CN101078451A - 采用形状记忆合金的流量控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种采用了形状记忆合金的流量控制阀。通过对用于制作本控制阀的形状记忆合金元件施加脉冲调制电流将形状记忆合金的收缩和复原动作转化为控制流量的开关动作。本发明结构简单，操作方便，生产成本低，精度好，通过开关动作可以实现对流体或气体的流量控制。本发明也可以用作为一种行程开关或者产生微小位移的执行器。
Description
技术领域：
本发明涉及一种使用形状记忆合金丝被施加电流后发生的温度形变特性进行流体和气体流量调节的方法和实现这一方法的形状记忆合金流量控制阀门。属于流体和气体流量控制领域。
背景技术
气体和液体的流量控制通常是通过流量控制阀门来完成的，传统的流量控制阀门主要有手动阀门，电磁阀门，气动阀门和电动阀门。所有这些阀门具有体积大，结构复杂，操作不变和成本高的缺点。
形状记忆合金(SMA)的金相结构在常温下为马氏体状态，当加热到相变温度之后成为奥氏体状态，当温度下降到相变温度以下时又回到马氏体状态。如果在马氏体状态下将SMA加工成一定的形状，然后将其加热到相变温度以上，将使SMA记住该形状。SMA在低于金属相转变温度时，可以被加工成另一种形状，但是，当温度达到或超过转变温度时，SMA自动变化成原来记忆的形状。本发明利用形状记忆合金丝独特的温度形变特性来制造可以调节流体和气体流量的控制阀。
发明内容
利用SMA的形状记忆特性可以制作对环境温度敏感的SMA驱动器。由于SMA驱动器动作不受温度以外的环境因素的影响，无常规电机或液压系统的可动密封部分，因而可在普通元件不能适应的水或真空中使用，甚至可在条件更加严酷的场合(如在腐蚀环境或原子能反应堆)中使用。因此利用SMA这种能变形伸缩的特点而制作的微驱动器代替电磁机构和微型电机等复杂装置，可大大简化结构、同时还节约能源，具有高功率体积比的优点，因此十分适用于微机电系统中，尤其适用于与温度传感器集成和驱动之间窄小的场合。
本发明通过对形状记忆合金丝施加电流调控形状记忆合金丝的温度，使其产生相应的收缩形变和复原，进而这种收缩形变和复原转化为控制阀气门芯的开启和关闭，最终实现了控制阀对气体和液体的流量调节。并且为形状记忆合金丝设计了具有散热功能保护壳，保护壳可以有效防止形状记忆合金丝遭受物理损伤和提供高效的散热功能降低形状记忆合金丝的温度，迅速完成复位动作提高控制阀门响应速度。基于本方法实现对流体和气体的流量调节的控制阀的实现方法有很多种，可以根据实际需要制造成各种类型。
附图说明
图1：流量控制阀结构图
图2：形状记忆合金丝与气门芯和电路板的连接
图3：气门芯示意图
1.保护壳(两根形状记忆合金丝在保护壳下) 2.出气门芯
3.进气门芯 4.插针 5.塑料支架 6.弹簧 7.印刷电路板 8.固定端
9.形状记忆合金丝 10.气门芯通孔
具体实施方式
一种类型的采用形状记忆合金的调节流量的控制阀的结构示意图参见图1所示。
主要由
1)具有散热功能的保护壳
2)控制阀进气气门芯
3)控制阀出气气门芯
4)电源和控制信号插针
5)塑料支架
6)复位弹簧
7)含有控制电路的印刷电路板
8)形状记忆合金丝
流量控制阀的保护壳通过塑料支架固定在印刷电路板上。如图2所示，每一根形状记忆合金丝穿过柱状控制阀气门芯的通孔，气门芯位于此形状记忆合金丝的中间位置，形状记忆合金丝的两端由具有导电性的端子固定在印刷电路板上，脉宽调制电流通过这两个固定端子施加于形状记忆合金丝上。如图1中所示，复位弹簧套在柱状的控制阀气门芯上，控制阀气门芯的支架被固定在印刷电路板上，套有弹簧的控制阀气门芯被夹在保护壳和印刷电路板的中间。气门芯表面敷有耐磨密封橡胶层。印刷电路板上的电路具有变结构控制和脉宽调制功能。
Claims (5)
1.一种适用于控制气体或液体流量的调节方法，其特性在于通过对形状记忆合金施加脉冲调制电流，调控形状记忆合金元件的温度使得它产生收缩动作，然后通过图1所示的机构将这种收缩运动转变为控制阀气门运动。然后通过改变电流强度和使用紧邻安装在形状记忆合金元件的散热装置来降低形状记忆合金元件的温度，进而使得记忆合金元件恢复原来的形状。同时，形状记忆合金元件的复原动作也由如图1所示的机构转变为相应的控制阀气门芯运动。
2.一种实现如权利要求1所述的流体和气体流量的调节方法的控制阀。其特征主要在于有多根形状记忆合金丝，气门芯，含有控制电路的电路板，具有散热功能的保护壳，复位弹簧，控制阀的塑料支架和形状记忆合金元件的铆接固定端组成。本实现中使用了两根形状记忆合金丝，但是可以根据应用需要使用任意数目的形状记忆合金丝。
3.控制阀门的气门芯有两个，分别是用于控制流体和气体的进气门芯和出气门芯。这两个气门芯的开关动作分别由两根形状记忆合金丝的收缩和复原动作完成的。形状记忆合金丝穿过气门芯的通孔，其两端固定在印刷电路板上。
4.弹簧用作控制阀气门芯的辅助位置复原机构，确保绑定了不再施加电流的形状记忆合金丝的气门芯能够恢复到初始位置。
5.此流量控制阀把含有控制电路的印刷电路板，形状记忆合金丝和具有散热功能的保护壳集成在一起。本发明所公开的实现中采用的形状记忆合金丝的横截面是圆形的，但是也可以是其他形状如正方形，椭圆形，矩形和其他任意形状。
Priority Applications (1)
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| CN 200610082164 CN101078451A (zh) | 2006-05-22 | 2006-05-22 | 采用形状记忆合金的流量控制阀 |
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| CN 200610082164 CN101078451A (zh) | 2006-05-22 | 2006-05-22 | 采用形状记忆合金的流量控制阀 |
Publications (1)
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| CN101078451A true CN101078451A (zh) | 2007-11-28 |
Family
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| CN 200610082164 Pending CN101078451A (zh) | 2006-05-22 | 2006-05-22 | 采用形状记忆合金的流量控制阀 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN101078451A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102864398A (zh) * | 2011-07-07 | 2013-01-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 控制形状记忆合金的相变温度的设备和方法 |
| CN108167495A (zh) * | 2018-02-01 | 2018-06-15 | 襄阳寒桦精机有限公司 | 一种用于控制按摩气囊的记忆合金控制盒 |
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2006
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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