[发明专利]一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀及其应用

权利要求书

1.一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，包括阀体、阀芯、复位弹簧和先导阀；阀芯置于阀体内开设的阀芯腔内，先导阀置于阀体内开设的先导阀腔内，复位弹簧位于阀芯顶端和阀体内开设的弹簧腔内，先导阀腔和阀芯腔之间通过第一控制油流道、第二控制油流道连通，先导阀腔内填充有磁流变液，阀芯腔内填充有乳化液；

先导阀包括从左至右依次设置的磁控形状记忆合金、电磁铁、推杆、活塞、磁流变液控制线圈、先导阀芯；电磁铁上设置有若干个磁控材料控制线圈，磁控形状记忆合金贯穿电磁铁，且磁控形状记忆合金的前端连接推杆，推杆与活塞连接，磁流变液位于活塞与先导阀芯之间，磁流变液控制线圈轴向上设置有阻尼孔。

2.如权利要求1所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述阀体包括外壳、阀座、端盖和堵头；外壳设置在阀座上，外壳上开设有进液口且进液口与阀芯腔相通，阀芯腔位于外壳内竖直方向，先导阀腔位于外壳内水平方向，先导阀腔一端通过先导阀端盖封装、另一端通过堵头封装，阀座底部通过端盖封装，阀座上开设有与阀芯腔相通的泄流口。

3.如权利要求1所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述阀芯外形为十字结构，阀芯顶端开设有所述的弹簧腔，阀芯轴向上设置有两条贯通的第三控制油流道和第四控制油流道。

4.如权利要求2所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述阀芯底端设置成锥形体，当阀芯下降时，锥形体可封堵阀座上的泄流口。

5.如权利要求2所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述先导阀端盖设置有微调螺钉，微调螺钉与磁控形状记忆合金的末端接触。

6.如权利要求1所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述先导阀腔内设置有位移传感器，位移传感器位于活塞一侧。

7.如权利要求1所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述先导阀腔为阶梯腔，包括大腔室和小腔室，第一控制油流道、第二控制油流道分别与大腔室、小腔室连通；所述先导阀芯的一端为锥体，先导阀芯置于大腔室内，当先导阀芯移动时，锥体可封堵小腔室。

8.如权利要求1所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述复位弹簧包括碟形弹簧、橡胶弹簧、气体弹簧。

9.如权利要求2所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，其特征在于，所述外壳底部与阀座螺纹连接。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀的工作方法，事先将此安全阀安装在液压支架立柱控制油路上，再将布置在立柱中缸上的压力传感器和控制器与安全阀连接，此时安全阀在控制器的控制下磁流变液控制线圈、磁控材料控制线圈处于通电状态，磁流变液处于非牛顿流体状态，磁控形状记忆合金处于向右伸长状态；在立柱受到冲击压力时，此安全阀的工作过程包括以下步骤：

（1）当立柱受到冲击压力时，压力传感器检测到立柱受到的冲击压力信号并传输给控制器；

（2）控制器对冲击压力值进行分析，并与预设值比较，从而判断差值是否在设定压力范围内；

（3）当差值小于设定压力范围时，控制器判定液压支架工作在正常压力范围内，控制器按照设定参数给磁流变液控制线圈和磁控材料控制线圈供电，由于磁流变液处于非牛顿流体状态并位于磁流变液控制线圈右侧，此时先导阀芯不动作，安全阀处于关闭状态；

或

当差值大于设定压力范围时，控制器控制磁流变液控制线圈断电及磁控材料控制线圈反向通电，磁控形状记忆合金向左缩回，磁流变液转为牛顿流体状态并流向磁流变液控制线圈左侧，先导阀芯向左运动，安全阀打开，阀芯上部的乳化液经过先导阀腔及阀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；此时阀芯在阀芯下部乳化液的压力作用下，克服复位弹簧的压力向上移动，阀芯被打开，立柱内乳化液经由进液口、泄流口流回泵站；

（4）当压力传感器检测到中缸压力降低到设定压力范围以下时，控制器判断安全阀泄流完成；然后，控制器控制磁控材料控制线圈再次反向通电，磁控形状记忆合金向右伸长，从而推动活塞向右运动，活塞将磁流变液挤压到磁流变液控制线圈右侧，使先导阀芯关闭；

（5）当活塞到达最右端时，位移传感器检测到活塞的位置变化，并将位置信号传输给控制器，控制器控制磁流变液控制线圈通电，使磁流变液变为非牛顿流体状态；

（6）最后阀芯在复位弹簧的作用下，阀芯向下运动，阀芯底端的锥形体封堵阀座上的泄流口，完成安全阀复位。