CN203098446U - 一种单线圈径向流动式磁流变阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单线圈径向流动式磁流变阀，由端盖、阀芯、阀体、定位盘、阻尼圆盘、线圈、密封圈及螺钉组成。当向线圈输入一定方向及大小的电流时，阻尼间隙内的磁流变液在磁场作用下产生磁感应强度，通过调节电流大小，可实现两段阻尼间隙内的压差控制。该磁流变阀采用径向流动圆盘式阻尼间隙结构，磁流变液在固定阻尼圆盘径向间隙之间流动,有效增加了阀的阻尼间隙长度，同时可在不增加外形结构尺寸情况下增大阻尼间隙厚度。既保证了磁流变阀具有足够大的压力差，又没有造成阀的堵塞，使得阀的性能更稳定。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低压小流量液压伺服系统。

Description

一种单线圈径向流动式磁流变阀

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变阀，尤其涉及一种单线圈径向流动式磁流变阀。

背景技术

磁流变阀是一种以磁流变液的磁流变效应为控制原理设计的新型智能液压控制元件。通过改变外加磁场强度的大小来调节磁流变阀的控制压力、流量及液流的流动方向，实现磁流变阀的智能控制，很好地解决了由于油液污染而引起的常规伺服阀不能正常工作的问题，也不需要结构复杂的精密零件，制造成本大大降低。同时磁流变阀由于没有可移动的机械部件，其通过的磁流变液的流量可由外加电流控制，因此响应速度快、噪声低、能耗小、工作稳定可靠，具有良好的工业应用前景。

磁流变阀在液压控制范围内有其本身的限定因素，所以在设计磁流变阀结构时，首先要考虑的是磁流变液在磁流变阀阻尼间隙内的流动方向必须与磁场方向垂直；其次是尽可能增大磁流变液在磁流变阀内部的液流通道。在给定磁流变阀的结构尺寸、能耗和磁流变流体的情况下，要提高磁流变阀的进出口压差，一般采取以下两种方式。其一是在相同输入电流下，尽量在磁流变液饱和范围内提高阻尼间隙内的磁感应强度。常用的方法是减小磁流变阀的阻尼间隙宽度，轴向流动式磁流变阀就是通过减小阻尼间隙的宽度来达到提高阻尼间隙内的磁感应强度，但由于磁流变液的不稳定性，容易出现颗粒沉淀堵塞阻尼间隙，从而导致磁流变阀失效。其二是提高磁流变流体在阻尼间隙中的长度。目前也有在较小空间内增加阻尼间隙的结构设计，如中国专利ZL 200810065763.9和ZL 200810065316.3通过在磁流变阀定位盘和导磁盘的对应端面上设置非直线形液流通道或螺旋液流通道来增加磁流变液流动路径的长度。但这种磁流变阀的有效阻尼间隙在励磁线圈的两侧，没有很好的利用磁力线的分布及走向，实际上并没有有效地提高阀进出口压差的可调范围，另外由于阻尼间隙增加部分离励磁线圈较远，磁感应强度较小，使得阀的响应时间较慢，性能较不稳定。

实际设计过程中，由于磁隙空间的限制，要同时实现增加阻尼间隙内的磁感应强度和提高有效阻尼间隙的长度比较困难。因此，设计一种性能稳定且结构相对紧凑的磁流变阀，使磁流变阀的进出口压差更大、压力控制范围更宽，是本行业亟需解决的问题，也是进一步拓宽磁流变阀工业应用的前提。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种单线圈径向流动式磁流变阀。该磁流变阀采用径向流动圆盘式阻尼间隙，充分利用了磁力线的走向，有效增加了阻尼间隙的长度，同时也增大了阻尼间隙处的磁感应强度，压差可调范围更宽，另外，阻尼间隙厚度也可设置得更宽。很好的解决了圆环式阻尼间隙磁流变阀由于靠减小磁流变阀阻尼间隙来增大磁感应强度而易造成的堵塞问题，在保证有足够大压差的同时也使得阀的性能更稳定。与常用的单线圈圆环式阻尼间隙磁流变阀相比，该径向阻尼间隙磁流变阀的响应时间更快。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：一种单线圈径向流动式磁流变阀，其特征在于包括：螺钉Ⅰ(1)、左端盖(2)、密封圈Ⅰ(3)、密封圈Ⅱ(4)、阀体(5)、线圈(6)、阀芯(7)、螺钉Ⅱ(8)、右端盖(9)、密封圈Ⅲ(10)、密封圈Ⅳ(11)、右定位盘(12)、阻尼圆盘(13)和左定位盘(14)。左端盖(2)与阀体(5)通过螺钉Ⅰ(1)固定连接，左端盖(2)与阀体(5)过渡配合，通过密封圈Ⅰ(3)进行密封。阀芯(7)与阀体(5)过渡配合，阀芯(7)与阀体(5)通过密封圈Ⅱ(4)和密封圈Ⅳ(11)进行密封。线圈(6)缠绕于阀芯(7)的绕线槽中，其引线由阀体(5)上的引线孔导出。右端盖(9)与阀体(5)通过螺钉Ⅱ(8)固定连接，右端盖(9)与阀体(5)过渡配合，通过密封圈Ⅲ(10)进行密封。左定位盘(14)径向与阀芯(7)过渡配合，左定位盘(14)轴向左端由左端盖(2)压紧。左定位盘(14)轴向右端的四个小圆柱销插进阻尼圆盘(13)轴向左端的四个圆孔中。右定位盘(12)径向与阀芯(7)过渡配合，右定位盘(12)轴向右端由右端盖(9)压紧，右定位盘(12)轴向左端的四个小圆柱销插进阻尼圆盘(13)轴向右端的四个圆孔中。阀芯(7)孔内径向加工有四个小凸起，且与阻尼圆盘(13)径向形成过渡配合。阀芯(7)轴向定位由左端盖(2)、右端盖(9)和阀体(5)通过螺钉Ⅰ(1)和螺钉Ⅱ(8)固定连接实现。阻尼圆盘(13)、左定位盘(14)和阀芯(7)之间形成的液流通道构成第Ⅰ段阻尼间隙；阻尼圆盘(13)、右定位盘(12)和阀芯(7)之间形成的液流通道构成第Ⅱ段阻尼间隙；两段阻尼间隙的轴向宽度均为3mm。阻尼圆盘(13)轴向通过左定位盘(14)和右定位盘(12)上的四个小圆柱销进行定位；其径向通过阀芯(7)孔内径向加工的四个小凸起进行定位。左端盖(2)进口处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；右端盖(9)出口处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

(1)本实用新型磁流变阀采用的是径向流动圆盘式阻尼间隙，阻尼间隙位于线圈的中间位置，并且磁流变液液流通道是径向流动的。这种结构设计很好的利用了磁力线的走向，使其在增加了阻尼间隙长度的同时并没有减小阻尼间隙中的磁感应强度，另外，阻尼间隙厚度也可设置得更宽。这样既保证了磁流变阀具有足够大的压力差，也不会因阻尼间隙太窄而造成堵塞现象出现，磁流变阀的性能更稳定。

(2)与常规单线圈圆环式阻尼间隙磁流变阀相比，本实用新型磁流变阀采用的是单线圈圆盘式阻尼间隙，可形成两段有效阻尼间隙，构成两级压差可控，使得与磁场有关的压差占总的阀进出口压差的比例更大，这样就使阀的压差可调范围变得更宽。

(3)本实用新型磁流变阀的阻尼间隙是通过阻尼圆盘和左右定位盘的自身结构形成的，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。另外，径向流动圆盘阻尼间隙结构使得阀的内部空间结构更紧凑，体积也更小。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型阀芯结构示意图。

图3是本实用新型左、右定位盘结构示意图。

图4是图3右视图。

图5是本实用新型磁力线分布示意图。

图6是本实用新型磁流变液液流通道及阻尼间隙示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型包括：螺钉Ⅰ1、左端盖2、密封圈Ⅰ3、密封圈Ⅱ4、阀体5、线圈6、阀芯7、螺钉Ⅱ8、右端盖9、密封圈Ⅲ10、密封圈Ⅳ11、右定位盘12、阻尼圆盘13和左定位盘14。左端盖2与阀体5通过螺钉Ⅰ1固定连接，左端盖2与阀体5过渡配合，通过密封圈Ⅰ3进行密封。阀芯7与阀体5过渡配合，阀芯7与阀体5通过密封圈Ⅱ4和密封圈Ⅳ1)进行密封。线圈6缠绕于阀芯7的绕线槽中，其引线由阀体5上的引线孔导出。右端盖9与阀体5通过螺钉Ⅱ8固定连接，右端盖9与阀体5过渡配合，通过密封圈Ⅲ10进行密封。左定位盘14径向与阀芯7过渡配合，左定位盘14轴向左端由左端盖2压紧；左定位盘14轴向右端的四个小圆柱销插进阻尼圆盘13轴向左端的四个圆孔中。右定位盘12径向与阀芯7过渡配合，右定位盘12轴向右端由右端盖9压紧，右定位盘12轴向左端的四个小圆柱销插进阻尼圆盘13轴向右端的四个圆孔中。阀芯7孔内径向加工有四个小凸起，且与阻尼圆盘13径向形成过渡配合。阀芯7轴向定位由左端盖2、右端盖9和阀体5通过螺钉Ⅰ1和螺钉Ⅱ8固定连接实现。阻尼圆盘13、左定位盘14和阀芯7之间形成的液流通道构成第Ⅰ段阻尼间隙；阻尼圆盘13、右定位盘12和阀芯7之间形成的液流通道构成第Ⅱ段阻尼间隙；两段阻尼间隙的轴向宽度均为3mm。阻尼圆盘13轴向通过左定位盘14和右定位盘12上的四个小圆柱销进行定位；其径向通过阀芯7孔内径向加工的四个小凸起进行定位。左端盖2进口处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；右端盖9出口处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接。

图2所示为本实用新型阀芯结构示意图，该阀芯上加工有绕线槽、2mm引线槽和孔内起径向定位阻尼圆盘的两个小凸台。

图3所示为本实用新型左、右定位盘结构示意图，图4为图3的右视图。在左定位盘14的右表面均匀加工有四个小圆柱销，与阻尼圆盘13以及阀芯7构成第Ⅰ段阻尼间隙。在右定位盘12的左表面均匀加工有四个小圆柱销，与阻尼圆盘13以及阀芯7构成第Ⅱ段阻尼间隙。两段阻尼间隙的宽度均为3mm，该阻尼间隙构成磁流变液的液流通道。

图5所示为本实用新型磁力线分布示意图，两段阻尼间隙均在磁力线的覆盖范围之内。

图6所示为本实用新型磁流变液液流通道及阻尼间隙示意图。阻尼间隙是由左定位盘、右定位盘、阻尼圆盘以及阀芯形成的两段阻尼间隙。由于本实用新型是轴对称结构，该结构上半部分给出了两段阻尼间隙的有效工作范围，下半部分则给出了磁流变液在这两段阻尼间隙中的液流通道。

本实用新型工作原理如下：

如图5和图6所示，线圈6的引线A由阀体5上与线圈相对应的孔中引出。当给线圈通入一定大小和方向的电流时，阀体5、阀芯7、左定位盘14以及阻尼圆盘13和阻尼间隙因电磁效应形成闭合磁场回路，第Ⅰ段阻尼间隙和第Ⅱ段阻尼间隙位于线圈形成的闭合回路中。由电磁感应原理，在阻尼间隙产生磁场，磁场的方向与磁流变液的流动方向垂直，流经阻尼间隙内的磁流变液由于磁场作用迅速变成半固定，形成沿磁场方向排列的链状体，磁流变液的粘度会迅速增加且随外加磁感应强度的增加而增大，屈服应力增强。磁流变液流过这两段阻尼间隙，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，产生两级压力差。通过调节线圈中电流大小，可改变磁流变液的屈服应力，控制磁流变阀流经阻尼间隙的关断力，当磁流变阀的关断力达到一定值后，磁流变液被阻止通过，此时流经磁流变阀的流量为零。

Claims (4)

1.一种单线圈径向流动式磁流变阀，其特征在于包括：螺钉Ⅰ(1)、左端盖(2)、密封圈Ⅰ(3)、密封圈Ⅱ(4)、阀体(5)、线圈(6)、阀芯(7)、螺钉Ⅱ(8)、右端盖(9)、密封圈Ⅲ(10)、密封圈Ⅳ(11)、右定位盘(12)、阻尼圆盘(13)和左定位盘(14)；左端盖(2)与阀体(5)通过螺钉Ⅰ(1)固定连接，左端盖(2)与阀体(5)过渡配合，通过密封圈Ⅰ(3)进行密封；阀芯(7)与阀体(5)过渡配合，阀芯(7)与阀体(5)通过密封圈Ⅱ(4)和密封圈Ⅳ(11)进行密封；线圈(6)缠绕于阀芯(7)的绕线槽中，其引线由阀体(5)上的引线孔导出；右端盖(9)与阀体(5)通过螺钉Ⅱ(8)固定连接，右端盖(9)与阀体(5)过渡配合，通过密封圈Ⅲ(10)进行密封；左定位盘(14)径向与阀芯(7)过渡配合，左定位盘(14)轴向左端由左端盖(2)压紧；左定位盘(14)轴向右端的四个小圆柱销插进阻尼圆盘(13)轴向左端的四个圆孔中；右定位盘(12)径向与阀芯(7)过渡配合，右定位盘(12)轴向右端由右端盖(9)压紧，右定位盘(12)轴向左端的四个小圆柱销插进阻尼圆盘(13)轴向右端的四个圆孔中；阀芯(7)孔内径向加工有四个小凸起，且与阻尼圆盘(13)径向形成过渡配合；阀芯(7)轴向定位由左端盖(2)、右端盖(9)和阀体(5)通过螺钉Ⅰ(1)和螺钉Ⅱ(8)固定连接实现。

2.根据权利要求1所述的一种单线圈径向流动式磁流变阀，其特征在于：阻尼圆盘(13)、左定位盘(14)和阀芯(7)之间形成的液流通道构成第Ⅰ段阻尼间隙；阻尼圆盘(13)、右定位盘(12)和阀芯(7)之间形成的液流通道构成第Ⅱ段阻尼间隙；两段阻尼间隙的轴向宽度均为3mm。

3.根据权利要求1所述的一种单线圈径向流动式磁流变阀，其特征在于：阻尼圆盘(13)轴向通过左定位盘(14)和右定位盘(12)上的四个小圆柱销进行定位；其径向通过阀芯(7)孔内径向加工的四个小凸起进行定位。

4.根据权利要求1所述的一种单线圈径向流动式磁流变阀，其特征在于：左端盖(2)进口处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；右端盖(9)出口处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接。

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