DE3421623A1 - Thermisch betaetigte vorrichtung mit einer memory-legierung - Google Patents
Thermisch betaetigte vorrichtung mit einer memory-legierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft thermisch betätigte Vorrichtungen, die eine Memory-Legierung insbesondere auf
Titan-Nickel-Basis und eine gegenwirkende Vorspannlast zur Erzeugung eines Zwei-Weg-Verhaltens aufweisen.
Thermisch betätigte Vorrichtungen mit Memory-Legierungen (SMA = shape memory alloy) sind bekannt. Einen
ausgezeichneten überblick über die industrielle Anwendung von Memory-Legierungen gibt C. W. Waymann,
journal of Metals, Juni 1980. Unter den zahlreichen Memory-Legierungen sind Legierungen auf Titan-Nickel-Basis
am verwendbarsten (z. B. Ti-Ni-Legierungen nach US-PS 3,174,851, Ti-Ni-Co- und Ti-Ni-Fe-Legierungen
nach US-PS 3,558,369 und Ti-Ni-Cu-Legierungen nach US-PS 4,144,057).
Memory-Legierungen wandeln Wärmeenergie direkt in mechanische Energie um. Zwei mechanische Verhaltensweisen
sind bekannt, "Ein-Weg" und "Zwei-Weg". Bei Ein-Weg-Verhalten
tritt ein Gestaltwechsel nur bei Erwärmung auf, bei Zwei-Weg-Verhalten dagegen sowohl bei Erwärmung
als auch bei Abkühlung.
Reziprok arbeitende thermisch betätigte Vorrichtungen erfordern im allgemeinen die Verwendung von Memory-Legierungen
mit Zwei-Weg-Verhalten. Das Titan-Nickel-System zeigt im allgemeinen Ein-Weg-Verhalten, wird es
-A-
aber mit einer Vorspannlast kombiniert, so zeigt es Zwei-Weg-Verhalten. Das allgemeine Verfahren zur
Erzeugung eines Zwei-Weg-Verhaltens der Legierungen auf Titan-Nickel-Basis besteht in folgendem:
1. Bilden einer Schraubenfeder aus kaltgezogenem Draht aus einer Memory-Legierung;
2. Zusammenpressen der Schraubenfeder aus Memory-Legierung in den geschlossenen Zustand;
3. Ausglühen oder Tempern der Schraubenfeder aus Memory-Legierung bei etwa 500 C" (dieses wird als
Einbrennen eines Formgedächtnisses oder als Aufprägungsbehandlung bezeichnet);
4. Abkühlen der Schraubenfeder aus Memory-Legierung auf Raumtemperatur;
5. Entlasten der Schraubenfeder; und
6. Anhängen einer Vorspannungslast an das untere Ende der Schraubenfeder aus der Memory-Legierung.
Die Vorspannlast kann ein Belastungsgewicht, eine Vorspannfeder oder eine andere gegen die Gestaltrückbildungsrichtung
gerichtete Kraft sein.
Nach dem Abkühlen unter den Transformationstemperaturbereich
bewirkt die Vorspannlast eine größere Auslenkung der Schraubenfeder aus Memory-Legierung. Beim Erwärmen
über den Transformationstemperaturbereich zieht sich die Schraubenfeder aus Memory-Legierung auf ihren
aufgeprägten eng zusammengerollten Zustand zusammen. Auf diese Weise entsteht ein Zwei-Weg-Verhalten der
Schraubenfeder.
Bei diesem Zwei-Weg-Verhalten stimmen die Transformationstemperaturbereiche
während des Abkühlens und während des Erwärmens nicht miteinander überein. Ersterer ist im allgemeinen niedriger als letzterer.
Dieser Unterschied der Transformationstemperaturbereiche wird Temperaturhysteresis genannt.
Im Stand der Technik beträgt die Temperaturhysteresis
zwischen 10 und 306C. Außerdem hat sich herausgestellt,
daß bei wiederholtem Zwei-Weg-Verhalten der Transformationstemperaturbereich zu Verschiebungen neigt und die
Auslenkung zunimmt, wodurch die Wiederholbarkeits-Lebensdauer abnimmt. Diese Nachteile haben sich als erheblich
verzögernder Faktor bei der Entwicklung von thermisch betätigten Vorrichtungen mit Memory-Legierungen
von genauem Temperaturverhalten erwiesen.
Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis einer über das Zwei-Weg-Verhalten von Memory-Legierungen angestellten
Forschung, die das Verhalten in einem Gebiet von 2% oder weniger der durch die Auslenkung der Memory-Legierung
bewirkten Scherdehnung untersuchte. In diesem Gebiet der Scherdehnung nimmt das Zwei-Weg-Verhalten
zwischen einer Temperatur Tl unterhalb der Transformationstemperatur und einer Temperatur T2 oberhalb der
Transformationstemperatur im allgemeinen den in Fig. 1 dargestellten charakteristischen Verlauf von Temperatur
zu Auslenkung an.
Wird die Memory-Legierung erwärmt, so besteht der übergang
von der Niedertemperaturphase zur Hochtemperatur-
phase aus zwei Prozeßabschnitten. Die Memory-Legierung
gewinnt ihre ursprüngliche Form wieder während eines ersten gestaltrückbildenden Prozeßabschnittes a und anschließend
während eines zweiten gestaltrückbildenden Prozeßabschnittes b. Bei Abkühlung wird die Memory-Legierung
durch die von der Vorspannlast induzierte Umwandlung ausgelenkt, zunächst während eines ersten
Prozeßabschnittes c und dann während eines zweiten Prozeßabschnittes d. Die vorliegende Erfindung beruht
auf diesem neu entdeckten Phänomen und stellt eine thermisch betätigte Vorrichtung, die Memory-Legierungen
aufweist, zur Verfügung, deren Betriebsbereich auf denjenigen Bereich beschränkt ist, in dem die Scherdehnung
^A, die der Auslenkung der Memory-Legierung beim
Punkt A des Übergangs von dem ersten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt a zum zweiten gestaltrückbildenden
Prozeßabschnitt b entspricht, kleiner ist als die Scherdehnung ^B am Punkt B am Ende des ersten von
der Vorspannlast beeinflußten Prozeßabschnittes c. Der Bereich der Auslenkung der Memory-Legierung liegt
zwischen den Scherdehnungen y^A und V B. Der Wert "0"
der Scherdehnung wird dabei für ein Material aus Memory-Legierung bei einer hohen Temperatur T2 bei Fehlen
einer Vorspannlast angenommen.
Unter diesen Voraussetzungen ist es möglich, die Tempera turhysteres is des Zwei-Weg-Verhaltens der Memory-Legierung
kleiner oder gleich 3°C zu machen. Eine thermisch betätigte Vorrichtung mit einem guten
thermischen Ansprechverhalten und einer guten Wiederholbarkeitslebensdauer kann auf diese Weise verwirklicht
werden.
Der Formveränderungsmechanismus, mit dem das Zwei-Weg-Verhalten sich den zwei verschiedenen Prozeßabschnitten
unterzieht, hat bis jetzt noch nicht geklärt werden können. Aber es kann gefolgert werden, daß die Transformation
von der Phase mit rhomboedrischer Struktur zu der Phase mit CsCl-Struktur eine wichtige Rolle bei dem
ersten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt a spielt. Dasselbe gilt für den übergang von der Phase mit monokliner
Martensitstruktur zur Phase mit CsCl-Struktur beim zweiten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt b,
beim übergang von der Phase mit CsCl-Struktur zur Phase mit rhomboedrischer Struktur beim ersten vorspannbeeinflußten
Prozeßabschnitt c, und beim Übergang von der Phase mit rhomboedrischer Struktur zur Phase mit monokliner
Martensitstruktur beim zweiten vorspannbeeinflußten Prozeßabschnitt d.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Kurve von Temperatur und Auslenkung beim Zwei-Weg-Verhalten
mit den Prozeßabschnitten a-d;
Fig. 2 eine Temperatur-Auslenkungs-Kurve einer
Titan-Nickel-Legierung, deren Formgedächtnis bei 4500C aufgeprägt wurde;
Fig. 3 eine Temperatur-Auslenkungs-Kurve einer
Titan-Nickel-Legierung, deren Formgedächtnis bei 500"C aufgeprägt wurde;
Fig. 4 eine Temperatur-Auslenkungs-Kurve einer
Titan-Nickel-Legierung, deren Formgedächtnis bei 500"C aufgeprägt wurde, mit begrenztem
Arbeitsweg und Mindesttemperaturen beim Zwei-Weg-Verhalten von 25°C
bzw. 19"C für a bzw. b;
Fig. 5 die Scherdehnung von y A und tf B gegen
die Vorspannlast bei vier verschiedenen Temperaturen, bei denen das Fonngedächtnis
aufgeprägt wurde, nämlich (a) 4250C, (b) 45O0C, (c) 475°C, (d) 500°C;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer
thermisch betätigten Vorrichtung mit begrenztem Arbeitsweg;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer
anderen thermisch betätigten Vorrichtung mit begrenztem Arbeitsweg;
Fig. 8 schematische Kurven, in denen die Scherdehnung ^ A oder ^ B gegen die Vorspannlast
aufgetragen ist, zur Erklärung des Arbeitsweges von thermisch betätigten Vorrichtungen.
Es wurden Drähte mit einem Durchmesser von 0,75 mm aus einer Titan-Nickel-Legierung als Memory-Legierungs-Material
und einer Transformationstemperatur im Bereich zwischen 300C und 50°C verwendet. Die Transformationstemperatur hängt von der Zusammensetzung der Legierung,
den Bedingungen der Wärmebehandlung und/oder der Vorspannlast ab. Die Drähte wurden zu einem engspiraligen
Zustand mit 5,6 mm Spulenhauptdurchmesser aufgespult, und anschließend wurde 30 Minuten bei 425°C, 450cC,
475°C bzw. 500°C das Formgedächtnis aufgeprägt. Es entstanden Schraubenfedern mit je 16 Windungen als
aktive Spule.
Als Vorspannlast wurde ein Gewicht an jeder der Schraubenfedern aus Memory-Legierung befestigt und die Temperatur
und Auslenkung wurde durch Erwärmung und Abkühlung in Wasser überprüft. Einige der Ergebnisse sind in
den Figuren 2 bzw. 3 dargestellt.
Die Auslenkungieiner Schraubenfeder aus Memory-Legierung
hängt mit der Scherdehnung ^ des zur Herstellung verwendeten Drahtes zusammen. Dies wird durch die
folgende Gleichung ausgedrückt:
γ-Κ
π x η χ D;
Dabei ist d der Drahtdurchmesser; D der Spulenhauptdurchmesser; η die Anzahl der aktiven Windungen; und K
wie folgt:
Obwohl in dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel
die Parameter d, D und η als 0,75 mm, 5,6 mm und 16
Windungen gewählt wurden, können die Kurven der Figuren 2 und 3 auch mit Proben anderer Parameter erzielt
werden, soweit es die Beziehung zwischen Temperatur und Scherdehnung betrifft.
Figur 2 erläutert das Beispiel, in dem die Schraubenfeder
aus Memory-Legierung, deren Formgedächtnis bei 450eC aufgeprägt wurde, mit einer Vorspannlast von
130 g kombiniert wird. Die durchgezogene Linie in Figur 2 stellt die Temperatur-Auslenkungs-Charakteristik dar,
die sich durch Erwärmung und Abkühlung bei entsprechenden Temperaturen zwischen 30 und 70"C ergibt, wobei der
zweite gestaltrückformende Prozeßabschnitt nicht stattfindet
und der erste gestaltrückformende Prozeßabschnitt bei Punkt Al beendet wird. Die die 30 bis
70°C-Kurve teilweise überlappende gestrichelte Linie in Fig. 2 stellt die Temperatur-Auslenkungs-Charakteristik
dar, die durch Erwärmung und Abkühlung bei entsprechenden Temperaturen zwischen 5 und 7O0C erhalten wird,
wobei der erste gestaltrückbildende Prozeßabschnitt bei Punkt A2 beendet wird, an den sich der zweite gestaltrückbildenden
Prozeßabschnitt bis 70°C anschließt. In beiden Fällen folgt der Abkühlungsprozeß derselben
Kurve, wobei der erste vorspannbeeinflußte Prozeßabschnitt am Punkt Bl endet. Der Temperaturunterschied
zwischen dem ersten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitte während des Erwärmens und dem ersten vorspannbeeinflußten
Prozeßschnitt während des Abkühlens, also die Temperaturhysteresis, ist kleiner als 1,5°C.
Fig. 3 stellt ein Beispiel dar, in dem die Schraubenfeder aus Memory-Legierung mit bei 5000C aufgeprägtem
Formgedächtnis mit einer Vorspannlast von 85 g kombiniert wird. Die durchgezogene Linie in Fig. 3 stellt
die Temperatur-Auslenkung-Charakteristik dar, die während des Erwärmens und Abkühlens bei jeweiligen
Temperaturen zwischen 25 und 700C erhalten wird, wobei der erste gestaltrückbildende Prozeßabschnitt bei Punkt
A3 beendet wird und von dem zweiten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt gefolgt wird, um 700C zu erhalten.
Die gestrichelte Linie in Fig. 3, die teilweise die 25-70"C-Kurve überlappt, stellt die Temperatur-Auslenkungs-Charakteristik
dar, die sich beim Erwärmen und
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Abkühlen bei jeweiligen Temperaturen zwischen 19 und 70"C einstellt, wobei der erste gestaltrückbildende Prozeßabschnitt
bei Punkt A4 endet und von dem zweiten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt gefolgt wird, um
70eC zu erhalten. In beiden Fällen folgt der Abkühlungsprozeß derselben Kurve, wobei der erste vorspannbeeinflußte
Prozeßabschnitt bei Punkt B2 endet. Bei der 25-70"C-Kurve beträgt die Temperaturhysteresis etwa
2f5°C. Ähnliche Ergebnisse werden mit Schraubenfedern
aus Memory-Legierung erhalten, deren Formgedächtnis bei
425°C bzw. 475°C aufgeprägt wurde.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß bei dem Zwei-Weg -Verhalten der vorgespannten Memory-Legierung die Beziehung
von Temperatur und Auslenkung während des Kühlens demselben Weg folgt, unabhängig von der
untersten Betriebstemperatur, aber daß während der Erwärmung der Weg von der untersten Betriebstemperatur
abhängt. Mit anderen Worten, der Auslenkungsgrad während des ersten gestaltrückbildenden Prozeßabschnittes
wird durch die Mindest-Betriebstemperatur nicht sehr beeinflußt, aber der während des zweiten gestaltrückbildenden
Prozeßabschnittes wächst mit der Abnahme der Mindest-Betriebstemperatur. Da der zweite gestaltrückbildende
Prozeßabschnitt bei einer höheren Temperatur stattfindet als der erste, ist die Temperaturhysteresis
zwischen dem zweiten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt und dem ersten vorspannbeeinflußten
Prozeßabschnitt beim Abkühlen sehr groß.
Im folgenden wird diskutiert, in welcher Weise das Vor-
erwähnte Phänomen in den gegenwärtigen thermisch betätigten Vorrichtungen auftritt.
Es werde angenommen, daß die Vorrichtung aus einer vorgespannten Memory-Legierung besteht und eine Charakteristik
gemäß Fig. 3 zeigt. In den thermisch betätigten Vorrichtungen werden Anschläge verwendet, um das Ausmaß
zu begrenzen, in welchem die Schraubenfeder aus Memory-Legierung gedehnt werden kann, d.h. der Betriebsbereich,
und zwar auf einen Wert zwischen ^A = 0,55% und V* B2 = 0,90% in Bezug auf die Scherdehnung. Die Beziehung
von Temperatur zu Auslenkung in einer solchen thermisch betätigten Vorrichtung ist wie Figur 4 dargestellt.
Bei einer untersten Temperatur von 25°C ist die Beziehung wie in Figur 4a, mit einer Hysteresis von
2,5°C, aber bei einer untersten Temperatur von 19°C ist
die Beziehung wie in Fig. 4b, mit einer Hysteresis von etwa 18°C. In Bezug auf Figur 3 tritt eine Hysteresis
auf, die der Hysteresis zwischen den Scherdehnungen von 0,55% und 0,90% entspricht.
Um daher die bei thermisch betätigten Vorrichtungen auftretende Hysteresis zu minimieren, muß das Ausmaß der
Dehnung der Schraubenfeder aus Memory-Legierung begrenzt werden, und zwar in Hinsicht auf die Beziehung
zwischen der Last und der auftretenden Mindest-Temperatur. Mit anderen Worten, die thermisch betätigte Vorrichtung
mit einer Hysteresis von 3°C oder weniger kann erhalten werden, wenn die im Betriebstemperaturbereich
auftretende Beziehung zwischen Temperatur und Auslenkung (die Scherdehnung der Schraubenfeder aus Memory-Le-
gierung) im Verhältnis zur Last so festgelegt ist wie in Fig. 1. Die Scherdehnung ^1A entsprechend dem Punkt
A des Übergangs vom ersten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt zum zweiten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt
während der Erwärmung ist dann kleiner als die Scherdehnung V^B entsprechend dem Endpunkt B des ersten
vorspannbeeinflußten Prozeßabschnittes während des Abkühlens. Die sich ergebende Differenz zwischen diesen
beiden Scherdehnungen wird als Betriebsbereich verwendet.
Die Figuren 5a, 5b, 5c und 5d erläutern die Beziehung
zwischen den Scherdehnungen V* A und J^B, die bei Schraubenfedern
.aus Titan-Nickel-Legierung, deren Formgedächtnis bei 425°C, 4500C, 475°C bzw. 500°C aufgeprägt
wurde, und einer Vorspannlast auftreten. Die verwendete Mindest-Temperatur dient als Parameter. Sie ist rechts
von der Scherdehnung V*A angegeben.
Wird die Schraubenfeder aus Memory-Legierung in der
durch die Scherdehnungen ^A und V^B begrenzten Region
verwendet, wobei die Scherdehnung V* A kleiner ist als
die Scherdehnung Y^B, so kann eine thermisch betätigte
Vorrichtung mit einer Hysteresis von 3°C oder weniger erhalten werden. Je größer die Vorspannlast und je
kleiner die verwendete Mindesttemperatur ist, desto enger ist die Bereichsbreite der Scherdehnung, in der
die Memory-Legierung eine Hysteresis von 3°C oder weniger zeigt.
Eine thermisch betätigte Vorrichtung gemäß der vorlie-
genden Erfindung besitzt zur Erfüllung der vorstehend
genannten Bedingungen einen begrenzten Betriebsbereich. Anhand von Beispielen wird jetzt eine Maßnahme zum Begrenzen
des Betriebsbereichs erläutert.
In dem Beispiel der Figur 6 ist in einem Gehäuse 1 ein beweglicher Körper 2 auf- und abwärts beweglich angeordnet.
Eine Schraubenfeder 3 aus einer Memory-Legierung mit einem am Gehäuse 1 angreifenden oberen Haken
und einem am beweglichen Körper 2 angreifenden unteren Haken ist im Gehäuse 1 angeordnet. Ein Gewicht 4 ist
dem beweglichen Körper 2 angegliedert. Zur Begrenzung des Hubs des beweglichen Körpers 2 werden Anschläge 5
und 6 eingesetzt, die dadurch zugleich das Ausmaß der Dehnung der Schraubenfeder 3 begrenzen.
In dem Beispiel der Figur 7 sind eine aus Memory-Legierung
bestehende Schraubenfeder 13 und eine übliche Schraubenfeder 14 dargestellt. Die aus Memory-Legierung
bestehende Schraubenfeder 13 ist so befestigt, daß sie sich von der Spitze eines beweglichen Hebels 9, der bei
8 schwenkbar mit einem länglichen Körper 7 verbunden ist, bis zu einem Ende 11 des Körpers 7 erstreckt. Die
übliche Schraubenfeder 14 ist so befestigt, daß sie sich von der Spitze 10 des beweglichen Hebels 9 bis zum
anderen Ende 12 des Körpers 7 erstreckt. Der Hub der Schwenkbewegung des beweglichen Hebels 9 um den Punkt
wird durch Anschläge 15 begrenzt.
Die Figuren 6 und 7 zeigen das Prinzip der Begrenzung des Betriebsbereichs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Natürlich kann die vorliegende Erfindung auch bei jedem anderen Aufbau angewendet werden, falls seine Konstruktion
eine Begrenzung des Betriebsbereich gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt.
Die Wirkungsweise der in den Figuren 6 und 7 daigestellten Strukturen wird im folgenden unter Bezug auf
Figur 8, die den Bereich der Scherdehnung zeigt, erläutert. Da das in Figur 6 eingesetzte Gewicht ein Belastungsgewicht
ist, stellt der Abstand $BS- $hS den
erlaubten Betriebsbereich dar, wenn die Schnittpunkte der Linien ^A und ViB mit den senkrechten, die für
einen speziellen Zweck verwendete Vorspannlast WS kennzeichnenden Linien festgelegt sind.
Da im Fall von Figur 7 der bewegliche Hebel schwenkbar
ist, ist das durch die übliche Schraubenfeder (Vorspannfeder) ausgeübte Drehmoment veränderlich. Demzufolge
können die Federkoeffizienten der Vorspannfeder und die Stellungen der Anschläge der Vorspannfeder so gewählt
werden, daß bei Ausdehnung der Schraubenfeder aus Memory-Legierung bei niedriger Temperatur das durch die
Vorspannfeder ausgeübte Drehmoment groß wird, aber beim Zusammenziehen bei niedrigen Temperaturen klein wird.
Da die zum Zusammenziehen der Vorspannfeder benötigte Kraft groß ist, wenn diese Vorspannfeder bei niedriger
Temperatur gedehnt wurde, muß, um die Entfernung zwischen dem Schwenkpunkt des beweglichen Hebels und
der Mittellinie in Richtung der Ausdehnung der Schraubenfeder, also die Hebelarmlänge, klein zu halten und
gleichzeitig das Drehmoment klein zu halten, der Körper
7 so ausgestaltet sein, daß er im Verhältnis zum Punkt
8 der Schwenkbewegung des beweglichen Hebels abgewinkelt ist. Auf diese Weise ist die zum Dehnen der
Schraubenfeder aus Memory-Legierung erforderliche Kraft bei niedriger Temperatur groß, also wenn die
Schraubenfeder aus Memory-Legierung sich ausdehnt (der Wert ist bei WS dargestellt), und bei hoher Temperatur
klein, also wenn die Schraubenfeder aus Memory-Legierung sich zusammenzieht (der Wert ist bei
WL dargestellt). Die Kräfte entsprechen daher dem Fall, daß die Last bei niedriger Temperatur bzw. bei hoher
Temperatur jeweils durch WS bzw. WL gekennzeichnet wird (vgl. Fig. 8). Der erlaubte Betriebsbereich wird durch
V^1BS- )0AL definiert, er ist größer als der durch das
System aus Fig. 6 bewirkte Betriebsbereich.
In thermisch betätigten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik richtete sich die Aufmerksamkeit sowohl auf
die großen gestaltrückbildenden Fähigkeiten als auch auf die großen gestaltrückbildenden Kräfte der Memory-Legierungen.
Sie wurden daher unter Bedingungen mit hoher Scherdehnung verwendet. Der größte Teil der gestaltrückbildenden
Fähigkeiten zeigte sich daher beim zweiten gestaltrückbildenden Prozeß anstatt beim erstem
gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt; oder, wie in Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 dargestellt, die verwendete
Temperatur paßte nicht zu den Charakteristiken der Memory-Legierungen, selbst wenn die Scherdehnung
dieselbe blieb. Die Hysteresis hatte daher stets einen relativ großen Wert, beispielsweise 100C oder mehr.
Im Gegensatz dazu ist bei thermisch betätigten Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung der Betriebsbereich
in Bezug auf die Scherdehnung der Memory-Legierung definiert, und die Hysteresis kann daher auf einen
verhältnismäßig kleinen Wert reduziert werden. Die vorliegende Erfindung kann bei verschiedenen Maschinen und
Instrumenten angewendet werden, beispielsweise bei Temperaturvorgabeinstrumenten für Bäder mit konstanten
Temperaturen, bei thermisch betätigten Ventilen in Fluidschaltkreisen und Fluidablenkungsmechanismen in
Klimaanlagen, deren Regelung durch Memory-Legierungen bisher als schwierig galt.
Claims (4)
1. Thermisch betätigte vorrichtung, die eine Memory-Legierung
und eine gegenwirkende Vorspannlast zur Erzeugung eines Zwei-Weg-Verhaltens aufweist, gekennzeichnet
durch eine solche Beziehung von Temperatur zu Auslenkung im Betriebstemperaturbereich, daß die Scherdehnung
( ν* ) aufgrund der Erwärmung der Memory-Legierung an
einem Übergangspunkt (A) von einem ersten gestaltrückbildenden Prozeßabschnitt (a) zu einem zweiten gestaltrückbildenden
Prozeßabschnitt (b) geringer ist als die Scherdehnung aufgrund der Abkühlung an einem Endpunkt
(B) eines ersten von der gegenwirkenden Vorspannlast beeinflußten Prozeßabschnittes (c), wobei die Differenz
zwischen den beiden Scherdehnungen auf den Bereich der Betriebsdehnung der Memory-Legierung beschränkt ist.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsbereich auf denjenigen Bereich beschränkt
ist, in welchem die maximale Auslenkung der Memory-Legierung aus der durch das aufgeprägte
Formgedächtnis bestimmten Form kleiner oder gleich 2% in Bezug auf die Scherdehnung ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Memory-Legierung eine Titan-Nickel-Legierung,
und daß das Formgedächtnis bei einer Temperatur im Bereich von 425 - 500 C" aufgeprägt ist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Memory-Legierung
eine Titan-Nickel-Legierung ist und die Form einer Schraubenfeder besitzt.
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