[發明專利]一種形狀記憶合金疏水閥及其制備方法

無效

• 申請號: 200910010048.X
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101776201A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 高淑春;鄭志;姚純樸;焦軍
• 申請（專利權）人: 沈陽天賀新材料開發有限公司
• 主分類號: F16T1/02
• 分類號: F16T1/02;C22C1/02
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 韓輝

技術領域

本發明涉及一種疏水閥，特別是涉及一種可以替代傳統液體膨脹式疏水閥的形狀記憶合金疏水閥，屬于國際專利分類表中的F16T1/02技術領域，廣泛用于使用蒸汽的各個行業，安裝在拌熱、采暖、供熱系統的管線或密封容器上，以阻汽排水保證汽質量，提高能源利用率。

背景技術

疏水閥是蒸汽、凝結水管道系統的主要附件之一，其作用是自動排除蒸汽管道和設備中不斷產生的冷凝水、空氣及其它不凝性氣體，同時又阻止蒸汽逸出。它是保證各種加熱工藝設備及管線所需要溫度和熱量使之正常工作的一種節能產品，在石油化工生產中應用廣泛。石化企業生產裝置中，如果疏水閥失靈，大量的蒸汽竄到凝結水管道里，不僅熱量損失大，而且會產生“水擊”，破壞管網；疏水閥堵塞、凝結水通不過或者流量變小，則造成用熱設備達不到預期效果。因此，疏水閥性能的優劣，對于系統的正常運行，設備熱效率的提高，能源的充分利用等，都有重要作用。

市場上供給的疏水閥型式很多，一般按動作方式的不同，可分為對液面高度敏感的、對流體性質敏感的、對流體溫度敏感的等三類。現有的恒溫型疏水闊屬于其中的對流體溫度敏感一類，其特點是采用雙金屬片或液體澎脹波紋管，作為啟閉疏水閥的熱敏元件。由于上兩種熱敏元件啟閉幅度小，不能完全適應蒸汽系統因工作變化引起的疏水量波動。為此，人們正試圖利用記憶合金材料對溫度的“記憶”特性而開發了新式的恒溫型疏水閥屬。

記憶合金是一種通過熱彈性馬氏體逆相變將熱能直接轉化為機械能的新型功能材料。其基本特征是具有形狀記憶效應，即記憶合金在確定溫度范圍內，形狀發生變化，同時產生回復應力。只對高溫母相(A)的形狀具有記憶的現象稱為單程形狀記憶效應，同時還能夠對低溫馬氏體相(M)的形狀具有記憶的現象稱為雙程形狀記憶效應。利用這種性能，可將形狀記憶合金作為熱敏元件，實現驅動功能。為代替雙金屬片等各種熱彈性元件提供了可能。記憶合金是一種新型的功能性金屬材料，我國在這一領域的研究和技術水平處于世界先進之列，但在開發應用上遠落后于先進國家。我國的疏水閥行業技術水平相對落后，每年都要從國外進口相當數量的疏水閥產品。據檢索，盡管已有人提出利用記憶合金元件制造疏水閥的設想，例如，公開號為CN2191942的發明專利申請給出的《自動恒溫疏水閥》等，但并未透露具體的制造工藝及記憶合金的組成，給出的技術啟示有限尚不足以使本行業技術人員輕易完成同類產品的研制開發工作。經檢索，至今國內外尚未見到已開發成功的記憶合金疏水閥產品的報道。

由于記憶合金元件具有變形量大、變形恢復力大的特點，因而特別是在當前困擾用戶的高壓力、大排量等高參數疏水閥上，有良好的開發前景，同時可以有效地減小蒸汽的泄漏量，對節能和提高熱效率也有深遠的意義。因此，利用記憶合金元件制造出適宜工業用的疏水閥仍是目前本行業技術人員研制開發工作的當務之急。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的上述技術問題，通過對疏水閥結構及熱敏元件材質進行改進，提供了一種形狀記憶合金疏水閥及其制備方法。這種新型的疏水閥采用形狀記憶合金作為熱敏元件，即閥體上安有記憶合金彈簧和偏置彈簧，利用蒸汽和凝結水的溫度不同，依靠記憶合金元件的形狀對溫度的記憶能力，通過記憶合金彈簧和偏置彈簧兩者的配合使閥芯在使用溫度區間自動動作，完成疏水閥的開啟與關閉，有效實現其阻汽排水的功能。

本發明給出的疏水閥可在70～120℃溫度范圍內使用，靈敏度±5℃。具有結構簡單、熱響應速度快、性能穩定、使用壽命長和安裝維修容易的特點，同目前普遍使用的液體膨脹式疏水閥相比，造價可降低1/2，靈敏度提高一倍。

本發明給出的技術方案是：這種形狀記憶合金疏水閥，包括有閥體、閥芯和熱敏元件，閥體上設有進氣口和出水口，閥體內設有閥芯，所述的熱敏元件為采用形狀記憶合金制作的記憶合金彈簧，其特點是：閥芯上安裝有記憶合金彈簧和普通壓縮彈簧組裝成的偏壓式組合元件。

本發明給出的這種形狀記憶合金疏水閥的制備方法，包括有下列步驟：

(1)選擇高溫穩定性的CAO坩堝，使其在冶煉過程中不能被高還原性的TI所還原成TI的氧化物而影響成分的比例，同時，按Ni為50-51％at余量為Ti的比例，準確加入CAO坩堝內熔煉，熔煉溫度為：1300-1400℃；

(2)采用分階段電量控制、真空熔煉、惰性氣體氬氣保護下的熔煉工藝，確保外界帶來的雜質不被引入，在惰性氣體氬氣的保護下熔煉及澆注，匹配氬氣壓力防止噴濺及氣體吸入，以保證成分準確；

(3)利用合金化和防熱進行下階段反應，防止過熱產生Ti的氧化；