一種混合流動式磁流變閥的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種混合流動式磁流變閥，由左端蓋、閥芯、閥體、導流盤、導磁圓盤、定位盤、墊圈、線圈、密封圈、螺釘及右端蓋組成。導磁圓盤和閥體之間的液流通道形成軸向阻尼間隙；導磁圓盤、閥體及閥芯之間的液流通道形成徑向阻尼間隙。當向線圈中輸入電流時，磁力線垂直穿過軸向及徑向阻尼間隙，在磁場的作用下產生磁感應強度。通過調節電流大小，可控制軸向及徑向阻尼間隙內的壓差。該結構既保證了磁流變閥具有足夠大的壓力差，又沒有造成閥的堵塞，使得閥的性能更穩定，壓差可調范圍更寬。該磁流變閥阻尼間隙定位準確、結構緊湊、體積小、裝配方便，特別適合作為阻尼器旁通閥，應用于鐵路、交通等行業減振系統。
【專利說明】一種混合流動式磁流變閥
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁流變閥，尤其涉及一種混合流動式磁流變閥。
【背景技術】
[0002]在液壓控制系統中，控制閥主要用來控制執行元件中液流的壓力、流量及流動方向，滿足各類液壓設備對運動、速度、力和轉矩等負載工況的要求。因此液壓控制閥的性能直接影響到液壓系統的靜態、動態特性及工作可靠性，是液壓控制系統中的核心控制單元。隨著高新技術的發展，液壓傳動的工程應用對液壓元件的要求越來越高，傳統的液壓控制閥由于存在活動的機械部件，不僅結構復雜、體積大、加工要求高、容易磨損、成本高，而且還存在不易控制、響應慢、工作噪聲大、工作可靠性低等問題。
[0003]磁流變閥是以磁流變液的磁流變效應為控制原理設計的一種新型智能液壓控制元件。通過改變外加磁場強度的大小來調節磁流變閥的控制壓力，實現磁流變閥的智能控制。由于磁流變閥沒有可移動的機械部件，閥進出口壓力可由外加電流控制，因此響應速度快、噪聲低、能耗小、工作穩定可靠，具有良好的工業應用前景。
[0004]在進行磁流變閥結構設計時，首先應使磁流變液在磁流變閥阻尼間隙內的流動方向與磁場方向相互垂直；其次是盡可能使磁流變液在磁流變閥內部的液流通道加長。目前所設計的磁流變閥大多采用的是單一的圓環式液流阻尼通道，并且是通過以下兩種方法來提高磁流變閥進出口壓力差的可調范圍。一是在相同輸入電流下，盡可能在磁流變液飽和范圍內提高阻尼間隙內的磁感應強度。常用的方法是減小磁流變閥的阻尼間隙寬度，但由于磁流變液久置未用再次啟用時，容易出現顆粒沉淀從而堵塞阻尼間隙，導致磁流變閥失效。第二就是提高阻尼間隙的長度，但這樣會顯著增加磁流變閥的體積，占用更多的安裝及使用空間，制造成本也相應增加。
[0005]基于此，在實際設計過程中，想要同時增加阻尼間隙內的磁感應強度和提高有效阻尼間隙的長度比較困難。因此，設計一種性能穩定且結構相對緊湊的磁流變閥，使磁流變閥的進出口壓差更大、壓力控制范圍更寬，是本行業亟需解決的問題，也是進一步拓寬磁流變閥工業應用的前提。
【發明內容】
[0006]為了克服【背景技術】中存在的問題，本發明提出一種混合流動式磁流變閥。該磁流變閥采用軸向流動及徑向流動組成的混合流動式阻尼間隙，導磁圓盤與閥體之間的液流通道是軸向流動的，導磁圓盤、閥體及閥芯之間的液流通道是徑向流動的。這種結構設計充分地利用了磁力線的走向，在不減小阻尼間隙寬度的前提下，增大了剪切面積。既保證了該混合流動式磁流變閥具有足夠大的壓力差，也不會因阻尼間隙太窄而造成堵塞。另外，相比于單一液流通道的磁流變閥，在產生相同壓差的前提下，磁流變閥所需體積更小、結構更緊湊。同時具有可控范圍大、能耗低、成本低、響應速度快的特點。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括:左端蓋(1)、導流盤(2)、密封圈I(3)、螺釘I (4)、密封圈II (5)、密封圈III (6)、導磁圓盤(7)、墊圈(8)、沉孔螺釘(9)、密封圈IV (10)、定位盤(11)、閥體(12)、密封圈V (13)、右端蓋(14)、密封圈VI (15)、線圈
(16)、閥芯(17)及螺釘II (18);左端蓋(1)右端內表面和導流盤(2)左側端面接觸，左端蓋
(1)右端徑向內表面和導流盤⑵圓周端面間隙配合，左端蓋⑴與導流盤⑵之間分別配有密封圈I (3)及密封圈II (5);導流盤⑵右端面和閥體(12)左端面接觸，導流盤(2)與閥體(12)之間配有密封圈III (6);左端蓋(1)、導流盤(2)和閥體(12)通過螺釘I (4)固定連接；導磁圓盤(7)與定位盤(11)之間配有墊圈(8)，墊圈⑶厚度為1.5mm;導磁圓盤(7)、墊圈(8)以及定位盤(11)通過沉孔螺釘(9)固定連接；定位盤(11)設有內螺紋孔，閥芯(17)左端設有外螺紋；定位盤(11)和閥芯(17)通過螺紋固定連接，兩者之間圍成的凹槽形成繞線槽；定位盤(11)與閥體(12)徑向間隙配合，定位盤(11)與閥體(12)之間配有密封圈IV (10);導磁圓盤(7)和閥體(12)之間的液流通道形成軸向阻尼間隙，該軸向阻尼間隙寬度為1臟，有效阻尼長度為6mm;導磁圓盤(7)、閥體(12)及閥芯(17)之間的液流通道形成徑向阻尼間隙，通過墊圈(8)保證徑向阻尼間隙寬度為1.5_，其有效阻尼長度為20mm;右端蓋(14)左端內表面和閥芯(17)右側端面接觸，右端蓋(14)左端徑向內表面和閥芯(17)右端圓周端面間隙配合，右端蓋(14)與閥芯(17)之間分別配有密封圈V (13)及密封圈VI (15);右端蓋(14)、閥芯(17)以及閥體(12)通過螺釘II (18)固定連接；線圈
(16)纏繞于閥芯(17)和定位盤(11)圍成的繞線槽中，其引線由閥芯(17)中的引線孔及與右端蓋(14)相對應的引線孔中引出。導磁圓盤(7)、閥體(12)以及閥芯(17)由低碳鋼導磁材料組成，其余零件均由不導磁材料組成。左端蓋(1)左端進口處設有內螺紋孔，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋(14)右端出口處設有內螺紋孔，可與液壓管道直接螺紋連接。整個閥結構外形尺寸長度為83_，直徑為74_。
[0008]本發明與【背景技術】相比，具有的有益效果是:
(1)該混合流動式磁流變閥采用的是軸向流動及徑向流動組成的混合流動式阻尼間隙，導磁圓盤與閥體之間的液流通道是軸向流動的，導磁圓盤、閥體及閥芯之間的液流通道是徑向流動的。這種結構設計充分利用了磁力線的走向，在不減小阻尼間隙寬度的前提下，有效增大了剪切面積。既保證了該磁流變閥具有足夠大的壓力差，也不會因阻尼間隙太窄而造成磁流變閥堵塞。
[0009](2)與傳統單一液流通道的磁流變閥相比，在產生相同壓差的前提下，該混合流動式磁流變閥所需體積更小、結構更緊湊；同時具有可控范圍大、能耗低、響應速度快等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明結構示意圖。
[0011]圖2是本發明導磁圓盤俯視圖。
[0012]圖3是本發明磁力線分布示意圖。
[0013]圖4是本發明磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明: 如圖1所示，本發明包括:左端蓋(1)、導流盤(2)、密封圈I (3)、螺釘I (4)、密封圈II (5)、密封圈III (6)、導磁圓盤(7)、墊圈(8)、沉孔螺釘(9)、密封圈IV (10)、定位盤(11)、閥體(12)、密封圈V (13)、右端蓋(14)、密封圈VI (15)、線圈(16)、閥芯(17)及螺釘
II(18)0
[0015]裝配時，先將定位盤(11)裝上密封圈IV (10)，再和閥芯(17)通過螺紋連接保證軸向距離；接著將線圈(16)繞于定位盤(11)和閥芯(17)形成的繞線槽中，最后將纏好的線圈的兩根導線從閥芯(17)右端面上部的2mm圓孔中引出。導磁圓盤(7)與定位盤(11)通過四個沉孔螺釘(9)固定連接，墊圈(8)保證兩者之間的軸向間隙為1.5mm。導磁圓盤(7)、定位盤(11)及閥芯(17)連接后的結構與閥體(12)相互配合，并保證導磁圓盤(7)與閥體(12)之間的徑向間隙為1mm。右端蓋(14)安裝上密封圈V (13)及密封圈VI (15)，將閥芯(17)右端面上部的2mm圓孔與右端蓋(14)所設的2mm引線孔相對齊，使兩根線圈導線從右端蓋(14)穿出。接著將右端蓋(14)、閥芯(17)及閥體(12)通過螺釘II (18)固定連接。導流盤(2)安裝上密封圈III (6)，并與閥體(12)間隙配合。左端蓋(1)分別安裝密封圈I (3)及密封圈II (5)，左端蓋(1)、導流盤(2)及閥體(12)通過螺釘I (4)固定連接。
[0016]左端蓋⑴左端進口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋(14)右端出口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。
[0017]圖2所示為導磁圓盤(7)俯視圖。圖3所示為本發明磁力線分布示意圖，圖中導磁圓盤(7)、閥體(12)及閥芯(17)為低碳鋼導磁材料，其余零件均為不導磁材料，因此磁力線能夠垂直穿過軸向和徑向阻尼間隙。
[0018]圖4所示為本發明磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。阻尼間隙分為兩部分，第一部分是由導磁圓盤(7)與閥體(12)形成的軸向阻尼間隙，第二部分是由導磁圓盤(7)、閥體(12)及閥芯(13)圍成的徑向阻尼間隙。由于本發明是軸對稱結構，該結構上半部分給出了磁流變液在混合流動式磁流變閥中的液流通道，下半部分則給出了混合流動式磁流變閥的阻尼間隙有效工作區域。
[0019]本發明工作原理如下:
如圖1、圖3和圖4所示，當給線圈(16)通入一定大小的電流時，由于導磁圓盤(7)、閥體(12)及閥芯(17)為低碳鋼導磁材料，并且其余零件均為不導磁材料，因電磁效應形成的磁力線穿過導磁圓盤(7)、閥體(12)及閥芯(17)形成閉合回路。磁力線既垂直于導磁圓盤
(7)與閥體(12)形成的軸向阻尼間隙，又垂直于導磁圓盤(7)、閥體(12)與閥芯(17)圍成的徑向阻尼間隙。
[0020]當給線圈(16)通電時，由于磁場作用，軸向和徑向阻尼間隙的磁流變液其粘度會增大，屈服應力增強。磁流變液流過這兩個阻尼間隙，就必須克服這種鏈狀排列的分子間的力，從而導致磁流變液流經閥的阻力增大，可減慢或阻止液體的流動，從而產生壓力差。通過調節線圈中電流大小，可改變磁流變液的屈服應力，以達到所需的進出口壓力差。
【權利要求】
1.一種混合流動式磁流變閥，其特征在于包括:左端蓋(I)、導流盤(2)、密封圈I (3)、螺釘I (4)、密封圈II (5)、密封圈III (6)、導磁圓盤(7)、墊圈(8)、沉孔螺釘(9)、密封圈IV (10)、定位盤(11)、閥體(12)、密封圈V (13)、右端蓋(14)、密封圈VI (15)、線圈(16)、閥芯(17)及螺釘II (18);左端蓋(I)右端內表面和導流盤(2)左側端面接觸，左端蓋(I)右端徑向內表面和導流盤(2)圓周端面間隙配合，左端蓋(I)與導流盤(2)之間分別配有密封圈I⑶及密封圈II (5);導流盤⑵右端面和閥體(12)左端面接觸，導流盤(2)與閥體(12)之間配有密封圈III (6);左端蓋(1)、導流盤(2)和閥體(12)通過螺釘I (4)固定連接；導磁圓盤(7)與定位盤(11)之間配有墊圈(8)，墊圈⑶厚度為1.5mm;導磁圓盤(7)、墊圈(8)以及定位盤(11)通過沉孔螺釘(9)固定連接；定位盤(11)設有內螺紋孔，閥芯(17)左端設有外螺紋；定位盤(11)和閥芯(17)通過螺紋固定連接，兩者之間圍成的凹槽形成繞線槽；定位盤(11)與閥體(12)徑向間隙配合，定位盤(11)與閥體(12)之間配有密封圈IV (10);導磁圓盤(7)和閥體(12)之間的液流通道形成軸向阻尼間隙，該軸向阻尼間隙寬度為1臟，有效阻尼長度為6mm;導磁圓盤(7)、閥體(12)及閥芯(17)之間的液流通道形成徑向阻尼間隙，通過墊圈(8)保證徑向阻尼間隙寬度為1.5_，其有效阻尼長度為20mm;右端蓋(14)左端內表面和閥芯(17)右側端面接觸，右端蓋(14)左端徑向內表面和閥芯(17)右端圓周端面間隙配合，右端蓋(14)與閥芯(17)之間分別配有密封圈V (13)及密封圈VI (15);右端蓋(14)、閥芯(17)以及閥體(12)通過螺釘II (18)固定連接；線圈(16)纏繞于閥芯(17)和定位盤(11)圍成的繞線槽中，其引線由閥芯(17)中的引線孔及與右端蓋(14)相對應的引線孔中引出。
2.根據權利要求1所述的一種混合流動式磁流變閥，其特征在于:導磁圓盤(7)、閥體(12)以及閥芯(17)由低碳鋼導磁材料組成，其余零件均由不導磁材料組成。
3.根據權利要求1所述的一種混合流動式磁流變閥，其特征在于:左端蓋(I)左端進口處設有內螺紋孔，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋(14)右端出口處設有內螺紋孔，可與液壓管道直接螺紋連接。
4.根據權利要求1所述的一種混合流動式磁流變閥，其特征在于:整個閥結構外形尺寸長度為83mm，直徑為74mm。
【文檔編號】F16K31/06GK104500787SQ201510000516
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月2日 優先權日:2015年1月2日
【發明者】胡國良, 廖明科, 李衛華 申請人:華東交通大學