[發明專利]一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥及其應用

有效

• 申請號: 201911272562.0
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110905576B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 王成龍;苗根遠;陳一方;王雪亭;陳萌;曾慶良
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D23/16
• 分類號: E21D23/16;F15B13/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 顏洪嶺

1.一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，包括閥體、閥芯、復位彈簧和先導閥；閥芯置于閥體內開設的閥芯腔內，先導閥置于閥體內開設的先導閥腔內，復位彈簧位于閥芯頂端和閥體內開設的彈簧腔內，先導閥腔和閥芯腔之間通過第一控制油流道、第二控制油流道連通，先導閥腔內填充有磁流變液，閥芯腔內填充有乳化液；

先導閥包括從左至右依次設置的磁控形狀記憶合金、電磁鐵、推桿、活塞、磁流變液控制線圈、先導閥芯；電磁鐵上設置有若干個磁控材料控制線圈，磁控形狀記憶合金貫穿電磁鐵，且磁控形狀記憶合金的前端連接推桿，推桿與活塞連接，磁流變液位于活塞與先導閥芯之間，磁流變液控制線圈軸向上設置有阻尼孔。

2.如權利要求1所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述閥體包括外殼、閥座、端蓋和堵頭；外殼設置在閥座上，外殼上開設有進液口且進液口與閥芯腔相通，閥芯腔位于外殼內豎直方向，先導閥腔位于外殼內水平方向，先導閥腔一端通過先導閥端蓋封裝、另一端通過堵頭封裝，閥座底部通過端蓋封裝，閥座上開設有與閥芯腔相通的泄流口。

3.如權利要求1所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述閥芯外形為十字結構，閥芯頂端開設有所述的彈簧腔，閥芯軸向上設置有兩條貫通的第三控制油流道和第四控制油流道。

4.如權利要求2所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述閥芯底端設置成錐形體，當閥芯下降時，錐形體可封堵閥座上的泄流口。

5.如權利要求2所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述先導閥端蓋設置有微調螺釘，微調螺釘與磁控形狀記憶合金的末端接觸。

6.如權利要求1所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述先導閥腔內設置有位移傳感器，位移傳感器位于活塞一側。

7.如權利要求1所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述先導閥腔為階梯腔，包括大腔室和小腔室，第一控制油流道、第二控制油流道分別與大腔室、小腔室連通；所述先導閥芯的一端為錐體，先導閥芯置于大腔室內，當先導閥芯移動時，錐體可封堵小腔室。

8.如權利要求1所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述復位彈簧包括碟形彈簧、橡膠彈簧、氣體彈簧。

9.如權利要求2所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，其特征在于，所述外殼底部與閥座螺紋連接。

10.一種如權利要求1-9任一項所述的基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥的工作方法，事先將此安全閥安裝在液壓支架立柱控制油路上，再將布置在立柱中缸上的壓力傳感器和控制器與安全閥連接，此時安全閥在控制器的控制下磁流變液控制線圈、磁控材料控制線圈處于通電狀態，磁流變液處于非牛頓流體狀態，磁控形狀記憶合金處于向右伸長狀態；在立柱受到沖擊壓力時，此安全閥的工作過程包括以下步驟：

（1）當立柱受到沖擊壓力時，壓力傳感器檢測到立柱受到的沖擊壓力信號并傳輸給控制器；

（2）控制器對沖擊壓力值進行分析，并與預設值比較，從而判斷差值是否在設定壓力范圍內；

（3）當差值小于設定壓力范圍時，控制器判定液壓支架工作在正常壓力范圍內，控制器按照設定參數給磁流變液控制線圈和磁控材料控制線圈供電，由于磁流變液處于非牛頓流體狀態并位于磁流變液控制線圈右側，此時先導閥芯不動作，安全閥處于關閉狀態；

或

當差值大于設定壓力范圍時，控制器控制磁流變液控制線圈斷電及磁控材料控制線圈反向通電，磁控形狀記憶合金向左縮回，磁流變液轉為牛頓流體狀態并流向磁流變液控制線圈左側，先導閥芯向左運動，安全閥打開，閥芯上部的乳化液經過先導閥腔及閥芯上的第三控制油流道、第四控制油流道回油至乳化液泵站；此時閥芯在閥芯下部乳化液的壓力作用下，克服復位彈簧的壓力向上移動，閥芯被打開，立柱內乳化液經由進液口、泄流口流回泵站；

（4）當壓力傳感器檢測到中缸壓力降低到設定壓力范圍以下時，控制器判斷安全閥泄流完成；然后，控制器控制磁控材料控制線圈再次反向通電，磁控形狀記憶合金向右伸長，從而推動活塞向右運動，活塞將磁流變液擠壓到磁流變液控制線圈右側，使先導閥芯關閉；

（5）當活塞到達最右端時，位移傳感器檢測到活塞的位置變化，并將位置信號傳輸給控制器，控制器控制磁流變液控制線圈通電，使磁流變液變為非牛頓流體狀態；

（6）最后閥芯在復位彈簧的作用下，閥芯向下運動，閥芯底端的錐形體封堵閥座上的泄流口，完成安全閥復位。