一种基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103603988 A (43)申请公布日 2014.02.26 CN 103603988 A (21)申请号 201310635669.3 (22)申请日 2013.12.03 F16K 31/06(2006.01) F16K 49/00(2006.01) (71)申请人 武汉科技大学 地址 430081 湖北省武汉市青山区建设一路 (72)发明人 涂福泉 刘小双 李贺 陈奎生 曾良才 欧阳惠 傅连东 许仁波 周浩 王琦琳 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 42222 代理人 张火春 (54) 发明名称 一种基于磁控记忆合金的。

2、直动式高速开关阀 (57) 摘要 本发明涉及一种基于磁控记忆合金的直动式 高速开关阀。其技术方案是 ： 驱动装置 (12) 固定 在油路控制装置(17)的左侧， 油路控制装置(17) 中的阀芯(15) 左端与磁控记忆合金(5) 连接。 驱 动装置(12)中的磁控记忆合金(5)位于励磁铁芯 (8)缺口边的正中， 磁控记忆合金(5)左端装在顶 座(6)的盲孔中， 磁控记忆合金(5)右端与穿过支 座(11)的阀芯(15)左端连接 ； 励磁铁芯(8)的与 缺口边相邻的两条边缠绕有第一励磁线圈 (2) 和 第二励磁线圈 (9)。阀芯 (15) 同轴线地安装在阀 体(16)内， 阀体(16)左边第二个空腔。

3、的直径介于 阀芯(15)的圆锥台最大和最小直径间 ； 阀芯(15) 右端与右阀盖 (19) 中心孔内的回复弹簧 (20) 相 接触。 本发明具有高频响、 输出力大、 结构简单、 抗 干扰性强和易于维修的特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103603988 A CN 103603988 A 1/1 页 2 1. 一种基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀， 其特征在于所述高速开关阀由驱动装 置 (12) 和油路控制装置 (17) 。

4、组成 ； 驱动装置 (12) 固定在油路控制装置 (17) 的左侧， 油路 控制装置 (17) 中的阀芯 (15) 的左端与磁控记忆合金 (5) 连接 ； 驱动装置 (12) 的结构是 ： 励磁铁芯 (8) 安装在第一支撑板 (4) 和第二支撑板 (10) 之 间， 第一支撑板(4)、 励磁铁芯(8)和第二支撑板(10)通过螺栓固定在支座(11)上 ； 磁控记 忆合金(5)位于励磁铁芯(8)缺口边的正中位置处， 磁控记忆合金(5)左端装在顶座(6)的 盲孔中， 顶座 (6) 嵌在第一支撑板 (4) 的盲孔内 ； 第一励磁线圈 (2) 缠绕在励磁铁芯 (8) 的 与缺口边相邻的一条边， 第二励磁。

5、线圈 (9) 缠绕在励磁铁芯 (8) 的与缺口边相邻的另一条 边 ； 励磁铁芯 (8) 缺口边的两条短边对应地包裹有第一冷却水管 (3) 和第二冷却水管 (7) ； 支座 (11) 和非导磁保护罩 (1) 固定在油路控制装置 (17) 的左侧， 磁控记忆合金 (5) 与油 路控制装置 (17) 同轴线 ； 油路控制装置 (17) 的结构是 ： 左阀盖 (13) 安装在阀体 (16) 的左侧， 右阀盖 (19) 安装 在阀体(16)的右侧 ； 阀体(16)的内部由四段同轴线相通的圆柱形空腔组成， 左边第一个空 腔与一条油路的P1口相通， 右边第二个空腔与另一条油路的P2口相通 ； 阀芯(15)同。

6、轴线地 安装在阀体 (16) 内， 阀芯 (15) 的中间部分为圆柱状凸台， 圆柱状凸台的左侧为圆锥台， 左 边第二个空腔的直径介于圆锥台的最大直径和最小直径之间 ； 阀芯 (15) 的右端伸进右阀 盖 (19) 的中心孔与中心孔内的回复弹簧 (20) 相接触， 阀芯 (15) 的左端伸出左阀盖 (13) 和支座 (11) 与磁控记忆合金 (5) 连接 ； 左阀盖 (13) 的孔壁装有左密封圈 (14)， 右阀盖 (19) 的孔壁装有右密封圈 (18)。 2. 根据权利要求 1 所述的基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀， 其特征在于所述的 励磁铁芯 (8) 为方形环状， 方形环状的一条边的中间。

7、位置处开有缺口。 3. 根据权利要求 1 所述的基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀， 其特征在于所述的 第一冷却水管 (3) 为矩形管， 矩形管的一端为进水口， 另一端为出水口， 矩形管的表面涂有 隔磁材料 ； 第一冷却水管 (3) 与第二冷却水管 (7) 相同。 4. 根据权利要求 1 所述的基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀， 其特征在于所述的 顶座 (6) 为 “T” 字型圆柱体， 顶座 (6) 左边的圆柱体直径大于右边的圆柱体直径， 顶座 (6) 的右端开有盲孔， 顶座 (6) 的材质为隔磁材料。 5. 根据权利要求 1 所述的基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀， 其特征在于所述的 阀。

8、芯(15)的左端与磁控记忆合金(5)连接是指 ： 阀芯(15)的左端端面的中心处开有盲孔， 磁控记忆合金 (5) 的右端置于阀芯 (15) 左端的有盲孔。 权 利 要 求 书 CN 103603988 A 2 1/4 页 3 一种基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀 技术领域 0001 本发明属于高速开关阀技术领域。 具体涉及一种基于磁控记忆合金的直动式高速 开关阀。 背景技术 0002 进入二十一世纪以来， 由于人们对具有高频响、 输出力大、 结构简单等特点的液压 控制系统的需求越来越苛刻， 特别是由于汽车工业的蓬勃发展， 包括汽车发动机电控燃油 喷射、 车身悬架控制、 车轮防抱制动装置和离合。

9、器自动操纵等， 都采用高速开关阀这一数字 式控制元件作为电子计算机与被控对象间的联系桥梁， 从而使得人们能够直接利用电子计 算机来完成对被控对象的控制任务。 0003 随着电液系统在现代工程技术中的广泛应用， 人们对高速开关阀的技术性能和功 能形式提出了更高要求， 集中体现在要求高速开关阀同时具有大流量和高速动态响应特 性， 如现代发动机电控喷油系统用的一种二位三通式电磁开关阀， 要求该电磁开关阀的开 关速度在毫秒级和流量达 30L/min 以上。现有的高速开关阀无法同时满足这种动态响应速 度和大流量的要求。 发明内容 0004 本发明旨在解决现有技术缺陷， 目的是提供一种高频响、 输出力大、。

10、 结构简单、 抗 干扰性强和易于维修的基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀。 0005 为了实现上述目的， 本发明采用的技术方案是 ： 所述高速开关阀由驱动装置和油 路控制装置组成。驱动装置固定在油路控制装置的左侧， 油路控制装置中的阀芯的左端与 磁控记忆合金连接。 0006 驱动装置的结构是 ： 励磁铁芯安装在第一支撑板和第二支撑板之间， 第一支撑板、 励磁铁芯和第二支撑板通过螺栓固定在支座上。 磁控记忆合金位于励磁铁芯缺口边的正中 位置处， 磁控记忆合金左端装在顶座的盲孔中， 顶座嵌在第一支撑板的盲孔内。 第一励磁线 圈缠绕在励磁铁芯的与缺口边相邻的一条边， 第二励磁线圈缠绕在励磁铁芯的与缺。

11、口边相 邻的另一条边。励磁铁芯缺口边的两条短边对应地包裹有第一冷却水管和第二冷却水管 ； 支座和非导磁保护罩固定在油路控制装置的左侧， 磁控记忆合金与油路控制装置同轴线。 0007 油路控制装置的结构是 ： 左阀盖安装在阀体的左侧， 右阀盖安装在阀体的右侧。 阀 体的内部由四段同轴线相通的圆柱形空腔组成， 左边第一个空腔与一条油路的 P1口相通， 右边第二个空腔与另一条油路的 P2口相通。阀芯同轴线地安装在阀体内， 阀芯的中间部分 为圆柱状凸台， 圆柱状凸台的左侧为圆锥台， 左边第二个空腔的直径介于圆锥台的最大直 径和最小直径之间。阀芯的右端伸进右阀盖的中心孔与中心孔内的回复弹簧相接触， 阀芯。

12、 的左端伸出左阀盖和支座与磁控记忆合金连接。 0008 左阀盖的孔壁装有左密封圈， 右阀盖的孔壁装有右密封圈。 0009 所述的励磁铁芯为方形环状， 方形环状的一条边的中间位置处开有缺口。 说 明 书 CN 103603988 A 3 2/4 页 4 0010 所述的第一冷却水管为矩形管， 矩形管的一端为进水口， 另一端为出水口， 矩形管 的表面涂有隔磁材料 ； 第一冷却水管与第二冷却水管相同。 0011 所述的顶座为 “T” 字型圆柱体， 顶座左边的圆柱体直径大于右边的圆柱体直径， 顶 座的右端开有盲孔， 顶座的材质为隔磁材料。 0012 所述的阀芯 (15) 的左端与磁控记忆合金 (5) 。

13、连接是指 ： 阀芯 (15) 的左端端面的 中心处开有盲孔， 磁控记忆合金 (5) 的右端置于阀芯 (15) 左端的有盲孔。 0013 由于采用上述技术方案， 本发明的磁控记忆合金位于励磁铁芯缺口边的正中位置 处， 磁控记忆合金左端装在顶座的盲孔中， 磁控记忆合金右端装在阀芯左端的盲孔中， 第一 励磁线圈缠绕在励磁铁芯的与缺口边相邻的一条边， 第二励磁线圈缠绕在励磁铁芯的与缺 口边相邻的另一条边。第一励磁线圈和第二励磁线圈在通电的情况下， 励磁铁芯中产生磁 场， 励磁铁芯缺口处的磁场方向与磁控记忆合金垂直， 使其伸长， 推动阀芯向右运动， 压缩 回复弹簧， 阀芯上的圆锥台离开左边第二个圆柱形空。

14、腔， 使P1口和P2口的两油路贯通， 实现 开关阀的开启 ； 在断电的情况下， 励磁铁芯中的磁场消失， 磁控记忆合金停止伸长， 回复弹 簧推动阀芯向左运动， 阀芯上的圆锥台盖住阀体中间部分的圆柱形空腔， 使 P1口和 P2口的 两油路断开， 实现开关阀的闭合。 0014 因此， 本发明与现有技术相比具有如下优点 ： 1、 本发明采用磁控记忆合金和回复弹簧提供轴向运动的动力， 由于左磁控记忆合金和 右磁控记忆合金的输出位移大， 输出力大， 控制精度高， 响应时间小于 1ms， 具有变形大， 输 出力大以及变形响应快等特点， 从而保证阀芯在工作中能够迅速反应。 0015 2、 本发明利用磁控记忆合。

15、金提供轴向运动的动力， 没有复杂的电机等设备， 所以 结构简单， 操作方便， 易于后期维修。 0016 3、 本发明在左阀盖的孔壁装有左密封圈和右阀盖的孔壁装有右密封圈， 以防止阀 盖与阀芯的间隙造成的泄露， 使开关阀具有良好的密封性。 0017 4、 本发明采用水冷形式为动力系统降温， 能有效防止磁控记忆合金周围温度过 高， 提高了工作效果。 0018 5、 本发明采用具有非导磁材料制作的顶座、 涂有非导磁材料的冷却水管和两端装 有非导磁保护罩， 磁场环境稳定， 干扰小。 0019 因此， 本发明具有高频响、 输出力大、 结构简单、 抗干扰性强和易于维修的特点， 具 有较好的市场前景。 附图。

16、说明 0020 图 1 为本发明的一种结构示意图 ； 图 2 为图 1 的 A-A 向视图 ； 图 3 为图 1 中冷却水管 3 的形状示意图 ； 图 4 为图 1 中顶座 6 的形状示意图。 具体实施方式 0021 下面结合图和具体实施方式对本发明做进一步的描述， 并非对其保护范围的限 制。 说 明 书 CN 103603988 A 4 3/4 页 5 0022 实施例 1 一种基于磁控记忆合金的直动式高速开关阀。如图 1 所示， 所述高速开关阀由驱动装 置 12 和油路控制装置 17 组成。驱动装置 12 固定在油路控制装置 17 的左侧， 油路控制装 置 17 中的阀芯 15 的左端与磁。

17、控记忆合金 5 连接。 0023 驱动装置12的结构如图1所示 ： 励磁铁芯8安装在第一支撑板4和第二支撑板10 之间， 第一支撑板 4、 励磁铁芯 8 和第二支撑板 10 通过螺栓固定在支座 11 上。磁控记忆合 金 5 位于励磁铁芯 8 缺口边的正中位置处， 磁控记忆合金 5 左端装在顶座 6 的盲孔中， 顶座 6 嵌在第一支撑板 4 的盲孔内。第一励磁线圈 2 缠绕在励磁铁芯 8 的与缺口边相邻的一条 边， 第二励磁线圈 9 缠绕在励磁铁芯 8 的与缺口边相邻的另一条边。励磁铁芯 8 缺口边的 两条短边对应地包裹有第一冷却水管 3 和第二冷却水管 7 ； 支座 11 和非导磁保护罩 1 。

18、固定 在油路控制装置 17 的左侧， 磁控记忆合金 5 与油路控制装置 17 同轴线。 0024 油路控制装置 17 的结构如图 1 所示 ： 左阀盖 13 安装在阀体 16 的左侧， 右阀盖 19 安装在阀体 16 的右侧。阀体 16 的内部由四段同轴线相通的圆柱形空腔组成， 左边第一个 空腔与一条油路的 P1口相通， 右边第二个空腔与另一条油路的 P2口相通。阀芯 15 同轴线 地安装在阀体 16 内， 阀芯 15 的中间部分为圆柱状凸台， 圆柱状凸台的左侧为圆锥台， 左边 第二个空腔的直径介于圆锥台的最大直径和最小直径之间。阀芯 15 的右端伸进右阀盖 19 的中心孔与中心孔内的回复弹簧。

19、 20 相接触， 阀芯 15 的左端伸出左阀盖 13 和支座 11 与磁 控记忆合金 5 连接。 0025 如图 1 所示， 左阀盖 13 的孔壁装有左密封圈 14， 右阀盖 19 的孔壁装有右密封圈 18。 0026 如图2所示， 所述的励磁铁芯8为方形环状， 方形环状的一条边的中间位置处开有 缺口。 0027 如图 3 所示， 所述的第一冷却水管 3 为矩形管， 矩形管的一端为进水口， 另一端为 出水口， 矩形管的表面涂有隔磁材料 ； 第一冷却水管 3 与第二冷却水管 7 相同。 0028 如图 4 所示， 所述的顶座 6 为 “T” 字型圆柱体， 顶座 6 左边的圆柱体直径大于右边 的圆。

20、柱体直径， 顶座 6 的右端开有盲孔， 顶座 6 的材质为隔磁材料。 0029 所述的阀芯 (15) 的左端与磁控记忆合金 (5) 连接是指 ： 阀芯 (15) 的左端端面的 中心处开有盲孔， 磁控记忆合金 (5) 的右端置于阀芯 (15) 左端的有盲孔。 0030 由于采用上述技术方案， 本发明的磁控记忆合金 5 位于励磁铁芯 8 缺口边的正中 位置处， 磁控记忆合金 5 左端装在顶座 6 的盲孔中， 磁控记忆合金右端装在阀芯 15 左端的 盲孔中， 第一励磁线圈 2 缠绕在励磁铁芯 8 的与缺口边相邻的一条边， 第二励磁线圈 9 缠绕 在励磁铁芯 8 的与缺口边相邻的另一条边。第一励磁线圈。

21、 2 和第二励磁线圈 9 在通电的情 况下， 励磁铁芯 8 中产生磁场， 励磁铁芯 8 缺口处的磁场方向与磁控记忆合金 5 垂直， 使其 伸长， 推动阀芯 15 向右运动， 压缩回复弹簧 20， 阀芯 15 上的圆锥台离开左边第二个圆柱形 空腔， 使 P1口和 P2口的两油路贯通， 实现开关阀的开启 ； 在断电的情况下， 励磁铁芯 8 中的 磁场消失， 磁控记忆合金5停止伸长， 回复弹簧20推动阀芯向左运动， 阀芯上的圆锥台盖住 阀体中间部分的圆柱形空腔， 使 P1口和 P2口的两油路断开， 实现开关阀的闭合。 0031 因此， 本具体实施方式与现有技术相比具有如下优点 ： 1、 本具体实施方。

22、式采用磁控记忆合金5和回复弹簧20提供轴向运动的动力， 由于左磁 说 明 书 CN 103603988 A 5 4/4 页 6 控记忆合金和右磁控记忆合金的输出位移大， 输出力大， 控制精度高， 响应时间小于 1ms， 具 有变形大， 输出力大以及变形响应快等特点， 从而保证阀芯在工作中能够迅速反应。 0032 2、 本具体实施方式利用磁控记忆合金 5 提供轴向运动的动力， 没有复杂的电机等 设备， 所以结构简单， 操作方便， 易于后期维修。 0033 3、 本具体实施方式在左阀盖 13 的孔壁装有左密封圈 14 和右阀盖 19 的孔壁装有 右密封圈 18， 以防止阀盖与阀芯的间隙造成的泄露，。

23、 使开关阀具有良好的密封性。 0034 4、 本具体实施方式采用水冷形式为动力系统降温， 能有效防止磁控记忆合金 5 周 围温度过高， 提高了工作效果。 0035 5、 本具体实施方式采用具有非导磁材料制作的顶座 6、 涂有非导磁材料的冷却水 管和两端装有非导磁保护罩， 磁场环境稳定， 干扰小。 0036 因此， 本具体实施方式具有高频响、 输出力大、 结构简单、 抗干扰性强和易于维修 的特点， 具有较好的市场前景。 说 明 书 CN 103603988 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103603988 A 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103603988 A 8 。