模块化智能监测阻尼器的制作方法

1.本发明涉及建筑领域，具体涉及一种模块化智能监测阻尼器。


背景技术：

2.结构被动控制技术是减小结构动力响应、提高结构安全性的重要手段，结构被动控制基本原理是通过在结构上安装阻尼器等耗能控制装置，耗散结构振动能量以控制结构动力响应，提高结构安全性。由于结构被动控制技术不需要附加外部能源，并且构造简单、造价低廉、可靠性高，因此在实际工程中得到了广泛应用。
3.粘滞阻尼器作为一种典型的结构被动控制装置，在20世纪80年代以来已经开始应用于结构振动控制中，现在已经成为一项技术成熟、标准完备的耗能减震装置在各大工程项目中推广应用。
4.结构在遭受超设计基准的大震作用后，结构可能会存在较大残余变形，对结构的安全性造成巨大影响，并且过大的侧向变形和残余变形会引发结构的倒塌。因此，各种阻尼器被研发出来，但是目前阻尼器的研究处于初期阶段，普遍存在以下问题：
5.1、不具备实时监测内压、输出力、变形等功能，装置安装在结构当中后，无法对其进行监测，不能掌握装置的力学性能变化，无法判定装置是否已经失效，存在较大的安全隐患。
6.2、模块化程度不高，致使其在制造、搬运和安装作业中作业效率较低。
7.业内迫切需要设计一种阻尼器，使其不仅具有阻尼器的耗能能力，同时方便后期维修更换，并具有智能化的力学性能监测功能，以全方位、全周期提高结构安全性。如何设计一种新型模块化智能监测阻尼器，以便于维修更换与监测其力学性能，一直是一个难以解决的工程难题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种模块化智能监测阻尼器，能产生阻尼效果，并同时设有监测模块，使本发明发挥稳定、高效的耗能能力，并能够实现对所述阻尼器的实时监测。
9.为解决上述技术问题，本发明提供一种模块化智能监测阻尼器，包括导杆、第一缸体、第二缸体，所述第一缸体与所述第二缸体同轴设置且相连，所述第一缸体中设有第一腔体，所述第二缸体中设有第二腔体，所述第一缸体的远离所述第二缸体的一端密封设置，所述第二缸体的远离所述第一缸体的一端密封设置，所述第二腔体内填充有阻尼材料；所述导杆贯穿所述第二缸体的轴向两端设置，且所述导杆的靠近所述第一缸体的一端穿出所述第二缸体并伸入至所述第一腔体内；所述导杆上还设有阻尼板，所述阻尼板的外径大于所述导杆的外径，且所述阻尼板设于所述第二缸体内；所述模块化智能监测阻尼器还包括监测模块，所述监测模块用于监测所述第二缸体内的压强值、所述阻尼器的输出力值以及所述导杆的轴向位移值中的至少一种。
10.可选的，所述监测模块包括控制器以及液压传感器、力传感器和位移传感器中的
至少一者，所述液压传感器、所述力传感器和所述位移传感器与所述控制器通信连接，所述控制器设于所述第一腔体内，所述液压传感器用于测量所述第二缸体内的压强值，所述力传感器用于测量所述阻尼器的输出力值，所述位移传感器用于测量所述导杆的轴向位移值。
11.可选的，所述阻尼器还包括一第一连接件，所述第一连接件位于所述第一缸体的远离所述第二缸体的一侧的外部，所述力传感器的一端与所述第一缸体相连，所述力传感器另一端与所述第一连接件相连。或者，所述阻尼器还包括一第二连接件，所述第二连接件位于所述导杆的远离所述第一缸体的一端，所述力传感器的一端与所述导杆相连，所述力传感器的另一端与所述第二连接件相连。
12.可选的，所述液压传感器设于所述第二缸体上且与所述第二腔体相连通。
13.可选的，所述位移传感器的一端与所述导杆伸入所述第一缸体的一端相连，所述位移传感器的另一端与所述第二缸体相连，所述位移传感器两端的连线与所述导杆的轴线平行。
14.可选的，所述监测模块还包括与所述控制器通信连接的显示器，所述显示器用于对所述第二缸体内的压强值、所述阻尼器的输出力值以及所述导杆的轴向位移值中的至少一者进行显示。
15.可选的，所述监测模块包括与所述控制器通信连接的供能装置，所述供能装置设于所述第一腔体内，所述供能装置用于为所述监测模块提供能量。
16.可选的，所述第一缸体上设有用于供导线和/或传输线穿过的走线孔。
17.可选的，所述第一缸体的侧面设有检修口，所述检修口设有与所述检修口相适配的遮盖件。
18.可选的，所述第二缸体包括筒体、第一密封板和第二密封板，所述第一密封板与所述筒体的一端密封连接，所述第二密封板与所述筒体的另一端密封连接，所述导杆依次穿过所述第一密封板和所述第二密封板以贯穿所述第二缸体的轴向两端设置，所述第一缸体通过若干紧固件与所述第二缸体相连。
19.本发明提供的模块化智能监测阻尼器具有如下有益效果：
20.本发明提供的模块化智能监测阻尼器，包括导杆、第一缸体、第二缸体，所述第一缸体与所述第二缸体同轴设置且相连，所述第一缸体中设有第一腔体，所述第二缸体中设有第二腔体，所述第一缸体的远离所述第二缸体的一端密封设置，所述第二缸体的远离所述第一缸体的一端密封设置，所述第二腔体内填充有阻尼材料；所述导杆贯穿所述第二缸体的轴向两端设置，且所述导杆的靠近所述第一缸体的一端穿出所述第二缸体并伸入至所述第一腔体内；所述导杆上还设有阻尼板，所述阻尼板的外径大于所述导杆的外径，且所述阻尼板设于所述第二缸体内；所述模块化智能监测阻尼器还包括监测模块，所述监测模块用于监测所述第二缸体内的压强值、所述阻尼器的输出力值以及所述导杆的轴向位移值中的至少一种所述导杆在运动过程中，由于所述第二缸体内存在阻尼材料，所述阻尼板在随所述导杆同步运动过程中会始终受所述阻尼材料的阻挡，从而实现无论所述导杆向所述导杆轴向的任何方向运动，所述阻尼材料都会阻碍所述导杆的运动，从而实现所述阻尼器的阻尼耗能。在上述整个过程中，所述监测模块都会根据所述导杆的运动，监测所述第二缸体内的压强值、所述阻尼器的输出力值以及所述导杆的轴向位移值中的至少一种。由此使得
所述模块化智能监测阻尼器具备实时监测内压、输出力、变形等功能，所述模块化智能监测阻尼器在安装于结构当中后，可对所述模块化智能监测阻尼器进行监测，以掌握所述模块化智能监测阻尼器的力学性能与变形的变化，及时判定所述模块化智能监测阻尼器是否已经失效，并且可以辅助监测结构变形，减少安全隐患。此外，本发明利用阻尼材料提供耗能能力，因此本发明无论是处于受压作用还是受拉作用下都能实现阻尼耗能；通过所述导杆贯穿所述第二缸体构造形式，可保证所述第二缸体内的填充空间体积不变，使第二缸体内阻尼材料与所述阻尼板运动时与其相互作用产生阻尼耗能的效果；且本发明利用所述监测模块实现了对所述阻尼器的实时监测。本发明各部件均可在工厂中规格化生产加工，可以实现工业化生产，制作安装简单，具有广阔的推广应用价值。
附图说明
21.图1为本发明一实施例提供的模块化智能监测阻尼器的剖视图；
22.附图标记如下:
23.1-导杆；2-第二连接件；3-阻尼板；4-阻尼孔；5-第一密封板；6-第二密封板；7-筒体；8-第一缸体；9-遮盖件；10-第一连接件；11-液压传感器；12-位移传感器；13-力传感器；14-供能装置；15-控制器；16-密封圈；17-阻尼材料；18-传输线；19-紧固件。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
25.应当明白，当元件或层被称为"在
…
上"、"连接到"其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、连接其它元件或层，或者可以包括居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在
…
上"、"直接连接到"其它元件或层时，则不包括居间的元件或层。尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在
……
之下”、“在下面”、“下面的”、“在
……
之上”、“在上面”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在
……
之下”、“在下面”、“下面的”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚地指出另外的方式。还应明白术语“包括”用于确定可以特征、步骤、操作、元件和/或部件的包括，但不排除一个或更多其它的特征、步骤、操作、元件、部件和/或组的包括或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任何及所有组合。
26.本发明的目的在于提供一种模块化智能监测阻尼器，能产生阻尼效果，并同时设有监测模块，使本发明发挥稳定、高效的耗能能力，并能够实现对所述阻尼器的实时监测。
27.为解决上述技术问题，本发明提供一种模块化智能监测阻尼器，请参考图1，图1为本发明一实施例提供的模块化智能监测阻尼器的剖视图1。如图1所示，所述模块化智能监测阻尼器包括导杆1、第一缸体8、第二缸体，所述第一缸体8与所述第二缸体同轴设置且相连，所述第一缸体8中设有第一腔体，所述第二缸体中设有第二腔体，所述第一缸体8的远离所述第二缸体的一端密封设置，所述第二缸体的远离所述第一缸体8的一端密封设置，所述第二腔体内填充有阻尼材料17；所述导杆1贯穿所述第二缸体的轴向两端，且所述导杆1的靠近所述第一缸体8的一端穿出所述第二缸体并伸入至所述第一腔体内；所述导杆1上还设有阻尼板3，所述阻尼板3的外径大于所述导杆1的外径，且所述阻尼板3设于所述第二缸体内；所述模块化智能监测自复位阻尼器还包括监测模块，所述监测模块用于监测所述第二缸体内的压强值、所述阻尼器的输出力值以及所述导杆1的轴向位移值中的至少一种。
28.所述导杆1在运动过程中，由于所述第二缸体内存在阻尼材料17，所述阻尼板3在随所述导杆1同步运动过程中会始终受所述阻尼材料17的阻挡，从而实现无论所述导杆1向所述导杆1轴向的任何方向运动，所述阻尼材料17都会阻碍所述导杆1的运动，从而实现所述阻尼器的阻尼耗能。
29.在上述整个过程中，所述监测模块都会根据所述导杆1的运动，监测所述第二缸体内的压强值、所述阻尼器的输出力值以及所述导杆1的轴向位移值中的至少一种。由此使得所述模块化智能监测阻尼器具备实时监测压强、输出力、位移等功能，所述模块化智能监测阻尼器在安装于结构当中后，所述监测模块可对所述模块化智能监测阻尼器进行监测，以掌握所述模块化智能监测阻尼器的力学性能与变形的变化，及时判定所述模块化智能监测阻尼器是否已经失效，而且可以辅助监测结构变形情况，减少安全隐患。
30.需要说明的是，所述监测模块包括控制器15以及液压传感器11、力传感器13和位移传感器12中的至少一者，所述液压传感器11、所述力传感器13和所述位移传感器12与所述控制器15通信连接，所述控制器15设于所述第一腔体内，所述液压传感器11用于测量所述第二缸体内的压强值，所述力传感器13用于测量所述阻尼器的输出力值，所述位移传感器12用于测量所述导杆1的轴向位移值。
31.请继续参考图1，如图1所示，所述阻尼器还包括一第一连接件10，所述第一连接件10位于所述第一缸体8的远离所述第二缸体的一侧的外部，所述力传感器13一端在所述第一缸体8的外部与所述第一缸体8相连，所述力传感器13另一端与所述第一连接件10相连。所述模块化智能监测阻尼器安装应用于建筑结构中时，可在所述第一缸体8远离所述第二缸体的一端外表面连接上吊耳，球铰支座等充当所述第一连接件10，从而当所述建筑结构在受到外部作用时，所述阻尼器因所述第一连接件10的约束产生受力，使所述导杆1与所述第一缸体8产生相对运动，触发所述模块化智能监测阻尼器的阻尼耗能作用。与此同时，由于所述力传感器13一端在所述第一缸体8的外部与所述第一缸体8相连，所述力传感器13另一端与所述第一连接件10相连，由于所述第一连接件10约束产生的力会传递给所述力传感器13被所述力传感器13监测，进而实现所述阻尼器输出力值的监测。所述力传感器13可以是轮辐式拉压力传感器13或柱式拉压力传感器13，但并不以此为限。
32.应理解，也可在所述导杆1的远离所述第一缸体8的一端设置第二连接件2。从而当
所述建筑结构在受到外部作用时，所述阻尼器因所述第二连接件2的约束产生受力，使所述导杆1与所述第一缸体8产生相对运动，触发所述模块化智能监测阻尼器的阻尼耗能作用。与此同时，所述力传感器13的一端与所述导杆1相连，所述力传感器13另一端与所述第二连接件2相连，由于所述第二连接件2约束产生的力会传递给所述力传感器13被所述力传感器13监测，进而实现所述阻尼器输出力值的监测。
33.请继续参考图1，如图1所示，所述监测模块包括液压传感器11，所述液压传感器11设于所述第二缸体上且与所述第二腔体相连通。在制造所述模块化智能监测阻尼器时，可以向所述第二缸体中加压填充所述阻尼材料17，同时与所述第二缸体连通所述液压传感器11，如此设置以实现当所述阻尼材料17存在泄漏时，所述液压传感器11能够及时对应反馈，使技术人员能够及时发现所述阻尼材料17的泄漏情况。当所述导杆1轴向移动时，所述阻尼板3对所述阻尼材料17产生剪切与挤压作用，在此过程中会实时改变所述阻尼材料17的压强，从而也能使所述液压传感器11及时反馈，使技术人员实时掌握所述第二缸体中的压强状态。应理解，所述液压传感器11可利用直接显示的仪表，直接显示所述第二缸体中的压强值。所述液压传感器11既可以设置在所述模块化智能监测阻尼器外，也可以设置在所述第一缸体8中。
34.请参考图1，优选的，所述监测模块还包括位移传感器12，所述位移传感器12的一端与所述导杆1伸入所述第一缸体8的一端相连，所述位移传感器12的另一端与所述第二缸体相连，所述位移传感器12两端的连线与所述导杆1的轴线平行。当所述导杆1沿轴向运动时，通过所述位移传感器12，可以实时监测所述导杆1的轴向位移值。所述位移传感器12可以是直线位移传感器12、拉绳位移传感器12、磁致伸缩位移传感器12、lvdt位移传感器12或电涡流位移传感器12，但并不以此为限。
35.请参考图1，优选的，所述监测模块还包括控制器15，用于将对应的测试值收集和\或存储。所述控制器15可以是多通道数字动态应变仪等任一可以将传感器电信号转化为数字信号的装置。进一步的，所述控制器15与一显示器通信连接，所述显示器用于对所述第二缸体内的压强值、所述阻尼器的输出力值以及所述导杆1的轴向位移值中的至少一者进行显示，以实现对所述数字信号的实时输出显示。所述控制器15还可以配置为针对压强、输出力和位移各设置一阈值范围，当测得的压强值、输出力值、位移值不在对应的阈值范围内时，所述控制器15发送报警信息。
36.应理解，优选的，所述监测模块还包括供能装置14，所述供能装置14设于所述第一腔体内，用于为所述监测模块提供能量。所述控制器15既可以封装在所述第一缸体8的内部与各传感器有线或无线通信连接，也可以在所述模块化智能监测阻尼器的外部与各传感器有线或无线通信连接。所述供能装置14也可以是以移动电源的形式封装在所述第一缸体8的内部与所述监测模块电连接，也可以在所述模块化智能监测阻尼器的外部与所述监测模块电连接。当所述控制器15和\或所述供能装置14在所述模块化智能监测阻尼器外部时，实现与各传感器连接的方式可以是：所述第一缸体8表面上开设有走线孔，所述监测模块设有导线和/或传输线18，所述导线和/或传输线18利用所述走线孔贯穿所述第一缸体8。所述导线可将所述各传感器与外部所述供能装置14电连接，所述传输线18将所述各传感器与外部所述控制器15通信连接。
37.请参考图1，优选的，所述第一缸体8的侧面设有检修口，所述检修口设有与所述检
修口相适配的遮盖件9。当所述模块化智能监测阻尼器在日常使用中时，所述遮盖件9防止所述模块化智能监测阻尼器内部进入灰尘，当所述模块化智能监测阻尼器内部需要检查维修与更换部件时，可将所述遮盖件9打开，通过所述检修口进行检查维修与更换部件操作。并且在一些示范性的实施例中，所述模块化智能监测阻尼器外壳材质为金属，为防止金属对无线通信连接的屏蔽，所述遮盖件9可使用非金属材质，避免信号屏蔽。
38.请继续参考图1，如图1所示，进一步的，所述阻尼板3上设有若干阻尼孔4，所述阻尼孔4的主要作用是当所述阻尼板3移动时，所述阻尼材料17不仅可以经由所述阻尼板3与所述第二缸体的内壁之间的缝隙流动，也可以通过所述阻尼孔4流动，进一步加强了所述阻尼材料17的顺利流动和摩擦阻尼耗能作用。需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
39.在所述导杆1运动的过程中，所述阻尼材料17可以通过阻尼板3与所述第二缸体的内壁之间的空隙及阻尼孔4进行流动，在此过程中对阻尼材料17的剪切与挤压作用可以耗散能量，从而使所述模块化智能监测阻尼器内部各部件的动能逐渐消失，以此实现了阻尼耗能的效果，所述阻尼材料17可以是弹性胶泥、液压油、硅基胶、有机硅油等不同类型的具有阻尼耗能效果的材料。
40.请继续参考图1，如图1所示，优选的，所述第二缸体由一筒体7、第一密封板5和第二密封板6组成，所述第一密封板5与所述筒体7的一端密封连接，所述第二密封板6与所述筒体7的另一端密封连接，所述导杆1通过贯穿所述第一密封板5和所述第二密封板6以贯穿所述第二缸体的轴向两端设置，所述第一缸体8通过若干紧固件19与所述第二缸体相连。在一个示范性的实施例中，所述第一密封板5和所述第二密封板6与所述筒体7螺纹连接，所述紧固件19可以是螺栓等任何可拆卸式紧固件19。这样设置使所述第一缸体8和所述第二缸体通过可拆卸式连接的形式形成相邻的两个分隔空间，实现了所述模块化智能监测阻尼器的可拆卸式连接，便于所述模块化智能监测阻尼器的维修、更换与装运。
41.请继续参考图1，如图1所示，优选的，所述导杆1与所述第二缸体之间的连接处设有密封圈16。这样设置可以防止所述阻尼材料17从所述第二缸体被所述导杆1贯穿的洞口缝隙处渗漏流出和蒸发，有效保护了所述第二缸体内部的所述阻尼材料17。
42.还需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
43.还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
44.此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一
种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。