PL224274B1 - Wibroizolator z cieczą magnetoreologiczną - Google Patents

Abstract

Wibroizolator z cieczą magneto reologiczną MR, przeznaczony do redukcji drgań o niewielkiej amplitudzie, stosowany m.in. w zawieszeniach silników pojazdów, fundamentach posadowienia maszyn budowlanych, posiadający jednoosiowy, stacjonarny rdzeń z obejmującą go cewką elektromagnesu, ruchomą podstawę, na której posadowiony jest zewnętrzny obiekt o masie M, układ dwóch przemieszczających się względem siebie płaszczyzn, stanowiących szczelinę roboczą o zmiennej wysokości wypełnioną cieczą MR, charakteryzuje się tym, że zawiera dwa współosiowe cylindry, cylinder wewnętrzny (7) oraz cylinder zewnętrzny (8), gdzie cylinder wewnętrzny (7) posiada otwory (14, 15) umożliwiające przepływ cieczy MR z/do szczeliny roboczej (16) umiejscowionej pomiędzy tłokiem (1) a rdzeniem (2), do/z komory kompensacyjnej (17), umiejscowionej poniżej podstawy (4) rdzenia (2), natomiast zewnętrzny cylinder (8), obejmuje cylinder wewnętrzny (7).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wibroizolator z cieczą magnetoreologiczną (MR), przeznaczony do redukcji drgań o niewielkiej amplitudzie, stosowany m.in. w zawieszeniach silników pojazdów, fundamentach posadowienia maszyn budowlanych.

Znany jest z opisu patentowego nr P. 397 999 wibroizolator z cieczą MR, posiadający układ elektromagnesu z ruchomą szczeliną wypełnioną cieczą MR. Szczelina jest zamknięta obwodowo przez sprężystą opaskę, szczelnie łączącą obydwa elementy tworzące szczelinę. Ponadto, elektromagnes zabudowany jest w ferromagnetycznym elemencie nieruchomym w usytuowaniu osi prostopadłym do szczeliny, a ograniczająca szczelinę powierzchnia elementu nieruchomego przedzielona jest wbudowanym pierścieniem, wykonanym z materiału o względnej przenikalności magnetycznej bliskiej lub równej 1 i obejmującym w rzucie rdzeń elektromagnesu. Ruch jednej z powierzchni tworzącej szczelinę powoduje wypływ cieczy MR na zewnątrz szczeliny. Jednocześnie zmiana natężenia pola magnetycznego, w której znajduje się ciecz MR, powodując zmianę lepkości pozornej cieczy MR, skutkuje wzrostem oporów wypływu cieczy MR i wytworzeniem siły zależnej m.in. od wysokości szczeliny i natężenia pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu. Magnes trwały wbudowany jest w nieruchomym elemencie w usytuowaniu, przy którym linie pola magnetycznego tego magnesu są styczne do linii pola wzbudzanego przez prąd płynący w cewce elektromagnesu.

Znane jest także z amerykańskiego opisu patentowego nr US 2012/0 132 492 wytłumiające urządzenie sterujące wypełnione cieczą MR. Wibroizolator według wynalazku posiada układ elektromagnesu z ruchomą szczeliną wypełnioną cieczą MR. Elektromagnes jest częścią wibroizolatora MR stanowiącego element semiaktywnego zawieszenia silnika pojazdu. W wynalazku stanowiącym stan techniki, ruch dociskowej płytki rdzenia, umieszczonej pomiędzy górnym i dolnym rdzeniem, tworzy szczelinę, co odbywa się na skutek wzrostu ciśnienia działającego na ruchomą powierzchnię płytki, (fig. 1A, fig. 8 przywołanego opisu patentowego) tak, że płytka naciska na ciecz MR w taki sposób, że przemieszcza się on promieniowo względem ruchu płytki.

Wibroizolator z cieczą MR według wynalazku, charakteryzuje się tym, że posiada dwa współosiowe cylindry, wewnętrzny oraz obejmujący go, cylinder zewnętrzny. Cylinder wewnętrzny posiada otwory umożliwiające przepływ cieczy MR z/do szczeliny roboczej umiejscowionej pomiędzy tłokiem a rdzeniem, do/z komory kompensacyjnej umiejscowionej poniżej podstawy rdzenia. Współosiowa komora kompensacyjna jest wypełnioną sprężonym gazem i zawiera tłok pływający rozdzielający ciecz MR przepływającą do/z komory kompensacyjnej, od gazu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w przekroju osiowym.

Wibroizolator pokazany na rysunku spełnia funkcje tłumienia drgań mechanicznych zewnętrznego obiektu posadowionego na jego podłożu. Rozwiązanie posiada jednoosiowy układ stacjonarnego rdzenia 2 i tłoka 1, tworzących między sobą szczelinę roboczą 16 o zmiennej wysokości, wypełnioną cieczą MR. Powierzchnia 13 tłoka 1 stanowi ruchomą podstawę, na której posadowiony jest zewnętrzny obiekt o masie M. Rdzeń 2, posadowiony jest na podstawie 4 i otoczony cewką elektromagnesu 3. Strumień magnetyczny indukowany przez prąd płynący przez uzwojenie cewki elektromagnesu 3 przepływa przez rdzeń 2 i przez podstawę 4 oraz bloczki 5 osadzone we wpustach podstawy 4, do zewnętrznego cylindra 8 pokrywy 12 wibroizolatora, tłoka 1 i poprzez szczelinę roboczą 16 umiejscowioną pomiędzy tłokiem 1 a rdzeniem 2. Cylinder 7 wykonany jest z materiału o względnej przenikalności bliskiej 1, przykładowo ze stali nierdzewnej austenitycznej lub z aluminium. Zmniejszenie wysokości szczeliny roboczej 16 na skutek zmiany położenia tłoka 1 powoduje wypływ cieczy MR ze szczeliny roboczej 16 wibroizolatora przez otwory 14 znajdujące się w cylindrze 7 do komory pomiędzy wewnętrznym cylindrem 7 a zewnętrznym cylindrem 8 i poprzez otwory 15 znajdujące się w dolnej części cylindra 7, poniżej cylindrycznej podstawy 6 do komory kompensacyjnej 17. Podstawa 6 jest wykonana w materiału o względnej przenikalności magnetycznej bliskiej lub równej 1, np. stali nierdzewnej austenitycznej lub aluminium. Zmiana objętości cieczy MR w komorze kompensacyjnej 17 skutkuje przemieszczeniem tłoka pływającego 9. Pomiędzy cylindrami 7, 8 znajdują się stabilizujące pierścienie dystansowe 10, które wykonane są z materiału o względnej przenikalności bliskiej 1, przykładowo ze stali nierdzewnej austenitycznej lub z aluminium. Dolna pokrywa 11 wibroizolatora stanowiąca spodnią obudowę rozwiązania według wynalazku, wykonana jest także z materiału o względnej przenikalności bliskiej 1, przykładowo ze stali nierdzewnej austenitycznej, z aluminium.

PL 224 274 B1

Zwiększenie wysokości szczeliny roboczej 16 na skutek zmiany położenia tłoka 1 powoduje wypływ cieczy MR z komory kompensacyjnej 17 przez otwory 15 w dolnej części cylindra 7 do komory pomiędzy wewnętrznym cylindrem 7 a zewnętrznym cylindrem 8 i poprzez otwory 14 w górnej części cylindra 7 do szczeliny roboczej 16 usytuowanej pomiędzy rdzeniem 2 a tłokiem 1.

W komorze 18 poniżej tłoka pływającego 9, znajduje się sprężony gaz, np. azot pod ciśnieniem co najmniej kilku atmosfer, rozdzielający ciecz MR przepływającą do/z komory kompensacyjnej 17.

W zależności od kierunku przepływu prądu zasilającego cewkę elektromagnesu 3, wektor indukcji magnetycznej jest zgodny, bądź przeciwny z wektorem indukcji magnesu trwałego. Efektem tego jest zwiększenie lub zmniejszenie lepkości pozornej cieczy MR i przez to zwiększenie, bądź zmniejszenie oporów promieniowego przepływu cieczy MR.

Zmiana natężenia pola magnetycznego, przy stałej wysokości szczeliny roboczej 16, ma bezpośrednie przełożenie na wzrost oporów wypływu cieczy MR. Minimalne opory wypływu cieczy MR, dla określonej wysokości szczeliny roboczej 16, odpowiadają takiemu stanowi pracy urządzenia, w którym natężenie pola magnetycznego w szczelinie roboczej 16 jest równe zero. Użyty w wibroizolatorze magnes trwały wytwarza, przy zaistniałej awarii źródła zasilania cewki elektromagnesu 3, pole magnetyczne w szczelinie o natężeniu nadającym cieczy MR lepkość pozorną niezbędną działania.

Claims (2)

1. Wibroizolator z cieczą MR, posiadający jednoosiowy, stacjonarny rdzeń z obejmującą go cewką elektromagnesu, ruchomą podstawę, na której posadowiony jest zewnętrzny obiekt o masie M, układ dwóch przemieszczających się względem siebie płaszczyzn, stanowiących szczelinę roboczą o zmiennej wysokości wypełnioną cieczą MR, znamienny tym, że zawiera dwa współosiowe cylindry, cylinder wewnętrzny (7) oraz cylinder zewnętrzny (8), gdzie cylinder wewnętrzny (7) posiada otwory (14, 15) umożliwiające przepływ cieczy MR z/do szczeliny roboczej 16 umiejscowionej pomiędzy tłokiem (1) a rdzeniem (2), do/z komory kompensacyjnej (17), umiejscowionej poniżej podstawy (4) rdzenia (2), natomiast zewnętrzny cylinder (8) obejmuje cylinder wewnętrzny (7).

2. Wibroizolator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera współosiową komorę kompensacyjną (18), wypełnioną sprężonym gazem, zawierającą tłok pływający (9) rozdzielający ciecz MR przepływającą do/z komory kompensacyjnej (17) od gazu.