CN111623157A - 一种形状记忆合金隔离阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种形状记忆合金隔离阀，包括内部设有通道的阀体，通道内设有将通道隔断的隔离膜片，隔离膜片的一侧设有弹簧，弹簧的另一端与阀体连接，弹簧的材质为形状记忆合金；本发明通过在通道中设有将通道隔断的隔离膜片，隔离膜片能够阻断流体在通道内的流通，起到隔离的作用，隔离膜片完好的时候隔离阀处于关闭状态，当弹簧受热时，形状记忆合金的物理特性能够导致弹簧发生形变，弹簧向前延伸，隔离膜片受到来自弹簧向前的弹力逐渐增大，当弹簧向前对隔离膜片的弹力达到一定的数值时，隔离膜片便会破裂损坏，此时通道不受隔离膜片的阻断，隔离阀便会处于打开状态。
Description
技术领域
本发明属于液体火箭发动机贮存系统用隔离阀领域，尤其涉及一种形状记忆合金隔离阀。
背景技术
隔离阀的密封可靠性高，一般为一次性工作，通常安装于导弹或火箭发动机的液路或气路中，用于导弹或火箭工作前推进剂或高压气体的隔离；现有的隔离阀通常采用可以达到零泄漏要求的膜片式方案，利用电爆管作为工作能量来源；在工作时，利用电爆管通电引爆电爆管内的固体火药药柱产生的热燃气直接或间接的切破膜片，在隔离阀内形成新的通道，从而实现隔离阀从关闭状态到打开状态的转变。
但是隔离阀电爆管内由于安装有固体火药药柱，因而存在一定的危险性，并且在工作时存在一定的故障率，以至于某些隔离阀采用安装两套电爆管实现冗余来提高工作可靠性；但是隔离阀电爆管在阀门内部瞬间产生的高温高压燃气可能造成阀门壳体结构的破坏或密封的失效，从而导致任务失败。
隔离阀电爆管自身工作所需要的工作条件要求较高，所需要的引爆设备也具有一定的体积与重量，这对于一些新型的结构质量和空间较小的飞行器来说并不友好，增加了飞行器的重量冗余。
发明内容
本发明目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种形状记忆合金隔离阀，结构简单，可靠性高，并且消除了原有方案中存在的安全隐患。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种形状记忆合金隔离阀，包括内部设有通道的阀体，所述通道内设有将通道隔断的隔离膜片，所述隔离膜片的一侧设有弹簧，所述弹簧的另一端与所述阀体连接，所述弹簧的材质为形状记忆合金。
进一步的，所述阀体的材质为非金属。
进一步的，所述阀体的外侧在对应所述弹簧的位置处设有电磁加热器。
进一步的，所述阀体的外侧设有加热器，所述阀体的一端设有与所述通道连通的通孔，所述弹簧的另一端穿过所述通孔并与所述加热器连接，且所述弹簧与所述通孔内壁之间紧密接触。
进一步的，所述通孔与弹簧之间设有密封胶。
进一步的，所述弹簧的外表面上设有绝缘层。
进一步的，所述隔离膜片的材质为脆性材料。
进一步的，所述隔离膜片上设有刻痕。
进一步的，所述刻痕为圆环形刻痕或辐射形刻痕。
进一步的，所述形状记忆合金为CuZnAl合金。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在阀体内部的通道中设有将通道隔断的隔离膜片，在隔离膜片的一侧设有弹簧，弹簧的材质为形状记忆合金，弹簧的另一端连接在阀体的内壁上，隔离膜片能够阻断流体在通道内的流通，起到隔离的作用，隔离膜片完好的时候隔离阀处于关闭状态，当弹簧受热时，形状记忆合金的物理特性能够导致弹簧发生形变，弹簧向前延伸，隔离膜片受到来自弹簧向前的弹力逐渐增大，当弹簧向前对隔离膜片的弹力达到一定的数值时，隔离膜片便会破裂损坏，此时通道不受隔离膜片的阻断，隔离阀便会处于打开状态；阀体不需要额外设置燃气作动筒，结构可靠性高；采用记忆合金的物理特性实现阀门作动，取消了传统的电爆管，不涉及化学反应，无振动冲击，不产生高温燃气，工作可靠性高，安全性好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为实施例1中形状记忆合金隔离阀的示意图；
图2为实施例2中形状记忆合金隔离阀的示意图；
图3为实施例中隔离膜片上不同刻痕的示意图。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。
实施例1
如图1和图3所示，本实施例所示的一种形状记忆合金隔离阀，包括内部设有通道的阀体1，通道的前后两端分别设有通道入口2和通道出口3，在通道内设有将通道隔断的隔离膜片4，在隔离膜片4靠近通道出口3的一侧上设有弹簧5，弹簧5的材质为形状记忆合金，弹簧5的另一端连接在阀体1的内壁上；在上述结构中，隔离膜片4能够阻断流体在通道内的流通，起到隔离的作用，此时隔离阀处于关闭状态，由于形状记忆合金的物理特性，弹簧5具有形状记忆效应，当弹簧5受热时，形状记忆合金的物理特性能够导致弹簧5发生形变，弹簧5向前延伸，隔离膜片4受到来自弹簧5向前的弹力逐渐增大，当弹簧5向前对隔离膜片4的弹力达到一定的数值时，隔离膜片4便会破裂损坏，此时通道入口2和通道出口3相通，隔离阀便会处于打开状态。
具体的，阀体1的材质为非金属，在阀体1的外侧对应弹簧5的位置处设有电磁加热器6，电磁加热器6能够在外部通过电磁感应的原理为弹簧5进行加热，由于弹簧5的材质为形状记忆合金，弹簧5在阀体1的内部受热后，能够发生形变向前延伸，隔离膜片4受到来自弹簧5向前的弹力逐渐增大，进而使得隔离膜片4破裂损坏，通道入口2和通道出口3便会相通，隔离阀便会处于打开状态。
具体的，隔离膜片4的材质为脆性材料，脆性材料在外力作用下，发生微小变形即被破坏，当加热器6对弹簧5进行加热，使弹簧5发生形变向前延伸，隔离膜片4受到来自弹簧5向前的弹力逐渐增大，当弹簧5向前对隔离膜片4 的弹力超过隔离膜片4的强度极限时，隔离膜片4将发生破裂损坏，使通道入口2和通道出口3相通。
具体的，在隔离膜片4上设有刻痕41，刻痕41的存在能够降低隔离膜片 4的强度极限，进而降低隔离膜片4发生破裂损坏所需弹簧5提供的弹力，使得弹簧5无需受到更多的热量即可向前顶破隔离膜片4，缩短了从弹簧5开始受热到隔离膜片4发生破裂损坏的时间，增加里工作效率。
具体的，刻痕41可以为圆环形刻痕或辐射形刻痕，图3中列出了不同形状的刻痕41，均有利于降低隔离膜片4的强度极限，使得弹簧5无需受到更多的热量即可向前顶破隔离膜片4。
实施例2
如图2-3所示，本实施例所示的一种形状记忆合金隔离阀，包括内部设有通道的阀体1，通道的前后两端分别设有通道入口2和通道出口3，在通道内设有将通道隔断的隔离膜片4，在隔离膜片4靠近通道出口3的一侧上设有弹簧5，弹簧5的材质为形状记忆合金，弹簧5的另一端连接在阀体1的内壁上；在上述结构中，隔离膜片4能够阻断流体在通道内的流通，起到隔离的作用，此时隔离阀处于关闭状态，由于形状记忆合金的物理特性，弹簧5具有形状记忆效应，当弹簧5受热时，形状记忆合金的物理特性能够导致弹簧5发生形变，弹簧5向前延伸，隔离膜片4受到来自弹簧5向前的弹力逐渐增大，当弹簧5 向前对隔离膜片4的弹力达到一定的数值时，隔离膜片4便会破裂损坏，此时通道入口2和通道出口3相通，隔离阀便会处于打开状态。
具体的，阀体1的材质可以为金属或非金属，在阀体1的外侧设有加热器 6，在阀体1上还设有贯穿阀体1的壁的通孔7，通孔7与阀体的通道连通，弹簧5的一端连接在隔离膜片4上，另一端穿过通孔7并与加热器6连接，且弹簧5与通孔7的内壁之间紧密接触；加热器6能够对弹簧5进行加热，弹簧5 的材质为形状记忆合金，导热性较好，通过对弹簧5在阀体1外部的部分进行加热，利用形状记忆合金良好的导热性，使弹簧5在阀体1内部的部分受热，从而使弹簧5发生形变向前延伸，进而使得隔离膜片4破裂损坏，使通道入口 2和通道出口3相通，打开隔离阀。
具体的，在弹簧5的另一端穿过通孔7后，在通孔7与弹簧5之间设有密封胶8；当加热器6对弹簧5进行加热，使弹簧5发生形变向前延伸，进而使得隔离膜片4破裂损坏，通道入口2和通道出口3相通，流体便会由通道入口 2流向通道出口3，密封胶8的存在能防止流体流向通道出口3时发生泄漏的意外，增加隔离阀的密闭性，保证了隔离阀的安全。
具体的，弹簧5的外表面上设有一层绝缘层(图中未示出)；由于弹簧5 的另一端穿过通孔7并与加热器6连接，且弹簧5的材质为形状记忆合金，故而弹簧5上便会带电，当加热器6对弹簧5进行加热，使弹簧5发生形变向前延伸，进而使得隔离膜片4破裂损坏，通道入口2和通道出口3相通，流体流向通道出口3时便会与弹簧5接触，在弹簧5的外表面上设有一层绝缘层能够防止流体接触弹簧5后发生短路的情况，增加了安全性。
具体的，隔离膜片4的材质为脆性材料，脆性材料在外力作用下，发生微小变形即被破坏，当加热器6对弹簧5进行加热，使弹簧5发生形变向前延伸，隔离膜片4受到来自弹簧5向前的弹力逐渐增大，当弹簧5向前对隔离膜片4 的弹力超过隔离膜片4的强度极限时，隔离膜片4将发生破裂损坏，使通道入口2和通道出口3相通。
具体的，在隔离膜片4上设有刻痕41，刻痕41的存在能够降低隔离膜片 4的强度极限，进而降低隔离膜片4发生破裂损坏所需弹簧5提供的弹力，使得弹簧5无需受到更多的热量即可向前顶破隔离膜片4，缩短了从弹簧5开始受热到隔离膜片4发生破裂损坏的时间，增加里工作效率。
具体的，刻痕41可以为圆环形刻痕或辐射形刻痕，图3中列出了不同形状的刻痕41，均有利于降低隔离膜片4的强度极限，使得弹簧5无需受到更多的热量即可向前顶破隔离膜片4。
在本发明的其他实施例中，形状记忆合金为CuZnAl合金。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种形状记忆合金隔离阀，其特征在于，包括内部设有通道的阀体，所述通道内设有将通道隔断的隔离膜片，所述隔离膜片的一侧设有弹簧，所述弹簧的另一端与所述阀体连接，所述弹簧的材质为形状记忆合金。
2.如权利要求1所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述阀体的材质为非金属。
3.如权利要求2所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述阀体的外侧在对应所述弹簧的位置处设有电磁加热器。
4.如权利要求1所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述阀体的外侧设有加热器，所述阀体的一端设有与所述通道连通的通孔，所述弹簧的另一端穿过所述通孔并与所述加热器连接，且所述弹簧与所述通孔内壁之间紧密接触。
5.如权利要求4所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述通孔与弹簧之间设有密封胶。
6.如权利要求5所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述弹簧的外表面上设有绝缘层。
7.如权利要求1-6任一项所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述隔离膜片的材质为脆性材料。
8.如权利要求7所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述隔离膜片上设有刻痕。
9.如权利要求8所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述刻痕为圆环形刻痕或辐射形刻痕。
10.如权利要求1所述的形状记忆合金隔离阀，其特征在于，所述形状记忆合金为CuZnAl合金。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112283389A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于双程sma弹簧的仿生软体阀 |
| CN113124247A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-16 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种可实现高温泄气安全保护的管路密封结构、管路密封和高温泄气方法 |
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2020
- 2020-06-24 CN CN202010592113.0A patent/CN111623157A/zh active Pending
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| CN113124247A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-16 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种可实现高温泄气安全保护的管路密封结构、管路密封和高温泄气方法 |
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