[发明专利]形状记忆合金致动阀门组合件及用于其的阀门子组合件

说明书

本发明涉及一种形状记忆合金致动阀门组合件及用于其的阀门子组合件。该形状记忆合金致动阀门组合件配备有支撑结构，该支撑结构具有布置在其表面上的电动机械连接点。被布置成提供支撑结构接触件与柱塞上的接触件之间的连接的SMA元件的致动将使得柱塞从打开位置移动到闭合位置或反之亦然。该支撑结构配备有用于啮合SMA元件的多个接触点或连接点，使得阀门组合件可以被配置成提供常闭(normally closed，NC)、常开(normally open，NO)、比例或锁存阀门组合件。

技术领域

本发明涉及一种阀门组合件，并且具体而言涉及形状记忆合金致动阀门组合件及用于其的阀门子组合件。

背景技术

流体处理装置正变得越来越受欢迎，并且存在对既便携又容易使用的流体处理装置的增大的需求。便携式流体处理装置用于例如家庭看护、床旁测试、燃料电池、芳香剂分配器等应用。为了使便携式流体处理装置是有效且高效的，便携式流体处理装置应该是轻质、大小较小、消耗最小电力、以低噪声操作并且制造经济的。在许多应用中，另外重要的是流体处理装置提供准确且恒定的流体分布。因此，优选的是在流体处理装置中并入高效的流体阀门。在许多方面中，流体阀门的特征在于装置的效率。

尝试满足上述标准的便携式阀门的一个实例是微型电磁阀。然而，微型电磁阀并未总是如某些实施方案所需要的那样有效的。电磁阀通常在大小上受到限制，并且为了获得充分的性能，电磁阀通常消耗大量的电力。在一些情况下，电磁阀的电力消耗是不可接受的，尤其是在例如使用电池作为电源时。电池可能无法在足够的时间长度内将电力提供到阀门。此外，在一些应用中，可能需要将阀门保持在特定的打开或中点位置中。如果此位置需要电磁的连续致动，那么阀门将可能消耗大量的电力由此增大与操作阀门相关联的成本。

另一现有技术解决方案是电致动压电阀门的使用。一些压电阀门使用闭合臂操作，当压电元件去致动时该闭合臂抵靠着密封肩部密封。这些阀门通常需要大量的空间来操作并且可能并不总是提供充分的解决方案，因为当与可能围绕孔口干燥的液体一起使用时它们经受堵塞。

另一现有解决方案是在加热时变换形状和/或大小的形状记忆合金的使用。形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)致动阀门提供优于先前所提及的现有技术解决方案的优势，因为它们可以通常制造的更小且通常消耗更少的电力。然而，许多流体处理装置被应用到需要快速响应时间的情况。形状记忆合金(SMA)致动阀门可以具有缓慢的响应时间，这是由于在SMA元件的两个状态之间过渡所需要的加热和冷却时间。为了与传统的技术进行竞争，SMA致动阀门应该涵盖使用者所需要的全部应用和功能，同时保持高水平的性能。本发明提供处理上述问题的多功能的共同架构。

发明内容

本发明的实施例旨在改进用于形状记忆合金致动阀门组合件的系统。

根据本发明的第一方面，提供一种形状记忆致动阀门组合件，其包括：阀主体，其具有流体入口和流体出口；柱塞，其被布置成打开和闭合入口与出口之间的流体流动路径，并且具有被配置成与形状记忆合金元件啮合以用于致动柱塞的至少一个机械连接；支撑结构，其具有至少一个第一啮合点以用于将形状记忆合金元件耦合到支撑结构，以及至少一个第二啮合点以用于将形状记忆合金元件耦合到支撑结构。第一啮合点和第二啮合点被布置成致动在第一啮合点与柱塞上的机械连接点之间延伸的形状记忆合金元件，以移动柱塞来打开流体流动路径，并且致动在第二啮合点与柱塞上的机械连接点之间延伸的形状记忆合金元件，以移动柱塞来闭合流体流动路径。

由本发明提供的多功能阀门组合件的优势在于它适用于许多不同阀门组合件和阀门功能。使用机械连接点(该机械连结点可以与SMA元件组合使用来推动或牵引阀门到打开及闭合位置和离开打开及闭合位置)意味着，通过以不同配置来附接SMA元件，可以从相同组合件中容易地制造锁存、常开或常闭阀门功能性，如下文中进一步描述。形状记忆的致动允许元件，因此造成形状记忆合金元件的长度的缩短。这通常在形状记忆合金元件中形成张力。这可以由加热引起，加热可以由通过形状记忆合金元件传递电流引起。SMA元件可以是例如导线的细长元件。