[其他]动作温度及行程均可调的速动元件

说明书

本实用新型是一种涉及化工和电器方面的动作温度及行程可调、可刚性或柔性输出的速动热敏控制元件。该元件可在有源或无源情况下工作、不受外界电磁场干扰。

作为热敏控制元件，无论是热双金属或形状记忆合金，其动作速度依赖于外界温度变化速率，动作缓慢，元件的比热推力小，用材量多，成本高，并且由于动作速度较慢，限制了应用的范围。

已有的一些速动元件设计如速动开关，动作量和输出的热推力小，不能满足有较大行程和较大热推力的热机械设计要求、如阀门、快速热敏释放装置等。

本实用新型的目的是设计并制造出一种具有速动特性，且动作温度连续可调、可刚性或柔性输出动作的控制元件。它既可增强元件的比热推力、减少元件的用料，又可按要求调节动作温度、行程或改变动作的输出方式。元件所用热敏材料可以是形状记忆合金，也可以是热双金属。

本实用新型是利用应力制约相变或应力制约热膨胀的原理来实现元件的快速动作和温度调节。其结构剖图如图1所示，〔1〕是热敏元件，〔2〕是磁吸机构、〔3〕是衔铁、〔4〕是动作输出杆、〔5〕是磁吸机构同轴孔，δ为输出行程，〔6〕为可调螺丝。磁吸机构〔2〕可以是电磁铁或永久磁铁，分成两组、纵向排列、相互间距离可调，每组中间有一同轴孔〔5〕，可供动作输出杆〔4〕作纵向滑动。动作输出杆〔4〕放置在磁吸机构的同轴孔〔5〕内，并固联在衔铁〔3〕，衔铁〔3〕置于两组磁吸机构之间；热敏元件〔1〕一端与可调螺丝〔6〕相连，另一端与动作输出杆〔4〕相连，其动作由动作输出杆〔4〕的另一端输出，调节可调螺丝〔6〕，可改变热敏元件〔1〕的长度，以连续改变元件的速动温度。本实用新型利用热敏元件〔1〕所承受的磁吸机构〔2〕提供的正反约束力，以达到连续改变热敏元件动作温度和速度的目的。在变温过程中，当低温相转变为高温相（或高温相转变为低温相）的相变驱动力足以克服磁吸机构〔2〕的电磁力的约束时，元件突然动作以达到该温度时的稳定状态。改变温度的变化方向，过程朝相反方向进行。因此，随着温度的升降，速动元件依“双稳态”的要求改变形状并输出动作。改变电磁力的大小（可通过改变电磁线圈的匝数或电流来实现），可以连续改变相变温度，因此就改变了速动元件的动作温度。调节两组磁吸机构的相互位置可以改变输出行程δ。热敏元件〔1〕可以由热双金属材料、各种金属基形状记忆合金材料做成长度能可逆地伸长或缩短的弹簧，也可用其他双程速动元件、高温端限定的单程速动元件、低温端限定的单程速动元件。根据热敏元件〔1〕制造材料和工艺的不同，本速动元件既可做成在某一温区内动作的双程速动元件（作控温元件使用），也可以做成高温端动作或限定的单程速动元件（即限制温度不得超过此值），或在低温端动作或限定（即限定温度不得低于此温度值）的单程速动元件。高温端限定元件可适用于电热电器及电动电器等的超温保护或化工输液管道中的截流器（当温度达到此限定值时，元件速动切断电源以保护电器或关闭、打开阀门以保护化工设备）。低温端限定元件适用于用作环境过冷时的报警器、电源启动或化工管道阀门。

为了安装和使用的方便，动作的输出端可以刚性地连接在速动块上；当电源（或阀门）离元件的距离较远时，亦可采用软轴作柔性的远距离遥控输出。

本实用新型具体制作工艺如下：

当采用镍钛形状记忆合金为热敏元件材料时：

1.采用由含镍量为50.0～51.5％的镍钛合金线材料，绕制成一定尺寸的弹簧；

2.通过热机械处理，使镍钛合金弹簧获得双程形状记忆效应，随着温度变化，弹簧长度可逆地伸长、缩短；

3.将双程形状记忆弹簧一端固定，另一端通过连杆与可动衔铁和动作输出杆连接；

4.将一对小型电磁铁（或永久磁铁）同轴安装在可动衔铁二侧，根据输出行程大小和动作温度范围的要求，调节小型电磁铁位置和它们之间的距离、固定。

当采用铜基或其它金属基形状记忆合金为热敏材料时，其工艺相同。

当采用热双金属作为热敏材料时，除第2点中双程形状记忆合金热机械处理改变为相应的热双金属退火处理外，其余相同。

本实用新型的实施例如下：

1.形状记忆合金的热机械处理：

第一种情况