一种能自行补足蒸发水分的调谐液体质量阻尼器

本发明涉及减振，特别是一种能自行补足蒸发水分的调谐液体质量阻尼器。

背景技术：

1、土木结构如桥梁或房屋等在各种外荷载作用下产生振动，对结构的振动进行控制是保证结构安全的重要措施，减小结构的振动可以通过在结构上增加一些耗能装置，例如如阻尼器，从而降低结构在外荷载作用下的动力反应，进而确保结构的安全。

2、调谐液体阻尼器(tuned liquid damper，简称tld)是结构被动控制的一种装置，包含固定在结构上的第一液体容器；它的减振机理是：当结构在外荷载的作用下产生振动时，容器中的水随之产生晃动，水的晃动产生的力和晃动产生的波浪对第一液体容器壁的水压力构成tld对结构的控制力，同时通过水的粘性也能耗散结构振动的部分能量，从而起到减小结构水平振动反应的目的。

3、但目前的tld往往只能用于沿水平方向的振动，而无法用于控制沿竖向的振动，而结构在各类动力荷载下的振动方向具有随机性，故对于大部分结构，还需配置其他形式的阻尼器来控制结构竖向的振动，从而会导致减振结构复杂化和施工成本上升；且现有的tld在实际服役过程中，会由于各种因素，例如高温环境导致其内部的液体受到蒸发耗散，从而引起液面下降并造成频率失调，进而导致减振效果显著下降；需要对tld的液面进行监控并定期人为补充液体，运维成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：解决现有的调谐液体阻尼器只能用于控制沿水平方向的振动而无法用于控制沿竖向的振动，且需要监控液面并定期补充液体，导致运维成本高的问题，提供了一种能自行补足蒸发水分的调谐液体质量阻尼器。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种能自行补足蒸发水分的调谐液体质量阻尼器，包含第一液体容器，所述第一液体容器用于容纳液体；还包含弹性元件和第二液体容器；所述弹性元件一端连接于所述第一液体容器，所述弹性元件另一端用于和被控结构连接；所述第一液体容器相对所述被控结构具有沿竖向的移动自由度，所述第一液体容器相对所述被控结构沿竖向移动能够带动所述弹性元件伸缩；

4、所述第二液体容器用于容纳液体并向所述第一液体容器补充液体；所述第二液体容器中设置有活动挡板，所述活动挡板相对第二液体容器的位置和/或角度可调；所述活动挡板通过传动机构连接于所述第一液体容器，所述第一液体容器相对所述被控结构上升能够带动所述活动挡板移动和/或旋转，从而减少所述第二液体容器的容积，进而使所述第二液体容器中的液体溢出至所述第一液体容器。

5、第一液体容器的具体设计参考现有的调谐液体阻尼器，可以采用例如水箱、水罐的形式，只要能在加入液体后，起到调谐液体阻尼器的作用即可；第一液体容器相对被控结构沿竖向的移动自由度可通过各种方式实现，例如安装长度沿竖向的滑轨或安装行程沿竖向的弹性元件。

6、弹性元件包含但不限于弹簧、橡胶块；弹性元件的具体布置方式，例如位置、数量和轴线角度可以是各种方式，例如在第一液体容器底部设置单个轴线沿竖直方向的弹性元件，或在第一液体容器四周设置倾斜的弹性元件，只要能为第一液体容器吸收沿竖向的冲击和振动即可。

7、活动挡板相对第二液体容器的布置可以是各种形式，例如参考活塞结构使活动挡板可相对第二液体容器平移，只要活动挡板的运动能够造成第二液体容器的容积减少即可。

8、活动挡板与第一液体容器之间的传动机构可以是各种形式，例如连杆机构、齿轮齿条机构，只要第一液体容器的上升能够带动活动挡板朝减少第二液体容器容积的方向运动即可。

9、第二液体容器相对第一液体容器的布置可以是各种形式，例如简单将第二液体容器放置于第一液体容器的下方，或通过管路将第二液体容器与第一液体容器连通，只要使从第二液体容器中溢出的液体能进入第一液体容器即可。

10、本方案的一种能自行补足蒸发水分的调谐液体质量阻尼器包含第一液体容器，在其中装入液体后即可作为调谐液体阻尼器，从而控制被控结构沿水平方向的振动；同时，还能将第一液体容器及其中的液体整体作为能够沿竖向移动的质量块，并与弹性元件一同组成调谐质量阻尼器，从而也能控制被控结构沿竖向的振动，无需再向传统调谐液体阻尼器一样配置其他形式的阻尼器以控制竖向振动，实现了一物多用，能够降低减振结构的复杂度和施工成本；

11、本方案还增设了具有活动挡板的第二容器，且活动挡板通过传动机构与第一液体容器连接；当第一液体容器内的液体减少时，第一液体容器及其内部的液体的总质量下降，为了使第一液体容器及其内液体的总重力和弹性元件的弹力重新平衡，第一液体容器的位置会相对被控结构上升，从而带动活动挡板减少第二液体容器的容积并使第二液体容器中的液体溢出至第一液体容器；即本方案实现了在第一液体容器中液体减少后，自动补充液体的功能，具有良好的免维护性；

12、同时根据实际情况，例如液体的蒸发速度、弹性元件的刚度、第一液体容器的质量和容积、第二液体容器的容积和形状等因素调整传动机构的传动比，还可使第二液体容器的容积减少量和第一液体容器中的液体容积减少量匹配，从而保持第一液体容器中的液体容积保持在设计最优值不变，进而能够避免由于液体容积变化导致频率失调，并导致减振效果大附下降的情况，使本方案时刻保持在最佳的工作状态。

13、作为本发明的优选方案，所述活动挡板摆动连接于所述第二液体容器，所述活动挡板相对所述第二液体容器摆动能够改变所述第二液体容器的容积。

14、作为本发明的优选方案，所述第二液体容器为矩形箱体；所述活动挡板铰接于所述第二液体容器的其中一面或棱，所述第二液体容器与所述活动挡板相对的一面与所述活动挡板具有夹角θ，0°≤θ≤21.47°。

15、活动挡板铰接与第二液体容器的其中一面，例如铰接于第二容器其中一个立面或底面；活动挡板铰接与第二液体容器的其中一棱，例如铰接于第二容器四条立棱中的其中一条。

16、作为本发明的优选方案，所述传动机构包含绳索；所述绳索一端连接于所述第一液体容器，所述绳索另一端连接于所述活动挡板。

17、作为本发明的优选方案，所述传动机构包含绳索；所述绳索一端连接于所述第一液体容器，所述绳索另一端连接于所述活动挡板。

18、绳索可以是各种形式，包含但不限于钢索、尼龙索。

19、作为本发明的优选方案，还包含水源，所述水源用于向所述第二液体容器中补充液体。

20、水源可以是常开式、定时开关式或手动开关式等多种形式。

21、作为本发明的优选方案，所述水源为滴水龙头；所述滴水龙头的滴水速度与所述第一液体容器中液体的蒸发速度匹配。

22、本方案采用滴水龙头作为水源，并将滴水龙头的滴水速度设置为与第一液体容器中液体的蒸发速度匹配，无需人为开关水源，也无需定时器或其它传感器，例如流量计，具有免看护、制造成本低廉的优势。

23、作为本发明的优选方案，还包含直线限位组件；所述直线限位组件用于限制所述第一液体容器相对所述被控结构沿水平方向的移动自由度。

24、直线限位组件包含但不限于滑轮滑轨机构、滑槽滑轨机构。

25、本方案采用了直线限位组件限制第一液体容器沿水平方向的移动自由度，能够避免第一液体容器沿水平方向发生晃动，从而影响减振效果甚至发生倾覆的情况，具有更高的可靠性和安全性。

26、作为本发明的优选方案，所述直线限位组件包含导向轮组；所述导向轮组连接于所述第一液体容器的外侧。

27、作为本发明的优选方案，所述弹性元件包含螺旋弹簧。

28、螺旋弹簧的数量可以是一个或多个。

29、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

30、1、本方案的一种能自行补足蒸发水分的调谐液体质量阻尼器包含第一液体容器，在其中装入液体后即可作为调谐液体阻尼器，从而控制被控结构沿水平方向的振动；同时，第一液体容器及其中的液体还能整体作为能够沿竖向移动的质量块，并与弹性元件一同组成调谐质量阻尼器，从而也能控制被控结构沿竖向的振动，无需再向传统调谐液体阻尼器一样配置其他形式的阻尼器以控制竖向振动，实现了一物多用，能够降低减振结构的复杂度和施工成本。

31、本方案还包含具有活动挡板的第二液体容器，并使用传动机构将活动挡板与第一液体容器连接，从而能够实现在第一液体容器中液体减少后，自动补充液体的功能，具有良好的免维护性；

32、同时通过合理调整传动机构的传动比，还可使第二液体容器的容积减少量和第一液体容器中的液体容积减少量匹配，从而保持第一液体容器中的液体容积保持在设计最优值不变，进而能够避免由于液体容积变化导致频率失调，并导致减振效果大附下降的情况，使本方案时刻保持在最佳的工作状态。