CN114838081B - 一种节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，包括外缸体、内缸体及活塞组件；外缸体具有第一容腔；内缸体沿外缸体的轴向活动设于第一容腔，第一腔室与第二腔室之间设有连通通道，连通通道上设有第一连通阀，内缸体具有第二容腔；活塞组件包括活塞及活动轴，活塞设有电磁线圈，且沿外缸体的轴向活动设于第二容腔，第三腔室与第四腔室之间设有阻尼通道，阻尼通道上设有第二连通阀，活动轴沿外缸体的轴向延伸设置；其中，第一腔室及第二腔室内容置有液压油，第三腔室及第四腔室内容置有磁流变液。本方案在适用于温度载荷及外部载荷两种情况的同时，可采用低成本的液压油，降低了磁流变液的用量，从而大幅降低成本。

Description

一种节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器

技术领域

本发明涉及磁流变液阻尼器技术领域，尤其涉及一种节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器。

背景技术

磁流变液阻尼器是一种性能优越的可控智能液体阻尼器，具有参数和阻尼力可调、出力大，构造简单等优点，通过调节磁场强度可以迅速地改变磁流变液的力学特性，非常适用于大型土木工程结构如大跨度桥梁等的振动控制。

例如，专利CN 102654167 B公开了一种能防止磁流变液沉淀的磁流变阻尼器，其通过磁流变液与活塞配合实现减震。然而，不可忽略的是，在昼夜温差较大的环境下，大跨度柔性桥梁(悬索桥、斜拉桥等)在温度作用下，桥梁节点间的位移大，少则几十厘米，多则1-2米。温度作用引起磁流变液阻尼器增大仅是为了适应温度造成的收缩位移而设置，并非为应对外部载荷(地震、风荷载、车辆荷载等)而设置。因此，该冲程可以认为是磁流变液阻尼器的无效冲程。而为了适应温度作用造成节点间位移的变化，磁流变液阻尼器的冲程也要相应的增大，使得所需要的磁流变液的体积增多，而磁流变液的价格又十分昂贵，即便国产的磁流变液也高达数千元每升，导致成本大幅增加。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，用以解决现有技术中的磁流变液阻尼器为应对温度载荷而增大冲程，导致成本大幅增加的技术问题。

本发明提供一种节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，该节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器包括：

外缸体，具有第一容腔；

内缸体，沿所述外缸体的轴向活动设于所述第一容腔，用以将所述第一容腔沿所述外缸体的轴向间隔为第一腔室及第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室之间设有连通通道，所述连通通道上设有第一连通阀，所述内缸体具有第二容腔；以及，

活塞组件，包括活塞、及一端连接于所述活塞的活动轴，所述活塞设有电磁线圈，且沿所述外缸体的轴向活动设于所述第二容腔，用以将所述第二容腔沿所述外缸体的轴向间隔为第三腔室及第四腔室，所述第三腔室与所述第四腔室之间设有阻尼通道，所述阻尼通道上设有第二连通阀，所述活动轴沿所述外缸体的轴向延伸设置，且远离所述活塞的一端自所述第二容腔伸出所述外缸体外；

其中，所述第一腔室及所述第二腔室内容置有液压油，所述第三腔室及所述第四腔室内容置有磁流变液。

可选地，所述活塞的外周与所述内缸体的内壁之间沿所述外缸体的轴向留有间隙，以形成所述阻尼通道。

可选地，所述第二连通阀包括：

安装座，一侧连接于所述活塞在轴向上的一端；以及，

挡板，沿所述内缸体的径向活动设于所述安装座外周，以具有靠近及远离所述安装座的活动行程，所述挡板在靠近所述安装座的位置时，所述阻尼通道连通所述第三腔室及所述第四腔室，所述挡板在远离所述安装座的位置时，所述挡板隔断所述阻尼通道。

可选地，所述安装座的外周沿径向向内凹设有安装槽，所述安装槽的槽底设有定铁芯，且所述安装槽的槽底与所述挡板之间设有弹簧；

所述第二连通阀还包括设于所述挡板靠近所述安装座一侧动铁芯，所述动铁芯的外周缠绕有金属线圈，以在所述金属线圈通电时，使得挡板向靠近所述安装座的方向活动。

可选地，所述活塞与所述内缸体的内壁之间沿径向间隔设置，以形成所述阻尼通道；

所述挡板沿所述安装座周向间隔设有多个。

可选地，所述活塞包括沿所述外缸体的轴向依次设置活塞本体及盖体，所述活塞本体与所述盖体之间配合形成有容纳腔，所述容纳腔的内壁开设有连通所述阻尼通道的避让口；

所述第二连通阀设于所述容纳腔，且所述挡板能够自所述避让口伸出于所述阻尼通道中，以隔断所述阻尼通道。

可选地，所述活塞本体与所述盖体相对的一侧各设有一所述第二连通阀。

可选地，所述外缸体开设有连通所述第一腔室的第一开口、及连通所述第二腔室的第二开口，所述第一开口与所述第二开口之间通过外置管道连通，所述外置管道位于所述第一容腔外；

所述连通通道为所述外置管道。

可选地，所述第一连通阀为设于所述外置管道的常闭式电磁阀。

可选地，所述外缸体与所述活动轴相对的一侧设有固定轴；和/或，

所述活塞与所述活动轴相对的一侧设有辅助轴，所述辅助轴沿所述外缸体的轴向延伸设置，且自所述第二容腔伸出于所述外缸体外；和/或，

所述液压油为硅油。

与现有技术相比，本发明提供的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，在应对温度载荷时，控制第一连通阀打开，以使得第一腔室与第二腔室连通，并控制第二连通阀关闭，以使得第三腔室与第四腔室不连通。从而在应对温度载荷引起的桥梁节点位移时，由于第三腔室与第四腔室不连通，使得活塞不能够活动；而由于第一腔室与第二腔室连通，使得内缸体能够沿外缸体的轴向活动，以将内缸体作为外缸体的活塞，起到对抗桥梁节点位移的作用。

而在应对外部载荷时，控制第一连通阀关闭，以使得第一腔室与第二腔室不连通；并控制第二连通阀打开，以使得第三腔室与第四腔室连通。此时，由于第一腔室与第二腔室不连通，使得内缸体与外缸体相对静止，也即内缸体不能够沿外缸体的轴向活动。同时，由于第三腔室与第四腔室连通，使得活塞能够在内缸体中沿轴向活动，通过设有电磁线圈的活塞与磁流变液配合，实现对外部载荷的消能。因此，本方案提供的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器能够在适用于温度载荷及外部载荷两种情况的同时，可采用低成本的液压油，降低了磁流变液的用量，从而大幅降低成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器的一实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为图1中节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器的工作流程图；

图4为图1中第二连通阀(挡板处于靠近安装座的位置)与内缸体及外缸体的截面示意图

图5为挡板处于远离安装座的位置结构示意图；

附图标记说明：

100-节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器、1-外缸体、1a-第一容腔、1a1-第一腔室、1a2-第二腔室、1b-第一开口、1c-第二开口、11-固定轴、2-内缸体、2a-第二容腔、2a1-第三腔室、2a2-第四腔室、2b-阻尼通道、3-活塞组件、31-活塞、311-活塞本体、312-盖体、32-活动轴、33-电磁线圈、34-辅助轴、4-第一连通阀、5-第二连通阀、51-安装座、511-螺纹孔、51a-安装槽、52-挡板、53-定铁芯、54-动铁芯、55-弹簧、56-金属线圈、6-外置管道、6a-连通通道。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

请参见图1及图2，本节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器100包括外缸体1、内缸体2及活塞组件3；外缸体1具有第一容腔1a；内缸体2沿外缸体1的轴向活动设于第一容腔1a，用以将第一容腔1a沿外缸体1的轴向间隔为第一腔室1a1及第二腔室1a2，第一腔室1a1与第二腔室1a2之间设有连通通道6a，连通通道6a上设有第一连通阀4，内缸体2具有第二容腔2a；活塞组件3包括活塞31、及一端连接于活塞31的活动轴32，活塞31设有电磁线圈33，且沿外缸体1的轴向活动设于第二容腔2a，用以将第二容腔2a沿外缸体1的轴向间隔为第三腔室2a1及第四腔室2a2，第三腔室2a1与第四腔室2a2之间设有阻尼通道2b，阻尼通道2b上设有第二连通阀5，活动轴32沿外缸体1的轴向延伸设置，且远离活塞31的一端自第二容腔2a伸出外缸体1外；其中，第一腔室1a1及第二腔室1a2内容置有液压油，第三腔室2a1及第四腔室2a2内容置有磁流变液。

本发明提供的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器100，在应对温度载荷时，控制第一连通阀4打开，以使得第一腔室1a1与第二腔室1a2连通，并控制第二连通阀5关闭，以使得第三腔室2a1与第四腔室2a2不连通。从而在应对温度载荷引起的桥梁节点位移时，由于第三腔室2a1与第四腔室2a2不连通，使得活塞31不能够活动；而由于第一腔室1a1与第二腔室1a2连通，使得内缸体2能够沿外缸体1的轴向活动，以将内缸体2作为外缸体1的活塞，起到对抗桥梁节点位移的作用。而在应对外部载荷时，控制第一连通阀4关闭，以使得第一腔室1a1与第二腔室1a2不连通；并控制第二连通阀5打开，以使得第三腔室2a1与第四腔室2a2连通。此时，由于第一腔室1a1与第二腔室1a2不连通，使得内缸体2与外缸体1相对静止，也即内缸体2不能够沿外缸体1的轴向活动。同时，由于第三腔室2a1与第四腔室2a2连通，使得活塞31能够在内缸体2中沿轴向活动，通过设有电磁线圈33的活塞31与磁流变液配合，实现对外部载荷的消能。因此，本方案提供的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器100能够在适用于温度载荷及外部载荷两种情况的同时，可采用低成本的液压油，降低了磁流变液的用量，从而大幅降低成本。具体地，在一实施例中，液压油为硅油。

需要说明的是，请参阅图3，本发明的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器100与控制系统电连接，同时控制系统还依次电连接的采集器及传感器。具体地工作流程图如下：节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器100安装于桥塔处，传感器安装于桥梁的跨中部位。传感器测得桥梁运动状态传递到采集器，采集器把数据传递到控制系统，由控制系统控制两个单刀双掷开关以切换本发明的两种工作模式，其中两个单刀双掷开关中的一个用以控制第一连通阀4的开闭，另一用以控制第二连通阀5的开闭。

进一步地，活塞31的外周与内缸体2的内壁之间沿外缸体1的轴向留有间隙，以形成阻尼通道2b。本方案通过活塞31外周与内缸体2内壁之间的间隙，实现对第三腔室2a1与第四腔室2a2的连通，从而避免在内缸体2或活塞31上开孔道而破坏内缸体2或活塞31的完整性，保证内缸体2及活塞31的强度。

更进一步地，请参阅图4及图5，第二连通阀5包括安装座51及挡板52；安装座51一侧连接于活塞31在轴向上的一端；挡板52沿内缸体2的径向活动设于安装座51外周，以具有靠近及远离安装座51的活动行程，挡板52在靠近安装座51的位置时，阻尼通道2b连通第三腔室2a1及第四腔室2a2，挡板52在远离安装座51的位置时，挡板52隔断阻尼通道2b。本实施例通过挡板52的活动实现阻尼通道2b的开闭，结构简单。需要说明的是，同时能够通过控制挡板52的活动行程易控制阻尼通道2b的打开程度，进而控制第三腔室2a1与第四腔室2a2内磁流变液的流动速率，使得阻尼器的应用更加灵活。可以理解的是，在本实施例中，挡板52呈弧形设置。

具体地，安装座51的外周沿径向向内凹设有安装槽51a，安装槽51a的槽底设有定铁芯53，且安装槽51a的槽底与挡板52之间设有弹簧55；第二连通阀5还包括设于挡板52靠近安装座51一侧动铁芯54，动铁芯54的外周缠绕有金属线圈56，以在金属线圈56通电时，使得挡板52向靠近安装座51的方向活动。本方案通过定铁芯53、动铁芯54及弹簧55的配合来控制挡板52沿内缸体2的径向活动，结构稳定可靠。

进一步地，为提高第三腔室2a1与第四腔室2a2之间磁流变液的流动效率，在本实施例中，活塞31与内缸体2的内壁之间沿径向间隔设置，以形成阻尼通道2b；挡板52沿安装座51周向间隔设有多个。从而使得磁流变液能够沿活塞31的周向流动，提高了第三腔室2a1与第四腔室2a2之间磁流变液的流动效率。

进一步地，为避免磁流变液影响第二连通阀5的正常使用，在本实施例中，活塞31包括沿外缸体1的轴向依次设置活塞本体311及盖体312，活塞本体311与盖体312之间配合形成有容纳腔，容纳腔的内壁开设有连通阻尼通道2b的避让口；第二连通阀5设于容纳腔，且挡板52能够自避让口伸出于阻尼通道2b中，以隔断阻尼通道2b。本方案能够将第二连通阀5设于容纳腔中，以降低磁流变液对第二连通阀5的影响。在本实施例中，安装座51及活塞本体311、盖体312上分别设有螺纹孔511，通过螺接件依次穿设于对应的螺纹孔511将安装座51分别固定于活塞本体311或盖体312上。

更进一步地，活塞本体311与盖体312相对的一侧各设有一第二连通阀5。具体地，在本实施例中，两个第二连通阀5各设有两个挡板52，四个挡板52沿内缸体2的周向间隔设置，且相邻的两个挡板52在安装座51上的投影至少部分重叠。对应地，各安装座51的安装槽51a各设有两个，四个安装槽51a沿内缸体2的周向间隔设置，且在本实施例中，相邻的两个安装槽51a之间的夹角为90°。

进一步地，在本实施例中，外缸体1开设有连通第一腔室1a1的第一开口1b、及连通第二腔室1a2的第二开口1c，第一开口1b与第二开口1c之间通过外置管道6连通，外置管道6位于第一容腔1a外；连通通道6a为外置管道6。本方案中，将连通通道6a设置于第一容腔1a外，以提高第一容腔1a的空间利用率。具体地，第一连通阀4为设于外置管道6的常闭式电磁阀。

进一步地，为便于节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器100的安装，在本实施例中，外缸体1与活动轴32相对的一侧设有固定轴11。此外，为使得在正常情况下，各腔室内的容积相对均匀，在本实施例中，活塞31与活动轴32相对的一侧设有辅助轴34，辅助轴34沿外缸体1的轴向延伸设置，且自第二容腔2a伸出于外缸体1外。具体地，活动轴32及辅助轴34的直径相同。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，其特征在于，其包括：

外缸体，具有第一容腔；

内缸体，沿所述外缸体的轴向活动设于所述第一容腔，用以将所述第一容腔沿所述外缸体的轴向间隔为第一腔室及第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室之间设有连通通道，所述连通通道上设有第一连通阀，所述内缸体具有第二容腔；以及，

活塞组件，包括活塞、及一端连接于所述活塞的活动轴，所述活塞设有电磁线圈，且沿所述外缸体的轴向活动设于所述第二容腔，用以将所述第二容腔沿所述外缸体的轴向间隔为第三腔室及第四腔室，所述第三腔室与所述第四腔室之间设有阻尼通道，所述阻尼通道上设有第二连通阀，所述活动轴沿所述外缸体的轴向延伸设置，且远离所述活塞的一端自所述第二容腔伸出所述外缸体外；

其中，所述第一腔室及所述第二腔室内容置有液压油，所述第三腔室及所述第四腔室内容置有磁流变液；

在应对温度载荷时，所述第一连通阀打开，所述第二连通阀关闭，且在应对外部载荷时，所述第一连通阀关闭，所述第二连通阀打开；

所述活塞的外周与所述内缸体的内壁之间沿所述外缸体的轴向留有间隙，以形成所述阻尼通道；

所述第二连通阀包括：

安装座，一侧连接于所述活塞在轴向上的一端；以及，

挡板，沿所述内缸体的径向活动设于所述安装座外周，以具有靠近及远离所述安装座的活动行程，所述挡板在靠近所述安装座的位置时，所述阻尼通道连通所述第三腔室及所述第四腔室，所述挡板在远离所述安装座的位置时，所述挡板隔断所述阻尼通道；

其中，所述活塞与所述内缸体的内壁之间沿径向间隔设置，以形成所述阻尼通道；

所述挡板沿所述安装座周向间隔设有多个。

2.根据权利要求1所述的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，其特征在于，所述安装座的外周沿径向向内凹设有安装槽，所述安装槽的槽底设有定铁芯，且所述安装槽的槽底与所述挡板之间设有弹簧；

所述第二连通阀还包括设于所述挡板靠近所述安装座一侧动铁芯，所述动铁芯的外周缠绕有金属线圈，以在所述金属线圈通电时，使得挡板向靠近所述安装座的方向活动。

3.根据权利要求1或2所述的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，其特征在于，所述活塞包括沿所述外缸体的轴向依次设置活塞本体及盖体，所述活塞本体与所述盖体之间配合形成有容纳腔，所述容纳腔的内壁开设有连通所述阻尼通道的避让口；

所述第二连通阀设于所述容纳腔，且所述挡板能够自所述避让口伸出于所述阻尼通道中，以隔断所述阻尼通道。

4.根据权利要求3所述的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，其特征在于，所述活塞本体与所述盖体相对的一侧各设有一所述第二连通阀。

5.根据权利要求1所述的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，其特征在于，所述外缸体开设有连通所述第一腔室的第一开口、及连通所述第二腔室的第二开口，所述第一开口与所述第二开口之间通过外置管道连通，所述外置管道位于所述第一容腔外；

所述连通通道为所述外置管道。

6.根据权利要求5所述的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，其特征在于，所述第一连通阀为设于所述外置管道的常闭式电磁阀。

7.根据权利要求1所述的节省磁流变液的两腔室长冲程磁流变液阻尼器，其特征在于，所述外缸体与所述活动轴相对的一侧设有固定轴；和/或，

所述活塞与所述活动轴相对的一侧设有辅助轴，所述辅助轴沿所述外缸体的轴向延伸设置，且自所述第二容腔伸出于所述外缸体外；和/或，

所述液压油为硅油。