專利名稱：液壓支架用磁流變電液控換向閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磁流變電液控換向閩，尤其是指一種用于煤 礦綜采工作面液壓支架計算機自動控制系統(tǒng)的液壓支架用磁流變電 液控換向閥。
技術背景隨著科技的不斷發(fā)展，尤其是以電子技術與信息技術為代表的高 新技術的發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)也向著小型化、智能化、經(jīng)濟化的方向 發(fā)展。而傳統(tǒng)液壓閥作為液壓控制系統(tǒng)的核心元件，由于存在活動的 機械部件，結(jié)構(gòu)復雜，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，采煤設備機械化程度也在迅速地發(fā) 展，液壓支架計算機自動控制系統(tǒng)正在各大礦務局越來越多使用，而 國內(nèi)液壓支架的關鍵部件電液控換向閥由于諸多原因不能應用，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)容本實用新型的目的在于根據(jù)磁流變液在無外磁場作用下表現(xiàn)為 流動良好的液體狀態(tài)，然而在強磁場作用下可在短時間(毫秒級)內(nèi)表現(xiàn)黏度增加兩個數(shù)量級以上，并呈現(xiàn)類似固體的力學性質(zhì)，其強度由 剪切屈服應力來表征，而且黏度的變化是連續(xù)、可逆的，即一旦去掉 磁場后，又變成可以流動的液體。磁流變效應連續(xù)、可逆、迅速和易 于控制的特點使得磁流變液裝置能夠成為電氣控制與機械系統(tǒng)間簡 單、安靜而且響應迅速的裝置。不同于傳統(tǒng)液壓閥，磁流變闔無相對運動件，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；磁流變液體的壓縮性遠小于常規(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卜' 可在毫秒級時間內(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、換向沖擊導致的輸出波動較大的缺點，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性的 特點，提供一種液壓支架用磁流變電液控換向閥，尤其是在地下采礦 工程中的液壓支架用電液控換向閥，它能滿足自進給液壓支架的使用 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，使液壓支架工作更加安全可靠。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是液壓支架用磁 流變電液控換向閥，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、進液口和換向閥回液口由換向 內(nèi)閥芯的移動經(jīng)換向內(nèi)閥芯的內(nèi)空腔實現(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 移動的迸出液口上，分別設置有磁流變閥。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 設置有換向內(nèi)閥芯的復位彈簧。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置有磁流變液孔， 在磁流變主閥芯上設置有中心孔，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，勵磁線圈繞制在磁流變主閥芯 上的支架上，勵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，分別設置磁流變液進口。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。本實用新型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磁線圈的電流進而調(diào)節(jié)磁流變液作用在主 換向閥左右兩個端面的壓差。當壓差超過臨界值后，磁流變液推動主統(tǒng)工作液體的換向。整個換向閥不需要對液 體精細過濾，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，無移動的機械部件，相對于傳統(tǒng)的機械閥，磁流變液控制 閥結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易于控制，響應速度快，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速度為毫秒數(shù)量級，可以提高整個換 向閥的響應速度。從而提高換向閥換向時間，進而提高移架速度提高 綜采丁作面丁作效率。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細描述。


。圖1本實用新型換向閥實施例1剖視圖。圖2本實用新型換向閥實施例2剖視圖。圖3本實用新型磁流變閥剖視圖。 圖4本實用新型原理圖框圖。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 流變闊，4-l磁流變閥體，4-2磁流變主閥芯，4-3磁流變左閥芯，4-4 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勵磁 線圈，4-8密封圈，4-9定位銷，4-10磁流變液間隙，4-11磁流變液 孔，4-12中心孔，4-13磁流變液進口， 5換向閥體，6換向外閥芯，7 換向閥工作液口， 8進液口， 9換向閥回液口,10復位彈簧。附圖3中的箭頭為磁流變液的流動方向，磁流變液也可安箭頭反 方向流動。
具體實施方式
參看附圖，液壓支架用磁流變電液控換向閥，包括由換向閎體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)，換向閥丁作液口7、進液口 8和換向閥回液口 9由換向內(nèi)閥芯 3的移動經(jīng)換向內(nèi)閥芯3的內(nèi)空腔實現(xiàn)換向，換向閥左端蓋1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移動的進出液U上，分別設置有磁流變閥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移動的 進出液口上，分別設置的四個磁流變閥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液口 8流入換向 閥，回液口9流出換向閥。換向閥工作時，當換向閥左端蓋1上的兩個磁流變閥4， 一個打 開， 一個關閉，換向閥右端蓋2上的兩個磁流變闊4關閉，換向內(nèi)閥 芯3在壓力液作用下，向右移動，實施換向，當換向閥右端蓋2上的 兩個磁流變閥4一個打開， 一個關閉，換向閥左端蓋l上的兩個磁流 變閥4關閉，換向內(nèi)閥芯3在壓力液作用下，向左移動，實施換向。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之間設置有換向內(nèi)閥芯3的復 位彈簧10。在該結(jié)構(gòu)的換向閥中，換向內(nèi)閥芯3向右移動是由壓力 液作用下實現(xiàn)，換向內(nèi)閥芯3向左移動是由復位彈簧10控制實現(xiàn)。根據(jù)此設計原則，同樣可將換向閥左端蓋l設計為盲蓋，在換向 閥左端蓋1與換向內(nèi)閥芯3之間設置有換向內(nèi)閥芯3的復位彈簧10。本實用新型的技術關鍵還在于磁流變閥4的結(jié)構(gòu)設計，磁流變閥 4包括磁流變閥體4-K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、磁流變閥右端蓋4-6、勵磁線 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4-4安裝在磁流變閥體4-l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4-10，磁流變左閥芯4-3和磁流變右閥芯4-4上設置有磁流變液孔 4-11，在磁流變主闊芯4-2上設置有中心孔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，勵磁線圈4-7繞制在磁流變主閥芯4-2上的支架上，勵磁線圈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-l兩端，在磁流變閥左端蓋 4-5和磁流變閥右端蓋4-6上，分別設置磁流變液進口 4-13。磁流變閥4工作時，磁流變液經(jīng)磁流變液進口 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，勵磁線圈4-7的斷電時，磁流變液在無外磁場作用下表現(xiàn)為流動良好的液體 狀態(tài)，既磁流變閥4打開導通，勵磁線圈4-7的通電時，產(chǎn)生強磁場，在強磁場作用下，可在短時間(毫秒級)內(nèi)表現(xiàn)黏度增加兩個數(shù)量級以 上，并呈現(xiàn)類似固體的力學性質(zhì)，其強度由剪切屈服應力來表征，而 且黏度的變化是連續(xù)、可逆的，既磁流變閥4關閉截止，去掉磁場后， 磁流變液又變成可以流動的液體。為增加磁流變液在強磁場作用下的流動阻力，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。為進一步增加磁流變液在強磁場作用下的流動阻力，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 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4-4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。
權利要求1液壓支架用磁流變電液控換向閥，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、進液口和換向閥回液口由換向內(nèi)閥芯的移動經(jīng)換向內(nèi)閥芯的內(nèi)空腔實現(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)移動的進出液口上，分別設置有磁流變閥(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的液壓支架用磁流變電液控換向閥，其特征在 于所述的換向閥右端蓋(2)為盲蓋，在換向閥右端蓋(2)與換向內(nèi)閥芯(3)之間設置有換向內(nèi)閥芯(3)的復位彈簧(10)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的液壓支架用磁流變電液控換向閥，其特征在于所述的磁流變閥(4)包括磁流變閥體(4-1)、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)、磁流變閥右端蓋(4-6)、勵磁線圈(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(4-4)安裝在磁流變閥體(4-1)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(4-10)，磁流變左閥芯(4-3)和磁流變右閥芯(4-4)上設置有磁流變液孔(4-11)，在磁流變主閥芯(4-2)上 設置有巾心孔(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，勵磁線 圈(4-7)繞制在磁流變主閥芯(4-2)上的支架上，勵磁線圈(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，分別設置磁流變液 進口 (4-13)。
4.根據(jù)權利要求3所述的液壓支架用磁流變電液控換向閥，其特征在 于-所述的磁流變左閥芯(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)。
5.根據(jù)權利要求3所述的液壓支架用磁流變電液控換向閥，其特征在 于所述的磁流變左閥芯(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(4-4)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)。
專利摘要液壓支架用磁流變電液控換向閥，利用磁流變電液的特性，實現(xiàn)液壓換向閥的控制，克服由于傳統(tǒng)液壓閥不斷開關、換向沖擊導致的輸出波動較大的缺點，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)閥芯移動的進出液口上，分別設置有磁流變閥。本實用新型的有益效果是利用磁流變液推動主換向閥進行傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)工作液體的換向。整個換向閥不需要對液體需要精細過濾，制造工藝簡單。適于批量化生產(chǎn)，成本低。
文檔編號E21D23/00GK201170109SQ200820091998
公開日2008年12月24日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權日2008年2月1日
發(fā)明者劉丹丹, 布興斌, 湯春瑞, 燦 趙 申請人:黑龍江科技學院