用于对阀进行致动的方法和设备的制作方法

专利名称：用于对阀进行致动的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀，且更特定而言，涉及用于对于阀进行致动的方法和设备。
背景技术：
流体运送(fluid han dling)装置变得越来越流行,并且对于便携且易于使用的流体运送装置存在有所增加的需求。便携式流体运送装置用于诸如家庭护理、床旁诊断/重点护理检测(point of care tesing)、燃料电池、、香薰机/香氛分配器等应用。为了使得便携式流体运送装置有效且高效，其应当为轻重量，大小较小，消耗最小功率，以低噪音操作且制造起来具有成本效益的。在许多应用中，流体运送装置提供准确且一致的流体分配也是重要的。因此，必须将高效流体阀合并于流体运送装置中。在许多方面，流体阀是以装置效率为特征的。试图满足上述标准的便携式阀的一个解决方案为微型电磁阀。但微型电磁阀并非如原始预期的那样有效。电磁阀的大小和功率消耗都是有限的。为了获得充分性能，电磁阀通常消耗大量功率。在某些情形下，电池阀的功率消耗是不可接受的，特别是例如当使用电池作为电源时。电池可能不能够在足够长时间内向阀提供功率。另一解决方案已经使用电致动的压电阀。某些压电阀使用闭合臂来操作，在压电元件失去动力时闭合臂抵对着密封肩部而进行密封。这些阀通常需要大量的空间来操作且可能不总是提供充分的解决方案，因为它们在用于可能在孔口周围干燥的液体时经受堵塞。本发明克服了此问题和其它问题且实现了在本领域中的进展。SM部件运用于阀中，其中SMA部件作用于弹性构件上以致动阀。而且，密封构件经历较少移动从而使得密封能在故障之前延长使用。

发明内容
根据本发明的一实施例，一种阀包括形成于外壳中的流体入口和流体出口。该阀包括阀密封件和联接到阀密封件的弹性构件。该阀还包括一个或多个形状记忆合金部件，其联接到弹性构件的至少第一端。根据本发明的一实施例，一种阀包括形成于外壳中的流体入口和流体出口。该阀包括阀密封件和联接到阀密封件的弹性构件。该阀还包括联接到弹性构件的电致动部件。根据本发明的一实施例，提供一种用于控制通过阀的流体流动的方法。该方法包括激励至少第一形状记忆合金部件高于转变温度，其中形状记忆合金部件在转变温度从第一状态转变为第二状态。该方法还包括在形状记忆合金部件从第一状态转变为第二状态时，使用第一形状记忆合金部件使得弹性构件的至少一部分从第一位置变形到至少一第二位置。该方法还包括利用弹性构件致动阀密封件远离第一阀密封位置。方面
优选地，该阀还包括一个或多个偏压构件，其联接到弹性构件且位于弹性构件与一个或多个形状记忆合金部件之间。优选地，该阀还包括一个或多个密封构件，其联接到弹性构件且定位成使得一个或多个形状记忆合金部件密封隔断通过阀流动的流体。优选地，该阀还包括一个或多个电接触件，其联接到一个或多个形状记忆合金部件。优选地，该弹性构件包括可变形的部分和静止/不变的部分。优选地，该阀还包括阀密封件联接 构件，其联接到阀密封件和弹性构件。优选地，该阀还包括一个或多个偏压构件，其联接到弹性构件且定位于弹性构件与电致动部件之间。优选地，该阀还包括一个或多个密封构件，其联接到弹性构件且定位成使得电致动部件密封隔断通过阀流动的流体。优选地，该阀还包括一个或多个电接触件，其联接到电致动部件。优选地，该阀还包括一个或多个闩锁臂，其联接到弹性构件和外壳且可在第一位置与至少一第二位置之间移动。优选地，该阀还包括一个或多个偏压构件，其联接到一个或多个闩锁臂的第一侧上的弹性构件；以及，一个或多个偏压构件，其联接到一个或多个闩锁臂的第二侧上的弹性构件。优选地，激励形状记忆合金部件的步骤包括激励联接到形状记忆合金部件的一个或多个电接触件。优选地，激励形状记忆合金部件的步骤包括利用脉冲宽度调制信号激励联接到形状记忆合金部件的一个或多个电接触件。优选地，使弹性构件变形的步骤包括压缩弹性构件直到弹性构件的可变形的部分
远离第一位置变形。优选地，该方法还包括利用联接到弹性构件的至少第一端的一个或多个偏压构件使弹性构件变形。优选地，该方法还包括以下步骤
使第一形状记忆合金部件去激励，其中第一形状记忆合金部件从第二状态转变为第一状态；
在第一形状记忆合金部件从第二状态转变到第一状态时，使得弹性构件返回到第一位置；以及
在弹性构件返回到其第一位置时，将阀密封件重新定位到第一阀密封位置。优选地，该方法还包括以下步骤
使第一形状记忆合金部件去激励；以及
使用一个或多个闩锁臂将弹性构件固持于第二位置。优选地，该方法还包括以下步骤
激励至少第二形状记忆合金部件高于转变温度，其中第二形状记忆合金部件在转变温度从第一状态变形为第二状态；
在第二形状记忆合金部件从第一状态转变到第二状态时，使弹性构件的至少一部分从第二位置变形到第一位置；以及利用弹性构件致动阀密封件从第二阀密封位置回到第一阀密封位置。优选地，该方法还包括以下步骤
使至少第二形状记忆合金部件去激励；以及 使用一个或多个闩锁臂将弹性构件固持于所述第一位置。


图I示出根据本发明的实施例的阀的透视图。图2示出根据本发明的实施例的阀的分解视图。
图3示出根据本发明的实施例的阀的截面视图。图4示出根据本发明的另一实施例的阀的截面视图。图5示出根据本发明的另一实施例的阀的内部部件。
具体实施例方式图I至图5和下文的描述描绘了具体实例以教导本领域技术人员如何来做出和使用本发明的最佳方式。出于教导本发明的原理的目的，已简化或省略了某些常规方面。本领域技术人员将会了解到属于本发明范围内的这些实例的变型。本领域技术人员将会了解到下文所述的特征可以各种方式组合以形成本发明的多种变型。因此，本发明并不限于下文所述的具体实例，而是本发明仅受权利要求和其等效物限制。图I示出根据本发明的实施例的阀100。该阀100的大小最佳地被确定为合并到便携式流体输送装置(未图示)内。但是，阀100也可用于其它应用中，且本发明的范围不应限于结合便携式流体输送装置使用，因为阀100可扩大且运用于多种实施方式中。阀100可有利地控制流体(液体、气体或、悬浮于液体或气体中的固体，或其组合)的输送。根据图I所示的实施例，阀100包括外壳101、流体入口 102、流体出口 103和一个或多个电接触件104。尽管阀100被图示为仅包括一个入口 102和一个出口 103，S卩，阀包括2/2阀，应了解阀100并不限于2/2阀，而是其它阀布置也是可能的。根据本发明的一实施例，外壳101包括两个或两个以上的部分。在图示实施例中，外壳101包括顶部IOlA和底部101B。根据本发明的一实施例，该外壳101可包括两个或两个以上的部分101AU01B以便接近/触及阀100的内部部件。在图示实施例中，两个外壳部分101A、IOlB使用多个卡夹105而联接在一起。根据一个实施例，卡夹105可形成于外壳的底部IOlB中，且接合形成于外壳的顶部IOlA中的相对应孔215 (参看图2)。尽管示出了多个卡夹105，应了解外壳部分101AU01B可以用任何合适方式保持在一起，包括但不限于粘合剂、结合/键合、钎焊、焊接、铆钉铆接等。在某些实施例中，可有利地运用允许两个外壳部分101AU01B分开以便对例如阀100的内部部件执行维护的联接方法。用于将两个外壳部分101AU01B联接在一起的特定方法对于本发明的目的并不重要，且因此不应限制本发明的范围。而且，应了解虽然仅示出了两个外壳部分，其它实施例运用了多于两个外壳部分。可替代地，外壳101可模制为单件。这个实施例的消极面在于对内部部件的接近变得受限制。但是，可存在需要这种配置的情形。流体入口 102被示出形成于外壳101的顶部IOlA中。但是应了解，流体入口 102可以可替代地形成于底部部分IOlB中、或者阀100的任何其它部分，因为所图示的流体入口 102的位置只是本发明的一实施例。流体入口 102适于联接到加压流体源(未图示)。流体入口 102可直接联接到加压流体源，或可替代地可使用诸如流体软管或其它管件这样的流体输送设备来联接。阀100被设计成通过经流体入口 102进入阀100、且经流体出口103离开阀100，来控制来自加压流体源的加压流体的流动。虽然流体入口 102和流体出口103示出从外壳101延伸，但应了解在其它实施例中，流体入口 102和流体出口 103包括能接受加压流体的孔。而且，应了解到，阀100可包括额外流体入口 /出口。举例而言，并非包括2/2阀(如图所示的那样)，阀100可包括例如3/2阀。因此，设于阀中的端口的特定数量不应限于所提供的具体实例。该阀100还包括一个或多个电接触件104。提供电接触件104以将阀100电联接到电源(未图示)。电源可包括诸如电插座(electrical outlet)这样的外部电源。可替代地，电源可包括一个或多个电池。在替代实施例 中，电接触件104可位于外壳101内，而不是从外壳101延伸。这可为例如电池保持在外壳101内的情况。在下文中更详细地讨论电接触件104的使用。图2示出根据本发明的实施例的阀100的分解视图。图2示出根据本发明的实施例的阀100的某些内部部件。然而，省略了这些部件中的某些部件以简化附图。根据图示实施例，该阀100包括形状记忆合金(SMA)部件206，弹性构件207，一个或多个偏压构件208A、208B，阀密封件209，阀座216，阀联接构件210以及一个或多个密封构件211A、211B。如图2所示的那样，SMA部件206可联接到电接触件104。尽管SMA部件206在下文描述为“线”，应了解到，SMA部件206可包括多种不同的形式，且本发明不应限于线。举例而言，SMA部件可包括板、膜沉积等。而且，尽管在下文中描述限于对SMA部件的讨论，还应了解在某些实施例中，SMA部件可由诸如压电元件、螺线管等替代性电致动偏压装置来替换。尽管SMA部件可提供优于其它致动装置的某些优点，在某些实施例中，其它电致动偏压装置可替换SMA部件，且在与根据本发明的阀的其余特征组合时提供充分结果。当对电接触件104加电/激励时，SMA线206被以热电的方式加热。形状记忆合金为通常已知在转变温度进行其物理转变的金属。通过组合适当合金，可确定线206的转变温度。转变温度通常理解为SMA材料从马氏体晶体结构转变成奥氏体晶体结构的温度。当SMA部件206低于转变温度时，金属保持呈马氏体晶体结构。在马氏体晶体结构中，金属可物理变形为第一大小和/或形状，且在低于转变温度时可保持呈该形状。然而，在加热到高于转变温度时，材料转变为奥氏体晶体结构，其中合金返回到其“记忆的”变形前的第二大小和/或形状。在SMA材料中发生的转变相对较快，因为在许多类型的相变中并不发生扩散。SMA材料的这种独特性质可用于阀100中以便如下文所讨论的那样选择性地打开或关闭该阀100。根据本发明的一实施例，可使用阀密封件209来密封介于入口 102与出口 103之间的流体流动路径。阀密封件209可包括如图所示的提动阀芯(poppet)或某些其它密封装置。如下文所讨论的那样，阀密封件209可抵靠阀座216而受偏压来密封该出口 103以便防止流体行进通过该阀100。根据图示实施例，阀座209可联接到弹性构件207。在图2至图4所示的实施例中，阀密封件209使用阀联接构件210而联接到弹性构件207，阀联接构件210将阀密封件209固定到弹性构件207。然而，应了解到，阀密封件209可以用多种其它方式联接到弹性构件207，且所图示的特定方法不应限制本发明的范围。
根据本发明的一实施例，弹性构件207包括至少部分地可变形的板。但是，弹性构件207可呈多种不同形状且本发明不应限于板形弹性构件207。可变形的意思是，弹性构件207的至少一部分的形状可由于施加力而扭曲，且随后在移除该力时返回到其原始形状。弹性构件207可包括多种材料，诸如不锈钢、塑料等。尽管弹性构件207可包括SMA材料，在许多实施例中，弹性构件207并不包括SMA材料。在不希望SMA材料与流体接触的情形中这可以是特别有用的。弹性构件207可用于将由SMA线206产生的力转移以将阀密封件209从阀座216提升来使得阀100开启密封。应了解尽管阀座216被图示为最靠近阀出口 103，在其它实施例中，阀座216定位成最靠近阀入口 102。 因此，本发明不应限于密封所述阀出口 103的实施例。尽管弹性构件207可包括整体件，在附图中示出的弹性构件207包括可变形的部分212和基本上静止/不变的部分213。根据本发明的一实施例，当弹性构件207处于由SMA部件206所形成的压力之下时，至少所述可变形的部分212通过从第一位置变形到至少第二位置而进行反应。在图示实施例中，当静止/不变的部分213保持基本上静止/不变时或至少并不像可变形的部分212那样多地变形时，这种变形远离阀座216。根据本发明的一实施例，弹性构件207联接到一个或多个偏压构件208A、208B。尽管在附图中示出了两个偏压构件208A，208B，应了解在某些实施例中提供仅一个偏压构件。可替代地，可提供多于两个偏压构件(参看图5)。因此，特定数量的偏压构件208不应限制本发明的范围。可提供偏压构件208来将由SMA线206所形成的力转移到弹性构件207。根据本发明的一实施例，偏压构件208可联接到弹性构件207的端部214。根据图示实施例，偏压构件208A联接到基本上与偏压构件208B相对着的弹性构件207。在图示实施例中，偏压构件208A联接到弹性构件207的第一端214，而同时偏压构件208B联接到弹性构件207的第二端214。然而应了解其它配置/构造也是可能的。举例而言，如果仅实施一个偏压构件208，则不联接到偏压构件208的弹性构件207的端部214可联接到阀100的静止/不变的部分，诸如外壳101。根据本发明的一实施例，SMA线206可联接到偏压构件208A、208B。在SMA线206低于转变温度时，SMA线206可在偏压构件208A、208B上方受拉伸，例如用以联接偏压构件208A、208B的外部部分从而使得偏压构件208A、208B位于弹性构件207与SMA线206之间。在具有两个偏压构件208A、208B的实施例中，施加到弹性构件207的力可增强，因为由SMA线206所形成的张力作用于弹性构件207的两侧上。而且，通常了解到，SMA部件可变形且返回到其原始记忆状态的变化的量是基于部件总长度的百分比变化。因此，SMA部件206越长，在从部件第一状态(马氏体)到其第二状态(奥氏体)的转变时可实现的变化就越大。在利用两个偏压构件208A、208B而不是单个偏压构件的实施例中，需要更长的SMA线206。这种更长的SMA线206引起了加热时更大的长度变化、以及因此施加到弹性构件207上的更大的力。应了解到，尽管偏压构件208A、208B已被图示为包括单独的且独特不同的部件，在某些实施例中，偏压构件208A、208B可包括弹性构件207的整体部分。弹性构件207可包括SMA部件206能接合的部分且因此，SMA部件206能直接地作用于弹性构件207上，且能省略掉单独的偏压构件。根据本发明的一实施例，SMA线206可使用一个或多个密封构件211A、211B而与弹性构件207以及因此通过阀100流动的流体来密封隔离开。密封构件211可联接到弹性构件207和更特别地联接到弹性构件207的静止/不变的部分213。在密封构件211联接到静止/不变的部分213而不是可变形的部分212的实施例中，密封构件211不太可能由于疲劳而磨损，这归因于弹性构件207可重复的变形。这是因为密封构件211能联接到经历较少或不经历移动的弹性构件207的该部分，因为在其温度升高到高于转变温度时，SMA线206收缩。有利地，密封构件211形成泄漏且需要维护或替换所述阀100的几率较少。图3示出根据本发明的实施例的阀100的截面视图。阀100被示出处于关闭位置，且阀密封件209基本上密封住流体出口 103。因此在图3中示出的阀100图示为具有在偏压构件208A、208B上方拉伸且低于转变温度的SMA线206。尽管SMA线206可处于张力下，低于转变温度在SM线206中的张力并不大到足以克服弹性构件207和偏压构件208的弹性。因此，阀密封件209保持密封到阀座216且阀100保持关闭。图4示出根据本发明的另一实施例的阀100的截面视图。在图4所示的实施例中，SMA线206高于转变温度、且因此线206转变成其奥氏体状态，由此将长度减小回到其拉伸之前的长度。在此状态，SMA线206在偏压构件208上向内拉。作为响应，偏压构件208偏压所述弹性构件207，从而使得弹性构件207的可变形的部分212响应于由SMA线206形成的力而向上变形。一旦可变形的部分212变形，阀密封件209远离阀座216被提升起，因为阀密封件209联接到可变形的部分212。这种变形打开介于入口 102与出口 103之间的流体流动路径。因此流体自由通过阀100流动。如图所示，在可变形的部分212远离出口 103变形时，静止/不变的部分213保持基本上为平直的。应了解在密封构件211A、211B联接到静止/不变的部分213的实施例中，密封构件211A、211B并不受可变形的部分212的可重复变形的影响。在操作中，SMA线206定位于弹性构件207周围，或者在包括偏压构件208A、208B的实施例中，SMA线206位于偏压构件208A、208B周围。根据本发明的一实施例，在SMA线206低于转变温度且因此处于其马氏体状体时，SMA线206定位于偏压构件208A、208B周围。根据本发明的一实施例，SMA线206可绕偏压构件208A、208B拉伸到比SMA线所记忆的第二长度更长的第一长度。因此，SMA线206将处于张力之下。在SMA线206低于转变温度的情况下，施加于偏压构件208A、208B上的线206中的张力并不足以使得弹性构件207变形。因此，弹性构件207可将阀密封件209固持于第一阀密封位置，其抵对阀座216而密封。在此位置，在入口 102与出口 103之间的流体流动连通路径基本上关闭，由此防止流体通过阀100流动。根据本发明的一实施例，密封构件211A、211B能联接到弹性构件207，从而使得SMA线206基本上密封隔断开通过阀100流动的流体。以此方式，由SMA线206所经历的任何电能或温度变化基本上与流体隔离。在对电接触件104通电时，在SMA线206中的电阻造成线206经由热电加热而加热到高于转变温度的温度。尽管描述了电接触件104，应了解在其它实施例中，单独的加热元件可用于激励SMA线206。因此，本发明不应限于电接触件104。应了解到，对SMA线进行激励可包括以电热方式激励或某种其它形式的热能，诸如由单独的加热元件提供的热能。而且，在SMA线206用另一电致动部件替换时，供应给该部件的能量可在无显著温度升高的情况下致动。在加热到高于转变温度时，SMA线206从第一状态(其马氏体)转变到第二状态(其奥氏体状态)。在其奥氏体状态，SMA线206返回到其原始记忆的第二长度。随着SMA线206返回到其第二长度，偏压构件208A、208B可从第一位置移动到第二位置。在图示实施例中，这种移动向内朝向阀100的中心。可替代地，如果偏压构件208A、208B可旋转地联接到外壳101，则联接到SMA线206的偏压构件208的部分能从第一位置旋转到第二位置。由于偏压构件208A、208B移动的结果，弹性构件207向内受压缩。响应于偏压构件208A、208B的压缩力，弹性构件207的可变形的部分212从其第一位置向第二位置变形。由于阀密封件209经由阀密封件联接构件210而联接到弹性构件207，这种向上变形使得阀密封件209从第一阀密封位置提升。在图示实施例中，阀密封件209远离第一阀密封位置的移动打开介于入口 102与出口 103之间的流体流动路径。根据本发明的一实施例，阀密封件209可保持远离阀座216而提升起，直到从电接触件105移除能量并且SMA线206的温度返回到低于转变温度。在图示实施例中，弹性构件207的变形远离阀座216。然而，应了解在其它实施例中，变形可朝向阀座。换言之，阀可包括常开阀，其中对该阀通电关闭了该阀而不是打开它。根据常开阀实施例，致动所述阀密封件209远离第一阀密封位置将会使得阀密封件209到达阀座216，由此密封该阀100而不是使该阀100开封。为了再次关闭该阀100，可移除供应给电接触件104的能量。在移除能量时，SMA线206的温度迅速降低到至少低于转变温度。一旦SMA线206的温度降低到低于转变温度，SMA线206能转变回到其马氏体状态。因此，由于弹性构件207的力以及提供向外力的偏压构件208A、208B，SMA线206再次拉伸到第一大小。由于允许SMA线206拉伸，弹性构件207的可变形的部分212能返回到其原始位置，由此使得阀密封件209回到第一阀密封位置。尽管上文的描述已讨论了阀密封件209接合着最靠近阀出口 103的阀座216，应了解在其它实施例中，阀密封件216可密封住阀入口 102而不是阀出口 103。图5示出根据本发明的另一实施例的阀100的内部部件。在某些实施例中，可需要的是将阀100固持于具体致动位置、而无需向SMA线206持续地供应功率。图5所示的阀100包括多个闩锁臂520-523，其被配置成用以将弹性构件207固持于具体位置。应了解虽然示出了四个闩锁臂，阀100可包括任意数目的闩锁臂，且所实施的特定数量不应限制本公开的范围。闩锁臂520-523能使用第一偏压构件208A和第二偏压构件208B以及第三偏压构件508A和第四偏压构件508B而联接到弹性构件207。应了解尽管示出了四个偏压构件，在其它实施例中，偏压构件208A、208B和偏压构件508A、508B可包括单个偏压构件。在替代实施例中，单个偏压构件208可如上文所述使用。闩锁臂520、521可使用第一连接臂524联而接到彼此，而同时闩锁臂522、523能使用第二连接臂525联接到彼此。在图5中示出的其它额外构件包括额外SMA线506A、506B、507A、508B 和第二阀密封件 509。可提供闩锁臂520至523来将弹性构件207固持于变形(致动)位置。这可以是特别有用于其中阀100包括3/2阀，即三个端口，而不是2/2阀(两个端口)的实施例。尽管闩锁臂520至523在图5中示出为基本上平直的，外壳101AU01B能具备接合部(未图示)，当阀110与联接到外壳101的闩锁臂520-523完全组装时，接合部对闩锁臂520-523预加应力。举例而言，可推迫着在偏压构件内的闩锁臂520-523的部分朝向阀的外部，即，朝向偏压构件208A、208B、508A、508B。结果，压缩了闩锁臂520-523。如可了解到的，为了维持其长度，闩锁臂520-523将上下变形或另外弯曲。因此，联接到偏压构件208A、208B、508A、508B的闩锁臂520-523的部分能在第一位置(上)与第二位置(下)之间移动，而闩锁臂520-523的内部由外壳101固持于基本上静止/不变的位置。由于如在先前的附图中示出，弹性构件207绕密封件211A、211B枢转，则所述可变形的部分212将在与闩锁臂520-523相反的方向变形。一旦组装于阀外壳101内，闩锁臂520-523能维持阀100在至少两个稳定位置。第一部分可以是这样的位置在该处，闩锁臂520-523向上朝向外壳的顶部部分IOlA变形，且因此处于第一位置处。在此第一位置，阀密封件209、509能处于第一阀密封位置，且第一阀密封件209抵对着阀座216而密封。第二闩锁臂位置以是这样的位置在该处，闩锁臂520-523向下朝向外壳的底部部分IOlB变形。在此第二位置，阀密封件209、509能处于第二阀密封位置，且第二阀密封件509抵对着第二阀座(未图示)而密封。例如，第二阀座能对应于流体入口 102。因此，该阀100能包括至少第三流体端口(未图示)以选择性地与流体入口 102和流体出口 103相连通，这取决于闩锁臂520-523和因此所述可变形的部分212的位置。应了解在SMA线不受激励的情况下，闩锁臂520-523能维持在第一位置或第二位置。为了致动图5所示的阀100，阀100具备额外的SMA线。尽管示出了四个SMA线506A、506B、507A、507B，应了解图5所示的阀100可包括仅两个SMA线，且第一 SMA线联接到第一偏压构件208A和第二偏压构件208B、且至少一第二 SMA线联接到第三偏压构件508A和第四偏压构件508B。SMA线506A、506B能与SMA线507A、507B相反地作用。换言之，如果激励了联接到第一偏压构件208A和第二偏压构件208B的SMA线506A、506B，则SMA线506A、506B将转变到其第二状态以将偏压构件208A、208B拉向阀100的中心。结果，弹性构件207的可变形的部分212向下变形、且阀密封件209能抵对着阀座216而密封，而同时联接到偏压构件208A、208B的闩锁臂520-523的部分将向上变形。如果然后对SMA线506A、508B进行去激励，闩锁臂520-523能将可变形的部分512固持于此第一致动位置。如上文所提到的那样，这是因为闩锁臂520-523切换位置需要阈值力。为了改变弹性构件207以及闩锁臂520-523的位置，可激励被联接到第三偏压构件508A和第四偏压构件508B的SMA线507A、507B。一旦激励了 SMA线507A、507B，则它们从其第一状态转变为其第二状态以便将偏压构件508A、508B拉向阀100的中心。同时，偏压构件208A、208B略微向外旋转且拉伸SMA线506A、506B。由于偏压构件508A、508B拉向阀100中心的结果，偏压构件508A、508B向闩锁臂520-523施加偏压力，其然后将闩锁臂520-523的联接到偏压构件508A、508B的部分向下翻掷向第二位置。在闩锁臂520-523向下翻掷时，弹性构件207的可变形的部分212向上移动，从而使得阀密封件209、509远离第一阀密封位置移动到第二阀密封位置，在第二阀密封位置中所述阀密封件509能抵对着第二阀座而密封。SMA线507A、507B能被去激励，且闩锁臂520-523能将可变形的部分212固持于此第二位置。如图5所图示的那样，SMA线506A、506B、507A、507B并不包括如在先前附图中所描述的实施例中的电接触件。根据本发明的一实施例，SMA线506A、506B、507A、507B能电联接到闩锁臂520-523。因此，能向闩锁臂520-523供应功率以便激励SMA线506A、506B、507A、507B。除了弹性构件207和闩锁臂520-523的功能方面之外，图5还示出多个舌片550。在某些实施例中，多个闩锁臂520-523和弹性构件207可由单件材料形成。可提供舌片550以分离每个单元(一种单元包括了在单个阀100中所需要的弹性构件207和闩锁臂520-523)。舌片550可形成为足够薄，使得它们能相对容易地断裂开以分离开该单元。因此，这些单元能批量生产、而不是需要个别制造每个部件。能快速地且安静地执行阀100的操作。尽管SMA线的响应时间需要传热，致动的速度能部分地基于例如供应给电接触件104的能量来控制。能通过增加供应给电接触件104的能量来增加致动速度。然而，去激励时间主要地取决于SMA线的冷却过程以及由弹性构件207提供的可变形力。而且，能控制供应给SMA线206的能量以形成比例阀。在一个实例中，供应给SMA线206的能量可受到 脉冲宽度调制信号控制。运用脉冲宽度调制信号，可控制SMA线206的温度以在SMA线206开始转变到奥氏体状态的第一温度(奥氏体开始温度)与SMA线206已完全转变成奥氏体状态的第二温度(奥氏体完成温度)之间振荡。结果，马氏体状态到奥氏体状态的转变能共同存在，导致弹性构件207保持于部分打开位置。然而，也可采用其它方法。根据本发明的一实施例，阀密封件209的位置能通过测量例如SMA线206的电阻来确定。SMA线206的电阻通常与温度和应变成比例。因此，通过测量经过线206上的电阻，阀密封件209的位置和因此阀100打开的比例能在合理确定性程度上来得以确定。这种校准能例如在现场或由制造商来执行。尽管说明书和附图已讨论了常闭阀，S卩，给阀通电而打开该阀，应了解阀100可以可替代地包括常开阀，由此对阀100通电关闭该阀100。而且，应了解关于入口 102和出口102所讨论的具体方位/取向能同样容易地切换。因此，所图示的特定配置不应限制本发明的范围，因为如本领域技术人员将会易于认识到的那样，其它配置也是可能的。上述实施例的详细描述并非是由本发明者构想到的在本发明的范畴内的所有实施例的详尽描述。实际上，本领域技术人员认识到上述实施例的某些元件可以按各种方式地组合或者排除以形成另外的实施例，且这些另外的实施例属于本发明的范围和教导内容内。对于本领域技术人员将会显而易见的是，上述实施例可全部或部分地组合以形成在本发明的范围和教导内容内的额外实施例。因此，尽管出于说明目的描述了本发明的具体实施例和实例，在本发明的范围内各种等效修改是可能的，如相关领域的技术人员将会认识到的那样。本文所提供的教导内容可应用于其它阀，且并不仅限于上文所述且在附图中所示的实施例。因此，本发明的范围应由下列权利要求书确定。
权利要求
1.一种阀(100)，其包括形成于外壳(101)中的流体入口(102)和流体出口(103)，所述阀(100)包括 阀密封件(209)； 弹性构件(207)，其联接到所述阀密封件(209);以及 一个或多个形状记忆合金部件(206)，其联接到所述弹性构件(207)的至少第一端(214)。
2.根据权利要求I所述的阀，还包括一个或多个偏压构件(208A，208B,508A,508B)，其联接到所述弹性构件(207)、且位于所述弹性构件(207)与一个或多个形状记忆合金部件(206)之间。
3.根据权利要求I所述的阀，还包括一个或多个密封构件(211A，211B)，其联接到所述弹性构件(207)，且定位成使得所述一个或多个形状记忆合金部件(206)受密封隔离开通过所述阀(100)流动的流体。
4.根据权利要求I所述的阀，还包括一个或多个电接触件(104)，其联接到所述一个或多个形状记忆合金部件(206)。
5.根据权利要求I所述的阀(100)，其中所述弹性构件(207)包括可变形的部分(212)和静止不变的部分(213)。
6.根据权利要求I所述的阀，还包括阀密封件联接构件(210)，其联接到所述阀密封件(209)和所述弹性构件(207)。
7.根据权利要求I所述的阀，还包括一个或多个闩锁臂(520-523)，其联接到所述弹性构件(207)和所述外壳(101)、且可在第一位置与至少第二位置之间移动。
8.根据权利要求7所述的阀，还包括一个或多个偏压构件(208A，208B)，其联接到所述一个或多个闩锁臂(520-523)的第一侧上的所述弹性构件(207);以及，一个或多个偏压构件(508A，508B)，其联接到所述一个或多个闩锁臂(520-523)的第二侧上的所述弹性构件(207)。
9.一种阀(100)，其包括形成于外壳(101)中的流体入口(102)和流体出口(103)，所述阀(100)包括 阀密封件(209)； 弹性构件(207)，其联接到所述阀密封件(209);以及 电致动部件(206)，其联接到所述弹性构件(207)。
10.根据权利要求9所述的阀(100)，还包括一个或多个偏压构件(208A，208B)，其联接到所述弹性构件(207)，且定位于所述弹性构件(207)与所述电致动部件(206)之间。
11.根据权利要求9所述的阀(100)，还包括一个或多个密封构件(211A，211B)，其联接到所述弹性构件(207)且定位成使得所述用电致动部件(206)受密封隔离开通过所述阀(100)流动的流体。
12.根据权利要求9所述的阀(100)，还包括一个或多个电接触件(104)，其联接到所述电致动部件(206)。
13.根据权利要求9所述的阀(100)，其中所述弹性构件(207)包括可变形的部分(212)和静止不变的部分(213)。
14.根据权利要求9所述的阀，还包括阀密封件联接构件(210)，其联接到所述阀密封件(209)和所述弹性构件(207)。
15.一种用于控制通过阀的流体流动的方法，包括以下步骤 激励至少第一形状记忆合金部件高于转变温度，其中所述形状记忆合金部件在所述转变温度从第一状态转变为第二状态； 在所述形状记忆合金部件从第一状态转变为第二状态时，使用第一形状记忆合金部件使得弹性构件的至少一部分从第一位置变形到至少第二位置；以及利用所述弹性构件致动阀密封件远离第一阀密封位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中激励所述形状记忆合金部件的步骤包括激励联接到所述形状记忆合金部件的一个或多个电接触件。
17.根据权利要求15所述的方法，其中激励所述形状记忆合金部件的步骤包括利用脉冲宽度调制信号来激励联接到所述形状记忆合金部件的一个或多个电接触件。
18.根据权利要求15所述的方法，其中使所述弹性构件变形的步骤包括压缩所述弹性构件直到所述弹性构件的可变形的部分远离所述第一位置变形。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括利用联接到所述弹性构件的至少第一端的一个或多个偏压构件来使所述弹性构件变形。
20.根据权利要求15所述的方法，其还包括以下步骤 使所述第一形状记忆合金部件去激励，其中所述第一形状记忆合金部件从第二状态转变为第一状态； 在所述第一形状记忆合金部件从所述第二状态转变到所述第一状态时使得所述弹性构件返回到所述第一位置；以及 在所述弹性构件返回到其第一位置时，将所述阀密封件重新定位到所述第一阀密封位置。
21.根据权利要求15所述的方法，其还包括以下步骤 使所述第一形状记忆合金部件去激励；以及 使用一个或多个闩锁臂将所述弹性构件固持于所述第二位置。
22.根据权利要求21所述的方法，其还包括以下步骤 激励至少第二形状记忆合金部件高于转变温度，其中所述第二形状记忆合金部件在所述转变温度从第一状态转变为第二状态； 在所述第二形状记忆合金部件从所述第一状态转变到所述第二状态时，使弹性构件的至少一部分从所述第二位置变形到所述第一位置；以及 利用所述弹性构件致动所述阀密封件从第二阀密封位置回到所述第一阀密封位置。
23.根据权利要求22所述的方法，其还包括以下步骤 使至少第二形状记忆合金部件去激励；以及 使用一个或多个闩锁臂将所述弹性构件固持于所述第一位置。
全文摘要
本发明提供阀(100)，其包括形成于外壳(101)中的流体入口(102)和流体出口(103)。该阀(100)包括阀密封件(209)和弹性构件(207)。弹性构件(207)联接到阀密封件(209)。该阀(100)还可包括联接到弹性构件(207)的至少第一端(214)的一个或多个形状记忆合金部件(206)或另一电致动部件。
文档编号F16K31/02GK102803803SQ201080025749
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者N.德佩拉斯, S.科勒叙尔, M.鲍姆加纳 申请人:弗路德自动控制系统有限公司