CN204003729U - 一种两级径向流动蜿蜒式磁流变阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两级径向流动蜿蜒式磁流变阀，主要由端盖、阀芯、阀体、定位盘、阻尼圆盘、励磁线圈及密封圈组成。磁流变阀阻尼间隙设计成由圆环和径向阻尼间隙共同组成的蜿蜒式结构，构成四段有效阻尼间隙液流通道，有效增大了阻尼间隙长度，保证了磁流变液在每一段阻尼间隙内的流动方向都与磁力线方向垂直，提高了磁场利用率，使得磁流变阀压差可调范围更宽。另外，该磁流变阀无需通过减小阻尼间隙处的宽度来增大磁感应强度，阻尼间隙处不易堵塞，磁流变阀的控制性能更加稳定。同时，磁流变阀采用螺钉连接及单个励磁线圈供电，内部结构紧凑、加工装配简单、外形尺寸小。特别适合应用于多级压力可调的磁流变液压控制系统。

Description

一种两级径向流动蜿蜒式磁流变阀

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变阀，尤其涉及一种两级径向流动蜿蜒式磁流变阀。

背景技术

传统液压控制阀是通过控制阀口节流面积的大小实现对液压回路压力及流量的控制，这使得液压控制阀内部存在相对运动的元部件，导致液压阀结构复杂、智能控制困难、响应速度慢。而以智能流体磁流变液为工作介质的磁流变阀能很好的解决这一不足。由于磁流变液的独特优势，使得磁流变阀成为当前智能液压控制阀的主要研究方向。

磁流变液是一种高饱和磁感应强度、小磁顽力的软磁性材料，均匀的分散在不导磁基液中形成的悬浊液，可随着外界磁场强度的变化而变化。磁流变阀是基于磁流变液的流变特性而设计的一种新型智能液压控制元件，通过电流的控制实现对阻尼液流通道内磁感应强度的控制，改变磁流变液的剪切屈服强度，从而达到对磁流变阀进出口间的压力差控制的目的，进而实现系统执行机构的相应控制。磁流变阀无相对移动部件、结构简单、运动可靠、可通过电信号控制，控制方便且响应速度快，可弥补传统液压阀的不足，达到改善液压系统动、静态特性的目的。

磁流变阀结构设计过程中，影响压差控制调节的主要因素是阻尼间隙部分的结构及有效长度。目前国内外提出的磁流变阀阻尼间隙结构中主要为圆环型阻尼间隙和圆环圆盘混合型阻尼间隙的磁流变阀，此类磁流变阀均存在有效阻尼间隙较短及磁场利用率不高等不足，从而导致压差可调范围较窄。一般情况下该类磁流变阀以减小阻尼间隙宽度或者增加阻尼间隙有效长度来增大压差的可调范围，但容易造成磁流变阀的液流通道堵塞和外形尺寸较大等问题。

中国专利CN203009437U公开了一种径向流动两级盘式磁流变阀，通过定位盘、阻尼圆盘及阀芯之间形成四段圆盘型阻尼间隙液流通道，构成四级压差可控，有效的增大有效阻尼间隙长度，提高磁场利用率，使阀的压差可调范围变得更宽。但是，该磁流变阀端盖与阀体部分采用螺纹连接，使得这个阀体结构复杂、外径尺寸较大、不方便加工和装配；同时，端盖与外部管道接口处也为螺纹连接，双头螺纹会使得螺旋角较容易松动，结构不稳固并且不方便拆卸；另外，该磁流变阀是通过两个励磁线圈分别控制四段圆盘型阻尼间隙液流通道内的压差，导致整个磁流变阀内部结构尺寸进一步增大。

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两级径向流动蜿蜒式磁流变阀。该磁流变阀阻尼间隙设计成一种由圆环和径向阻尼间隙共同组成的蜿蜒式结构，构成四段有效阻尼间隙液流通道，有效增大了阻尼间隙长度，同时也保证了磁流变液在每一段阻尼间隙内的的流动方向都与磁力线方向垂直，充分利用了磁力线走向，提高了磁场利用率，使得磁流变阀的压差可调范围更宽。另外，该磁流变阀无需通过减小阻尼间隙处的宽度来增大磁感应强度，阻尼间隙处不易堵塞，磁流变阀的控制性能更加稳定。同时，磁流变阀采用螺钉连接及单个励磁线圈供电，内部结构紧凑、加工装配简单、外形尺寸小，合理解决了背景技术中存在的不足。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：螺钉Ⅰ(1)、阀体(2)、左定位盘(3)、左阻尼圆盘(4)、阀芯(5)、密封圈Ⅰ(6)、密封圈Ⅱ(7)、螺钉Ⅱ(8)、右端盖(9)、右定位盘(10)、右阻尼圆盘(11)、励磁线圈(12)、密封圈Ⅲ(13)、密封圈Ⅳ(14)及左端盖(15)；左端盖(15)与阀体(2)通过螺钉Ⅰ(1)固定连接，左端盖(15)与阀体(2)间隙配合，并通过密封圈Ⅳ(14)进行密封；左端盖(15)中心通孔处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；阀体(2)与阀芯(5)间隙配合，阀体(2)与阀芯(5)通过密封圈Ⅰ(6)和密封圈Ⅲ(13)进行密封；励磁线圈(12)缠绕于阀芯(5)的绕线槽中，其引线通过阀芯(5)上的引线槽由阀体(2)上的引线孔导出；右端盖(9)与阀体(2)通过螺钉Ⅱ(8)固定连接，右端盖(9)与阀体(2)间隙配合，并通过密封圈Ⅱ(7)进行密封；左阻尼圆盘(4)轴向两侧面上分别加工有四个均布的小圆柱销，其左侧面的小圆柱销与左定位盘(3)右侧面的凹槽圆孔卡紧固定，其右侧面的小圆柱销与阀芯(5)左端面过渡配合；左阻尼圆盘(4)径向圆周面上加工有四个均布的小凸起，与阀芯(5)内壁过渡配合，防止左阻尼圆盘(4)轴向转动；左定位盘(3)径向与阀芯(5)过渡配合，左定位盘(3)轴向左端面由左端盖(15)压紧；右阻尼圆盘(11)轴向两侧面分别加工有四个均布的小圆柱销，其右侧面的小圆柱销与右定位盘(10)左侧面的凹槽圆孔卡紧固定，其左侧面的小圆柱销与阀芯(5)右端面过渡配合；右阻尼圆盘(11)径向加工有四个均布的小凸起，与阀芯(5)内壁过渡配合，防止右阻尼圆盘(11)轴向转动；右定位盘(10)径向与阀芯(5)过渡配合，右定位盘(10)轴向右端面由右端盖(9)压紧；右端盖(9)中心通孔处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接。左定位盘(3)、左阻尼圆盘(4)和阀芯(5)之间的通道构成第Ⅰ段和第Ⅱ段阻尼间隙液流通道；右定位盘(10)、右阻尼圆盘(11)和阀芯(5)之间的通道构成第Ⅲ段和第Ⅳ段阻尼间隙液流通道。左阻尼圆盘(4)左端面的四个均布小圆柱销比右端面小圆柱销长，其伸长部分等于左定位盘(3)上的凹槽圆孔孔深；右阻尼圆盘(11)右端面的四个均布小圆柱销比左端面小圆柱销长，其伸长部分等于右定位盘(10)上的凹槽圆孔孔深，这样可保证四段阻尼间隙的宽度相等。

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阻尼间隙结构设计成由圆环和径向阻尼间隙共同组成的蜿蜒式结构，由结构对称性将四段阻尼间隙均布在线圈的中间位置，每一段阻尼间隙中磁流变液的流动方向都与磁场方向垂直，合理利用了磁力线的走向，在增大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，使得磁流变阀的压差可调范围更宽，性能更好。

(2) 本实用新型磁流变阀的四段阻尼间隙由两个阻尼圆盘的外形结构形成，分别在轴向和径向上与阀芯和定位盘之间精准定位，保证了一定的阻尼间隙厚度，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。

(3) 本实用新型磁流变阀采用螺钉连接，同时通过一个励磁线圈对四段有效阻尼间隙分别进行控制，使得整个磁流变阀结构紧凑、外形尺寸小、加工及装配简单、拆装方便。

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是本实用新型阻尼圆盘结构示意图。

图4是图3阻尼圆盘左视图。

图5是本实用新型磁流变液液流通道及阻尼间隙示意图。

图6是本实用新型磁力线分布示意图。

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：

图1所示为本实用新型结构示意图，主要包括：螺钉Ⅰ、阀体、左定位盘、左阻尼圆盘、阀芯、密封圈Ⅰ、密封圈Ⅱ、螺钉Ⅱ、右端盖、右定位盘、右阻尼圆盘、励磁线圈、密封圈Ⅲ、密封圈Ⅳ及左端盖。

图2所示为本实用新型阀芯结构示意图，阀芯外表面加工有绕线槽A，用于缠绕励磁线圈；同时阀芯右端面上加工有引线槽B，便于安装时绕线槽中的励磁线圈导线能顺利地从阀体上的引线孔中导出。

图3所示为本实用新型阻尼圆盘结构示意图，图4所示为图3的左视图。左阻尼圆盘和右阻尼圆盘轴向两侧表面均加工有四个小圆柱销，径向上加工有四个小凸起，分别对左阻尼圆盘和右阻尼圆盘进行轴向和径向定位。

图5所示为本实用新型磁流变液液流通道及阻尼间隙示意图。箭头指示方向为磁流变液在阀芯内部流动方向。其中，左定位盘、左阻尼圆盘及阀芯构成第Ⅰ段和第Ⅱ段阻尼间隙；右定位盘、右阻尼间隙及阀芯构成第Ⅲ段和第Ⅳ段阻尼间隙。

图6所示为本实用新型磁力线分布示意图。当向励磁线圈中导入一定大小的电流时，由于电磁感应产生的磁力线闭合回路经过阀体、阀芯、左定位盘、左阻尼间隙、右定位盘及右阻尼间隙。图中C所示为线圈经过阀芯引线孔引出的两根引线，与外部电源相连接。

本实用新型工作原理如下：

当向励磁线圈通入一定大小的电流时，由于电磁感应效应，会在阀体、阀芯、左定位盘、左阻尼间隙、右定位盘及右阻尼间隙内形成闭合磁场回路。四段阻尼间隙内部会形成磁场，磁场方向与磁流变液的流动方向垂直，此时四段阻尼间隙中的磁流变液在外磁场作用粘度增大，迅速由牛顿流体状态转变为半固态或固态，其剪切屈服强度迅速增加且随着外加磁场的增大而增加，磁流变液流经这四段阻尼间隙时就必须克服本身链状阻力，因此磁流变阀的入口压力增加，达到减缓或阻止液流流通的作用。通过调节励磁线圈中电流大小，控制阻尼间隙处的磁场强度进而控制磁流变液的剪切应力，从而实现对磁流变阀流速及流量调节。当阻尼间隙内的外加磁场达到一定值后，磁流变液达到饱和状态下，此时可起到关断磁流变阀的作用，磁流变阀的流量为零。

Claims (3)

1.一种两级径向流动蜿蜒式磁流变阀，其特征在于，包括：螺钉Ⅰ(1)、阀体(2)、左定位盘(3)、左阻尼圆盘(4)、阀芯(5)、密封圈Ⅰ(6)、密封圈Ⅱ(7)、螺钉Ⅱ(8)、右端盖(9)、右定位盘(10)、右阻尼圆盘(11)、励磁线圈(12)、密封圈Ⅲ(13)、密封圈Ⅳ(14)及左端盖(15)；左端盖(15)与阀体(2)通过螺钉Ⅰ(1)固定连接，左端盖(15)与阀体(2)间隙配合，并通过密封圈Ⅳ(14)进行密封；左端盖(15)中心通孔处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；阀体(2)与阀芯(5)间隙配合，阀体(2)与阀芯(5)通过密封圈Ⅰ(6)和密封圈Ⅲ(13)进行密封；励磁线圈(12)缠绕于阀芯(5)的绕线槽中，其引线通过阀芯(5)上的引线槽由阀体(2)上的引线孔导出；右端盖(9)与阀体(2)通过螺钉Ⅱ(8)固定连接，右端盖(9)与阀体(2)间隙配合，并通过密封圈Ⅱ(7)进行密封；左阻尼圆盘(4)轴向两侧面上分别加工有四个均布的小圆柱销，其左侧面的小圆柱销与左定位盘(3)右侧面的凹槽圆孔卡紧固定，其右侧面的小圆柱销与阀芯(5)左端面过渡配合；左阻尼圆盘(4)径向圆周面上加工有四个均布的小凸起，与阀芯(5)内壁过渡配合，防止左阻尼圆盘(4)轴向转动；左定位盘(3)径向与阀芯(5)过渡配合，左定位盘(3)轴向左端面由左端盖(15)压紧；右阻尼圆盘(11)轴向两侧面分别加工有四个均布的小圆柱销，其右侧面的小圆柱销与右定位盘(10)左侧面的凹槽圆孔卡紧固定，其左侧面的小圆柱销与阀芯(5)右端面过渡配合；右阻尼圆盘(11)径向加工有四个均布的小凸起，与阀芯(5)内壁过渡配合，防止右阻尼圆盘(11)轴向转动；右定位盘(10)径向与阀芯(5)过渡配合，右定位盘(10)轴向右端面由右端盖(9)压紧；右端盖(9)中心通孔处攻有内螺纹，可与液压管道直接螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种两级径向流动蜿蜒式磁流变阀，其特征在于：左定位盘(3)、左阻尼圆盘(4)和阀芯(5)之间的通道构成第Ⅰ段和第Ⅱ段阻尼间隙液流通道；右定位盘(10)、右阻尼圆盘(11)和阀芯(5)之间的通道构成第Ⅲ段和第Ⅳ段阻尼间隙液流通道。

3.根据权利要求1所述的一种两级径向流动蜿蜒式磁流变阀，其特征在于：左阻尼圆盘(4)左端面的四个均布小圆柱销比右端面小圆柱销长，其伸长部分等于左定位盘(3)上的凹槽圆孔孔深；右阻尼圆盘(11)右端面的四个均布小圆柱销比左端面小圆柱销长，其伸长部分等于右定位盘(10)上的凹槽圆孔孔深。