[发明专利]流体流量记忆合金调节方法及阀门

说明书

本发明涉及一种利用记忆合金的温度形变特性进行液、气体流量无级调节的方法和实现这一方法的记忆合金调控阀门，属于流体流量控制领域。

液、气体的流量调节通常总是由各种流量阀门控制实现的，传统的流体流量调节阀门主要有手动阀、电磁阀和气动阀、电动阀。手动阀既不能实行自动调节，手工调节的精度也很差;电磁阀无法进行流量参数的连续调整;利用气态膨胀、压缩驱动的气动阀和利用电机驱动的电动阀结构复杂，操作不便，成本高，精度低。上述各类流体流量调节方法及阀门均难以实现流体流量全量程连续无级调节，因此也难以配套实施流体流量的计算机高精度控制。

本发明的任务就在于提供一种利用记忆合金的温度形变力驱动流体流道调控阀门的启合机构，以实现流体流量的全量程连续无级调节的方法;以及实现这一方法的记忆合金调控阀门。这一方法及阀门可以对液体、气体流量进行全量程、高精度的连续无级调节，有利于实现流量调节的计算机控制，并且结构简单、操作方便。

本发明提供的流体流量记忆合金调节方法是利用记忆合金的温度形变特性，通过电热元件或流体本身温度调控记忆合金元件的温度使其产生相应的弯曲形变，再通过记忆合金的弯曲形变力驱动流体流道调节阀门的启合机构实现相应的流通流量调节。

记忆合金的温度形变特性是指随着其温度的变化，记忆合金会产生具有一定力矩的弯曲形变，弯曲形变的大小与温度变化的高低呈良好的线性比例关系，并具有还原性和重现性。正因为这种还原性和重现性的“记忆功能”，才被称之为记忆合金。利用记忆合金的“记忆功能”，只要将其加热或冷却至某一设定温度，就可使其发生弯曲形变，重现相应的弯曲程度;发生弯曲形变时产生的形变力一般较强，足以驱动流体流通调节阀门的机械或其他调节机构。

实现流体流量记忆合金调节方法的阀可以根据实际需要设计、制造成各种类型。

一种类型的流体流量记忆合金调节的结构示意参见图1，主要由记忆合金杆5、6，电热体4、7，阀芯9、复位弹簧10和阀体2组成。记忆合金杆5、6一端分别通过铰接件3、8铰接在阀体2上部，另一端共同连接阀芯9;电热体4分别固接在记忆合金杆5、6上;阀芯9下端呈塔台状，塔端嵌入复位弹簧10内，复位弹簧10定位于阀体流道1上壁的阀芯通孔11内，阀芯通孔11与流道1间密封。电热体4、7通电发热传导至记忆合金杆5、6使其发生向下的弯曲形变，驱动阀芯9克服复位弹簧10的弹簧力向下直线运动，进入流道1截堵流道11，从而调节流量;通过电热体4、7控制记忆合金杆5、6的弯曲形变程度，从而可连续无级调控阀芯9截堵流道的启合程度，直至完全堵塞流道1而截断流量。本设计中也可根据需要增加记忆合金杆的数量，一般应按阀芯9的园心按中心对称成对增加以增加力矩，如要增加形变量，可把记忆合金杆相背叠加布置。

另一种类型的流体流量记忆合金调节阀的结构示意参见图2，主要由电热元件1、记忆合金杆2、转轴3、活门4、阀体5、扇形齿轮6组成。电热元件1和记忆合金杆件2一端连接一体，记忆合金杆件2另一端连接于扇形齿轮6，扇形齿轮6和转轴3啮合，转轴3上端和流道活门4连为一体。使电热元件1通电发热，传导至记忆合金杆件2弯曲形变，带动扇形齿轮6转动，扇形齿轮6的转动使转轴3相应转动，转轴3的转动又带动了流道活门的启合。这一结构的调节阀可将流道活门4设计为可从0°至90°进行转动。

还有一种流体温度自调型流量调节阀的结构示意参见图3主要由阀体1、阀芯2、记忆合金件3组成，锥状的阀芯2安设于阀体1内下腔4和上腔5之间的阀孔6上，其下端通过连接弹簧7和记忆合金件3连接，记忆合金件3固定于流体先进入的阀体1的下腔内。当流体从阀的进口流道进入阀体1的的下腔4流体温度传导给位于下腔4中的记忆合金件3，使之弯曲形变，形变力通过连接弹簧7带动阀芯2，从而调节阀孔6流量的大小。流体温度的变化会引起记忆合金件3的变曲形变，从而目到调节阀孔6的启合程度，达到调节流体流量的目的。

本发明提供的流体流量调节方法及阀门和传统的流体流量调节方法及阀门相比较，可以实现全量程高精度连续无级调节，结构简单，操作方便，成本低，精度高，可广泛应用于各种液体、气体的流量控制。