專利名稱：一種多層固定極板流動式電流變阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械及建筑結(jié)構(gòu)減振技術(shù)領(lǐng)域，涉及到電流變材料的應(yīng)用，具體涉及一種電流變阻尼器。本發(fā)明主要用于減小各種機(jī)械或建筑物由于振動或沖擊而引起的破壞。
背景技術(shù)：
電流變體是由可極化微粒分散于基液中形成的一種懸浮液，在外加電場的作用下其粘度、流變行為可隨電場強(qiáng)度等發(fā)生變化，可由極易流動的液體變成粘彈性流體、半固態(tài)流體、甚至是固體。傳統(tǒng)介電型電流變液剪切屈服強(qiáng)度的理論極限為8kPa。然而實(shí)際應(yīng)用中，大多需要電流變液具有比較強(qiáng)的屈服強(qiáng)度或剪切強(qiáng)度，因此介電型電流變液較低的屈服強(qiáng)度限制了其應(yīng)用前景。2003年溫維佳等人提出一種新型巨電流變液，其剪切強(qiáng)度在 5kV/mm電場強(qiáng)度下超過IOOkPa,這一突破性進(jìn)展向人們展示出電流變體的巨大應(yīng)用價值。各種建筑或機(jī)械結(jié)構(gòu)在服役過程中，振動或沖擊載荷會嚴(yán)重影響其安全性及使用壽命。在結(jié)構(gòu)上安裝可以耗能減振的阻尼器件是減小其振動或沖擊響應(yīng)、增加其安全性和穩(wěn)定性的有效手段。傳統(tǒng)的被動控制阻尼器(如液壓阻尼器)僅能提供不可調(diào)節(jié)的阻尼力，其振動控制效果不理想。采用電/磁流變體制備的智能阻尼器，可以通過對電/磁場強(qiáng)度的調(diào)節(jié)來根據(jù)工況實(shí)時連續(xù)地調(diào)節(jié)阻尼力，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)振動或沖擊的主動及半主動控制，更好地防止結(jié)構(gòu)的失效破壞。相對于磁流變阻尼器，以巨電流變體為核心材料的電流變阻尼器具有穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡單、阻尼力調(diào)節(jié)范圍大、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)工作原理，電流變阻尼器分為剪切模式、流動模式和復(fù)合模式。在實(shí)際工程中，通常要求電流變阻尼器能提供較大的阻尼力，這使得采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的電流變阻尼器體積和質(zhì)量較大。此外，電流變液與阻尼器電極板之間的滑移制約了電流變體性能的充分發(fā)揮，導(dǎo)致實(shí)際阻尼力小于理論阻尼力。因此，急需開發(fā)一種體積較小、阻尼力較大、極板處無滑移、結(jié)構(gòu)簡單的新型電流變阻尼器，以滿足工業(yè)發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，以提高相對極板面積、消除電流變液與極板接觸面滑移，從而在較小的體積下得到較大的阻尼力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是多對環(huán)形極板通過化學(xué)或物理方法進(jìn)行表面凹坑化處理，并在主缸體內(nèi)交替平行排列。正、負(fù)極板均各通過3個螺栓與主缸體筒身固定，并經(jīng)螺栓分別與電源正、負(fù)極相連接。主缸體內(nèi)充滿電流變液，各對極板間隙相等。缸體端蓋與缸體通過螺紋連接，端蓋上部留有注液孔以注入電流變液。本發(fā)明的技術(shù)方案如下新型電流變阻尼器，其特征在于包括有主缸缸蓋11、主缸筒身4、前端防漏電保護(hù)環(huán)蓋14、表面微孔凹坑化正極板5、正極螺栓6、正極板分隔套7、 活塞桿1、活塞2、絕緣層3、注液孔13、正極引線孔12、后端防漏電保護(hù)環(huán)蓋17、表面微孔凹坑化負(fù)極板8、負(fù)極螺栓9、負(fù)極板分隔套10、負(fù)極引線孔16、隔板15、副缸18。其中，正負(fù)圓環(huán)形極板交替成對排列，根據(jù)需求可設(shè)計(jì)為2對或2對以上。所有正極板5由3個呈120° 等角排列的正極螺栓6貫穿連接，各極板間設(shè)置等厚分隔套7。正極螺栓6貫穿主缸筒身4 與主缸固定連接。正極導(dǎo)線與3個正極螺栓中的任意一個連接，經(jīng)正極引線孔12穿出接電源正極。前端防漏電保護(hù)環(huán)蓋14與主缸前端蓋11通過螺紋連接。所有負(fù)極板8由3個呈 120°等角排列的負(fù)極螺栓9貫穿連接，各極板間設(shè)置等厚分隔套10。負(fù)極螺栓9貫穿主缸筒身4與主缸固定連接。負(fù)極導(dǎo)線與3個負(fù)極螺栓中的任意一個連接，經(jīng)負(fù)極引線孔16穿出接電源負(fù)極。后端防漏電保護(hù)環(huán)蓋17與主缸隔板15通過螺紋連接?；钊麠U1前端穿過主缸前端蓋11延伸出主缸，后端穿過隔板15延伸至副缸?；钊斐鲋鞲咨w的一端及副缸端頭的外側(cè)分別設(shè)置可與結(jié)構(gòu)相連的連接耳環(huán)。若缸體采用金屬等導(dǎo)電材料制作，在正極螺栓6、負(fù)極螺栓9與主缸4接觸位置設(shè)置絕緣層，以防缸體帶電。所述的活塞桿及活塞均為圓形截面；主缸蓋，前后端防漏電保護(hù)環(huán)蓋，隔板，正負(fù)極板，主缸筒身，副缸筒身均為圓環(huán)形截面。正負(fù)極板間隙為1 2mm，以防止主缸中流經(jīng)極板的巨電流變液被擊穿。所述的巨電流變液為5kV/mm電場強(qiáng)度下剪切強(qiáng)度達(dá)50kPa以上的電流變液。所述的主缸與副缸尺寸可不同，但需在同一軸線上，即中心線在同一直線上，并滿足強(qiáng)度要求。副缸長度應(yīng)大于等于活塞的移動距離，以免活塞移動距離過大與副缸底部發(fā)生碰撞。在主缸蓋上設(shè)置巨電流變液注入孔。本發(fā)明的效果和益處是利用巨電流變液的剪切強(qiáng)度連續(xù)可逆可調(diào)性，根據(jù)振動或沖擊工況提供實(shí)時變化的阻尼力，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械或建筑結(jié)構(gòu)振動的主動、半主動或被動控制。 多層表面凹坑化處理的極板在有限的空間內(nèi)增加了阻尼通道的面積，并顯著降低巨電流變液與極板表面間的滑移，因此，其提供的阻尼力大大提高，其特征滿足小體積大出力的工程需求，具有實(shí)際意義?？傊?，該阻尼器具有構(gòu)造簡單、響應(yīng)速度快、質(zhì)量輕、體積小、出力大、 成本低等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是多層固定極板流動式電流變阻尼器軸向剖視圖。圖2是多層固定極板流動式電流變阻尼器橫向剖視圖。圖3是多層固定極板流動式電流變阻尼器前端局部放大圖。圖4是多層固定極板流動式電流變阻尼器中部局部放大圖。圖中1活塞桿；2活塞；3絕緣層；4主缸筒身；5正極板；6正極螺栓；7正極板分隔套；8負(fù)極板；9負(fù)極螺栓；10負(fù)極板分隔套；11主缸缸蓋；12正極引線孔；13注液孔；14 前端防漏電保護(hù)環(huán)蓋；15隔板；16負(fù)極引線孔；17后端防漏電保護(hù)環(huán)蓋；18副缸缸體。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
參見圖1 圖4。本實(shí)施例主要包括主缸筒身4、主缸蓋 11、多對表面微孔凹坑化處理正極板5和負(fù)極板8、隔板15、活塞桿1、活塞2、副缸體18。其中，主缸筒身4、主缸蓋11、隔板15構(gòu)成主缸，隔板15、副缸體18構(gòu)成副缸。兩端連接有活塞桿1的活塞2設(shè)置在主缸內(nèi)，活塞桿1的前端穿過主缸蓋11延伸出主缸，可由連接耳環(huán)與結(jié)構(gòu)連接；活塞桿1的后端穿過隔板15延伸至副缸18，副缸18底有耳環(huán)可與結(jié)構(gòu)連接。 在主缸內(nèi)設(shè)置多對正負(fù)極板，形成多道阻尼通道，阻尼間隙為1 2mm。正負(fù)極板采用化學(xué)或物理方法，進(jìn)行表面微孔凹坑化處理。所有正極板5由三個呈120°角分布的正極螺栓6 連接，并與主缸筒身4連接固定；各正極板5間設(shè)置等厚度的分隔套7，以固定極板位置，防止不同極板接觸；正極板5距主缸蓋11距離2 IOmm保證液體流通；一個正極螺栓6與導(dǎo)線連接，導(dǎo)線經(jīng)正極引線孔12穿出與電源正極連接。所有負(fù)極板8由三個呈120°角分布的負(fù)極螺栓9連接，并與主缸筒身4連接固定；各負(fù)極板8間設(shè)置等厚度的分隔套10，以固定極板位置，防止不同極板接觸；負(fù)極板8距隔板15距離2 IOmm保證液體流通，一個負(fù)極螺栓9與導(dǎo)線連接，導(dǎo)線經(jīng)負(fù)極引線孔16穿出與電源負(fù)極連接。主缸內(nèi)充滿巨電流變液，主缸蓋11上設(shè)置有注液孔13以注入巨電流變液體。活塞2與最內(nèi)層極板間設(shè)置絕緣層3。為防止漏電，主缸蓋11及隔板15大于主缸體4的直徑，并由外沿將螺栓6和螺栓9 罩入以防止螺栓外露，再設(shè)置前端防漏電環(huán)蓋14和后端防漏電環(huán)蓋17將正極螺栓6和負(fù)極螺栓9完全保護(hù)。若主缸體4由導(dǎo)電材料制成，在正極螺栓6、負(fù)極螺栓9與主缸筒身4 接觸部位設(shè)置絕緣層以防止漏電。副缸缸體18長度應(yīng)大于或等于活塞2的移動距離，以防止活塞2移動距離過大與副缸18發(fā)生碰撞。
權(quán)利要求
1.一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，包括有主缸缸蓋(11)、主缸筒身、前端防漏電保護(hù)環(huán)蓋(14)、表面微孔凹坑化正極板(5)、正極螺栓(6)、正極板分隔套(7)、活塞桿(1)、活塞(2)、絕緣層(3)、注液孔(13)、正極引線孔(12)、后端防漏電保護(hù)環(huán)蓋(17)、表面微孔凹坑化負(fù)極板(8)、負(fù)極螺栓(9)、負(fù)極板分隔套(10)、負(fù)極引線孔(16)、隔板(15)、 副缸(18)；其特征在于正負(fù)圓環(huán)形極板交替成對排列，根據(jù)需求設(shè)計(jì)為2對或2對以上； 所有正極板(5)由3個呈120°等角排列的正極螺栓(6)貫穿連接，各極板間設(shè)置等厚分隔套(7)；正極螺栓(6)貫穿主缸筒身(4)與主缸固定連接；正極導(dǎo)線與3個正極螺栓中的任意一個連接，經(jīng)正極引線孔(12)穿出接電源正極；前端防漏電保護(hù)環(huán)蓋(14)與主缸前端蓋(11)通過螺紋連接；所有負(fù)極板(8)由3個120°等角排列的負(fù)極螺栓(9)貫穿連接，各極板間設(shè)置等厚分隔套(10)；負(fù)極螺栓(9)貫穿主缸筒身(4)與主缸固定連接；負(fù)極導(dǎo)線與3個負(fù)極螺栓中的任意一個連接，經(jīng)負(fù)極引線孔(16)穿出接電源負(fù)極；后端防漏電保護(hù)環(huán)蓋(17)與主缸隔板(1 通過螺紋連接；活塞桿(1)前端穿過主缸前端蓋(11)延伸出主缸，后端穿過隔板(15)延伸至副缸；活塞伸出主缸蓋的一端及副缸端頭的外側(cè)分別設(shè)置與結(jié)構(gòu)相連的連接耳環(huán)；缸體采用金屬等導(dǎo)電材料制作時，在正極螺栓(6)、負(fù)極螺栓(9)與主缸(4)接觸位置設(shè)置絕緣層，以防缸體帶電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，其特征在于活塞桿(1)及活塞( 為圓形截面；主缸缸蓋(11)，前端防漏電保護(hù)環(huán)蓋(14)，后端防漏電保護(hù)環(huán)蓋(17)，隔板(1 ，表面微孔凹坑化正極板( ，表面微孔凹坑化負(fù)極板(8)，主缸筒身 (4)，副紅(18)均為圓環(huán)形截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，其特征在于采用2 對或2對以上極板，正負(fù)極板交替排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，其特征在于所有極板經(jīng)表面凹坑化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，其特征在于正極板(5)由3個120°等角排列的正極螺栓(6)貫穿連接，各極板間設(shè)置等厚分隔套(7)；正極螺栓(6)貫穿主缸筒身(4)與主缸固定連接；正極導(dǎo)線與3個正極螺栓中的任意一個連接，經(jīng)正極引線孔(12)穿出接電源正極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，其特征在于負(fù)極板(8)由3個呈120°等角排列的負(fù)極螺栓(9)貫穿連接，各極板間設(shè)置等厚分隔套(10)； 負(fù)極螺栓(9)貫穿主缸筒身(4)與主缸固定連接；負(fù)極導(dǎo)線與3個負(fù)極螺栓中的任意一個連接，經(jīng)負(fù)極引線孔(16)穿出接電源負(fù)極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，其特征在于主缸蓋(11)外緣超出主缸筒身G)，將正極螺栓(6)罩入其中；隔板(1 外緣超出主缸筒身 G)，將負(fù)極螺栓(9)罩入其中；再設(shè)置前端防漏電環(huán)蓋(14)和后端防漏電環(huán)蓋(17)將螺栓(6)和螺栓(9)完全封閉，避免螺栓與外界接觸。
全文摘要
一種多層固定極板流動式電流變阻尼器，屬于機(jī)械及建筑結(jié)構(gòu)減振技術(shù)領(lǐng)域。其特征是包括主缸(4)和副缸(18)，主缸內(nèi)通過活塞桿(1)設(shè)置有活塞(2)，主缸內(nèi)設(shè)置多對圓環(huán)形固定極板。所有電極板采用物理或化學(xué)方法進(jìn)行表面微孔凹坑化處理。正極板(5)或負(fù)極板(8)均由3個呈120°等角排列的正極螺栓(6)或負(fù)極螺栓(9)貫穿連接，并貫穿主缸筒身(4)與主缸固定連接，各極板間設(shè)置等厚分隔套。本發(fā)明的效果和益處是多層且表面凹坑化處理的極板在有限的空間內(nèi)增加了阻尼通道的面積，并顯著降低巨電流變液與極板表面間的滑移，具有構(gòu)造簡單響應(yīng)速度快質(zhì)量輕體積小出力大等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F16F9/53GK102287476SQ20111020812
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者紀(jì)松, 董旭峰, 譚鎖奎, 趙紅 申請人:大連理工大學(xué)