CN100418640C - 由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置 - Google Patents

Abstract

由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，涉及一种喷液装置。现有的喷液装置成本高、危险性大、维护复杂。本发明包括液缸1，液缸1内设有可上下移动的活塞2，活塞2上设有单向阀门2-1，所述液缸1的下底部设有环形底板3，在底板3与活塞2之间固接有由形状记忆合金材料制成的驱动器4，所述驱动器4的形状为螺旋弹簧状或杆状。本发明结构简单，体积较小，不需要复杂的机械装置，节约了成本，降低了维护费用，且维护工作简单易行；使用寿命长；相对于现有喷液装置，本发明的喷液装置在工作时噪音较小；同时本发明所述的驱动器还可以在实现打气、喷液、推动、拉动等装置上作为驱动活塞的驱动器而使用，具有较广的使用范围，利于推广应用。

Description

由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置

技术领域：

本发明涉及一种喷液装置。

背景技术：

传统的喷液装置如喷泉一般采用泵作为动力装置使液体加速而实现喷射。泵需要较高电压驱动，所以成本一直居高不下；有许多泵直接浸泡在液体中工作，由于需要较高的电压驱动，所以必须要做泵的绝缘工作，且需要经常检验绝缘设施是否损坏，从而使生产成本增加，生产工序复杂，又增加了维护工作，且有极大的危险性；由于泵的体积较大，所以在做防水和防腐工作时难度较大，经常发生漏电和腐蚀的现象，从而带来不安全隐患；传统的大型喷液装置往往需要大量的管道，连接喷嘴和泵，以传输泵泵出的液体，所以传统的喷液装置投资较大，维护也较为复杂。

发明内容：

针对现有的喷液装置存在的成本高、危险性大、维护复杂的弊端，本发明提供一种投资小、结构简单、不需要太大能源且安全性高的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，它包括液缸1，液缸1内设有可上下移动的活塞2，活塞2上设有单向阀门2-1，所述液缸1的下底部设有环形底板3，在底板3与活塞2之间固接有由形状记忆合金材料制成的驱动器4，所述驱动器4的形状为螺旋弹簧状或杆状。

本发明所述的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置具有如下优点：结构简单，体积较小，不需要复杂的机械装置，作为喷液装置时也不需要喷液装置的泵、管道等设备，从而节约了成本，降低了维护费用，且维护工作简单易行；由于使用电能来工作，所以节省了传统活塞驱动时使用的燃料，降低了使用成本；形状记忆合金驱动器驱动电压较低，所以可以直接暴露在液体中，杜绝了因漏电而导致人员触电的现象，而且不需要考虑装置的密封，从而减小了设计人员的工作量；由于体积较小，所以防腐工作容易做且效果好，不容易发生腐蚀现象，使用寿命长；相对于现有喷液装置，本发明的喷液装置在工作时噪音较小；在实际应用中，采用不同的参数、性能和数目的形状记忆合金驱动器和复位弹簧，能实现不同活塞动作速度、力量和频率，方便不同情况下的不同需要。同时本发明所述的驱动器还可以在实现打气、喷液、推动、拉动等装置上作为驱动活塞的驱动器而使用，具有较广的使用范围，利于推广应用。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图，图2是螺旋弹簧状单程形状记忆合金驱动器的初始状态结构示意图，图3是螺旋弹簧状单程形状记忆合金驱动的活塞向下运动过程中单向阀门打开时的结构示意图，图4是利用本发明喷液装置的喷泉示意图，图5是杆状单程形状记忆合金驱动的活塞运动到上限位挡块6-1时的结构示意图，图6是杆状单程形状记忆合金驱动的活塞运动到下限位挡块6-2时的结构示意图，图7是螺旋弹簧状双程形状记忆合金驱动器的结构示意图，

具体实施方式：

具体实施方式一：参照图1，本实施方式的形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置包括液缸1，液缸1内设有可上下移动的活塞2，活塞2上设有单向阀门2-1，所述液缸1的下底部设有环形底板3，在底板3与活塞2之间固接有由形状记忆合金材料制成的驱动器4，所述驱动器4的形状为螺旋弹簧状或杆状。

某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应合金。本发明使用双程记忆效应合金时，无需安装复位弹簧。形状记忆合金驱动器4通电达到逆相变点产生扩张变形，推动活塞2向上运动，当运动到最上端时，形状记忆合金驱动器4停止通电并冷却，冷却后的形状记忆合金处于收缩状态，于是带动活塞2向下移动，从而复位到液缸1的下部。通过控制电流即可控制形状记忆合金驱动器4带动活塞2的上下移动，从而完成喷液。

形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种具有只在加热过程中存在的形状记忆现象的合金称为单程记忆效应合金。本发明使用单程记忆效应合金时，需要同时在活塞2与底板3之间安装复位弹簧。形状记忆合金驱动器4通电达到逆相变点产生扩张变形，克服复位弹簧的拉力推动活塞2向上运动，当运动到最上端时，形状记忆合金驱动器4停止通电并冷却，复位弹簧5提供拉力，将其复位到液缸1下部。通过控制电流即可控制形状记忆合金驱动器4的扩张，通过复位弹簧再将活塞拉回液缸底部，从而完成喷液。

具体实施方式二：本实施方式作为采用单程形状记忆合金驱动的喷泉，参照图4，液缸通过支架安装在转向装置上。液缸1的内部通过中间有孔3-1的底板3与水池中的水相通，参照图2、图3，缸体上部装有压缩容器8和喷嘴9。整个装置浸没在水中，喷头最上端靠近水面。

本实施方式使用的驱动器4是由单程记忆效应的形状记忆合金制成的，驱动器4的形状为螺旋弹簧状，参照图2、图3，螺旋弹簧状形状记忆合金驱动器的数量为四个，将它们串联在电路中，以确保通电时同时达到逆相变点，从而同时动作，使活塞顺利运动。在活塞2与底板3之间固接有复位弹簧5，复位弹簧5起到将活塞2拉回液缸1底部的作用。活塞中间开有进液口7，并装有单向阀门2-1控制进液口的开合。螺旋弹簧状形状记忆合金驱动器的初始状态如图2所示，活塞位于液缸下部，单向阀门关闭。工作时形状记忆合金驱动器通电发热，达到逆相变点后形状记忆合金驱动器扩张，克服复位弹簧5的拉力，使活塞2向上运动，推动水通过液体压缩容器8从喷头9喷出，水流喷出水面形成喷泉。活塞2运动到最上端时，停止通电并冷却，复位弹簧5将活塞2向下拉至初始位置，活塞2向下运动过程中单向阀门2-1打开，水从液缸1的下部通过进液口3-1进入液缸1内活塞2的上部。形状记忆合金驱动器再次通电发热扩张，推动活塞向上运动过程中，单向阀门2-1关闭，实现脉冲喷水。

在液缸1的内壁上设有上限位挡块6-1和下限位挡块6-2，所述活塞2设置在上限位挡块6-1和下限位挡块6-2之间。当上限位挡块6-1和下限位挡块6-2距离较小时，液缸内进水量小，一次喷射量小，可以做为小型水池内的喷泉使用，反之亦然。所以通过上限位挡块6-1和下限位挡块6-2的安装位置可以控制喷泉的水量大小，从而实现不同的需要。

在使用过程中，可以通过控制转向机构的转向，使喷泉喷出方向随之改变，从而形成不同的喷泉图案。采用不同的喷头，也能够形成不同的喷泉效果。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同之处在于，参照图5、图6，所述驱动器4的形状为杆状。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二、三的不同之处在于，驱动器4是由双程记忆效应的形状记忆合金制成的，该驱动器4不需要使用用复位弹簧，参照图7，本实施方式形状记忆合金驱动器的外形为螺旋弹簧形状，双程记忆合金是采用高温状态和低温状态所记忆的不同形状来驱动活塞，在室温下为低温状态，处于收缩状态，使活塞位于最下部。当形状记忆合金驱动器通电加热而变为高温状态，便伸长，使活塞向上运动至最上部，推动液体从喷嘴喷出。然后形状记忆合金驱动器断电，被液体冷却而收缩至低温状态，使活塞复位到最下部。形状记忆合金反复通电升温、断电冷却，实现活塞的上下运动。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同之处在于，所述驱动器4的外形为杆状，驱动器4与两端的活塞2和底板3之间通过焊接连接，其它与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式采用单程杆状形状记忆合金驱动器，为了使该形状记忆合金驱动器电阻不至于过小，该种形状记忆合金驱动器为空心截面。这种空心杆状形状记忆合金驱动器为3根或3根以上，它们的两端通过螺钉与活塞和底板连接，在冷却状态时均向缸体内部弯曲。形状记忆合金驱动器串联在电路中，以确保通电时同时动作。活塞运动至最上端时形状记忆合金留有一部分弯曲，以使活塞在复位弹簧的作用力下回退时恢复为原来弯曲形状。

具体实施方式七：本实施方式在形状记忆合金驱动器4的表面涂或包覆绝缘层和防护层，防止漏电而导致能量的流失以及液体等的腐蚀。绝缘层可用三聚氰胺醇酸浸渍绝缘漆、聚氨脂、聚四氟乙烯。在某些场合，为了防止酸等化学物质的侵蚀，需要在形状记忆合金驱动器表面涂或包覆绝缘层或防护层，如作包覆聚酯薄膜。绝缘层和防护层很薄，不妨碍形状记忆合金驱动器的运动及形状记忆合金驱动器的散热。

本发明所述形状记忆合金驱动器的个数可以为一个，也可以为多个，当有复位弹簧存在时，复位弹簧的个数也可以为一个或多个，使用过程中需要保证活塞在上下移动过程中的平衡。所以无论是一个或多个驱动器、复位弹簧，都在本发明的保护范围之内。

本发明所述形状记忆合金驱动器可以为空心，也可以是实心，都能实现本发明所述目的，所以都在本发明的保护范围。

本发明的形状记忆合金驱动器可以作为喷泉上的喷射装置驱动器使用，还可以作为喷水灭火装置、舰船推进装置、打气装置、生产线上的推动装置使用，只要具有本发明驱动器的结构，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，它包括液缸(1)，液缸(1)内设有可上下移动的活塞(2)，活塞(2)上设有单向阀门(2-1)，其特征在于所述液缸(1)的下底部设有环形底板(3)，在底板(3)与活塞(2)之间固接有由形状记忆合金材料制成的驱动器(4)，所述驱动器(4)的形状为螺旋弹簧状或杆状。

2. 根据权利要求1所述的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，其特征在于所述驱动器(4)是由双程记忆效应合金制备而成。

3. 根据权利要求1所述的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，其特征在于所述驱动器(4)是由单程记忆效应合金制备而成，在活塞(2)与底板(3)之间还固接有复位弹簧(5)。

4. 根据权利要求1、2或3所述的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，其特征在于所述液缸(1)的内壁上设有上限位挡块(6-1)和下限位挡块(6-2)，所述活塞(2)设置在上限位挡块(6-1)和下限位挡块(6-2)之间。

5. 根据权利要求1、2或3所述的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，其特征在于所述驱动器(4)与底板(3)和活塞(2)之间通过螺钉连接。

6. 根据权利要求1、2或3所述的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，其特征在于所述驱动器(4)与底板(3)和活塞(2)之间通过焊接连接。

7. 根据权利要求1、2或3所述的由形状记忆合金驱动器驱动的活塞式喷液装置，其特征在于在所述形状记忆合金驱动器(4)表面涂或包覆绝缘层或防护层。

Images