專利名稱：液壓支架用磁流變電液控?fù)Q向閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁流變電液控?fù)Q向閥，尤其是指一種用于煤礦綜 采工作面液壓支架計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的液壓支架用磁流變電液控 換向閥。
技術(shù)背景隨著科技的不斷發(fā)展，尤其是以電子技術(shù)與信息技術(shù)為代表的高 新技術(shù)的發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)也向著小型化、智能化、經(jīng)濟(jì)化的方向 發(fā)展。而傳統(tǒng)液壓閩作為液壓控制系統(tǒng)的核心元件，由于存在活動(dòng)的 機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工要求高，容易磨損，成本高等問題，而且 這些伺服閥中油液要流經(jīng)許多小縫隙，這些縫隙對油液中的臟物很敏 感，很容易由油臟而引起伺服閥不能正常工作。隨著我國煤炭工業(yè)的發(fā)展，采煤設(shè)備機(jī)械化程度也在迅速地發(fā) 展，液壓支架計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)正在各大礦務(wù)局越來越多使用，而 國內(nèi)液壓支架的關(guān)鍵部件電液控?fù)Q向閥由于諸多原因不能應(yīng)用，其他 行業(yè)用電磁閥因不符合防爆性能要求且無法保證煤礦礦井下惡劣的 工作環(huán)境下使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于根據(jù)磁流變液在無外磁場作用下表現(xiàn)為流動(dòng) 良好的液體狀態(tài)，然而在強(qiáng)磁場作用下可在短時(shí)間(毫秒級)內(nèi)表現(xiàn)黏度增加兩個(gè)數(shù)量級以上，并呈現(xiàn)類似固體的力學(xué)性質(zhì)，其強(qiáng)度由剪切 屈服應(yīng)力來表征，而且黏度的變化是連續(xù)、可逆的，即一旦去掉磁場 后，又變成可以流動(dòng)的液體。磁流變效應(yīng)連續(xù)、可逆、迅速和易于控 制的特點(diǎn)使得磁流變液裝置能夠成為電氣控制與機(jī)械系統(tǒng)間簡單、安 靜而且響應(yīng)迅速的裝置。不同于傳統(tǒng)液壓閥，磁流變閥無相對運(yùn)動(dòng)件， 結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；磁流變液體的壓縮性遠(yuǎn)小于常規(guī)液壓油的壓縮
性，有利于提高系統(tǒng)的效率；磁流變液體在外加磁場作用下可在毫秒
級時(shí)間內(nèi)變成固態(tài)(這種變化可逆、可控、可連續(xù))，利用該流變特性 可以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的智能控制，克服由于傳統(tǒng)液壓閥不斷開關(guān)、換向 沖擊導(dǎo)致的輸出波動(dòng)較大的缺點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性的特點(diǎn)，提 供一種液壓支架用磁流變電液控?fù)Q向閥，尤其是在地下采礦工程中的 液壓支架用電液控?fù)Q向閥，它能滿足自進(jìn)給液壓支架的使用要求，制
造成本又較低；安裝和使用更加方便快捷、簡單易行，減少了液壓支 架管路系統(tǒng)的故障點(diǎn)，使液壓支架工作更加安全可靠。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是液壓支架用磁流變 電液控?fù)Q向閥，包括由換向閥體、換向閥左端蓋、換向閥右端蓋、 換向內(nèi)閥芯、換向外閥芯和換向閥工作液口、進(jìn)液口和換向閥回液口， 換向外閥芯固定安裝在換向閥體內(nèi)，換向內(nèi)閥芯密封接觸式套裝在換 向外閥芯內(nèi)，換向閥工作液口、進(jìn)液口和換向閥回液口由換向內(nèi)閥芯 的移動(dòng)經(jīng)換向內(nèi)閥芯的內(nèi)空腔實(shí)現(xiàn)換向，換向閥端蓋與換向閥體兩端 固定，所述的換向閥左端蓋和換向閥右端蓋上控制換向內(nèi)閥芯移動(dòng)的 進(jìn)出液口上，分別設(shè)置有磁流變閥。所述的換向閥右端蓋為盲蓋，在換向閥右端蓋與換向內(nèi)閥芯之間 設(shè)置有換向內(nèi)閥芯的復(fù)位彈簧。所述的磁流變閥包括磁流變閥體、磁流變主閥芯、磁流變左閥 芯、磁流變右閥芯、磁流變閥左端蓋、磁流變閥右端蓋、勵(lì)磁線圈、 和密封圈，磁流變主閥芯、磁流變左閥芯和磁流變右閥芯安裝在磁 流變閥體內(nèi)，磁流變左閥芯和磁流變右閥芯經(jīng)定位銷與磁流變主閥芯 連接，磁流變左閥芯和磁流變右閥芯與磁流變主閥芯的接觸端面留有 磁流變液間隙，磁流變左閥芯和磁流變右閥芯上設(shè)置有磁流變液孔， 在磁流變主閥芯上設(shè)置有中心孔，磁流變液孔、磁流變液間隙和中心 孔構(gòu)成磁流變液在磁流變閥中的通道，勵(lì)磁線圈繞制在磁流變主閥芯 上的支架上，勵(lì)磁線圈由密封圈密封在磁流變閥體內(nèi)，磁流變閥左 端蓋、磁流變閥右端蓋固定安裝在磁流變閥體兩端，在磁流變閥左端 蓋和磁流變閥右端蓋上，分別設(shè)置磁流變液進(jìn)口。所述的磁流變左閥芯和磁流變右閥芯與磁流變主閥芯的接觸端 面，為對應(yīng)的凸凹梯形，磁流變左閥芯和磁流變右閥芯與磁流變主閥 芯的接觸端面形成梯形磁流變液間隙。所述的磁流變左閥芯和磁流變右閥芯與磁流變主閥芯的接觸端 面，為對應(yīng)的凸凹斜度不同的梯形，磁流變左閥芯和磁流變右閥芯與 磁流變主閥芯的接觸端面形成間隙漸變的阻力梯形磁流變液間隙。本發(fā)明的有益效果是本換向閥利用磁流變液作為控制液體，通 過改變磁流變閥的勵(lì)磁線圈的電流進(jìn)而調(diào)節(jié)磁流變液作用在主換向 閥左右兩個(gè)端面的壓差。當(dāng)壓差超過臨界值后，磁流變液推動(dòng)主換向閥進(jìn)行傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)工作液體的換向。整個(gè)換向閥不需要對液體精 細(xì)過濾，制造工藝簡單。適于批量化生產(chǎn)，成本低。磁流變閥通過控制勵(lì)磁線圈電流的大小來控制通過閥的磁流變 液的流量，無移動(dòng)的機(jī)械部件，相對于傳統(tǒng)的機(jī)械閥，磁流變液控制 閥結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易于控制，響應(yīng)速度快，工作噪聲低，耐磨損， 可靠性高，成本低。由于磁流變液控制閥的響應(yīng)速度為毫秒數(shù)量級，可以提高整個(gè)換 向閥的響應(yīng)速度。從而提高換向閥換向時(shí)間，進(jìn)而提高移架速度提高 綜采工作面工作效率。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。


。圖1本發(fā)明換向閥實(shí)施例1剖視圖。圖2本發(fā)明換向閥實(shí)施例2剖視圖。圖3本發(fā)明磁流變閥剖視圖。 圖4本發(fā)明原理圖框圖。附圖中，l換向閥左端蓋，2換向閥右端蓋，3換向內(nèi)閥芯，4磁 流變閥，4-l磁流變閥體，4-2磁流變主閥芯，4-3磁流變左閥芯，44 磁流變右閥芯，4-5磁流變閥左端蓋，4-6磁流變閥右端蓋，4-7勵(lì)磁 線圈，4-8密封圈，4-9定位銷，4-10磁流變液間隙，冬ll磁流變液 孔，4-12中心孔，4-13磁流變液進(jìn)口， 5換向閥體，6換向外閥芯，7 換向閥工作液口， 8進(jìn)液口， 9換向閥回液口，10復(fù)位彈簧。附圖3中的箭頭為磁流變液的流動(dòng)方向，磁流變液也可安箭頭反 方向流動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
參看附圖，液壓支架用磁流變電液控?fù)Q向閥，包括由換向閥體 5、換向閥左端蓋l、換向閥右端蓋2、換向內(nèi)閥芯3、換向外閥芯6 和換向閥工作液口7、進(jìn)液口 8和換向閥回液口 9,換向外閥芯6固 定安裝在換向閥體5內(nèi)，換向內(nèi)閥芯3密封接觸式套裝在換向外閥芯 6內(nèi)，換向閥工作液口7、進(jìn)液口 8和換向閥回液口 9由換向內(nèi)閥芯 3的移動(dòng)經(jīng)換向內(nèi)閥芯3的內(nèi)空腔實(shí)現(xiàn)換向，換向閥左端蓋l和換向 閥右端蓋2與換向閥體5兩端固定，換向閥左端蓋1和換向閥右端蓋 2上控制換向內(nèi)閥芯3移動(dòng)的進(jìn)出液口上，分別設(shè)置有磁流變閥4。
在換向閥左端蓋1和換向閥右端蓋2上控制換向內(nèi)閥芯3移動(dòng)的 進(jìn)出液口上，分別設(shè)置的四個(gè)磁流變閥4。為相同結(jié)構(gòu)的磁流變閥，
換向閥的工作液體為常用的乳化液等常規(guī)液壓油液，被控液體從工作 液口 7流向或流出工作支架，由被控液體油路通過進(jìn)液口 8流入換向 閥，回液口9流出換向閥。
換向閩工作時(shí)，當(dāng)換向閥左端蓋1上的兩個(gè)磁流變閥4， 一個(gè)打 開， 一個(gè)關(guān)閉，換向閥右端蓋2上的兩個(gè)磁流變閥4關(guān)閉，換向內(nèi)閥 芯3在壓力液作用下，向右移動(dòng)，實(shí)施換向，當(dāng)換向閥右端蓋2上的 兩個(gè)磁流變閥4—個(gè)打開， 一個(gè)關(guān)閉，換向閥左端蓋l上的兩個(gè)磁流 變閥4關(guān)閉，換向內(nèi)閥芯3在壓力液作用下，向左移動(dòng)，實(shí)施換向。對于低壓控制系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)壓力較低，換向閥右端蓋2為盲 蓋，在換向閥右端蓋2與換向內(nèi)閥芯3之間設(shè)置有換向內(nèi)閥芯3的復(fù) 位彈簧10。在該結(jié)構(gòu)的換向閥中，換向內(nèi)閥芯3向右移動(dòng)是由壓力 液作用下實(shí)現(xiàn)，換向內(nèi)閥芯3向左移動(dòng)是由復(fù)位彈簧IO控制實(shí)現(xiàn)。根據(jù)此設(shè)計(jì)原則，同樣可將換向閥左端蓋l設(shè)計(jì)為盲蓋，在換向 閥左端蓋1與換向內(nèi)閩芯3之間設(shè)置有換向內(nèi)閥芯3的復(fù)位彈簧10。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵還在于磁流變閥4的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，磁流變閥4包 括磁流變閥體4-l、磁流變主閥芯4-2、磁流變左閥芯4-3、磁流變 右閥芯4-4、磁流變閥左端蓋4-5、磁流變闊右端蓋4-6、勵(lì)磁線圈4-7、 和密封圈4-8，磁流變主閥芯4-2、磁流變左閥芯4-3和磁流變右閥 芯44安裝在磁流變閥體4"內(nèi)，磁流變左閥芯4-3和磁流變右閥芯 4-4經(jīng)定位銷4-9與磁流變主閥芯4-2連接，磁流變左閥芯4-3和磁流 變右閥芯4-4與磁流變主閥芯4-2的接觸端面留有磁流變液間隙440 ， 磁流變左閥芯4-3和磁流變右閥芯44上設(shè)置有磁流變液孔4-11,在 磁流變主閥芯4-2上設(shè)置有中心孔4-12，磁流變液孔4-11、磁流變液 間隙4-10和中心孔4-12構(gòu)成磁流變液在磁流變閥4中的通道，勵(lì)磁 線圈4-7繞制在磁流變主閥芯4-2上的支架上，勵(lì)磁線圈4-7由密封 圈4-8密封在磁流變閥體4-l內(nèi)，磁流變閥左端蓋4-5、磁流變閥右 端蓋4-6固定安裝在磁流變閥體4-1兩端，在磁流變閥左端蓋4-5和 磁流變閥右端蓋4-6上，分別設(shè)置磁流變液進(jìn)口 4-13。磁流變閥4工作時(shí)，磁流變液經(jīng)磁流變液進(jìn)口 4-13、磁流變液孔 4-11，磁流變液間隙4-10和中心孔4-12形成磁流變液通道，勵(lì)磁線圈4-7的斷電時(shí)，磁流變液在無外磁場作用下表現(xiàn)為流動(dòng)良好的液體 狀態(tài)，既磁流變閥4打開導(dǎo)通，勵(lì)磁線圈4-7的通電時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)磁場,
在強(qiáng)磁場作用下，可在短時(shí)間(毫秒級)內(nèi)表現(xiàn)黏度增加兩個(gè)數(shù)量級以 上，并呈現(xiàn)類似固體的力學(xué)性質(zhì)，其強(qiáng)度由剪切屈服應(yīng)力來表征，而 且黏度的變化是連續(xù)、可逆的，既磁流變閥4關(guān)閉截止，去掉磁場后， 磁流變液又變成可以流動(dòng)的液體。
為增加磁流變液在強(qiáng)磁場作用下的流動(dòng)阻力，磁流變左閥芯4-3 和磁流變右閥芯44與磁流變主閥芯4-2的接觸端面，為對應(yīng)的凸凹 梯形，磁流變左閥芯4-3和磁流變右閥芯4-4與磁流變主閥芯4-2的 接觸端面形成梯形磁流變液間隙4-10。
為進(jìn)一步增加磁流變液在強(qiáng)磁場作用下的流動(dòng)阻力，磁流變左閥 芯4-3和磁流變右閥芯4-4與磁流變主閥芯4-2的接觸端面，為對應(yīng) 的凸凹斜度不同的梯形，磁流變左閥芯4-3和磁流變右閥芯44與磁 流變主閥芯4-2的接觸端面形成間隙漸變的阻力梯形磁流變液間隙 4-10。
權(quán)利要求
1液壓支架用磁流變電液控?fù)Q向閥，包括由換向閥體、換向閥左端蓋、換向閥右端蓋、換向內(nèi)閥芯、換向外閥芯和換向閥工作液口、進(jìn)液口和換向閥回液口，換向外閥芯固定安裝在換向閥體內(nèi)，換向內(nèi)閥芯密封接觸式套裝在換向外閥芯內(nèi)，換向閥工作液口、進(jìn)液口和換向閥回液口由換向內(nèi)閥芯的移動(dòng)經(jīng)換向內(nèi)閥芯的內(nèi)空腔實(shí)現(xiàn)換向，換向閥端蓋與換向閥體兩端固定，其特征在于所述的換向閥左端蓋(1)和換向閥右端蓋(2)上控制換向內(nèi)閥芯(3)移動(dòng)的進(jìn)出液口上，分別設(shè)置有磁流變閥(4)。
全文摘要
液壓支架用磁流變電液控?fù)Q向閥，利用磁流變電液的特性，實(shí)現(xiàn)液壓換向閥的控制，克服由于傳統(tǒng)液壓閥不斷開關(guān)、換向沖擊導(dǎo)致的輸出波動(dòng)較大的缺點(diǎn)，提高液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用方案是，換向閥由換向閥體、換向閥左端蓋、換向閥右端蓋、換向內(nèi)閥芯、換向外閥芯和換向閥工作液口，在換向閥左端蓋和換向閥右端蓋上控制換向內(nèi)閥芯移動(dòng)的進(jìn)出液口上，分別設(shè)置有磁流變閥。本發(fā)明的有益效果是利用磁流變液推動(dòng)主換向閥進(jìn)行傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)工作液體的換向。整個(gè)換向閥不需要對液體精細(xì)過濾，制造工藝簡單。適于批量化生產(chǎn)，成本低。
文檔編號E21D23/16GK101245708SQ20081006532
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者劉丹丹, 湯春瑞, 燦 趙 申請人:黑龍江科技學(xué)院