CN111306126B - 一种磁流变液先导式减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流变液先导式减压阀，包括主阀体、主阀芯、弹簧、阀座、阻尼圆盘、绕线架、线圈、阀套；主阀包括左右两个腔体，左腔与出油口相通，右腔与进油口相通，阀口常开；左腔经阻尼孔与磁流变先导阀前腔相通，主阀芯与主阀体内表面形成移动副；磁流变先导阀中绕线架、定位盘和阻尼圆盘之间的液流通道形成轴向和径向阻尼间隙，当磁流变先导阀线圈通电时，磁力线垂直穿过阻尼间隙，磁流变液在磁场作用下，粘度迅速增加；通过调节电流大小，可改变阻尼间隙两端的压差；磁流变先导阀无运动阀芯，结构简单，控制精度高。

Description

一种磁流变液先导式减压阀

技术领域

本发明涉及磁流阀领域，具体涉及一种磁流变液先导式减压阀。

背景技术

传统的控制阀均包含有两者可相互移动的机械零件，从而完成系统压力和流量的控制，有时为了提高阀的响应速度和工作性能等，往往会在机械部件中安装阀套，如此导致传统液压阀结构复杂、尺寸大，同时由于存在着可移动部件会加剧零件的摩擦磨损，进而导致移动位置不准确、容易造成泄漏而降低工作效率，并且由于移动副的存在，每个零件的加工精度高，导致成本较高，同时还存在控制困难及响应慢等缺陷。

磁流变阀是基于磁流变液效应的一种液压阀，通过改变外加磁场强度来调节磁流变阀的控制压力、流量及流动方向，实现磁流变阀的智能控制。磁流变阀具有无相对运动阀芯，结构简单，无摩擦磨损，加工精度低，响应速度快等优点。

目前，磁流变阀主要存在两方面的不足。一是磁流变阀通过调节线圈电流的大小，进而改变磁流变液所在磁场的强度，控制磁流变液的粘度，最终控制磁流变阀进出口压力差的大小。但是当磁场强度增加到磁流变液饱和磁场强度时,磁流变液的固化强度将不会随磁场的强度增大而增强, 常用的方法是减小磁流变阀的阻尼间隙宽度,但过小的阻尼间隙容易造成液流通道堵塞,导致磁流变阀失效；二是磁流变阀为了获得更强的磁感应强度，要使阻尼间隙与磁感线保持垂直。受安装空间以及阀本身的结构尺寸等条件限制，使磁感线垂直穿过所有阻尼间隙很难实现。如中国专利CN103062146A公开了一种阻尼间隙可调式双线圈磁流变阀,通过采用阀芯与绕线架组成的三个锥形宽度可调的阻尼间隙的磁流变阀结构,提高磁流变阀的进出口压力差。但是当阻尼间隙宽度过小时会造成阻尼间隙堵塞,而且阻尼间隙与磁感线方向不是垂直的，其磁感应强度会降低，进而会使磁流变阀进出口压差降低。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种磁流变液先导式减压阀，其主要用于精密液压控制系统中，通过控制电流来调节磁流变先导阀阻尼间隙中的磁流变液的粘度，进而调节主阀的出口压力；具有结构简单、运动可靠、响应速度快，易于控制的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种磁流变液先导式减压阀，包括主阀和磁流变先导阀，所述主阀包括主阀体，所述主阀体内部设有前后贯穿的腔体并且其后端螺纹连接有密封后螺盖，主阀体内设有能够滑动的并将腔体分割成左腔和右腔的主阀芯，所述主阀芯内开有前后贯通的阻尼孔H,所述左腔与主阀芯之间形成有主阀孔K,主阀体上分别开有与左腔相通的出油口P以及与右腔相通的进油口P；所述主阀芯与主阀体内腔体的内表面形成移动副，所述主阀体前端固定连接阀座，所述磁流变先导阀包括固定在阀座前端面的绕线架，所述绕线架外围缠绕有线圈并且嵌套有阀套，阀套与阀座固定，所述绕线架内部中空并通过若干定位圆盘分隔成若干环形腔，所述环形腔内设有阻尼圆盘，所述阀套前端面固定有前端盖，所述前端盖抵紧在阀套和绕线架上，所述前端盖、所述定位圆盘、所述阀座中部均开有通孔，所述腔体内还设有弹簧，所述弹簧两端分别固定在阀座和主阀芯上。

优选地，所述阻尼圆盘、所述定位圆盘与所述绕线架均为过渡配合。

优选地，所述绕线架与所述阀套为过渡配合。

优选地，所述定位圆盘的两侧面上分别设有四个小圆柱体，所述小圆柱体分别紧贴在与其同侧的阀座、阻尼圆盘或者前端盖上。

优选地，所述定位圆盘分别与阀座、阻尼圆盘以及前端盖形成多个轴向间隙，间隙宽度为0.5-1.5mm。

优选地，密封后螺盖与主阀体通过密封圈Ⅰ进行密封。

优选地，主阀体前端与阀座通过密封圈Ⅱ进行密封。

优选地，所述绕线架与阀座通过密封圈Ⅲ进行密封。

优选地，所述前端盖与绕线架通过密封圈Ⅳ进行密封。

本发明的有益效果在于：

（1）磁流变液作为工作介质，具有剪切屈服应力高、响应速度快等特点。另外，磁流变先导阀部分无相对运动阀芯，动作可靠，便于拆装，且控制精度高；

（2）本发明磁流变先导阀与常见的单级径向盘式阻尼间隙磁流变阀相比，采用的是三级径向盘式阻尼间隙结构，可形成六段有效阻尼间隙，其压差可调范围更宽；

（3）本发明磁流变先导阀的阻尼间隙是通过阻尼圆盘和定位圆盘形成的，这样使阀的阻尼间隙定位更加方便和准确,装配也更加方便，而且其结构简单、加工精度低，形成的结构也比较紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种磁流变液先导式减压阀的结构原理示意图。

图2是本发明磁力线分布示意图。

图3是定位圆盘示意图。附图标记说明：

1-后螺盖，2-密封圈Ⅰ，3-主阀体，4-主阀芯，5-弹簧，6-密封圈Ⅱ，7-阀座，8-密封圈Ⅲ，9-阻尼圆盘，10-定位圆盘，11-绕线架，12-线圈，13-阀套，14-密封圈Ⅳ, K1、主阀孔，P1、进油口，P2、出油口，L、卸油口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种磁流变液先导式减压阀，包括主阀和磁流变先导阀，主阀包括主阀体3，主阀体3内部设有前后贯穿的腔体并且其后端螺纹连接有密封后螺盖1，密封后螺盖11与主阀体3通过密封圈Ⅰ2进行密封，主阀体3内设有能够滑动的并将腔体分割成左腔和右腔的主阀芯4，所述主阀芯4内开有前后贯通的阻尼孔H1,所述左腔与主阀芯4之间形成有主阀孔K1,主阀体3上分别开有与左腔相通的出油口P2以及与右腔相通的进油口P1；主阀芯4与主阀体3内腔体的内表面形成移动副，主阀体3前端固定连接阀座7，主阀体3与阀座7通过密封圈Ⅱ6进行密封，磁流变先导阀包括固定在阀座7前端面的绕线架11，绕线架11与阀座7通过密封圈Ⅲ8进行密封，绕线架11外围缠绕有线圈12并且嵌套有阀套13，阀套13与阀座7固定，绕线架11内部中空并通过若干定位圆盘10分隔成若干环形腔，环形腔内设有阻尼圆盘9，阀套13前端面固定有前端盖15，前端盖15与绕线架11通过密封圈Ⅳ14进行密封，前端盖15抵紧在阀套13和绕线架11上，前端盖15、定位圆盘10、阀座7中部均开有通孔，腔体内还设有弹簧5，弹簧5两端分别固定在阀座7和主阀芯4上。

阻尼圆盘9、定位圆盘10与绕线架11均为过渡配合。

绕线架11与阀套13为过渡配合，阀套13上开有引线孔，引线通过引线孔给线圈12通电。

如图3所示，所述定位圆盘10的两侧面上分别设有四个小圆柱体，所述小圆柱体分别紧贴在与其同侧的阀座7、阻尼圆盘9或者前端盖15上，用以形成阻尼间隙。

定位圆盘10分别与阀座7、阻尼圆盘9以及前端盖15形成多个轴向间隙，间隙宽度为0.5-1.5mm。

如图2所示，工作时，线圈12通有一定强度的电流，从而在绕线架11和阀套13周围形成封闭的磁回路，使得磁流变液具有一定的剪切屈服应力；本装置由磁流变先导阀调压，主阀减压；进油口P1压力（以下简称进口压力）经减压后变为出油口P2压力（以下简称出口压力），出口压力油通过阻尼孔H1到达主阀芯4中，即磁流变先导阀前腔，当出口压力低于调定压力时，磁流变先导阀关闭，阻尼孔H1中没有液体流动，主阀芯4在左腔、右腔的压力相等，主阀芯4在弹簧5作用下处于最左端，主阀孔K1全开不起减压作用；当出口压力超过调定压力时，磁流变先导阀中的磁流变液内应力超过半固体剪切强度而使其被破坏,磁流变液恢复到流动状态从而可以通过阻尼间隙；由于阻尼孔H1中有液体流动，使主阀的左腔、右腔产生压差，当此压差所产生的作用力大于弹簧5弹力时，主阀芯4左移，使主阀孔K1关小，减压作用增强，直至出口压力稳定在磁流变先导阀所调定的压力值；调节磁流变先导阀中的激励电流大小，即调节磁流变液的粘度可以改变阀的出口压力。

本发明的工作原理如下：工作时，当磁流变先导阀线圈通电后，在阻尼间隙的周围产生磁场，磁流变液受到磁场的作用后其粘度迅速增加，并且随着磁感应强度的增加而增加；磁流变液的流动受到一定的阻力，磁流变先导阀的压力差增加。当线圈中的电流增加到一定值，不再有液体流出磁流变先导阀。同时，磁流变先导阀中磁流变液的压力差也达到最大值。在负载较小、出口压力低于磁流变先导阀调定压力时，主阀芯阻尼孔H1无液流通过，主阀芯左腔、右腔压力相等，主阀芯在弹簧作用下处于最左端，主阀孔K1全开不起减压作用。若出口压力随着负载增大超过磁流变先导阀调定压力，磁流变液又恢复到流动状态从而可以通过阻尼间隙。由于主阀芯阻尼孔H1的作用使得主阀左右两腔出现压力差，主阀芯在压力差的作用下克服右端弹簧力向右运动，主阀阀口减小起减压作用。当出口压力下降到调定值时，主阀芯处于受力平衡，出口压力稳定不变。调节线圈中的激励电流大小，即可调节磁流变液的粘度，进而可以改变阀的出口压力。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，包括主阀和磁流变先导阀，所述主阀包括主阀体（3），所述主阀体（3）内部设有前后贯穿的腔体并且其后端螺纹连接有密封后螺盖（1），主阀体（3）内设有能够滑动的并将腔体分割成左腔和右腔的主阀芯（4），所述主阀芯（4）内开有前后贯通的阻尼孔（H1）,所述左腔与主阀芯（4）之间形成有主阀孔（K1）,主阀体（3）上分别开有与左腔相通的出油口（P2）以及与右腔相通的进油口（P1）；所述主阀芯（4）与主阀体（3）内腔体的内表面形成移动副，所述主阀体（3）前端固定连接阀座（7），所述磁流变先导阀包括固定在阀座（7）前端面的绕线架（11），所述绕线架（11）外围缠绕有线圈（12）并且嵌套有阀套（13），阀套（13）与阀座（7）固定，所述绕线架（11）内部中空并通过若干定位圆盘（10）分隔成若干环形腔，所述环形腔内设有阻尼圆盘（9），所述阀套（13）前端面固定有前端盖（15），所述前端盖（15）抵紧在阀套（13）和绕线架（11）上，所述前端盖（15）、所述定位圆盘（10）、所述阀座（7）中部均开有通孔，所述腔体内还设有弹簧（5），所述弹簧（5）两端分别固定在阀座（7）和主阀芯（4）上，所述前端盖（15）上开有卸油口L。

2.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，所述阻尼圆盘（9）、所述定位圆盘（10）与所述绕线架（11）均为过渡配合。

3.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，所述绕线架（11）与所述阀套（13）为过渡配合。

4.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，所述定位圆盘（10）的两侧面上分别设有四个小圆柱体，所述小圆柱体分别紧贴在与其同侧的阀座（7）、阻尼圆盘（9）或者前端盖（15）上。

5.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，所述定位圆盘（10）分别与阀座（7）、阻尼圆盘（9）以及前端盖（15）形成多个轴向间隙，间隙宽度为0.5-1.5mm。

6.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，密封后螺盖（1）与主阀体（3）通过密封圈Ⅰ（2）进行密封。

7.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，主阀体（3）前端与阀座（7）通过密封圈Ⅱ（6）进行密封。

8.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，所述绕线架（11）与阀座（7）通过密封圈Ⅲ（8）进行密封。

9.如权利要求1所述的一种磁流变液先导式减压阀，其特征在于，所述前端盖（15）与绕线架（11）通过密封圈Ⅳ（14）进行密封。

Images