之间的摩擦力处于平衡，并呈直线滾动状态，一但方向改变，引起摩擦力失衡，强大牵引力会轻易驱动行星辊轮转动至摩擦力平衡为止；.在设计上，两个行星辊轮最大转动要求为90°，一但发生这种垂直的最大角度变化，将会产生中心轴轴心和两个行星辊轮轴轴心与垂线重合现象，将引发短暂的垂直于辊轮横向水平线的拖动，增加了对行星辊轮的破坏应力，为此，在设计上将两个行星辊轮轴分别向左、右错位不小于5°，以避免三个轴的轴心交会在同一条垂线上。