一种适用于制冷探测器的低温节流器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于制冷探测器的低温节流器，其由壳体（１）、驱动件（３）、底座（４）、形状记忆弹簧（５）、偏置弹簧（６）组成；壳体（１）底端与底座（４）的凸缘（４１）通过螺纹连接，壳体（１）的内部从左至右放置有偏置弹簧（６）、驱动件（３）、形状记忆弹簧（５），偏置弹簧（６）的一端套接在底座（４）的Ｂ凸台（４２）上，偏置弹簧（６）的另一端套接在驱动件（３）的Ａ凸台（３３）上，形状记忆弹簧（５）的一端套接在驱动件（３）的连杆（３２）上，形状记忆弹簧（５）的另一端与壳体（１）的Ａ收敛段（１２）接触。在本发明专利技术中，形状记忆弹簧（５）采用低相变点ＴｉＮｉＦｅ形状记忆合金材料，制作成细径０．２～１．５ｍｍ的丝材，缠绕成微型驱动记忆螺旋弹簧；本发明专利技术节流器采用ＴｉＮｉＦｅ记忆合金丝材来制作调节式制冷器的驱动件，克服了采用Ｃｕ基形状记忆合金的缺点，具有加工制作容易，使用重复性好、寿命长、结构简单的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用作制冷探测器的低温节流器，该节流器采用形状记忆弹簧在不 同温度变化条件下的弹性伸缩，推动针阀开启或关闭来控制制冷探测器流量的大小， 从而实现制冷探测器流量、制冷功率自调的功能。技术背景制冷探测器中的节流器，目前主要是以波纹管作为调节控制元件的。这种技术的 先天缺陷是对波纹管组件的气密性要求高， 一且泄漏，则制冷探测器功能失效。作者王三煜在《红外技术》上于2007年9月出版的"记忆合金调节式制冷器研 究"中公开了一种由主动弹簧、记忆合金调节器、补偿块、平衡弹簧、阀针构成的针 阀控制机构，装配时，调节机构设置一初始预紧力，针阀处于开启状态，当节流降温 至低于记忆合金转化温度时，调节器刚度变小，主动弹簧推动针阀机构关闭，制冷器 流量变小，从而实现制冷器流量、制冷功率自调的功能。但该记忆合金调节式制冷器 制造、装配、调试难度大等缺陷。 专利技术 内 容本专利技术的目的是提供一种适用于制冷探测器的低温(25°C~ — 196°C)节流器， 该节流器所需零件少、装配易控且结构简单，而釆用的驱动源则为TiNiFe形状记忆 合金丝材。该TiNiFe形状记忆合金丝材的马氏体开始相变温度为一153"C，将形状 记忆合金材料拉拔成丝，缠绕成所需要的形状记忆合金螺旋弹簧，采用不锈钢丝制作 偏置弹簧(与主动弹簧的功能相同)，将形状记忆合金弹簧与偏置弹簧组合安装于节 流器，当液氮由液氮口进入，温度降低到一153"C，形状记忆合金弹簧开始变软，偏 置弹簧压缩记忆合金弹簧，带动驱动件运动，使得驱动件的顶尖与顶孔闭合从而实现 节流目的。本专利技术是一种适用于制冷探测器的低温(25°C~ — 196°C)节流器，由壳体l、 驱动件3、底座4、形状记忆弹簧5、偏置弹簧6组成；壳体1底端与底座4的凸缘 41通过螺纹连接，壳体1的内部从左至右放置有偏置弹簧6、驱动件3、形状记忆 弹簧5，偏置弹簧6的一端套接在底座4的B凸台42上，偏置弹簧6的另一端套 接在驱动件3的A凸台33上，形状记忆弹簧5的一端套接在驱动件3的连杆32上， 形状记忆弹簧5的另一端与壳体1的A收敛段12接触。形状记忆弹簧5与偏置弹 簧6构成弹性驱动器，弹性驱动器的驱动力与输出位移之间存在有下述关系A:" 、 ， 乂A+&，);c + ^;，￡/，、 ~~LJ——x) _ a — 6exp(^-^-。本专利技术低温(25°C —196°C)节流器的优点采用TiNiFe记忆合金丝材来制 作调节式制冷器的驱动件克服了采用Cu基形状记忆合金的缺点，具有加工制作容 易，使用重复性好、寿命长、结构简单的优点；形状记忆弹簧釆用低相变点TiMFe 形状记忆合金(低温记忆合金)材料，制作成细径0.2 1.5m附的丝材，缠绕成微 型驱动记忆螺旋弹簧；形状记忆弹簧与偏置弹簧的匹配，构成了用于节流制冷探测器 的微型弹簧驱动器。 附图说明图1是本专利技术制冷探测器的低温节流器的外部结构图。图IA是本专利技术制冷探测器的低温节流器的爆炸示图。图2是本专利技术制冷探测器的低温节流器的等轴剖示图。图3是本专利技术驱动件的结构图。图4是本专利技术形状记忆弹簧的结构图。图中: 2.顶孔 34.顶板l.売体3. 驱动件4. 底座11.气腔 31.锥形顶尖 41.凸缘 6.偏置弹簧12.A收敛段 32.连杆 42.B凸台13.B收敛段 33.A凸台5.形状记忆弹簧具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明(本专利技术是一种适用于制冷探测器的低温节流器，该低温节流器由売体1、驱动件 3、底座4、形状记忆弹簧5、偏置弹簧6组成；形状记忆弹簧5与偏置弹簧6构成 弹性驱动器(该弹性驱动器用于推动驱动件3运动，使顶尖31开启或关闭顶孔2， 从而达到调节液氮的流量进入)。参见图1、图2所示，売体1为圆筒形状；売体1的底端设有内螺纹(该内螺 纹用于与底座4的外螺纹实现螺纹连接)；売体1的上部从左至右设有A收敛段12、 B收敛段13， A收敛段12的下端面用于与形状记忆弹簧5的一端接触，B收敛段 13的中心为顶孔2，顶孔2用于液氮进入；壳体1内的有气腔11，该气腔11用于 存放通过顶孔2进入的液氮。在装配时，驱动件3的连杆31的中心轴线与顶孔2 的中心线在同轴上。参见图1A、图3所示，驱动件3的顶板34上面中心位置设有连杆32，连杆 32的端部设计为具有30 45锥度的锥形顶尖31，驱动件3的顶板34下面中心位 置设有0.5 3cm厚的A凸台33;在本专利技术中，连杆32的直径可以小于或者等于 A凸台33的直径。参见图1A所示，底座4的凸缘41上设有外螺纹，该外螺纹与壳体1底端的内 螺纹相配合实现壳体1与底座4的连接，同时也实现了初始调节弹性驱动器的预紧 力；底座4的中心位置设有B凸台42， B凸台42与驱动件3上的A凸台33之间 套接有偏置弹簧6。参见图1A、图4所示，形状记忆弹簧5为螺旋式弹簧结构，形状记忆弹簧5釆 用TiNiFe形状记忆合金丝材，且Fe元素的含量为0.1 3wt%，该TiNiFe形状记 忆合金丝材的马氏体开始相变温度范围为25°C~_160°C，经缠绕工艺制成弹簧形 状，形状记忆弹簧5的簧与簧的宽度(簧距)J为1 3mm，簧的直径0为O.3 lww。 形状记忆弹簧5的具体材料组分为Tis。Ni47Fe3形状记忆合金，该Tis。Ni47Fe3形状记 忆合金制得的丝材加工成弹簧，其马氏体开始相变温度一 153°C。参见图1A所示，偏置弹簧6采用不锈钢加工的螺旋式弹簧结构。 壳体1底端与底座4通过螺纹连接，壳体1的内部从左至右放置有偏置弹簧6、 驱动件3、形状记忆弹簧5，偏置弹簧6的一端套接在底座4的B凸台42上，偏置 弹簧6的另一端套接在驱动件3的A凸台33上，形状记忆弹簧5的一端套接在驱动件3的连杆32上，形状记忆弹簧5的另一端与壳体1的A收敛段12接触。在装 配时，驱动件3的锥形顶尖31相距顶孔2端面0.5 3mm ，有利于节流器所需冷 却源由顶孔2进入。当气腔11内的温度下降至形状记忆弹簧5的马氏体开始相变点 温度时(此处所说的温度需要根据使用节流器的要求，进行在制作形状记忆弹簧丝材 时进行设定，如选取的形状记忆材料为Tis。Ni47Fe3形状记忆合金时，加工丝材时， 设定马氏体开始相变点温度为一153。C，则气腔11的温度下降至一153。C时，形状 记忆弹簧5将发生伸长或收缩的变化，从而使锥形顶尖31开启或关闭顶尖2，来达 到节流)，形状记忆弹簧5收缩，偏置弹簧6伸长，从而推动驱动件3向右运动，达 到顶尖31顶紧顶孔2，阻止液氮进入，实现节流。在本专利技术中，弹性驱动器的驱动力与输出位移之间存在有下述关系,"2 (7^!~ -力-"-—严+ ，")，式中，F表示弹性驱动器的驱动力，X表示驱动件3的位移量，4表示形状记忆合金弹簧5在常温时弹性系数，^表示偏 置弹簧6在常温时弹性系数，《表示形状记忆合金弹簧5的预压缩量，《表示偏置 弹簧6的预压缩量，"表示驱动件3在气腔11中的初始位置，c表示弹性驱动器的 驱动力与输出位移之间拟合曲线常数。在本专利技术中，用于制作形状记忆合金弹簧5的TiNiFe形状记忆合金丝材的制备 方法如下(A) 配制合金成分按TiNiFe目标成分配比称取纯度99.9%的海绵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于制冷探测器的低温节流器，其特征在于：由壳体（１）、驱动件（３）、底座（４）、形状记忆弹簧（５）、偏置弹簧（６）组成；壳体（１）底端与底座（４）的凸缘（４１）通过螺纹连接，壳体（１）的内部从左至右放置有偏置弹簧（６）、驱动件（３）、形状记忆弹簧（５），偏置弹簧（６）的一端套接在底座（４）的Ｂ凸台（４２）上，偏置弹簧（６）的另一端套接在驱动件（３）的Ａ凸台（３３）上，形状记忆弹簧（５）的一端套接在驱动件（３）的连杆（３２）上，形状记忆弹簧（５）的另一端与壳体（１）的Ａ收敛段（１２）接触；所述壳体（１）为圆筒形状；壳体（１）的底端设有内螺纹；壳体（１）的上部从左至右设有Ａ收敛段（１２）、Ｂ收敛段（１３），Ｂ收敛段（１３）的中心为顶孔（２）；所述驱动件（３）的顶板（３４）上面中心位置设有连杆（３２），连杆（３２）的端部设计为具有３０～４５锥度的锥形顶尖（３１），驱动件（３）的顶板（３４）下面中心位置设有０．５～３ｃｍ厚的Ａ凸台（３３）；所述底座（４）的凸缘（４１）上设有外螺纹，底座（４）的中心位置设有Ｂ凸台（４２）；所述形状记忆弹簧（５）为螺旋式弹簧结构；所述偏置弹簧（６）采用不锈钢加工的螺旋式弹簧结构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福顺，徐惠彬，李岩，赵新青，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]