Противоударное сейсмическое устройство

 

Изобретение относится к поглощающим удар бесприводным механическим устройствам и может быть применено в сейсмостроительстве зданий. Изобретение имеет целью также расширение сферы применения в сейсмически активных районах, например на объектах атомной энергетики, строительстве мостов, опор ЛЭП, опор электрофицированных железных дорог и др. Противоударное устройство состоит из герметически закрытого цилиндра 1, нижнего фланца 2, верхнего плоского фланца или шаровой (сферической) головки 3, имеющей с внутренней стороны игольчатый клапан 4, штуцер 5 и запорный вентиль 6 для наполнения цилиндра 1 сжатым воздухом. В цилиндре расположен чугунный поршень 7, рабочая поверхность которого и самого цилиндра 1 покрыты порошковым графитом. Поршень имеет сквозное отверстие в виде сопла 8. Диметр узкой части горловины сопла 8 больше диаметра цилиндрической части игольчатого клапана 4. Противоударное устройство установлено на фундамент 9 (головку сваи 9) и приварено к закладному элементу 10. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к поглощающим удар устройствам и может быть применено в сейсмостроительстве.

Наиболее близким аналогом является противоударное сейсмическое устройство, включающее цилиндр, вертикально установленный между фундаментом и объектом (см. заявку Германии N 1634364, кл. E 02 27/34, 1972).

Недостатком известного решения является неэффективное снижение сейсмических нагрузок и повышенные затраты при возведении зданий и сооружений в сейсмических районах.

Цель изобретения уменьшение разрушительной силы удара при землетрясении, снижение затрат на строительство сейсмостойких зданий и сооружений.

На фиг. 1 изображен общий вид противоударного устройства с шаровой головкой цилиндра в разрезе; на фиг. 2 разрез противоударного устройства с плоской головкой (фланцем) в сварном варианте.

Противоударное сейсмическое устройство (фиг. 1) содержит цилиндр 1 с нижним опорным фланцем 2, шаровую опорную головку 3, которая имеет игольчатый клапан (иглу) 4, штуцер с резьбой 5, к которому присоединен запорный вентиль 6. В цилиндре расположен чугунный поршень 7, рабочая поверхность которого, а также и цилиндра натерты порошковым графитом. Поршень имеет сквозное отверстие в виде сопла 8, при этом диаметр узкой части сопла (горловины) 8 несколько больше диаметра цилиндрической части иглы 4. Противоударное устройство устанавливается на головку сваи 9 фланцем 2 и приваривается к закладному элементу 10. Шаровая головка 3 упирается в сферическую опору сварной колпак 11, который приварен к закладному элементу фундамента 12, при этом сферические поверхности опоры должны быть смазаны графитной мастикой, разведенной на масле. Свая 9 соединена с фундаментом 12 стальными связями 13 при помощи проушин 14, угольников 15 и пружинных натяжных устройств 16.

Эта модель устройства применима для тех объектов, которым и горизонтальные колебания представляют существенную опасность.

Вторая модель (фиг. 2) более жесткая, она применима для тех объектов, которым горизонтальные колебания не несут опасности разрушения.

Работа и устройство самого противоударного механизма идентичны и разнятся в том, что цилиндр 1 вместо шаровой опоры (поз. 3) имеет плоский фланец (поз. 3), поэтому фланцами 2 и 3, при помощи болтов или сварки противоударное устройство жестко крепится к фундаменту и самому объекту. Такими объектами могут быть, например, стационарные машины и оборудование, опоры ЛЭП, опоры электрофицированных железных дорог, пролеты мостов, а также здания в районах с небольшой сейсмичностью и др.

Отличительной особенностью устройства первой модели (фиг. 1) является то, что шаровая головка 3 не связана жестко с фундаментом 12, а только притянута через стальные связи 13 к сферической опоре колпаку 14, приваренному к фундаменту.

Такое устройство является своеобразным шарниром, сглаживающим горизонтальные колебания, уменьшая воздействие на сам объект.

Работа устройства осуществляется так.

Мощный толчок при землетрясении через сваю и фундамент объекта передается противоударному устройству, в результате этого мгновенно с большим ускорением поршень 7 пойдет вверх, сжимая воздух в цилиндре 1 и создавая разряжение в полости цилиндра 1 ниже поршня 7; сжатый воздух из верхней полости цилиндра 1 через сопло 8 устремится в нижнюю полость, уменьшая давление над поршнем 7, продолжая подниматься и сжимать воздух, поршень 7 приблизится к игольчатому клапану 4, который будет входить сперва конусной, а затем и цилиндрической частью в горловину сопла 8, оставляя лишь кольцевой зазор для прохода воздуха; возрастающее давление над поршнем 7 и разрежение под поршнем 7 безударно остановят его, отняв всю приобретенную от удара энергию; давление воздуха в полостях цилиндра 1 через кольцевой зазор в горловине сопла 8 постепенно выравняется, а поршень 7 плавно опустится в исходное положение.

Известно, что работа движущей силы тратится на изменение кинетической энергии тела и на преодоление силы сопротивления.

Из этого следует, что цилиндр 1 противоударного устройства и сама свая должны быть очень прочными, но не массивными.

Для достижения большей компактности противоударного устройства можно применять сжатый воздух, закачав его в цилиндр 1 через вентиль 6.

Формула изобретения

1. Противоударное сейсмическое устройство, включающее цилиндр, вертикально установленные между фундаментом и объектом, отличающееся тем, что цилиндр выполнен с шаровой головкой или плоским фланцем, с игольчатым клапаном, с поршнем, имеющим сквозное отверстие в виде сопла под игольчатый клапан, и с вентилем для заполнения цилиндра сжатым воздухом, причем устройство снабжено подпружиненными связями, соединяющими фундамент с размещенным на нем объектом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено опорой с шарообразным углублением, в которое заведена шаровая головка цилиндра.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что игла клапана выполнена конусной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2