DE60112477T2

DE60112477T2 - Proportionalventil mit einem formgedächtnislegierungsantrieb

Info

Publication number: DE60112477T2
Application number: DE60112477T
Authority: DE
Inventors: Paolo Dario; Chiara Maria CARROZZA; Alberto Arena
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: EP1386103A1; US20040129315A1; WO2002090807A1; EP1386103B1; DE60112477D1; ATE301261T1; ES2246323T3; US6840257B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Proportionalventil, das durch einen Aktuator gesteuert wird, der aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt ist, insbesondere vorgesehen für die Verwendung bei Mini- und Mikrosystemen für Präzisionspneumatikantriebseinheiten und für gesteuerte Druckgasabgabesysteme.
Beschreibung des Standes der Technik
Ventile, bei denen das Betätigungsglied aus einer Formgedächtnislegierung (SMA) hergestellt ist, sind bereits bekannt. Diese Legierungen, allgemein Nickel-Titanium-Legierungen, machen einen thermoelastischen Phasenübergang beim Übergang von der martensitischen zur austenitischen Phase und umgekehrt durch, induziert durch eine Temperaturvariation. Unter der Übergangstemperatur (martensitische Phase) kann die Legierung plastisch deformiert werden und bleibt in diesem Zustand, bis sie auf über die Übergangstemperatur (austenitische Phase) erwärmt wird, wo sie ihre anfängliche Form reversibel wieder herstellt. Bei einer typischen Konfiguration dieses Ventiltypes wirkt ein Formgedächtnisglied auf den Ventilverschluss gegen die Vorspannung eines Elastikgliedes, vorzugsweise bestehend aus Stahl, dessen Wirkung auf den Verschluss überwiegt, wenn die Temperatur des Formgedächtnislegierungsgliedes niedriger als die Übergangstemperatur ist, während sie von jener des Formgedächtnislegierungsgliedes überwunden wird, wenn seine Temperatur höher als die Phasenübergangstemperatur wird.
Diese Konfiguration wurde hauptsächlich verwendet, um Ein-Aus-Ventiltypen zu gestalten: siehe z. B. US-Patente Nr. 4570851, 5261597, 5984195, wobei die Temperatur des Formgedächtnislegierungsgliedes direkt durch das strömende Fluid gesteuert wird, welches somit das Öffnen und Schließen des Ventiles steuert. In den US-Patenten Nr. 4736587 und 4973024 wird die Temperatur des Formgedächtnislegierungsgliedes durch den Joule-Effekt durch Zirkulation eines elektrischen Strom durch es hindurch gesteuert. Bei diesen Beispielen ist das Formgedächtnislegierungsglied in der Form eines Drahtes oder einer Spiralfeder.
Es wurden auch proportional arbeitende Ventile mit einem aus einer Formgedächtnislegierung hergestellten Aktuator hergestellt, der durch den Joule-Effekt geheizt wird. Das US-Patent Nr. 5865419 offenbart einen Ventilverschluss, der durch einen Formgedächtnislegierungsdraht gegen die Vorspannung einer Stahlfeder zum Ventilsitz hin gezogen wird. Der Durchgang eines kontrollierten elektrischen Stromes durch den Formgedächtnislegierungsdraht steuert die Kraft, die auf den Verschluss ausgeübt wird, und daher den Strömungsquerschnitt des Ventils. Die Steuereinheit enthält eine PWM-Steuerung, um den Arbeitszyklus des elektrischen Stromes zu variieren, der dem Draht zuzuführen ist, womit die Wärmemenge gesteuert wird, die durch den Joule-Effekt in dem Draht erzeugt wird, und daher folgt die Variation der Ventilöffnung einer Variation der linearen Deformation des Drahtes.
Das US-Patent Nr. 5211371 offenbart ein Ventil, wobei der Verschlussaktuator durch einen Formgedächtnislegierungsdraht gebildet ist, der koaxial zu einer gegenwirkenden Stahlspiralfeder angeordnet ist. Die Ventilöffnung variiert mit der Variation des Stromes, der durch den Draht zirkuliert, und es sind Vorkehrungen für eine Steuerschaltung basierend auf der Anwendung eines elektrischen Betriebes auf das SMA-Glied getroffen, um einen Strom durch es hindurch zu zirkulieren, der geeignet ist, es zu erwärmen und den Aktuator zu betätigen. Der Betrieb wird mittels eines variablen Frequenzimpulsgenerators als eine Funktion einer Steuerspannung ausgeführt, der Impulse derselben Dauer mit variabler Frequenz anwendet. Durch Erhöhen der Frequenz der Impulse wird die Leistung, die auf das SMA-Glied angewandt wird, und dann die Erwärmungsmenge erhöht und umgekehrt. Die Steuerschaltung kann mit einem Regelkreisrückkoppelsystem verbunden sein.
Eine ähnliche Ventilkonfiguration mit einem Formgedächtnislegierungsaktuator und einer relevanten elektrischen Leistungssteuerschaltung ist in der GB 22 51 963 offenbart. Die Steuerschaltung verwendet eine PID-Steuerung und basiert, unter anderem, auf der Variation des Widerstandes des SMA-Gliedes als eine Funktion der Phasenübergänge des Komponentenmaterials.
Schließlich beschreibt die DE 43 22 731 ein Proportionalventil mit einem Formgedächtnislegierungsaktuator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Das Hauptproblem, auf das man bei den Ventilen mit einem Formgedächtnislegierungsaktuator trifft, betrifft das erzielbare Maß der Steuergenauigkeit bezüglich der Ansprechzeit, die, natürlich, so kurz wie möglich sein muss, insbesondere, wenn das SMA-Glied zur austenitischen Phase zurückgeführt werden muss.
Überblick über die Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein insbesondere für die Verwendung in Mini- und Mikrosystemen vorgesehenes Proportionalventil mit einem Formgedächtnislegierungsaktuator zu schaffen, der zum Steuern hoher Drücke geeignet ist, jedoch mit einer beschränkten Größe und einem sehr niedrigen Gewicht und mit einer hohen Präzision der Auslassdrucksteuerung.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventil des oben genannten Typs zu schaffen, das geeignet ist, um in eine kompakte pneumatische Steuereinheit integriert zu werden, die in industriellen und biomedizinischen Anwendungen verwendbar ist, die pneumatische Steuersysteme mit hohen Leistungen und kleinen Gesamtdimensionen erfordern.
Diese Ziele werden erreicht mit dem Proportionalventil mit einem Formgedächtnislegierungsaktuator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Druckausgleichsloch an seinem Körper ausgebildet ist, um den Teil der inneren Ventilkammer stromaufwärts des Ventilsitzes in Verbindung mit der Außenseite oder einem Sammelnetzwerk zu versetzen, welches Betätigungsglied in dem Kammerteil entsprechend dem Fluideinlass angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Fluidströmung um das Formgedächtnislegierungsglied sichergestellt, was den Kühlprozess beschleunigt, wenn der Durchgang von Strom durch das Betätigungsglied unterbrochen ist, wobei eine Rückführkreissteuerschaltung für die Leistungseinrichtungen vorgesehen ist, um den Strom, der durch das Betätigungsglied zirkuliert, als eine Funktion eines Drucksignales, das durch Einrichtungen zum Wahrnehmen des Auslassfluiddruckes erzeugt wird, und in einer solchen Weise zu steuern, um den Verzögerungseffekt der Fluidströmung während des Heizens des Betätigungsgliedes zu versetzen.
Bei einer insbesonder bevorzugten Lösung der Erfindung wird der Verzögerungseffekt der Fluidströmung während des Heizens des Betätigungsgliedes mittels einer gesteuerten Überversorgung des elektrischen Stromes versetzt, der durch das SMA-Glied fließt. Die Überversorgung wird für eine Zeit angewandt, die gemäß der Anfangs- und Endposition des Verschlusses variabel ist (von ungefähr 1 ms bis 100 ms). Auf diese Weise wird die Temperatur des SMA-Gliedes auf einen vorher festgelegten Wert gebracht, was es dem SMA-Glied erlaubt, eine Anfangskraft zu übersteigen, die geeignet ist, den Verzögerungseffekt des Fluidstromes zu versetzen.
Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren für die Steuerung eines Ventils mit einem Formgedächtnislegierungsbetätigungsglied geschaffen, das die oben genannten Charakteristika hat, bestehend aus dem Bereitstellen einer kontinuierlichen Zirkulation des zu steuernden Fluids stromaufwärts des Ventilsitzes, um das Abfallen der Betriebskurve zu verringern, was die Steuermöglichkeit verbessert, das Öffnen des Ventils verzögert und das Schließen davon beschleunigt, wodurch die Systemoperation linearisiert wird.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile des Proportionalventils gemäß der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung eines nicht beschränkenden, exemplarischen Ausführungsbeispiels davon unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen deutlich, worin:
1 eine axiale Schnittansicht des Ventils gemäß der Erfindung ist;
2 eine Seitenansicht des Ventils von 1 gemäß dem Pfeil F ist;
3 eine Seitenansicht des Ventils gemäß der Erfindung axial um 90° gedreht bezüglich der Ansicht von 2 ist;
4 ein Axialschnitt des Ventils gemäß der Erfindung längs einer Linie IV–IV von 3 ist;
5 eine Seitenansicht des Ventils gemäß der Erfindung in der Richtung eines Pfeiles G von 3 ist;
6 ein schematisches Blockdiagramm der Leistungssteuerschaltung des Formgedächtnislegierungsbetätigungsgliedes ist;
7 das Ansprechen der Verschlussposition vs Zeit in Anwesenheit und in Abwesenheit eines Abzuges zeigt, wenn ein elektrischer Strom durch das Betätigungsglied fließt;
8 einen Betriebsmodus mit einem großen Anfangsfehler in einer ersten Richtung zeigt;
9 einen Betriebsmodus mit einem großen Anfangsfehler in der Richtung entgegengesetzt jenem von 8 zeigt.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Unter Bezugnahme auf die Figuren von 1 bis 5 ist bei 1 ein aus Kunststoffmaterial bestehender rohrartiger Körper bezeichnet, der den Hauptkörper des Ventils bildet. Der Körper 1 ist an einem Ende, das nachfolgend als ein oberes Ende bezeichnet werden wird, durch einen oberen Stopfen 2 geschlossen, der durch ein rohrartiges Teil 2a, das an eine Ringmutter 3 geschraubt ist, welche wiederum an einer axialen rohrartigen Erweiterung 1a des Körpers 1 befestigt ist, und durch ein Teil 2b gebildet ist, das an der Innenseite des rohrartigen Teils 2a befestigt ist und mit einem hohlen Anhang 4 endet, der innerhalb der rohrartigen Erweiterung 1a des Körpers 1 eingreift. Das andere Ende des Körpers 1, das nachfolgend als unteres Ende bezeichnet ist, ist durch einen unteren Stopfen 5 geschlossen, der durch das rohrartige Teil 5a gebildet ist, das an der axialen Erweiterung 1b des Körpers 1 durch eine Ringmutter 6 befestigt ist, die an der Erweiterung befestigt ist. Ein rohrartiges Hülsenglied 7 ist an der Innenseite des rohrartigen Teils 5a befestigt.
Eine axiale Kammer 8 ist innerhalb des Körpers 1 gebildet und ist an ihrem oberen Ende vom Teil 2b des oberen Stopfens 2 geschlossen. Ein Ventilsitz 9 ist an einem Zwischenpunkt der Kammer 8 ausgebildet. Ein konischer Verschluss 10, der aus elektrisch leitendem Material besteht, ist verschiebbar mit dem Sitz 9 in Eingriff. Das Ende des Verschlusses 10, das dem oberen Stopfen 2 zugewandt ist, ist mit einem Hohlraum 10a ausgebildet, innerhalb welchem das Ende einer vorzugsweise elicoidal geformten aus einer Formgedächtnislegierung (SMA) bestehenden Feder 11 in Eingriff ist, die axial in der Kammer 8 und in Anlage mit dem anderen Ende am Teil 2b des oberen Stopfens 2 durch Eingriff innerhalb des hohlen Anhanges 4 angeordnet ist. Insbesondere ist die Feder 11 am Verschluss 10 mittels eines leitenden Adhäsivs jeglicher bekannten Art fixiert.
Eine Zugfeder 12, vorzugsweise bestehend aus Stahl, verläuft axial innerhalb der Kammer 8 zwischen dem Verschluss 10 und dem unteren Stopfen 5 des Körpers 1. Genauer ist die Feder 12 an einem Ende am Verschluss 10 und am anderen Ende an einem vorzugsweise aus Stahl bestehenden Querstift 13 eingehakt, der in Eingriff mit einem Stützelement 14 ist, das am rohrartigen Teil 5a des unteren Stopfens 5 fixiert ist und sich davon radial erstreckt.
Zwei Eingangsports 15 für ein zu steuerndes Fluid, dessen Temperatur niedriger als die Übergangstemperatur der Formgedächtnislegierungs ist, die die Feder 11 bildet, sind in dem Körper 1 an diametral entgegengesetzten Seiten und in Kommunikation mit dem Teil der Kammer 8 ausgebildet, in welchem die Feder 11 angeordnet ist. Insbesondere haben die Eingangsports 15 eine Auslasssektion in der Form eines axial verlaufenden Schlitzes und eine kreisartige Einlasssektion, die durch entsprechende Verbindungshülsen 16 zum Verbinden des Ventils mit der Fluidquelle oder dem Verteilungsnetzwerk erhalten wurden. Die längliche Form der Eingangsports stellt sicher, dass der Fluidstrom, der die Kammer 8 durch ein Abzugsloch 18 verlässt, kon stant und unabhängig von der Position des Verschlusses 9 ist. Ferner hat die schlitzähnliche Form einen niedrigen Fluidwiderstand, was zu einer Verringerung des Einlassdruckabfalls führt. Die Auslassleitung des gesteuerten Fluides, die bei 17 bezeichnet ist, ist in der Hülse 7 koaxial zur Kammer 8 ausgebildet.
Ein Abzugsloch 18 versetzt den Teil der Kammer 8, in welchem die Feder 11 untergebracht ist, in Kommunikation mit der Außenseite oder einem Fluidsammelnetzwerk. Das Vorhandensein des Abzugloches 18 stellt die Fluidzirkulation um die Feder 11 sicher, welche beim kontinuierlichen Kühlen davon mit hilft. Um die äußerste Oberfläche der Feder 11 in die Fluidzirkulation zu involvieren, ist das Abzugsloch 18 an einem Ende des Körpers 1 insbesondere nahe des oberen Stopfens 2 ausgebildet.
Ein Drucksensor 19, der durch eine Abdeckung 20 verriegelt ist, ist in einem Seitensitz 21 des Körpers 1, der mit dem Teil der Kammer 8 stromabwärts des Verschlusses 10 kommuniziert, untergebracht. Ein Stift 13 und der Teil 2b des oberen Stopfens 2 sind elektrisch mit einer Leistungsversorgung verbunden, um den Durchgang von elektrischem Strom durch die Formgedächtnislegierungsfeder 11 zu gestatten.
Das Ventil ist eingestellt, um normalerweise geschlossen zu sein. Tatsächlich veranlasst in Abwesenheit eines elektrischen Stromes, der innerhalb der Feder 11 zirkuliert, der kombinierte Effekt von Druckfluid, das durch die Eingangsports 15 strömt, und der Zug, der durch die Feder 12 ausgeübt wird, die Feder 11, sich plastisch zu verlängern, und dann bewegt sich der Verschluss 10, um den Sitz 9 des Ventils vollständig zu verschließen. Eine Abdichtung ist durch einen O-Ring 22 sichergestellt, der um den Verschluss 10 angeordnet ist.
Die Zirkulation von elektrischem Strom durch die Feder 11 verursacht ihre progressive Erwärmung auf Grund des Joule-Effektes, bis die Phasenübergangstemperatur erreicht ist, in wel chem Moment die Feder 11 ihre anfänglich zusammengezogene Form unter Überwindung der Reaktion der Feder 12 und des Fluiddifferenzialdruckes wieder erlangt, und den Verschluss 10 veranlasst, sich progressiv von dem Sitz 9 des Ventils weg zu verschieben. Die konische Form des Verschlusses verbessert die Proportionalitätsfunktion des Ventils, weil eine graduelle Zunahme des Querschnittsbereiches für die gesteuerte Flüssigkeit einer axialen Verschiebung des Verschlusses entspricht, was eine proportionale Verringerung des Fluidwiderstandes des Ventils zur Folge hat.
Der Drucksensor 19, der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, ist vom Diaphragmatyp, wobei der Druck des gesteuerten Fluides das Diaphragma deformiert und durch einen Druckwandler, zum Beispiel Pietzoresistoren, die Deformation in eine Spannungsdifferenz umgewandelt wird, die daher direkt mit dem Druck korreliert ist. Der Sensor 19 sorgt für ein Steuersignal für eine elektrische Betriebsschaltung, die schematisch in der 6 gezeigt ist.
Das Diagramm von 6 enthält einen Block 100 insbesondere zum Einstellen des Druckwertes, der in einer Umgebung gesteuert werden muss, die stromabwärts des Ventils liegt. Das Signal von der entsprechenden Schaltung 100 und das Signal von einem Signalverstärker 102 werden einem herkömmlichen Addierer 101 zugeführt. Die Ausgabe des Addierers 101 erreicht durch einen elektronischen Schalter 107 eine PID-Steuerung 103, die das Fehlersignal verstärkt und die Transferfunktion des Systems abwickelt. Das Signal der PID-Steuerung 103 erreicht eine Betriebsschaltung, die zum Beispiel einen herkömmlichen Pulsweitenmodulator (PWM) 104 enthält, der die auf den Block 106 wirkende Leistungsbetriebsschaltung 105 betreibt, die aus dem Ventilsensorsystem besteht und die SMA-Feder 11 enthält, an welche ein Heizstrom, der durch die Betriebsschaltung 105 bereitgestellt wird, angelegt ist. Der Drucksensor 19 stellt das mit dem Druck stromabwärts des Verschlusses 10 korrelierte Signal bereit, das durch den Verstärker 102 verstärkt wird und zum Addierer 101 geschickt wird, um das Fehlersignal der Betriebs- und Steuerschaltungsschleife bereitzustellen, die aus den Blöcken 101, 103, 104, 105, 106, 102 besteht.
Der elektronische Schalter 107, der zwischen dem Addierer 101 und der Steuerung 103 angeordnet ist, wird verwendet, um die Steuerart, die anzuwenden ist (Ein-Aus- oder PID-Steuerung) zu diskriminieren. Wenn eine Ein-Aus-Typ-Steuerung ausgewählt ist, ist das Signal so, dass die PID-Steuerung gesättigt oder abgeschnitten ist. In anderen Worten ist der Zweck des elektronischen Schalters 107, zwischen kleinen Fehlersignalen, für welche der PID-Steuerblock 103 völlig im linearen Bereich arbeitet, und großen Fehlersignalen (positiven oder negativen Signalen) zu unterscheiden.
Im Fall von großen Fehlersignalen schickt der elektronische Schalter 107, der Schwellenwertschaltungen für seine Operation enthält (einen positiven Schwellenwert und einen negativen Schwellenwert), Signale zu den Blöcken 103, 104, 105, jeweilige PID-Steuerung, PWM-Schaltung und Betriebsschaltung, um das System in dem Ein-Aus-Modus zu betreiben. Dies ist im linken Teil der 8 und 9 gezeigt, die unten erörtert werden.
Eine Struktur des elektronischen Schalters 107 ist von einem Fachmann leicht zu verstehen und basiert zum Beispiel auf der Verwendung eines Paares von Schmitt-Triggern mit jeweiligen Referenzschwellenwerten eines positiven Fehlers und eines negativen Fehlers. Auf diese Weise ist es möglich, sich dem Ventilbetriebspunkt in der Öffnungsphase schnell zu nähern.
Die 7 zeigt graphisch den Effekt der Anwesenheit eines Abzugsloches 18 auf den Betrieb des Ventils. Wie zu sehen ist, ist bei Abwesenheit eines Abzuges das Abfallen der Kurve zu steil, um eine genaue und ständige Steuerung zu gestatten, ohne dass Oszillationen (Nachlaufen) auszuführen sind, und kann das Steuersystem im wesentlichen nur in dem Ein-Aus-Modus arbeiten. Andererseits gestattet bei Anwesenheit eines Abzuges das mehr graduelle Abfallen der Betriebskurve, effektiv selbst in dem Proportionalmodus zu arbeiten. Die durch die Fluidzirkulation auf Grund der Anwesenheit eines Abzuges erzeugte Kühlwirkung, die das Ansprechen des Öffnens des Ventils verzögert, kann leicht durch Erhöhen des Stromes verschoben werden, der durch die Feder 11 hindurchgeführt wird. Die Anwesenheit eines Abzugsloches erhöht auf der anderen Seite die Kühlleistung im Bereich von 70 % wesentlich, da die Feder, durch welche der Durchgang des Stroms unterbrochen wurde, von dem niedriger temperierten Fluid kontaktet wird, das durch das Abzugsloch hindurch geht, wodurch das Kühlen und daher das Schließen des Ventils beschleunigt werden.
Die 8 und 9 zeigen die Strom-vs-Zeit-Abhängigkeit beim Öffnen und Schließen des Ventils. Wie in den Figuren gezeigt ist, ist der erste Teil der Stormabhängigkeit durch eine Operation des Ein-Aus-Typs gekennzeichnet, während welcher die Steuerschaltung mit dem System in einer solchen Weise wechselwirkt, um den Ventilauslassdruck auf den Wert des eingestellten Druckes zu bringen, mit einem Fehler gleich zum Beispiel 20 mbar als einen Absolutwert. Danach passt sich die Steuerschaltung selbst an die neue Situation (Fehler kleiner als 20 mbar als Absolutwert) durch Arbeiten als PID mit dem typischen oszillierenden Ansprechen um einen Wert entsprechend einem Nullfehler an. Das Ansprechen des Druckes entsprechend den Reaktionen der oben erwähnten Ströme ist typisch von einem System zweiter Ordnung mit der Anwesenheit eines sehr kleinen Überschwingen, möglicherweise gleich Null.
Variatonen und/oder Modifikationen können bei dem Proportionalventil mit dem Formgedächtnislegierungsaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den angefügten Ansprüchen angegeben ist.

Claims

Proportionalventil für die Steuerung des Auslassdruckes eines Fluids, das dadurch hindurch strömt, enthaltend einen Ventilkörper (1) mit einem Einlassport (15) und einem Auslassport (17) für das Fluid und einer Innenkammer (8), innerhalb welcher ein Ventilsitz (9) gebildet ist, dessen Öffnung mittels eines Verschlusses (10) variiert wird, der axial beweglich ist von und zu dem Ventilsitz, wobei die Bewegung des Verschlusses durch ein Formgedächtnislegierungsbetätigungsglied (11) gesteuert wird, das antagonistisch auf Elastikeinrichtung (12) wirkt, wobei die Temperatur des Fluids niedriger als die Übergangstemperatur der Formgedächtnislegierung ist, welches Betätigungsglied und welche Elastikeinrichtungen mit dem Körperventil (1) an entgegengesetzten Seiten bezüglich des Ventilsitzes verbunden sind, wobei ferner Leistungseinrichtungen (105) vorgesehen sind, denen zum Zirkulieren eines elektrischen. Stroms durch das Betätigungsglied Energie zuzuführen ist, um es durch den Joule-Effekt von einer Temperatur, die niedriger als die Übergangstemperatur ist, wobei die Wirkung der Elastikeinrichtungen (12) auf den Verschluss (10) überwiegt, auf eine Temperatur zu erwärmen, die größer als die Übergangstemperatur ist, wobei die Wirkung des Betätigungsgliedes (11) auf den Verschluss (10) überwiegt, welches Ventil dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens ein Druckausgleichsloch (18) für das Fluid an dem Ventilkörper (1) ausgebildet ist, um den Kammerteil (8) stromaufwärts des Ventilsitzes (9) in Verbindung mit der Außenseite oder einem Fluidsammelnetzwerk zu versetzen, welches Betätigungsglied (11) in dem Kammerteil (8) entsprechend dem Einlassport des Fluids untergebracht ist, wodurch eine kontinuierliche Strömung von Fluid um das Betätigungsglied sichergestellt ist, um den Kühlprozess zu beschleunigen, wobei eine Rückführkreissteuerschaltung für die Leistungseinrichtungen (105) zum Steuern des zirkulierenden Stroms als eine Funktion eines Drucksignals, das durch Fluiddrucksensiereinrichtungen (19) erzeugt wird, und in einer solchen Weise vorgesehen ist, um den Verzögerungseffekt zu versetzen, der durch das Fluid während des Erwärmungsschrittes des Betätigungsgliedes erzeugt wird.
Proportionalventil nach Anspruch 1, wobei das Formgedächtnislegierungsbetätigungsglied in der Form einer Wickelfeder ist.
Proportionalventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Fluideinlassport durch wenigstens zwei diametral entgegengesetzten Radialöffnungen (15) gebildet ist, die an dem Ventilkörper (1) ausgebildet sind und entsprechend dem Betätigungselement (11) in die Kammer verlaufen.
Proportionalventil nach Anspruch 3, wobei die Radialöffnungen eine axial verlaufende schlitzähnliche Form haben.
Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckausgleichsloch (18) an dem Ventikörper (1) nahe einem Ende davon ausgebildet ist.
Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschluss (10) von konischer Form ist.
Proportionalventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerschaltung eine PID-Steuerung enthält.
Proportionalventil nach Anspruch 7, wobei die Steuerschaltung einen Schwellenwertelektronikschalter zum Diskriminieren zwischen einem Betrieb in einer PID-Linearzone und unter Sättigungsbedingung in der positiven oder negativen Richtung enthält, um das Erreichen von Stationärzustandssteuerbedingungen zu beschleunigen.
Verfahren zum Steuern eines Proportionalventils mit einem Formgedächtnislegierungsbetätigungsglied (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Zirkulation des Fluids, das zu steuern ist, stromaufwärts des Ventilsitzes (8) aufrecht erhalten wird, um das Abfallen der Betriebskurve zu verringern, wodurch die Steuerfähigkeit durch Verzögern des Ventilöffnens und Beschleunigen des Ventilschließens verbessert wird, womit die Systemoperation linearisiert wird.