一种黏滞阻尼器的制作方法

本发明属于工程减震领域，具体涉及一种黏滞阻尼器。

背景技术：

黏滞阻尼器是一种耗能减震装置，从最初的航空航天领域引用到工程结构领域，经过数十年的发展，理论研究已经十分成熟，具有耗能效率高，行程大等优点，在工程实践中取得了非常好的减震效果，因此被大量运用于各种结构工程。特别是对于大跨度桥梁的减震，由于其他减震装置无法提供足够大的行程，以满足大跨度桥梁在地震等工况下的大范围变形，黏滞阻尼器无疑是最有效的一种减震装置。

黏滞阻尼器是一种速度相关型减震装置，输出的阻尼力大小由运动速度的快慢决定，运动速度越快，阻尼力越大。在行车制动、温度变化等日常载荷作用下，黏滞阻尼器的活塞相对缸筒的运动速度非常缓慢，几乎不输出阻尼力，不阻碍结构的自由变形，该特性对结构受力非常有利。

但是，即便是在行车制动、温度变化等微小的日常载荷作用下，也会引起黏滞阻尼器中活塞杆的微小位移变化(例如热胀冷缩引起的活塞杆微小位移)。在日复一日的往复运动中，黏滞阻尼器的密封件时刻承受着活塞杆的摩擦，在几十年的服役期内，累积的摩擦距离非常大。密封件在摩擦中逐渐发生损耗，密封性能不断下降，存在较大的油泄漏隐患。一旦发生泄漏，黏滞阻尼器的减震效果就会大打折扣甚至完全失效，在地震来临时无法吸收消耗震动能量，从而不能为结构提供有效的保护。

因此，专利201821563946.9公开了一种加设自由微动装置的液体粘滞阻尼器，包括液体黏滞阻尼装置和用于向液体黏滞阻尼装置传递位移和/或力的自由微动装置，自由微动装置在液体黏滞阻尼装置的阻尼方向上存在有可调节的变形量，变形量的范围为smin～smax，自由微动装置在液体黏滞阻尼装置的阻尼方向上，液体粘滞阻尼器所连结构的相对位移为s，s大于smax或者s小于smin时，自由微动装置将未被其变形量抵消的位移传递至液体黏滞阻尼装置。该方案产生了一定的效果，比如能避免刹车及行车载荷对液体黏滞阻尼器产生扰动，减少了液体黏滞阻尼器产生的累积行程，也可把温度变形对阻尼器耐久性的影响考虑在内，降低了阻尼器密封件的磨损量，较当前普通液体黏滞阻尼器寿命长。但是该方案同样引入了新的缺陷：由于额外设计了可调节的变形量，使得在出现地震等大位移，需要立刻阻尼耗能时，而因为活塞要先移动变形量这个位移，导致阻尼器响应延迟，减振效果降低。

另外，对本案中所提到的专用词汇进行定义，如下：

日常载荷：在黏滞阻尼器配合结构工程日常使用过程中，不可避免的产生的诸如行车制动、温度变化等可引起黏滞阻尼器微小位移变化的载荷。

异常载荷：相对于日常载荷而言，即除了日常载荷之外的、可能引起结构工程发生破坏，进而导致黏滞阻尼器产生较大位移的载荷，如地震载荷、强风载荷等。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在采用新的结构设计，使得在日常载荷下，与活塞杆接触的密封件不受磨损；在地震等大载荷作用下，可立即响应，产生阻尼力，消耗地震能量。

本发明解决问题的技术方案是：一种黏滞阻尼器,包括缸筒、设置于缸筒内的活塞组件，所述活塞组件包括可在缸筒内滑动的活塞、从活塞中穿出的活塞杆，所述活塞将缸筒分隔成密闭腔室，活塞上设有可使密闭腔室连通的阻尼孔，还包括中空的内套筒、中空的外套筒；所述内套筒左端与缸筒右端固定连接，所述内套筒套接于外套筒的中空腔内，且内套筒与外套筒可相对运动；

在内套筒与外套筒之间设有可停止内套筒和外套筒相对运动的锁止装置；

所述锁止装置使得内套筒与外套筒的相对运动距离s1不小于日常载荷迫使活塞运动的位移s2，且s1不大于异常载荷迫使活塞运动的位移s3。

上述方案中，在温度变化等日常载荷作用下，只有内套筒与外套筒发生相对运动。在地震等异常载荷作用下，发生的位移s3较大，远超出s2，锁止装置发挥作用，使得内套筒与外套筒结为一体，不再发生相对运动。在异常载荷的驱动下，活塞杆带动活塞进行往复运动，产生阻尼力，消耗能量，发挥正常的黏滞阻尼器功能。

现有技术中，s2和s3的值均可根据阻尼器所应用的场景而精确计算得到，对于本领域技术人员来说，属于容易达到的技术。例如，根据温度的变化，可以计算出热胀冷缩的位移量s2；根据最小地震产生的载荷计算出s3。s1的大小根据s2和s3设计。

进一步的，所述锁止装置包括环绕内套筒外壁间隔设置的两个卡槽、设置于外套筒上的弹性止挡装置；在初始状态，所述弹性止挡装置的设置区域位于两个卡槽中间；两个卡槽之间的距离为2倍s1；

所述弹性止挡装置可卡入卡槽中迫使内套筒与外套筒相对静止。

优选的，所述弹性止挡装置包括环绕外套筒内壁设置的卡环槽、设置于卡环槽内的卡环、以及弹簧，在外套筒外壁上开设有与卡环槽连通的通孔，所述弹簧设置于通孔内，通孔处设有堵头；

所述弹簧一端与卡环抵接、另一端与堵头抵接。

优选的，在内套筒外壁上、且位于两个卡槽之间环绕设有耐磨环。

进一步的，为确保卡环通过卡槽时可迅速卡入卡槽内，且与卡槽贴合紧密，所述卡槽壁为斜坡面，卡槽底部宽度小于卡槽口宽度；

所述卡环下端设有与卡槽壁具有相同斜度、且可与卡槽壁配合的倒角。

为了使得结构紧凑，所述活塞杆的右端可伸入内套筒的中空腔，所述缸筒、活塞杆、内套筒、外套筒四者的轴线在同一直线上。

进一步的，所述缸筒两端设有端盖，端盖与缸筒连接处设有静态密封件，所述活塞杆两端与端盖接触区域设有动态密封件。

进一步的，所述活塞杆左端固定连接有左耳环；所述外套筒右端封堵，封堵处固定连接有右耳环。

本发明的显著效果是：

1.内外套筒及锁止装置的设计，使得在日常载荷中，由内套筒和外套筒的相对运动来适应结构的受力变化，活塞杆不产生位移，保护了与活塞杆接触的密封件不受磨损，可有效提高密封件的使用寿命。

2.在地震等异常载荷下，在锁止装置的作用下，内套筒和外套筒立即合为一体，二者之间不再发生相对运动，变成一个常规的黏滞阻尼器，活塞杆与活塞在缸筒内进行往复运动，由于不存在间隙，对震动响应更灵敏，耗能效率更高，减震效果更好。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明黏滞阻尼器日常载荷状态下结构示意图。

图2为图1中a-a视图。

图3为本发明黏滞阻尼器异常载荷状态下拉伸锁紧结构示意图。

图4为图3中b-b视图。

图5为本发明黏滞阻尼器异常载荷状态下压缩锁紧结构示意图。

图中：1-左耳环、2-动态密封件、3-端盖、4-静态密封件、5-活塞、6-缸筒、7-活塞杆、8-锁紧盖、9-内套筒、10-外套筒、11-锁止装置、12-耐磨环、13-卡槽、14-右耳环、15-通孔、16-螺纹堵塞；11-1～堵头、11-2～弹簧、11-3～卡环。

具体实施方式

为了便于描述，各部件的相对位置关系(如：上、下、左、右等)的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。

如图1～5所示，一种黏滞阻尼器,包括缸筒6、设置于缸筒6内的活塞组件、中空的内套筒9、中空的外套筒10。所述活塞组件包括可在缸筒6内滑动的活塞5、从活塞5中穿出的活塞杆7。所述活塞5将缸筒6分隔成密闭腔室，活塞5上设有可使密闭腔室连通的阻尼孔。

所述缸筒6两端设有端盖3，以及将端盖3锁紧的锁紧盖8。端盖3与缸筒6连接处设有静态密封件4。所述活塞杆7两端与端盖3接触区域设有动态密封件2。

所述活塞杆7左端固定连接有左耳环1。所述外套筒10右端采用螺纹堵塞16封堵。螺纹堵塞16盖封堵处固定连接有右耳环14。螺纹堵塞与右耳环14一体成型。

所述内套筒9左端与缸筒6右端固定连接。所述内套筒9套接于外套筒10的中空腔内，且内套筒9与外套筒10可相对运动。

在内套筒9与外套筒10之间设有可停止内套筒9和外套筒10相对运动的锁止装置11。所述锁止装置11使得内套筒9与外套筒10的相对运动距离s1不小于日常载荷迫使活塞5运动的位移s2，且s1不大于异常载荷迫使活塞5运动的位移s3。

所述锁止装置11包括环绕内套筒9外壁间隔设置的两个卡槽13、设置于外套筒10上的弹性止挡装置。两个卡槽13之间的距离为2倍s1。

所述弹性止挡装置包括环绕外套筒10内壁设置的卡环槽、设置于卡环槽内的卡环11-3、以及弹簧11-2。在外套筒10外壁上开设有与卡环槽连通的通孔15。所述弹簧11-2设置于通孔15内。通孔15处设有堵头11-1。所述弹簧11-2一端与卡环11-3抵接、另一端与堵头11-1抵接。为确保卡环11-3通过卡槽13时可迅速卡入卡槽13内，且与卡槽13贴合紧密。所述卡槽13壁为斜坡面，卡槽13底部宽度小于卡槽口宽度。卡环11-3下端设有与卡槽壁具有相同斜度、且可与卡槽壁配合的倒角。

在内套筒9外壁上、且位于两个卡槽13之间环绕设有耐磨环12。

所述卡环槽的设置区域位于两个卡槽13之间。在初始状态，所述卡环11-3的设置区域位于两个卡槽13正中间。

为了使得结构紧凑，所述活塞杆7的右端可伸入内套筒9的中空腔。所述缸筒6、活塞杆7、内套筒9、外套筒10四者的轴线在同一直线上。

现有技术中，s2和s3的值均可根据阻尼器所应用的场景而精确计算得到，对于本领域技术人员来说，属于容易达到的技术。例如，根据温度的变化，可以计算出热胀冷缩的位移量s2；根据最小地震产生的载荷计算出s3。s1的大小根据s2和s3设计。

在温度变化等日常载荷作用状态下(见图1)，卡环11-3位于内套筒9上两个卡槽13中间，卡环11-3与摩擦系数很低的耐磨环12摩擦接触，只有内套筒9与外套筒10发生相对运动，活塞杆7与动态密封件2不发生摩擦，确保阻尼器在长时间使用后密封件仍然完好无损，起到保护密封件的作用，降低黏滞阻尼器的泄漏风险。

在地震等异常载荷作用下，发生的位移s3较大，远超出s2，卡环11-3在压缩弹簧11-2的作用下嵌入内套筒9上的卡槽13中(见图3～5)，使得内套筒9与外套筒10结为一体，不再发生相对运动，变成一个常规的黏滞阻尼器。在异常载荷的驱动下，活塞杆7带动活塞5进行往复运动，产生阻尼力，消耗能量，发挥正常的黏滞阻尼器功能。