用于蒸汽压缩系统的阀的形状记忆合金致动器的制造方法_4

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用于与这些封装体14A和14B的这些末端处的连接器接合,以用于向SMA元件10施加电流。
[0070]一个弹性元件18,优选地是一个螺旋弹簧,被设置在管子15中,处于止挡件16与阀元件4之间。弹性元件18朝向阀座7压迫阀元件4。在图3示出的实施例中,当阀元件4被朝向阀座7压迫时,阀元件4是处于相对于阀座7的一个完全关闭位置。与完全关闭相比,当该阀将要打开时,来自弹性元件18的力是由电流被施加到SMA元件10上时来自SMA元件10的一个反向力抵消的。
[0071]图3示出的实施例的封装体14A和14B固定到止挡件16上,其方式使得流动通过该阀的制冷剂仅与SMA元件10的一小部分直接接触。因此,大部分SMA元件10将不会被该制冷剂直接冷却,并且保持该SMA元件的预期特性不受该制冷剂的影响。该SMA元件的预期特性是当电流被施加到该SMA元件上时加热该SMA元件,并且该SMA元件的加热导致该SMA元件改变形状。该SMA元件的形状改变将是第一线11和第二线12的长度的一个延伸。
[0072]在示出的实施例中,该阀主体是通过金属注射成型(MM)制造的。通过MM制造该阀主体的有利之处对于不仅仅是图3示出的实施例,而是总体来说对于示出的并且由权利要求的范围所涵盖的所有实施例来说,具有不同的优点。MIM使得能够以其他材料而不是如通常所用的铜来制造该阀主体,并且使得能够制造具有小尺寸的该阀主体。结合一个SMA致动器,其本身具有与其他通常使用的致动器如步进电机相比较小的尺寸,该阀的总体设计与由铜制造且具有通常使用的致动器的阀相比可以是非常小的。以其他材料而不是铜来制造该阀体还导致该阀更好地适合于或者完全地适合于不同的制冷剂,包括氨。
[0073]在图3示出的实施例中,该阀出口具有一个截头圆锥形,其中该截头锥体在该阀出口的开始位置处。具有一个截头圆锥形的一个阀出口的一个优点在于减小了来自该制冷剂流动的噪声。在这些图中示出的该阀是一个膨胀阀,并且因此,流动通过该阀入口的制冷剂将主要是一种液体制冷剂,而流动通过该阀出口的制冷剂可以是液体和气体的一种混合物。流动通过该阀出口的制冷剂可能表现出从该阀出口至该阀座的制冷剂的回流。在该阀中的回流可能导致由于在该回流过程中形成的气泡所产生的噪声。通过将该阀出口成形为具有一个截头圆锥形,这种回流的风险,以及因此产生噪声的风险被限制甚至被消除。与具有其他阀出口形状且具有其他致动器的其他阀相比,其本身就是无噪声的该截头圆锥形阀出口和该SMA致动器的组合导致当制冷剂流动通过该阀时并且当该阀正在操作时(在该操作过程中,该SMA致动器打开和关闭该阀元件)该阀的总体噪声水平被限制。
[0074]图4示出一个阀的一个第四实施例。图4所示的该第四实施例非常类似于图1所示的该第一实施例。因此,该第四实施例的许多描述与该第一实施例的描述相同。图4所示的该阀包括一个阀体1、一个阀入口 2、以及一个阀出口 3。该阀还包括一个阀元件4和一个阀座元件5以及一个致动器6,该致动器用于相对于阀座元件5操作阀元件4。
[0075]阀座元件5固定在阀主体I内部。阀座元件5具有一个阀座7、一个阀座入口 8、以及一个阀座出口 9。通过将阀元件4相对于阀座7移位,阀元件4能够允许或阻挡制冷剂流动通过阀I和阀座元件5。在相对于阀座7所示的阀元件4的位置中,制冷剂通过该阀的流动被允许,并且该阀元件4是处于一个完全打开位置。阀I的阀座元件5从阀座7并且进一步沿着阀座元件5的延伸部扩张。一个扩张的阀座元件5减小了该制冷剂在经过该阀座后的压力。该压力的减小降低了该制冷剂的再循环风险,并降低了在该制冷剂中形成气泡的风险。气泡形成风险的降低减少了当该制冷剂经过该阀时可能发生并且可能是令人烦扰的任何噪声。
[0076]致动器6包括一个由SMA材料制成的一个细长的SMA元件10,所述元件控制阀元件4的位置。在详细说明的剩余部分中,SMA元件将用SMA元件来表示,并且SMA材料将用SMA材料来表示。由通常是一种金属的一种SMA材料制成的一个SMA元件是“记住”原始形状的一个元件。该SMA元件的该原始形状是在不遭受机械、热和/或电冲击的任何组合时的形状。该SMA材料可能是一种镍钛合金。其他形状记忆合金包括铜-铝-镍合金、铜-锌-铝合金、以及铁-锰-硅合金。
[0077]在图4中示出的实施例中,SMA元件10包括一个第一线11和平行延伸的一个第二线12。第一线11和第二线12都是从一个远侧末端位置Pl延伸,并且延伸至一个近侧末端位置P2,所述远侧末端远离阀元件4,所述近侧末端邻近阀元件4。阀元件4由一种材料制成,该材料使SMA元件10与该阀的其他元件和部分电绝缘。
[0078]在图4中示出的实施例中,SMA元件10由一个单件构成,该单件由第一线11、第二线12、以及在第一线11与第二线12之间的一个中间线13组成。第一线11从远侧末端Pl延伸至在阀元件4处的近侧末端P2,在该近侧末端P2处该第一线进入阀元件4中。沿着SMA元件10的在第一线11与第二线12之间的中间线13,SMA元件10被嵌入在阀元件4中。SMA元件10的该延伸部将方向从SMA元件10进入阀元件4的方向改变至SMA元件10离开阀元件12的方向。SMA元件10在一个方向上离开阀元件4,该方向与其中SMA元件10进入阀元件4的SMA元件10的该方向相反。在图4示出的实施例中,SMA元件10将方向改变180度,这样使得第一线11与第二线12平行。可替代地,该第一线和该第二线可以形成一个最多90度的相互角度,以及在90度与O度之间的任何其他相互角度,即,在90度与如图4所示的平行之间的任何相互角度。
[0079]提供了构成一个细长主体的一个封装体14,SMA元件10的第一线11和第二线12嵌入在其中。尽管被嵌入在封装体14中,第一线11和第二线12能够在封装体14内移位。能够在封装体14内移位的第一线11和第二线12是通过使该封装体构成一个覆盖物获得的,该覆盖物是具有多个细长内腔(未示出)的一个管子或一个管或一个杆,用于在这些细长内腔中容纳这些线11、12中的一个。可替代地,封装体14构成一个覆盖物,该覆盖物是多个管子或管或杆,每个管子或管或杆具有一个细长内腔(未示出),用于容纳这些线11、12中的一个。
[0080]在一个可替代的实施例中,SMA元件10的第一线11和第二线12在其中延伸的该封装体是一个涂层或一个覆盖物,该涂层或该覆盖物设置在SMA元件10的第一线11和第二线12的外表面上。如果该封装体是在第一线11和第二线12的外表面上的一个涂层或一个覆盖物,那么该封装体能够连同第一线11和第二线12的移位一起移位。
[0081]如果该封装体是在第一线11和第二线12的外表面上的一个涂层或一个覆盖物,那么该涂层或覆盖物由一种材料制成,该材料具有低于该SMA材料的热导率的热导率。可能地,涂层可以由聚四氟乙稀(PFTE)制成。
[0082]封装体14提供了以下特性中的至少一个:在该SMA元件与该封装体的周围环境之间的一个热阻、在该SMA元件与该封装体的周围环境之间的一个热导体、在该SMA元件与围绕该SMA元件的该阀的元件之间的一个电阻、在该SMA元件的多个延伸部之间的一个电阻。
[0083]封装体14在其中延伸的一个管子15构成了用于封装体14的一个覆盖物,并且还构成了在阀座元件5与SMA元件10的远侧末端Pl之间的一个刚性元件。管子15形成了阀主体I的一个一体化部件,但是因此管子15不是阀主体I的一部分。该阀主体仅包括该阀封闭阀元件4和阀座元件5的该部分。在图4示出的实施例中,阀主体1、阀出口 3、以及管子15是同一个元件。阀入口 2是固定到阀主体I上的一个单独的元件。在可替代的实施例中,参见图2和图3,阀入口 2也与阀主体I整合在一起。
[0084]止挡件16被设置在SMA元件10的远侧末端Pl,也是封装体14和管子15的一个远侧末端处。止挡件16包括两个插脚17,这两个插脚17构成用于SMA元件10的第一线11和第二线12的电连接器。用于向SMA元件10提供电流的一个电流源(未示出)的一个插座(未示出)意在用于与插脚17接合,以用于向SMA元件10施加电流。止挡件16固定在管子15的远侧末端Pl上,并且构成用于封装体14的一个止挡件,并且还构成用于插脚17的一个占位体。
[0085]一个弹性元件18,优选地是一个螺旋弹簧,被设置在管子15中,处于封装体14与阀元件4之间。弹性元件18朝向阀座元件5压迫阀元件4。在图4示出的实施例中,当阀元件4被朝向阀座元件5压迫时,阀元件4是处于相对于阀座7的一个完全打开位置。当该阀将要不完全打开时,来自弹性元件18的力是由电流被施加到SMA元件10上时来自SMA元件10的一个反向力抵消的。
[0086]图4示出的实施例中的阀座元件5和阀元件4固定在阀主体I上,其方式使得流动通过该阀的制冷剂不与SMA元件10直接接触。因此,SMA元件10将不会被该制冷剂直接冷却,并且保持该SMA元件的预期特性不受该制冷剂的影响。该SMA元件的预期特性是当电流被施加到该SMA元件上时加热该SMA元件,并且该SMA元件的加热导致该SMA元件改变形状。该SMA元件的形状改变将是第一线11和第二线12的长度的一个延伸。在图4示出的实施例中,提供了阀座元件5,这样使得从阀入口 2经过的制冷剂在经过阀座元件5之前经过阀元件4。阀座入口 8具有与阀元件4的大小和/或形状相配合的一个大小和/或形状,其方式使得获得一个所谓的平衡端口,即,在阀入口 2与阀出口 3之间的压力差不影响该阀的操作。因此,致动器6仅仅需要被设定尺寸,这样使得由弹性元件18作用在阀元件4上的力需要被抵消以便打开该阀。如参考图3所描述的,当没有电流施加到SMA元件10上时,弹性元件18将阀元件4维持在一个完全关闭位置。
[0087]以下将描述单独产生或者组合产生的不同优点,并且这些优点与图1、图2、图3、图4中示出的这些实施例中的至少一个相关,并且与如所要求的根据本发明的该致动器和/或该阀相关。
[0088]可以构造根据本发明的该阀,这样使得获得一个密封式设计。图1和图2示出的实施例不包括密封,如用于密封该阀的不同部分之间的表面的垫圈或O形环。制冷剂从该阀泄漏或者环境空气进入该阀中的风险因此被最小化。图3中示出的实施例可以包括密封,但是在移动元件之间不包括密封。任何密封被磨损的风险被消除,并且环境空气的泄漏和进入的风险因此被最小化。
[0089]在示出的实施例中,处于线形状的两个延伸部构成SMA元件的一部分。因此,与只有一个线相比,沿着SMA元件的该延伸部所获得的力得以加倍。如果提供多于两个的多个延伸部,那么
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