CN208619444U - 一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀，主要由限位螺栓、端盖、复位弹簧、阀体、阀芯、阀芯活塞、励磁线圈及绕线架等组成。绕线架与阀体之间的间隙构成锥形液流通道，在励磁线圈中电流作用下锥形液流通道内形成多段阻尼间隙。当磁流变液从A口流向B口时，磁流变液推动左阀芯活塞带动阀芯向右移动，锥形液流通道内阻尼间隙变小，阀进出口压降增大；当磁流变液从B口流向A口时，磁流变液推动右阀芯活塞带动阀芯向左移动，锥形液流通道内阻尼间隙变大，阀进出口压降变小。在不改变励磁电流大小情况下，本实用新型磁流变阀可实现阀进出口压降随磁流变液流向变化而自动变化，特别适用于要求回路压力较小的阀控缸系统。

Description

一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变阀，尤其涉及一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀。

背景技术

液压控制系统中，液压控制阀主要用来控制液压执行元件中液流的压力、流量及流动方向，从而控制液压执行元件的启动、停止，改变运动的速度、方向、力以及动作顺序等，以满足各类液压设备对运动、速度、力和转矩等负载工况的要求。因此液压控制阀的性能直接影响到液压系统的静态特性、动态特性及工作可靠性，是液压控制系统中的核心控制单元之一。随着高新技术的发展，液压传动的工程应用对液压元件的要求越来越高，传统的液压控制阀结构复杂、体积大、加工要求高、容易磨损、成本高，还存在不易控制、响应慢、工作噪声大、工作可靠性低等问题。

磁流变阀是以磁流变液为工作介质的一种新型液压控制阀。磁流变液是一种智能流体，在磁场作用下，能从自由流动的牛顿流体瞬间转变为具有一定剪切屈服强度的粘塑性体；撤去磁场后又能恢复为自由流动的牛顿流体。磁流变阀的压力和流量可通过控制外加电流大小进行控制，影响压降控制调节的主要因素是阻尼间隙部分的厚度及有效长度。与传统液压控制阀相比，其结构简单、加工成本低、响应速度快、噪声小、能耗小、工作稳定可靠，且利于智能控制的实现，具有良好的应用前景。

工程应用中，常需要磁流变液在流向不同时具有不同的压降，通常采取两种方式进行实现：一是利用控制器监测液流运动方向，液流反向时，改变磁流变阀中励磁电流的大小，其控制系统复杂，且频繁改变电流会导致磁流变阀温升加剧；二是在磁流变阀上并联旁路液压阀，但这种结构设计占用空间大，且可控性差。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题及满足磁流变阀在工程应用中的要求，本实用新型提出了一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀。该磁流变阀的阀芯及绕线架采用具有一定角度的锥形面结构，阀芯与绕线架之间的间隙构成锥形液流通道。当向励磁线圈中通入一定大小及方向的电流时，会在锥形液流通道内形成多段阻尼间隙，磁流变液在阻尼间隙内流动将受剪切应力作用。左右阀芯活塞与阀芯进行螺纹连接构成一个活塞结构，复位弹簧对其起自动对中作用。磁流变阀工作时，磁流变液推动阀芯活塞带动阀芯向液流方向移动，这将导致阻尼间隙厚度发生变化，从而实现了在不改变励磁电流的前提下，磁流变阀进出口压降随磁流变液流向变化而自动变化。此外，调节左限位螺栓的位置可以改变阀芯向左移动的行程，从而起到调节液流方向向左时的阻尼间隙厚度；调节右限位螺栓的位置可以改变阀芯向右移动的行程，从而起到调节液流方向向右时的阻尼间隙厚度。在不改变励磁电流大小的前提下，通过调节左限位螺栓或右限位螺栓的位置，可实现在不同液流方向时对磁流变阀的进出口压降进行独立调控。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：左限位螺栓(1)、左端盖(2)、左复位弹簧(3)、阀体(4)、左阀芯活塞(5)、阀芯(6)、左励磁线圈(7)、绕线架(8)、右励磁线圈(9)、右阀芯活塞(10)、右复位弹簧(11)、右端盖(12)、右限位螺栓(13)；左端盖(2)与阀体(4)通过螺钉固定连接；左端盖(2)与阀体(4)过渡配合，并通过密封圈进行密封；右端盖(12)与阀体(4)通过螺钉固定连接；右端盖(12)与阀体(4)过渡配合，并通过密封圈进行密封；左限位螺栓(1)攻有外螺纹，左限位螺栓(1)与左端盖(2)上的内螺纹孔进行螺纹连接；右限位螺栓(13)攻有外螺纹，右限位螺栓(13)与右端盖(12)上的内螺纹孔进行螺纹连接；阀芯(6)左端攻有外螺纹，阀芯(6)左端与左阀芯活塞(5)上的内螺纹孔进行螺纹连接，阀芯(6)右端攻有外螺纹，阀芯(6)右端与右阀芯活塞(10)上的内螺纹孔进行螺纹连接；左阀芯活塞(5)与左端盖(2)间隙配合，并通过密封圈进行密封，左阀芯活塞(5)通过中心螺纹孔对阀芯(6)左侧进行轴向定位；右阀芯活塞(10)与右端盖(12)间隙配合，并通过密封圈进行密封，右阀芯活塞(10)通过中心螺纹孔对阀芯(6)右侧进行轴向定位；绕线架(8)与阀体(4)间隙配合，并通过密封圈进行密封，绕线架(8)的左端面紧贴左端盖(2)，绕线架(8)的右端面紧贴右端盖(12)；左励磁线圈(7)缠绕于绕线架(8)左侧的绕线槽中，其引线经由绕线架(8)的引线槽从阀体(4)的引线孔引出；右励磁线圈(9)缠绕于绕线架(8)右侧的绕线槽中，其引线经由绕线架(8)的引线槽从阀体(4)的引线孔引出；左复位弹簧(3)左端紧贴左端盖(2)，左复位弹簧(3)右端紧贴左阀芯活塞(5)左端；右复位弹簧(11)右端紧贴右端盖(12)，右复位弹簧(11)左端紧贴右阀芯活塞(10)右端；阀体(4)左侧开有内螺纹口A口，通过与之相连通的液压管道，磁流变液可从A口流入或流出磁流变阀内腔；阀体(4)右侧开有内螺纹口B口，通过与之相连通的液压管道，磁流变液可从B口流入或流出磁流变阀内腔。阀芯(6)及绕线架(8)采用具有一定角度的锥形面结构，阀芯(6)与绕线架(8)之间的间隙形成锥形的磁流变液液流通道。左限位螺栓(1)左侧端部开有销孔，可与十字扳手连接；右限位螺栓(13)右侧端部开有销孔，可与十字扳手连接。左复位弹簧(3)与右复位弹簧(11)为规格参数相同的两根弹簧，左复位弹簧(3)与右复位弹簧(11)安装时处于预压缩状态，且两者压缩量相同。左阀芯活塞(5)与右阀芯活塞(10)可带动阀芯(6)在阀体(4)内沿轴向方向左右移动。

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的阀芯及绕线架采用具有一定角度的锥形面结构，阀芯与绕线架之间的间隙构成锥形液流通道，阀芯与绕线架之间形成的锥形间隙距离可调，其压降调节范围更宽，磁流变阀工作性能更稳定。

（2）本实用新型磁流变阀采用双励磁线圈激励方式。当向左右励磁线圈中分别通入一定大小的同向电流时，会在锥形液流通道内形成两段阻尼间隙；当向左右励磁线圈中通入一定大小的反向电流时，会在锥形液流通道内形成三段阻尼间隙。阻尼间隙内磁场方向均与磁流变液流动方向基本垂直，通过控制输入电流大小及方向，可控制多个阻尼间隙两端之间的压降，进而控制磁流变阀进出口压降，起到多级调压的作用，使得磁流变阀进出口压降可调范围大。

（3）本实用新型磁流变阀在通入磁流变液时，磁流变液将推动阀芯活塞带动阀芯向液流方向移动，这将导致阻尼间隙厚度发生变化，从而实现在不改变励磁电流大小的前提下，磁流变阀进出口压降随磁流变液流向变化而自动变化。

（4）本实用新型磁流变阀调节左限位螺栓的位置可以改变阀芯向左移动的行程，从而起到调节液流方向向左时的阻尼间隙厚度；调节右限位螺栓的位置可以改变阀芯向右移动的行程，从而起到调节液流方向向右时的阻尼间隙厚度。在不改变励磁电流大小的情况下，通过调节左限位螺栓或右限位螺栓的位置，实现在不同液流方向时对磁流变阀的进出口压降独立调控。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型绕线架剖视图。

图3是本实用新型右端盖剖视图。

图4是本实用新型右端盖左视图。

图5是本实用新型通同向电流时磁力线分布图。

图6是本实用新型通反向电流时磁力线分布图。

图7是本实用新型磁流变液从A口流向B口时液流通道示意图。

图8是本实用新型磁流变液从B口流向A口时液流通道示意图。

图9是本实用新型磁流变阀关闭停止工作时结构示意图。

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：左限位螺栓1、左端盖2、左复位弹簧3、阀体4、左阀芯活塞5、阀芯6、左励磁线圈7、绕线架8、右励磁线圈9、右阀芯活塞10、右复位弹簧11、右端盖12及右限位螺栓13。

图2所示为本实用新型绕线架剖视图。绕线架8上加工有密封圈槽C、密封圈槽G、引线槽E、绕线槽D和绕线槽F。左励磁线圈7缠绕于绕线架8的绕线槽D中，右励磁线圈9缠绕在绕线架8的绕线槽F中，其引线经由绕线架8的引线槽E从阀体4上的引线孔中引出。

图3所示为本实用新型右端盖剖视图，图4所示为本实用新型右端盖左视图。右端盖12右侧加工有5个周向均匀布置的圆形通孔，对应阀体右端面5个螺纹孔，通过螺钉可起到与阀体4定位连接作用；右端盖12右侧中间加工有一个内螺纹通孔，可与右限位螺栓13螺纹连接；右端盖12左侧中部加工有一个圆形通孔，对应阀体4右侧的B进出油口，起导流作用。为了使磁流变液能通过磁流变阀内部，右端盖12左侧开有5个周向均匀布置的导流槽。

图5所示为本实用新型通同向电流时磁力线分布图。当向左励磁线圈7和右励磁线圈9中分别通入一定大小的同向电流时，由于电磁感应产生的磁力线经阀体4、绕线架8、阻尼间隙到达阀芯6，再经过阻尼间隙、绕线架8返回阀体4，形成闭合回路。由于通入同向电流，阻尼间隙中间部位磁场反向，相互抵消。图中Ⅰ和Ⅱ为绕线架8与阀芯6之间的间隙形成的两段锥形阻尼间隙。

图6所示为本实用新型通反向电流时磁力线分布图。当向左励磁线圈7和右励磁线圈9中分别通入一定大小的反向电流时，由于电磁感应产生的磁力线经阀体4、绕线架8、阻尼间隙到达阀芯6，再经过阻尼间隙、绕线架8返回阀体4，形成闭合回路。由于通入反向电流，阻尼间隙中间部位的磁场方向相同，起增强作用。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为绕线架8与阀芯6之间的间隙形成的三段锥形阻尼间隙。

图7所示为本实用新型磁流变液从A口流向B口时液流通道示意图。当磁流变液从A口流向B口时，磁流变液将推动左阀芯活塞5带动阀芯6向右移动，直至其贴合右限位螺栓13左端面，此时锥形液流通道内阻尼间隙变小，形成图中的液流通道Ⅰ。

图8所示为本实用新型磁流变液从B口流向A口时液流通道示意图。当磁流变液从B口流向A口时，磁流变液推动右阀芯活塞10带动阀芯6向左移动，直至其贴合左限位螺栓1右端面，此时锥形液流通道内阻尼间隙变大，形成图中的液流通道Ⅱ。

图9所示为本实用新型磁流变阀关闭停止工作时的结构示意图。调节左限位螺栓1位置，使其右端面贴合阀芯6左端面；调节右限位螺栓13位置，使其左端面贴合阀芯6右端面；此时左阀芯活塞5、右阀芯活塞10与阀芯6在轴向方向停止运动，左阀芯活塞5和右阀芯活塞10关闭液流通道，磁流变阀处于关闭状态。

本实用新型工作原理如下：

如图5、图6、图7、图8和图9所示，阀芯6及绕线架8采用具有一定角度的锥形面结构，阀芯6及绕线架8之间的间隙构成锥形液流通道。当向左励磁线圈7和右励磁线圈9中分别通入一定大小及方向的电流时，会在锥形液流通道内形成多段阻尼间隙，阻尼间隙内磁场方向与磁流变液流动方向基本垂直，磁流变液在阻尼间隙内流动将受剪切应力作用。左阀芯活塞5、右阀芯活塞10与阀芯6通过螺纹连接构成一个活塞结构，左复位弹簧3和右复位弹簧11起自动对中作用。当磁流变液从A口流向B口时，磁流变液推动左阀芯活塞5带动阀芯6向右移动，导致锥形液流通道内阻尼间隙变小，反向电流下阻尼间隙处的剪切应力增大，使得进出口压降也增大；当磁流变液从B口流向A口时，磁流变液推动右阀芯活塞10带动阀芯6向左移动，导致锥形液流通道内阻尼间隙变大，同向电流下的剪切应力变小，使得进出口压降也变小。这实现了在不改变励磁电流大小的情况下，磁流变阀进出口压降随磁流变液流向变化而自动变化。此外，调节左限位螺栓1的位置可以改变阀芯6向左移动的行程，从而起到调节磁流变液由B口流向A口时的阻尼间隙厚度；调节右限位螺栓13的位置可以改变阀芯6向右移动的行程，从而起到调节磁流变液由A口流向B口时的阻尼间隙厚度。在不改变励磁电流大小的情况下，通过调节左限位螺栓1或右限位螺栓13的位置，实现在不同液流方向时对磁流变阀的进出口压降进行独立调控。当调节左限位螺栓1位置至右端面贴合阀芯6左端面，调节右限位螺栓13位置至左端面贴合阀芯6右端面，此时左阀芯活塞5、右阀芯活塞10与阀芯6在轴向方向停止运动，左阀芯活塞5和右阀芯活塞10关闭液流通道，磁流变阀处于关闭状态。

Claims (5)

1.一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀，其特征在于包括：左限位螺栓(1)、左端盖(2)、左复位弹簧(3)、阀体(4)、左阀芯活塞(5)、阀芯(6)、左励磁线圈(7)、绕线架(8)、右励磁线圈(9)、右阀芯活塞(10)、右复位弹簧(11)、右端盖(12)及右限位螺栓(13)；左端盖(2)与阀体(4)通过螺钉固定连接；左端盖(2)与阀体(4)过渡配合，并通过密封圈进行密封；右端盖(12)与阀体(4)通过螺钉固定连接；右端盖(12)与阀体(4)过渡配合，并通过密封圈进行密封；左限位螺栓(1)攻有外螺纹，左限位螺栓(1)与左端盖(2)上的内螺纹孔进行螺纹连接；右限位螺栓(13)攻有外螺纹，右限位螺栓(13)与右端盖(12)上的内螺纹孔进行螺纹连接；阀芯(6)左端攻有外螺纹，阀芯(6)左端与左阀芯活塞(5)上的内螺纹孔进行螺纹连接，阀芯(6)右端攻有外螺纹，阀芯(6)右端与右阀芯活塞(10)上的内螺纹孔进行螺纹连接；左阀芯活塞(5)与左端盖(2)间隙配合，并通过密封圈进行密封；左阀芯活塞(5)通过中心螺纹孔对阀芯(6)左侧进行轴向定位；右阀芯活塞(10)与右端盖(12)间隙配合，并通过密封圈进行密封，右阀芯活塞(10)通过中心螺纹孔对阀芯(6)右侧进行轴向定位；绕线架(8)与阀体(4)间隙配合，并通过密封圈进行密封，绕线架(8)的左端面紧贴左端盖(2)，绕线架(8)的右端面紧贴右端盖(12)；左励磁线圈(7)缠绕于绕线架(8)左侧的绕线槽中，其引线经由绕线架(8)的引线槽从阀体(4)的引线孔引出；右励磁线圈(9)缠绕于绕线架(8)右侧的绕线槽中，其引线经由绕线架(8)的引线槽从阀体(4)的引线孔引出；左复位弹簧(3)左端紧贴左端盖(2)，左复位弹簧(3)右端紧贴左阀芯活塞(5)左端；右复位弹簧(11)右端紧贴右端盖(12)，右复位弹簧(11)左端紧贴右阀芯活塞(10)右端；阀体(4)左侧开有内螺纹口A口，通过与之相连通的液压管道，磁流变液可从A口流入或流出磁流变阀内腔；阀体(4)右侧开有内螺纹口B口，通过与之相连通的液压管道，磁流变液可从B口流入或流出磁流变阀内腔。

2.根据权利要求1所述的一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀，其特征在于：阀芯(6)及绕线架(8)采用具有一定角度的锥形面结构，阀芯(6)与绕线架(8)之间的间隙形成锥形的磁流变液液流通道。

3.根据权利要求1所述的一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀，其特征在于：左限位螺栓(1)左侧端部开有销孔，可与十字扳手连接；右限位螺栓(13)右侧端部开有销孔，可与十字扳手连接。

4.根据权利要求1所述的一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀，其特征在于：左复位弹簧(3)与右复位弹簧(11)为规格参数相同的两根弹簧，左复位弹簧(3)与右复位弹簧(11)安装时处于预压缩状态，且两者压缩量相同。

5.根据权利要求1所述的一种阻尼间隙随液流方向自动调节的双线圈磁流变阀，其特征在于：左阀芯活塞(5)与右阀芯活塞(10)可带动阀芯(6)在阀体(4)内沿轴向方向左右移动。