一種基于磁流變液的過載保護(hù)壓力開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于磁流變液的過載保護(hù)壓力開關(guān)裝置。該裝置是由彈性金屬板、不銹鋼上端蓋、純鐵圓柱環(huán)、密封圈、鋁質(zhì)圓柱桶、支撐板、不銹鋼下端蓋、外伸接頭、上觸頭、下觸頭、陶瓷棒、磁流變液、復(fù)位彈簧、磁感應(yīng)線圈、純鐵活塞、不銹鋼桿組成；所述裝置分為上下兩個腔室，上腔室內(nèi)部裝有磁流變液、純鐵活塞、磁感應(yīng)線圈，下腔室內(nèi)部為機(jī)械結(jié)構(gòu)；所述的磁感應(yīng)線圈繞在純鐵活塞凹槽內(nèi)；所述的純鐵活塞通過復(fù)位彈簧連接到鋁質(zhì)圓柱桶上；所述的彈性金屬板通過不銹鋼桿與純鐵活塞連接；所述的上觸頭通過外伸觸頭由支撐板定位延伸到裝置外面。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)巧妙，使用方便，反應(yīng)靈敏，可靠性高，可直接用于設(shè)備的過載保護(hù)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種過載保護(hù)壓力開關(guān)器件，尤其是涉及一種基于磁流變液的過 載保護(hù)壓力開關(guān)器件。 一種基于磁流變液的過載保護(hù)壓力開關(guān)

【背景技術(shù)】
[0002] 過載保護(hù)壓力開關(guān)主要用與在報(bào)警或連鎖時，在一定的壓力值時，觸點(diǎn)動作，產(chǎn)生 報(bào)警或連鎖動作.一般用在壓縮機(jī)組和高壓泵上，為了保護(hù)關(guān)鍵設(shè)備或大型設(shè)備，都會在 設(shè)備的進(jìn)出口管線上設(shè)置壓力開關(guān)，直接給電氣設(shè)備提供硬觸點(diǎn)連鎖信號，以便更迅速地 連鎖保護(hù)大型機(jī)組。隨著現(xiàn)代化的飛快發(fā)展，越來越多的設(shè)備要求在不同的環(huán)境中作業(yè)，因 此設(shè)計(jì)一種能根據(jù)外部環(huán)境的不同而改變自身的參數(shù)來達(dá)到滿足新的作業(yè)環(huán)境的過載保 護(hù)壓力開關(guān)顯得越加迫切。正因?yàn)槿绱?，現(xiàn)今市面上充斥著各種各樣的、原理不同的過載保 護(hù)開關(guān)。按照用途來分，市面上的壓力開關(guān)大致可分為短路保護(hù)開關(guān)、電流過載保護(hù)器、過 載保護(hù)開關(guān)等等，這些過載保護(hù)器件大都是相對于電流過載保護(hù)的，它們的主要工作原理 是：當(dāng)電路過電流時，電流通過一個電流檢測線圈，產(chǎn)生的磁場，將過流脫扣裝置解鎖，脫扣 裝置在彈簧力的作用下，斷開電路，實(shí)現(xiàn)過載（過流）保護(hù)。此外還有許多其他類型的過載 保護(hù)開關(guān)，但從原理上講都是大同小異的。事實(shí)上，如2010年12月29日授予沈士濤的實(shí) 用新型專利No. 201020184086. 5所述，一種典型的過載保護(hù)開關(guān)采用了與電流過載保護(hù)相 結(jié)合，利用雙金屬熱變形原理，在插頭上直接保護(hù)，可以使電器設(shè)備在電流過大時斷開起到 保護(hù)作用?？芍壳笆忻媸侵饕轻槍﹄娏鲗?shí)現(xiàn)過載保護(hù)，而對壓力的過載保護(hù)很少涉及。 [0003] 磁流變液是由微米級鐵磁性顆粒、基液、添加劑組成。在零磁場強(qiáng)度條件下，磁流 變液表現(xiàn)為流動性好，黏度低的New ton流體，當(dāng)有外加磁場的條件下，磁流變液瞬時（毫 秒量級）向高黏度、低流動性的Bingham流體過渡。研究表明磁流變液的剪切屈服應(yīng)力可 達(dá)到50-100KP，工作溫度范圍在-40°C _150°C之間，磁流變液的可逆循環(huán)變化次數(shù)大約為 300萬次。
[0004] 工作在剪切模式下，磁流變液的阻尼力可以用以下公式計(jì)算： tttiDL
[0005] Fs =-v + nDLr sgn(v) ' h
[0006] 式中：η為和磁場強(qiáng)度無關(guān)的液體屈服后黏度（實(shí)測的屈服后剪切應(yīng)力的斜率）； v為流體的剪切應(yīng)變率；τ y為磁致剪切屈服應(yīng)力；sgn(v)考慮到活塞的往復(fù)運(yùn)動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一臺工作壽命寬、壓力可調(diào)范圍寬、工作環(huán)境溫 度范圍寬，從而能在不同環(huán)境下作業(yè)的過載保護(hù)壓力開關(guān)。
[0008] 為了有效的解決過載保護(hù)開關(guān)的如上所述的不足，本實(shí)用新型是按如下方式來實(shí) 現(xiàn)的：該裝置是由彈性金屬板，不銹鋼上端蓋，純鐵圓柱環(huán)，密封圈，鋁質(zhì)圓柱桶，支撐板，不 銹鋼下端蓋，外伸接頭，上觸頭，下觸頭，陶瓷棒，磁流變液，復(fù)位彈簧，磁感應(yīng)線圈，純鐵活 塞，不銹鋼桿組成。該裝置分為上下兩個腔室。上腔室內(nèi)部裝有磁流變液、純鐵活塞、磁感應(yīng) 線圈，磁感應(yīng)線圈繞在純鐵活塞凹槽內(nèi)。純鐵活塞通過復(fù)位彈簧連接到鋁質(zhì)圓柱桶上，彈性 金屬板通過不銹鋼桿與純鐵活塞連接。下腔室內(nèi)部為機(jī)械結(jié)構(gòu)，下觸頭通過陶瓷棒連接純 鐵活塞延伸到下腔室，下腔室內(nèi)部設(shè)有上觸頭以及支撐板，上觸頭通過外伸觸頭由支撐板 定位延伸到裝置外面。磁流變液由微米級鐵磁性顆粒，基液，添加劑組成。當(dāng)周圍有磁場存 在，磁流變液瞬間（毫秒量級）由原來的New ton流體向高粘度、低流動性的Bingham流體 過渡，隨著通過磁感應(yīng)線圈的電流的不同，磁流變液的剪切屈服應(yīng)力也不同。因此可以通過 改變流經(jīng)磁感應(yīng)線圈中電流的大小來調(diào)整過載保護(hù)壓力開關(guān)的屈服壓力值。當(dāng)施加在彈性 金屬板上的壓力達(dá)到某一設(shè)定值時，迫使純鐵活塞運(yùn)動，從而使下觸頭運(yùn)動與上觸頭分離， 斷開開關(guān)，起到壓力過載保護(hù)的作用。
[0009] 本實(shí)用新型所述的一種基于磁流變液的過載保護(hù)壓力開關(guān)的積極效果在于：提供 一種工作壽命大概在300百萬次的循環(huán)次數(shù)、壓力調(diào)節(jié)范圍在0-100KP之間、能夠在溫度范 圍為-40°C _150°C工作環(huán)境正常作業(yè)，從而能在不同環(huán)境下作業(yè)的基于磁流變液的過載保 護(hù)壓力開關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0012] 圖中，本實(shí)用新型一種基于磁流變液的過載保護(hù)壓力開關(guān)裝置，它是由彈性金屬 板1、不銹鋼上端蓋2、純鐵圓柱環(huán)3、密封圈5、鋁質(zhì)圓柱桶6、支撐板7、不銹鋼下端蓋8、外 伸接頭9、上觸頭11、下觸頭10、陶瓷棒12、磁流變液13、復(fù)位彈簧14、磁感應(yīng)線圈15、純鐵 活塞16、不銹鋼桿17組成。不銹鋼上端蓋2、鋁質(zhì)圓柱桶6、不銹鋼下端蓋8和不銹鋼桿17 均采用近似真空的低磁導(dǎo)率材料，而形成磁路的純鐵圓柱環(huán)3、純鐵活塞16以及磁流變液 13都具有較高的磁導(dǎo)率，以便形成良好的磁場強(qiáng)度相當(dāng)較大、較均勻的磁場。
[0013] 該裝置分為上下兩個腔室。上腔室內(nèi)部裝有磁流變液13、純鐵活塞16、磁感應(yīng)線 圈15,磁感應(yīng)線圈15繞在純鐵活塞16凹槽內(nèi)。純鐵活塞16通過復(fù)位彈簧14連接到鋁質(zhì) 圓柱桶6上，彈性金屬板1通過不銹鋼桿17與純鐵活塞16連接。下腔室內(nèi)部為機(jī)械結(jié)構(gòu)， 下觸頭10通過陶瓷棒12連接純鐵活塞16延伸到下腔室，下腔室內(nèi)部設(shè)有上觸頭11以及 支撐板7,上觸頭11通過外伸觸頭9由支撐板7定位延伸到裝置外面。
[0014] 當(dāng)有微小壓力（與所設(shè)定的壓力值比較）施加彈性金屬板1時，磁感應(yīng)線圈15接 通電流，從而在純鐵活塞16、純鐵圓柱環(huán)3以及它們之間的氣隙（2_)形成封閉的磁回路 4,當(dāng)施加在彈性金屬板1上的壓力增加到某一設(shè)定值時，純鐵活塞16克服磁流變液13的 剪切屈服壓力帶動下觸頭10運(yùn)動，直到與上觸頭11分離，斷開開關(guān)，起到壓力過載保護(hù)的 作用。此時，當(dāng)施加在彈性金屬板1上的壓力去掉，首先斷開連接磁感應(yīng)線圈15的電源，磁 流變液13瞬時由原來的高粘度、低流動性的Bingham流體向低粘度、高流動性New ton流 體轉(zhuǎn)變，剪切應(yīng)力消失，由于復(fù)位彈簧14的作用，實(shí)現(xiàn)純鐵活塞16的復(fù)位，上觸頭11重新 與下觸頭10連接，裝置繼續(xù)作業(yè)。并且可以根據(jù)作業(yè)環(huán)境所要求的過載壓力值的不同，可 以改變通過磁感應(yīng)線圈15的電流來設(shè)定某一屈服壓力值。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于磁流變液的過載保護(hù)壓力開關(guān)，該裝置是由彈性金屬板、不銹鋼上端蓋、純 鐵圓柱環(huán)、密封圈、鋁質(zhì)圓柱桶、支撐板、不銹鋼下端蓋、外伸接頭、上觸頭、下觸頭、陶瓷棒、 磁流變液、復(fù)位彈簧、磁感應(yīng)線圈、純鐵活塞、不銹鋼桿組成；其特征在于：磁感應(yīng)線圈繞 (15)在純鐵活塞（16)凹槽內(nèi)，純鐵活塞（16)通過復(fù)位彈簧（14)連接到鋁質(zhì)圓柱桶（6)上， 彈性金屬板（1)通過不銹鋼桿（17)與純鐵活塞（16)連接，下觸頭（10)通過陶瓷棒（12) 連接純鐵活塞（16)延伸到下腔室，上觸頭（11)通過外伸觸頭（9)由支撐板（7)定位延伸 到裝置外面，磁流變液（13)充滿于上腔室，上腔室通過純鐵圓柱環(huán)（3)、不銹鋼上端蓋（2)、 鋁質(zhì)圓柱桶（6)和密封圈（5)密封。
2. 如權(quán)利要求1所述一種基于磁流變液的過載保護(hù)壓力開關(guān)，其特征在于：磁流變液 (13)采用美國Lord公司所研制的MRF-132LD型號磁流變液。
【文檔編號】H01H35/24GK203910673SQ201420365276
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月28日
【發(fā)明者】王智深, 張廣, 孫美娜, 鄧紹泰, 黃鵬, 任韶卿, 季海峰 申請人:浙江師范大學(xué)