形狀記憶合金促動(dòng)的引導(dǎo)控制封閉閥的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供了一種封閉閥(100)。封閉閥(100)包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以選擇性地開(kāi)啟流體入口端口(330)與流體出口端口(331)之間的流體連通路徑的閥密封件(102)。封閉閥(100)還包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)的第一引導(dǎo)閥密封件(104a)。第一引導(dǎo)閥密封件(104a)選擇性地向引導(dǎo)控制室(332)提供加壓流體，其中引導(dǎo)控制室(332)內(nèi)的加壓流體朝第一位置偏置閥密封件(102)。封閉閥(100)還包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)的第二引導(dǎo)閥密封件(104b)。第二引導(dǎo)閥密封件(104b)選擇性地排出引導(dǎo)控制室(332)中的加壓流體。封閉閥(100)還包括一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件(106a,106b)，以在加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)在第一位置與第二位置之間促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件和第二引導(dǎo)閥密封件(104a,104b)中的一個(gè)或多個(gè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】形狀記憶合金促動(dòng)的弓I導(dǎo)控制封閉閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下文描述的實(shí)施例涉及封閉閥，且更具體而言，涉及以形狀記憶合金促動(dòng)的引導(dǎo)閥控制的封閉閥。
【背景技術(shù)】
[0002]流體處理裝置變得越來(lái)越普遍且對(duì)流體處理裝置存在有所增加的需求。一類(lèi)型的流體處理裝置為封閉閥。例如，封閉閥可為電力促動(dòng)的或流體促動(dòng)的。封閉閥具有允許閥在不需要向閥連續(xù)供應(yīng)電力的情況下保持為開(kāi)啟和/或關(guān)閉狀態(tài)的獨(dú)特特征。例如，在電力促動(dòng)的封閉閥中，可提供螺線(xiàn)管且激勵(lì)螺線(xiàn)管可促動(dòng)閥。通常，在缺乏供應(yīng)到螺線(xiàn)管中的能量的情況下，可提供永磁鐵來(lái)封閉或以其它方式將閥固持在促動(dòng)位置。雖然該系統(tǒng)最初充分地工作，但磁鐵通常暴露于流體且因此可容易受侵蝕，從而致使閥不可操作。
[0003]美國(guó)專(zhuān)利6，742，761中示出了另一類(lèi)型的電力促動(dòng)的封閉閥，該專(zhuān)利針對(duì)具有封閉特征的形狀記憶合金促動(dòng)閥。由形狀記憶合金線(xiàn)構(gòu)成的兩個(gè)促動(dòng)機(jī)構(gòu)用于在開(kāi)啟與關(guān)閉狀態(tài)之間促動(dòng)柱塞。錐形彈簧用于在缺乏偏置力的情況下由形狀記憶合金線(xiàn)將柱塞保持在促動(dòng)狀態(tài)。因此，’ 761專(zhuān)利描述了包括封閉特征的形狀記憶合金促動(dòng)閥；然而，’ 761閥需要額外的封閉構(gòu)件，即錐形彈簧，來(lái)執(zhí)行封閉特征。因此，雖然’ 761專(zhuān)利中示出的閥消除了以上論述的與侵蝕磁鐵相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，但’ 761專(zhuān)利需要極大數(shù)目的零件，這些零件在制造期間可能昂貴。此外，錐形彈簧在重復(fù)促動(dòng)期間容易損壞。
[0004]以上提到的途徑論述了電力促動(dòng)的封閉閥。另一類(lèi)型的封閉閥包括使用一個(gè)或多個(gè)引導(dǎo)閥的流體促動(dòng)的封閉閥。如果直接控制，則流體促動(dòng)的封閉閥可期望處于流體的壓力和/或流動(dòng)速率將需要極大量的電力的情況。雖然流體促動(dòng)的封閉閥是已知的，但它們通常依賴(lài)于螺線(xiàn)管控制的引導(dǎo)閥，由于需要消耗電力，故如以上所論述的引導(dǎo)閥在一些方面失效。此外，在一些情況下，由螺線(xiàn)管閥生成的電磁場(chǎng)可能在某些環(huán)境中存在問(wèn)題。另外，螺線(xiàn)管閥在它們促動(dòng)時(shí)通常產(chǎn)生可聽(tīng)見(jiàn)的嘀嗒噪聲，在某些情況下可能并不期望該噪聲。此外，引導(dǎo)促動(dòng)閥通常需要單獨(dú)的加壓流體源，其可增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。
[0005]因此，在本領(lǐng)域中存在對(duì)于可被流體促動(dòng)且當(dāng)封閉閥在位置之間被促動(dòng)時(shí)使用最小量的電力的封閉閥的需要。下文描述的實(shí)施例克服了這些問(wèn)題以及其它問(wèn)題，且在本領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)步。下文描述的實(shí)施例提供了包括通過(guò)使用形狀記憶合金來(lái)促動(dòng)的引導(dǎo)閥的封閉閥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)實(shí)施例提供了封閉閥。封閉閥包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以選擇性地開(kāi)啟流體入口端口與流體出口端口之間的流體連通路徑的閥密封件。根據(jù)實(shí)施例，封閉閥還包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以選擇性地向引導(dǎo)控制室提供加壓流體的第一引導(dǎo)閥密封件，其中引導(dǎo)控制室內(nèi)的加壓流體朝第一位置偏置閥密封件。根據(jù)實(shí)施例，封閉閥還包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以選擇性地排出引導(dǎo)控制室中的加壓流體的第二引導(dǎo)閥密封件。提供一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件以在加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)在第一位置與第二位置之間促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件和第二引導(dǎo)閥密封件中的一個(gè)或多個(gè)。
[0007]根據(jù)實(shí)施例提供了用于將閥封閉的方法。根據(jù)實(shí)施例，封閉閥包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以控制加壓流體從入口端口流動(dòng)到出口端口的閥密封件。根據(jù)實(shí)施例，該方法包括將第一形狀記憶合金元件加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上的步驟。根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括通過(guò)使用形狀記憶合金元件而將第一引導(dǎo)閥密封件從第一位置促動(dòng)到第二位置以向引導(dǎo)控制室提供加壓流體的步驟。根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括以引導(dǎo)控制室中的加壓流體朝第一位置偏置閥密封件的步驟。根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括將第一形狀記憶合金元件冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下以將第一引導(dǎo)閥密封件從第二位置促動(dòng)到第一位置來(lái)關(guān)閉引導(dǎo)控制室、從而將閥密封件保持在第一位置的步驟。
[0008]方面
根據(jù)一個(gè)方面，封閉閥包括:
閥密封件，該閥密封件可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，以選擇性地開(kāi)啟流體入口端口與流體出口端口之間的流體連通路徑；
第一引導(dǎo)閥密封件，第一引導(dǎo)閥密封件可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以選擇性地向弓I導(dǎo)控制室提供加壓流體，其中引導(dǎo)控制室內(nèi)的加壓流體朝第一位置偏置閥密封件；第二引導(dǎo)閥密封件，該第二引導(dǎo)閥密封件可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，以選擇性地排出引導(dǎo)控制室中的加壓流體；以及
一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件，該形狀記憶合金元件在加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)在第一位置與第二位置之間促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件和第二引導(dǎo)閥密封件中的一個(gè)或多個(gè)。
[0009]作為優(yōu)選，封閉閥還包括聯(lián)接到第一引導(dǎo)閥密封件和第二引導(dǎo)閥密封件的彈性部件。
[0010]作為優(yōu)選，彈性部件朝第一位置偏置第一引導(dǎo)閥密封件和第二引導(dǎo)閥密封件且部分地變形，以當(dāng)一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件在轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)將第一引導(dǎo)閥密封件和第二引導(dǎo)閥密封件促動(dòng)到它們的第二位置。
[0011]作為優(yōu)選，封閉閥還包括上部引導(dǎo)密封件和下部引導(dǎo)密封件，其中彈性部件定位在上部引導(dǎo)密封件與下部引導(dǎo)密封件之間。
[0012]作為優(yōu)選，第一引導(dǎo)閥密封件位于第一引導(dǎo)室內(nèi)且第二引導(dǎo)閥密封件位于第二引導(dǎo)室內(nèi)，且其中上部引導(dǎo)密封件和下部引導(dǎo)密封件提供了第一引導(dǎo)室與第二引導(dǎo)室之間的實(shí)質(zhì)不透流體的密封。
[0013]作為優(yōu)選，封閉閥還包括接觸一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件的兩個(gè)或更多的電接觸件。
[0014]作為優(yōu)選，第一形狀記憶合金元件在第一電接觸件與公共電接觸件之間延伸。
[0015]作為優(yōu)選，第二形狀記憶合金元件在第二電接觸件與公共電接觸件之間延伸。
[0016]根據(jù)一個(gè)方面，用于將閥封閉的方法，該閥包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以控制加壓流體從入口端口流動(dòng)到出口端口的閥密封件，該方法包括以下步驟:
將第一形狀記憶合金元件加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上；
通過(guò)使用形狀記憶合金元件而將第一引導(dǎo)閥密封件從第一位置促動(dòng)到第二位置，以向引導(dǎo)控制室提供加壓流體； 利用弓I導(dǎo)控制室中的加壓流體朝第一位置偏置閥密封件；以及將第一形狀記憶合金元件冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下，以將第一引導(dǎo)閥密封件從第二位置促動(dòng)到第一位置來(lái)關(guān)閉引導(dǎo)控制室，從而將閥密封件保持在第一位置。
[0017]作為優(yōu)選，該方法還包括以下步驟:
將第二形狀記憶合金元件加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上；
通過(guò)使用第二形狀記憶合金元件而將第二引導(dǎo)閥密封件從第一位置促動(dòng)到第二位置，以至少部分地從引導(dǎo)控制室排出加壓流體；
利用入口端口處的加壓流體朝第二位置偏置閥密封件；以及
將第二形狀記憶合金元件冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下，以將第二引導(dǎo)閥密封件從第二位置促動(dòng)到第一位置來(lái)關(guān)閉引導(dǎo)控制室，從而將閥密封件封閉在第二位置。
[0018]作為優(yōu)選，將第一形狀記憶合金元件加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上的步驟包括:通過(guò)在與第一形狀記憶合金元件接觸的至少兩個(gè)電接觸件之間施加差分電壓來(lái)熱電加熱。
[0019]作為優(yōu)選，將第一形狀記憶合金元件冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下的步驟包括移除差分電壓。
[0020]作為優(yōu)選，促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件的步驟包括:通過(guò)使用第一形狀記憶合金元件而使彈性部件部分地變形以使第一引導(dǎo)閥密封件升離第一引導(dǎo)閥座。
[0021]作為優(yōu)選，通過(guò)第一引導(dǎo)閥密封件向引導(dǎo)控制室提供的加壓流體由入口端口供應(yīng)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的封閉閥。
[0023]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的封閉閥的分解視圖。
[0024]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的封閉閥的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1至圖3以及以下描述描繪了具體示例以教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員怎樣制作和使用引導(dǎo)促動(dòng)的封閉閥的實(shí)施例的最佳模式。出于教導(dǎo)創(chuàng)造性原理的目的，已經(jīng)簡(jiǎn)化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解落入本說(shuō)明書(shū)范圍內(nèi)的來(lái)自這些示例的變型。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，下文描述的特征可以以各種方式組合以形成封閉閥的多種變型。結(jié)果，下文描述的實(shí)施例不限于下文描述的具體示例，而是僅受權(quán)利要求及其等同物限制。
[0026]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的部分地組裝的封閉閥100。圖1中示出的封閉閥100僅為部分地組裝的，以便示出否則在封閉閥100完全組裝時(shí)不可見(jiàn)的一些內(nèi)部構(gòu)件。圖2中示出的封閉閥100的分解視圖中示出了附加構(gòu)件且圖3中示出了封閉閥100的橫截面視圖。在圖1中不出的實(shí)施例中，封閉閥100包括第一殼體部分101a、處于膜片形式的閥密封件102 (也可考慮主閥密封件)、第二殼體部分101b、彈性部件103、第一引導(dǎo)閥密封件104a和第二引導(dǎo)閥密封件104b、第一偏置部件105a和第二偏置部件105b、第一形狀記憶合金(SMA)元件106a和第二形狀記憶合金(SMA)元件106b、電接觸件107a，107b, 107c、以及上部引導(dǎo)密封件108。[0027]根據(jù)實(shí)施例，閥密封件102可由第一殼體部分IOla和第二殼體部分IOlb保持在適合的位置。例如，閥密封件102可夾在第一殼體部分IOla與第二殼體部分IOlb之間。作為備選，閥密封件102可通過(guò)使用產(chǎn)生不透流體的聯(lián)接(如，膠粘劑、粘合劑等)的一些其它方法而聯(lián)接到各個(gè)殼體部分101a，101b。用于將閥密封件102聯(lián)接到殼體部分101a，IOlb的具體方法絕不應(yīng)限制本實(shí)施例的范圍。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，閥密封件102與第一殼體部分IOla和第二殼體部分IOlb兩者形成實(shí)質(zhì)不透流體的密封。
[0028]圖1中還示出了彈性部件103，該彈性部件103控制引導(dǎo)閥密封件104a，104b的促動(dòng)。如下文更加詳細(xì)地論述，可促動(dòng)引導(dǎo)閥密封件104a，104b以控制用于控制閥密封件102的引導(dǎo)流體。彈性部件103可包括在施加了預(yù)定的力時(shí)能夠部分地變形且然后一旦移除該力就回到初始形狀的多種材料。例如，在一個(gè)實(shí)施例，彈性部件103包括不銹鋼板。然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到備選材料。如圖所示，引導(dǎo)閥密封件104a，104b聯(lián)接到彈性部件103。
[0029]第一偏置部件105a和第二偏置部件105b也聯(lián)接到彈性部件103。偏置部件105a, 105b可用于偏置彈性部件103，以促動(dòng)引導(dǎo)閥密封件104a，104b。如下文更詳細(xì)地論述的那樣，可選擇彈性部件103的形狀和大小以便偏置部件105a，105b的側(cè)向移動(dòng)導(dǎo)致引導(dǎo)閥密封件104a，104b的期望的軸向移動(dòng)。
[0030]根據(jù)實(shí)施例，如下文更加詳細(xì)地論述的那樣，SMA元件106a，106b可提供偏置力到偏置部件105a，105b上。如圖所示，SMA元件106a，106b在兩個(gè)電接觸件之間的SMA元件106a, 106b上的位置處接觸偏置部件105a，105b。例如，第一 SMA元件106a接觸第一電接觸件107a與公共電接觸件107c之間的第一偏置部件105a。類(lèi)似地，第二 SMA元件106b接觸第二電接觸件107b與公共電接觸件107c之間的第二偏置部件105b。SMA元件106a，106b可聯(lián)接到偏置部件105a，105b或可簡(jiǎn)單地接觸偏置部件105a，105b。
[0031]在備選實(shí)施例中，閥密封件104a，104b可在不使用彈性部件103和偏置部件105a, 105b的情況下直接聯(lián)接到SMA元件106a，106b。例如，閥密封件104a，104b可包括具有直接連接到柱塞上的SMA元件106a，106b的柱塞型閥。因此，本實(shí)施例不應(yīng)限于彈性部件103和偏置部件105a, 105b。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,可提供單個(gè)SMA兀件來(lái)促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件104a和第二引導(dǎo)閥密封件104b中的一者，同時(shí)使用另一種方法來(lái)促動(dòng)另一個(gè)引導(dǎo)閥密封件。例如，SMA元件106a可提供成促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件104a，同時(shí)第二引導(dǎo)閥密封件104b被手動(dòng)地促動(dòng)。
[0032]根據(jù)示出的實(shí)施例，SMA元件106a，106b分別聯(lián)接到兩個(gè)電接觸件107a，107c和107b, 107c。然而，在其它實(shí)施例中，SMA元件106a，106b可聯(lián)接到多于兩個(gè)的電接觸件。類(lèi)似地，盡管本實(shí)施例利用了公共電接觸件107c，但應(yīng)理解的是，在其它實(shí)施例中，各個(gè)SMA元件106a，106b均可聯(lián)接到兩個(gè)單獨(dú)的電接觸件，S卩，可不存在公共電接觸件。然而，公共電接觸件107c的使用可減少形成閥100所需的構(gòu)件的數(shù)目，因此可減少與閥100相關(guān)聯(lián)的成本。
[0033]根據(jù)示出的實(shí)施例，電接觸件107a至107c示為聯(lián)接到第二殼體部分101b。然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，在其它實(shí)施例中，電接觸件107a至107c可聯(lián)接到其它殼體部分且實(shí)施例不應(yīng)限于附圖中示出的具體情況。
[0034]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的封閉閥100的分解視圖。除圖1中示出的構(gòu)件外，圖2還示出了下部引導(dǎo)密封件208、第三殼體部分101c、以及印制電路板(PCB) 210。PCB 210可提供成選擇性地激勵(lì)電接觸件107a至107c。PCB 210可與用戶(hù)界面、處理系統(tǒng)等電性連通，用戶(hù)界面、處理系統(tǒng)等可提供指示需要促動(dòng)的引導(dǎo)閥密封件104a，104b的適合的信號(hào)。
[0035]如可從圖2中理解到的那樣，彈性部件103可定位在上部引導(dǎo)密封件108與下部弓I導(dǎo)密封件208之間。在一些實(shí)施例中，上部引導(dǎo)密封件108和下部引導(dǎo)密封件208可幫助控制彈性部件103的什么部分在引導(dǎo)閥密封件104a，104b的促動(dòng)期間移動(dòng)。例如，彈性部件103示為包括實(shí)質(zhì)圓形部分203與中心支承件204和兩個(gè)引導(dǎo)凸片205a，205b。同樣，上部引導(dǎo)密封件108和下部引導(dǎo)密封件208包括實(shí)質(zhì)與彈性部件103的圓形部分203和中心支承件204的形狀和大小相匹配的實(shí)質(zhì)圓形部分210，211和中心支承件212，213。因此，當(dāng)彈性部件103定位在上部引導(dǎo)密封件108與下部引導(dǎo)密封件208之間時(shí)，引導(dǎo)凸片205a，205b自由移動(dòng)，同時(shí)彈性部件103的剩余部分的移動(dòng)實(shí)質(zhì)受到限制。伴隨圖3的論述中更詳細(xì)地論述了該受限制的移動(dòng)。
[0036]圖2中還示出了閥聯(lián)接密封件220。如可認(rèn)識(shí)到的那樣，封閉閥100可聯(lián)接到各種裝置。閥聯(lián)接密封件220可與裝置或用于將加壓流體從閥100輸送到裝置的流體導(dǎo)管、軟管等形成實(shí)質(zhì)不透流體的密封。
[0037]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的封閉閥100的橫截面視圖。根據(jù)圖3中示出的實(shí)施例，封閉閥100包括第一流體端口 330和第二流體端口 331。根據(jù)實(shí)施例，第一流體端口 330可包括流體入口而第二流體端口 331包括流體出口。然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，可使通過(guò)封閉閥100的流動(dòng)反向，且下文的論述提到入口和出口只是為了幫助理解附圖。如可看到的那樣，閥密封件102可選擇性地接觸形成于第一殼體部分IOla的閥座202，以便選擇性地將入口端口330與出口端口 331密封開(kāi)來(lái)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，雖然圖3示出了包括第一殼體部分IOla的一部分的閥座202，在其它實(shí)施例中，閥座202可包括聯(lián)接到第一殼體部分IOla的單獨(dú)構(gòu)件。例如，可期望的是提供具有不同于第一殼體部分IOla的物理特征的閥座202。根據(jù)實(shí)施例，第一殼體部分10Ia可由塑料材料形成，而單獨(dú)的閥座可由橡膠或一些其它可部分地變形的材料形成。因此，雖然不是總是需要單獨(dú)的閥座202 ;但單獨(dú)的閥座可根據(jù)已知的方法聯(lián)接到第一殼體部分101a。
[0038]根據(jù)示出的實(shí)施例，第一引導(dǎo)供應(yīng)通道330a從入口端口 330分支。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，第一引導(dǎo)供應(yīng)通道330a可包括具有其自身的加壓流體源的單獨(dú)的流體通道。然而，從入口端口 330分支出第一引導(dǎo)供應(yīng)通道330a，消除了對(duì)單獨(dú)的加壓流體源的需要。如圖所示，第一引導(dǎo)供應(yīng)通道330a朝第一引導(dǎo)室304a延伸穿過(guò)閥密封件102。如可看到的那樣，第一引導(dǎo)閥密封件104a位于第一引導(dǎo)室304a內(nèi)。第一引導(dǎo)閥密封件104a可在第一位置(不出)與第二位置之間移動(dòng)。在第一位置，第一引導(dǎo)閥密封件104a與第一引導(dǎo)閥座305a形成實(shí)質(zhì)不透流體的密封。在第二位置，第一引導(dǎo)閥密封件104a移離第一引導(dǎo)閥座305a，以便開(kāi)啟第一引導(dǎo)供應(yīng)通道330a與第一引導(dǎo)出口通道330b之間的流體連通路徑。第一引導(dǎo)出口通道330b與引導(dǎo)控制室332處于流體連通。如可看到的，閥密封件102的第一側(cè)暴露于引導(dǎo)控制室332。根據(jù)實(shí)施例，引導(dǎo)控制室332內(nèi)的加壓流體作用于閥密封件102，以朝第一位置偏置閥密封件102。在不出的實(shí)施例中，在第一位置，閥密封件102抵靠閥座202而密封。
[0039]根據(jù)實(shí)施例，第二引導(dǎo)供應(yīng)通道331a與引導(dǎo)控制室332處于流體連通。第二引導(dǎo)供應(yīng)通道331a提供引導(dǎo)控制室332與第二引導(dǎo)室304b之間的流體連通路徑。如圖所示，第二引導(dǎo)閥密封件104b位于第二引導(dǎo)室304b內(nèi)。第二引導(dǎo)閥密封件104b可在第一位置(示出)與第二位置之間移動(dòng)。在第一位置，第二引導(dǎo)閥密封件104b與第二引導(dǎo)閥座305b形成實(shí)質(zhì)不透流體的密封。在第二位置，第二引導(dǎo)閥密封件104b移離第二引導(dǎo)閥座305b，以便開(kāi)啟第二引導(dǎo)供應(yīng)通道331a與第二引導(dǎo)出口通道331b之間的流體連通路徑。如可看到的那樣，第二引導(dǎo)出口通道331b提供了第二引導(dǎo)室304b與流體出口 331之間的流體連通路徑。第二引導(dǎo)出口通道331b的一部分以虛線(xiàn)示出，這是由于它定位成在橫截面視圖所截取之外。如可看到的那樣，第二引導(dǎo)出口通道331b延伸穿過(guò)閥密封件102的一部分。
[0040]在使用中，第一引導(dǎo)閥密封件104a和第二引導(dǎo)閥密封件104b可選擇性地被促動(dòng)，以便開(kāi)啟和關(guān)閉閥密封件202。根據(jù)實(shí)施例，第一引導(dǎo)閥密封件104a和第二引導(dǎo)閥密封件104b的促動(dòng)可通過(guò)使用第一 SMA元件106a和第二 SMA元件106b來(lái)執(zhí)行。第一 SMA元件106a和第二 SMA元件106b在加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)可促動(dòng)對(duì)應(yīng)的引導(dǎo)閥密封件104a，104b。根據(jù)示出的實(shí)施例，SMA元件106a，106b可通過(guò)激勵(lì)電接觸件107a至107c而經(jīng)由熱電加熱來(lái)加熱。熱電加熱SMA元件106a，106b，可通過(guò)在兩個(gè)或更多的電接觸件之間施加差分電壓來(lái)執(zhí)行。根據(jù)實(shí)施例，例如，電接觸件中的一者可接地或處于負(fù)電壓。例如，根據(jù)實(shí)施例，為了加熱第一 SMA元件106a，差分電壓可施加在第一電接觸件107a與公共電接觸件107c之間。類(lèi)似地，第二 SMA元件106b可通過(guò)在第二電接觸件107b與公共電接觸件107c之間施加差分電壓來(lái)加熱。應(yīng)理解的是，雖然SMA元件106a，106b描述為包括單獨(dú)的構(gòu)件，但在一些實(shí)施例中，單個(gè)SMA元件可圍繞閥延伸且接觸各個(gè)電接觸件107a至107c，以便產(chǎn)生可以以上述的方式獨(dú)立地加熱的獨(dú)立部分。此外，雖然論述中提到熱電加熱SMA元件106a, 106b，但在其它實(shí)施例中，SMA元件106a，106b可通過(guò)使用其它方法來(lái)加熱，如，單獨(dú)的加熱元件(未示出)。
[0041 ] 形狀記憶合金為通常已知它們的物理轉(zhuǎn)變?cè)谵D(zhuǎn)變溫度以上的金屬。通過(guò)組合適合的合金，可確定SMA元件106a，106b的轉(zhuǎn)變溫度。轉(zhuǎn)變溫度大體上理解為SMA材料開(kāi)始從馬氏體晶體結(jié)構(gòu)向奧氏體晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變所處于的溫度。當(dāng)SMA元件106a，106b在轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，金屬保持馬氏體晶體結(jié)構(gòu)。在馬氏體晶體結(jié)構(gòu)中，金屬可物理地變形成第一大小和/或形狀且在轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)可保持該形狀。根據(jù)實(shí)施例，物理變形包括通過(guò)使用偏置部件105a, 105b和彈性部件103而拉伸SMA元件106a, 106b。
[0042]在將SMA元件106a，106b加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，SMA元件106a，106b開(kāi)始轉(zhuǎn)變成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，其中合金回到其"記憶的"、之前變形的大小和/或形狀。由于沒(méi)有以多種類(lèi)型的相變發(fā)生擴(kuò)散，故發(fā)生在SMA材料中的轉(zhuǎn)變是相對(duì)較快的。SMA材料的該獨(dú)特性質(zhì)可用于封閉閥100中，以便選擇性地開(kāi)啟或關(guān)閉引導(dǎo)閥密封件104a，104b。
[0043]根據(jù)實(shí)施例，加壓流體可供應(yīng)至封閉閥100的入口端口 330。單獨(dú)的流體聯(lián)接件(未示出)可提供成供應(yīng)加壓流體。例如，加壓流體可包括液體或氣體。如可認(rèn)識(shí)到的是，在加壓流體供應(yīng)到入口端口 330的情況下，閥密封件102將由于作用于閥密封件102的流體壓力而移離閥座202。因此，加壓流體將能夠從入口端口 330流到出口端口 331。
[0044]為了使閥密封件102向閥座202返回，S卩，關(guān)閉閥100，可促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件104a。為了促動(dòng)第一引導(dǎo)閥密封件104a,第一 SMA兀件106a可通過(guò)在第一電接觸件107a與公共電接觸件107c之間施加差分電壓來(lái)熱電加熱。所施加的電壓將SMA元件106a熱電加熱到SM元件106a的轉(zhuǎn)變溫度以上。在SM元件106a加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，SM元件106a回到其記憶的大小且克服由偏置部件105和彈性部件103提供的拉伸力。在SMA元件106a的大小減小時(shí)，大致垂直于閥的縱軸線(xiàn)A-A向內(nèi)拉動(dòng)偏置部件105a。偏置部件105a的該向內(nèi)移動(dòng)引起彈性部件103的至少一部分部分地變形。然而，彈性部件103的大部分定位在上部引導(dǎo)密封件108與下部引導(dǎo)密封件208之間。因此，在第一引導(dǎo)凸片205a實(shí)現(xiàn)彈性部件103的實(shí)質(zhì)所有移動(dòng)，第一引導(dǎo)凸片205a大致平行于如圖中所示的縱軸線(xiàn)A-A而向上移動(dòng)，引起引導(dǎo)閥密封件104a移離引導(dǎo)閥座305a。引導(dǎo)凸片205a由于由上部引導(dǎo)密封件108和下部引導(dǎo)密封件208產(chǎn)生的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)而向上移動(dòng)。
[0045]在引導(dǎo)閥密封件104a移離引導(dǎo)閥座305a時(shí)，第一引導(dǎo)供應(yīng)通道330a中的加壓流體被帶成與引導(dǎo)控制室332流體連通。流體通過(guò)上部中心支承件212和下部中心支承件213而與第二引導(dǎo)室304b實(shí)質(zhì)隔離開(kāi)。如可看到的那樣，在流體作用于閥密封件102的底部以朝第二位置偏置閥密封件102且通過(guò)出口端口 331排出閥的情況下，作用于閥密封件102頂部的朝第一位置偏置閥密封件102的閥室332中的加壓流體提供了更大的偏置力。因此，在加壓流體供應(yīng)到引導(dǎo)控制室332的情況下，閥密封件102移動(dòng)到第一位置以與閥座202再次形成實(shí)質(zhì)不透流體的密封。
[0046]如可認(rèn)識(shí)到的是，在閥密封件102關(guān)閉且入口端口 330和引導(dǎo)出口通道330b處的流體壓力實(shí)質(zhì)相等的情況下，閥密封件102保持在第一位置。這是由于雖然流體壓力實(shí)質(zhì)相等，但引導(dǎo)控制室332中的流體壓力作用于閥密封件102上的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)大于由入口端口330中的流體作用的閥密封件102的區(qū)域。當(dāng)閥密封件102處于第一位置時(shí)，入口端口 330中的流體僅作用于在閥座202外的閥密封件102的區(qū)域。相反，引導(dǎo)控制室332中的流體作用于在殼體101a，IOlb內(nèi)的閥密封件102的實(shí)質(zhì)整個(gè)部分。因此，雖然流體壓力實(shí)質(zhì)相同，但由引導(dǎo)控制室332中的流體提供的偏置力實(shí)質(zhì)大于由入口端口 330中的流體提供的偏置力。
[0047]因此,一旦閥密封件102移動(dòng)回第一位置,就可移除施加于第一電接觸件107a與公共電接觸件107c之間的差分電壓。根據(jù)實(shí)施例,一旦移除差分電壓，第一 SMA兀件106a的溫度就降到轉(zhuǎn)變溫度以下，且彈性部件103和偏置部件105a可再次拉伸第一 SMA元件106a，且引導(dǎo)閥密封件104a可返回以與引導(dǎo)閥座305a形成實(shí)質(zhì)不透流體的密封。只要供應(yīng)到入口端口 330的壓力不以超過(guò)閾值的量改變，閥密封件102就將保持在第一位置，即，閥密封件102被封閉關(guān)閉。因此，閥密封件102可在缺乏提供到閥100的電能的情況下保持關(guān)閉。
[0048]根據(jù)實(shí)施例，為了使閥密封件102朝第二位置移動(dòng)、移離閥座202，可促動(dòng)第二引導(dǎo)閥密封件104b。第二閥密封件104b的促動(dòng)可以以與第一引導(dǎo)閥密封件104a的促動(dòng)類(lèi)似的方式來(lái)執(zhí)行。根據(jù)實(shí)施例，差分電壓可施加在第二電接觸件107b與公共電接觸件107c之間，以便熱電加熱第二 SMA元件106b。在第二 SMA元件106b加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，第二SMA元件106b回到其記憶的大小。在SMA元件106b回到其記憶的大小時(shí)，SMA元件106b克服由彈性部件103和偏置部件105b施加的力。在SMA元件106b的長(zhǎng)度減小時(shí)，SMA元件106b大致垂直于縱軸線(xiàn)A-A將力施加到第二偏置部件105b上，以使彈性部件103變形。如以上所論述，彈性部件103的實(shí)質(zhì)部分定位在上部引導(dǎo)密封件108與下部引導(dǎo)密封件208之間。因此，當(dāng)偏置部件105b如圖中所示向內(nèi)移動(dòng)時(shí)，第二引導(dǎo)凸片205b由于由上部引導(dǎo)密封件108和下部引導(dǎo)密封件208產(chǎn)生的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)而大致平行于縱軸線(xiàn)A-A向上移動(dòng)。
[0049]根據(jù)實(shí)施例，在第二引導(dǎo)凸片205b向上移動(dòng)時(shí)，第二引導(dǎo)閥密封件104b在第二引導(dǎo)室304b內(nèi)移離第二引導(dǎo)閥座305b。這經(jīng)由第二引導(dǎo)供應(yīng)通道331a和第二引導(dǎo)出口通道331b而開(kāi)啟了引導(dǎo)控制室332與出口端口 331之間的流體連通路徑。因此，可至少部分地排出引導(dǎo)控制室332內(nèi)的流體，從而減輕朝第一位置偏置閥密封件102的壓力。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，一些流體可留在引導(dǎo)控制室332內(nèi)。然而，只要引導(dǎo)控制室332內(nèi)的壓力降到閾值水平以下，輸入端口 330中的流體壓力就可使閥密封件102偏離閥座202以再次開(kāi)啟封閉閥100。在排出了引導(dǎo)控制室332中的壓力的情況下，可移除施加在第二電接觸件107b與公共電接觸件107c之間的差分電壓，且第二 SMA元件106b的溫度可降到轉(zhuǎn)變溫度以下，從而抵靠第二引導(dǎo)閥座305b關(guān)閉第二引導(dǎo)閥密封件104a。如可認(rèn)識(shí)到的是，閥密封件102由于向輸入端口 330供應(yīng)的加壓流體而保持在第二位置，而不需要向封閉閥100供應(yīng)的電力。
[0050]因此，封閉閥100可被封閉開(kāi)啟或關(guān)閉，且僅需要在改變狀態(tài)時(shí)向封閉閥100供應(yīng)電力。此外，本實(shí)施例的封閉閥100不需要附加構(gòu)件(如，錐形彈簧)來(lái)如現(xiàn)有技術(shù)所需要的那樣將閥封閉。相反，開(kāi)啟或關(guān)閉位置處的閥100的封閉可通過(guò)使用由閥100控制的加壓流體來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，如上所述，本實(shí)施例的封閉閥100不需要單獨(dú)的引導(dǎo)流體。相反，用于控制閥密封件102的促動(dòng)的引導(dǎo)流體可為由閥100控制的相同流體。
[0051 ] 以上實(shí)施例的詳細(xì)描述不是在本說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)由發(fā)明人構(gòu)想的所有實(shí)施例的詳盡描述。實(shí)際上，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，可不同地組合或消除上述實(shí)施例的某些元件以產(chǎn)生其它實(shí)施例，且此類(lèi)其它實(shí)施例落入本說(shuō)明書(shū)的范圍和教導(dǎo)內(nèi)容。對(duì)本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也將明顯的是，可整體或部分地組合上述實(shí)施例以在本說(shuō)明書(shū)的范圍和教導(dǎo)內(nèi)容內(nèi)產(chǎn)生附加實(shí)施例。
[0052]因此，雖然本文出于示例性目的描述了封閉閥的具體實(shí)施例和示例，但如相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的那樣，各種等同的修改也可能在本說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)。本文提供的教導(dǎo)內(nèi)容可應(yīng)用于其它閥，而不僅僅應(yīng)用于以上描述且附圖中示出的實(shí)施例。因此，實(shí)施例的范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求確定。
【權(quán)利要求】
1.一種封閉閥(100),包括: 閥密封件(102)，所述閥密封件(102)能夠在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，以選擇性地開(kāi)啟流體入口端口(330)與流體出口端口(331)之間的流體連通路徑； 第一引導(dǎo)閥密封件(104a),所述第一引導(dǎo)閥密封件(104a)能夠在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，以選擇性地向引導(dǎo)控制室(332)提供加壓流體，其中所述引導(dǎo)控制室(332)內(nèi)的加壓流體朝所述第一位置偏置所述閥密封件(102)； 第二引導(dǎo)閥密封件(104b)，所述第二引導(dǎo)閥密封件(104b)能夠在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，以選擇性地排出所述引導(dǎo)控制室(332)中的所述加壓流體；以及 一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件(106a，106b)，所述形狀記憶合金元件(106a，106b)在加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)在所述第一位置與所述第二位置之間促動(dòng)所述第一引導(dǎo)閥密封件和所述第二引導(dǎo)閥密封件(104a，104b)中的一個(gè)或多個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉閥(100)，其特征在于，所述封閉閥(100)還包括聯(lián)接到所述第一引導(dǎo)閥密封件和所述第二引導(dǎo)閥密封件(104a，104b)的彈性部件(103)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封閉閥(100)，其特征在于，所述彈性部件(103)朝所述第一位置偏置所述第一引導(dǎo)閥密封件和所述第二引導(dǎo)閥密封件(104a，104b)，且當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件(106a，106b)在所述轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)部分地變形以將所述第一引導(dǎo)閥密封件和所述第二引導(dǎo)閥密封件(104a，104b)促動(dòng)到它們的第二位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封閉閥，其特征在于，所述封閉閥還包括上部引導(dǎo)密封件(108)和下部引導(dǎo)密 封件(208)，其中所述彈性部件(103)定位在所述上部引導(dǎo)密封件與所述下部引導(dǎo)密封件(108，208)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的封閉閥，其特征在于，所述第一引導(dǎo)閥密封件(104a)位于第一引導(dǎo)室(304a)內(nèi)且所述第二引導(dǎo)閥密封件(104b)位于第二引導(dǎo)室(304b)內(nèi)，且其中所述上部引導(dǎo)密封件和所述下部引導(dǎo)密封件(108，208)提供所述第一引導(dǎo)室與所述第二引導(dǎo)室(304a，304b)之間的實(shí)質(zhì)不透流體的密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉閥(100)，其特征在于，所述封閉閥(100)還包括接觸所述一個(gè)或多個(gè)形狀記憶合金元件(106a，106b)的兩個(gè)或更多的電接觸件(107a-107c)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的封閉閥(100)，其特征在于，第一形狀記憶合金元件(106a)在第一電接觸件(107a)與公共電接觸件(107c)之間延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的封閉閥(100)，其特征在于，第二形狀記憶合金元件(106b)在第二電接觸件(107b)與公共電接觸件(107c)之間延伸。
9.一種用于將閥封閉的方法，該閥包括能夠在第一位置與第二位置之間移動(dòng)以控制加壓流體從入口端口流動(dòng)到出口端口的閥密封件，所述方法包括以下步驟: 將第一形狀記憶合金元件加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上； 通過(guò)使用所述形狀記憶合金元件而將第一引導(dǎo)閥密封件從第一位置促動(dòng)到第二位置，以向引導(dǎo)控制室提供加壓流體； 利用所述引導(dǎo)控制室中的所述加壓流體朝所述第一位置偏置所述閥密封件；以及 將所述第一形狀記憶合金元件冷卻到所述轉(zhuǎn)變溫度以下，以將所述第一引導(dǎo)閥密封件從所述第二位置促動(dòng)到所述第一位置來(lái)關(guān)閉所述引導(dǎo)控制室，從而將所述閥密封件保持在所述第一位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 將第二形狀記憶合金元件加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上； 通過(guò)使用所述第二形狀記憶合金元件而將第二引導(dǎo)閥密封件從第一位置促動(dòng)到第二位置，以至少部分地從所述引導(dǎo)控制室排出所述加壓流體； 利用所述入口端口處的所述加壓流體朝所述第二位置偏置所述閥密封件；以及 將所述第二形狀記憶合金元件冷卻到所述轉(zhuǎn)變溫度以下，以將所述第二引導(dǎo)閥密封件從所述第二位置促動(dòng)到所述第一位置來(lái)關(guān)閉所述引導(dǎo)控制室，從而將所述閥密封件封閉在所述第二位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將所述第一形狀記憶合金元件加熱到所述轉(zhuǎn)變溫度以上的步驟包括:通過(guò)在與所述第一形狀記憶合金元件接觸的至少兩個(gè)電接觸件之間施加差分電壓來(lái)熱電加熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將所述第一形狀記憶合金元件冷卻到所述轉(zhuǎn)變溫度以下的步驟包括移除所述差分電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，促動(dòng)所述第一引導(dǎo)閥密封件的步驟包括:通過(guò)使用所述第一形狀記憶合金元件而使彈性部件部分地變形以使所述第一引導(dǎo)閥密封件升離第一引導(dǎo)閥座。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，通過(guò)所述第一引導(dǎo)閥密封件向所述引導(dǎo)控制室提供的所述加壓流·體被從所述入口端口供應(yīng)。
【文檔編號(hào)】F16K31/128GK103827562SQ201280033803
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月7日
【發(fā)明者】N.德佩拉斯, S.哈格爾 申請(qǐng)人:弗路德自動(dòng)控制系統(tǒng)有限公司