气动阀制造技术

本发明专利技术涉及一种气动阀，该气动阀包括具有空气连接件(3)的空气室(100)，并且包括具有可移动关闭元件(5，5’)和由形状记忆合金构成的SMA元件(4)的致动器(1)，该SMA元件(4)机械地联接至该可移动关闭元件(5，5’)，其中，为了启用该致动器(1)，能够向该SMA元件(4)供给电加热功率，在这之后，该SMA元件(4)变形，并且其结果是，引起该关闭元件(5，5’)的用于打开或关闭该空气连接件(3)的预先限定的移动。该致动器(1)包括检测单元(20)以便在启用该致动器(1)时检测到达和离开该关闭元件(5，5’)的终止位置(EP)。此外，该致动器(1)包括控制装置(30)，该控制装置被配置的方式为使得当启用该致动器(1)时，所述控制装置(30)检测在该关闭元件离开与下一次到达该终止位置之间的当前周期(CL，CL’)，并且如果该当前周期(CL，CL’)未到达第一设定点周期(CL1)，则减小供给至该SMA元件的电加热电流的第一功率值与第二功率值(L1，L2)之间的差异，并且如果该当前周期超出大于或等于该第一设定点周期(CL1)的第二设定点周期(CL2)，则增加该第一功率值与该第二功率值之间的差异。

Pneumatic Valve

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气动阀本专利技术涉及一种气动阀。在许多技术应用领域中使用气动阀来控制气流。此处，对于致动此类阀而言，已知的是使用由形状记忆合金、例如镍钛(NiTi)合金构成的所谓的具有SMA元件的SMA制动器(SMA＝形状记忆合金)。SMA元件借助于电流的流动和作为结果的加热而变形。在随后冷却之后，这些元件可以恢复其初始形状。为了实现长使用寿命和数量大的致动循环，必须可靠地限制SMA致动器的行程和有效力。因此，对于SMA致动器而言，通常预先限定终止位置，当通过供给电流而启用所述SMA致动器时到达该终止位置并且不会超出该终止位置。为了检测SMA致动器的终止位置，现有技术中使用单独的电接触件来指示已经到达最大行程。因此，通常减小供给至SMA致动器中的加热功率。由于减小的加热功率，离开了终止位置，此时，加热功率再次增大，使得保持了该阀的所选择的切换位置。因此，当启用SMA致动器时，发生多个微电路过程，该多个微电路过程引起增大的机械磨损和杂乱的切换噪音。文献DE102005060217A1呈现了具有SMA致动器的阀，借助于限位开关来检测该SMA致动器的终止位置。由于限位开关安排在压力所施加至的阀空间中，该空间中产生的潮气可能会使得开关失效。文献WO2014/135909A1披露了用于检测气动阀中的SMA致动器的终止位置的接触件。该接触件安排在阀室外部。本专利技术的目的是提供一种具有SMA致动器的气动阀，该阀减小了当启用该气动阀时SMA致动器上的机械负载。此目的是通过如专利权利要求1所述的气动阀来实现的。在从属权利要求中限定了本专利技术的改进方案。根据本专利技术的气动阀包括具有空气连接件的空气室，并且包括具有可移动关闭元件和由形状记忆合金(例如，镍钛合金)构成的SMA元件(尤其是线状SMA元件)的致动器。该SMA元件机械地联接至可移动关闭元件。为了启用致动器，将电加热功率供给至SMA元件，在这之后，SMA元件以本身已知的方式变形，并且作为结果，引起关闭元件的预先限定的移动以打开或关闭连接件。当结束供应电加热电流时，SMA元件的变形反向，其结果是，引起SMA元件的预先限定的移动的反向。根据本专利技术的阀的致动器包括检测单元，以便在启用该致动器时检测到达和离开该关闭元件的终止位置。此外，致动器中提供了控制装置，其中，如果适当的话，检测装置可以是控制装置的部件。该控制装置被配置的方式为使得当启用该致动器时，如果根据该检测单元的检测，该关闭元件不处于该终止位置，则所述控制装置将该电加热功率设定为第一功率值，并且使得，当启用该致动器时，如果根据该检测单元的检测，该关闭元件处于该终止位置，则所述控制装置将该电加热功率设定为第二功率值。此处，第二功率值低于第一功率值。该致动器的控制装置还被配置的方式为使得当启用该致动器时，所述控制装置检测在该关闭元件离开该终止位置与下一次到达该终止位置之间的当前周期，或检测该当前周期的测量值，并且如果该当前周期未到达第一设定点周期，则减小该第一功率值与该第二功率值之间的差异，并且如果该当前周期超出第二设定点周期，则增大该第一功率值与该第二功率值之间的差异。此处，第二设定点周期大于或等于该第一设定点周期。在本专利技术的一个变体中，第二设定点周期与第一设定点周期相对应。对当前周期的测量的以上术语应理解为是指除了直接检测当前周期之外，还可以检测直接与当前周期直接相关的变量，例如相应的频率。为了减小或增大第一功率值与第二功率值之间的差异，于是可以基于超出或低于相对应的设定点频率来检测低于或超出第一设定点周期或第二设定点周期。根据本专利技术的阀具有的优点在于，通过控制供应至SMA元件的功率而适当地限制SMA致动器的切换频率，其结果是当启用致动器时保持低的微切换过程的频率，并且作为结果保持该致动器的低磨损。此外，可以减小致动器的切换噪音。在一个特别优选的实施例中，该第一设定点周期和/或该第二设定点周期在10ms与100ms之间、尤其在20ms与50ms之间。这样的周期与由于人类的听觉曲线而感觉起来不那么响亮并且因此具有较不杂乱的切换频率相对应。取决于根据本专利技术的阀的构型，可以以不同方式引起第一功率值与第二功率值之间的差异的减小和增大。特别地，这种减小或增大可以通过排他地改变该第一功率值或排他地改变该第二功率值或改变该第一功率值和该第二功率值两者来实现。在根据本专利技术的阀的另一个变体中，第一功率值与第二功率值之间的差异的减小和增大以时间上连续的形式发生，即当低于第一设定点周期时和当超出第二设定点周期时，该差异基于随时间而变的连续函数、例如线性函数而改变。然而，根据本专利技术，还可以以时间上离散的形式、即递增地减小或增大第一功率值与第二功率值之间的差异。根据本专利技术，可以以不同方式引起功率值的差异的减小或增大。特别地，这可以通过改变供给至SMA元件的电压或通过改变供给至SMA元件的电流而得以实现。为了改变电压或电流，可以使用例如脉宽调制。根据本专利技术的气动阀除了包括以上所描述的空气连接件和相关联的致动器之外，如果适当的话，还可以包括多个这种具有相关联的致动器的空气连接件。此外，气动阀还可以额外地包含没有致动器的不可控制的空气连接件，或基于其他致动器原理的空气连接件。此外，致动器还可以同时启用多个空气连接件。在根据本专利技术的阀的一个优选的变体中，该阀的致动器被配置的方式为使得当到达关闭元件的终止位置时，使SMA元件的区段的电阻借助于旁路区段而被电旁路绕过，其中，此处和下文中，术语电阻(resistance)始终被理解为是指电阻值(electricalresistance)。换言之，SMA元件的特定区段借助于旁路区段而基本上被短接。术语SMA元件的区段此处应以宽泛的形式理解，并且不仅可以包括SMA元件的部分区段，而且在某种情况下，还包括整个SMA元件。SMA元件的电阻借助于刚刚描述的电旁路绕过而减小。检测单元被设计成用于借助于电阻测量检测SMA元件的电阻的这种减小，并且作为结果检测到达关闭元件的终止位置。此外，检测装置被设计成用于检测SMA元件的电阻的减小的结束，其结果是，检测到离开关闭元件的终止位置。当到达终止位置时，优选地在至少一个接触点处在旁路区段与SMA元件之间建立直接机械接触和电接触。刚刚描述的实施例具有的优点在于，SMA元件的电阻的改变借助于旁路区段而容易地产生，以便检测致动器的终止位置。因此可以省去使用昂贵的单独限位开关。替代地，旁路区段与SMA元件的相互作用使得可以经由SMA元件的供电连接件进行终止位置检测。因此，不需要用于终止位置检测的额外的电连接件，其结果是，避免了与该电连接件形成接触的额外费用，并且在某些情况下，省去了该电连接件的额外的气密引线的额外费用。在刚刚描述的实施例的一个特别优选的变体中，该致动器被配置的方式为使得该SMA元件的变形引起该旁路区段与该SMA元件之间的相对移动，其中，当到达该关闭元件的终止位置时，该相对移动引起将该SMA元件的区段的电阻电被旁路绕过。以此方式，SMA元件的变形同旁路区段与SMA元件之间的相对移动直接耦合。根据这种构型，在此相对移动期间，旁路区段可以改变或甚至保持其位置。在另一个变体中，致动器包括导电元件，优选地是板(例如片簧)或连接板形式。导电元件刚性连接至关闭元件或该导电元件形成关闭元件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气动阀，该气动阀包括具有空气连接件(3)的空气室(100)，并且包括具有可移动关闭元件(5，5’)和由形状记忆合金构成的SMA元件(4)的致动器(1)，该SMA元件(4)机械地联接至该可移动关闭元件(5，5’)，其中，为了启用该致动器(1)，能够向该SMA元件(4)供给电加热功率，在这之后，该SMA元件(4)变形，并且其结果是，引起该关闭元件(5，5’)的用于打开或关闭该空气连接件(3)的预先限定的移动，其中，当结束供应电加热功率时，该SMA元件(4)的变形反向，并且作为结果引起该SMA元件(4)的预先限定的移动的反向，‑其中，该致动器(1)包括检测单元(20)以便在启用该致动器(1)时检测到达和离开该关闭元件(5，5’)的终止位置(EP)，‑其中，该致动器(1)包含控制装置(30)，该控制装置被配置的方式为使得当启用该致动器(1)时，如果根据该检测单元(20)的检测，该关闭元件(5，5’)不处于该终止位置(EP)，则所述控制装置(30)将该电加热功率设定为第一功率值(L1)，并且使得，当启用该致动器(1)时，如果根据该检测单元(20)的检测，该关闭元件(5，5’)处于该终止位置(EP)，则所述控制装置(30)将该电加热功率设定为低于该第一功率值(L1)的第二功率值(L2)，‑其中，该控制装置(30)还被配置的方式为使得当启用该致动器(1)时，所述控制装置(30)检测在该关闭元件(5，5’)离开该终止位置(EP)与下一次到达该终止位置之间的当前周期(CL，CL’)，或检测该当前周期(CL，CL’)的测量值，并且如果该当前周期(CL，CL’)未到达第一设定点周期(CL1)，则减小该第一功率值与该第二功率值(L1，L2)之间的差异，并且如果该当前周期(CL，CL’)超出大于或等于该第一设定点周期(CL1)的第二设定点周期(CL2)，则增大该第一功率值与该第二功率值(L1，L2)之间的差异。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 DE 102016225519.31.一种气动阀，该气动阀包括具有空气连接件(3)的空气室(100)，并且包括具有可移动关闭元件(5，5’)和由形状记忆合金构成的SMA元件(4)的致动器(1)，该SMA元件(4)机械地联接至该可移动关闭元件(5，5’)，其中，为了启用该致动器(1)，能够向该SMA元件(4)供给电加热功率，在这之后，该SMA元件(4)变形，并且其结果是，引起该关闭元件(5，5’)的用于打开或关闭该空气连接件(3)的预先限定的移动，其中，当结束供应电加热功率时，该SMA元件(4)的变形反向，并且作为结果引起该SMA元件(4)的预先限定的移动的反向，-其中，该致动器(1)包括检测单元(20)以便在启用该致动器(1)时检测到达和离开该关闭元件(5，5’)的终止位置(EP)，-其中，该致动器(1)包含控制装置(30)，该控制装置被配置的方式为使得当启用该致动器(1)时，如果根据该检测单元(20)的检测，该关闭元件(5，5’)不处于该终止位置(EP)，则所述控制装置(30)将该电加热功率设定为第一功率值(L1)，并且使得，当启用该致动器(1)时，如果根据该检测单元(20)的检测，该关闭元件(5，5’)处于该终止位置(EP)，则所述控制装置(30)将该电加热功率设定为低于该第一功率值(L1)的第二功率值(L2)，-其中，该控制装置(30)还被配置的方式为使得当启用该致动器(1)时，所述控制装置(30)检测在该关闭元件(5，5’)离开该终止位置(EP)与下一次到达该终止位置之间的当前周期(CL，CL’)，或检测该当前周期(CL，CL’)的测量值，并且如果该当前周期(CL，CL’)未到达第一设定点周期(CL1)，则减小该第一功率值与该第二功率值(L1，L2)之间的差异，并且如果该当前周期(CL，CL’)超出大于或等于该第一设定点周期(CL1)的第二设定点周期(CL2)，则增大该第一功率值与该第二功率值(L1，L2)之间的差异。2.如权利要求1所述的气动阀，其特征在于，该第一设定点周期(CL1)和/或该第二设定点周期(CL2)在10ms与100ms之间、尤其在20ms与50ms之间。3.如权利要求1或2所述的气动阀，其特征在于，该第一功率值与该第二功率值(L1，L2)之间的差异的减小和增大由排他地改变该第一功率值(L1)或排他地改变该第二功率值(L2)或改变该第一功率值和该第二功率值(L1，L2)两者引起。4.如前述权利要求之一所述的气动阀，其特征在于，该第一功率值与该第二功率值(L1，L2)之间的差异的减小和增大以时间上连续或时间上离散的形式发生。5.如前述权利要求之一所述的气动阀，其特征在于，该致动器(1)被配置的方式为使得，当到达该关闭元件(5，5’)的终止位置(EP)时，该SMA元件(4)的区段的电阻借助于旁路区段(601，602，603)被电旁路绕过，并且其结果是，减小了该SMA元件(4)的电阻，其中，该检测单元(20)被设计成用于借助于电阻测量值检测该SMA元件(4)的电阻的减小，其结果是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·博伊舍尔，S·鲍尔，
申请(专利权)人：大陆泰密克微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE