尤其地用于宇航驱动系统的未操纵时关闭的阀组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阀组件，其可布置在用于液态的或气态的介质的管路中。尤其地，本发明涉及一种用于宇航驱动装置(Raumfahrttriebwerk，有时称为宇航推进器)的可单次操纵的阀组件。该阀组件包括通入阀组件的工作腔中的输入部和输出部以及执行器。在执行器未被促动的状态中，阻断在输入部和输出部之间的流动通道，这意味着阀组件关闭。
【背景技术】
[0002]阀通常应用在这样的地方，即例如在该处必须打开或关闭用于液态或气态介质的管路。在阀关闭的状态中必须通过该阀保证非常低的泄漏率。根据应用，阀可设置成用于多次操纵或者也仅仅用于单次操纵，其中单次操纵例如是用于宇航应用的驱动系统的情况。
[0003]使用在用于宇航应用的驱动系统中的阀在卫星或者宇宙探测器中例如用于，使封闭的液压的或气动的系统与其周围环境相连接。这种阀必须在未被促动(操控)的状态中关闭。该状态称为“常闭”(NC)。由此例如在任务结束时使驱动系统的推进燃料管路或气体管路不起作用(passivieren)或无压力。
[0004]在宇航应用中对操控的可靠性提出很高的要求，因为功能故障可引起驱动系统的重大损坏或甚至损失。
【发明内容】
[0005]本发明的目标是，给出一种用于打开或关闭阀的结构上/功能上可靠的阀组件以及一种用于宇航应用的相应的驱动系统。
[0006]该目标通过根据权利要求1的特征所述的装置以及根据权利要求13的特征所述的驱动系统实现。从从属权利要求中得到有利的设计方案。
[0007]为了实现该目标，提出一种用于单次操纵的阀组件，其可布置在用于液态的或气态的介质的管路中。尤其地阀组件可应用在宇航驱动装置中。该阀组件包括输入部和输出部以及执行器。输入部和输出部通入阀组件的工作腔中。在执行器未被促动(操控)的状态中阻断在输入部和输出部之间的流动通道。这意味着，当执行器未被操控时，阀组件关闭。执行器为可单次操纵的形状记忆执行器或包括形状记忆执行器，其在达到与其合金成分相关的可通过阀组件的可控制的电加热装置产生的转变温度时突变式地改变其外部形状。执行器在促动时在工作腔中不可逆地破坏使输入部与输出部分离的管元件，由此输入部和输出部通过工作腔在流动方面(str5mungstechnisch)相互连接。
[0008]换句话说管元件布置在工作腔中并且在工作腔中被破坏以打开阀组件。
[0009]形状记忆执行器应用为执行器或应用在执行器中使单次地且不可逆地操控即打开阀成为可能。通过形状记忆执行器通过从外部也就是说由加热装置输送的能量加热实现操控，由此形状记忆执行器尤其地突变式地改变其大小(也就是说例如膨胀)并且由此机械地破坏使输入部和输出部分离的管元件。管元件的机械破坏根据第一方案通过剪断实现，或者根据第二方案通过管元件的撕裂或破碎实现。
[0010]随着通过输送热能而进行的促动，形状记忆执行器返回其原来的形状。输送热能直至或超过所谓的过渡温度例如使得执行器在提供很高的力(在几千牛的范围中)的情况下的膨胀成为可能。
[0011]作为用于形状记忆执行器的材料例如可使用镍-钛合金(NiTi)。在这种形状记忆执行器中通常的过渡温度在约70°C至80°C。对于宇航应用来说基本上适宜的是，使用具有较高的过渡温度例如在100°C至120°C之间的过渡温度的材料。由此能更可靠地避免由于不适宜的边界条件而无意地激活执行器。较高的过渡温度例如可通过预加载执行器或通过使耐火金属或来自铂族的金属与NiTi合金制成合金实现。
[0012]执行器的操纵功能可以高的可靠性提供。为了操纵即打开阀，除了(形状记忆)执行器和加热装置之外，不需要其它机械的或烟火的(pyrotechnisch)元件，由此阀组件具有简单的机械的且由此耐用的结构。该阀组件可以很少的构件制成。该装置可以很小的重量提供。
[0013]结果是，该阀组件在其功能方面与烟火的阀相似，然而与烟火的阀相比具有更简单的操控以及更长的耐久性。此外阀组件在操控(促动)之前不具有由于泄漏产生的损失。
[0014]根据第一方案，输入部通入管元件中，该管元件如此布置在工作腔中，即管元件在形状记忆执行器促动(也就是说操控)时被剪断，由此输入部和输出部通过工作腔在流动技术上相互连接。备选地输出部如此通入布置在工作腔中的管元件中，即管元件在形状记忆执行器促动时被剪断。
[0015]在阀组件的一种设计方案中，形状记忆执行器在未被促动的状态中至少部分区段地邻接到管元件处，由此形状记忆执行器的形状变化导致通过形状记忆执行器自身剪断管元件。在促动之前形状记忆执行器例如贴靠在管元件处或者相对于管元件具有很小的距离。然后在促动时由形状记忆执行器实施的形状变化导致期望地剪断管元件。
[0016]在阀组件的另一设计方案中，在未被促动的状态中一个或多个中间件至少部分区段地邻接到管元件处，从而形状记忆执行器的形状变化可传递到该一个或多个中间件上，由此管元件可通过中间件中的至少一个被剪断。被促动的形状记忆执行器的形状变化传递到其它构件上，其中然后这些构件中的一个进行管元件的剪断。该方案使在设计执行器时更大的自由度成为可能。由此例如可实现力传递和/或优化执行器的体积。中间件例如可构造成阀活塞的形式。
[0017]管元件可布置在阀组件的纵向上，其中可由形状记忆执行器产生的力横向于纵向伸延。这在形状记忆执行器被促动时产生最大的剪切力，由此优化了剪切过程的可靠性。“横向”意味着该力在近似垂直于纵向的平面中伸延。
[0018]管元件可布置在阀组件的纵向上，其中可由形状记忆执行器产生的力以绕横向于纵向伸延的轴线旋转的方式伸延。“横向”在此也意味着，该力在近似垂直于纵向的平面中伸延。通过形状记忆执行器或可选的中间件的旋转运动进行剪断。为了该目的执行器在促动之前已经力配合地和/或形状配合地与管元件相连接。执行器在未被促动的状态中可相对于管元件具有(很小的)距离。
[0019]工作腔可包括用于管元件的被剪断的部分的容纳体积。该容纳体积可位于气态的或液态的介质的主流动路径之外，从而通过(形状记忆)执行器的促动而剪断的部分不会在输出部的方向上被牵拉并且不可能堵塞排出部或者向外运动。
[0020]管元件可通过输入部的盲孔形成，其从背离工作腔的侧边被引入输入部的端侧的底部中。这使简单的制造成为可能。这使通过在产生盲孔之后保留的管元件的壁厚简单地确定为了剪切所需的力成为可能。
[0021]底部和执行器或者底部和中间件中的一个或多个可在纵向上彼此间隔开。由此保证，在剪切过程之后在输入部处产生的开口不通过执行器封闭。根据执行器设计方案，执行器或中间件也可设置成邻接底部。在此通过执行器设计方案必须保证，在剪切过程之后在输入部处产生的开口不通过执行器构件封闭。
[0022]形状记忆执行器例如可为弹簧或套管，其在达到转变温度时膨胀。弹簧或套管例如可驱动销栓或相似的部件，通过该部件产生剪切。
[0023]在第二方案中，管元件可通过输入部或输出部的延长部形成，其中管元件在工作腔中具有在周缘上延伸的材料弱化部尤其地凹槽或切口，其中管元件在执行器被