CN112555319B - 一种适用于通体展柜的文物隔震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于通体展柜的文物隔震装置，属于工程结构隔震与减震技术领域。该装置主要包括盖板、隔震支座和阻尼机构，隔震支座和阻尼机构沿展柜的长度方向布置于柜内的基座上；盖板的下方固定连接隔震支座和阻尼机构，盖板长度方向与展柜长度方向保持一致；隔震支座提供竖向支撑，具有运动复位和水平解耦功能；阻尼机构为盖板与展柜内基座之间的相对运动提供阻尼。本发明将隔震和阻尼功能沿展柜的长度方向集成在一起，多个文物可集中摆放在装置的上方，避免了单件文物配置独立的隔震支座，降低了布展成本，提高了展柜的空间利用率。

Description

一种适用于通体展柜的文物隔震装置

技术领域

本发明属于工程结构隔震与减震技术领域，具体涉及一种用于通体展柜内的文物隔震装置。

背景技术

隔震技术是通过在基础与上部结构之间设置隔震层，将输入地震波中与结构自振频率接近的频率段过滤掉，控制地震能量向上部结构的传递，以达到隔震和减震的目的。

随着该技术在博物馆文物保护领域的研究不断取得进展，面向馆藏浮放文物的防震装置得以相继开发和完善。其中隔震支座被安装在展柜或文物底部，通过机械运动原理产生隔震作用。由于它们具有造价低、实用方便、防震效果好、不影响文物外观等诸多优点，因而在博物馆领域得到广泛应用。博物馆展厅内，除独立展柜外，还有一类通体展柜。这类展柜尺寸较长，通常情况是沿墙布置，因此展柜底部隔震的措施受限，一般采用柜内隔震，即隔震支座置于展柜内的基座上，其上放置文物，此时隔震支座将与文物一同展示。由于柜内空间狭小且不能影响展示效果，文物底部的隔震支座体积需尽量小，因而不利于支座中各功能组件的布局设计；而且若每件文物底部安装隔震支座，支座之间均需留有移动距离，既不经济，柜内空间利用率也低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于通体展柜的文物隔震装置，该装置将隔震和阻尼功能沿展柜的长度方向集成在一起，多个文物可集中摆放在装置的上方，避免了单件文物配置独立的隔震支座，降低了布展成本，提高了展柜的空间利用率。

一种适用于通体展柜的文物隔震装置，该装置包括盖板、隔震支座和阻尼机构；所述隔震支座和阻尼机构沿展柜的长度方向布置于柜内的基座上；所述盖板的下方固定连接隔震支座和阻尼机构，盖板长度方向与展柜长度方向保持一致；所述隔震支座提供竖向支撑，具有运动复位和水平解耦功能；所述阻尼机构为盖板与展柜内基座之间的相对运动提供阻尼。

进一步地，所述隔震支座包括顶板层、滚轮层、中间转换层和底板层；所述顶板层和底板层的结构相同，所述滚轮层具有两层，所述中间转换层的上下表面分别通过一层滚轮层将顶板层和底板层活动连接在一起。

进一步地，所述顶板层包括隔震安装板、曲面轨道、直线滑轨、滑块、导向轴和限位螺丝；所述直线滑轨和曲面轨道呈左右对称固定在隔震安装板的表面，所述滑块与直线滑轨滑动配合，滑块上固定连接导向轴，所述导向轴用于与滚轮层中的升降座进行配合和连接，所述限位螺丝连接在导向轴的顶端用于对升降座进行轴向限位。

进一步地，所述滚轮层包括框架、滚轮和升降座；所述框架的左右两侧通过滚轮安装轴安装有滚轮，框架上安装滚轮位置处的内外侧面分别还安装升降座，升降座上的圆孔与顶板层、中间转换层和底板层中的导向轴进行滑动配合。

进一步地，所述中间转换层包括中间板、曲面轨道、直线滑轨、滑块、导向轴和限位螺丝；所述中间板的上、下表面都安装有曲面轨道、直线滑轨以及配套的滑块、导向轴和限位螺丝，并且上表面与下表面成十字正交布置；所述曲面轨道、直线滑轨、滑块、导向轴和限位螺丝在中间板上的安装关系与顶板层一致。

进一步地，所述顶板层与中间转换层通过自身导向轴与滚轮层升降座配合进行连接，滚轮层上的滚轮分别同时与顶板层和中间转换层上的曲面轨道配合，曲面轨道与滚轮的配合为相邻各层提供竖向支撑并为其返回初始位置提供回复力；滑块与直线滑轨配合后为滚轮层的移动提供导向和侧向支撑力，导向轴与升降座的配合能够适应滚轮层沿曲面轨道移动过程中高度的变化；底板层和中间转换层采用同样的方式进行连接。

进一步地，所述顶板层、中间转换层和底板层的安装板上均安装有限位件，限位件对各层运动的水平极限位置进行限位。

进一步地，所述阻尼机构包括结构相同的上阻尼组件和下阻尼组件，上阻尼组件和下阻尼组件通过限位销和限位连接板以十字正交的方式上下连接在一起，所述限位连接板具有四个端，其中两个相对端为平面，另外两个相对端呈90°弯折，弯折面上加工有直线导槽；上阻尼组件和下阻尼组件分别固定连接一个限位连接板，将上阻尼组件和下阻尼组件十字交叉放置后，上下两个限位连接板的弯折面与平面端相对，将限位销穿过弯折面的直线导槽后固定在平面端的端面上，由此将上阻尼组件和下阻尼组件连接在一起，上阻尼组件和下阻尼组件通过直线导槽适应高度的变化。

进一步地，所述上阻尼组件和下阻尼组件均包括阻尼安装板、丝杠、阻尼器安装座、旋转阻尼器、滑轨、螺母和滑块。

所述丝杠通过两端的阻尼器安装座支撑于阻尼安装板上，旋转阻尼器固定在阻尼器安装座上，其旋转轴与丝杠的端部连接；丝杠上套装有螺母，丝杠两侧有固定于阻尼安装板上的滑轨，滑轨上有滑块与之配合，螺母和滑块同时与限位连接板固定连接。

有益效果：

1、本发明可根据需要在盖板下方设置多个隔震支座和阻尼机构，其中隔震支座提供支撑力，具有运动复位和水平解耦功能，阻尼机构给相对运动施加阻尼，因此以上部件形成了一个完整的长条形隔震器，多个文物可集中摆放在盖板的上方，避免了单件文物配置独立的隔震支座，降低了布展成本，提高了展柜的空间利用率。

2、本发明隔震支座中顶板层、中间转换层和底板层与滚轮层之间通过导向轴和升降座进行孔轴配合后实现连接，导向轴顶端都有限位螺丝，避免各层彼此分离，增强了隔震装置的整体性。

3、本发明的隔震支座中采用了曲面轨道进行支撑，滚轮在曲面轨道运动过程中可产生竖向支撑力和水平回复力，因此可实现承载物的自动复位。由于曲面轨道及滚轮仅起支撑作用，功能简化，降低了它们的加工难度。

4、本发明具有独立的阻尼机构，隔震支座不必再进行阻尼设计，仅需采取措施减小隔震支座内各零件之间的摩擦力即可，因此降低了支座设计与加工难度，也使得装置整体的阻尼易于调整和控制。

5、本发明的阻尼机构通过限位连接板和限位销配合，不仅限制了上阻尼组件和下阻尼组件的旋转运动，也限制了两者在竖向的移动量，从而增强了装置整体的抗扭转和抗拉拔能力。

附图说明

图1为本发明文物隔震装置的整体结构示意图；

图2为本发明隔震支座结构的轴测图；

图3为本发明隔震支座结构的侧视图；

图4为本发明隔震支座的***图；

图5为顶板层和底板层的结构示意图；

图6为滚轮层的结构示意图；

图7为中间转换层的结构示意图；

图8为导向轴与升降座配合关系示意图；

图9为滚轮与曲面轨道配合关系示意图；

图10为限位螺丝的结构示意图；

图11为升降座的结构示意图；

图12为导向轴的结构示意图；

图13为滚轮安装轴的结构示意图；

图14为阻尼机构的结构示意图；

图15为上阻尼组件的装配关系图；

图16为上阻尼组件的***图；

图17为导向连接板的配合关系示意图；

图18为阻尼器安装座的结构示意图；

图19为旋转阻尼器的结构示意图。

其中，1-盖板、2-隔震支座、3-阻尼机构、4-顶板层、5-滚轮层、6-中间转换层、7-底板层、8-隔震安装板、9-曲面轨道、10-直线滑轨、11-滑块、12-导向轴、13-限位螺丝、14-框架、15-滚轮、16-升降座、17-中间板、18-限位件、19-上阻尼组件、20-下阻尼组件、21-阻尼安装板、22-丝杠、23-阻尼器安装座、24-旋转阻尼器、25-滑轨、26-螺母、27-滑块、28-限位销、29-限位连接板、30-滚轮安装轴。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种适用于通体展柜的文物隔震装置，该隔震装置包括一块长条形的盖板1、两个隔震支座2和一个阻尼机构3，两个隔震支座2固定在盖板1下方且位于左右两端，阻尼机构3同样固定在盖板1下方并位于两个隔震支座2的中间，隔震支座2具有运动复位和水平解耦功能，阻尼机构3为盖板1与展柜内基座之间的相对运动提供阻尼。

如附图2、3和4所示，隔震支座2一共有五层，由上至下分别是：包括顶板层4、滚轮层5、中间转换层6、滚轮层5和底板层7；其中：顶板层4和底板层7的结构完全相同，中间转换层6的上下表面分别通过滚轮层5将顶板层4和底板层7活动连接在一起。

如附图5所示，顶板层4包括隔震安装板8、四根曲面轨道9、两根直线滑轨10、滑块11、导向轴12和限位螺丝13；直线滑轨10和曲面轨道9呈左右对称固定在隔震安装板8的表面，两根直线滑轨10呈左右对称固定在隔震安装板8的表面，四根曲面轨道9两两一组分别固定在直线滑轨10的外侧，滑块11与直线滑轨10滑动配合，滑块11上固定连接导向轴12，导向轴12用于与滚轮层5中的升降座16进行配合和连接，限位螺丝13连接在导向轴的顶端用于对升降座16进行轴向限位，其配合关系如附图8所示。

其中，限位螺丝的结构如附图10所示；导向轴12的结构如附图12所示，导向轴12由上下两部分组成，上半部分为圆柱形，用于与升降座16上的圆孔进行孔轴配合，圆柱形的顶面上有一个螺孔，用于连接限位螺丝13，下半部分为法兰结构，用于与滑块11进行固定连接。

如附图6所示，滚轮层5包括框架14、滚轮15和升降座16；框架14的左右两侧通过滚轮安装轴30安装滚轮15，框架14上安装滚轮位置处的内外侧面分别还安装升降座16，升降座16的结构如附图11所示，升降座16由两个矩形块构成，一个矩形块的作用是与框架14进行连接，另一个矩形块上加工有一个圆形通孔，该通孔与导向轴12进行配合，配合关系如附图8所示，滚轮安装轴30的结构如附图13所示。

如附图7所示，中间转换层6包括中间板17、曲面轨道9、直线滑轨10、滑块11、导向轴12、限位螺丝13和限位件18；中间板17的上下表面都安装有曲面轨道9、直线滑轨10、滑块11、导向轴12和限位螺丝13，且上表面与下表面成正交布置。曲面轨道9、直线滑轨10、滑块11、导向轴12和限位螺丝13在中间板17上的安装关系与顶板层4一致。

顶板层4与中间转换层6通过自身导向轴12与滚轮层5的升降座16配合后实现连接，滚轮层5上的滚轮分别同时与顶板层4和中间转换层6上的曲面轨道配合，如图9所示。曲面轨道与滚轮配合后为相邻各层提供竖向支撑并为其返回初始位置提供回复力；滑块11与直线滑轨10配合后为滚轮层5的移动提供导向和侧向支撑力，导向轴12与升降座16的配合能够适应滚轮层5沿曲面轨道移动过程中高度的变化；底板层7和中间转换层6采用同样的方式进行连接。

如附图14所示，阻尼机构3包括结构相同的上阻尼组件19和下阻尼组件20，上阻尼组件19和下阻尼组件20通过限位销28和限位连接板29以十字正交的方式上下连接在一起。如附图17所示，限位连接板29呈十字形，限位连接板29一共具有四个端，其中两个相对端为平面，面内有孔。另外两个相对端呈90°弯折，弯折面上加工一个直线导槽；上阻尼组件和下阻尼组件分别固定连接一个限位连接板，将上阻尼组件和下阻尼组件十字交叉放置后，上下两个限位连接板29的弯折面与平面端相对，将限位销28穿过弯折面的直线导槽后固定在平面端的孔内，由此将上阻尼组件19和下阻尼组件20连接在一起，上阻尼组件19和下阻尼组件20通过直线导槽适应高度的变化，配合关系如附图16所示。

如附图15所示，上阻尼组件19和下阻尼组件20均包括阻尼安装板21、丝杠22、阻尼器安装座23、旋转阻尼器24、滑轨25、螺母26和滑块27；

丝杠22通过阻尼器安装座23支撑在阻尼安装板21上，丝杠22的端部与旋转阻尼器24的旋转轴连接，丝杠22上套装有螺母26；丝杠22两侧固定有滑轨25，滑轨25上有滑块27进行配合，螺母26和滑块27同时与限位连接板29进行固定，阻尼器安装座23和旋转阻尼器24的结构如附图18和图19所示。

当上阻尼组件19和下阻尼组件20具有相对移动的趋势时，限位连接板29同时带动螺母26和滑块27做直线运动，由于螺母26与丝杠22为螺纹配合，螺母26驱动丝杠22发生转动，进而带动端部的旋转阻尼器24旋转，阻尼力的大小可由丝杠22的螺距和旋转阻尼器24进行调整。

工作原理：装置整体通过隔震支座2底层的隔震安装板8和阻尼机构3的底层的阻尼安装板21固定在展柜内的基座上，对应地，各顶层的安装板与盖板1连接，盖板1上放置受保护的文物；初始状态时，在重力的作用下，滚轮层5上的滚轮15均位于曲面轨道9的最低点。当地震发生时，地震波首先传递给展柜内的基座上，滚轮15于曲面轨道9上发生滚动，导向轴12与升降座16配合为运动提供导向并能起到适应各层在运动过程中高度变化的作用。当滚轮层5在曲面轨道9上往复运动过程中，阻尼机构3的作用是将震动能量进行吸收。当盖板1向某个方向运动时，阻尼机构3能够将盖板1任意水平向的运动分解成两个正交方向的直线运动，此时上阻尼组件19和下阻尼组件20内的滑块27分别与对应的滑轨25发生相对滑动，带动螺母26水平运动，进而驱使丝杠22绕其轴线转动，转动的能量通过端部的旋转阻尼器24进行吸收。上阻尼组件19和下阻尼组件20通过限位连接板29上直线导槽和限位销28的配合来适应隔震支座2运动过程中产生的高度变化。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于通体展柜的文物隔震装置，其特征在于，该装置包括盖板、隔震支座和阻尼机构；所述隔震支座和阻尼机构沿展柜的长度方向布置于柜内的基座上；所述盖板的下方固定连接隔震支座和阻尼机构，盖板长度方向与展柜长度方向保持一致；所述隔震支座提供竖向支撑，具有运动复位和水平解耦功能；所述阻尼机构为盖板与展柜内基座之间的相对运动提供阻尼；

所述隔震支座包括顶板层、滚轮层、中间转换层和底板层；所述顶板层和底板层的结构相同，所述滚轮层具有两层，所述中间转换层的上下表面分别通过一层滚轮层将顶板层和底板层活动连接在一起；

所述顶板层包括隔震安装板、曲面轨道、直线滑轨、滑块、导向轴和限位螺丝；所述直线滑轨和曲面轨道呈左右对称固定在隔震安装板的表面，所述滑块与直线滑轨滑动配合，滑块上固定连接导向轴，所述导向轴用于与滚轮层中的升降座进行配合和连接，所述限位螺丝连接在导向轴的顶端用于对升降座进行轴向限位；

所述滚轮层包括框架、滚轮和升降座；所述框架的左右两侧通过滚轮安装轴安装有滚轮，框架上分别还安装升降座，升降座上的圆孔与顶板层、中间转换层和底板层中的导向轴进行滑动配合；

所述中间转换层包括中间板、曲面轨道、直线滑轨、滑块、导向轴和限位螺丝；所述中间板的上、下表面都安装有曲面轨道、直线滑轨以及配套的滑块、导向轴和限位螺丝，并且上表面与下表面成十字正交布置；所述曲面轨道、直线滑轨、滑块、导向轴和限位螺丝在中间板上的安装关系与顶板层一致；

所述顶板层与中间转换层通过自身导向轴与滚轮层升降座配合连接，滚轮层上的滚轮分别同时与顶板层和中间转换层上的曲面轨道配合，曲面轨道与滚轮的配合为相邻各层提供竖向支撑并为其返回初始位置提供回复力；滑块与直线滑轨配合后为滚轮层的移动提供导向和侧向支撑力，导向轴与升降座的配合能够适应滚轮层沿曲面轨道移动过程中高度的变化；底板层和中间转换层采用同样的方式进行连接。

2.如权利要求1所述的适用于通体展柜的文物隔震装置，其特征在于，所述顶板层、中间转换层和底板层的安装板上均安装有限位件，限位件对各层运动的极限位置进行限位。

3.如权利要求2所述的适用于通体展柜的文物隔震装置，其特征在于，所述阻尼机构包括结构相同的上阻尼组件和下阻尼组件，上阻尼组件和下阻尼组件通过限位销和限位连接板以十字正交的方式上下连接在一起，所述限位连接板具有四个端，其中两个相对端为平面，另外两个相对端呈90°弯折，弯折面上加工有直线导槽；上阻尼组件和下阻尼组件分别固定连接一个限位连接板，将上阻尼组件和下阻尼组件十字交叉放置后，上下两个限位连接板的弯折面与平面端相对，将限位销穿过弯折面的直线导槽后固定在平面端的端面上，由此将上阻尼组件和下阻尼组件连接在一起，上阻尼组件和下阻尼组件通过直线导槽适应高度的变化。

4.如权利要求3所述的适用于通体展柜的文物隔震装置，其特征在于，所述上阻尼组件和下阻尼组件均包括阻尼安装板、丝杠、阻尼器安装座、旋转阻尼器、滑轨、螺母和滑块；

所述丝杠通过两端的阻尼器安装座支撑于阻尼安装板上，旋转阻尼器固定在阻尼器安装座上，其旋转轴与丝杠的端部连接；丝杠上套装有螺母，丝杠两侧有固定于阻尼安装板上的滑轨，滑轨上有滑块与之配合，螺母和滑块同时与限位连接板固定连接。

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