CN205559403U - 一种同时具有径向流和圆环流的磁流变阀单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种同时具有径向流和圆环流的磁流变阀单元，主要由端盖、阀套、导向块、导磁圆盘、定位盘、阀芯及励磁线圈等组成。该磁流变阀单元同时具有径向流和圆环流两种有效阻尼间隙，阀套和导磁圆盘外圆周面之间的间隙组成圆环流阻尼间隙，阀芯和导磁圆盘端面之间的间隙组成径向流阻尼间隙。这种设计有效增长了阻尼间隙长度，提高了磁场利用率；同时，可利用两个或三个相同的磁流变阀单元通过法兰盘进行串联组合，形成双模块式或三模块式磁流变阀，使得阻尼间隙长度调整更方便。本实用新型磁流变阀单元装配简单方便，可根据实际系统所需压差来选择相应模块数，使得磁流变阀压差可调范围更宽，特别适用于多级压力可调的液压伺服系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变阀，尤其涉及一种同时具有径向流和圆环流的磁流变阀单元。
背景技术
液压控制阀作为液压控制系统核心部件，对系统控制起着关键的作用，而传统液压控制阀因其有相对运动的机械部件，使得其结构复杂，加工要求高、体积大，还存在不易控制、响应慢、噪声大等不足。借助于智能流体磁流变液的磁流变效应，以磁流变液为工作介质的磁流变阀较好地解决了这些不足。
磁流变阀是通过对励磁线圈外加电流的大小来控制产生的磁场大小，从而调节磁流变阀的控制压力。而在磁流变阀的设计中，为了提高磁流变阀的进出口压差，一般采用以下两种方式，其一是增大线圈的尺寸，使得磁感应强度加强从而增大有效阻尼间隙中磁流变液的剪切应力，其二是尽可能使产生的磁场垂直于磁流变液的流向或者尽可能的加长磁流变阀中有效阻尼间隙的长度。这两种方案虽然都可以提高磁流变阀进出口压差的可调范围，但都会显著增加磁流变阀的体积，造成尺寸过大等问题。公开号为CN 204493331U的中国专利提出了一种具有径向流和圆环流的磁流变阀结构，通过导磁圆盘、阀套和阀芯之间的间隙形成两种阻尼间隙，有效利用了磁力线的走向。该专利为非对称结构，虽然结构紧凑，阀外形尺寸小，但没有充分利用结构对称特点，使得磁流变阀有效阻尼间隙长度较短。
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同时具有径向流和圆环流的磁流变阀单元。该磁流变阀单元同时具有径向流和圆环流两种有效阻尼间隙，阀套和导磁圆盘外圆周面之间的间隙组成圆环流阻尼间隙，阀芯和导磁圆盘端面之间的间隙组成径向流阻尼间隙，构成4段有效阻尼间隙，此种设置有效增长了阻尼间隙长度，同时保证了磁流变液在每段阻尼间隙内的流动方向都垂直于磁力线方向，充分利用了磁力线走向，提高了磁场利用率。此外，该磁流变阀单元可通过法兰盘与另一个或两个相同的磁流变阀单元串联组合，形成双模块式或三模块式磁流变阀，从而构成8段或16段有效阻尼间隙，更大范围地增加了有效阻尼间隙长度，使阀的压差可调范围更宽。同时，该磁流变阀单元是通过结构相同的零件之间串联连接，装配方便，可通过实际系统所需压差来选择相应模块数，实现对压差的多级调节。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：左端盖(1)、螺栓(2)、密封圈Ⅰ(3)、左阀套(4)、励磁线圈(5)、右定位盘(6)、右端盖(7)、右导向块(8)、密封圈Ⅱ(9)、右导磁圆盘(10)、沉孔螺钉Ⅰ(11)、阀芯(12)、右阀套(13)、沉孔螺钉Ⅱ(14)、左定位盘(15)、沉孔螺钉Ⅲ(16)、左导磁圆盘(17)以及左导向块(18)；左定位盘(15)内表面加工有螺纹通孔，阀芯(12)左端外表面加工有外螺纹，左定位盘(15)与阀芯(12)通过螺纹固定连接；右定位盘(6)内表面加工有螺纹通孔，阀芯(12)右端外表面加工有外螺纹，右定位盘(6)与阀芯(12)通过螺纹固定连接；左定位盘(15)、右定位盘(6)和阀芯(12)之间围成的凹槽形成绕线槽；励磁线圈(5)缠绕于绕线槽中，其引线由右定位盘(6)中的引线槽和右阀套(13)中相对应的引线孔中引出；左阀套(4)与左定位盘(15)之间通过密封圈Ⅰ(3)密封，右阀套(13)与右定位盘(6)之间通过密封圈Ⅱ(9)密封；左阀套(4)和右阀套(13)通过沉孔螺钉Ⅱ(14)固定连接；左导磁圆盘(17)和左导向块(18)通过沉孔螺钉Ⅲ(16)固定连接；左导向块(18)轴向右端面嵌在左阀套(4)左端面的圆环凹槽中；左端盖(1)右端面压紧在左导向块(18)左端面上；右导磁圆盘(10)与右导向块(8)通过沉孔螺钉Ⅰ(11)固定连接；右导向块(8)轴向左端面嵌在右阀套(13)右端面的凹槽中；右端盖(7)左端面压紧在右导向块(8)右端面上；左端盖(1)与右端盖(7)中心通孔处均设有内螺纹孔，可与液压管道直接螺纹连接；左端盖(1)与右端盖(7)通过螺栓(2)固定连接。左阀套(4)、右导磁圆盘(10)、阀芯(12)、右阀套(13)以及左导磁圆盘(17)由10号钢导磁材料制成；其余零件均由不导磁材料制成。两个相同的磁流变阀单元可通过法兰盘(19)串联组合成双模块式磁流变阀，三个相同的磁流变阀单元可通过法兰盘(19)串联组合成三模块式磁流变阀。
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单元由径向流和圆环流两种阻尼间隙组成，阀套和导磁圆盘外圆周面之间的间隙组成圆环流阻尼间隙，阀芯和导磁圆盘端面之间的间隙组成径向流阻尼间隙；整个磁流变阀单元共有4段有效阻尼间隙，每段阻尼间隙中磁流变液的流向都垂直于磁力线的走向，提高了磁场利用率，使得磁流变阀的压差可调范围更宽，性能更好。
（2）本实用新型磁流变阀单元可通过法兰盘与另一个或两个相同的磁流变阀单元串联组合，形成双模块式或三模块式磁流变阀，从而构成8段或16段有效阻尼间隙，从而显著增加有效阻尼间隙的长度，同时可实现对磁流变阀压差的多级调节。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型磁力线分布示意图。
图3是本实用新型磁流变液有效阻尼间隙及液流通道示意图。
图4是本实用新型串联组合而成的双模块式磁流变阀结构示意图。
图5是本实用新型串联组合而成的三模块式磁流变阀示意图。
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，本实用新型包括左端盖1、螺栓2、密封圈Ⅰ3、左阀套4、励磁线圈5、右定位盘6、右端盖7、右导向块8、密封圈Ⅱ9、右导磁圆盘10、沉孔螺钉Ⅰ11、阀芯12、右阀套13、沉孔螺钉Ⅱ14、左定位盘15、沉孔螺钉Ⅲ16、左导磁圆盘17以及左导向块18。
图2所示为本实用新型磁力线分布示意图。当向励磁线圈通入一定大小的电流时，由于左阀套4、右导磁圆盘10、阀芯12、右阀套13以及左导磁圆盘17由10号钢导磁材料组成；左定位盘15和右定位盘6为不导磁材料；因电磁感应现象产生的磁力线依次穿过左导磁圆盘17、左阀套4、右阀套13、右导磁圆盘10和阀芯12形成闭合回路。
图3所示为本实用新型磁流变液有效阻尼间隙及液流通道示意图，箭头指示方向为磁流变液在磁流变阀内部的流动方向。其中，左阀套4和左导磁圆盘17外壁之间的间隙组成第一段圆环流阻尼间隙，阀芯12和左导磁圆盘17端面之间的间隙组成第二段径向流阻尼间隙，右阀套13和右导磁圆盘10外壁之间的间隙组成第三段圆环流阻尼间隙，阀芯12和右导磁圆盘10端面之间的间隙组成第四段径向流阻尼间隙。由于本实用新型采用轴对称结构，上半部分给出了磁流变液在磁流变阀中的液流通道，下半部分则给出了磁流变阀阻尼间隙的有效工作区域。
图4所示为本实用新型串联组合而成的双模块式磁流变阀结构示意图。两个相同的磁流变阀单元通过法兰盘19进行固定连接；法兰盘19内圈分别卡在两个磁流变阀单元左右两边的导向块之间；两个导向块轴向方向留有间隙，使得磁流变液流过。
图5所示为本实用新型串联组合而成的三模块式磁流变阀示意图。其中，三个相同的磁流变阀单元通过两个法兰盘固定连接。
本实用新型工作原理如下：
当给励磁线圈5通入一定大小的电流时，由于电磁感应原理，产生的磁力线在左导磁圆盘17、左阀套4、右阀套13、右导磁圆盘10和阀芯12形成闭合回路，磁场方向与有效阻尼间隙内的磁流变液的流动方向垂直，磁流变液在外加磁场的作用下迅速由液体转变为固体或者半固体，其剪切屈服强度迅速增加且随着磁场的增大而增大，磁流变液想要流经有效阻尼间隙就必须克服这种分子间的力，因此磁流变阀的入口压力会增加，从而减缓或阻断磁流变液的流动。通过调节电流大小，可实现对磁流变阀进出口压差的无级调节。
Claims (3)
1.一种同时具有径向流和圆环流的磁流变阀单元，其特征在于包括：左端盖(1)、螺栓(2)、密封圈Ⅰ(3)、左阀套(4)、励磁线圈(5)、右定位盘(6)、右端盖(7)、右导向块(8)、密封圈Ⅱ(9)、右导磁圆盘(10)、沉孔螺钉Ⅰ(11)、阀芯(12)、右阀套(13)、沉孔螺钉Ⅱ(14)、左定位盘(15)、沉孔螺钉Ⅲ(16)、左导磁圆盘(17)以及左导向块(18)；左定位盘(15)内表面加工有螺纹通孔，阀芯(12)左端外表面加工有外螺纹，左定位盘(15)与阀芯(12)通过螺纹固定连接；右定位盘(6)内表面加工有螺纹通孔，阀芯(12)右端外表面加工有外螺纹，右定位盘(6)与阀芯(12)通过螺纹固定连接；左定位盘(15)、右定位盘(6)和阀芯(12)之间围成的凹槽形成绕线槽；励磁线圈(5)缠绕于绕线槽中，其引线由右定位盘(6)中的引线槽和右阀套(13)中相对应的引线孔中引出；左阀套(4)与左定位盘(15)之间通过密封圈Ⅰ(3)密封，右阀套(13)与右定位盘(6)之间通过密封圈Ⅱ(9)密封；左阀套(4)和右阀套(13)通过沉孔螺钉Ⅱ(14)固定连接；左导磁圆盘(17)和左导向块(18)通过沉孔螺钉Ⅲ(16)固定连接；左导向块(18)轴向右端面嵌在左阀套(4)左端面的圆环凹槽中；左端盖(1)右端面压紧在左导向块(18)左端面上；右导磁圆盘(10)与右导向块(8)通过沉孔螺钉Ⅰ(11)固定连接；右导向块(8)轴向左端面嵌在右阀套(13)右端面的凹槽中；右端盖(7)左端面压紧在右导向块(8)右端面上；左端盖(1)与右端盖(7)中心通孔处均设有内螺纹孔，可与液压管道直接螺纹连接；左端盖(1)与右端盖(7)通过螺栓(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种同时具有径向流和圆环流的磁流变阀单元，其特征在于：左阀套(4)、右导磁圆盘(10)、阀芯(12)、右阀套(13)以及左导磁圆盘(17)由10号钢导磁材料制成；其余零件均由不导磁材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种同时具有径向流和圆环流的磁流变阀单元，其特征在于：两个相同的磁流变阀单元可通过法兰盘(19)串联组合成双模块式磁流变阀，三个相同的磁流变阀单元可通过法兰盘(19)串联组合成三模块式磁流变阀。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112923126A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-08 | 广西科技大学 | 一种环形和径向混合式通道磁流变阀 |
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2016
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