[其他]速動元件

無效

• 申請號: 87102326
• 申請日: 1987-03-24
• 公開（公告）號: CN87102326A
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 張進修;羅來忠;林光明
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: F16K31/64
• 分類號: F16K31/64;H01H37/32
• 代理公司: 中山大學專利事務所
• 代理人: 蔡茂略,葉賢京

本發明是一種涉及化工和電器方面的控制元件。

對于化工和電器的控制元件，通常情況下，在化工或發動機供油管道的控制中采用閥門，閥門結構較復雜，動作較慢，且由于經常磨擦而易于損壞;在電器控制上采用彈簧和雙金屬元件，它們存在回復力較小和使用壽命不長等缺點。自從形狀記憶效應被發現以后，人們就利用形狀記憶合金能“記住”它在高溫相或低溫相時形狀的特性而制作成各種控制元件，當溫度在形狀記憶合金的相變溫度范圍內變化時，元件能隨著溫度的變化改變其形狀，以達到輸出信號（包括動作）或控制開關的目的。形狀記憶合金元件具有優異的形狀記憶性能和熱疲勞特性，但由于以往的形狀記憶合金元件動作緩慢和用材量較多的問題〔宮達高，《上海金屬》（有色分冊），1984，NO.5，P24〕，因而其應用受到一定的限制。

本發明的目的是設計并制作出一種本身具有速動特性的單程或雙程鎳鈦形狀記憶合金元件，以增大元件的比熱推力，來降低元件的用材量，使其具有廣泛的應用前景。本發明是利用應力誘導速動相變的原理來實現速動型形狀記憶合金元件的設計和制作，利用儲能作用的圓形或橢圓形元件周邊所具有的約束力來改變形狀記憶合金熱彈性馬氏體相變的溫度和速度。在變溫過程中，當高溫相轉變為低溫相（或低溫相轉變為高溫相）的相變驅動力足以克服周邊的約束力時，元件突然動作以達到該溫度時的穩定狀態，改變溫度變化的方向，過程朝相反方向進行。因此，隨著溫度的升降，速動元件依“雙穩態”的要求改變形狀并迅速輸出動作。根據制作工藝上的不同，既可以做成控溫用的雙程形狀記憶速動元件，也可以做成高溫端限定（限制溫度不得超過此溫度值）的單程速動元件或在低溫端限定（限制溫度不得低于此溫度值）的單程速動元件。高溫端限定元件適用作電熱電器中的超溫保護限溫器或化工中的限溫載流器（當溫度達到此限定值時，元件速動切斷電源以保護電器或關閉閥門以保護化工反應設備）低溫端限定元件適宜作環境過冷時的報警器、電源啟動器或化工管道的閥門;而雙程記憶元件除可用于溫度控制，閥門控制外，還可用作武器中的快速擊發和快速分離裝置。

本速動元件以鎳鈦形狀記憶合金為材料，制作成如圖所示的形狀，圖1為正視圖，圖2為側視圖，其中〔1〕為固定端耳，〔2〕為速動主體。速動主體〔2〕可做成圓形凸狀或橢圓凸狀，其中D為元件的直徑（或橢圓的短軸），d為元件的厚度，h為凸面高度，當d值較小時可采用較小的D值，以達到元件的微型化。一般情況下，元件的直徑D（或橢圓的短軸）≥8毫米，厚度d應大于0.1毫米，凸面高度h應大于0.3毫米。固定端耳也可以做成裙邊形狀或在某些情況下略去。

本發明的速動元件的制作工藝如下：

1.雙程速動元件

a????采用含鎳量為50.5～51.5%原子比的鎳鈦合金薄帶或板材為材料;

b????把鎳鈦合金沖制成圓形凸狀或橢圓凸狀;

c????在真空條件下，于700～850℃溫度范圍保溫0.5～3小時對已成形的元件進行固溶處理，再將元件淬火;

d????經固溶處理和淬火后的元件，再置于400～600℃的真空中保溫0.2～2小時進行定形處理后，將元件再淬火。

這種雙程速動元件具有如下特性：

a）變溫時的動作溫度范圍為-15℃～95℃，熱滯為5～10℃;

b）雙程動作的時間≤1毫秒;

c）熱疲勞壽命＞＞10萬次。

這種雙程速動元件可作為控溫熱敏電開關或化學反應、化工的熱敏控流閥門，快速擊發和快速分離裝置。

2.高溫端限定的單程速動元件

a????采用含鎳量為50.0～51.5%原子比的鎳鈦合金薄帶或板材為材料;

b????把鎳鈦合金用沖制辦法，加工成圓凸狀或橢圓凸狀;

c????將已成形的元件置于700～800℃的真空條件下保溫0.5～3小時，對元件進行固溶處理，然后淬火;

d????把元件于400～600℃的真空中保溫0.2～2小時，對元件進行定形處理后，再淬火。

這種高溫端限定的單程速動元件具有如下的特性：

a）高溫端動作的限定溫度范圍及精度為30±1℃～120±3℃;

b）動作時間＜1毫秒;

c）不出現低溫端自復位的使用壽命＞2萬次。

這種高溫端限定的單程速動元件的特點是，當溫度升至限定值時，速動元件迅速改變其形狀而輸出動作并控制電開關或閥門，降溫時它不會自動復位，只有在排除故障后通過手動復位才能再次升溫時起限溫作用，故具有高度的安全性。它適宜于作手復位限溫器、限流器等熱敏電開關、閥門，以及手復位快速擊發和快速分離裝置。