CN200975034Y - 一种双出杆双缸电流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双出杆双缸电流变阻尼器，属于建筑及机械结构减振领域。本装置中的前缸缸盖(5)、第一负极板(11)、第一隔板(14)组成主前缸(9)；第一隔板(14)、第二负极板(21)、第二隔板(22)组成主后缸16；第二隔板22、副缸缸体23、副缸缸盖20组成副缸19。第一活塞18、第二活塞24分别设置在主前缸9、主后缸16内。主前缸9内充有普通大粘度电流变液13，主后缸16内充有巨电流变液体15。主前缸9中普通大粘度电流变液提供阻尼器较大的粘滞阻尼力，主后缸16中巨流变液体15能提供较大屈服剪应力，本装置将二者相结合，提供了随速度变化的阻尼力，对较宽频带内的外界激励具有较好的减震效果，并且所用高压较低，提高了其适用范围。

Description

一种双出杆双缸电流变阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种双出杆双缸电流变阻尼器，属于建筑及机械结构减振技术领域。本装置主要用于减小各种建筑物和设备中所产生的移动或位移的影响，特别是适用于建筑物层间减震及隔震层耗能限位方面。

背景技术

电/磁流变体是由高介电常数的小颗粒分散在低介电常数的容积中形成的悬浮液体。这种悬浮液体在外加电场作用下可以在毫秒级的瞬间使固体颗粒极化而相互作用，形成平行于电场的链状或柱状结构，从而使液体表现为具有一定屈服应力的类似固体的本构状态，使表观粘度增大几个数量级。这种使流体改变状态的效应称为电流变效应。

电/磁流变阻尼器是一种应用非常广泛的消能减振控制装置，可用于机械、建筑等领域。其控制机理是通过对阻尼器中的电流变效应，将结构的部分振动能量通过阻尼材料耗散掉，达到缓解外载的冲击、减小结构振动、保护结构安全的目的。

虽然电/磁流变液两者的性能在许多方面都很相似，但在相同的耗电功率下，磁流变可达到的屈服应力较一般的电流变液大一个数量级，也就是说，一般所采用的电流变液强度较低，最大只有5kPa，而磁流变最大可达50kPa。这一特点使其在产生较大的力和减振效果的前提下，用电流变液制作的阻尼器比用磁流变液制作的阻尼器要大得多。但是，电流变液体更容易商业利用和在实验室制造，所以基于电流变液体的装置比基于磁流变液体的装置更易于设计与制造。同时，虽然电/磁流液的响应时间一般取决于装置设计，但在同样的条件下，电流变液响应时间比磁流变液快。

根据香港科技大学温维佳教授所作的研究工作，目前研制的新型巨电流变液在5kV/mm的电场强度下可以达到130kPa以上的屈服强度，远远大于磁流变液，完全可以满足工程应用的需要。但是，这种新型巨电流变液粘滞系数仅为普通电流变液的1/10，仅仅为0.1Pa·s，而一般所用的普通电流变液或粘滞阻尼液粘滞系数为1Pa·s。因此同样条件下，普通电流变液或粘滞阻尼液提供的粘滞阻尼要远远大于新型巨电流变液提供的粘滞阻尼力。

理论和试验表明：在实际工程中，我们更需要一种既能在被动控制(零场、满场)还能在半主动和主动控制领域发挥较好效果的阻尼器，这就要求这种阻尼器不论在被动控制还是在半主动/主动时均具有较适宜的粘滞阻尼力，并提供较大的屈服应力。因此，急需开发一种体积小、构造简单、出力大而且具有较大粘滞阻尼力的电/磁流变阻尼器，以防止结构失效破坏，减少结构振动反应。

发明内容

为了充分利用电流变阻尼器响应速度快、装置构造简单、巨电流变液屈服强度高以及普通电流变液和粘滞阻尼液粘滞阻尼力高的优点，克服现有的磁流变阻尼器构造复杂、电流变阻尼器屈服应力低以及巨电流变粘滞阻尼力低的缺点，本实用新型提供了一种双出杆双缸电流变阻尼器，将巨电流变液和普通电流变液或粘滞阻尼液的优点相结合。

本实用新型所采用的技术方案如下。一种双出杆双缸电流变阻尼器，其特征在于：包括有前缸缸盖5、第一负极板11、第一隔板14、第二负极板21、第二隔板22、副缸缸盖20、活塞杆4、第一活塞18、第二活塞24；其中，前缸缸盖5、第一负极板11、第一隔板14组成主前缸9，第一隔板14、第二负极板21、第二隔板22组成主后缸16，第二隔板、副缸缸体23、副缸缸盖20组成副缸19，第一活塞18、第二活塞24通过活塞杆4分别设置在主前缸9、主后缸16内，活塞杆4的前端穿过前缸缸盖5延伸出主前缸9，后端依次穿过第一隔板14、第二隔板22延伸至副缸19，活塞杆4伸出主前缸9的一端和副缸缸盖20的外侧分别设置有用于与结构相连的连接耳环3；主前缸9内充有电流变液13，主后缸16内充有巨电流变液体15，第一活塞18与第一负极板11、第二活塞24与第二负极板21之间存在阻尼通道12，第一活塞18、第二活塞24与阻尼通道12接触的一面均设置有与活塞同心的圆环形凹槽，在凹槽内设置有正极板17，第一活塞18、第二活塞24与正极板17与之间有绝缘板8绝缘，第一负极板11与前缸盖5、第一隔板14之间和第二负极板21与第一隔板14、第二隔板22之间均设置有绝缘板8绝缘；活塞杆4和第一活塞18、第二活塞24内均设置有相互连通的穿线孔10，穿线孔10内设置有高压正极导线2，高压正极导线2的一端与正极板17连接，另一端从副缸19引出与高压电源1的正极连接，高压电源1的负极分别与第一负极板11、第二负极板21相连；在前缸盖5、第一隔板14与主前缸9接触的一侧及第一隔板14、第二隔板22与主后缸16接触的一侧均设置有密封材料6，用于密封主前缸9和主后缸16。

所述的活塞杆4、前缸盖5、主前缸9、第一隔板14、第二隔板22、主后缸16、第一活塞18、第二活塞24、副缸19均为圆形截面；绝缘板8、第一负极板11、第二负极板21正极板17均采用圆环形截面。

所述阻尼通道12的厚度为1mm～2mm。以防止阻尼通道12中的巨电流变液体15或普通大粘度电流变液13被击穿。

所述的电流变液为普通大粘度电流变液13。

所述的主前缸9与主后缸16内各构件尺寸可不同，但需在同一轴线上，即水平中心线在同一直线上，并满足强度要求。副缸19长度应大于等于活塞18的移动距离，以免活塞18移动距离过大与副缸缸盖20发生碰撞，并防止活塞杆4的右端面伸进主后缸16。在第一负极板11和第二负极板21上均设置有电流变液注入孔。

本实用新型利用了电流变液的粘滞阻尼以及屈服应力的可调节性，主前缸9内的普通大粘度电流变液13不论在被动控制(零场、满场)还是在主动或半主动控制时均对结构提供了较合适的粘滞阻尼力，具有一定的控制效果，而主后缸16内的巨电流变液体15在施加高压时对结构提供了较高度屈服应力，其可调系数较大，为结构振动提供随速度变化的附加阻尼力，阻尼器对结构的控制效果进一步增加。同时，从理论与试验分析表明：由于具有了普通大粘度电流变液13提供了一定的被动粘滞阻尼，因此在进行主动或半主动控制时，由控制算法算得到作用在巨电流变液体15上的高压电源1的电压也可有效减少，降低了5kV/mm高压的危险，降低了高压电源提升设备的负荷。但其所用电流很小，耗电功率反而小于磁流变阻尼器。

本实用新型的一种双出杆双缸电流变阻尼器既能在被动控制(零场、满场)还能在半主动和主动控制领域发挥较好控制效果，粘滞阻尼和屈服阻尼均较大，阻尼器可调倍数高，对较宽频带内的外界激励具有较好的减震限位效果，适用范围大大提高。该阻尼器还具有响应速度快、设备简单、能耗少、体积小、重量轻、成本低、构件无磨损、可靠性好、安装方便等优点。

附图说明

图1本实用新型的结构剖视图

图中：1、高压电源，2、高压正极导线，3、连接耳环，4、活塞杆，5、前缸缸盖，6、密封材料，7、高压负极导线，8、绝缘板，9、主前缸，10、穿线孔，11、第一负极板，12、阻尼通道，13、普通大粘度电流变液，14、第一隔板，15、巨电流变液体，16、主后缸，17、正极板，18、第一活塞，19、副缸，20、副缸缸盖，21、第二负极板，22、第二隔板，23、副缸缸体，24、第二活塞。

具体实施方式

下面结合附图1说明本实用新型的具体实施方式。

参见图1，本实施例主要包括有前缸缸盖5、第一负极板11、第一隔板14、第二负极板21、第二隔板22、副缸缸盖20、活塞杆4、第一活塞18、第二活塞24；其中，前缸缸盖5、第一负极板11、第一隔板14组成主前缸9，第一隔板14、第二负极板21、第二隔板22组成主后缸16，第二隔板22、副缸缸体23、副缸缸盖20组成副缸19，第一活塞18、第二活塞24通过活塞杆4分别设置在主前缸9、主后缸16内，活塞杆4的前端穿过前缸缸盖5延伸出主前缸9，后端依次穿过第一隔板14、第二隔板22延伸至副缸19，活塞杆4伸出主前缸9的一端和副缸缸盖20的外侧分别设置有用于与结构相连的连接耳环3。主前缸9内充有普通大粘度电流变液13，主后缸16内充有香港理工大学温维佳或中科院物理所陆坤权等研制的高强度巨流变液体15。第一活塞18与第一负极板11、第二活塞24与第二负极板21之间存在阻尼通道12，阻尼通道12的厚度为1mm～2mm，以防止阻尼通道12中的巨电流变液体15或普通大粘度电流变液13被击穿。第一活塞18、第二活塞24与阻尼通道12接触的一面均设置有与活塞同心的圆环形凹槽，在凹槽内设置有正极板17，正极板17与活塞之间有绝缘板8绝缘，第一负极板11与前缸盖5、第一隔板14之间和第二负极板21与第一隔板14、第二隔板22之间也设置有绝缘板8绝缘；活塞杆4和第一活塞18、第二活塞24内均设置有相互连通的穿线孔10，穿线孔10内设置有高压正极导线2，高压正极导线2的一端与正极板17连接，另一端从副缸19引出与高压电源1的正极连接，高压电源1的负极分别与第一负极板11、第二负极板21相连。在前缸盖5、第一隔板14与主前缸9接触的一侧及第一隔板14、第二隔板22与主后缸16接触的一侧均设置有密封材料6。

活塞杆4、前缸盖5、主前缸9、第一隔板14、第二隔板22、主后缸16、活塞1 8、副缸19均为圆形截面。绝缘板8、第一负极板11、第二负极板21、正极板17均采用圆环形截面。在第一负极板11和第二负极板21上均设置有电流变液注入孔。

主前缸9与主后缸16内各构件尺寸可不同，但需在同一轴线上，并满足强度要求。副缸19长度应大于等于活塞18的移动距离，以免活塞18移动距离过大与副缸缸盖20发生碰撞，并防止活塞杆4的右断面伸进主后缸16。

按照图1～图2所示本实用新型的两个实施例均是将市售和设计加工的部件组装为一体，实现本实施例。各部件之间均采用常规螺栓、螺纹连接方式。

本实用新型提出的双出杆双缸电流变阻尼器可用于结构耗能减振的场合，以削减大型建筑物、桥梁以及机械设备因各种原因引起的移动和振动。

Claims (5)

1、一种双出杆双缸电流变阻尼器，其特征在于：包括有前缸缸盖(5)、第一负极板(11)、第一隔板(14)、第二负极板(21)、第二隔板(22)、副缸缸盖(20)、活塞杆(4)、第一活塞(18)、第二活塞(24)；其中，前缸缸盖(5)、第一负极板(11)、第一隔板(14)组成主前缸(9)，第一隔板(14)、第二负极板(21)、第二隔板(22)组成主后缸(16)，第二隔板、副缸缸体(23)、副缸缸盖(20)组成副缸(19)，第一活塞(18)、第二活塞(24)通过活塞杆(4)分别设置在主前缸(9)、主后缸(16)内，活塞杆(4)的前端穿过前缸缸盖(5)延伸出主前缸(9)，后端依次穿过第一隔板(14)、第二隔板(22)延伸至副缸(19)，活塞杆(4)伸出主前缸(9)的一端和副缸缸盖(20)的外侧分别设置有用于与结构相连的连接耳环(3)；主前缸(9)内充有电流变液，主后缸(16)内充有巨电流变液体(15)，第一活塞(18)与第一负极板(11)、第二活塞(24)与第二负极板(21)之间存在阻尼通道(12)，第一活塞(18)、第二活塞(24)与阻尼通道(12)接触的一面均设置有凹槽，在凹槽内设置有正极板(17)，第一活塞(18)、第二活塞(24)与正极板(17)之间有绝缘板(8)绝缘，第一负极板(11)与前缸盖(5)、第一隔板(14)之间和第二负极板(21)与第一隔板(14)、第二隔板(22)之间均设置有绝缘板(8)绝缘；活塞杆(4)和第一活塞(18)、第二活塞(24)内均设置有相互连通的穿线孔(10)，穿线孔(10)内设置有高压正极导线(2)，高压正极导线(2)的一端与正极板(17)连接，另一端从副缸(19)引出与高压电源(1)的正极连接，高压电源(1)的负极分别与第一负极板(11)、第二负极板(21)相连；在前缸盖(5)、第一隔板(14)与主前缸(9)接触的一侧及第一隔板(14)、第二隔板(22)与主后缸(16)接触的一侧均设置有密封材料(6)。

2、根据权利要求1所述的一种双出杆双缸电流变阻尼器，其特征在于：所述的活塞杆(4)、前缸盖(5)、主前缸(9)、第一隔板(14)、第二隔板(22)、主后缸(16)、第一活塞(18)、第二活塞(24)、副缸(19)均为圆形截面；绝缘板(8)、第一负极板(11)、第二负极板(21)、正极板(17)均采用圆环形截面。

3、根据权利要求1所述的一种双出杆双缸电流变阻尼器，其特征在于：阻尼通道(12)的厚度为1mm～2mm。

4、根据权利要求1所述的一种双出杆双缸电流变阻尼器，其特征在于：所述的主前缸(9)与主后缸(16)的水平中心线在同一直线上。

5、根据权利要求1所述的一种双出杆双缸电流变阻尼器，其特征在于：所述的电流变液为普通大粘度电流变液(13)。

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