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一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器

阅读：135发布：2021-02-27

IPRDB可以提供一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，包括中心轴、外套筒和至少两个形状记忆合金螺旋弹簧件，所述至少两个形状记忆合金螺旋弹簧件均匀地、对称地固定在所述中心轴和外套筒之间。本实用新型的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，可根据工程需求提供阻尼力，能够输出大位移且变形可自复位。该新型阻尼器可根据实际所需阻尼力选择形状记忆合金螺旋弹簧的安装个数，其内部的弹簧更换方便，适用于强地震、超强风等导致建筑结构产生大位移的情况，同时，阻尼器的耐久性和耐腐蚀也得到提高及最大限度保证。，下面是一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，包括中心轴、外套筒，其特征在于，还包括至少两个形状记忆合金螺旋弹簧件，所述至少两个形状记忆合金螺旋弹簧件均匀地、对称地固定在所述中心轴和外套筒之间。

2.如权利要求1所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述中心轴包括中心轴杆和中心轴圆盘，所述中心轴和所述中心轴圆盘固定连接为一体。

3.如权利要求2所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述外套筒包括外套筒筒体、外套筒圆盘，所述外套筒和所述外套筒圆盘固定连接为一体。

4.如权利要求3所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述中心轴与所述外套筒通过限位销栓连接。

5.如权利要求4所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述至少两个形状记忆合金螺旋弹簧件沿着所述中心轴圆盘及所述外套筒圆盘均匀布置且布置在所述中心轴圆盘和所述外套筒圆盘之间。

6.如权利要求5所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述形状记忆合金螺旋弹簧件包括形状记忆合金螺旋弹簧、第一固定卡座、第二固定卡座及连接螺栓，所述形状记忆合金螺旋弹簧簧杆直径和所述第一固定卡座的中心圆孔直径相吻合，所述形状记忆合金螺旋弹簧穿过所述第一固定卡座的中心圆孔并卡在所述第二固定卡座的凹槽处，所述簧杆直径与所述第二固定卡座的凹槽宽度相吻合，所述第一固定卡座与所述第二固定卡座通过螺栓连接，所述第二固定卡座与所述连接螺栓固定连接为一体。

7.如权利要求6所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：每个所述形状记忆合金螺旋弹簧件包括一个形状记忆合金螺旋弹簧、两个第一固定卡座、两个第二固定卡座，所述两个第一固定卡座分别通过连接螺栓与两个第二固定卡座连接，所述形状记忆合金螺旋弹簧固定在所述两个第一固定卡座之间，所述形状记忆合金螺旋弹簧穿过所述第一固定卡座的中心圆孔并卡在所述第二固定卡座的凹槽处。

8.如权利要求7所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述第二固定卡座上设置有螺栓杆，所述螺栓杆用于将所述形状记忆合金螺旋弹簧件与所述中心轴圆盘及外套筒圆盘连接。

9.如权利要求8所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述阻尼器还包括两个连接件，分别与所述中心轴和所述外套筒筒体固定连接，通过与所述中心轴固定连接的连接件，阻尼器与其所处位置上部的梁或板等结构构件连接，通过与所述外套筒筒体固定连接的连接件，阻尼器与其所处位置下部的支撑或梁柱节点连接。

10.如权利要求8或9所述的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，其特征在于：所述形状记忆合金螺旋弹簧件通过锁紧螺母与所述中心轴圆盘和所述外套筒圆盘连接。

说明书全文

一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器

技术领域

[0001] 本实用新型属于土木工程结构消能减震技术领域，具体地，本实用新型涉及一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器。

背景技术

[0002] 地震中建筑物的破坏与倒塌是造成地震灾害的主要原因。传统结构抗震是通过增强结构本身的强度、刚度和延性来抵御地震作用，即由结构本身储存和消耗地震能量，经济投入量较大也不易达到预期的效果。

[0003] 结构消能减震设计是在结构中设置消能装置，通过其局部变形提供附加阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，达到预期设防要求。在结构的某些部位安装消能装置，在小风或小震下，这些消能杆件和结构共同工作，结构本身处于弹性状态并满足正常使用要求；在大震或大风下，随着结构侧向变形的增大，消能杆件或消能装置产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使结构的动能或者变形能转化成热能等形式耗散掉，迅速衰减结构的地震或风振反应，使主体结构避免出现明显的非弹性状态。

[0004] 公开号为CN 204081122U的中国实用新型专利申请公开了一种建筑用减震弹簧阻尼器，通过上下设置的弹性体采用对称配置与层层叠叠的组装方式，使上下弹性体在机构运作时产生拉压工作机制，有效提高阻尼器的耐震容量。但是，耗能装置的耐久性和耐腐蚀是目前结构减震领域中普遍存在的问题。形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）是一种新型功能材料，该材料具有独特的形状记忆效应、超弹性效应、优良的阻尼性能、抗疲劳性能和耐腐蚀性能。利用形状记忆合金的超弹性滞回和高阻尼特性制作的被动耗能阻尼器可以克服上述问题。

[0005] 公开号为CN101429788A的中国发明专利申请公开了一种形状记忆合金阻尼器，该阻尼器由新型形状记忆合金微弹簧摩擦阻尼材料制成，具有振动结束后变形可自动复位的优点。其中，形状记忆合金微弹簧摩擦阻尼材料含有采用超弹性形状记忆合金细丝缠绕而成的小型弹簧。但是，该专利申请中的阻尼器能够提供的控制力和位移较小，故不适用于强地震、超强风作用下建筑结构产生大幅度振动的情况。此外，该专利申请中的超弹性形状记忆合金细丝弹簧在使用过程中易产生损伤而导致失效。实用新型内容

[0006] 为了克服以上现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，包括中心轴、外套筒和至少两个大尺寸超弹性形状记忆合金螺旋弹簧件，所述至少两个形状记忆合金螺旋弹簧件均匀地、对称地固定在所述中心轴和外套筒之间。阻尼器内部的大尺寸形状记忆合金螺旋弹簧在拉压作用下可通过超弹性效应形成的滞回环进行耗能且能够提供大变形能力。其中，所述大尺寸涉及簧杆直径（12mm~20mm）、弹簧外径（36mm~100mm）、弹簧截距（20mm~30mm）和弹簧圈数（3圈～5圈），同时，多个形状记忆合金螺旋弹簧件共同工作，有利于提高阻尼器的承载力，以及降低单个形状记忆合金螺旋弹簧件的受力，这使得形状记忆合金螺旋弹簧件的寿命延长，阻尼器的耐久性得到进一步改善，使用周期亦得以延长。

[0007] 优选的是，所述中心轴包括中心轴杆和中心轴圆盘，所述中心轴杆和所述中心轴圆盘固定连接为一体。

[0008] 上述任一方案中，优选的是，所述外套筒包括外套筒筒体、外套筒圆盘，所述外套筒筒体和所述外套筒圆盘固定连接为一体。

[0009] 上述任一方案中，优选的是，所述中心轴圆盘与所述外套筒圆盘尺寸相同。

[0010] 上述任一方案中，优选的是，所述中心轴与所述外套筒通过限位销栓连接。

[0011] 上述任一方案中，优选的是，所述至少两个形状记忆合金螺旋弹簧件沿着所述中心轴圆盘及所述外套筒圆盘均匀布置且布置在所述中心轴圆盘和所述外套筒圆盘之间。

[0012] 上述任一方案中，优选的是，所述形状记忆合金螺旋弹簧件包括形状记忆合金螺旋弹簧、第一固定卡座、第二固定卡座及连接螺栓，所述形状记忆合金螺旋弹簧簧杆直径和所述第一固定卡座的中心圆孔直径相吻合，所述形状记忆合金螺旋弹簧穿过所述第一固定卡座的中心圆孔并卡在所述第二固定卡座的凹槽处，所述簧杆直径与所述第二固定卡座的凹槽宽度相吻合，所述第一固定卡座与所述第二固定卡座通过螺栓连接，所述第二固定卡座与所述连接螺栓固定连接为一体。

[0013] 上述任一方案中，优选的是，每个所述形状记忆合金螺旋弹簧件包括一个形状记忆合金螺旋弹簧、两个第一固定卡座、两个第二固定卡座，所述两个第一固定卡座分别通过连接螺栓与两个第二固定卡座连接，所述形状记忆合金螺旋弹簧固定在所述两个第一固定卡座之间，所述形状记忆合金螺旋弹簧穿过所述第一固定卡座的中心圆孔并卡在所述第二固定卡座的凹槽处。

[0014] 上述任一方案中，优选的是，所述第二固定卡座上设置有螺栓杆，所述螺栓杆用于将所述形状记忆合金螺旋弹簧件与所述中心轴圆盘及外套筒圆盘连接。

[0015] 形状记忆合金螺旋弹簧与第一固定卡座、第二固定卡座的连接方式，及形状记忆合金螺旋弹簧件与中心轴圆盘及外套筒圆盘采用螺栓杆进行连接，使得本实用新型的阻尼器在形状记忆合金螺旋弹簧发生损坏的时候，更换非常方便，操作简单。

[0016] 上述任一方案中，优选的是，所述阻尼器还包括两个连接件，分别与所述中心轴杆和所述外套筒筒体固定连接为一体。通过与所述中心轴杆固定连接的连接件，阻尼器与其所处位置上部的梁或板等结构构件或梁柱节点连接，通过与所述外套筒筒体固定连接的连接件，阻尼器与其所处位置下部的支撑或梁柱节点连接。

[0017] 上述任一方案中，优选的是，所述形状记忆合金螺旋弹簧所使用的材料为超弹性形状记忆合金（SMA）。

[0018] 上述任一方案中，优选的是，所述形状记忆合金螺旋弹簧，可根据工程需要提供阻尼力选择安装个数。

[0019] 上述任一方案中，优选的是，所述形状记忆合金螺旋弹簧件通过锁紧螺母与所述中心轴圆盘和所述外套筒圆盘连接。

[0020] 根据本实用新型的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，可根据工程需求提供阻尼力，能输出大位移，变形可自复位，且弹簧更换方便，可以根据实际所需阻尼力选择形状记忆合金螺旋弹簧的安装个数，适用于强地震、超强风等导致建筑结构产生大位移的情况，并且，阻尼器的耐久性和耐腐蚀能力也得到提高及最大限度保证。

附图说明

[0021] 图1是按照本实用新型实施例的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器一优选实施例的立体示意图。

[0022] 图2是图1所示阻尼器的正视图。

[0023] 图3是图1所示阻尼器的俯视图。

[0024] 图4是图1所示阻尼器的弹簧件的三维示意图。

[0025] 图5是图4所示弹簧件的正视图。

[0026] 图6是图4所示弹簧件顶端的形状记忆合金螺旋弹簧与第一固定卡座、第二固定卡座的位置关系分解图。

[0027] 图7是图6所示的弹簧件的第一固定卡座的仰视图。

[0028] 图8是图6所示的弹簧件的第二固定卡座的仰视图。

[0029] 图9是图6所示第二固定卡座的断面图。

[0030] 图10是按照本实用新型实施例的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器另一优选实施例的三维示意图。

[0031] 图11是图10所示形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器的正视图。

[0032] 图12是图10所示形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器的俯视图

[0033] 图13是按照本实用新型实施例的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器另一优选实施例的俯视图。

[0034] 图14是按照本实用新型实施例的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器另一优选实施例的俯视图。

[0035] 图15是按照本实用新型实施例的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器另一优选实施例的俯视图。

[0036] 图16是按照本实用新型实施例的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器另一优选实施例的俯视图。

[0037] 图中各个标号的含义如下：

[0038] 1：中心轴；11：中心轴杆；12：中心轴圆盘；13：中心轴连接件；

[0039] 2：外套筒；21：外套筒筒体；22：外套筒圆盘；23：外套筒连接件；

[0040] 3：形状记忆合金螺旋弹簧件；31：形状记忆合金螺旋弹簧；32：第一固定卡座；33：第二固定卡座；34：固定卡座的螺栓；35：螺栓杆；

[0041] 4：锁紧螺母；5：限位销栓。

具体实施方式

[0042] 为了更好理解本实用新型的技术方案和优点，以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型做进一步说明。

[0043] 实施例1

[0044] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，如图1和图2所示，包括中心轴1、外套筒2和四个形状记忆合金螺旋弹簧件3，中心轴1包括中心轴杆11、中心轴圆盘12和中心轴连接件13，中心轴连接件13与中心轴杆11固定连接为一体，中心轴杆11和中心轴圆盘12固定连接为一体；外套筒2包括外套筒筒体21、外套筒圆盘22和和外套筒连接件23，外套筒连接件23与外套筒筒体21固定连接为一体，外套筒筒体21和外套筒圆盘22固定连接为一体；中心轴1与外套筒2通过限位销栓5连接；四个形状记忆合金螺旋弹簧件3沿着中心轴圆盘12及外套筒圆盘22均匀布置且布置在中心轴圆盘12和外套筒圆盘22之间，该形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器的俯视图如图3所示；如图4和图5所示，每个形状记忆合金螺旋弹簧件3包括一个形状记忆合金螺旋弹簧31、两个第一固定卡座32、两个第二固定卡座33，两个第一固定卡座分别通过连接螺栓34与两个第二固定卡座连接，形状记忆合金螺旋弹簧31固定在所述两个第一固定卡座32之间，由于材料不易机械加工，形状记忆合金螺旋弹簧31通过第一固定卡座32的中心圆孔并卡在第二固定卡座33的凹槽处，形状记忆合金弹簧31、第一固定卡座32和第二固定卡座33之间的位置关系分解图如图6所示，其中，形状记忆合金弹簧31的簧杆直径与第一固定卡座的中心圆孔直径及第二固定卡座33的凹槽宽度相吻合，其中，第一固定卡座32、第二固定卡座33的俯视图分别如图7和图8所示，其中，第二固定卡座33的断面如图9所示，第二固定卡座33上固定连接有与中心轴圆盘或外套筒圆盘连接的螺栓杆35，螺栓杆35用于将形状记忆合金螺旋弹簧件3与中心轴圆盘12及外套筒圆盘22连接；本实施例中，通过中心轴连接件13，该阻尼器与其所处位置上部的梁或板等结构构件或梁柱节点连接，通过外套筒连接件23，该阻尼器与其所处位置下部的支撑或梁柱节点连接；形状记忆合金螺旋弹簧件3通过锁紧螺母4与中心轴圆盘12和外套筒圆盘22连接。

[0045] 本实施例中，中心轴圆盘12和外套筒圆盘22尺寸相同，形状记忆合金螺旋弹簧31的簧杆直径（12mm~20mm）、弹簧外径（36mm~100mm）、弹簧截距（20mm~30mm）和弹簧圈数（3圈~5圈），形状记忆合金螺旋弹簧31的安装位置离中心轴圆盘12边缘和外套筒圆盘22边缘的距离相同。具体尺寸可根据实际需要选择。

[0046] 本实施例中的形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器可通过如下加工、制作过程得到：

[0047] （1）分别在小震和大震的作用下，对工程结构进行分析，根据需要达到的性能需求，确定阻尼器的尺寸和参数。

[0048] （2）加工所需的中心轴杆11、中心轴圆盘12、中心轴连接件13、外套筒筒体21、外套筒圆盘22、外套筒连接件23、形状记忆合金螺旋弹簧31、第一固定卡座32、第二固定卡座33、固定卡座的螺栓34和与圆盘连接的螺栓杆35。

[0049] （3）将中心轴杆11、中心轴圆盘12和中心轴连接件13固定连接在一起形成中心轴1；将外套筒筒体21、外套筒上的圆盘22和外套筒的连接件23固定连接在一起形成外套筒2；将形状记忆合金螺旋弹簧31、第一固定卡座 32、第二固定卡座33、固定卡座的螺栓34和与圆盘连接的螺栓杆35组装在一起形成形状记忆合金螺旋弹簧件3。

[0050] （4）形状记忆合金螺旋弹簧件3用锁紧螺母4分别与中心轴圆盘12和外套筒圆盘22固定连接。

[0051] （5）中心轴1和外套筒2通过限位销栓5连接，限位销栓5是为了防止形状记忆合金螺旋弹簧31变形过大而破坏。

[0052] （6）利用销轴将通过中心轴的连接件13与阻尼器所处位置上部的梁或板等结构构件或梁柱节点处设置的钢板连接，利用销轴将外套筒的连接件23与阻尼器所处位置下部的支撑或梁柱节点处设置的钢板连接。

[0053] 实施例2.1

[0054] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，与实施例1不同的是，形状记忆合金螺旋弹簧件3的个数为两个，该两个形状记忆合金螺旋弹簧件3沿中心轴圆盘12和外套筒圆盘22的圆周方向对称分布，其立体结构图、正视图和俯视图如图10-12所示。

[0055] 实施例2.2

[0056] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，与实施例1不同的是，形状记忆合金螺旋弹簧件3的个数为三个，该三个形状记忆合金螺旋弹簧件3沿中心轴圆盘12和外套筒圆盘22的圆周方向均匀分布成等边三角形，两两之间间隔120°，其俯视图如图13所示。

[0057] 实施例2.3

[0058] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，与实施例1不同的是，形状记忆合金螺旋弹簧件3的个数为五个，该五个形状记忆合金螺旋弹簧件3沿中心轴圆盘12和外套筒圆盘22的圆周方向均匀分布呈正五边形，相邻之间的形状记忆合金螺旋弹簧件3之间的夹角为
72°，其俯视图如图14所示。

[0059] 实施例2.4

[0060] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，与实施例1不同的是，形状记忆合金螺旋弹簧件3的个数为六个，该六个形状记忆合金螺旋弹簧件3沿中心轴圆盘12和外套筒圆盘22的圆周方向均匀分布成正六边形，相邻之间的形状记忆合金螺旋弹簧件3之间的夹角为
60°其俯视图如图15所示。

[0061] 实施例2.5

[0062] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，与实施例1不同的是，形状记忆合金螺旋弹簧件3的个数为八个，该八个形状记忆合金螺旋弹簧件3沿中心轴圆盘12和外套筒圆盘22的圆周方向均匀分布成正八边形，相邻之间的形状记忆合金螺旋弹簧件3之间的夹角为
45°其俯视图如图16所示。

[0063] 实施例3

[0064] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，与实施例1不同的是，中心轴1和外套筒2通过高强螺栓分别与设置在上部的梁或板等结构构件或梁柱节点的钢板、下部的支撑或梁柱节点的钢板相连接。

[0065] 实施例4

[0066] 一种形状记忆合金螺旋弹簧阻尼器，与实施例1不同的是，中心轴1和外套筒2通过焊接分别与设置在上部的梁或板等结构构件或梁柱节点的钢板、下部的支撑或梁柱节点的钢板相连接。

[0067] 需要说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
螺旋弹簧-专利编号CN105443632B	2020-05-13	381
螺旋弹簧-专利编号CN109073020A	2020-05-11	155
螺旋弹簧-专利编号CN108779823A	2020-05-11	948
螺旋弹簧-专利编号CN101617140B	2020-05-12	1011
螺旋弹簧-专利编号CN109073018A	2020-05-13	609
螺旋弹簧-专利编号CN101184934A	2020-05-13	1083
螺旋弹簧-专利编号CN108779823B	2020-05-11	291
螺旋弹簧-专利编号CN104455135A	2020-05-12	730
螺旋弹簧-专利编号CN102472345B	2020-05-12	470
螺旋弹簧-专利编号CN106461007A	2020-05-11	90

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