一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜒式磁流變閥的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜒式磁流變閥，主要由端蓋、閥芯、閥體、定位盤(pán)、阻尼圓盤(pán)、勵(lì)磁線圈及密封圈組成。磁流變閥阻尼間隙設(shè)計(jì)成由圓環(huán)和徑向阻尼間隙共同組成的蜿蜒式結(jié)構(gòu)，構(gòu)成四段有效阻尼間隙液流通道，有效增大了阻尼間隙長(zhǎng)度，保證了磁流變液在每一段阻尼間隙內(nèi)的流動(dòng)方向都與磁力線方向垂直，提高了磁場(chǎng)利用率，使得磁流變閥壓差可調(diào)范圍更寬。另外，該磁流變閥無(wú)需通過(guò)減小阻尼間隙處的寬度來(lái)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，阻尼間隙處不易堵塞，磁流變閥的控制性能更加穩(wěn)定。同時(shí)，磁流變閥采用螺釘連接及單個(gè)勵(lì)磁線圈供電，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、加工裝配簡(jiǎn)單、外形尺寸小。特別適合應(yīng)用于多級(jí)壓力可調(diào)的磁流變液壓控制系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜒式磁流變閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種磁流變閥,尤其涉及一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜓式磁流變閥。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)液壓控制閥是通過(guò)控制閥口節(jié)流面積的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓回路壓力及流量的控制，這使得液壓控制閥內(nèi)部存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元部件，導(dǎo)致液壓閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、智能控制困難、響應(yīng)速度慢。而以智能流體磁流變液為工作介質(zhì)的磁流變閥能很好的解決這一不足。由于磁流變液的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使得磁流變閥成為當(dāng)前智能液壓控制閥的主要研究方向。
[0003]磁流變液是一種高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、小磁頑力的軟磁性材料，均勻的分散在不導(dǎo)磁基液中形成的懸濁液，可隨著外界磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化。磁流變閥是基于磁流變液的流變特性而設(shè)計(jì)的一種新型智能液壓控制元件，通過(guò)電流的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼液流通道內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的控制，改變磁流變液的剪切屈服強(qiáng)度，從而達(dá)到對(duì)磁流變閥進(jìn)出口間的壓力差控制的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)控制。磁流變閥無(wú)相對(duì)移動(dòng)部件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)可靠、可通過(guò)電信號(hào)控制，控制方便且響應(yīng)速度快，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)液壓閥的不足，達(dá)到改善液壓系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)特性的目的。
[0004]磁流變閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，影響壓差控制調(diào)節(jié)的主要因素是阻尼間隙部分的結(jié)構(gòu)及有效長(zhǎng)度。目前國(guó)內(nèi)外提出的磁流變閥阻尼間隙結(jié)構(gòu)中主要為圓環(huán)型阻尼間隙和圓環(huán)圓盤(pán)混合型阻尼間隙的磁流變閥，此類磁流變閥均存在有效阻尼間隙較短及磁場(chǎng)利用率不高等不足，從而導(dǎo)致壓差可調(diào)范圍較窄。一般情況下該類磁流變閥以減小阻尼間隙寬度或者增加阻尼間隙有效長(zhǎng)度來(lái)增大壓差的可調(diào)范圍，但容易造成磁流變閥的液流通道堵塞和外形尺寸較大等問(wèn)題。
[0005]中國(guó)專利CN203009437U公開(kāi)了一種徑向流動(dòng)兩級(jí)盤(pán)式磁流變閥，通過(guò)定位盤(pán)、阻尼圓盤(pán)及閥芯之間形成四段圓盤(pán)型阻尼間隙液流通道，構(gòu)成四級(jí)壓差可控，有效的增大有效阻尼間隙長(zhǎng)度，提高磁場(chǎng)利用率，使閥的壓差可調(diào)范圍變得更寬。但是，該磁流變閥端蓋與閥體部分采用螺紋連接，使得這個(gè)閥體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外徑尺寸較大、不方便加工和裝配；同時(shí)，端蓋與外部管道接口處也為螺紋連接，雙頭螺紋會(huì)使得螺旋角較容易松動(dòng)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固并且不方便拆卸；另外，該磁流變閥是通過(guò)兩個(gè)勵(lì)磁線圈分別控制四段圓盤(pán)型阻尼間隙液流通道內(nèi)的壓差，導(dǎo)致整個(gè)磁流變閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)一步增大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜒式磁流變閥。該磁流變閥阻尼間隙設(shè)計(jì)成一種由圓環(huán)和徑向阻尼間隙共同組成的蜿蜒式結(jié)構(gòu)，構(gòu)成四段有效阻尼間隙液流通道，有效增大了阻尼間隙長(zhǎng)度，同時(shí)也保證了磁流變液在每一段阻尼間隙內(nèi)的的流動(dòng)方向都與磁力線方向垂直，充分利用了磁力線走向，提高了磁場(chǎng)利用率，使得磁流變閥的壓差可調(diào)范圍更寬。另外，該磁流變閥無(wú)需通過(guò)減小阻尼間隙處的寬度來(lái)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，阻尼間隙處不易堵塞，磁流變閥的控制性能更加穩(wěn)定。同時(shí)，磁流變閥采用螺釘連接及單個(gè)勵(lì)磁線圈供電，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、加工裝配簡(jiǎn)單、外形尺寸小，合理解決了【背景技術(shù)】中存在的不足。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括:螺釘I (I)、閥體(2)、左定位盤(pán)(3)、左阻尼圓盤(pán)(4)、閥芯(5)、密封圈I (6)、密封圈II (7)、螺釘II (8)、右端蓋(9)、右定位盤(pán)(10)、右阻尼圓盤(pán)(11)、勵(lì)磁線圈(12)、密封圈III (13)、密封圈IV (14)及左端蓋
(15);左端蓋(15)與閥體(2)通過(guò)螺釘I (I)固定連接，左端蓋(15)與閥體(2)間隙配合，并通過(guò)密封圈IV (14)進(jìn)行密封；左端蓋(15)中心通孔處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；閥體⑵與閥芯(5)間隙配合，閥體(2)與閥芯(5)通過(guò)密封圈I (6)和密封圈III (13)進(jìn)行密封；勵(lì)磁線圈(12)纏繞于閥芯(5)的繞線槽中，其引線通過(guò)閥芯(5)上的引線槽由閥體⑵上的引線孔導(dǎo)出；右端蓋(9)與閥體(2)通過(guò)螺釘II⑶固定連接，右端蓋(9)與閥體(2)間隙配合，并通過(guò)密封圈II (7)進(jìn)行密封；左阻尼圓盤(pán)(4)軸向兩側(cè)面上分別加工有四個(gè)均布的小圓柱銷，其左側(cè)面的小圓柱銷與左定位盤(pán)(3)右側(cè)面的凹槽圓孔卡緊固定，其右側(cè)面的小圓柱銷與閥芯(5)左端面過(guò)渡配合；左阻尼圓盤(pán)(4)徑向圓周面上加工有四個(gè)均布的小凸起，與閥芯(5)內(nèi)壁過(guò)渡配合，防止左阻尼圓盤(pán)(4)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；左定位盤(pán)⑶徑向與閥芯(5)過(guò)渡配合，左定位盤(pán)(3)軸向左端面由左端蓋(15)壓緊；右阻尼圓盤(pán)(11)軸向兩側(cè)面分別加工有四個(gè)均布的小圓柱銷，其右側(cè)面的小圓柱銷與右定位盤(pán)(10)左側(cè)面的凹槽圓孔卡緊固定，其左側(cè)面的小圓柱銷與閥芯(5)右端面過(guò)渡配合；右阻尼圓盤(pán)(11)徑向加工有四個(gè)均布的小凸起，與閥芯(5)內(nèi)壁過(guò)渡配合，防止右阻尼圓盤(pán)
(11)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；右定位盤(pán)(10)徑向與閥芯(5)過(guò)渡配合，右定位盤(pán)(10)軸向右端面由右端蓋(9)壓緊；右端蓋(9)中心通孔處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。左定位盤(pán)
(3)、左阻尼圓盤(pán)(4)和閥芯(5)之間的通道構(gòu)成第I段和第II段阻尼間隙液流通道；右定位盤(pán)(10)、右阻尼圓盤(pán)(11)和閥芯(5)之間的通道構(gòu)成第III段和第IV段阻尼間隙液流通道。左阻尼圓盤(pán)(4)左端面的四個(gè)均布小圓柱銷比右端面小圓柱銷長(zhǎng)，其伸長(zhǎng)部分等于左定位盤(pán)(3)上的凹槽圓孔孔深；右阻尼圓盤(pán)(11)右端面的四個(gè)均布小圓柱銷比左端面小圓柱銷長(zhǎng)，其伸長(zhǎng)部分等于右定位盤(pán)(10)上的凹槽圓孔孔深，這樣可保證四段阻尼間隙的寬度相等。
[0008]本實(shí)用新型與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是:
[0009](I)本實(shí)用新型磁流變閥阻尼間隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成由圓環(huán)和徑向阻尼間隙共同組成的蜿蜒式結(jié)構(gòu)，由結(jié)構(gòu)對(duì)稱性將四段阻尼間隙均布在線圈的中間位置，每一段阻尼間隙中磁流變液的流動(dòng)方向都與磁場(chǎng)方向垂直，合理利用了磁力線的走向，在增大阻尼間隙長(zhǎng)度的同時(shí)并沒(méi)有減小阻尼間隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，使得磁流變閥的壓差可調(diào)范圍更寬，性能更好。
[0010](2)本實(shí)用新型磁流變閥的四段阻尼間隙由兩個(gè)阻尼圓盤(pán)的外形結(jié)構(gòu)形成，分別在軸向和徑向上與閥芯和定位盤(pán)之間精準(zhǔn)定位，保證了一定的阻尼間隙厚度，不會(huì)因阻尼間隙太窄而造成堵塞現(xiàn)象出現(xiàn)，磁流變閥的性能更穩(wěn)定。
[0011](3)本實(shí)用新型磁流變閥采用螺釘連接，同時(shí)通過(guò)一個(gè)勵(lì)磁線圈對(duì)四段有效阻尼間隙分別進(jìn)行控制，使得整個(gè)磁流變閥結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、加工及裝配簡(jiǎn)單、拆裝方便。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型阻尼圓盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是圖3阻尼圓盤(pán)左視圖。
[0016]圖5是本實(shí)用新型磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。
[0017]圖6是本實(shí)用新型磁力線分布示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0019]圖1所示為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括:螺釘1、閥體、左定位盤(pán)、左阻尼圓盤(pán)、閥芯、密封圈1、密封圈I1、螺釘I1、右端蓋、右定位盤(pán)、右阻尼圓盤(pán)、勵(lì)磁線圈、密封圈II1、密封圈IV及左端蓋。
[0020]圖2所示為本實(shí)用新型閥芯結(jié)構(gòu)示意圖，閥芯外表面加工有繞線槽A，用于纏繞勵(lì)磁線圈；同時(shí)閥芯右端面上加工有引線槽B，便于安裝時(shí)繞線槽中的勵(lì)磁線圈導(dǎo)線能順利地從閥體上的引線孔中導(dǎo)出。
[0021]圖3所示為本實(shí)用新型阻尼圓盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4所示為圖3的左視圖。左阻尼圓盤(pán)和右阻尼圓盤(pán)軸向兩側(cè)表面均加工有四個(gè)小圓柱銷，徑向上加工有四個(gè)小凸起，分別對(duì)左阻尼圓盤(pán)和右阻尼圓盤(pán)進(jìn)行軸向和徑向定位。
[0022]圖5所示為本實(shí)用新型磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。箭頭指示方向?yàn)榇帕髯円涸陂y芯內(nèi)部流動(dòng)方向。其中，左定位盤(pán)、左阻尼圓盤(pán)及閥芯構(gòu)成第I段和第II段阻尼間隙；右定位盤(pán)、右阻尼間隙及閥芯構(gòu)成第III段和第IV段阻尼間隙。
[0023]圖6所示為本實(shí)用新型磁力線分布示意圖。當(dāng)向勵(lì)磁線圈中導(dǎo)入一定大小的電流時(shí)，由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的磁力線閉合回路經(jīng)過(guò)閥體、閥芯、左定位盤(pán)、左阻尼間隙、右定位盤(pán)及右阻尼間隙。圖中C所示為線圈經(jīng)過(guò)閥芯引線孔引出的兩根引線，與外部電源相連接。
[0024]本實(shí)用新型工作原理如下:
[0025]當(dāng)向勵(lì)磁線圈通入一定大小的電流時(shí)，由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，會(huì)在閥體、閥芯、左定位盤(pán)、左阻尼間隙、右定位盤(pán)及右阻尼間隙內(nèi)形成閉合磁場(chǎng)回路。四段阻尼間隙內(nèi)部會(huì)形成磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與磁流變液的流動(dòng)方向垂直，此時(shí)四段阻尼間隙中的磁流變液在外磁場(chǎng)作用粘度增大，迅速由牛頓流體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍虘B(tài)或固態(tài)，其剪切屈服強(qiáng)度迅速增加且隨著外加磁場(chǎng)的增大而增加，磁流變液流經(jīng)這四段阻尼間隙時(shí)就必須克服本身鏈狀阻力，因此磁流變閥的入口壓力增加，達(dá)到減緩或阻止液流流通的作用。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈中電流大小，控制阻尼間隙處的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)而控制磁流變液的剪切應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)磁流變閥流速及流量調(diào)節(jié)。當(dāng)阻尼間隙內(nèi)的外加磁場(chǎng)達(dá)到一定值后，磁流變液達(dá)到飽和狀態(tài)下，此時(shí)可起到關(guān)斷磁流變閥的作用，磁流變閥的流量為零。
【權(quán)利要求】
1.一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜒式磁流變閥，其特征在于，包括:螺釘I (I)、閥體(2)、左定位盤(pán)(3)、左阻尼圓盤(pán)(4)、閥芯(5)、密封圈I (6)、密封圈II (7)、螺釘II (8)、右端蓋(9)、右定位盤(pán)(10)、右阻尼圓盤(pán)(11)、勵(lì)磁線圈(12)、密封圈III (13)、密封圈IV (14)及左端蓋(15);左端蓋(15)與閥體⑵通過(guò)螺釘I (I)固定連接，左端蓋(15)與閥體⑵間隙配合，并通過(guò)密封圈IV (14)進(jìn)行密封；左端蓋(15)中心通孔處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；閥體⑵與閥芯(5)間隙配合，閥體(2)與閥芯(5)通過(guò)密封圈I (6)和密封圈III (13)進(jìn)行密封；勵(lì)磁線圈(12)纏繞于閥芯(5)的繞線槽中，其引線通過(guò)閥芯(5)上的引線槽由閥體⑵上的引線孔導(dǎo)出；右端蓋(9)與閥體(2)通過(guò)螺釘II⑶固定連接，右端蓋(9)與閥體(2)間隙配合，并通過(guò)密封圈II (7)進(jìn)行密封；左阻尼圓盤(pán)⑷軸向兩側(cè)面上分別加工有四個(gè)均布的小圓柱銷，其左側(cè)面的小圓柱銷與左定位盤(pán)(3)右側(cè)面的凹槽圓孔卡緊固定，其右側(cè)面的小圓柱銷與閥芯(5)左端面過(guò)渡配合；左阻尼圓盤(pán)(4)徑向圓周面上加工有四個(gè)均布的小凸起，與閥芯(5)內(nèi)壁過(guò)渡配合，防止左阻尼圓盤(pán)(4)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；左定位盤(pán)⑶徑向與閥芯(5)過(guò)渡配合，左定位盤(pán)(3)軸向左端面由左端蓋(15)壓緊；右阻尼圓盤(pán)(11)軸向兩側(cè)面分別加工有四個(gè)均布的小圓柱銷，其右側(cè)面的小圓柱銷與右定位盤(pán)(10)左側(cè)面的凹槽圓孔卡緊固定，其左側(cè)面的小圓柱銷與閥芯(5)右端面過(guò)渡配合；右阻尼圓盤(pán)(11)徑向加工有四個(gè)均布的小凸起，與閥芯(5)內(nèi)壁過(guò)渡配合，防止右阻尼圓盤(pán)(11)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)；右定位盤(pán)(10)徑向與閥芯(5)過(guò)渡配合，右定位盤(pán)(10)軸向右端面由右端蓋(9)壓緊；右端蓋(9)中心通孔處攻有內(nèi)螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜒式磁流變閥，其特征在于:左定位盤(pán)(3)、左阻尼圓盤(pán)(4)和閥芯(5)之間的通道構(gòu)成第I段和第II段阻尼間隙液流通道；右定位盤(pán)(10)、右阻尼圓盤(pán)(11)和閥芯(5)之間的通道構(gòu)成第III段和第IV段阻尼間隙液流通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)徑向流動(dòng)蜿蜒式磁流變閥，其特征在于:左阻尼圓盤(pán)(4)左端面的四個(gè)均布小圓柱銷比右端面小圓柱銷長(zhǎng)，其伸長(zhǎng)部分等于左定位盤(pán)(3)上的凹槽圓孔孔深；右阻尼圓盤(pán)(11)右端面的四個(gè)均布小圓柱銷比左端面小圓柱銷長(zhǎng)，其伸長(zhǎng)部分等于右定位盤(pán)(10)上的凹槽圓孔孔深。
【文檔編號(hào)】F15B13/02GK204003729SQ201420438668
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】胡國(guó)良, 李海燕, 張海云, 龔美慧, 徐 明, 龍銘 申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)