[发明专利]一种恒压活塞式颗粒阻尼器

说明书

本发明涉及一种可控恒压活塞式颗粒阻尼器，包括一箱体以及活动设于所述箱体内的颗粒阻尼单元，所述颗粒阻尼单元的两侧对称连接有挡板，所述颗粒阻尼单元与所述挡板内侧之间通过连接弹簧连接；所述挡板能够沿所述箱体内壁移动，且所述挡板外侧与所述箱体之间形成密闭的储存腔室；所述储存腔室内存储液体和/或气体，所述储存腔室与外部的管路连通，所述管路内设有单向阀，所述管路连接涡轮机，所述涡轮机通过由所述储存腔室排出的气体和/或液体进行能量回收。本发明解决传统颗粒阻尼器中颗粒发生碰撞时的加速度阈值对质量块位移加速度的最低限制造成的时滞性、碰撞效率低、能量耗散机制单一以及能量不可回收等问题。

技术领域

本发明属于土木结构振动控制领域，具体涉及一种恒压活塞式颗粒阻尼器。

背景技术

颗粒阻尼器是由传统的冲击阻尼器发展演变而来的一种被动控制技术，这些年来其在土木、机械、航天等领域已经得到较为深入的研究和应用。颗粒阻尼器是通过在振动体中的有限封闭空间内亦或在振动体外的附加腔体内填充一定数量的颗粒，利用颗粒与颗粒之间和颗粒与腔体壁之间的摩擦和碰撞作用消耗系统的振动能量，从而为主体结构提供阻尼，削弱主体结构的响应。颗粒阻尼技术具有耐久性好、可靠度高、对温度变化不敏感、减振性能好等优点，尤其在长期的恶劣环境下仍可充分发挥作用。

然而现阶段颗粒阻尼器也存在一些弊端和不足：(1)颗粒发生碰撞时的加速度阈值对质量块位移加速度的最低限制使得颗粒阻尼器存在一定的时滞性；(2)传统颗粒阻尼器内颗粒堆叠在一起，颗粒碰撞效率低；(3)传统颗粒阻尼器工作时，能量耗散机制较为单一；(4)能量耗散大多以热量的方式耗散，未实现能量的回收利用。因此，如何有效增强阻尼效果和提高减振性能，对于实际工程的减震控制具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了解决传统颗粒阻尼器中颗粒发生碰撞时的加速度阈值对质量块位移加速度的最低限制造成的时滞性、碰撞效率低、能量耗散机制单一以及能量不可回收等问题，而提出一种恒压活塞式颗粒阻尼器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可控恒压活塞式颗粒阻尼器，包括一箱体以及活动设于所述箱体内的颗粒阻尼单元，所述颗粒阻尼单元的两侧对称连接有挡板，所述颗粒阻尼单元与所述挡板内侧之间通过连接弹簧连接；

所述挡板能够沿所述箱体内壁移动，且所述挡板外侧与所述箱体之间形成密闭的储存腔室；

所述储存腔室内存储液体和/或气体，所述储存腔室与外部的管路连通，所述管路内设有单向阀，所述管路连接涡轮机，所述涡轮机通过由所述储存腔室排出的气体和/或液体进行能量回收。

优选地，所述的颗粒阻尼单元包括阻尼器腔体，所述阻尼器腔体内设有一个或多个腔室，所述腔室内装填大小颗粒球，所述大小颗粒球内装填颗粒物。

优选地，所述的阻尼器腔体的底部设有凸起挡块，所述的大小颗粒球的内壁设有凸起挡块。

优选地，所述的大小颗粒球的材料为陶瓷、钢材中的任意一种，由两种不同尺寸的颗粒球组成，其中大颗粒球直径为小颗粒球直径的1.5-2倍；

所述凸起挡块在阻尼器腔体底部均匀布置，其间距为大球直径的1.5-2倍，增大碰撞耗能效率；

所述颗粒物体积为大小颗粒球体积的30％-50％，所述的颗粒物的材料为陶瓷、钢材、混凝土中的任意一种，直径为2mm-50mm；

所述的阻尼器腔体的内壁设有缓冲材料，所述的缓冲材料泡沫塑胶材料、棉纺材料或橡胶中任一种或多种。

优选地，两对称设置的储存腔室内与所述挡板相邻依次设有气体腔室和液体腔室，两气体腔室通过一循环的管道连通，并在该管道内设置移动单向阀，使气体能够实现单向流动，所述气体为惰性气体氩、氮气、二氧化碳中任一种；