CN105402881B - 一种记忆合金智能辅助运动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于记忆合金应用技术领域，特别涉及一种记忆合金智能辅助运动装置。装置包括复位体和驱动体，复位体和驱动体连接，或复位体和驱动体为同体结构。驱动体利用记忆合金的单程记忆效应，复位体利用自身的弹性性能，制热体通电时，驱动体受热升温发生温感相变驱动或磁感应驱动收缩变短，拉动复位体变长，两者共同清除制热体上的沉积物；当温度下降或失磁时，复位体收缩变短拉动驱动体变长，再次共同清除制热体上的沉积物。通过调节驱动体和复位体的尺寸和形状可以产生较大的宏观应变量和较大的收缩力，通过驱动体和复位体的循环往复动作，实现水温调节系统内除去制热体表面沉积物的要求，装置运动可靠，使用寿命大大延长，达百万次级别。
Description
技术领域
本发明属于记忆合金应用技术领域，特别涉及一种记忆合金智能辅助运动装置。
背景技术
水温调节系统包括各种洗浴热水器、饮水热水器、工业热水锅炉等升温或恒温设备，通常在制热体上产生较厚的沉积物，从而影响水温调节系统的加热效率，并造成电能的浪费。
目前利用记忆合金双程效应除去沉积物方法，即利用记忆合金双程效应，记忆合金加热伸长和降温变短，使用单一的结构，该方法可以克服对制热体定期去除制热体表面沉积物的缺点，且记忆合金一端固定，另一端自由运动，结构简单，其缺点是双程记忆效应容易衰减，尤其是在沉积物产生的阻力，使双程记忆效应记忆合金的动作距离显著变小，除去沉积物效果变差，使用寿命短。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种记忆合金智能辅助运动装置。
一种记忆合金智能辅助运动装置，包括复位体和驱动体，复位体的一端和驱动体的一端连接，或驱动体的两端分别连接一个复位体，或复位体的两端分别连接一个驱动体，或复位体和驱动体交替连接；复位体为普通弹性材料或具有超弹性能的记忆合金，驱动体为具有单程效应的记忆合金。
优选地，所述具有超弹性能的记忆合金为钛基记忆合金、铜基记忆合金、铁基记忆合金或镍基记忆合金，但不限于此；所述具有单程效应的记忆合金为钛基记忆合金、铜基记忆合金、铁基记忆合金或镍基记忆合金，但不限于此。
优选地，复位体包括弹簧状、带状、薄膜状、管状或网状；驱动体为弹簧状、带状、薄膜状、管状或网状。
进一步地，该装置还包括连接体，复位体和驱动体通过连接体连接；连接体为弹性材料或非弹性材料。
进一步地，复位体和驱动体为同体结构；即对同一种记忆合金材料分段进行不同的热处理，使部分记忆合金材料具有单程记忆效应，为驱动体；另一部分具有超弹性能，为复位体；采用的记忆合金为钛基记忆合金、铜基记忆合金、铁基记忆合金或镍基记忆合金，但不限于此。
上述记忆合金智能辅助运动装置在去除制热体表面沉积物中的应用：将装置安装在制热体上，装置的两端固定在制热体的两端；驱动体利用记忆合金的单程记忆效应，复位体利用自身的弹性性能，制热体通电时，驱动体受热升温发生温感相变驱动或磁感应驱动收缩变短，拉动复位体变长，两者共同清除制热体上的沉积物；当温度下降或失磁时，复位体收缩变短拉动驱动体变长，再次共同清除制热体上的沉积物；运动过程中，复位体和驱动体紧贴制热体运动。装置的使用寿命达到百万次级别。
通过合适的结构设计，采用带有辅助结构复位体的驱动体，或者将驱动体和辅助结构复位体设计成同体结构，通过调节驱动体和复位体的尺寸和形状可以产生较大的宏观应变量和较大的收缩力，能够实现驱动体和辅助结构复位体随水温或磁感应变化而产生循环往复动作，从而实现水温调节系统内除去制热体表面沉积物的要求。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用记忆合金的单程记忆效应和超弹性能制成的智能辅助运动装置，通过调节驱动体和复位体的尺寸和形状可以产生较大的宏观应变量和较大的收缩力或伸长力，从而清除制热体表面的沉积物。由于洗浴热水器、饮水热水器和工业锅炉的大量存在，因此采用智能除去制热体表面沉积物的装置可以大幅节约电力能源，产生较大的经济效益。
2、智能辅助运动装置的驱动体和复位体中间连接，装置两端固定，独特的设计使装置寿命极大提高，具有使用寿命长，动作可靠的特点，使用次数可达到百万次级别，使用寿命远高于利用单一结构使用双程记忆效应的方法(只能达到万次级别)。
附图说明
图1为实施例1中一种记忆合金智能辅助运动装置示意图。
图2为实施例2中一种记忆合金智能辅助运动装置示意图。
图3为实施例3中一种记忆合金智能辅助运动装置示意图。
图4为实施例4中一种记忆合金智能辅助运动装置示意图。
图5为实施例5中一种记忆合金智能辅助运动装置示意图。
标号说明：1-制热体；2-水箱；3-复位体；4-驱动体；5-密封体；6-连接体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
制热体1为直线型加热棒，安装于水箱2的壳体上，通过密封体5进行密封，水箱2采用圆筒形水箱。
一种记忆合金智能辅助运动装置，如图1所示，包括：复位体3、驱动体4和连接体6，复位体3和驱动体4之间通过连接体6连接；复位体3为普通弹簧、驱动体4为弹簧状钛镍铜记忆合金、连接体6为细小普通弹簧。
装置安装在制热体1上，驱动体4的另一端固定在制热体1的底端，复位体3的另一端固定在制热体1的顶端。
所述装置工作方式是：当给制热体1通电，驱动体4受热升温发生温感相变驱动或磁感应驱动收缩变短，拉动辅助结构复位体3一起动作，从而清除制热体1外表面的沉积物，当降温或失磁时，辅助结构复位体3收缩变短拉动驱动体4变长，从而清除制热体1外表面的沉积物。
实施例2
制热体1为U型加热棒，安装于水箱2的壳体上，通过密封体5进行密封，水箱2采用圆筒形水箱。
一种记忆合金智能辅助运动装置，如图2所示，包括：复位体3、驱动体4和连接体6，复位体3的两端分别连接一个驱动体4，复位体3和驱动体4之间通过连接体6连接；复位体3为普通弹簧、驱动体4为弹簧状镍-3铝记忆合金、连接体6为细小普通弹簧。
装置安装在制热体1上，两个驱动体4的另一端固定在制热体1的两端。
所述装置工作方式是：当给制热体1通电，驱动体4受热升温发生温感相变驱动或磁感应驱动收缩变短，拉动辅助结构复位体3一起动作，从而清除制热体1外表面的沉积物，当降温或失磁时，辅助结构复位体3收缩变短拉动驱动体4变长，从而清除制热体1外表面的沉积物。
实施例3
制热体1为U型加热棒，安装于水箱2的壳体上，通过密封体5进行密封，水箱2采用圆筒形水箱。
一种记忆合金智能辅助运动装置，如图3所示，辅助结构复位体3和驱动体4为同体结构，同体结构为弹簧状镍锰镓记忆合金，该弹簧状镍锰镓记忆合金的两端和中间部分进行不同的热处理，使两端的记忆合金具有超弹性能，为复位体3，中部的记忆合金具有单程记忆效应，为驱动体4。
装置安装在制热体1上，使装置与制热体1之间保持最小间隙，保证辅助结构复位体3和驱动体4紧贴制热体1运动。装置的两端固定在制热体1的两端。
所述装置工作方式是：当给制热体1通电，驱动体4受热发生温感相变驱动或磁感应驱动，驱动体4变短，拉动辅助结构复位体3变长，从而清除制热体1外表面的沉积物，当降温或失磁时，辅助结构复位体3变短，拉动驱动体4变长，从而清除制热体1外表面的沉积物。
实施例4
制热体1为直线型加热棒，安装于水箱2的壳体上，通过密封体5进行密封，水箱2采用圆筒形水箱。
一种记忆合金智能辅助运动装置，如图4所示，包括：复位体3、驱动体4和连接体6，复位体3和驱动体4之间通过连接体6连接；复位体3为普通弹簧、驱动体4为弹簧状钛铌铝记忆合金、连接体6为圆形垫片。
装置安装在制热体1上，驱动体4的另一端固定在制热体1的底端，复位体3的另一端固定在制热体1的顶端。
所述装置工作方式是：当给制热体1通电，驱动体4受热升温发生温感相变驱动或磁感应驱动收缩变短，拉动辅助结构复位体3变长，从而清除制热体1外表面的沉积物，当降温或失磁时，辅助结构复位体3变短拉动驱动体4变长，从而清除制热体1外表面的沉积物。
实施例5
制热体1为直线型加热棒，安装于水箱2的壳体上，通过密封体5进行密封，水箱2采用圆筒形水箱。
一种记忆合金智能辅助运动装置，如图5所示，包括：复位体3、驱动体4和连接体6，复位体3和驱动体4之间通过连接体6连接；复位体3为普通弹簧、驱动体4为网格状钛镍记忆合金、连接体6为细小普通弹簧。
装置安装在制热体1上，驱动体4的另一端固定在制热体1的底端，复位体3的另一端固定在制热体1的顶端。
所述装置工作方式是：当给制热体1通电，驱动体4网格结构受热升温发生温感相变驱动或磁感应驱动收缩变短，拉动辅助结构复位体3一起动作，从而清除制热体1外表面的沉积物，当降温或失磁时，辅助结构复位体3拉动驱动体4网格变长，从而清除制热体1外表面的沉积物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种记忆合金智能辅助运动装置在除垢中的应用，包括记忆合金智能辅助运动装置，其特征在于，包括复位体、驱动体和连接体，复位体的一端和驱动体的一端连接，或驱动体的两端分别连接一个复位体，或复位体的两端分别连接一个驱动体，或复位体和驱动体交替连接，或复位体和驱动体通过连接体连接；复位体为普通弹性材料或具有超弹性能的记忆合金，驱动体为具有单程效应的记忆合金；连接体为弹性材料或非弹性材料；
所述装置安装在制热体上，装置的两端固定在制热体的两端；所述制热体安装于水箱的壳体上；
当制热体通电时，驱动体受热升温发生温感相变驱动或磁感应驱动收缩变短，拉动复位体变长，两者共同清除制热体上的沉积物；当温度下降或失磁时，复位体收缩变短拉动驱动体变长，再次共同清除制热体上的沉积物；运动过程中，复位体和驱动体紧贴制热体运动。
2.根据权利要求1所述的一种记忆合金智能辅助运动装置在除垢中的应用，其特征在于，所述具有超弹性能的记忆合金为钛基记忆合金、铜基记忆合金、铁基记忆合金或镍基记忆合金；所述具有单程效应的记忆合金为钛基记忆合金、铜基记忆合金、铁基记忆合金或镍基记忆合金。
3.根据权利要求1所述的一种记忆合金智能辅助运动装置在除垢中的应用，其特征在于，复位体包括弹簧状、带状、薄膜状、管状或网状；驱动体为弹簧状、带状、薄膜状、管状或网状。
4.根据权利要求1所述的一种记忆合金智能辅助运动装置在除垢中的应用，其特征在于，复位体和驱动体为同体结构；即对同一种记忆合金材料分段进行不同的热处理，使部分记忆合金材料具有单程记忆效应，为驱动体；另一部分具有超弹性能，为复位体。
5.根据权利要求4所述的一种记忆合金智能辅助运动装置在除垢中的应用，其特征在于，所述记忆合金为钛基记忆合金、铜基记忆合金、铁基记忆合金或镍基记忆合金。
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