АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК F16F9/04 

Изобретение относится к устройствам активной сейсмозащиты зданий и сооружений и может быть использовано в системе амортизации (сейсмоизоляции) для защиты реакторного отделения атомных электростанций от силового воздействия при землетрясениях.

Известна система многокомпонентной вибро- и сейсмозащиты, которая представляет собой пружинные изоляторы с поршневыми демпферами вязкого трения типа VES, и позволяет снизить вертикальные и горизонтальные нагрузки от сейсмического воздействия [1].

Однако для больших масс амортизируемого объекта и значительных перемещений по горизонту винтовые пружины не приемлемы в качестве амортизаторов, поскольку они менее энергоемки, подвержены более быстрому старению, обладают недостаточными виброизолирующими свойствами и имеют более ограниченные хода по горизонту по сравнению с пневматическими амортизаторами с резинокордной оболочкой.

Известное устройство содержит опорные плиты, между которыми размещено телескопическое направляющее устройство, выполненное в виде наружного и внутреннего стаканов с установленными между ними центрирующими элементами. Упругий элемент в виде эластичной торообразной оболочки, заполненной газом, охватывает направляющее устройство и связан посредством обоймы с наружным стаканом, а с внутренним стаканом связан торообразный пуансон, опирающийся на оболочку [2].

Недостатками этого устройства являются: отсутствие сейсмозащиты по горизонту, так как упругий элемент помещен в жесткую обойму; для обеспечения большой грузоподъемности торообразная оболочка будет иметь неприемлимо большие габариты; большая площадь эластичной оболочки обусловливает большие диффузионные утечки.

Предлагаемое изобретение решает задачу по повышению грузоподъемности амортизирующего устройства при ограниченных его габаритах, увеличению хода по горизонту, обеспечению стабильности положения амортизируемого объекта от горизонтальных возмущающих сил и гарантированного возврата амортизируемого объекта в исходное положение по горизонту.

Это решается благодаря тому, что в амортизирующем устройстве, содержащем упругий элемент и охватываемое им телескопическое направляющее устройство, выполненное в виде встречнонаправленных наружного и внутреннего стаканов с центрирующими элементами, установленными между ними, и опорными плитами, упругий элемент выполнен в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана пневматических амортизаторов, включающих каждый по крайней мере корпус и плунжер, закрепленные соответственно на наружном и внутреннем стаканах, днище каждого из последних имеет выпуклую тарельчатую форму с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующей опорной плитой, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными плитами, центр которого в продольном сечении направляющего устройства расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление, а амортизирующее устройство снабжено размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующими с ними цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующими опорными плитами.

Кроме того, амортизирующее устройство может быть снабжено резинокордной оболочкой, соединяющей наружный и внутренний стаканы и образующей с ними дополнительный пневматический амортизатор.

На фиг. 1 показано амортизирующее устройство, общий вид в разрезе; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Амортизирующее устройство содержит упругий элемент 1, телескопическое направляющее устройство 2, выполненное в виде наружного стакана 3 и внутреннего стакана 4, соединенных резинокордной оболочкой 5. Днища стаканов имеют выпуклую тарельчатую форму с осевыми каналами а, в которых размещены цилиндрические ползуны 6, шарнирно соединенные с опорными плитами 7.

С помощью опорных плит амортизирующее устройство крепится к амортизируемому объекту и основанию. Каждое днище по периметру осевого канала имеет кольцевую площадку (лыску) b, посредством которой днище контактирует с опорной плитой 7. Каждое днище выполнено со скруглением по радиусу R, превышающему половину расстояния между опорными плитами 7, центр которого в продольном сечении направляющего устройства 2 расположен на прямой, параллельной продольной оси устройства и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление.

Упругий элемент 1 охватывает телескопическое направляющее устройство 2 и выполнен в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана 3 пневматических амортизаторов, содержащих корпус 8 и плунжер 9 и соединенных резинокордной оболочкой 10. Корпуса 8 амортизаторов закреплены на наружном стакане 3 направляющего устройства 2, а плунжера 9 скреплены с днищем внутреннего стакана 4 через стойку 11. Между наружным 3 и внутренним 4 стаканами направляющего устройства 2 установлены центрирующие элементы в виде роликов 12, 13. При этом ролики 12 равномерно установлены на внутреннем стакане 4 с возможностью качения по наружной поверхности внутреннего стакана 4. В опорных плитах 7 размещен набор резиновых буферов 14 короткоходовой местной амортизации, контактирующих соответственно с основанием или амортизируемым объектом.

Таким образом, несколько амортизаторов связаны с амортизируемым объектом и основанием только одной связью в виде кегли с тарельчатыми поверхностями, а вся конструкция амортизирующего устройства представляет собой блок, полностью законченный на заводе-изготовителе, готовый к использованию путем простого подсоединения опорных плит 7.

Амортизирующее устройство работает следующим образом.

Амортизация объекта в вертикальном направлении осуществляется за счет упругого элемента 1 при относительных перемещениях корпуса 8 и плунжера 9 и перекатывании резинокордной оболочки 10 в зазоре между ними, а также при относительных перемещениях наружного 3 и внутреннего 4 стаканов направляющего устройства 2 и перекатывании резинокордной оболочки 5 в зазоре между ними.

В процессе перемещений амортизируемого объекта в любом направлении по горизонту происходит поворот кегли и обкатка ее тарельчатых поверхностей, т. е. перекатывание скругленных днищ наружного 3 и внутреннего 4 стаканов направляющего устройства по опорным плитам 7, а также упругая деформация пневмоподушек упругого элемента 1 и направляющего устройства 2. При этом цилиндрический ползун 6 скользит относительно осевого канала а и разворачивается на шарнире, осуществляя кинематическую фиксацию днища и предотвращая смещение его относительно опорной плиты 7. Возникающие при работе системы боковые нагрузки через ползун 6 и его шарнирное соединение передаются на опорную плиту 7. При этом наличие горизонтальной площадки b на днищах наружного 3 и внутреннего 4 стаканов обеспечивает ступень горизонтальной силовой характеристики, которая позволяет обеспечить стабильность положения амортизируемого объекта при действии горизонтальных возмущающих сил, вызванных работой динамически неуравновешенного оборудова- ния, размещенного на амортизируемом объекте, или другими причинами.

Резиновые буферы 14 короткоходовой амортизации дополнительно снижают уровень нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости. Возврат амортизируемого объекта в исходное положение по горизонту осуществляется, в основном, за счет горизонтальной составляющей продольного (осевого) усилия амортизирующего устройства, возникающей при его наклоне из-за взаимного смещения центров радиусов R наружного 3 и внутреннего 4 стаканов направляющего устройства. Возникающий при этом момент сил воспринимается центрирующими роликами 12 и 13.

Деление упругого элемента на несколько амортизаторов с суммарной грузоподъемностью, равной грузоподъемности устройства в целом, позволило уменьшить диаметр каждого амортизатора в раз, где n - число амортизаторов в устройстве. Снятие с упругого элемента функции восприятия момента неуравновешенности, возникающего при горизонтальных перемещениях, и передача этих функций телескопическому направляющему устройству позволяет отказаться от необходимости направления плунжера относительно корпуса внутри каждого амортизатора, что уменьшает длину амортизатора до минимальной, определяемой лишь требуемыми ходами по вертикали и размерами резинокордной оболочки и соответственно уменьшает его вес при сохранении всех требований по герметичности.

Таким образом, предлагаемое амортизирующее устройство обеспечивает стабильность положения амортизируемого объекта от горизонтальных возмущающих сил, перемещение амортизируемого объекта в любом направлении в пределах установленного годографа перемещений, позволяет обеспечить самовосстановление амортизируемого объекта по горизонту с требуемыми горизонтальными перегрузками и повысить грузоподъемность устройства без увеличения его габаритов.

Использование: машиностроение, строительство, в частности системы активной сейсмозащиты зданий и сооружений. Сущность изобретения: амортизирующее устройство содержит опорные плиты, между которыми размещено телескопическое направляющее устройство, включающее наружный и внутренний стаканы, соединенные резинокордной оболочкой. Днища стаканов имеют выпуклую тарельчатую форму с осевыми каналами, контактирующими внутренними стенками с цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными с опорными плитами. На каждом днище по периметру осевого канала выполнена кольцевая площадка, контактирующая с опорной плитой. Кроме того, каждое днище имеет радиус скругления, величина которого превышает половину расстояния между опорными плитами, прчем в продольном сечении устройства центр радиуса расположен на прямой, параллельной продольной оси направляющего устройства и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление. Между наружным и внутренним стаканами установлены центрирующие элементы, одни из которых закреплены на наружном стакане и взаимодействуют с внутренним, а другие закреплены на внутреннем стакане и взаимодействуют с наружным. Вокруг телескопического направляющего устройства равномерно расположены несколько пневматических амортизаторов, корпуса которых закреплены на наружном стакане направляющего устройства, а плунжеры - на внутреннем. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее упругий элемент и охватываемое им телескопическое направляющее устройство, выполненное в виде встречно направленных наружного и внутреннего стаканов с центрирующими элементами, установленными между ними, и опорными плитами, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен в виде равномерно расположенных вокруг наружного стакана пневматических амортизаторов, включающих каждый по крайней мере корпус и плунжер, закрепленные соответственно на наружном и внутреннем стаканах, днище каждого из последних имеет выпуклую тарельчатую форму с осевым каналом, кольцевой площадкой вокруг последнего, контактирующей с соответствующей опорной плитой, и радиусом скругления, превышающим половину расстояния между опорными плитами, центр которого в продольном сечении направляющего устройства расположен на прямой, параллельной продольной оси последнего и проходящей через линию перехода кольцевой площадки в скругление, а амортизирующее устройство снабжено размещенными в соответствующих осевых каналах и контактирующими с ними цилиндрическими ползунами, шарнирно соединенными одними концами с соответствующими опорными плитами. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено резинокордной оболочкой, соединяющей наружный и внутренний стаканы и образующей с ними дополнительный пневматический амортизатор.