CN205779983U - 一种压降调节范围宽的多级混合流动式磁流变阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压降调节范围宽的多级混合流动式磁流变阀，主要由端盖、定位块、导磁圆盘、隔磁环、隔磁圆环、隔磁盘、挡板、阀体、阀套及励磁线圈等组成。定位盘和导磁圆盘之间、导磁圆盘和挡板之间的液流方向均垂直于磁场方向，形成四段径向阻尼间隙；两个导磁圆盘之间设置隔磁盘，阀套一端设置隔磁环，阀套另一端设置隔磁圆环，使得轴向圆环阻尼间隙处的液流方向与磁场方向垂直，形成四段圆环型阻尼间隙。在不增加阀整体外形尺寸前提下，利用轴向圆环阻尼间隙的阻尼效应，有效加长了阻尼长度，提高了磁力线利用率，使得阀进出口压降大并且调节范围宽。该磁流变阀结构紧凑、体积小，特别适用于多级压力可调的液压伺服控制系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变阀，尤其涉及一种压降调节范围宽的多级混合流动式磁流变阀。
背景技术
磁流变液作为一种新型的可控智能流体，在外加磁场作用下其粘度会发生改变，并在毫秒级时间内实现液-固之间的转换，呈现可控的屈服强度，产生压力差。磁流变液的这一流变特性使它在汽车、机械、建筑、航空航天、地震防护等诸多领域有广阔的应用前景。而磁流变阀作为一种典型的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，可以通过调节励磁线圈中电流大小改变磁场强度的大小，实现对压力和流量的连续、无级、智能控制。与传统液压控制阀相比，磁流变阀无相对运动件，结构简单，直接通过电信号控制，因此响应速度快、噪声小，工作稳定可靠，具有良好的工业应用前景。
在进行磁流变阀结构设计时，为了提高磁流变液的进出口压降，首先要考虑的是如何设计阻尼间隙的结构使得更多的磁力线方向垂直于磁流变液的流动方向，其次是如何使得磁流变阀的有效阻尼间隙加长。一般情况下，可以通过减小磁流变阀液流通道的宽度来提高液流通道内的磁感应强度，但是此种方法容易造成堵塞，导致磁流变阀失效，而加长液流通道的长度又会增加磁流变阀的体积。且同时实现以上两个目标是十分困难的。
公开号为CN 203009437U的中国实用新型专利公开了一种径向流动两级盘式磁流变阀，该磁流变阀为双线圈径向流动圆盘式结构，通过调节两个线圈中电流大小，可实现四段有效径向阻尼间隙内的压降控制；但该专利没有充分利用圆环液流通道的阻尼效应，磁力线利用率不高。因此，如何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降更大、压降控制范围更宽，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压降调节范围宽的多级混合流动式磁流变阀。该磁流变阀同时具有径向流和圆环流两种阻尼间隙，其中定位盘和导磁圆盘之间的液流通道组成两段径向阻尼间隙，导磁圆盘和挡板之间的液流通道组成另外两段径向阻尼间隙，这四段阻尼间隙中磁流变液的流动方向皆垂直于磁场方向，形成四段有效阻尼间隙；另外，两个导磁圆盘之间设置隔磁盘，阀套一端设置隔磁环，阀套另一端设置隔磁圆环，使得圆环阻尼间隙处的液流方向与磁场方向垂直，形成四段轴向圆环型阻尼间隙。在阀外形尺寸不变前提下，这种结构设计使单一径向流动两级盘式磁流变阀变成同时具有圆环流和径向流两种阻尼间隙的多级混合流动式磁流变阀，增加了四段圆环阻尼间隙，构成八级压降可控，充分利用了磁力线的走向，提高磁力线的利用率，同时加长了磁流变液流动的有效阻尼长度，使得与磁场有关的压降占总的阀进出口压降比例更大，阀比更小，压降调节范围宽。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液压伺服控制系统。
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)、左定位盘(2)、左隔磁环(3)、阀体(4)、左隔磁盘(5)、挡板(6)、右隔磁盘(7)、右隔磁环(8)、右定位盘(9)、右端盖(10)、导磁圆盘Ⅳ(11)、右阀套(12)、导磁圆盘Ⅲ(13)、励磁线圈(14)、隔磁圆环(15)、导磁圆盘Ⅱ(16)、左阀套(17)、导磁圆盘Ⅰ(18)；左端盖(1)与阀体(4)通过螺纹固定连接，并通过密封圈进行密封；左端盖(1)左端进口处加工有外螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；左定位盘(2)与阀体(4)间隙配合，左定位盘(2)与阀体(4)通过密封圈进行密封；左定位盘(2)右端外表面加工有外螺纹，左隔磁环(3)左端内表面加工有内螺纹，左定位盘(2)与左隔磁环(3)通过螺纹固定连接；左隔磁环(3)右端外表面加工有外螺纹，左阀套(17)左端内表面加工有内螺纹，左隔磁环(3)与左阀套(17)通过螺纹固定连接；左阀套(17)右端内表面加工有内螺纹，隔磁圆环(15)左端外表面加工有外螺纹，左阀套(17)与隔磁圆环(15)通过螺纹固定连接；隔磁圆环(15)右端外表面加工有外螺纹，右阀套(12)左端内表面加工有内螺纹，隔磁圆环(15)与右阀套(12)通过螺纹固定连接；右阀套(12)右端内表面加工有内螺纹，右隔磁环(8)左端外表面加工有外螺纹，右阀套(12)与右隔磁环(8)通过螺纹固定连接；导磁圆盘Ⅰ(18)轴向左端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，由左定位盘(2)右端压紧；导磁圆盘Ⅰ(18)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与左阀套(17)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅰ(18)径向转动；左隔磁盘(5)轴向左端由导磁圆盘Ⅰ(18)右侧压紧，左隔磁盘(5)轴向右端由导磁圆盘Ⅱ(16)左侧压紧，左隔磁盘(5)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与左阀套(17)内表面过渡配合；导磁圆盘Ⅱ(16)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与左阀套(17)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅱ(16)径向转动；导磁圆盘Ⅱ(16)轴向右端加工有四个周向均匀布置的圆形小凸起，压在挡板(6)左端面上；挡板(6)与隔磁圆环(15)内表面过渡配合；挡板(6)中心加工有圆形通孔；导磁圆盘Ⅲ(13)轴向左端加工有四个周向均匀布置的圆形小凸起，压在挡板(6)右端面上；导磁圆盘Ⅲ(13)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与右阀套(12)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅲ(13)径向转动；右隔磁盘(7)轴向左端由导磁圆盘Ⅲ(13)右侧压紧，右隔磁盘(7)轴向右端由导磁圆盘Ⅳ(11)左侧压紧，右隔磁盘(7)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与右阀套(12)内表面过渡配合；导磁圆盘Ⅳ(11)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与右阀套(12)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅳ(11)径向转动；导磁圆盘Ⅳ(11)轴向右端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，由右定位盘(9)左端压紧；右定位盘(9)左端外表面加工有外螺纹，右隔磁环(8)右端内表面加工有内螺纹，右定位盘(9)与右隔磁环(8)通过螺纹固定连接；右定位盘(9)与阀体(4)间隙配合，右定位盘(9)与阀体(4)通过密封圈进行密封；右端盖(10)与阀体(4)通过螺纹固定连接，并通过密封圈进行密封；右端盖(10)右端出口处加工有外螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；左定位盘(2)、左隔磁环(3)、左阀套(17)、隔磁圆环(15)、右阀套(12)、右隔磁环(8)和右定位盘(9)之间围成的凹槽形成绕线槽；励磁线圈(14)缠绕于绕线槽中，其引线由阀体(4)上的引线孔A导出。左定位盘(2)和导磁圆盘Ⅰ(18)之间形成的径向液流通道构成第Ⅰ段阻尼间隙；左阀套(17)和导磁圆盘Ⅰ(18)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅱ段阻尼间隙；左阀套(17)和导磁圆盘Ⅱ(16)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅲ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅱ(16)和挡板(6)之间形成的径向液流通道构成第Ⅳ段阻尼间隙；挡板(6)和导磁圆盘Ⅲ(13)之间形成的径向液流通道构成第Ⅴ段阻尼间隙；右阀套(12)和导磁圆盘Ⅲ(13)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅵ段阻尼间隙；右阀套(12)和导磁圆盘Ⅳ(11)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅶ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅳ(11)和右定位盘(9)之间形成的径向液流通道构成第Ⅷ段阻尼间隙。左定位盘(2)、阀体(4)、挡板(6)、右定位盘(9)、导磁圆盘Ⅳ(11)、右阀套(12)、导磁圆盘Ⅲ(13)、导磁圆盘Ⅱ(16)、左阀套(17)及导磁圆盘Ⅰ(18)由10号钢导磁材料制成；左端盖(1)、左隔磁环(3)、左隔磁盘(5)、右隔磁盘(7)、右隔磁环(8)、右端盖(10)以及隔磁圆环(15)由不导磁材料制成。
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定位盘和导磁圆盘之间的间隙形成两段径向阻尼间隙，导磁圆盘和挡板之间的间隙形成另外两段径向阻尼间隙；同时，两个导磁圆盘之间设置隔磁盘，阀套一端设置隔磁环，阀套另一端设置隔磁圆环，使得圆环阻尼间隙处的液流方向与磁场方向垂直，形成四段轴向圆环型阻尼间隙。这种结构设计使原本只具有单一的径向阻尼间隙的两级径向式磁流变阀增加了轴向圆环阻尼间隙，磁流变液在有效阻尼间隙内的流动方向均与磁场方向垂直，在径向和轴向均充分利用了磁力线的走向，在阀外形尺寸不变前提下，增加了阻尼间隙有效长度的同时并没有减小阻尼间隙中的磁感应强度，使得磁流变阀的进出口压降大，可调范围宽。
(2) 本实用新型磁流变阀的阻尼间隙是通过导磁圆盘的自身结构形成的，保证了一定的阻尼间隙厚度，防止因阻尼间隙太窄而造成堵塞现象，同时使阀的阻尼间隙定位更加方便和准确，装配也更加方便。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型挡板结构示意图。
图3是本实用新型隔磁盘结构示意图。
图4是本实用新型导磁圆盘结构示意图。
图5是图4仰视图。
图6是本实用新型磁力线分布示意图。
图7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：左端盖1、左定位盘2、左隔磁环3、阀体4、左隔磁盘5、挡板6、右隔磁盘7、右隔磁环8、右定位盘9、右端盖10、导磁圆盘Ⅳ11、右阀套12、导磁圆盘Ⅲ13、励磁线圈14、隔磁圆环15、导磁圆盘Ⅱ16、左阀套17、导磁圆盘Ⅰ18。
图2所示为本实用新型挡板结构示意图，其中挡板6中间加工有圆形通孔，可提供磁流变液轴向方向的液流通道。
图3所示为本实用新型隔磁盘结构示意图，左隔磁盘5和右隔磁盘7径向加工有四个均匀布置的小圆形凸起，通过该圆形凸起可对隔磁盘进行径向定位；另外，可提供磁流变液轴向方向的液流通道。
图4所示为导磁圆盘结构示意图，图5所示为该导磁圆盘的仰视图。导磁圆盘Ⅰ18、导磁圆盘Ⅱ16、导磁圆盘Ⅲ13和导磁圆盘Ⅳ11的一个端面均加工有四个小圆形凸起，与左定位盘2、挡板6以及右定位盘9一起构成磁流变液的液流通道。
图6所示为本实用新型磁力线分布示意图。当给励磁线圈14通入电流时，由于电磁感应现象产生的磁力线依次穿过阀体4、左定位盘2，经过第Ⅰ段阻尼间隙到达导磁圆盘Ⅰ18，由于左隔磁盘5为不导磁材料制成，通过导磁圆盘Ⅰ18的磁力线经过第Ⅱ段阻尼间隙到达左阀套17，经过第Ⅲ段阻尼间隙进入导磁圆盘Ⅱ16，然后分别通过第Ⅳ段阻尼间隙、挡板6、第Ⅴ段阻尼间隙后进入导磁圆盘Ⅲ13，由于右隔磁盘7为不导磁材料制成，通过导磁圆盘Ⅲ13的磁力线经过第Ⅵ段阻尼间隙到达右阀套12，经过第Ⅶ段阻尼间隙进入导磁圆盘Ⅳ11，再通过第Ⅷ段阻尼间隙进入右定位盘9，然后返回阀体4，形成闭合回路。
图7为本实用新型磁流变液液流通道及有效阻尼间隙示意图。由于本实用新型采用轴对称结构，上半部分给出了磁流变阀的有效阻尼间隙工作区域，下半部分则给出了磁流变液在磁流变阀中的液流通道。其中，箭头所指方向为磁流变液在该多级混合流动式磁流变阀内部的流动方向。在磁场作用下，有效阻尼间隙共分为八段，左定位盘2和导磁圆盘Ⅰ18之间形成的径向液流通道构成第Ⅰ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅰ18和左阀套17之间形成的轴向液流通道构成第Ⅱ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅱ16和左阀套17之间形成的轴向液流通道构成第Ⅲ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅱ16和挡板6之间形成的径向液流通道构成第Ⅳ段阻尼间隙，挡板6和导磁圆盘Ⅲ13之间形成的径向液流通道构成第Ⅴ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅲ13和右阀套12之间形成的轴向液流通道构成第Ⅵ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅳ11和右阀套12之间形成的轴向液流通道构成第Ⅶ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅳ11和右定位盘9之间形成的径向液流通道构成第Ⅷ段阻尼间隙。
本实用新型工作原理如下：
当给励磁线圈14通入一定大小的电流时，由于电磁感应效应，会在阀体4、左定位盘2、导磁圆盘Ⅰ18、左阀套17、导磁圆盘Ⅱ16、挡板6、导磁圆盘Ⅲ13、右阀套12、导磁圆盘Ⅳ11和右定位盘9以及8段有效阻尼间隙形成闭合磁场回路。流经有效阻尼间隙的磁流变液的流向皆垂直于所产生的磁力线。在磁场作用下，磁流变液粘度增大，迅速由液体状态转变为类固态或固态，从而沿着磁场方向排列成链状。磁流变液想要顺利流过液流通道，就必须克服这种链状排列的分子间的力，流经阀的阻力及阀入口的压力皆跟着增大，液体的流动会减缓或停止。通过调节外加电流的大小，可以控制进出口的压降。
Claims (3)
1.一种压降调节范围宽的多级混合流动式磁流变阀，其特征在于包括：左端盖(1)、左定位盘(2)、左隔磁环(3)、阀体(4)、左隔磁盘(5)、挡板(6)、右隔磁盘(7)、右隔磁环(8)、右定位盘(9)、右端盖(10)、导磁圆盘Ⅳ(11)、右阀套(12)、导磁圆盘Ⅲ(13)、励磁线圈(14)、隔磁圆环(15)、导磁圆盘Ⅱ(16)、左阀套(17)、导磁圆盘Ⅰ(18)；左端盖(1)与阀体(4)通过螺纹固定连接，并通过密封圈进行密封；左端盖(1)左端进口处加工有外螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；左定位盘(2)与阀体(4)间隙配合，左定位盘(2)与阀体(4)通过密封圈进行密封；左定位盘(2)右端外表面加工有外螺纹，左隔磁环(3)左端内表面加工有内螺纹，左定位盘(2)与左隔磁环(3)通过螺纹固定连接；左隔磁环(3)右端外表面加工有外螺纹，左阀套(17)左端内表面加工有内螺纹，左隔磁环(3)与左阀套(17)通过螺纹固定连接；左阀套(17)右端内表面加工有内螺纹，隔磁圆环(15)左端外表面加工有外螺纹，左阀套(17)与隔磁圆环(15)通过螺纹固定连接；隔磁圆环(15)右端外表面加工有外螺纹，右阀套(12)左端内表面加工有内螺纹，隔磁圆环(15)与右阀套(12)通过螺纹固定连接；右阀套(12)右端内表面加工有内螺纹，右隔磁环(8)左端外表面加工有外螺纹，右阀套(12)与右隔磁环(8)通过螺纹固定连接；导磁圆盘Ⅰ(18)轴向左端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，由左定位盘(2)右端压紧；导磁圆盘Ⅰ(18)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与左阀套(17)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅰ(18)径向转动；左隔磁盘(5)轴向左端由导磁圆盘Ⅰ(18)右侧压紧，左隔磁盘(5)轴向右端由导磁圆盘Ⅱ(16)左侧压紧，左隔磁盘(5)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与左阀套(17)内表面过渡配合；导磁圆盘Ⅱ(16)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与左阀套(17)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅱ(16)径向转动；导磁圆盘Ⅱ(16)轴向右端加工有四个周向均匀布置的圆形小凸起，压在挡板(6)左端面上；挡板(6)与隔磁圆环(15)内表面过渡配合；挡板(6)中心加工有圆形通孔；导磁圆盘Ⅲ(13)轴向左端加工有四个周向均匀布置的圆形小凸起，压在挡板(6)右端面上；导磁圆盘Ⅲ(13)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与右阀套(12)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅲ(13)径向转动；右隔磁盘(7)轴向左端由导磁圆盘Ⅲ(13)右侧压紧，右隔磁盘(7)轴向右端由导磁圆盘Ⅳ(11)左侧压紧，右隔磁盘(7)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与右阀套(12)内表面过渡配合；导磁圆盘Ⅳ(11)径向圆周面上加工有四个均匀布置的小圆形凸起，四个小圆形凸起与右阀套(12)内表面过渡配合，可防止导磁圆盘Ⅳ(11)径向转动；导磁圆盘Ⅳ(11)轴向右端加工有四个周向均匀布置的小圆形凸起，由右定位盘(9)左端压紧；右定位盘(9)左端外表面加工有外螺纹，右隔磁环(8)右端内表面加工有内螺纹，右定位盘(9)与右隔磁环(8)通过螺纹固定连接；右定位盘(9)与阀体(4)间隙配合，右定位盘(9)与阀体(4)通过密封圈进行密封；右端盖(10)与阀体(4)通过螺纹固定连接，并通过密封圈进行密封；右端盖(10)右端出口处加工有外螺纹，可与液压管道直接螺纹连接；左定位盘(2)、左隔磁环(3)、左阀套(17)、隔磁圆环(15)、右阀套(12)、右隔磁环(8)和右定位盘(9)之间围成的凹槽形成绕线槽；励磁线圈(14)缠绕于绕线槽中，其引线由阀体(4)上的引线孔A导出。
2.根据权利要求1所述的一种压降调节范围宽的多级混合流动式磁流变阀，其特征在于：左定位盘(2)和导磁圆盘Ⅰ(18)之间形成的径向液流通道构成第Ⅰ段阻尼间隙；左阀套(17)和导磁圆盘Ⅰ(18)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅱ段阻尼间隙；左阀套(17)和导磁圆盘Ⅱ(16)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅲ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅱ(16)和挡板(6)之间形成的径向液流通道构成第Ⅳ段阻尼间隙；挡板(6)和导磁圆盘Ⅲ(13)之间形成的径向液流通道构成第Ⅴ段阻尼间隙；右阀套(12)和导磁圆盘Ⅲ(13)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅵ段阻尼间隙；右阀套(12)和导磁圆盘Ⅳ(11)之间形成的轴向液流通道构成第Ⅶ段阻尼间隙；导磁圆盘Ⅳ(11)和右定位盘(9)之间形成的径向液流通道构成第Ⅷ段阻尼间隙。
3.根据权利要求1所述的一种压降调节范围宽的多级混合流动式磁流变阀，其特征在于：左定位盘(2)、阀体(4)、挡板(6)、右定位盘(9)、导磁圆盘Ⅳ(11)、右阀套(12)、导磁圆盘Ⅲ(13)、导磁圆盘Ⅱ(16)、左阀套(17)及导磁圆盘Ⅰ(18)由10号钢导磁材料制成；左端盖(1)、左隔磁环(3)、左隔磁盘(5)、右隔磁盘(7)、右隔磁环(8)、右端盖(10)以及隔磁圆环(15)由不导磁材料制成。
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| CN112923123A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-08 | 广西科技大学 | 一种混合式多通道磁流变阀 |
| 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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| 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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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20161207 Termination date: 20170716 |