<Desc/Clms Page number 1>
"Drukelement dat op zijn omgevingstemperatuur reageert".
EMI1.1
--------------
De huidige uitvinding heeft betrekking op een drukelement dat bij het bereiken van een bepaalde reactietemperatuur van vorm verandert, en daarbij, een bepaalde drukkracht uitoefent tussen t wee lichamen met of zonder anderlinge verplaatsing.
EMI1.2
Dergelijke voor een brede waaier van toepassingen in aanmerking.
,. Ze kunnen bijvoor- drukelementen komenbeeld toegepast worden voor het openen van de rookdeuren van een gebouw bij brand. zodanig dat de rook kan ontsnappen, voor het dichtdrukken van matrijzen in een oven, bij het bedienen van een vergrendelmechanisze in funktie van de temperatuur, enz...
Die temperatuurstijging kan eventueel kunstaatig opgewekt worden door de omgeving van het drukelement op te warmen met bijvoorbeeld een electrische weerstand.
Dit laat bijvoorbeeld toe om een deur van op afstand te ontgrendelen.
De reactie kan ook bij een dalende temperatuur newest zijn. In d t geval kan het drukelement volgens de uitvinding bij het overschrijden van de reactietempera- tuur. plots overgaan naer de corresponderende vorm op lane temperatuur, met het afbouwen van een bestaande druk met of zonder verplaatsing van een lichaam in kontakt met betrokken drukelement.
Een gekend. dergelijk drukelenent is de veer vervaardigd uit een vormeheugeniegerins. Vormgeheugenlegeringen zijn trouwens wel bekend. Het zijn legeringen die
EMI1.3
hi)))'bereiken tcnpertuur. rgaan van cen bepaalde temperatuur, de reactie-zich bij lagere temperaturen bevinden, naar hun austenietfase, waarin ze zieh bij hogere temperaturen bevinden. Om
EMI1.4
ht seheugeneffect te bekomen wordt een dergelij'e in
<Desc/Clms Page number 2>
i ; f"venste vorhaar artensietfa8e. van een oorspronkelijke vorm naar een tweede vorn. Bij het opwarmen van de legering. zodat die naar haar austenietfase overgaat, neemt de legering terug haar oorspronkelijke vorn aan. De legering herinnert zieh dus, na de koudvervorning, haar oorspronkelijke vorm.
Bij het terug afkoelen, neemt de legering terug min of eer haar tweede vorm aan. Als de legering dan terug pre- cies naar die tweede vor wordt vervormd en terug opgewarmd wordt, neemt ze terug haar oorspronkelijke vorm aan. Bij het terug afkoelen wordt de tweede vorm echter al met een grotere precisie benadert. Na het herhaaldelijk toepas- sen van deze bewerking. wordt de terugkeer naar de tweede vorn neer en meer nauwkeurig. Deze herhaalde cyclussen van koudvervormen, opwarmen en afkoelen is een werkwijze on produkten uit vormgeheugenlegeringen te vervaardigen.
Veren vervaardigd uit een vormgeheugenlegering en toegepast als drukelement hebben echter het nadeel dat hun draadsectie, lengte, diameter en behandeling voor elke nieuwe toepassing of vereisten van verplaatsing en/of drukkracht opnieuw dienen bepaald te worden. Dit maakt het economisch produceren van dergelijke veren in serie praktisch onmogelijk.
Het doel van de uitvinding is dit nadeel te verhelpen door het verschaffen van een drukele. ient dat cp een zodanige manier is samengesteld dat het op een eenvoudige manier is aan te passen aan de verplaatsingen/of drukkrachtvereisten.
Het drukelement volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het bestaat uit een. of meerdere op elkaar geplaatste plaatjes die vervaardigd zijn uit een vormge- heugenlegering, die zodanig behandeld zijn geweest dat ze bij het bereiken van hun reactietemperatuur van een platte vorm naar een konische-of bolvorm overgaan en die met hun middelpunten op eenzelfde as, loodrecht op dp opgestapelde plaatjes. gelegen zijn.
<Desc/Clms Page number 3>
Gewoonlijk ligt de gewenste drukrichting en/of verplaatsing evenwijdig met de as. Toch bij het overgaan naar een konische- of bolvorm van het drukelement verminderen de afmetingen van de basis en kan juist die eigenschap benuttigd worden om een ontgrendeling of vergrendeling te bekomen.
Bij een eerste uitvoeringsvorm van het drukelement volgens de uitvinding hebben de betrokken plaatjes die het drukelenent samenstellen, bij voorkeur een ronde en platte vorn. ij overschrijdin3 van de reactietemperatuur, krijgen de plantés een bolvorm.
Het i de centrale zone die de grootste buiging ondergaat, zodat het vornverschil tussen beide vormtoestanden, plat eil bol, daardoor benerkt is-
Bij een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm van het drukelement volgens de uitvinding hebben de plaatjes de vorr van een onderlegring of, met andere woorden, hebben de plaatjes die het druk-element samenstellen, de vorn van een rond plaatje voorzien van een centraal gelegen oDninss.') uor de eliminatie van de centrale zone met haar sp@nningen kan het vornverschil van de plaatjes tussen hun beide vormtoestanden, plat-konisch, groter zijn.
Een ander kenmerk van het drukelenent volgens de uitvinding is (IA opstelling en de rangschikking van de e verschillende glaatjes binnenin het drukelement. De vernlaatsing die per. plaatje vervaardigd uit een vormgeheugenlegering veroorzaakt, en de drukkracht die het daarbij kan uitoefenen, zLjn, tf1H, nkelijk van de vorm van het plaatje en de behandeliag die het vooraf heeft gekregen. Of, met andere woorden, de verplaatsing en de drukkracht die door een plaatje kan veroorzaakt worden zijn vooraf te bepalen door het een bepaalde vorm en behandeling mee
EMI3.1
te kunnen dus in een aantal standanrduitvopringpn, verplaatsing en drukkracht, in grote worden.
Als er vcor een bepaalde toepassing een welbepaalde druk-
<Desc/Clms Page number 4>
gpven. Derlei ijke plaatjeskracht en verplaatsing vereist zijn. kunnen die op een eenvoudige manier bekomen worden door het samenbrengen van een aantal plaatjes van een aantal standaarduitvoeringen en door het op een welbepaalde manier opstellen en rangschikken van die plaatjes binnenin het drukelement.
Door het stapelen van plaatjes met verschillende reactietemperaturen, kan men in de plaats van een discontinue verplaatsing. meer een trapsgewijze verplaatsing of opbouwen van onderlinge druk bekomen.
Het drukelement volgens de uitvinding wordt verder gekenmerkt doordat een aantal tegen elkaar liggende plaatjes van het drukelenent zodanig gelegen zijn dat ze bij het bereiken van hun reactietemperatuur in tegengestelderichting bol worden ter optelling van hun verplaatsingseffecten en doordat een aantal tegen elkaar liggende plaatjes van het drukelement zodanig gelegen zijn dat ze bij het overschrijden van hun reactietemperatuur in dezelfde richting bol worden ter optelling van hun drukkrachteffecten.
Een ander kenmerk van het drukelement volgens je uitvinding is dat bij bereiken van hun reactietempera- tuur. waarbij er van een platte vorm naar een konische- bolvorm overgegaan wordt, de basis van het konisch of bolvormig element vermindert van diameter, zonder deze eigenschakan gebruikt worden om de onderlinge vergrendeling of ontgrendeling van twee lichamen te bekomen.
Meer bjjzonderheden en voordelen van het drukelement volgens de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een voorkeurdragende uitvoering- vorm van het drukelement volgens de uitvinding. Deze beschrijving verwijst naar de hierbijgevoegdp figuren, waarin :
Figuur 1 een perspectief zicht is op een ring. van het drukelement volgens de uitvinding, in platte toestand.
<Desc/Clms Page number 5>
Figuur 2 een perspectief zicht is op een ring, van het drukelement volgens de uitvinding, in konische toestand.
Figuur 3 een dwarsdoorsnede is van een ring van een drukel-rient volgens de uitvinding.
Figuur 4 een schematische doorsnede is van een drukelenent, volgens de uitvinding. waarvan de ringen in platte toestand zijn.
Figuur 5 een schematische doorsnede is van het drukelement van figuur 4 waarvan de ringen in konische toestand zijn en maximale verplaatsing bewerken.
Figuur 6 een schematische doorsnede is van het drukelement van figuur 4 waarvan de ringen in konische toestand zijn en anders gerangschikt zijn dan op figuur 5.
Een ring (l), figuren l en 2. vervaardigd uit een vormgeheugenlegering en die daartoe vooraf behandeld is geweest, heeft in zijn martensietfase een platte vorm, figuur l. en zal bij het bereiken van de reactietemperatuur van de vormgeheugenlegering overgaan naar zijn austenietfase en, mits de juiste behandeling vooraf, een konische vorm aannemen. figuur 2.
Zoals reeds hoger beschreven kan men door het bepalen van de vorm en het vooraf behandelen van een ring vervaardigd uit een vormgeheugenlegering, de verplaatsing pn de drukkracht die die ring zal kunnen opbrengen. vastlp"""n. Een dergelijke ring (1) is op figuur 3, zowel in h, nr r itte (streeplijn) als konische vorm veergegeven en veroorzaakt een verplaatsing A, bijvoorbeeld gelijk aan 2 mm, tussen de twee aanliggende lichamen (2 & 3) en oefent daarbij een drukkracht uit van bijvoorbeeld 50 N.
Alsmentienringen (1)opelkaarplaatst, bekamt men een dru'Jenent (4) dat een hepaalde verplaat- sinp kan veroorzaken tussen de aanliggende lichamen
<Desc/Clms Page number 6>
(2 & 3) en dat daarbij een bepaalde drukkracht kan uitoefenen. De grootte van die verplaatsing en drukkracht zijn enerzijds afhankelijk van de verplaatsing en drukkracht die elk van de ringen van het drukelement (4) kunnen opbrengen, maar anderzijds ook van de opstelling en de rangschikking van de verschillende ringen (1).
In de veronderstelling dat het drukelement (4) uit tien identieke ringen, die elk een verplaatsing van 2 mm en een drukkracht van 50 N kunnen veroorzaken, is oP3ebouwd, figuur 4, kan hetzelfde drukelement (4) een verplaatsing B veroorzaken van 20 mm met een drukkracht van 50 N, figuur 5, of een verplaatsing C veroorzaken van 10 mm met een drukkracht van 100 N, figuur 6, afhankelijk van de opstelling en de rangschikking van de ringen (1).
Worden de ringen (1) zodanig opgesteld dat alle tegen elkaar liggende ringen bij het bereiken van hun reactietemperatuur in tegengestelde richting bol worden, figuur 5, dan is de uiteinr1plijke verplaatsing B gelijk aan de som van de verplaatsingen A van de individuele ringen en is de drukkracht gelijk aan die van een individuele ring. Worden de ringen (1) echter zodanig opgesteld dat er vijf reeksen zijn van elk twee ringen (1) die in dezelfde richting konisch worden en dat alle tegen elkaar aanliggende reeksen van ringen (1) bij het bereiken van de reactietemperatuur in tegengestelde richting konisch worden, figuur 6, is de uiteindelijke verplaatsing C gelijk aan vijf keer de verplaatsing A van een individuele ring en is de drukkracht gelijk aan twee keer de drukkracht van een individuele ring.
Hieruit blijkt het grote voordeel dat het drukelement volgens de uitvinding heeft op bijvoorbeeld een drukelement dat bestaat uit een veer vervaardigd uit een vormgeheugenlegerin3. Daar waar een dergelijke veer voor el' :
e toepassing. waar een welbepaalde verplaatsing
<Desc/Clms Page number 7>
en drukkracht vereist is, apart ontworpen, berekend-en vervaardigd dient te worden, kan een drukelement"olgena de uitvinding voor elke toepassing geschikt genaakt worden door het samenbrengen van een aantal plaatjes van een
EMI7.1
aantal met elk hun eigen drukkracht en verplaatsing. standaardtypesde uitvinding, een beperkt aantal standaardtype van die plaatjes op grote schaal te vervaardigen om voor elke toepassing een drukelement te kunnen aanbieden.
<Desc / Clms Page number 1>
"Pressure element that responds to its ambient temperature".
EMI1.1
--------------
The present invention relates to a pressure element which changes shape when it reaches a certain reaction temperature, thereby exerting a certain pressure force between two bodies with or without displacement.
EMI1.2
Such are suitable for a wide variety of applications.
,. They can, for example, be used to open the smoke doors of a building in the event of a fire. such that the smoke can escape, for pressing molds in an oven, when operating a locking mechanism in function of the temperature, etc ...
This rise in temperature can optionally be generated artificially by heating the environment of the pressure element with, for example, an electrical resistance.
This allows, for example, to unlock a door remotely.
The reaction can also be newest at a falling temperature. In this case, the pressure element according to the invention is capable of exceeding the reaction temperature. suddenly change to the corresponding shape at lane temperature, with the reduction of an existing pressure with or without displacement of a body in contact with the pressure element concerned.
A known. such a pressure element is the spring made from a shape memory erins. Shape memory alloys are known by the way. They are alloys that
EMI1.3
hi))) 'Achieve temperature. From a certain temperature, the reaction is at lower temperatures, to their austenite phase, where they are at higher temperatures. To
EMI1.4
The memory effect is obtained in such a way
<Desc / Clms Page number 2>
i; f "ve ve her artensite faq. from an original shape to a second shape. When the alloy heats up. so that it passes to its austenite phase, the alloy returns to its original shape. The alloy thus remembers, after the cold-setting, its original form.
Upon cooling back, the alloy more or less returns to its second shape. Then, when the alloy is deformed back to that second mold exactly and reheated, it resumes its original shape. When cooling back down, however, the second shape is already approached with greater precision. After repeatedly applying this operation. the return to the second form becomes more precise. These repeated cycles of cold forming, heating and cooling is a method of manufacturing shape memory alloy products.
However, springs made of a shape memory alloy and used as a pressure element have the drawback that their wire section, length, diameter and treatment need to be re-determined for each new application or displacement and / or compression force requirements. This makes the economical production of such springs in series practically impossible.
The object of the invention is to overcome this drawback by providing a printer. requires that cp be assembled in such a way that it is easily adaptable to displacement and / or compressive force requirements.
The pressure element according to the invention is characterized in that it consists of a. or several superimposed platelets made of a shape memory alloy which have been treated to transition from a flat to conical or spherical shape upon reaching their reaction temperature and centered on the same axis perpendicular to dp stacked images. are situated.
<Desc / Clms Page number 3>
Usually the desired pressure direction and / or displacement is parallel to the axis. Nevertheless, when changing to a conical or spherical shape of the pressure element, the dimensions of the base decrease and it is precisely this property that can be used to obtain an unlocking or locking.
In a first embodiment of the printing element according to the invention, the plates in question which compose the printing element preferably have a round and flat shape. When the reaction temperature is exceeded, the plants become spherical.
It is the central zone that undergoes the greatest bend, so that the pre-difference between the two molding states, flat or convex, is therefore marked.
In another preferred embodiment of the pressure element according to the invention, the plates have the shape of a washer or, in other words, the plates that make up the pressure element have the shape of a round plate with a centrally located design. ') Due to the elimination of the central zone with its spines, the difference in shape of the plates between their two shape states, flat-conical, can be larger.
Another feature of the printing element according to the invention is (1A arrangement and the arrangement of the e different holes within the pressure element. The displacement per plate made of a shape memory alloy, and the compressive force it can exert thereby, are tf1H, Depending on the shape of the plate and the treatment it has received in advance, or, in other words, the displacement and the compressive force that can be caused by a plate can be determined in advance by determining a certain shape and treatment.
EMI3.1
can thus become large in a number of standard output positions, displacement and compressive force.
If a specific application has a specific pressure
<Desc / Clms Page number 4>
gpven. Such proper platelet force and displacement are required. these can be obtained in a simple manner by bringing together a number of plates of a number of standard embodiments and by arranging and arranging those plates in a specific manner within the pressure element.
By stacking plates with different reaction temperatures, one can replace a discontinuous displacement. more to achieve a stepped displacement or build-up of mutual pressure.
The pressure element according to the invention is further characterized in that a number of abutting plates of the pressure element are located such that when they reach their reaction temperature they become convex in order to add up their displacement effects and in that a number of abutting plates of the pressure element become so they should bulge when they exceed their reaction temperature in the same direction to add their compressive force effects.
Another feature of the pressure element according to your invention is that upon reaching their reaction temperature. changing from a flat shape to a conical spherical shape, the base of the conical or spherical element decreases in diameter without this property being used to achieve interlocking or unlocking of two bodies.
More details and advantages of the pressure element according to the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the pressure element according to the invention. This description refers to the attached figures, in which:
Figure 1 is a perspective view of a ring. of the pressure element according to the invention, in flat condition.
<Desc / Clms Page number 5>
Figure 2 is a perspective view of a ring, of the pressure element according to the invention, in conical condition.
Figure 3 is a cross section of a ring of a printing element according to the invention.
Figure 4 is a schematic cross-section of a printing element according to the invention. whose rings are flat.
Figure 5 is a schematic cross-section of the pressure element of Figure 4, the rings of which are in conical condition and effect maximum displacement.
Figure 6 is a schematic cross-section of the pressure element of Figure 4, the rings of which are in conical condition and are arranged differently from Figure 5.
A ring (l), figures 1 and 2, made of a shape memory alloy and which has been pretreated for this purpose, has a flat shape in its martensite phase, figure 1. and upon reaching the reaction temperature of the shape memory alloy, it will transition to its austenite phase and, if properly treated beforehand, assume a conical shape. figure 2.
As already described above, by determining the shape and pre-treating a ring made of a shape memory alloy, the displacement pn the pressure force that ring can apply. fixed "" "n. Such a ring (1) is shown in figure 3, both in h, nr r itte (dashed line) and conical shape and causes a displacement A, for instance equal to 2 mm, between the two adjacent bodies (2 & 3) and exerts a pressure force of, for example, 50 N.
When spaced rings (1) are placed together, a grape (4) is obtained which can cause a certain amount of displacement between the adjacent bodies
<Desc / Clms Page number 6>
(2 & 3) and that can exert a certain pressure force. The magnitude of this displacement and compressive force depend on the one hand on the displacement and compressive force which each of the rings of the pressure element (4) can apply, but on the other hand also on the arrangement and arrangement of the different rings (1).
Assuming that the thrust element (4) consists of ten identical rings, each of which can cause a displacement of 2 mm and a thrust force of 50 N, is built in Figure 3, the same thrust element (4) can cause a displacement B of 20 mm with cause a compressive force of 50 N, figure 5, or a displacement C of 10 mm with a compressive force of 100 N, figure 6, depending on the arrangement and arrangement of the rings (1).
If the rings (1) are arranged in such a way that all the rings lying against each other become convex in the opposite direction when their reaction temperature is reached, figure 5, then the ultimate displacement B is equal to the sum of the displacements A of the individual rings and the pressure force equal to that of an individual ring. However, the rings (1) are arranged so that there are five series of two rings (1) each that become conical in the same direction and that all adjacent series of rings (1) become conical in the opposite direction when the reaction temperature is reached Figure 6, the final displacement C is equal to five times the displacement A of an individual ring and the compressive force is equal to twice the compressive force of an individual ring.
This shows the great advantage that the pressure element according to the invention has on, for example, a pressure element consisting of a spring made from a shape memory alloy. Where such a spring for el ':
e application. where a specific displacement
<Desc / Clms Page number 7>
and pressure is required, designed, calculated and manufactured separately, a pressure element according to the invention can be made suitable for any application by bringing together a number of plates of a
EMI7.1
number, each with its own compression force and displacement. standard types The invention, to produce a limited number of standard types of these plates on a large scale in order to be able to offer a printing element for every application.