一种压降调节范围宽的混合流动式磁流变阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种压降调节范围宽的混合流动式磁流变阀，由端盖、阀套、阀体、导磁圆盘、隔磁环、隔磁盘、定位盘、阻尼圆盘及励磁线圈等组成。定位盘和阻尼圆盘之间的液流方向垂直于磁场方向，形成两段径向阻尼间隙；两个阻尼圆盘之间设置隔磁盘，阀套两端设置隔磁环，使得圆环阻尼间隙处的液流方向与磁场方向垂直，形成两段圆环型阻尼间隙。在不增加阀外形尺寸前提下，使径向流磁流变阀变成同时具有圆环流和径向流的混合流动式磁流变阀，有效加长了磁流变液阻尼长度，提高了磁力线利用率，使得阀进出口压降调节范围宽，压降大。该磁流变阀阻尼间隙定位准确、结构紧凑、体积小、装配方便，特别适用于多级压力可调的液压控制系统。
【专利说明】
一种压降调节范围宽的混合流动式磁流变阀
技术领域
[0001]本发明涉及一种磁流变阀，尤其涉及一种压降调节范围宽的混合流动式磁流变阀。
【背景技术】
[0002]随着高新技术的不断发展，液压控制系统也向小型化、智能化和经济化方向发展。作为液压控制系统的核心元件，传统液压阀由于具有相对运动的零部件，可靠性差，从而限制了它在一些领域的应用。磁流变液是一种由细小磁性颗粒分散溶于绝缘载液中形成的随外加磁场而具有可控流变特性的悬浮液。基于磁流变液的这种磁流变效应，以磁流变液为工作介质的磁流变阀较好地改善了传统液压阀的不足，同时为液压控制系统找到了一条新的出路。与传统液压阀相比，磁流变阀阀进出口压差由外加电流控制，克服了传统液压阀不断开关、换向冲击导致的输出波动较大的缺点，稳定性高，无相对运动零部件，结构简单，响应速度快，具有良好的工业应用前景。
[0003]结构设计时，磁流变阀阻尼间隙的结构及有效长度是影响进出口压降的主要因素。为了提高磁流变液的进出口压降，考虑如何设计阻尼间隙的结构，使得更多的磁力线方向垂直于磁流变液的流动方向成为了关键技术所在，其次是在保持阀外形尺寸结构不变的情况下，如何使得磁流变阀的有效阻尼间隙加长。一般情况下，可以通过减小磁流变阀液流通道的宽度来提高液流通道内的磁感应强度，但是此种方法容易造成堵塞，导致磁流变阀失效，而加长液流通道的长度又会增加磁流变阀的体积，且同时实现以上两个目标十分困难。
[0004]公开号为CN 203098446U的中国实用新型专利公开了一种单线圈径向流动式磁流变阀，该磁流变阀液流通道采用径向流动圆盘式阻尼间隙，可形成两段径向有效阻尼间隙，构成两级压降可控;但该专利没有充分利用圆环液流通道的阻尼效应，磁力线利用率不高。公开号为CN 1314903C的中国发明专利公开了一种具有两种液流阻力通道的磁流变液控制阀，该磁流变液控制阀同时采用环形和圆盘形液流阻力通道，可形成四段有效阻尼间隙，构成四级压降可控;但该专利外形结构尺寸过大，从而限制了其应用场合。
【发明内容】
[0005]为了克服【背景技术】中存在的问题，本发明提出一种压降调节范围宽的混合流动式磁流变阀。该磁流变阀的定位盘和阻尼圆盘之间形成两段径向液流通道，液流通道处磁流变液的液流方向垂直于磁场方向，形成两段径向阻尼间隙；另外，两个阻尼圆盘之间设置隔磁盘，阀套两端设置隔磁环，使得圆环阻尼间隙处的磁力线方向与磁流变液液流方向垂直，形成两段轴向圆环型阻尼间隙。在不增加阀外形尺寸前提下，这种结构设计使单一径向流磁流变阀变成同时具有圆环流和径向流两种阻尼间隙的混合流动式磁流变阀，由两段有效阻尼间隙变成四段有效阻尼间隙，加长了磁流变液流动的有效阻尼长度，同时提高了磁力线的利用率，使得阀进出口压降调节范围宽，压降大。该磁流变阀阻尼间隙定位准确、内部结构紧凑、体积小、装配方便，特别适合应用于多级压力可调的液压控制系统。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括:左端盖(1)、密封圈1(2)、密封圈Π (3)、左隔磁环(4)、阀体(5)、励磁线圈(6)、阀套(7)、右隔磁环(8)、密封圈ΙΠ(9)、密封圈1￥(10)、右端盖(11)、螺钉11 (12)、右导磁圆盘(13)、右定位盘(14)、右阻尼圆盘(15)、隔磁盘(16)、左阻尼圆盘(17)、左定位盘(18)、左导磁圆盘(19)和螺钉I (20)；左端盖(I)与阀体(5)过渡配合，左端盖(I)与阀体(5)通过螺钉1(20)固定连接，并通过密封圈1(2)进行密封；左端盖(I)中心加工有内螺纹通孔，可与液压管道直接螺纹连接；左导磁圆盘(19)与阀体
(5)过渡配合，左导磁圆盘(19)与阀体(5)通过密封圈Π (3)进行密封;左导磁圆盘(19)内表面加工有螺纹通孔，左定位盘(18)左端外表面加工有外螺纹，左导磁圆盘(19)与左定位盘
(18)通过螺纹固定连接;左定位盘(18)右端外表面加工有外螺纹，左隔磁环(4)右侧内表面加工有内螺纹，左定位盘(18)与左隔磁环(4)通过螺纹固定连接;左隔磁环(4)右端外表面加工有外螺纹，阀套(7)左端内表面加工有内螺纹，左隔磁环(4)与阀套(7)通过螺纹固定连接;左定位盘(18)轴向左端由左端盖(I)压紧;左定位盘(18)轴向右端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，左阻尼圆盘(17)轴向左端加工有四个周向均匀布置的圆形凹槽，左定位盘(18)轴向右端的四个小圆形凸起与左阻尼圆盘(17)轴向左端的四个圆形凹槽过盈配合;左阻尼圆盘(17)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与阀套(7))内表面过渡配合，可防止左阻尼圆盘(17)径向转动；隔磁盘(16)轴向左端由左阻尼圆盘(17)右侧压紧，隔磁盘(16)轴向右端由右阻尼圆盘(15)左侧压紧，隔磁盘(16)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与阀套(7)内表面过渡配合；右阻尼圆盘(15)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与阀套
(7)内表面过渡配合，可防止右阻尼圆盘(15)径向转动；右定位盘(14)轴向右端由右端盖
(11)压紧，右定位盘(14)轴向左端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，右阻尼圆盘
(15)轴向右端加工有四个周向均匀布置的圆形凹槽，右定位盘(14)轴向左端的四个小圆形凸起与右阻尼圆盘(15)轴向右端的四个圆形凹槽过盈配合;右隔磁环(8)左端外表面加工有外螺纹，阀套(7)右端内表面加工有内螺纹，右隔磁环(8)与阀套(7)通过螺纹固定连接；右定位盘(14)左端外表面加工有外螺纹，右隔磁环(8)左端内表面加工有内螺纹，右定位盘(14)与右隔磁环(8)通过螺纹固定连接;右导磁圆盘(13)内表面加工有螺纹通孔，右定位盘
(14)右端外表面加工有外螺纹，右导磁圆盘(13)与右定位盘(14)通过螺纹固定连接;右导磁圆盘(13)与阀体(5)过渡配合，右导磁圆盘(13)与阀体(5)通过密封圈ΙΠ(9)进行密封;右端盖(11)与阀体(5)过渡配合，右端盖(11)与阀体(5)通过螺钉Π (12)固定连接，并通过密封圈IV(1)进行密封;右端盖(11)中心加工有内螺纹通孔，可与液压管道直接螺纹连接;左导磁圆盘(19)、左隔磁环(4)、阀套(7)、右隔磁环(8)和右导磁圆盘(13)之间围成的凹槽形成绕线槽;励磁线圈(6)缠绕于绕线槽中，其引线由阀体(5)上的引线孔A导出；左阻尼圆盘(17)和左定位盘(18)之间形成的径向液流通道构成第I段阻尼间隙；阀套(7)和左阻尼圆盘
(17)之间形成的轴向液流通道构成第Π段阻尼间隙；阀套(7)和右阻尼圆盘(15)之间形成的轴向液流通道构成第ΙΠ段阻尼间隙；右阻尼圆盘(15)和右定位盘(14)之间形成的径向液流通道构成第IV段阻尼间隙；当给励磁线圈(6)通入一定大小的直流电时，由于电磁感应原理产生的磁力线依次穿过阀体(5)、左导磁圆盘(19)、左定位盘(18)，经过第I段径向阻尼间隙到达左阻尼圆盘(17)，由于隔磁盘(16)、左隔磁环(4)和右隔磁环(8)由不导磁材料制成，通过左阻尼圆盘(17)的磁力线经过Π段轴向阻尼间隙到达阀套(7)，经过第m段轴向阻尼间隙进入右阻尼圆盘(15)，通过第IV段径向阻尼间隙进入右定位盘(14)，然后经过右导磁圆盘(13)返回阀体(5)，形成闭合回路;流经四段阻尼间隙的磁流变液的流向均垂直于磁力线方向；在磁场作用下，阻尼间隙处的磁流变液粘度增大，其剪切屈服强度迅速增加;通过调节外加电流大小，可控制进出口压降；阀体(5)、阀套(7)、右导磁圆盘(13)、右定位盘(14)、右阻尼圆盘(15)、左阻尼圆盘(17)、左定位盘(18)以及左导磁圆盘(19)由10号钢导磁材料制成；左端盖(I)、左隔磁环(4)、右隔磁环(8)、右端盖(11)以及隔磁盘(16)由不导磁材料制成。
[0007]本发明与【背景技术】相比，具有的有益效果是:
(I)本发明磁流变阀由径向流和圆环流四段有效阻尼间隙组成。定位盘和阻尼圆盘之间的间隙形成两段径向阻尼间隙；同时在两个阻尼圆盘之间设置隔磁盘，在阀套两侧设置隔磁环，使得圆环阻尼间隙处的磁力线方向与磁流变液液流方向垂直，形成两段轴向圆环型阻尼间隙。这种结构设计使磁流变液在有效阻尼间隙内的流动方向均与磁场方向垂直，在径向和轴向均充分利用了磁力线的走向，在增加了阻尼间隙有效长度的同时并没有减小阻尼间隙中的磁感应强度，使得磁流变阀的进出口压降可调范围宽，压降大。
[0008](2)本发明磁流变阀的阻尼间隙是通过隔磁盘、左右阻尼圆盘和左右定位盘的自身结构形成的，保证了一定的阻尼间隙厚度，防止因阻尼间隙太窄而造成堵塞现象，同时使阀的阻尼间隙定位更加方便和准确，装配也更加方便。
【附图说明】
[0009]图1是本发明结构示意图。
[0010]图2是本发明隔磁盘结构示意图。
[0011]图3是本发明磁力线分布示意图。
[0012]图4是本发明磁流变液液流通道及有效阻尼间隙示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
如图1所示，本发明包括:左端盖1、密封圈12、密封圈Π 3、左隔磁环4、阀体5、励磁线圈
6、阀套7、右隔磁环8、密封圈ΙΠ9、密封圈IV10、右端盖11、螺钉Π 12、右导磁圆盘13、右定位盘14、右阻尼圆盘15、隔磁盘16、左阻尼圆盘17、左定位盘18、左导磁圆盘19和螺钉120。
[0014]图2所示为本发明隔磁盘16结构示意图，隔磁盘16径向加工有四个均匀布置的小圆形凸起，通过该圆形凸起可对隔磁盘16进行径向定位;另外，可提供磁流变液轴向方向的液流通道。
[0015]图3所示为本发明磁力线分布示意图。当给励磁线圈6通入一定大小的直流电时，由于电磁感应原理产生的磁力线依次穿过阀体5、左导磁圆盘19、左定位盘18，经过第I段径向阻尼间隙到达左阻尼圆盘17，由于隔磁盘16、左隔磁环4和右隔磁环8由不导磁材料制成，通过左阻尼圆盘17的磁力线经过Π段轴向阻尼间隙到达阀套7，经过第m段轴向阻尼间隙进入右阻尼圆盘15，通过第IV段径向阻尼间隙进入右定位盘14，然后经过右导磁圆盘13返回阀体5，形成闭合回路。
[0016]图4所示为本发明磁流变液液流通道及有效阻尼间隙示意图。由于本发明采用轴对称结构，上半部分给出了磁流变阀的有效阻尼间隙工作区域，下半部分则给出了磁流变液在磁流变阀中的液流通道。其中，箭头所指方向为磁流变液在该混合流动式磁流变阀内部的流动方向。在磁场作用下，有效阻尼间隙分为四段，左阻尼圆盘17和左定位盘18之间形成的径向液流通道构成第I段阻尼间隙；阀套7和左阻尼圆盘17之间形成的轴向液流通道构成第Π段阻尼间隙；阀套7和右阻尼圆盘15之间形成的轴向液流通道构成第m段阻尼间隙；右阻尼圆盘15和右定位盘14之间形成的径向液流通道构成第IV段阻尼间隙。
[0017]本发明工作原理如下:
当给励磁线圈6通入一定大小的直流电时，由于电磁感应原理，会在阀体5、左导磁圆盘19、左定位盘18、左阻尼圆盘17、阀套7、右阻尼圆盘15、右定位盘14、右导磁圆盘13以及四段有效阻尼间隙之间形成闭合磁场回路。流经四段阻尼间隙的磁流变液的流向均垂直于所产生的磁力线。在磁场作用下，磁流变液粘度增大，迅速由液体状态转变为类固态或固态，形成沿磁场方向排列的链状体，其剪切屈服强度迅速增加;磁流变液想要顺利流过这四段阻尼间隙，就必须克服这种链状排列的分子间的力，从而导致磁流变液流经阀的阻力增大，可减慢或阻止液体的流动。通过调节外加电流大小，可控制进出口压降。
【主权项】
1.一种压降调节范围宽的混合流动式磁流变阀，其特征在于包括:左端盖(1)、密封圈I(2)、密封圈Π (3)、左隔磁环(4)、阀体(5)、励磁线圈(6)、阀套(7)、右隔磁环(8)、密封圈ΙΠ(9)、密封圈IV(1)、右端盖(11)、螺钉Π (12)、右导磁圆盘(13)、右定位盘(14)、右阻尼圆盘(15)、隔磁盘(16)、左阻尼圆盘(17)、左定位盘(18)、左导磁圆盘(19)和螺钉I(20)；左端盖(I)与阀体(5)过渡配合，左端盖(I)与阀体(5)通过螺钉1(20)固定连接，并通过密封圈1(2)进行密封；左端盖(I)中心加工有内螺纹通孔，可与液压管道直接螺纹连接；左导磁圆盘(19)与阀体(5)过渡配合，左导磁圆盘(19)与阀体(5)通过密封圈Π (3)进行密封;左导磁圆盘(19)内表面加工有螺纹通孔，左定位盘(18)左端外表面加工有外螺纹，左导磁圆盘(19)与左定位盘(18)通过螺纹固定连接;左定位盘(18)右端外表面加工有外螺纹，左隔磁环(4)右侧内表面加工有内螺纹，左定位盘(18)与左隔磁环(4)通过螺纹固定连接;左隔磁环(4)右端外表面加工有外螺纹，阀套(7)左端内表面加工有内螺纹，左隔磁环(4)与阀套(7)通过螺纹固定连接;左定位盘(18)轴向左端由左端盖(I)压紧;左定位盘(18)轴向右端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，左阻尼圆盘(17)轴向左端加工有四个周向均匀布置的圆形凹槽，左定位盘(18)轴向右端的四个小圆形凸起与左阻尼圆盘(17)轴向左端的四个圆形凹槽过盈配合；左阻尼圆盘(17)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与阀套(7))内表面过渡配合，可防止左阻尼圆盘(17)径向转动；隔磁盘(16)轴向左端由左阻尼圆盘(17)右侧压紧，隔磁盘(16)轴向右端由右阻尼圆盘(15)左侧压紧，隔磁盘(16)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与阀套(7)内表面过渡配合；右阻尼圆盘(15)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与阀套(7)内表面过渡配合，可防止右阻尼圆盘(15)径向转动;右定位盘(14)轴向右端由右端盖(11)压紧，右定位盘(14)轴向左端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，右阻尼圆盘(15)轴向右端加工有四个周向均匀布置的圆形凹槽，右定位盘(14)轴向左端的四个小圆形凸起与右阻尼圆盘(15)轴向右端的四个圆形凹槽过盈配合;右隔磁环(8)左端外表面加工有外螺纹，阀套(7)右端内表面加工有内螺纹，右隔磁环(8)与阀套(7)通过螺纹固定连接;右定位盘(14)左端外表面加工有外螺纹，右隔磁环(8)左端内表面加工有内螺纹，右定位盘(14)与右隔磁环(8)通过螺纹固定连接;右导磁圆盘(13)内表面加工有螺纹通孔，右定位盘(14)右端外表面加工有外螺纹，右导磁圆盘(13)与右定位盘(14)通过螺纹固定连接;右导磁圆盘(13)与阀体(5)过渡配合，右导磁圆盘(13)与阀体(5)通过密封圈ΙΠ(9)进行密封;右端盖(11)与阀体(5)过渡配合，右端盖(11)与阀体(5)通过螺钉Π (12)固定连接，并通过密封圈IV(1)进行密封;右端盖(11)中心加工有内螺纹通孔，可与液压管道直接螺纹连接;左导磁圆盘(19)、左隔磁环(4)、阀套(7)、右隔磁环(8)和右导磁圆盘(13)之间围成的凹槽形成绕线槽;励磁线圈(6)缠绕于绕线槽中，其引线由阀体(5)上的引线孔A导出；左阻尼圆盘(17)和左定位盘(18)之间形成的径向液流通道构成第I段阻尼间隙；阀套(7)和左阻尼圆盘(17)之间形成的轴向液流通道构成第Π段阻尼间隙；阀套(7)和右阻尼圆盘(15)之间形成的轴向液流通道构成第ΙΠ段阻尼间隙；右阻尼圆盘(15)和右定位盘(14)之间形成的径向液流通道构成第IV段阻尼间隙；当给励磁线圈(6)通入一定大小的直流电时，由于电磁感应原理产生的磁力线依次穿过阀体(5)、左导磁圆盘(19)、左定位盘(18)，经过第I段径向阻尼间隙到达左阻尼圆盘(17)，由于隔磁盘(16)、左隔磁环(4)和右隔磁环(8)由不导磁材料制成，通过左阻尼圆盘(17)的磁力线经过Π段轴向阻尼间隙到达阀套(7)，经过第m段轴向阻尼间隙进入右阻尼圆盘(15)，通过第IV段径向阻尼间隙进入右定位盘(14)，然后经过右导磁圆盘(13)返回阀体(5)，形成闭合回路;流经四段阻尼间隙的磁流变液的流向均垂直于磁力线方向；在磁场作用下，阻尼间隙处的磁流变液粘度增大，其剪切屈服强度迅速增加;通过调节外加电流大小，可控制进出口压降。2.根据权利要求1所述的一种压降调节范围宽的混合流动式磁流变阀，其特征在于:阀体(5)、阀套(7)、右导磁圆盘(13)、右定位盘(14)、右阻尼圆盘(15)、左阻尼圆盘(17)、左定位盘(18)以及左导磁圆盘(19)由10号钢导磁材料制成；左端盖(1)、左隔磁环(4)、右隔磁环(8)、右端盖(11)以及隔磁盘(16)由不导磁材料制成。
【文档编号】F16K31/06GK105864490SQ201610351700
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】胡国良, 钟芳, 刘丰硕, 徐 明
【申请人】华东交通大学