温控致动器制造技术

一种温控致动器，其具有一外壳（１２），外壳带有一个近端和一个可移动的远端部分。一条芯线（１６）沿外壳伸展，它的末梢部分固定在外壳的远端部分。芯线的末梢部分具有奥氏体状态和马氏体状态。此末梢部分通过响应于沿芯线测温部分（２２，２４）的温度变化在奥氏体状态与马氏体状态之间转变来移动远端部分。与芯线的末梢部分机械相连的近侧部分向末梢部分传送由张紧元件（２０）提供的张力。与芯线的近侧部分连接的张紧元件恒定地向芯线施加张力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制系统，尤其涉及温控致动器。
技术介绍
在自动控制系统中，基于温度的变化对系统进行控制时，热敏控制器是非常有效的。在众多控制器中，温度的变化会引起一定程度上电量的变化。此类装置的例子包括电热调节器和电阻式温度检测器(RTD)，其中电阻随温度变化而变化；还包括热电偶，其中电阻会产生电压。在这些装置中，温度传感器放置在待测温区域中。传感器中产生电信号，接着该电信号会被传送到位于区域外的开关上。上述类型的控制器有两个分立的元件一个用于产生与温度相关的信号的温度测量装置；一个独立的电动机械式致动器或电子致动器，用于接收该信号并根据该信号执行某些动作。只要提供电连接，温度传感器就可以和制动器分离开来。这在温度传感器暴露于比较苛刻的环境中时特别有效。另外一种热敏控制器使用双金属片作为温度感应元件。这种控制器是纯机械式的。不需要电信号来驱动致动器，因为事实上，双金属片既是温度传感器又是致动器。当双金属片经历温度变化时，它会产生几乎不易觉察的运动。这个由温度诱发的移动可以用来例如对开关进行操作。双金属片制作简便并且不需要能量。另外，控制系统的设定值可以很容易地通过适当地偏置金属片进行调节。然而，双金属片不适用于苛刻的环境，因为很难将温度传感器从致动器上分离。另外，也很难通过双金属片来精确地控制设定值。另外一种类型的热控致动器依赖于与温度相关的相变或者化学反应。这种致动器的一个例子是一种装有弹簧的元件，用比弹簧熔点低的金属将其定位。当温度超过金属的熔点时，金属液化，从而放开装有弹簧的元件。然而，这种类型的致动器不易进行重复使用。
技术实现思路
本专利技术部分上是基于一个公知的事实合金在马氏体状态与奥氏体状态之间与温度相关的转变可以用来产生温度的变化从而引发机械移动。一方面，本专利技术包含一种温控致动器，它具有一个外壳，外壳具有一个近端和一个可移动的远端部分。一条芯线沿外壳伸展，它的末梢部分固定在外壳的远端部分。芯线的末梢部分具有奥氏体状态和马氏体状态。此末梢部分被配置用来移动外壳的远端部分，是通过响应于沿芯线测温部分的温度变化在奥氏体状态与马氏体状态之间转变来实现的。与芯线的末梢部分机械相连的近侧部分向末梢部分传送由张紧元件提供的张力。与芯线的近侧部分连接的张紧元件被配置用来恒定地向芯线施加张力。在一实施例中，温控致动器具有一个包含镍钛合金的末梢部分。在其它实施例包含的那些方案中，外壳包含一个柔性套管，套管具有一个柔性远端部分，或套管具有一个铰接的远端部分。外壳可以配置用来在压缩状态时限定一个通道。柔性远端部分可以配置用来在松弛状态下呈现预定形状。套管的近侧部分可以用一个刚性的套筒将其封装。在另一实施例中，末梢部分的奥氏体转变温度高于近侧部分的奥氏体转变温度。芯线的测温部分可以是芯线的末梢部分，芯线的近侧部分，或芯线的中间部分。致动器的一个实施例包含位于近侧部分和末梢部分之间的中间部分。所包含的中间部分可以是一种具有奥氏体状态和马氏体状态的合金。在这种情况下，近侧部分可以是中间部分的延伸。此延伸部分的直径小于中间部分的直径。在一些实施例中，末梢部分处于温度诱导马氏体状态时，近侧部分处于奥氏体状态。在这些实施例中，近侧部分的直径的选取使得，末梢部分处于温度诱导奥氏体状态时，张力导致近侧部分处于应力诱导马氏体状态。相反地，在其它实施例包含方案中，其中当末梢部分处于奥氏体状态时，近侧部分处于温度诱导马氏体状态。在这些实施例中，末梢部分的直径的选取使得，近侧部分处于温度诱导奥氏体状态时，张力导致末梢部分处于应力诱导马氏体状态。张紧元件可以施加恒定张力或变化张力。张紧元件的例子包括在芯线上悬挂配重、芯线上结合轴向可移动部件(通过该部件的轴向位置控制芯线中的张力)、推动芯线的装有弹簧的平盘，或者向芯线施加张力的螺钉。本专利技术的另一方面是一种对监测环境中的温度变化提供机械响应的方法。此方法包括将芯线的末梢部分固定在外壳的远端部分。末梢部分具有奥氏体状态和马氏体状态。芯线通过张力进行偏置。然后将芯线的测温部分暴露在监测环境中。在一个实施例中，暴露芯线的测温部分包括将芯线的末梢部分暴露在监测环境中。本专利技术的这个实施例可以包括导致末梢部分响应于沿末梢部分的温度变化而在奥氏体状态与马氏体状态之间转变。或者，暴露芯线的测温部分也包括将芯线的近侧部分暴露在监测环境中。本专利技术的这个可选替换实施例可以包含，导致近侧部分响应于沿近侧部分的温度变化而在奥氏体状态与马氏体状态之间转变。响应于这个转变，此方法可选择性地包括，响应于近侧部分在奥氏体状态与马氏体状态之间的转变，导致末梢部分在奥氏体状态与马氏体状态之间转变。除非另外定义，所有这里使用的技术术语和科学术语，具有与本专利技术所属领域中普通技术人员所公知的意思。尽管类似于或等同于这里所描述的那些方法和材料也可以用于本专利技术的实施或测试，下面仍将给出恰当的方法和材料。所有出版物、专利申请、专利，和其它这里所提到的参考文献全部在此引入作为参考。在出现矛盾的情况下，将遵守本说明书，包括定义。另外，材料、方法和实例仅用于演示说明，而非仅限于此。在下面的附图和说明中将对本专利技术的一个或多个实施例的细节进行阐明。本专利技术的其它特征、目的和优点从说明和附图以及权利要求书中将显而易见。附图的简要说明各附图中相同的标号表示相同的元件。附图说明图1是处于松弛状态的致动器的示意图。图2是图1中致动器处于张紧状态时的示意图。图3是图1中致动器处于松弛状态时的剖面图。图4是图1中致动器处于张紧状态时的剖面图。图5是第二个致动器处于松弛状态时的剖面图。图6是图5中致动器处于张紧状态时的剖面图。图7是第三个致动器处于松弛状态时的剖面图。图8是图5中致动器处于张紧状态时的剖面图。详细说明这里所述的温控致动器使用非均匀芯线，这种芯线在经受拉力时，在不同的位置会产生不同数量的伸展。这些不同数量的伸展部分程度上取决于芯线各部分的温度。至少一部分芯线包含一种形状记忆合金，这种合金已经在处于它的奥氏体状态时经过预热设定了预定形状。芯线的这一部分安装在致动器上，并且控制致动器柔性部分的形状。连接在芯线近侧部分的配重或其它形式力的施加装置保持沿芯线的张力。参考图1，结合本专利技术原理的致动器10的第一实施例包含外壳12，外壳12具有一个近侧部分和一个远端部分。在所示实施例中，外壳12是一个由环接节段制成的柔性套管。然而，外壳12也可以是一个具有柔性远端部分和刚性近侧部分的套管。外壳12具有一个平衡压缩状态，其中限定了一个预选通道。另外，外壳12也可以是一个具有刚性远端部分的套管，刚性远端部分通过一个或多个铰链连接在刚性近侧部分上，从而允许远端部分相对于近侧部分的运动。在其它实施例中，外壳12根本就不需要是管状的，而是可以向其周围敞开的。封装外壳12的近侧部分的套筒14为近侧部分提供刚性支持。然而，外壳12的远端部分可以自由改变形状。特别是，远端部分可以自由地在松弛形状(如图1所示)和张紧形状(如图2所示)之间自由变换。在图1和图2中，松弛形状是一个线圈，张紧形状是直的。然而，本专利技术不局限于这两种特殊的外形。如图1所示，外壳12可以是节段结构，在其组成节段之间能够实现环接。然而，外壳12也可以是任何可以自由地实现图2所示的弯曲状态和图1所示的伸展本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温控致动器，包括：一外壳（１２），其具有近端和可移动的远端部分；一芯线（１６），其沿外壳延伸，该芯线具有一末梢部分（２２），其固定在外壳的远端部分，该末梢部分具有一奥氏体状态，和一马氏体状态， 该末梢部分被配置成，通过响应于沿芯线测温部分（２２，２４）的温度变化而在奥氏体状态与马氏体状态之间转变来移动外壳的远端部分，以及一近侧部分（２４），与末梢部分机械连接，近侧部分向末梢部分传递张力；一张紧元件（２０），其连 接在芯线的近侧部分，该张紧元件配置用来恒定地向芯线施加张力。

【技术特征摘要】
US 2002-4-4 60/369,8861.一种温控致动器，包括一外壳(12)，其具有近端和可移动的远端部分；一芯线(16)，其沿外壳延伸，该芯线具有一末梢部分(22)，其固定在外壳的远端部分，该末梢部分具有一奥氏体状态，和一马氏体状态，该末梢部分被配置成，通过响应于沿芯线测温部分(22，24)的温度变化而在奥氏体状态与马氏体状态之间转变来移动外壳的远端部分，以及一近侧部分(24)，与末梢部分机械连接，近侧部分向末梢部分传递张力；一张紧元件(20)，其连接在芯线的近侧部分，该张紧元件配置用来恒定地向芯线施加张力。2.权利要求1所述的温控致动器，其中末梢部分包括镍钛合金。3.权利要求1所述的温控致动器，其中外壳包括柔性套管。4.权利要求1所述的温控致动器，其中外壳包括具有柔性远端部分的套管。5.权利要求4所述的温控致动器，其中柔性远端部分在处于平衡状态时呈现预定形状。6.权利要求1所述的温控致动器，其中外壳包括具有铰接远端部分的套管。7.权利要求1所述的温控致动器，其中外壳配置用来在压缩状态时限定一个通道。8.权利要求3所述的温控致动器，进一步包括一刚性套筒(14)，其封装柔性套管的近侧部分。9.权利要求1所述的温控致动器，其中末梢部分的奥氏体转变温度高于近侧部分的奥氏体转变温度。10.权利要求1所述的温控致动器，其中测温部分包括芯线的末梢部分。11.权利要求10所述的温控致动器，进一步包括位于近侧部分和末梢部分之间的中间部分。12.权利要求11所述的温控致动器，其中中间部分包括具有奥氏体状态和马氏体状态的合金，近侧部分包括中间部分的延伸部分，该延伸部分的直径小于中间部分的直径。13.权利要求12所述的温控致动器，其中末梢部分处于温度诱导马氏体状态时，近侧部分处于奥氏体状态，并且其中近侧部分的直径的选取使得，末梢部分处于温度诱导奥氏体状态时，张力导致近侧部分处于应力诱导马氏体状态。14.权利要求1所述的温控致动器，其中测温部分包括芯线的近侧部分。15.权利要求11...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克D马修斯，保罗J多布森，
申请(专利权)人：普里默斯医学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]