CN2725599Y - 磁流变液控制阀 - Google Patents

Abstract

磁流变液控制阀是一种通过控制磁流变液阀内的励磁线圈电流的大小对通过阀的磁流变液实现连续控制的阀，其工作介质为磁流变液。本控制阀以缸筒、缸筒和阀芯之间的间隙作为磁场发生的外磁路，以阀芯作为磁场发生的内磁路；在励磁线圈外采用非导磁的线圈保护套，使磁力线通过由缸筒与阀芯组成的液流阻力通道；在阀芯两端设计非导磁的定位块和导向器，保证液流阻力通道的径向尺寸均匀，充分地发挥磁场对磁流变液的作用。由于保证液流阻力通道间隙的定位装置简单、结构合理，成本低，易于批量化生产且相对于传统的机械阀还具有体积小，易于控制，响应速度快，耐磨损，工作可靠，能耗小，工作无噪声等优点。

Description

磁流变液控制阀

技术领域

本实用新型属于液压控制阀领域，具体涉及一种控制磁流变液的可控阀。

背景技术

液压控制阀是液压系统的核心元件之一。在液压系统中，液压控制阀用来控制液压系统中的压力、流量及油液的流动方向，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、力和转矩的要求。因此液压阀的性能直接影响到液压系统的静特性、动特性及工作可靠性。

然而传统的机械阀结构复杂，加工要求高，容易磨损，导致运动不可靠，且体积大，成本高，还存在不易控制、响应慢等问题。因此寻求一种结构简单、运动可靠、易于控制、响应快的液压阀是液压系统急于解决的问题。

随着机电一体化的发展，计算机的广泛应用，人们开始将注意力转向具有可控制的液体——电流变液和磁流变液。由于电流变液存在剪切屈服应力小、要求的工作电压高等不足，而磁流变液的屈服应力大、响应快、工作电压低、对污染不敏感，逐渐被广大科研人员和工程技术人员所重视。磁流变液阀的研究也因此而诞生，但目前结构和性能都比较好的磁流变液控制阀还比较少。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，容易保证液流阻力通道间隙尺寸均匀，适宜大批量生产，成本低，体积小，易于控制，响应速度快，工作噪音低的可控制磁流变液阀。

本实用新型是这样实现的：

磁流变液控制阀，包括缸筒、阀芯、励磁线圈和阀端盖。阀芯绕有励磁线圈，控制阀的工作介质为磁流变液，由缸筒和缸筒与阀芯之间形成的液流阻力通道构成外磁路，阀芯构成内磁路。励磁线圈的引出线通过一边阀端盖的小孔引出，阀端盖有与磁流变液压回路中的管接头连接的螺纹孔。本控制阀在阀芯的两端与阀端盖之间设置定位块作为精密定位装置，定位块上有均匀分布的导流孔，定位块与缸筒之间采用精密定位的过渡配合，定位块与阀芯通过定位销连接，以保证阀芯与缸筒之间间隙(即液流阻力通道)具有均匀的径向尺寸，更充分地发挥磁场对磁流变液的作用。

为了达到对进入控制阀内的磁流变液的导向作用，在所述的阀芯的两端设置具有锥形导流面的导向块。并将阀芯两端与导向块结合的边缘设计为圆角过渡。

进一步，本控制阀的励磁线圈外有非导磁的线圈保护套，阀芯和缸筒采用磁导率高、矫顽力低的低碳钢材料，定位块和导向块采用非导磁材料。

本控制阀在小激励电流作用下，阀体内位于液流阻力通道中的磁流变液屈服应力就开始改变，在励磁线圈产生的磁场达到饱和前，随着激励电流的增加，屈服应力也增加，因此对液体的阻碍作用越大，通过液流阻力通道的液体流量越小；当不加励磁电流时，磁流变可控阀处于最大流量状态。磁流变可控阀对流量的连续控制通过控制励磁线圈电流的大小简单地实现。

本实用新型的优点：

1、本磁流变液控制阀是通过控制励磁线圈电流的大小来控制通过阀的流量，相对于传统的机械阀，磁流变液控制阀无机械运动部件，因此结构简单，体积小，易于控制，响应速度快，耐磨损，工作可靠，无噪声，成本低，可用于组成桥式磁流变液阀路，通过控制电流的通断改变液体的流向，实现精密快速的定位；也可用于组成一旁路式的磁流变阻尼器。

2、磁流变液控制阀的定位装置简单，定位可靠，定位块与缸筒采用精密定位的过渡配合，定位块与阀芯通过定位销连接，保证了阀芯与缸筒之间的液流阻力通道间隙的径向尺寸均匀，充分发挥磁场对磁流变液的作用。由于定位装置简单合理，容易批量化生产，成本低。

3、本控制阀的定位块上均匀分布的导流孔与具有锥形导流面的导向块保证磁流变液通畅均匀地流向阀芯与缸筒之间的间隙，阀芯两端设计为圆角，可以避免紊流的产生。

4、本控制阀的励磁线圈采用非导磁保护套，既保证了磁力线通过液流阻力通道，又保证了磁流变液在非液流阻力通道内无阻力地均匀流动。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖视图

图2是本实用新型的定位装置结构图

图3是图2的A-A剖面图

图4是本实用新型在液压执行器中应用的原理框图

图5是本实用新型作为旁路减振的应用框图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构作进一步说明

参照附图1，1为阀端盖，2为引出导线孔，3为密封圈，4为导向块，5为缸筒，6为励磁线圈，7为定位销，8为导流孔，9为阀端盖，10为螺纹孔，11为定位块，12为阀芯，13为液流阻力通道，14为励磁线圈的引出导线，15为螺纹孔，16为线圈保护套，17为阀芯两端的圆角，18为磁流变液。图中带箭头的四路闭合线为磁路线。

在图1中，控制阀两端的阀端盖1、9通过标准的螺纹孔10、15与液压回路的管接头连接，将控制阀置于工作介质为磁流变液的液压回路中。阀端盖1、9与缸筒通过螺纹连接，并有O型密封圈3密封。阀芯12绕有励磁线圈6并有非导磁的线圈保护套16。励磁线圈6采用两组，保证磁场分布均匀，且能产生更大的液流阻力，保证控制阀的控制范围更宽。励磁线圈的引出导线14是通过阀芯一端的槽和阀端盖1上的引出导线孔2引出，在阀端盖引出导线部分用密封胶密封。磁流变液从管接头的一端流进，经过定位块11上均匀分布的四个小的导流孔8，沿着导向块4的锥面流进液流阻力通道13。给励磁线圈6通电，在液流阻力通道13便产生径向的磁场，如图中带箭头的磁力线所示。磁流变液在磁场的作用下被磁化，形成沿磁场方向分布的粒子链。要克服这种径向排列的粒子链，需要克服很大的剪切力。因此，在励磁线圈6产生的磁场未达到饱和前，增大电流时，屈服应力相应地增加，也增加了液体流过的阻力，可以达到调节磁流变液流量的目的。

参照附图2和图3，为本控制阀的定位装置图。阀内部结构的轴向定位通过定位块11与阀端盖1的台阶接触保证，环形液流阻力通道13的径向尺寸由定位块11与缸筒5的精密定位配合及定位块11与阀芯12通过定位销7连接保证。在定位块11上均匀分布四个导流孔8，磁流变液从入口处流经这四个导流孔8，顺着导向块4的锥形导流面进入液流阻力通道13。阀芯12两端与导向块4结合的边缘设计为圆角17。控制阀另外一端的定位装置与此相同。

参照附图4，为由磁流变液控制阀组成的桥式阀路，其中A、B、C、D为磁流变液控制阀。成对角线的为一路，在一路的液流阻力足够大(线圈电流足够大)而另一路为牛顿流体状态(线圈电流为零)的情况，可以近似为一路阀是关闭而另一路是开的状态。通过交替两路的开关状态，实现执行器的换向，达到精密定位的目的。同时可以通过调节四个阀的励磁线圈电流的大小，控制通过阀的流量，实现执行器速度和力的控制。

参照附图5，为磁流变液控制阀作为旁路减振器的应用。磁流变液控制阀E的液流阻力通道在线圈通电时可充当旁路式磁流变可控阻尼器系统的阻尼力通道。

Claims (7)

1.磁流变液控制阀，包括阀体缸筒(5)，阀芯(12)，励磁线圈(6)和阀端盖(1、9)，控制阀的工作介质为磁流变液(18)，缸筒(5)和缸筒与阀芯(12)之间形成的液流阻力通道(13)构成外磁路，阀芯(12)构成内磁路，励磁线圈的引出导线引出阀体，阀端盖(1、9)有与磁流变液压回路中的管接头连接的螺纹孔(10、15)，其特征在于：在阀芯(12)的两端与阀端盖(1、9)之间设置定位块(11)作为精密定位装置，定位块(11)与缸筒(5)之间采用精密定位的过渡配合，定位块(11)与阀芯(12)通过定位销(7)连接，保证阀芯(12)与缸筒(5)之间间隙具有均匀的径向尺寸，定位块(11)上有均匀分布的导流孔(8)。

2.根据权利要求1所述的磁流变液控制阀，其特征在于：在阀芯(12)的两端设置具有锥形导流面的导向块(4)。

3.根据权利要求2所述的磁流变液控制阀，其特征在于：阀芯(12)两端与导向块(4)结合的边缘设计为圆角(17)过渡。

4.根据权利要求1、2或3所述的磁流变液控制阀，其特征在于：励磁线圈外有非导磁的线圈保护套(16)。

5.根据权利要求1、2或3所述的磁流变液控制阀，其特征在于：所述的阀芯和缸筒采用磁导率高、矫顽力低的低碳钢材料，定位块和导向块采用非导磁材料。

6.根据权利要求1、2或3所述的磁流变液控制阀，其特征在于：励磁线圈可以采用一组励磁线圈或多组励磁线圈。

7.根据权利要求1、2或3所述磁流变液控制阀，其特征在于：阀端盖(1、9)与缸筒(5)采用螺纹连接，并用密封圈(3)密封。

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