專利名稱：用于對閥進行致動的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥，且更特定而言，涉及用于對于閥進行致動的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
流體運送(fluid han dling)裝置變得越來越流行,并且對于便攜且易于使用的流體運送裝置存在有所增加的需求。便攜式流體運送裝置用于諸如家庭護理、床旁診斷/重點護理檢測(point of care tesing)、燃料電池、、香薰機/香氛分配器等應(yīng)用。為了使得便攜式流體運送裝置有效且高效，其應(yīng)當(dāng)為輕重量，大小較小，消耗最小功率，以低噪音操作且制造起來具有成本效益的。在許多應(yīng)用中，流體運送裝置提供準確且一致的流體分配也是重要的。因此，必須將高效流體閥合并于流體運送裝置中。在許多方面，流體閥是以裝置效率為特征的。試圖滿足上述標準的便攜式閥的一個解決方案為微型電磁閥。但微型電磁閥并非如原始預(yù)期的那樣有效。電磁閥的大小和功率消耗都是有限的。為了獲得充分性能，電磁閥通常消耗大量功率。在某些情形下，電池閥的功率消耗是不可接受的，特別是例如當(dāng)使用電池作為電源時。電池可能不能夠在足夠長時間內(nèi)向閥提供功率。另一解決方案已經(jīng)使用電致動的壓電閥。某些壓電閥使用閉合臂來操作，在壓電元件失去動力時閉合臂抵對著密封肩部而進行密封。這些閥通常需要大量的空間來操作且可能不總是提供充分的解決方案，因為它們在用于可能在孔口周圍干燥的液體時經(jīng)受堵塞。本發(fā)明克服了此問題和其它問題且實現(xiàn)了在本領(lǐng)域中的進展。SM部件運用于閥中，其中SMA部件作用于彈性構(gòu)件上以致動閥。而且，密封構(gòu)件經(jīng)歷較少移動從而使得密封能在故障之前延長使用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種閥包括形成于外殼中的流體入口和流體出口。該閥包括閥密封件和聯(lián)接到閥密封件的彈性構(gòu)件。該閥還包括一個或多個形狀記憶合金部件，其聯(lián)接到彈性構(gòu)件的至少第一端。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種閥包括形成于外殼中的流體入口和流體出口。該閥包括閥密封件和聯(lián)接到閥密封件的彈性構(gòu)件。該閥還包括聯(lián)接到彈性構(gòu)件的電致動部件。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種用于控制通過閥的流體流動的方法。該方法包括激勵至少第一形狀記憶合金部件高于轉(zhuǎn)變溫度，其中形狀記憶合金部件在轉(zhuǎn)變溫度從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)。該方法還包括在形狀記憶合金部件從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)時，使用第一形狀記憶合金部件使得彈性構(gòu)件的至少一部分從第一位置變形到至少一第二位置。該方法還包括利用彈性構(gòu)件致動閥密封件遠離第一閥密封位置。方面
優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個偏壓構(gòu)件，其聯(lián)接到彈性構(gòu)件且位于彈性構(gòu)件與一個或多個形狀記憶合金部件之間。優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個密封構(gòu)件，其聯(lián)接到彈性構(gòu)件且定位成使得一個或多個形狀記憶合金部件密封隔斷通過閥流動的流體。優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個電接觸件，其聯(lián)接到一個或多個形狀記憶合金部件。優(yōu)選地，該彈性構(gòu)件包括可變形的部分和靜止/不變的部分。優(yōu)選地，該閥還包括閥密封件聯(lián)接 構(gòu)件，其聯(lián)接到閥密封件和彈性構(gòu)件。優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個偏壓構(gòu)件，其聯(lián)接到彈性構(gòu)件且定位于彈性構(gòu)件與電致動部件之間。優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個密封構(gòu)件，其聯(lián)接到彈性構(gòu)件且定位成使得電致動部件密封隔斷通過閥流動的流體。優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個電接觸件，其聯(lián)接到電致動部件。優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個閂鎖臂，其聯(lián)接到彈性構(gòu)件和外殼且可在第一位置與至少一第二位置之間移動。優(yōu)選地，該閥還包括一個或多個偏壓構(gòu)件，其聯(lián)接到一個或多個閂鎖臂的第一側(cè)上的彈性構(gòu)件；以及，一個或多個偏壓構(gòu)件，其聯(lián)接到一個或多個閂鎖臂的第二側(cè)上的彈性構(gòu)件。優(yōu)選地，激勵形狀記憶合金部件的步驟包括激勵聯(lián)接到形狀記憶合金部件的一個或多個電接觸件。優(yōu)選地，激勵形狀記憶合金部件的步驟包括利用脈沖寬度調(diào)制信號激勵聯(lián)接到形狀記憶合金部件的一個或多個電接觸件。優(yōu)選地，使彈性構(gòu)件變形的步驟包括壓縮彈性構(gòu)件直到彈性構(gòu)件的可變形的部分
遠離第一位置變形。優(yōu)選地，該方法還包括利用聯(lián)接到彈性構(gòu)件的至少第一端的一個或多個偏壓構(gòu)件使彈性構(gòu)件變形。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟
使第一形狀記憶合金部件去激勵，其中第一形狀記憶合金部件從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粻顟B(tài)；
在第一形狀記憶合金部件從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第一狀態(tài)時，使得彈性構(gòu)件返回到第一位置；以及
在彈性構(gòu)件返回到其第一位置時，將閥密封件重新定位到第一閥密封位置。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟
使第一形狀記憶合金部件去激勵；以及
使用一個或多個閂鎖臂將彈性構(gòu)件固持于第二位置。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟
激勵至少第二形狀記憶合金部件高于轉(zhuǎn)變溫度，其中第二形狀記憶合金部件在轉(zhuǎn)變溫度從第一狀態(tài)變形為第二狀態(tài)；
在第二形狀記憶合金部件從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)時，使彈性構(gòu)件的至少一部分從第二位置變形到第一位置；以及利用彈性構(gòu)件致動閥密封件從第二閥密封位置回到第一閥密封位置。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟
使至少第二形狀記憶合金部件去激勵；以及 使用一個或多個閂鎖臂將彈性構(gòu)件固持于所述第一位置。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閥的透視圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閥的分解視圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閥的截面視圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的閥的截面視圖。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的閥的內(nèi)部部件。
具體實施例方式圖I至圖5和下文的描述描繪了具體實例以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何來做出和使用本發(fā)明的最佳方式。出于教導(dǎo)本發(fā)明的原理的目的，已簡化或省略了某些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解到屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的這些實例的變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解到下文所述的特征可以各種方式組合以形成本發(fā)明的多種變型。因此，本發(fā)明并不限于下文所述的具體實例，而是本發(fā)明僅受權(quán)利要求和其等效物限制。圖I示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閥100。該閥100的大小最佳地被確定為合并到便攜式流體輸送裝置(未圖示)內(nèi)。但是，閥100也可用于其它應(yīng)用中，且本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于結(jié)合便攜式流體輸送裝置使用，因為閥100可擴大且運用于多種實施方式中。閥100可有利地控制流體(液體、氣體或、懸浮于液體或氣體中的固體，或其組合)的輸送。根據(jù)圖I所示的實施例，閥100包括外殼101、流體入口 102、流體出口 103和一個或多個電接觸件104。盡管閥100被圖示為僅包括一個入口 102和一個出口 103，S卩，閥包括2/2閥，應(yīng)了解閥100并不限于2/2閥，而是其它閥布置也是可能的。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，外殼101包括兩個或兩個以上的部分。在圖示實施例中，外殼101包括頂部IOlA和底部101B。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，該外殼101可包括兩個或兩個以上的部分101AU01B以便接近/觸及閥100的內(nèi)部部件。在圖示實施例中，兩個外殼部分101A、IOlB使用多個卡夾105而聯(lián)接在一起。根據(jù)一個實施例，卡夾105可形成于外殼的底部IOlB中，且接合形成于外殼的頂部IOlA中的相對應(yīng)孔215 (參看圖2)。盡管示出了多個卡夾105，應(yīng)了解外殼部分101AU01B可以用任何合適方式保持在一起，包括但不限于粘合劑、結(jié)合/鍵合、釬焊、焊接、鉚釘鉚接等。在某些實施例中，可有利地運用允許兩個外殼部分101AU01B分開以便對例如閥100的內(nèi)部部件執(zhí)行維護的聯(lián)接方法。用于將兩個外殼部分101AU01B聯(lián)接在一起的特定方法對于本發(fā)明的目的并不重要，且因此不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。而且，應(yīng)了解雖然僅示出了兩個外殼部分，其它實施例運用了多于兩個外殼部分。可替代地，外殼101可模制為單件。這個實施例的消極面在于對內(nèi)部部件的接近變得受限制。但是，可存在需要這種配置的情形。流體入口 102被示出形成于外殼101的頂部IOlA中。但是應(yīng)了解，流體入口 102可以可替代地形成于底部部分IOlB中、或者閥100的任何其它部分，因為所圖示的流體入口 102的位置只是本發(fā)明的一實施例。流體入口 102適于聯(lián)接到加壓流體源(未圖示)。流體入口 102可直接聯(lián)接到加壓流體源，或可替代地可使用諸如流體軟管或其它管件這樣的流體輸送設(shè)備來聯(lián)接。閥100被設(shè)計成通過經(jīng)流體入口 102進入閥100、且經(jīng)流體出口103離開閥100，來控制來自加壓流體源的加壓流體的流動。雖然流體入口 102和流體出口103示出從外殼101延伸，但應(yīng)了解在其它實施例中，流體入口 102和流體出口 103包括能接受加壓流體的孔。而且，應(yīng)了解到，閥100可包括額外流體入口 /出口。舉例而言，并非包括2/2閥(如圖所示的那樣)，閥100可包括例如3/2閥。因此，設(shè)于閥中的端口的特定數(shù)量不應(yīng)限于所提供的具體實例。該閥100還包括一個或多個電接觸件104。提供電接觸件104以將閥100電聯(lián)接到電源(未圖示)。電源可包括諸如電插座(electrical outlet)這樣的外部電源?？商娲兀娫纯砂ㄒ粋€或多個電池。在替代實施例 中，電接觸件104可位于外殼101內(nèi)，而不是從外殼101延伸。這可為例如電池保持在外殼101內(nèi)的情況。在下文中更詳細地討論電接觸件104的使用。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閥100的分解視圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閥100的某些內(nèi)部部件。然而，省略了這些部件中的某些部件以簡化附圖。根據(jù)圖示實施例，該閥100包括形狀記憶合金(SMA)部件206，彈性構(gòu)件207，一個或多個偏壓構(gòu)件208A、208B，閥密封件209，閥座216，閥聯(lián)接構(gòu)件210以及一個或多個密封構(gòu)件211A、211B。如圖2所示的那樣，SMA部件206可聯(lián)接到電接觸件104。盡管SMA部件206在下文描述為“線”，應(yīng)了解到，SMA部件206可包括多種不同的形式，且本發(fā)明不應(yīng)限于線。舉例而言，SMA部件可包括板、膜沉積等。而且，盡管在下文中描述限于對SMA部件的討論，還應(yīng)了解在某些實施例中，SMA部件可由諸如壓電元件、螺線管等替代性電致動偏壓裝置來替換。盡管SMA部件可提供優(yōu)于其它致動裝置的某些優(yōu)點，在某些實施例中，其它電致動偏壓裝置可替換SMA部件，且在與根據(jù)本發(fā)明的閥的其余特征組合時提供充分結(jié)果。當(dāng)對電接觸件104加電/激勵時，SMA線206被以熱電的方式加熱。形狀記憶合金為通常已知在轉(zhuǎn)變溫度進行其物理轉(zhuǎn)變的金屬。通過組合適當(dāng)合金，可確定線206的轉(zhuǎn)變溫度。轉(zhuǎn)變溫度通常理解為SMA材料從馬氏體晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)的溫度。當(dāng)SMA部件206低于轉(zhuǎn)變溫度時，金屬保持呈馬氏體晶體結(jié)構(gòu)。在馬氏體晶體結(jié)構(gòu)中，金屬可物理變形為第一大小和/或形狀，且在低于轉(zhuǎn)變溫度時可保持呈該形狀。然而，在加熱到高于轉(zhuǎn)變溫度時，材料轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體晶體結(jié)構(gòu)，其中合金返回到其“記憶的”變形前的第二大小和/或形狀。在SMA材料中發(fā)生的轉(zhuǎn)變相對較快，因為在許多類型的相變中并不發(fā)生擴散。SMA材料的這種獨特性質(zhì)可用于閥100中以便如下文所討論的那樣選擇性地打開或關(guān)閉該閥100。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，可使用閥密封件209來密封介于入口 102與出口 103之間的流體流動路徑。閥密封件209可包括如圖所示的提動閥芯(poppet)或某些其它密封裝置。如下文所討論的那樣，閥密封件209可抵靠閥座216而受偏壓來密封該出口 103以便防止流體行進通過該閥100。根據(jù)圖示實施例，閥座209可聯(lián)接到彈性構(gòu)件207。在圖2至圖4所示的實施例中，閥密封件209使用閥聯(lián)接構(gòu)件210而聯(lián)接到彈性構(gòu)件207，閥聯(lián)接構(gòu)件210將閥密封件209固定到彈性構(gòu)件207。然而，應(yīng)了解到，閥密封件209可以用多種其它方式聯(lián)接到彈性構(gòu)件207，且所圖示的特定方法不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例，彈性構(gòu)件207包括至少部分地可變形的板。但是，彈性構(gòu)件207可呈多種不同形狀且本發(fā)明不應(yīng)限于板形彈性構(gòu)件207?？勺冃蔚囊馑际牵瑥椥詷?gòu)件207的至少一部分的形狀可由于施加力而扭曲，且隨后在移除該力時返回到其原始形狀。彈性構(gòu)件207可包括多種材料，諸如不銹鋼、塑料等。盡管彈性構(gòu)件207可包括SMA材料，在許多實施例中，彈性構(gòu)件207并不包括SMA材料。在不希望SMA材料與流體接觸的情形中這可以是特別有用的。彈性構(gòu)件207可用于將由SMA線206產(chǎn)生的力轉(zhuǎn)移以將閥密封件209從閥座216提升來使得閥100開啟密封。應(yīng)了解盡管閥座216被圖示為最靠近閥出口 103，在其它實施例中，閥座216定位成最靠近閥入口 102。 因此，本發(fā)明不應(yīng)限于密封所述閥出口 103的實施例。盡管彈性構(gòu)件207可包括整體件，在附圖中示出的彈性構(gòu)件207包括可變形的部分212和基本上靜止/不變的部分213。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，當(dāng)彈性構(gòu)件207處于由SMA部件206所形成的壓力之下時，至少所述可變形的部分212通過從第一位置變形到至少第二位置而進行反應(yīng)。在圖示實施例中，當(dāng)靜止/不變的部分213保持基本上靜止/不變時或至少并不像可變形的部分212那樣多地變形時，這種變形遠離閥座216。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，彈性構(gòu)件207聯(lián)接到一個或多個偏壓構(gòu)件208A、208B。盡管在附圖中示出了兩個偏壓構(gòu)件208A，208B，應(yīng)了解在某些實施例中提供僅一個偏壓構(gòu)件?？商娲兀商峁┒嘤趦蓚€偏壓構(gòu)件(參看圖5)。因此，特定數(shù)量的偏壓構(gòu)件208不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。可提供偏壓構(gòu)件208來將由SMA線206所形成的力轉(zhuǎn)移到彈性構(gòu)件207。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，偏壓構(gòu)件208可聯(lián)接到彈性構(gòu)件207的端部214。根據(jù)圖示實施例，偏壓構(gòu)件208A聯(lián)接到基本上與偏壓構(gòu)件208B相對著的彈性構(gòu)件207。在圖示實施例中，偏壓構(gòu)件208A聯(lián)接到彈性構(gòu)件207的第一端214，而同時偏壓構(gòu)件208B聯(lián)接到彈性構(gòu)件207的第二端214。然而應(yīng)了解其它配置/構(gòu)造也是可能的。舉例而言，如果僅實施一個偏壓構(gòu)件208，則不聯(lián)接到偏壓構(gòu)件208的彈性構(gòu)件207的端部214可聯(lián)接到閥100的靜止/不變的部分，諸如外殼101。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，SMA線206可聯(lián)接到偏壓構(gòu)件208A、208B。在SMA線206低于轉(zhuǎn)變溫度時，SMA線206可在偏壓構(gòu)件208A、208B上方受拉伸，例如用以聯(lián)接偏壓構(gòu)件208A、208B的外部部分從而使得偏壓構(gòu)件208A、208B位于彈性構(gòu)件207與SMA線206之間。在具有兩個偏壓構(gòu)件208A、208B的實施例中，施加到彈性構(gòu)件207的力可增強，因為由SMA線206所形成的張力作用于彈性構(gòu)件207的兩側(cè)上。而且，通常了解到，SMA部件可變形且返回到其原始記憶狀態(tài)的變化的量是基于部件總長度的百分比變化。因此，SMA部件206越長，在從部件第一狀態(tài)(馬氏體)到其第二狀態(tài)(奧氏體)的轉(zhuǎn)變時可實現(xiàn)的變化就越大。在利用兩個偏壓構(gòu)件208A、208B而不是單個偏壓構(gòu)件的實施例中，需要更長的SMA線206。這種更長的SMA線206引起了加熱時更大的長度變化、以及因此施加到彈性構(gòu)件207上的更大的力。應(yīng)了解到，盡管偏壓構(gòu)件208A、208B已被圖示為包括單獨的且獨特不同的部件，在某些實施例中，偏壓構(gòu)件208A、208B可包括彈性構(gòu)件207的整體部分。彈性構(gòu)件207可包括SMA部件206能接合的部分且因此，SMA部件206能直接地作用于彈性構(gòu)件207上，且能省略掉單獨的偏壓構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，SMA線206可使用一個或多個密封構(gòu)件211A、211B而與彈性構(gòu)件207以及因此通過閥100流動的流體來密封隔離開。密封構(gòu)件211可聯(lián)接到彈性構(gòu)件207和更特別地聯(lián)接到彈性構(gòu)件207的靜止/不變的部分213。在密封構(gòu)件211聯(lián)接到靜止/不變的部分213而不是可變形的部分212的實施例中，密封構(gòu)件211不太可能由于疲勞而磨損，這歸因于彈性構(gòu)件207可重復(fù)的變形。這是因為密封構(gòu)件211能聯(lián)接到經(jīng)歷較少或不經(jīng)歷移動的彈性構(gòu)件207的該部分，因為在其溫度升高到高于轉(zhuǎn)變溫度時，SMA線206收縮。有利地，密封構(gòu)件211形成泄漏且需要維護或替換所述閥100的幾率較少。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閥100的截面視圖。閥100被示出處于關(guān)閉位置，且閥密封件209基本上密封住流體出口 103。因此在圖3中示出的閥100圖示為具有在偏壓構(gòu)件208A、208B上方拉伸且低于轉(zhuǎn)變溫度的SMA線206。盡管SMA線206可處于張力下，低于轉(zhuǎn)變溫度在SM線206中的張力并不大到足以克服彈性構(gòu)件207和偏壓構(gòu)件208的彈性。因此，閥密封件209保持密封到閥座216且閥100保持關(guān)閉。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的閥100的截面視圖。在圖4所示的實施例中，SMA線206高于轉(zhuǎn)變溫度、且因此線206轉(zhuǎn)變成其奧氏體狀態(tài)，由此將長度減小回到其拉伸之前的長度。在此狀態(tài)，SMA線206在偏壓構(gòu)件208上向內(nèi)拉。作為響應(yīng)，偏壓構(gòu)件208偏壓所述彈性構(gòu)件207，從而使得彈性構(gòu)件207的可變形的部分212響應(yīng)于由SMA線206形成的力而向上變形。一旦可變形的部分212變形，閥密封件209遠離閥座216被提升起，因為閥密封件209聯(lián)接到可變形的部分212。這種變形打開介于入口 102與出口 103之間的流體流動路徑。因此流體自由通過閥100流動。如圖所示，在可變形的部分212遠離出口 103變形時，靜止/不變的部分213保持基本上為平直的。應(yīng)了解在密封構(gòu)件211A、211B聯(lián)接到靜止/不變的部分213的實施例中，密封構(gòu)件211A、211B并不受可變形的部分212的可重復(fù)變形的影響。在操作中，SMA線206定位于彈性構(gòu)件207周圍，或者在包括偏壓構(gòu)件208A、208B的實施例中，SMA線206位于偏壓構(gòu)件208A、208B周圍。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在SMA線206低于轉(zhuǎn)變溫度且因此處于其馬氏體狀體時，SMA線206定位于偏壓構(gòu)件208A、208B周圍。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，SMA線206可繞偏壓構(gòu)件208A、208B拉伸到比SMA線所記憶的第二長度更長的第一長度。因此，SMA線206將處于張力之下。在SMA線206低于轉(zhuǎn)變溫度的情況下，施加于偏壓構(gòu)件208A、208B上的線206中的張力并不足以使得彈性構(gòu)件207變形。因此，彈性構(gòu)件207可將閥密封件209固持于第一閥密封位置，其抵對閥座216而密封。在此位置，在入口 102與出口 103之間的流體流動連通路徑基本上關(guān)閉，由此防止流體通過閥100流動。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，密封構(gòu)件211A、211B能聯(lián)接到彈性構(gòu)件207，從而使得SMA線206基本上密封隔斷開通過閥100流動的流體。以此方式，由SMA線206所經(jīng)歷的任何電能或溫度變化基本上與流體隔離。在對電接觸件104通電時，在SMA線206中的電阻造成線206經(jīng)由熱電加熱而加熱到高于轉(zhuǎn)變溫度的溫度。盡管描述了電接觸件104，應(yīng)了解在其它實施例中，單獨的加熱元件可用于激勵SMA線206。因此，本發(fā)明不應(yīng)限于電接觸件104。應(yīng)了解到，對SMA線進行激勵可包括以電熱方式激勵或某種其它形式的熱能，諸如由單獨的加熱元件提供的熱能。而且，在SMA線206用另一電致動部件替換時，供應(yīng)給該部件的能量可在無顯著溫度升高的情況下致動。在加熱到高于轉(zhuǎn)變溫度時，SMA線206從第一狀態(tài)(其馬氏體)轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)(其奧氏體狀態(tài))。在其奧氏體狀態(tài)，SMA線206返回到其原始記憶的第二長度。隨著SMA線206返回到其第二長度，偏壓構(gòu)件208A、208B可從第一位置移動到第二位置。在圖示實施例中，這種移動向內(nèi)朝向閥100的中心。可替代地，如果偏壓構(gòu)件208A、208B可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到外殼101，則聯(lián)接到SMA線206的偏壓構(gòu)件208的部分能從第一位置旋轉(zhuǎn)到第二位置。由于偏壓構(gòu)件208A、208B移動的結(jié)果，彈性構(gòu)件207向內(nèi)受壓縮。響應(yīng)于偏壓構(gòu)件208A、208B的壓縮力，彈性構(gòu)件207的可變形的部分212從其第一位置向第二位置變形。由于閥密封件209經(jīng)由閥密封件聯(lián)接構(gòu)件210而聯(lián)接到彈性構(gòu)件207，這種向上變形使得閥密封件209從第一閥密封位置提升。在圖示實施例中，閥密封件209遠離第一閥密封位置的移動打開介于入口 102與出口 103之間的流體流動路徑。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，閥密封件209可保持遠離閥座216而提升起，直到從電接觸件105移除能量并且SMA線206的溫度返回到低于轉(zhuǎn)變溫度。在圖示實施例中，彈性構(gòu)件207的變形遠離閥座216。然而，應(yīng)了解在其它實施例中，變形可朝向閥座。換言之，閥可包括常開閥，其中對該閥通電關(guān)閉了該閥而不是打開它。根據(jù)常開閥實施例，致動所述閥密封件209遠離第一閥密封位置將會使得閥密封件209到達閥座216，由此密封該閥100而不是使該閥100開封。為了再次關(guān)閉該閥100，可移除供應(yīng)給電接觸件104的能量。在移除能量時，SMA線206的溫度迅速降低到至少低于轉(zhuǎn)變溫度。一旦SMA線206的溫度降低到低于轉(zhuǎn)變溫度，SMA線206能轉(zhuǎn)變回到其馬氏體狀態(tài)。因此，由于彈性構(gòu)件207的力以及提供向外力的偏壓構(gòu)件208A、208B，SMA線206再次拉伸到第一大小。由于允許SMA線206拉伸，彈性構(gòu)件207的可變形的部分212能返回到其原始位置，由此使得閥密封件209回到第一閥密封位置。盡管上文的描述已討論了閥密封件209接合著最靠近閥出口 103的閥座216，應(yīng)了解在其它實施例中，閥密封件216可密封住閥入口 102而不是閥出口 103。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的閥100的內(nèi)部部件。在某些實施例中，可需要的是將閥100固持于具體致動位置、而無需向SMA線206持續(xù)地供應(yīng)功率。圖5所示的閥100包括多個閂鎖臂520-523，其被配置成用以將彈性構(gòu)件207固持于具體位置。應(yīng)了解雖然示出了四個閂鎖臂，閥100可包括任意數(shù)目的閂鎖臂，且所實施的特定數(shù)量不應(yīng)限制本公開的范圍。閂鎖臂520-523能使用第一偏壓構(gòu)件208A和第二偏壓構(gòu)件208B以及第三偏壓構(gòu)件508A和第四偏壓構(gòu)件508B而聯(lián)接到彈性構(gòu)件207。應(yīng)了解盡管示出了四個偏壓構(gòu)件，在其它實施例中，偏壓構(gòu)件208A、208B和偏壓構(gòu)件508A、508B可包括單個偏壓構(gòu)件。在替代實施例中，單個偏壓構(gòu)件208可如上文所述使用。閂鎖臂520、521可使用第一連接臂524聯(lián)而接到彼此，而同時閂鎖臂522、523能使用第二連接臂525聯(lián)接到彼此。在圖5中示出的其它額外構(gòu)件包括額外SMA線506A、506B、507A、508B 和第二閥密封件 509。可提供閂鎖臂520至523來將彈性構(gòu)件207固持于變形(致動)位置。這可以是特別有用于其中閥100包括3/2閥，即三個端口，而不是2/2閥(兩個端口)的實施例。盡管閂鎖臂520至523在圖5中示出為基本上平直的，外殼101AU01B能具備接合部(未圖示)，當(dāng)閥110與聯(lián)接到外殼101的閂鎖臂520-523完全組裝時，接合部對閂鎖臂520-523預(yù)加應(yīng)力。舉例而言，可推迫著在偏壓構(gòu)件內(nèi)的閂鎖臂520-523的部分朝向閥的外部，即，朝向偏壓構(gòu)件208A、208B、508A、508B。結(jié)果，壓縮了閂鎖臂520-523。如可了解到的，為了維持其長度，閂鎖臂520-523將上下變形或另外彎曲。因此，聯(lián)接到偏壓構(gòu)件208A、208B、508A、508B的閂鎖臂520-523的部分能在第一位置(上)與第二位置(下)之間移動，而閂鎖臂520-523的內(nèi)部由外殼101固持于基本上靜止/不變的位置。由于如在先前的附圖中示出，彈性構(gòu)件207繞密封件211A、211B樞轉(zhuǎn)，則所述可變形的部分212將在與閂鎖臂520-523相反的方向變形。一旦組裝于閥外殼101內(nèi)，閂鎖臂520-523能維持閥100在至少兩個穩(wěn)定位置。第一部分可以是這樣的位置在該處，閂鎖臂520-523向上朝向外殼的頂部部分IOlA變形，且因此處于第一位置處。在此第一位置，閥密封件209、509能處于第一閥密封位置，且第一閥密封件209抵對著閥座216而密封。第二閂鎖臂位置以是這樣的位置在該處，閂鎖臂520-523向下朝向外殼的底部部分IOlB變形。在此第二位置，閥密封件209、509能處于第二閥密封位置，且第二閥密封件509抵對著第二閥座(未圖示)而密封。例如，第二閥座能對應(yīng)于流體入口 102。因此，該閥100能包括至少第三流體端口(未圖示)以選擇性地與流體入口 102和流體出口 103相連通，這取決于閂鎖臂520-523和因此所述可變形的部分212的位置。應(yīng)了解在SMA線不受激勵的情況下，閂鎖臂520-523能維持在第一位置或第二位置。為了致動圖5所示的閥100，閥100具備額外的SMA線。盡管示出了四個SMA線506A、506B、507A、507B，應(yīng)了解圖5所示的閥100可包括僅兩個SMA線，且第一 SMA線聯(lián)接到第一偏壓構(gòu)件208A和第二偏壓構(gòu)件208B、且至少一第二 SMA線聯(lián)接到第三偏壓構(gòu)件508A和第四偏壓構(gòu)件508B。SMA線506A、506B能與SMA線507A、507B相反地作用。換言之，如果激勵了聯(lián)接到第一偏壓構(gòu)件208A和第二偏壓構(gòu)件208B的SMA線506A、506B，則SMA線506A、506B將轉(zhuǎn)變到其第二狀態(tài)以將偏壓構(gòu)件208A、208B拉向閥100的中心。結(jié)果，彈性構(gòu)件207的可變形的部分212向下變形、且閥密封件209能抵對著閥座216而密封，而同時聯(lián)接到偏壓構(gòu)件208A、208B的閂鎖臂520-523的部分將向上變形。如果然后對SMA線506A、508B進行去激勵，閂鎖臂520-523能將可變形的部分512固持于此第一致動位置。如上文所提到的那樣，這是因為閂鎖臂520-523切換位置需要閾值力。為了改變彈性構(gòu)件207以及閂鎖臂520-523的位置，可激勵被聯(lián)接到第三偏壓構(gòu)件508A和第四偏壓構(gòu)件508B的SMA線507A、507B。一旦激勵了 SMA線507A、507B，則它們從其第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠涞诙顟B(tài)以便將偏壓構(gòu)件508A、508B拉向閥100的中心。同時，偏壓構(gòu)件208A、208B略微向外旋轉(zhuǎn)且拉伸SMA線506A、506B。由于偏壓構(gòu)件508A、508B拉向閥100中心的結(jié)果，偏壓構(gòu)件508A、508B向閂鎖臂520-523施加偏壓力，其然后將閂鎖臂520-523的聯(lián)接到偏壓構(gòu)件508A、508B的部分向下翻擲向第二位置。在閂鎖臂520-523向下翻擲時，彈性構(gòu)件207的可變形的部分212向上移動，從而使得閥密封件209、509遠離第一閥密封位置移動到第二閥密封位置，在第二閥密封位置中所述閥密封件509能抵對著第二閥座而密封。SMA線507A、507B能被去激勵，且閂鎖臂520-523能將可變形的部分212固持于此第二位置。如圖5所圖示的那樣，SMA線506A、506B、507A、507B并不包括如在先前附圖中所描述的實施例中的電接觸件。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，SMA線506A、506B、507A、507B能電聯(lián)接到閂鎖臂520-523。因此，能向閂鎖臂520-523供應(yīng)功率以便激勵SMA線506A、506B、507A、507B。除了彈性構(gòu)件207和閂鎖臂520-523的功能方面之外，圖5還示出多個舌片550。在某些實施例中，多個閂鎖臂520-523和彈性構(gòu)件207可由單件材料形成。可提供舌片550以分離每個單元(一種單元包括了在單個閥100中所需要的彈性構(gòu)件207和閂鎖臂520-523)。舌片550可形成為足夠薄，使得它們能相對容易地斷裂開以分離開該單元。因此，這些單元能批量生產(chǎn)、而不是需要個別制造每個部件。能快速地且安靜地執(zhí)行閥100的操作。盡管SMA線的響應(yīng)時間需要傳熱，致動的速度能部分地基于例如供應(yīng)給電接觸件104的能量來控制。能通過增加供應(yīng)給電接觸件104的能量來增加致動速度。然而，去激勵時間主要地取決于SMA線的冷卻過程以及由彈性構(gòu)件207提供的可變形力。而且，能控制供應(yīng)給SMA線206的能量以形成比例閥。在一個實例中，供應(yīng)給SMA線206的能量可受到 脈沖寬度調(diào)制信號控制。運用脈沖寬度調(diào)制信號，可控制SMA線206的溫度以在SMA線206開始轉(zhuǎn)變到奧氏體狀態(tài)的第一溫度(奧氏體開始溫度)與SMA線206已完全轉(zhuǎn)變成奧氏體狀態(tài)的第二溫度(奧氏體完成溫度)之間振蕩。結(jié)果，馬氏體狀態(tài)到奧氏體狀態(tài)的轉(zhuǎn)變能共同存在，導(dǎo)致彈性構(gòu)件207保持于部分打開位置。然而，也可采用其它方法。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，閥密封件209的位置能通過測量例如SMA線206的電阻來確定。SMA線206的電阻通常與溫度和應(yīng)變成比例。因此，通過測量經(jīng)過線206上的電阻，閥密封件209的位置和因此閥100打開的比例能在合理確定性程度上來得以確定。這種校準能例如在現(xiàn)場或由制造商來執(zhí)行。盡管說明書和附圖已討論了常閉閥，S卩，給閥通電而打開該閥，應(yīng)了解閥100可以可替代地包括常開閥，由此對閥100通電關(guān)閉該閥100。而且，應(yīng)了解關(guān)于入口 102和出口102所討論的具體方位/取向能同樣容易地切換。因此，所圖示的特定配置不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍，因為如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會易于認識到的那樣，其它配置也是可能的。上述實施例的詳細描述并非是由本發(fā)明者構(gòu)想到的在本發(fā)明的范疇內(nèi)的所有實施例的詳盡描述。實際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到上述實施例的某些元件可以按各種方式地組合或者排除以形成另外的實施例，且這些另外的實施例屬于本發(fā)明的范圍和教導(dǎo)內(nèi)容內(nèi)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將會顯而易見的是，上述實施例可全部或部分地組合以形成在本發(fā)明的范圍和教導(dǎo)內(nèi)容內(nèi)的額外實施例。因此，盡管出于說明目的描述了本發(fā)明的具體實施例和實例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)各種等效修改是可能的，如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到的那樣。本文所提供的教導(dǎo)內(nèi)容可應(yīng)用于其它閥，且并不僅限于上文所述且在附圖中所示的實施例。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)由下列權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種閥(100)，其包括形成于外殼(101)中的流體入口(102)和流體出口(103)，所述閥(100)包括 閥密封件(209)； 彈性構(gòu)件(207)，其聯(lián)接到所述閥密封件(209);以及 一個或多個形狀記憶合金部件(206)，其聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件(207)的至少第一端(214)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥，還包括一個或多個偏壓構(gòu)件(208A，208B,508A,508B)，其聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件(207)、且位于所述彈性構(gòu)件(207)與一個或多個形狀記憶合金部件(206)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥，還包括一個或多個密封構(gòu)件(211A，211B)，其聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件(207)，且定位成使得所述一個或多個形狀記憶合金部件(206)受密封隔離開通過所述閥(100)流動的流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥，還包括一個或多個電接觸件(104)，其聯(lián)接到所述一個或多個形狀記憶合金部件(206)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥(100)，其中所述彈性構(gòu)件(207)包括可變形的部分(212)和靜止不變的部分(213)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥，還包括閥密封件聯(lián)接構(gòu)件(210)，其聯(lián)接到所述閥密封件(209)和所述彈性構(gòu)件(207)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閥，還包括一個或多個閂鎖臂(520-523)，其聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件(207)和所述外殼(101)、且可在第一位置與至少第二位置之間移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥，還包括一個或多個偏壓構(gòu)件(208A，208B)，其聯(lián)接到所述一個或多個閂鎖臂(520-523)的第一側(cè)上的所述彈性構(gòu)件(207);以及，一個或多個偏壓構(gòu)件(508A，508B)，其聯(lián)接到所述一個或多個閂鎖臂(520-523)的第二側(cè)上的所述彈性構(gòu)件(207)。
9.一種閥(100)，其包括形成于外殼(101)中的流體入口(102)和流體出口(103)，所述閥(100)包括 閥密封件(209)； 彈性構(gòu)件(207)，其聯(lián)接到所述閥密封件(209);以及 電致動部件(206)，其聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件(207)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥(100)，還包括一個或多個偏壓構(gòu)件(208A，208B)，其聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件(207)，且定位于所述彈性構(gòu)件(207)與所述電致動部件(206)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥(100)，還包括一個或多個密封構(gòu)件(211A，211B)，其聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件(207)且定位成使得所述用電致動部件(206)受密封隔離開通過所述閥(100)流動的流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥(100)，還包括一個或多個電接觸件(104)，其聯(lián)接到所述電致動部件(206)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥(100)，其中所述彈性構(gòu)件(207)包括可變形的部分(212)和靜止不變的部分(213)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，還包括閥密封件聯(lián)接構(gòu)件(210)，其聯(lián)接到所述閥密封件(209)和所述彈性構(gòu)件(207)。
15.一種用于控制通過閥的流體流動的方法，包括以下步驟 激勵至少第一形狀記憶合金部件高于轉(zhuǎn)變溫度，其中所述形狀記憶合金部件在所述轉(zhuǎn)變溫度從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)； 在所述形狀記憶合金部件從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)時，使用第一形狀記憶合金部件使得彈性構(gòu)件的至少一部分從第一位置變形到至少第二位置；以及利用所述彈性構(gòu)件致動閥密封件遠離第一閥密封位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中激勵所述形狀記憶合金部件的步驟包括激勵聯(lián)接到所述形狀記憶合金部件的一個或多個電接觸件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中激勵所述形狀記憶合金部件的步驟包括利用脈沖寬度調(diào)制信號來激勵聯(lián)接到所述形狀記憶合金部件的一個或多個電接觸件。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中使所述彈性構(gòu)件變形的步驟包括壓縮所述彈性構(gòu)件直到所述彈性構(gòu)件的可變形的部分遠離所述第一位置變形。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括利用聯(lián)接到所述彈性構(gòu)件的至少第一端的一個或多個偏壓構(gòu)件來使所述彈性構(gòu)件變形。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包括以下步驟 使所述第一形狀記憶合金部件去激勵，其中所述第一形狀記憶合金部件從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粻顟B(tài)； 在所述第一形狀記憶合金部件從所述第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變到所述第一狀態(tài)時使得所述彈性構(gòu)件返回到所述第一位置；以及 在所述彈性構(gòu)件返回到其第一位置時，將所述閥密封件重新定位到所述第一閥密封位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包括以下步驟 使所述第一形狀記憶合金部件去激勵；以及 使用一個或多個閂鎖臂將所述彈性構(gòu)件固持于所述第二位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其還包括以下步驟 激勵至少第二形狀記憶合金部件高于轉(zhuǎn)變溫度，其中所述第二形狀記憶合金部件在所述轉(zhuǎn)變溫度從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)； 在所述第二形狀記憶合金部件從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到所述第二狀態(tài)時，使彈性構(gòu)件的至少一部分從所述第二位置變形到所述第一位置；以及 利用所述彈性構(gòu)件致動所述閥密封件從第二閥密封位置回到所述第一閥密封位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括以下步驟 使至少第二形狀記憶合金部件去激勵；以及 使用一個或多個閂鎖臂將所述彈性構(gòu)件固持于所述第一位置。
全文摘要
本發(fā)明提供閥(100)，其包括形成于外殼(101)中的流體入口(102)和流體出口(103)。該閥(100)包括閥密封件(209)和彈性構(gòu)件(207)。彈性構(gòu)件(207)聯(lián)接到閥密封件(209)。該閥(100)還可包括聯(lián)接到彈性構(gòu)件(207)的至少第一端(214)的一個或多個形狀記憶合金部件(206)或另一電致動部件。
文檔編號F16K31/02GK102803803SQ201080025749
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者N.德佩拉斯, S.科勒敘爾, M.鮑姆加納 申請人:弗路德自動控制系統(tǒng)有限公司