一种稳定高疲劳型的粘滞阻尼器

技术领域

本发明涉及施工工程领域，具体涉及一种稳定高疲劳型的粘滞阻尼器。

背景技术

粘滞阻尼器一般是通过活塞将缸体分成两个腔体，当发生地震时，活塞在缸体内往复运动，阻尼介质在两个分隔腔体内迅速流动，依靠阻尼液的粘滞特性和孔缩效应耗散地震动能，从而减小结构地震反应、保护主体结构安全。粘滞阻尼器不改变结构的固有特性，同时能够对结构提供附加阻尼，具有稳定的动力特性和较好的耗能能力，因此粘滞阻尼器在结构减震技术领域有着广泛的应用。

粘滞阻尼器工作过程中将地震能量短时间内全部转化为热能，然而阻尼器内部封闭的结构无法通过散热的方式将热量好散掉，这就造成了阻尼器内部温度升高。地震发生时粘滞阻尼器短时间内产生大量的热量，阻尼器内部填充的高粘度甲基硅油受热膨胀，缸筒内部整体的压力急剧上升，使得缸筒内壁与活塞外圆之间的阻尼间隙变大，阻尼力产生明显衰减，当温度过高时还可能造成缸筒爆裂，阻尼器失效；热量集中在缸筒中间，而两端温度较低，热量向外扩散率较差，无法通过缸筒将热量散发出去，硅油的粘度随温度升高而降低，也会导致阻尼力下降，使得粘滞阻尼器的性能大大下降。

由此可见，如何提高粘滞阻尼器的性能为本领域需结局的问题。

发明内容

针对于现有粘滞阻尼器存在性能不高的技术问题，本发明的目的在于提供一种稳定高疲劳型的粘滞阻尼器，其解决了粘滞阻尼器工作过程中内部热量向外扩散效率差，温度分布过于集中，造成腔室压力过大，环缝阻尼间隙变大，引起阻尼器阻尼力衰减不稳定的问题，大大提高了粘滞阻尼器的性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种稳定高疲劳型的粘滞阻尼器，包括缸筒，活塞杆，活塞，高粘度阻尼液以及端盖，所述端盖设置于缸筒两端，所述活塞设置于活塞杆一端上并依次穿过第一端盖位于缸筒内部将缸筒分为第一腔室和第二腔室，所述高粘度阻尼液填充于缸筒内部，所述活塞内部设有用于流通高粘度阻尼液的阻尼通道，所述活塞内部位于阻尼通道内外两侧分别设有吸热腔，对活塞产生的热量进行吸收，所述缸筒两端出口处与活塞杆之间分别设有导热腔，将缸筒之间由活塞产生的热量通过导热腔至缸筒两端的出口处进行散热。

进一步地，所述活塞与缸筒之间设有第一密封组件。

进一步地，所述吸热腔内填充有相变材料。

进一步地，所述活塞一侧的端面设置有防止相变材料泄漏的挡板。

进一步地，所述缸筒外围设置有散热槽，所述散热槽与缸筒外部为整体式结构，沿缸筒长度方向圆周排列。

进一步地，所述导热腔设置于端盖内部，且导热腔的开口处与缸筒内部相反。

进一步地，所述导热腔内部灌注有高导热材料，通过在导热腔内部灌注高导热材料可形成缸筒内的中间导热层。

进一步地，所述端盖与活塞杆之间配合设有第二密封组件。

本发明提供的稳定高疲劳型的粘滞阻尼器，其通过将环形阻尼间隙设置于活塞本体内，避免了由于内部压力急剧升高，造成缸筒内壁与活塞外圆之间的阻尼间隙变大，从而导致阻尼力的明显衰减的问题。

同时，在环形阻尼间隙的内外侧分别包裹有相变材料，对阻尼间隙周围所产生的热量进行吸收，减少内部温度上升幅度，保持阻尼器整体温度在一定范围内。

其次，在缸筒两端布置导热硅脂或者导热硅橡胶，作为中间导热层，能够进一步加快缸体中间热源部位与两端温度较低部位之间的热传导，增加散热效率；另外在缸筒外表面设置了散热槽，进而增大散热面积，加快缸筒内部热量向外部传递。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本稳定高疲劳型的粘滞阻尼器的整体结构示意图；

图2为本稳定高疲劳型的粘滞阻尼器中活塞的结构示意图；

图3为稳定高疲劳型的粘滞阻尼器中活塞的结构剖视图。

以下为附图中的部件标注说明：

1.耳环21.第一端盖22.第二端盖23.导热腔24.高导热材料3.缸筒31.散热槽4.活塞杆5.活塞51.阻尼通道52.吸热腔53.变相材料54.挡板6.高粘度阻尼液7.第三密封组件8.第二密封组件9.第一密封组件。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对于现有粘滞阻尼器存在性能不高的技术问题，基于此技术问题，本发明提供了一种稳定高疲劳型的粘滞阻尼器，其解决了粘滞阻尼器工作过程中内部热量向外扩散效率差，温度分布过于集中，造成腔室压力过大，环缝阻尼间隙变大，引起阻尼器阻尼力衰减不稳定的问题，大大提高了粘滞阻尼器的性能。

本方案提供的稳定高疲劳型的粘滞阻尼器，参见图1，其包括耳环1、端盖2、缸筒3、活塞杆4、活塞5和高粘度阻尼液6。

其中，缸筒3两端分别设有第一端盖21和第二端盖22，缸筒3两端的第一端盖21和第二端盖22分别与缸筒3的两端通过螺纹进行紧固连接，缸筒3内部填充满粘滞阻尼液6，通过粘滞阻尼液6能够耗散地震动能。

其次，本方案优选在缸筒与第一端盖21和第二端盖22之间设有第三密封组件7进行密封，保证缸筒3内部的密封性。

活塞杆4的一端位于缸筒3外与耳环1进行固定连接，另一端依次穿过第一端盖21与第二端盖22与缸筒外3的耳环1进行连接。

位于缸筒3内部的活塞杆4上套设有活塞5，通过活塞5将缸筒3内部分成第一腔室和第二腔室。

其次，本方案优选在第一端盖21和第二端盖22与活塞杆4的连接处分别设有第二密封组件8，通过设置第二密封组件8保证端盖2与活塞杆4接缝处的密封性。

在活塞5的外圆与缸筒内壁之间设有第一密封组件9，通过设置第一密封组件9使得活塞5外圆与缸筒3内壁之间不存在阻尼通道，使得在活塞5在活塞杆4驱动的过程中，高粘度阻尼液6只能通过活塞5内部的环形阻尼通道51进行流动。

进一步地，参见图2-图3，活塞5内部开有间断环形阻尼通道51，若干环形阻尼通道51均匀分布在活塞5内部，且通过环形阻尼通道51连通缸筒3内部的第一腔室和第二腔室，能够将粘度阻尼液6经过活塞5内部的环形阻尼通道51进行流动。

本方案中对于阻尼通道的形状不做限定，这里优选采用环形间隙阻尼通道，将若干环形阻尼通道间隙分布在活塞5内部，能够让粘滞耗能产生的热量均匀分布在活塞5的周向，便于对其进行充分吸收。

通过在活塞5内部设置环形阻尼通道51，区别于传统缸筒内壁与活塞外圆建立的环形阻尼间隙，可将高粘度阻尼液6只能通过活塞2内部的环形阻尼通道51进行流动，避免了由于内部压力急剧升高，造成缸筒3内壁与活塞5外圆之间的阻尼间隙变大，从而导致阻尼力的明显衰减的问题。

这里对于环形阻尼通道51的数量本方案不做限定，可为两个也可为三个，具体的可根据实际情况而定。

在高粘度阻尼液6从环形阻尼通道51通过后会产生大量由机械能转化而来的热量，因此，本方案在位于阻尼通道51内外侧设有环形吸热腔52，通过环形吸热腔52将阻尼通道51内所产生的大量热量包裹在环形吸热腔内52再进行散热，由此，可减少内部温度上升幅度，保持阻尼器整体温度在一定范围内。

这里对于吸热腔52可优选配合环形阻尼通道51设置成环形吸热腔52，将环形的吸热腔52是布置在环形的阻尼通道51两侧的(内侧和外侧)，可将热量更多包裹吸收。

当高粘度阻尼液通过环形阻尼通道51时，高粘度阻尼液与环形阻尼通道51内壁摩擦耗能生热，与环形阻尼通道51贴合设置的环形吸热腔52距离环形阻尼通道51最近，因此温度上升也相对较快，当温度上升到环形吸热腔52内部填充的相变材料53的自身熔点时，固态转化为液态，开始吸收经环形阻尼通道51后所产生的大量的热。

具体的，在活塞5上位于环形阻尼通道51的内外两侧分别设置环形吸热腔52，并在腔体内填充相变材料53，利用材料由固态向液态转化时需吸收热量的原理，来提高阻尼器内部的快速储热能力，环形阻尼通道51产生的大量热量可一部分被包裹在相变材料53中直接吸收，从而带走热量，降低阻尼液温升。

这里对于相变材料53本方案不做限定，作为举例，可为石蜡、无机水合盐等相变材料，具体的选择可根据实际情况而定。

进一步地，本方案优选在活塞5一侧的端面设置挡板54，挡板上对应环形阻尼通道51的结构设有同样结构的通道，用于高粘度阻尼液6的流通。

这里，在环形吸热腔52的一端设置挡板，用于防止环形吸热腔52内部的相变材料53产生泄漏与阻尼液直接接触，影响阻尼器内部的快速储热能力，进而影响阻尼器的减震性能；环形吸热腔另一端封闭在活塞5内部。

同时，在缸筒3外圆设置有散热槽31，散热槽31与缸筒3外部为整体式结构，沿缸筒3长度方向圆周排列，用于增大缸筒3与空气的接触面积，增加缸筒3内部向外界散热的效率。

进一步地，第一端盖21和第二端盖22的内部设有环形导热腔23，环形导热腔23的开口处与缸筒3内部相反，导热腔23内部灌注有高导热材料24，通过在导热腔23内部灌注高导热材料24可形成缸筒3内的中间导热层，能够进一步地加快缸筒3中间热源部位与两端温度较低部位之间的热传导，通过导热腔23使得黏滞阻尼器过高导热材料将缸筒3内部的热量过高导热材料建立的导热通道迅速传递到开口一侧，即远离缸筒3内部的一侧，增加散热效率，解决了因热量集中在缸筒3中间，而两端温度较低，热量向外扩散效率较差，无法通过缸筒3将热量散发出去的问题。

这里对于导热腔的结构本方案不做限定，优选采用环形导热腔，是为了保证前压盖强度的情况下，导热材料尽可能体积大些，保证导热的效率。

这里对于环形导热腔23内部的高导热材料本方案不做限定，作为举例，可为导热硅脂、导热硅橡胶等，体的选择可根据实际情况而定。

由上述方案构成的稳定高疲劳型的粘滞阻尼器，以下举例说明其在具体应用时的工作过程，以下工作过程仅为举例说明，并不对本方案构成限定，具体的工作过程如下：

当外部激励(地震或风振)传递到结构中，结构产生变形带动阻尼器中的活塞杆4在缸筒3内进行运动，在运动的过程中，高粘度阻尼液6从环形阻尼通道51通过，从而产生阻尼力并产生大量由机械能转化而来的热量。

环形阻尼通道51所产生的大量热量一部分通过环形阻尼间隙内外侧包裹相变材料53进行吸收，减少内部温度上升幅度。

同时，在缸筒3两端布置的导热硅脂或者导热硅橡胶24，作为中间导热层，能够将缸体3中间热源迅速传递到两端开口一侧进行散热。

其次，缸筒3外表面设置的散热槽31，可以进一步增加散热面积，加快缸筒3内部热量向外部传递，从而控制热源热量，加速内部散热，确保黏滞阻尼器充分耗能的同时，保证阻尼器的稳定性。

由上述方案稳定高疲劳型的粘滞阻尼器，其区别于传统缸筒内壁与活塞外圆建立的环形阻尼间隙，环形阻尼间隙设置在活塞本体内，避免了由于内部压力急剧升高，造成缸筒内壁与活塞外圆之间的阻尼间隙变大，从而导致阻尼力的明显衰减。

同时，由于工作过程中高黏度硅油与活塞本体设置的环形阻尼间隙摩擦产生大量的热，这些热量会使得阻尼器内部腔室过热从而影响阻尼器的稳定性。本方案通过在环形阻尼间隙内外侧包裹相变材料，相变材料具有较大的储热能力，可以包裹在阻尼间隙周围吸收热量，减少内部温度上升幅度，保持阻尼器整体温度在一定范围内。

其次，本方案在缸筒两端布置导热硅脂或者导热硅橡胶，作为中间导热层，能够进一步加快缸体中间热源部位与两端温度较低部位之间的热传导，增加散热效率；另外在缸筒外表面设置了散热槽，进而增大散热面积，加快缸筒内部热量向外部传递。

最后，本方案相对于传统通过增加缸筒内部容腔增加硅油容量来降低温升的方式，保证一定尺寸，控制热源热量，加速内部散热，确保黏滞阻尼器充分耗能的同时，保证阻尼器的稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。