專利名稱：采用形狀記憶合金的流量控制閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用形狀記憶合金絲被施加電流后發(fā)生的溫度形變特性進行流體和氣體流量調(diào)節(jié)的方法和實現(xiàn)這一方法的形狀記憶合金流量控制閥門。屬于流體和氣體流量控制領域。
背景技術：
氣體和液體的流量控制通常是通過流量控制閥門來完成的，傳統(tǒng)的流量控制閥門主要有手動閥門，電磁閥門，氣動閥門和電動閥門。所有這些閥門具有體積大，結構復雜，操作不變和成本高的缺點。
形狀記憶合金(SMA)的金相結構在常溫下為馬氏體狀態(tài)，當加熱到相變溫度之后成為奧氏體狀態(tài)，當溫度下降到相變溫度以下時又回到馬氏體狀態(tài)。如果在馬氏體狀態(tài)下將SMA加工成一定的形狀，然后將其加熱到相變溫度以上，將使SMA記住該形狀。SMA在低于金屬相轉變溫度時，可以被加工成另一種形狀，但是，當溫度達到或超過轉變溫度時，SMA自動變化成原來記憶的形狀。本發(fā)明利用形狀記憶合金絲獨特的溫度形變特性來制造可以調(diào)節(jié)流體和氣體流量的控制閥。

發(fā)明內(nèi)容
利用SMA的形狀記憶特性可以制作對環(huán)境溫度敏感的SMA驅動器。由于SMA驅動器動作不受溫度以外的環(huán)境因素的影響，無常規(guī)電機或液壓系統(tǒng)的可動密封部分，因而可在普通元件不能適應的水或真空中使用，甚至可在條件更加嚴酷的場合(如在腐蝕環(huán)境或原子能反應堆)中使用。因此利用SMA這種能變形伸縮的特點而制作的微驅動器代替電磁機構和微型電機等復雜裝置，可大大簡化結構、同時還節(jié)約能源，具有高功率體積比的優(yōu)點，因此十分適用于微機電系統(tǒng)中，尤其適用于與溫度傳感器集成和驅動之間窄小的場合。
本發(fā)明通過對形狀記憶合金絲施加電流調(diào)控形狀記憶合金絲的溫度，使其產(chǎn)生相應的收縮形變和復原，進而這種收縮形變和復原轉化為控制閥氣門芯的開啟和關閉，最終實現(xiàn)了控制閥對氣體和液體的流量調(diào)節(jié)。并且為形狀記憶合金絲設計了具有散熱功能保護殼，保護殼可以有效防止形狀記憶合金絲遭受物理損傷和提供高效的散熱功能降低形狀記憶合金絲的溫度，迅速完成復位動作提高控制閥門響應速度?；诒痉椒▽崿F(xiàn)對流體和氣體的流量調(diào)節(jié)的控制閥的實現(xiàn)方法有很多種，可以根據(jù)實際需要制造成各種類型。


圖1流量控制閥結構2形狀記憶合金絲與氣門芯和電路板的連接圖3氣門芯示意圖1.保護殼(兩根形狀記憶合金絲在保護殼下) 2.出氣門芯3.進氣門芯 4.插針 5.塑料支架 6.彈簧 7.印刷電路板 8.固定端9.形狀記憶合金絲 10.氣門芯通孔具體實施方式
一種類型的采用形狀記憶合金的調(diào)節(jié)流量的控制閥的結構示意圖參見圖1所示。
主要由
1)具有散熱功能的保護殼2)控制閥進氣氣門芯3)控制閥出氣氣門芯4)電源和控制信號插針5)塑料支架6)復位彈簧7)含有控制電路的印刷電路板8)形狀記憶合金絲流量控制閥的保護殼通過塑料支架固定在印刷電路板上。如圖2所示，每一根形狀記憶合金絲穿過柱狀控制閥氣門芯的通孔，氣門芯位于此形狀記憶合金絲的中間位置，形狀記憶合金絲的兩端由具有導電性的端子固定在印刷電路板上，脈寬調(diào)制電流通過這兩個固定端子施加于形狀記憶合金絲上。如圖1中所示，復位彈簧套在柱狀的控制閥氣門芯上，控制閥氣門芯的支架被固定在印刷電路板上，套有彈簧的控制閥氣門芯被夾在保護殼和印刷電路板的中間。氣門芯表面敷有耐磨密封橡膠層。印刷電路板上的電路具有變結構控制和脈寬調(diào)制功能。
權利要求
1.一種適用于控制氣體或液體流量的調(diào)節(jié)方法，其特性在于通過對形狀記憶合金施加脈沖調(diào)制電流，調(diào)控形狀記憶合金元件的溫度使得它產(chǎn)生收縮動作，然后通過圖1所示的機構將這種收縮運動轉變?yōu)榭刂崎y氣門運動。然后通過改變電流強度和使用緊鄰安裝在形狀記憶合金元件的散熱裝置來降低形狀記憶合金元件的溫度，進而使得記憶合金元件恢復原來的形狀。同時，形狀記憶合金元件的復原動作也由如圖1所示的機構轉變?yōu)橄鄳目刂崎y氣門芯運動。
2.一種實現(xiàn)如權利要求1所述的流體和氣體流量的調(diào)節(jié)方法的控制閥。其特征主要在于有多根形狀記憶合金絲，氣門芯，含有控制電路的電路板，具有散熱功能的保護殼，復位彈簧，控制閥的塑料支架和形狀記憶合金元件的鉚接固定端組成。本實現(xiàn)中使用了兩根形狀記憶合金絲，但是可以根據(jù)應用需要使用任意數(shù)目的形狀記憶合金絲。
3.控制閥門的氣門芯有兩個，分別是用于控制流體和氣體的進氣門芯和出氣門芯。這兩個氣門芯的開關動作分別由兩根形狀記憶合金絲的收縮和復原動作完成的。形狀記憶合金絲穿過氣門芯的通孔，其兩端固定在印刷電路板上。
4.彈簧用作控制閥氣門芯的輔助位置復原機構，確保綁定了不再施加電流的形狀記憶合金絲的氣門芯能夠恢復到初始位置。
5.此流量控制閥把含有控制電路的印刷電路板，形狀記憶合金絲和具有散熱功能的保護殼集成在一起。本發(fā)明所公開的實現(xiàn)中采用的形狀記憶合金絲的橫截面是圓形的，但是也可以是其他形狀如正方形，橢圓形，矩形和其他任意形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種采用了形狀記憶合金的流量控制閥。通過對用于制作本控制閥的形狀記憶合金元件施加脈沖調(diào)制電流將形狀記憶合金的收縮和復原動作轉化為控制流量的開關動作。本發(fā)明結構簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，精度好，通過開關動作可以實現(xiàn)對流體或氣體的流量控制。本發(fā)明也可以用作為一種行程開關或者產(chǎn)生微小位移的執(zhí)行器。
文檔編號G05D7/00GK101078451SQ20061008216
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權日2006年5月22日
發(fā)明者王哲龍 申請人:王哲龍