磁場響應機敏材料－固相粉料局域化的方法及其阻尼裝置的製作方法
2023-05-28 18:31:16 2
專利名稱：磁場響應機敏材料－固相粉料局域化的方法及其阻尼裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料局域化的方法及其阻尼裝置。
不同於磁流體穩定體系，磁流變流體是一種在流體載體中懸浮有磁場響應機敏材料—固相粉料的功能混合物材料非穩定體系。在外加磁場作用下，其流體本身的流變特性發生顯著變化。一般而言，磁流體穩定體系中磁場響應機敏材料—固相粉料的粒度為亞微米級，而磁流變流體非穩定體系中磁場響應機敏材料—固相粉料的粒度為微米級到數毫米，即大了103至106倍，因而量變引起了特性上質的變化。表面看來，在外加磁場作用下，磁流變流體非穩定體系的表觀粘度成101至108倍變化，但實質上是磁流變流體非穩定體系流變特性在發生顯著變化。如磁流變流體非穩定體系在無外加磁場作用下可自由流動，而在外加磁場作用下可變為塑性體，甚至半固體。人們將在外加磁場作用下磁流變流體非穩定體系流變特性所發生的顯著變化稱為磁流變效應。因而該磁流變流體非穩定體系(以下簡稱磁流變流體)在外加磁場作用下所體現出來的流變特性可用於提供阻尼，如將磁流變流體及其器件主要用於各種機械設備和大型建築物的半主動消能、半主動減振、半主動緩衝、半主動隔震、變剛度控制、扭矩控制、電液伺服控制系統中壓力流量脈動控制和管路振動抑制等行業，以提供價格低廉、性能優良、性能價格比比全主動系統高的機電一體化高新技術產品。對於提高我國乃至世界在以上行業的水平有著重大意義。
與電流變流體相比，磁流變流體有著其顯著的優點1)在廉價加工技術條件下，不需要施加強電場；2)磁流變效應比電流變效應至少強一個數量級；3)對使用環境條件的要求相對寬鬆；4)現有磁技術成熟，軟磁粉已大批量生產等。但與電流變流體相似，磁流變流體同樣存在著致命的弱點分相。分相是非膠體體系尤其是非穩定體系的本質所在，主要是該體系中分散介質中的分散質粒度大於亞微米極所致。雖然應用磁流變流體的器件主要集中於各種機械設備和大型建築物的半主動消能、半主動減振、半主動緩衝、半主動隔震、變剛度控制、扭矩控制、電液伺服控制系統中壓力流量脈動控制和管路振動抑制等行業。
磁流變流體及其阻尼裝置如世界專利WO94/00704「MAGNETORHEOLOGICAL FLUID DEVICES」(磁流變流體裝置)及世界專利WO98/00653「CONTROLLABLE VIBRATION APPARATUS」(可控振動裝置)，它們所使用的磁流變流體都存在以下幾個方面的缺點(一)分相，隨著放置時間的增長，磁流變流體中大於亞微米級的固相粉料會與流體載體分相，雖然在充分攪拌的基礎上，其磁流變效應相差甚微，但往往給大多數應用帶來諸多不便，否則只有再次充分攪拌以使其均相；(二)對應用系統的磨蝕，由於懸浮在磁流變流體中的固相粉料往往是金屬和其合金，它們隨其載體在應用系統中高速循環流動，使系統和應用元器件磨蝕，影響使用壽命；(三)磁流變流體耐老化性差，由於為了改善磁流變流體的物理穩定性，磁流變流體中的固相粉料尺寸為微米級，隨著固相粉料表面氧化層厚度的增加，磁流變效應減弱，體現出其耐老化性差；(四)成本高，為了改善磁流變流體的物理和化學穩定性，優質粉料價高，在大型循環系統中使用時，往往需大量的磁流變流體和大量的優質粉料，因而成本高；(五)眾所周知，在一定體積百分比內，磁流變效應隨體積百分比的增加而顯著增加，但在流動性要求的前提下，所添加的固相粉料的體積百分比不能過高，雖然磁流變效應要比電流變效應強一個數量級，但對於有些應用場合仍顯得有些弱；(六)在流動性要求的前提下，一般必須添加表面活性劑，但由於所添加的表面活性劑為極性材料，如酸性表面活性劑和鹼性表面活性劑，從而對於應用器件和有關密封件帶來腐蝕；(七)在大型應用器件和系統中應用磁流變流體，往往需大量的磁流變流體，從循環系統的抗粉塵汙染級數看，磁流變流體為「髒油」(dirty oil)，顯然是一種人為的粉塵汙染；(八)雖然說軟磁材料，尤其是軟磁粉的剩磁較小，但對於有些軟磁粉，如碳鋼粉，剩磁仍不可乎去不計，在循環系統中的流動勢必引起磁汙染。
本發明的目的旨在針對上述現有技術存在的缺點，提供一種使大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料局域化的方法，即將大於亞微米級的固相粉料限制在過濾器和磁流變流體阻尼裝置所形成的內部空間區域裡，使磁流變流體中大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料的載體流入、流出以上所述內部空間區域，並在如上所述內部空間區域內形成局域磁流變流體，以及提供根據該原理形成的磁流變流體阻尼裝置。
本發明目的的實現方式為一種使大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料局域化的方法，是將大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料限制在由過濾器B和磁流變流體阻尼器C所形成的內部空間區域裡(單向)；或將大於亞微米級的磁場響應相敏材料—固相粉料限制由過濾器A、B和磁流變流體阻尼器C所形成的內部空間區域裡(雙向)；當所述局域磁流變流體固相粉料的載體流入上述內部空間區域後，即和該內部空間區域內儲存的固相粉料形成局域磁流變流體，通過過濾器B後該內部空間區域內儲存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內部空間區域(單向)；反向流動時，通過過濾器A後該內部空間區域內儲存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內部空間區域(雙向)。
由磁流變流體阻尼器C和過濾器B或磁流變流體阻尼器C和過濾器A、B構成；所述阻尼器C由磁場和磁場中的氣隙D構成，當磁場響應機敏材料—固相粉料和其載體一道通過氣隙D時，只要流動方向與所作用的磁場方向不平行，在磁場作用下，局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料在磁極附近區域團聚，從而發生磁流變效應，局域磁流變流體中固體粉料載體的出口設過濾器B(單向)；或局域磁流變流體中固體粉料載體的進口和出口設過濾器B和A(雙向)；所述的磁場為永久磁場、電磁場，最佳為由帶電螺線管所形成的電磁場；磁場中的氣隙D可設置在帶電螺線管的外圍(外式)，也可設在帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置(內式)，最佳為沿與帶電螺線管軸線垂直方向布置(內式)，也可同時設在帶電螺線管的外圍和帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置，其中設在帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方面布置時最佳為沿與帶電螺線管軸線垂直方向布置(內式)所述磁場中的氣隙D或為同類多級相串聯；或為同類級相併聯；或為不同型式(非同類)多級之間串聯，或為不同型式(非同類)多級之間的並聯。
所述的過濾器是可承受一定壓差，有一定強度的多孔材料濾芯，其過濾精度為0.00001mm-0.1mm，尤其為0.00001mm-0.05mm，最佳為0.001mm-0.04mm。
所述的過濾器的濾芯外有與其相應的可承受一定壓差，有一定強度的多孔材料的殼體。
所述的局域磁流變流體是由大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料和大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料的載體構成；所述的載體為帶有添加劑的液體、氣體或氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體，以上所述液體包括各種無腐蝕的液體，以上所述氣體包括各種無腐蝕性氣體和壓縮氣體；當所述載體為帶有添加劑的液體時，所述添加劑為各種表面活性劑，表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％；所述的固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉，尤其是純鐵及鐵基合金、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及上述固相粉料的混合物。
所述軟磁粉塗有表面塗層，所述塗層為改善磁導塗層、防鏽塗層以及用於電流變流體粉粒處理的絕緣塗層。
粉料的粒度尺寸在0.001毫米到100毫米，一般尺寸為0.001毫米到5毫米，對於液體載體最佳尺寸為0.015毫米到1毫米，對於氣體載體最佳尺寸為0.001毫米到0.1毫米，對於氣液混合載體最佳為0.01毫米到0.5毫米。
粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物。
填裝量為整個內部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％，其填裝量包括粉料的松裝時粉粒間所形成的孔隙率。
本發明的優點是(一)完全避開了磁流變流體在系統中的分相問題；(二)極大地抑制了磁流變流體對應用元件和系統的磨蝕；(三)由於可採用大尺寸的磁場響應機敏材料—固相粉料，磁流變流體耐老化性大大增強；(四)沒有必要為了改善磁流變流體的物理穩定性而製備亞微米級磁場響應機敏材料—固相粉料；(五)磁場響應機敏材料—固相粉料的用量少，成本低；(六)在不提高一般磁流變流體成本的基礎上，可採用優質、高性能磁場響應機敏材料—固相粉料；(七)由於可增加磁場響應機敏材料—固相粉料在局域的體積分數，從而可顯著提高磁流變流體的磁流變效應；(八)同時也減少了磁場響應機敏材料—固相粉料對於應用系統的粉粒汙染。
下面參照附圖詳述本發明內容。
圖1 使大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料局域化的方法示意圖。
圖2 局域磁流變流體阻尼裝置結構原理圖(內式)。
圖3 局域磁流變流體阻尼裝置結構原理圖(外式)。
圖4 局域磁流變流體阻尼裝置結構原理圖(內式)實施例。
圖5 局域磁流變流體阻尼裝置結構原理圖(外式)實施例。
參照圖1，使大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料局域化的方法是，將大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料限制在由過濾器B和局域磁流變流體阻尼器C所形成的內部空間區域裡(單向)，或將大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料限制在由過濾器A、B和局域磁流變流體阻尼器C所形成的內部空間區域裡(雙向)。當所述局域磁流變流體固相粉料的載體流入上述內部空間後，即和該內部空間內儲存的固相粉料形成局域磁流變流體，通過過濾器B後該內部空間內儲存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內部空間(單向)，同理，反向流動時，通過過濾器A後該內部空間內儲存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內部空間(雙向)。
發明目的中所述的將大於亞微米級的固相粉料限制在過濾器和局域磁流變流體阻尼器所形成的內部空間區域裡，使大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料的載體流入、流出以上所述內部空間區域，並在如上所述內部空間區域內形成局域磁流變流體，所述局域磁流變流體是由大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料、大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料的載體構成，發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體、氣體或氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無腐蝕的液體，如磁流體穩定體系、各種礦物油(汽油、煤油和柴油)、各種矽油、各種矽共聚物、氯化碳氫化合物、液壓用油、水以及以上液體的混合物。以上所述氣體包括各種無腐蝕性氣體和壓縮氣體，如空氣。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體，所述添加劑為各種表面活性劑，如油酸、聚乙醇、一縮二乙二醇。一般而言表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉如TiCrCuMo，17Cr-1Mo，18Cr-2Mo，Fe-Si-Al，ε-Fe3N，鐵、鈷、鎳及其合金粉，尤其是純鐵及鐵基合金如FeCoNi，FeCoLi、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及以上固相粉料的混合物。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料是塗有表面塗層的軟磁粉，一般為有表面塗層各種碳鋼粉和合金鋼粉如TiCrCuMo，17Cr-1Mo，18Cr-2Mo，Fe-Si-Al，ε-Fe3N，鐵、鈷、鎳及其合金粉，尤其是純鐵及鐵基合金如FeCoNi，FeCoLi、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及以上固相粉料的混合物。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料是塗有表面塗層的軟磁粉，所述塗層一般為改善磁導塗層如超導磁材料、防鏽材料以及用於電流變流體粉粒處理的絕緣塗層。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料的粉料的粒度尺寸在0.001毫米到100毫米，一般尺寸為0.001毫米到5毫米，對於液體載體最佳尺寸為0.015毫米到1毫米，對於氣體載體最佳尺寸為0.001毫米到0.1毫米，對於氣液混合載體最佳為0.01毫米到0.5毫米。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物，一般為橢球狀、球狀。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料在如上所述內部空間內的填裝量為整個內部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料在如上所述內部空間內的填充量為整個內部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％，所述填裝量包括粉料的松裝時粉粒間所形成的孔隙率。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體、氣體和氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無腐蝕的液體，如磁流體穩定體系，所述磁流體穩定體系可用於提高所述局域強磁流變流體的磁導率，以提高磁流變效應。
發明目的中所述的局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料的載體一般為帶有添加劑的液體、氣體和氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無腐蝕的液體，如磁流體穩定體系，所述磁流體穩定體系一般是由亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料、分散介質和添加劑構成。亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉如TiCrCuMo，17Cr-1Mo，18Cr-2Mo，Fe-Si-Al，ε-Fe3N，鐵、鈷、鎳及其合金粉，尤其是純鐵及鐵基合金如FeCoNi，FeCoLi、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及以上固相粉料的混合物。亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物，一般為橢球狀、球狀。亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料的量為分散介質的0％至40％，最佳為5％至30％。液體、氣體和氣液混合物，，最佳為帶有添加劑的液體和氣體。以上所述液體包括各種無腐蝕的液體，各種礦物油(汽油、煤油和柴油)、各種矽油、各種矽共聚物、氯化碳氫化合物、液壓用油、水以及以上液體的混合物。以上所述氣體包括各種無腐蝕性氣體和壓縮氣體，如空氣。所述添加劑為各種表面活性劑，如油酸、聚乙醇、一縮二乙二醇。一般而言表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％。
參照圖2、圖3，其中1-內式用螺線管；2-內式用磁極一；3-內式用磁極二；4-內式用導磁體。5-外式用磁極一；6-外式用磁極二；7-外式用磁芯；8-外式用隔磁環；9-外式用導磁環；10-外式用螺線管。所述阻尼裝置由磁場和磁場中的氣隙D構成，當磁場響應機敏材料—固相粉料和其載體一道通過氣隙D時，只要流動方向與所作用的磁場方向不平行，在磁場作用下，局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料在磁極附近區域團聚，從而發生磁流變效應，局域磁流變流體中固體粉料載體的出口設過濾器A(若單向只設一個)。
發明目的中所述的局域磁流變流體阻尼裝置，它由局域磁流變流體阻尼裝置和過濾器構成，所述阻尼裝置由磁場和磁場中的氣隙D構成，當磁場響應機敏材料—固相粉料和其載體一道通過氣隙D時，只要流動方向與所作用的磁感應強度方向不平行，在磁場作用下，局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料團聚，一般而言磁場為永久磁場、電磁場，最佳為由帶電螺線管所形成的電磁場；磁場中的氣隙D一般可設置在帶電螺線管的外圍(外式)，也可設在帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置(內式)，最佳為沿與帶電螺線管軸線垂直方向布置(內式)。
發明目的中所述的局域磁流變流體阻尼裝置，它由局域磁流變流體阻尼器和過濾器構成，所述阻尼器由磁場和磁場中的氣隙D構成，當磁場響應機敏材料—固相粉料和其載體一道通過氣隙D時，只要流動方向與所作用的磁感應強度方向不平行，在磁場作用下，局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料團聚，一般而言磁場為永久磁場、電磁場，最佳為由帶電螺線管所形成的電磁場；磁場中的氣隙D一般可設置在帶電螺線管的外圍(外式)，也可設在帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置(內式)，也可同時設在帶電螺線管的外圍和帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置(混合式)，其中設在帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置時最佳為沿與帶電螺線管軸線垂直方向布置(內式)發明目的中所述的局域磁流變流體阻尼裝置中所述的磁場中的氣隙D可為同類多級相串聯；可為同類多級相併聯。
發明目的中所述的局域磁流變流體阻尼器中所述的磁場中的氣隙D可為不同型式(非同類)多級之間串聯，可為不同型式(非同類)多級之間的並聯。
參照圖4，該局域磁流變流體阻尼裝置結構為一局域磁流變流體活塞組件，它是由30-端蓋(1)，31-O形圈，32-濾芯(1)，33-導磁體(1)，34-O形圈，35-O形圈，36-O形圈，37-隔磁壓環(1)，38-導磁體(2)，39-隔磁壓環(2)，40-隔磁套管，41-O形圈，42-導磁體(3)，43-O形圈，44-O形圈，45-濾芯(2)，46-O形圈，47-活塞杆，48-導線及套管，49-端蓋(2)，50-緊固螺釘，51-隔磁殼體，52-螺線管及管架和53-O形圈構成。
30-端蓋(1)上有均布的進出油孔和相應的通道，由30-端蓋(1)，31-O形圈，32-濾芯(1)，和33-導磁體(1)，34-O形圈和51-隔磁殼體組成了一過濾器腔體。42-導磁體(3)上也有均布的油孔和相應的通道，且與43-O形圈、44-O形圈、45-濾芯(2)、46-O形圈、49-端蓋(2)和51-隔磁殼體組成了另一過濾器腔體。以上二腔體通過33-導磁體(1)、38-導磁體(2)和42-導磁體(3)上均布的油孔和相應的通道相通。
由33-導磁體(1)和42-導磁體(3)的內端部形成磁極及磁場氣隙，該磁場氣隙通過37-隔磁壓環(1)和39-隔磁壓環(2)、38-導磁體(2)一分為二。在外加磁場作用下，便形成了兩個相串聯的局域磁流變流體阻尼器。
同時由33-導磁體(1)和42-導磁體(3)所組成的螺線管腔，內設52-螺線管及管架，其引線通過42-導磁體(3)內的引線孔經50-緊固螺釘內孔和47-活塞杆內孔引出該裝置之外。
其中，各部件之間的關係為，49-端蓋(2)通過50-緊固螺釘與51-隔磁殼體擰緊並鎖死(也可將49-端蓋(2)與51-隔磁殼體鑄成一體，以減少加工成本)形成組件一。在33-導磁體(1)上套上35-O形圈和40-隔磁套管，再將52-螺線管及管架套在40-隔磁套管上，在將37-隔磁壓環(1)、38-導磁體(2)、39-隔磁壓環(2)依次放入40-隔磁套管內，然後將42-導磁體(3)通過36-O形圈和41-O形圈裝入33-導磁體(1)及其組件，從而形成了組件二。然後將組件二通過43-O形圈、44-O形圈、45-濾芯(2)和46-O形圈坐入組件一。然後將34-O形圈、33-導磁體(1)、32-濾芯(1)、31-O形圈和30-端蓋(1)依次裝入。
發明目的中所述的過濾器是由可承受一定壓差，有一定強度的多孔材料濾芯和相應的殼體構成，如各種金屬粉及其混合物的燒結成形管材和板材，陶瓷燒結成形管材和板材。
發明目的中所述的過濾器是由可承受一定壓差，有一定強度的多孔材料濾芯和相應的殼體構成，如各種金屬粉及其混合物的燒結成形管材和板材，陶瓷燒結成形管材和板材。其過濾精度為0.00001毫米至0.1毫米，尤其為0.00001毫米至0.05毫米，最佳為0.001毫米至0.04毫米。
發明目的中所述的過濾器是由可承受一定壓差，有一定強度的多孔材料濾芯和相應的殼體構成，如各種金屬粉及其混合物的燒結成形管材和板材，如銅粉、鐵粉、不鏽鋼粉、鋁及其合金粉、以上各種粉料理混和物燒結成形管材和板材。
參照圖5，該局域磁流變流體阻尼裝置結構為一局域磁流變流體活塞組件，它是由70-端蓋(1)，71-O形圈，72-濾芯(1)，73-隔磁殼體，74-導磁體(1)，75-O形圈，76-O形圈，77-隔磁體，78-O形組合圈，79-螺線管及管架，80-導磁體(2)，81-O形圈，82-O形圈，83-O形圈，84-O形圈，85-濾芯(2)，86-緊固螺釘，87-端蓋(2)，88-O形圈，89-O形圈，90-活塞杆和91-導線及套管構成。
70-端蓋(1)上有均布的進出油孔和相應的通道，70-端蓋(1)，71-O形圈，72-濾芯(1)，73-隔磁殼體和75-O形圈組成了一過濾器腔體。87-端蓋(2)上也有均布的進出油孔和相應的通道，87-端蓋(2)，83-O形圈、85-濾芯(2)、88-O形圈和73-隔磁殼體組成了另一過濾器腔體。以上二腔體通過兩相串聯的磁場氣隙相連通。兩相串聯的磁場氣隙是由導磁體80-導磁體(2)和另一組件構成。該組件由74-導磁體(1)、76-O形圈、77-隔磁體、79-螺線管及管架、81-導磁體(3)和82-O形圈通過86-緊固螺釘蓋(2)內孔和90-活塞杆內孔引出該裝置之外。
其中，各部件之間的關係類似於局域磁流變流體阻尼裝置結構實例一(內式)。
權利要求
1.一種使大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料局域化的方法，其特徵在於該方法是將大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料限制在由過濾器B和磁流變流體阻尼器C所形成的內部空間區域裡(單向)；或將大於亞微米級的磁場響應相敏材料—固相粉料限制由過濾器A、B和磁流變流體阻尼器C所形成的內部空間區域裡(雙向)；當所述局域磁流變流體固相粉料的載體流入上述內部空間區域後，即和該內部空間區域內儲存的固相粉料形成局域磁流變流體，通過過濾器B後該內部空間區域內儲存的固相粉料與該固體粉料的載體分離，載體流出該內部空間區域(單向)；反向流動時，通過過濾器A後該內部空間區域內儲存的固相粉料與該固相粉料的載體分離，載體流出該內部空間區域(雙向)。
2.如實現權利要求1所述的方法的局域磁流變流體阻尼裝置，其特徵在於它由磁流變流體阻尼器C和過濾器B或磁流變流體阻尼器C和過濾器A、B構成；所述阻尼器C由磁場和磁場中的氣隙D構成，當磁場響應機敏材料—固相粉料和其載體一道通過氣隙D時，只要流動方向與所作用的磁場方向不平行，在磁場作用下，局域磁流變流體中磁場響應機敏材料—固相粉料在磁極附近區域團聚，從而發生磁流變效應，局域磁流變流體中固體粉料載體的出口設過濾器B(單向)；或局域磁流變流體中固體粉料載體的進口和出口設過濾器B和A(雙向)；所述的磁場為永久磁場、電磁場，最佳為由帶電螺線管所形成的電磁場；磁場中的氣隙D可設置在帶電螺線管的外圍(外式)，也可設在帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置(內式)，最佳為沿與帶電螺線管軸線垂直方向布置(內式)，也可同時設在帶電螺線管的外圍和帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方向布置，其中設在帶電螺線管的管內沿與帶電螺線管軸線不平行的方面布置時最佳為沿與帶電螺線管軸線垂直方向布置(內式)
3.如權利要求2所述的阻尼裝置，其特徵在於所述磁場中的氣隙D或為同類多級相串聯；或為同類級相併聯；或為不同型式(非同類)多級之間串聯，或為不同型式(非同類)多級之間的並聯。
4.如權利要求2所述的阻尼裝置，其特徵在於所述的過濾器是可承受一定壓差，有一定強度的多孔材料濾芯，其過濾精度為0.00001mm-0.1mm，尤其為0.00001mm-0.05mm，最佳為0.001mm-0.04mm。
5.如權利要求4所述的阻尼裝置，其特徵在於所述的過濾器的濾芯外有與其相應的可承受一定壓差，有一定強度的多孔材料的殼體。
6.如權利要求1所述的固相粉料局域化的方法，其特徵在於所述的局域磁流變流體是由大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料和大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料的載體構成；所述的載體為帶有添加劑的液體、氣體或氣液混合物，最佳為帶有添加劑的液體和氣體，以上所述液體包括各種無腐蝕的液體，以上所述氣體包括各種無腐蝕性氣體和壓縮氣體；當所述載體為帶有添加劑的液體時，所述添加劑為各種表面活性劑，表面活性劑的添加量為載體體積的0％至10％，最佳為0％至5％；所述的固相粉料是軟磁粉，一般為各種碳鋼粉和合金鋼粉，尤其是純鐵及鐵基合金、純鈷及鈷基合金、純鎳及鎳基合金以及上述固相粉料的混合物。
7.如權利要求6所述的固相粉料局域化的方法，其特徵在於所述軟磁粉塗有表面塗層，所述塗層為改善磁導塗層、防鏽塗層以及用於電流變流體粉粒處理的絕緣塗層。
8.如權利要求1所述的大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料，其特徵在於所述粉料的粒度尺寸在0.001毫米到100毫米，一般尺寸為0.001毫米到5毫米，對於液體載體最佳尺寸為0.015毫米到1毫米，對於氣體載體最佳尺寸為0.001毫米到0.1毫米，對於氣液混合載體最佳為0.01毫米到0.5毫米。
9.如權利要求1所述的大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料，其特徵在於粉料的形貌為片狀、針狀、橢球狀和球狀以及其混合物。
10.如權利要求所述的內部空間區域內的填裝量，其特徵在於其填裝量為整個內部空間體積的1％到100％，一般為10％到90％，最佳為30％到80％，其填裝量包括粉料的松裝時粉粒間所形成的孔隙率。
全文摘要
本發明涉及一種磁場響應機敏材料—固相粉料局域化的方法及其阻尼裝置,它將磁流變流體中大於亞微米級的磁場響應機敏材料—固相粉料限制在由過濾器和磁流變流體阻尼器所形成的內部空間區域裡,當所述磁流變流體固相粉料的載體流入上述內部空間區域後,即和該內部空間區域內儲存的固相粉料形成磁流變流體,通過過濾器後該內部空間區域內儲存的固相粉料與該固體粉料的載體分離,載體流出局域。該方法及其裝置完全避開了磁流變流體的分相、磨損、老化以及對應用器件的固相粉料汙染和磨蝕等問題。成本降低,可靠性提高,耐老化性增強,並能顯著提高磁流變流體的磁流變效應。
文檔編號F16F9/53GK1251465SQ9912004
公開日2000年4月26日 申請日期1999年11月11日 優先權日1999年11月11日
發明者邱玲 申請人:邱玲