CN103062146A - 一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀，由端盖、阀芯、阀体、绕线架、自锁螺母、线圈Ⅰ、线圈Ⅱ、密封圈及螺钉等组成。当阀芯转动到合适位置，并向线圈Ⅰ和线圈Ⅱ输入一定方向及大小的电流时，会在阀芯与绕线架组成的三个锥形阻尼间隙内产生磁场，磁场的方向与磁流变液流动方向基本垂直。磁流变液流入锥形阻尼间隙时，在磁场作用下迅速变为半固态，其粘度迅速增加且随磁感应强度的增加而增加，导致阻尼间隙两端的压力差增大，因而可减慢或阻止磁流变液的流动。通过控制阀芯的工作位置及两个线圈输入电流的大小和方向，可得到较高的磁流变阀进出口压力差。该磁流变阀适合应用于压力调节范围宽的液压伺服控制系统。

Description

一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀
技术领域
本发明涉及一种磁流变阀，尤其涉及一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀。
背景技术
液压控制系统中，液压控制阀主要用来控制液压执行元件中液流的压力、流量及流动方向，从而控制液压执行元件的启停，改变运动的速度、方向、力以及动作顺序等，以满足各类液压设备对运动、速度、力和转矩等负载工况的要求。因此液压控制阀的性能直接影响到液压系统的静态特性、动态特性及工作可靠性，是液压控制系统中的核心控制单元之一。
传统的液压控制阀包括方向控制阀、流量控制阀以及压力控制阀。这些控制阀均包含有活动的机械部件，即一般通过阀芯和阀体的相对运动来达到对系统压力和流量的控制；另外，液压伺服阀为了达到快速响应，机械结构中一般还含有阀套。总体来说，液压控制阀结构较复杂，加工要求高、体积大、成本高，还存在不易控制、响应慢、工作噪声大等问题。
磁流变阀是以磁流变液为工作介质的一种新型液压控制阀。磁流变液在磁场作用下，能够从自由流动的牛顿流体转变为具有一定剪切屈服强度的粘塑性体，同时撤去磁场后又恢复为自由流动的液体状态。磁流变阀的压力和流量可由外加电流控制，因此响应速度高、噪声低、能耗小、工作稳定可靠，具有良好的应用前景。
磁流变阀工作性能的好坏主要取决于磁流变液工作间隙的位置和结构。目前常用的磁流变阀结构主要有：工作间隙设计在阀体和线圈之间的外置式磁流变阀、工作间隙设计在阀芯和线圈之间的内置式磁流变阀以及工作间隙设计成圆环式和圆盘式混合型的磁流变阀。但是，这三类磁流变阀的阻尼间隙厚度均固定不可调，因而阀进出口压力差较小，压力调节范围较窄，调节方式单一，只能应用于低压系统中，因而阻碍了磁流变阀的工业应用发展。另外，有些磁流变阀结构设计中，为了达到尽可能大的阀进出口压力差控制效果，人为把阻尼间隙厚度设计过小或增加有效阻尼长度，这样很容易导致阀工作时因阻尼间隙过小堵塞、或阀的外形结构尺寸过大。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提出一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀。该磁流变阀的阀芯及绕线架采用锥形面结构，通过机械转动阀芯，可使阀芯与绕线架之间形成的间隙距离可调。另外，绕线架上缠绕两组线圈(线圈Ⅰ、线圈Ⅱ)，可形成三个阻尼间隙。当向线圈Ⅰ和线圈Ⅱ分别输入一定方向及大小的电流时，会在阀芯与阀体组成的三个阻尼间隙内产生磁场，磁场的方向与磁流变液流动的方向基本垂直。当磁流变液流入磁流变阀的阻尼间隙时，在磁场作用下迅速变为半固态，磁流变液的粘度随磁场强度的增加而迅速增加，导致阻尼间隙两端的压力差增大。磁流变液经过三个阻尼间隙时，磁流变阀进出口会有较大的压力差。通过控制阀芯的工作位置及两个线圈输入电流的大小和方向，可实时控制磁流变阀进出口压力差，并具有较宽的压力调节范围。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：自锁螺母(1)、螺钉Ⅰ(2)、密封圈Ⅰ(3)、阀芯(4)、线圈Ⅰ(5)、线圈Ⅱ(6)、右端盖(7)、螺钉Ⅱ(8)、组合密封圈(9)、密封圈Ⅱ(10)、阀体(11)、绕线架(12)、左端盖(13)；左端盖(13)与阀体(11)通过螺钉Ⅰ(2)固定连接，左端盖(13)与阀体(11)之间通过密封圈I(3)进行密封；绕线架(12)与阀体(11)间隙配合，绕线架(12)左端面紧贴左端盖(13)，绕线架(12)右端面紧贴右端盖(7)；右端盖(7)与阀体(11)通过螺钉II(8)固定连接，右端盖(7)与阀体(11)之间通过密封圈Ⅱ(10)进行密封；线圈I(5)缠绕于绕线架(12)左侧槽中，引线A经由绕线架(12)引线槽及阀体(11)引线孔引出；线圈II(6)缠绕于绕线架(12)右侧槽中，引线B经由绕线架(12)引线槽及阀体(11)引线孔引出； 
阀芯(4)左侧攻有外螺纹，可与左端盖(13)上的内孔螺纹连接，并通过自锁螺母(1)锁紧，阀芯(4)右侧由右端盖(7)上支撑孔支撑；阀芯(4)与右端盖(7)之间通过组合密封圈(9)密封。阀体(11)左侧开有内螺纹口I口，通过与之相连接的液压管道，磁流变液可从I口进入阀内腔；阀体(11)右侧开有内螺纹口O口，通过与之相连接的液压管道，磁流变液可从O口流出阀内腔。阀芯(4)左侧端部开有销孔，可与十字扳手连接。阀芯(4)与绕线架(12)之间的间隙形成磁流变液的液流通道。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
(1)与阻尼间隙固定的磁流变阀相比，本发明的阀芯及绕线架采用锥面结构，阀芯与绕线架之间形成的锥形间隙距离可调，其压力调节范围更宽。
(2)与单线圈磁流变阀相比，本发明绕线架上缠绕有两组线圈，导电后可使磁流变液的液流通道形成三个阻尼间隙。磁流变液经过三个阻尼间隙的作用，磁流变阀进出口具有较大的压力差。另外，阻尼间隙间的磁场强度控制更加灵活，从而使得磁流变阀进出口压力差具有更好的控制性能。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明阀芯结构示意图。
图3是本发明绕线架结构示意图。
图4是本发明工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2和图3所示，本发明包括：自锁螺母1、螺钉Ⅰ2、密封圈Ⅰ3、阀芯4、线圈Ⅰ5、线圈Ⅱ6、右端盖7、螺钉Ⅱ8、组合密封圈9、密封圈Ⅱ10、阀体11、绕线架12、左端盖13；左端盖13与阀体11通过螺钉Ⅰ2固定连接，左端盖13与阀体11之间通过密封圈I3进行密封；绕线架12与阀体11间隙配合，绕线架12左端面紧贴左端盖13，绕线架12右端面紧贴右端盖7；右端盖7与阀体11通过螺钉II8固定连接，右端盖7与阀体11之间通过密封圈Ⅱ10进行密封；线圈I5缠绕于绕线架12左侧槽中，引线A经由绕线架12引线槽及阀体11引线孔引出；线圈II6缠绕于绕线架12右侧槽中，引线B经由绕线架12引线槽及阀体11引线孔引出；阀芯4左侧攻有外螺纹，可与左端盖13上的内孔螺纹连接，并通过自锁螺母1锁紧，阀芯4右侧由右端盖7上支撑孔支撑；阀芯4与右端盖7之间通过组合密封圈9密封。阀体11左侧开有内螺纹口I口，通过与之相连接的液压管道，磁流变液可从I口进入阀内腔；阀体11右侧开有内螺纹口O口，通过与之相连接的液压管道，磁流变液可从O口流出阀内腔。阀芯4左侧端部开有销孔，可与十字扳手连接，通过旋转十字扳手可使得阀芯4和绕线架12之间的锥形间隙发生变化。阀芯4与绕线架12之间的间隙形成磁流变液的液流通道，在磁场的作用下，可构成三个有效锥形阻尼间隙。
本发明工作原理如下：
如图4所示，转动阀芯，调整阀芯在绕线架内的工作位置，确定阀芯与绕线架间锥形间隙的厚度。接着向线圈Ⅰ的引线A和线圈Ⅱ的引线B内分别输入一定方向及大小的电流，由于电磁效应就会在阀芯、绕线架、阀体和锥形阻尼间隙间形成闭合的磁场，从而在阻尼间隙Ⅰ、阻尼间隙ⅠⅡ和阻尼间隙ⅠⅢ内产生磁场，磁场的方向与磁流变液流动的方向基本垂直。当磁流变液通过磁流变阀的三个锥形阻尼间隙时，在磁场作用下迅速变为半固态，形成沿磁场方向排列的链状体，磁流变液的粘度迅速增加且随外加磁感应强度的增加而增加，导致三个阻尼间隙两端的压力差增大，因而可减慢或阻止液体的流动。磁流变液经过三个阻尼间隙时，磁流变阀进出口会有较大的压力差。
通过控制阀芯的工作位置及两个线圈输入电流的大小和方向，可控制阻尼间隙内磁场的强度，从而可控制三个阻尼间隙两端之间的压力差，进而得到较高的磁流变阀进出口压力差。
与常规单线圈阻尼间隙固定的磁流变阀相比，本发明的阀芯与绕线架之间形成的锥形间隙距离可调，并且绕线架上缠绕有两组线圈，使得阻尼间隙间的磁场强度控制更加灵活，磁流变阀进出口也具有更大的压力差，并具有更好的控制性能，特别适合应用于压力调节范围宽的液压伺服控制系统，从而可进一步拓宽磁流变阀的工业应用范围。

Claims (4)

1.一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀，其特征在于包括：自锁螺母(1)、螺钉Ⅰ(2)、密封圈Ⅰ(3)、阀芯(4)、线圈Ⅰ(5)、线圈Ⅱ(6)、右端盖(7)、螺钉Ⅱ(8)、组合密封圈(9)、密封圈Ⅱ(10)、阀体(11)、绕线架(12)、左端盖(13)；左端盖(13)与阀体(11)通过螺钉Ⅰ(2)固定连接，左端盖(13)与阀体(11)之间通过密封圈I(3)进行密封；绕线架(12)与阀体(11)间隙配合，绕线架(12)左端面紧贴左端盖(13)，绕线架(12)右端面紧贴右端盖(7)；右端盖(7)与阀体(11)通过螺钉II(8)固定连接，右端盖(7)与阀体(11)之间通过密封圈Ⅱ(10)进行密封；线圈I(5)缠绕于绕线架(12)左侧槽中，引线A经由绕线架(12)引线槽及阀体(11)引线孔引出；线圈II(6)缠绕于绕线架(12)右侧槽中，引线B经由绕线架(12)引线槽及阀体(11)引线孔引出；阀芯(4)左侧攻有外螺纹，可与左端盖(13)上的内孔螺纹连接，并通过自锁螺母(1)锁紧，阀芯(4)右侧由右端盖(7)上支撑孔支撑；阀芯(4)与右端盖(7)之间通过组合密封圈(9)密封。
2.根据权利要求1所述的一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀，其特征在于：阀体(11)左侧开有内螺纹口I口，通过与之相连接的液压管道，磁流变液可从I口进入阀内腔；阀体(11)右侧开有内螺纹口O口，通过与之相连接的液压管道，磁流变液可从O口流出阀内腔。
3.根据权利要求1所述的一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀，其特征在于：阀芯(4)左侧端部开有销孔，可与十字扳手连接。
4.根据权利要求1所述的一种阻尼间隙机械可调式双线圈磁流变阀，其特征在于：阀芯(4)与绕线架(12)之间的间隙形成磁流变液的液流通道。
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