專利名稱：一種形狀記憶合金驅動的熱開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度控制設備，具體涉及一種閉合后導熱性能很好而斷開后絕熱性能良好的形狀記憶合金驅動的熱開關。
背景技術：
熱開關是一種通過對導熱途徑的熱阻進行控制而實現主動熱控制的傳熱元件。到目前為止，熱開關技術已經有了很大發展，有多種基于不同原理的熱開關獲得了實際應用，包括雙金屬片驅動熱開關、微熱膨脹型熱開關、石蠟驅動熱開關、氣隙式熱開關和記憶合金熱開關。這些傳統熱開關有許多固有缺點，如雙金屬片熱開關，結構較為復雜，雙金屬的驅動力有限導致接觸熱阻較大；氣隙式熱開關主要適用于極低溫環境下，對加工精度要求很高，對裝置的密封要求較高，結構比較復雜；微膨脹型低溫熱開關若用在長期閉合的場合，可能會發生冷焊，導致需要斷開時無法打開。
發明內容
本發明是針對傳統熱控用熱開關的存在缺點而提出的一種新型的熱開關，其采用全新的工作機理，實現傳統熱開關不能完成的功能，打開后絕熱性良好，閉合后導熱性很好且壓緊力大。本發明為實現其目的所采用如下技術方案一種形狀記憶合金驅動的熱開關，包括導熱筒、中心支撐、絕熱筒和導熱帶，所述中心支撐置于導熱筒中，所述導熱帶置于導熱筒上并固定在所述中心支撐上部，所述絕熱筒置于導熱筒上端內沿，所述導熱筒的底部設有底蓋；所述中心支撐為凸臺狀中空結構，其內腔設有偏置彈簧，所述中心支撐的下段凸臺與所述底蓋內腔間隙配合，所述中心支撐的外圍套置形狀記憶合金彈簧。所述導熱帶通過壓緊螺母固定在移動塊上，所述移動塊套置固定于中心支撐上部。所述形狀記憶合金彈簧下端與中心支撐之間設有絕熱墊。所述偏置彈簧和形狀記憶合金彈簧為壓縮彈簧。本發明有益效果采用形狀記憶合金作為驅動材料，將感溫與驅動功能集為一體，實現了高效快速地對熱流量的自動控制，替代傳統溫控裝置在特殊場合的使用，本發明具有變形量大、變形方向自由度大、隨溫度的變化可急劇發生形變、功率重量比高等特點，且尺寸越小優點越顯著，其開關行程范圍大，打開后絕熱性優良，而閉合后導熱性很好。
圖1為本發明的結構示意 圖2為圖1開關閉合時熱阻的示意 圖3為圖1開關斷開時熱阻的示意圖。圖中1、壓緊螺母，2、移動塊，3、導熱帶，4、絕熱筒，5、形狀記憶合金彈簧，6、偏置彈簧，7、絕熱墊，8、中心支撐，9、導熱筒，10、底蓋。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。如圖1所示，本發明包括導熱帶3，移動塊2，中心支撐8，導熱筒9、底蓋10和絕熱筒4。底蓋10設于導熱筒9下端口，兩者通過螺紋連接。中心支撐8置于導熱筒9內，其為三級凸臺狀中空結構，位于下端的下段凸臺與底蓋10的內腔間隙配合，形狀記憶合金彈簧5套置于中心支撐8上，形狀記憶合金彈簧5的上端抵靠在導熱筒9的上端內沿，下端抵靠在設于中心支撐8的下段凸臺面的絕熱墊7上。絕熱筒4設置于導熱筒9上端內沿，中心支撐8中段凸臺穿過絕熱筒4。偏置彈簧6置于中心支撐8的腔體中，其上端抵靠在中心支撐8中段凸臺上，下端抵靠在底蓋10上。移動塊2套設于中心支撐8上段凸臺上，導熱帶3通過壓緊螺母I固定在移動塊2上。導熱帶3為柔性導熱帶。壓緊螺母I的作用是用來緊固移動塊與柔性導熱帶，使二者有良好接觸，是一種非標的特殊螺母；導熱筒的作用是與設備連接，并起到導熱作用，采用無氧銅或紫銅制造，具有較小的熱阻，內部有彈簧固定座結構用來固定彈簧；中心支撐被限制在絕熱筒和底蓋中間，用來支撐和帶動移動塊，是采用鈦合金制造的薄殼結構，具有高強度、大熱阻；絕熱筒將導熱筒與中心支撐熱隔離，采用聚四氟乙烯制造，具有較低的導熱系數；記憶合金彈簧的作用是感受溫度變化并提供閉合所需驅動力，采用單程形狀記憶合金材料；偏置彈簧提供斷開所需的驅動力，材料選用碳鋼；底蓋的作用是支撐偏置彈簧，帶有螺紋結構，可以通過旋轉底蓋調節偏置彈簧的壓縮量。本發明中所有部件之間有兩種連接方式螺紋連接、間隙配合接觸。底蓋與導熱筒之間通過螺紋連接，采用細牙螺紋，具有良好的調節性；中心支撐與底蓋之間是間隙配合關系，僅在徑向限位，軸向可自由移動沖心支撐與絕熱筒之間是間隙配合關系，同樣僅在徑向限位，軸向可自由移動；絕熱筒與導熱筒之間采用過渡配合連接，起到隔熱作用；壓緊螺母與中心支撐之間采用螺紋連接，固定于熱開關最頂端。本發明裝配時先在中心支撐8外套上形狀記憶合金彈簧5，然后從導熱筒9底部將套有形狀記憶合金彈簧5的中心支撐8置于導熱筒9中。絕熱筒4設置于導熱筒9上端內沿，中心支撐8的中段凸臺穿過絕熱筒4。形狀記憶合金彈簧5下端和中心支撐8的下段凸臺接觸處安裝一個絕熱墊7，將偏置彈簧6置于中心支撐8內腔，并用底蓋10密封固定起來，中心支撐8的下段凸臺和底蓋10內腔之間間隙配合，便于中心支撐8上下移動。中心支撐8上段凸臺上套上移動塊2，然后將一個柔性的導熱帶3套在移動塊2上，最后用壓緊螺母I將導熱帶3固定。如圖2和3所示的為本發明開關閉合和斷開時的熱阻示意圖，當導熱筒9的溫度從較低的溫度逐漸升高，到達形狀記憶合金彈簧5的奧氏體相變點后，形狀記憶合金彈簧5的彈性模量增加，彈簧剛度變大，從而克服偏置彈簧6的彈力，推動移動塊2向下運動，完成熱開關的閉合動作，此時閉合后壓緊力大，傳熱通路的熱阻變得很小，此時導熱性最好，實現被控物體的熱量依次通過導熱筒、移動塊、柔性導熱帶向外傳遞。反之，當導熱筒9的溫度逐漸降低，到形狀達記憶合金彈簧5的馬氏體相變點后，形狀記憶合金彈簧5的彈性模量減小，彈簧剛度降低，偏置彈簧6則克服形狀記憶合金彈簧5的彈力，推動移動塊2向上運動，完成斷開動作，此時斷開后導熱性最低，絕熱性良好。以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種形狀記憶合金驅動的熱開關，其特征在于包括導熱筒(9)、中心支撐(8)、絕熱筒(4)和導熱帶(3)，所述中心支撐(8)置于導熱筒(9)中，所述導熱帶(3)置于導熱筒(9)上并固定在所述中心支撐(8)上部，所述絕熱筒(4)置于導熱筒(9)上端內沿，所述導熱筒(9)的底部設有底蓋(10);所述中心支撐(8)為凸臺狀中空結構，其內腔設有偏置彈簧(6)，所述中心支撐(8)的下段凸臺與所述底蓋(10)內腔間隙配合，所述中心支撐(8)的外圍套置形狀記憶合金彈簧(5)。
2.根據權利要求1所述的形狀記憶合金驅動的熱開關，其特征在于所述導熱帶(3)通過壓緊螺母(I)固定在移動塊(2)上，所述移動塊(2)套置固定于中心支撐(8)上部。
3.根據權利要求1所述的形狀記憶合金驅動的熱開關，其特征在于所述形狀記憶合金彈簧(5)下端與中心支撐(8)之間設有絕熱墊(7)。
4.根據權利要求1所述的形狀記憶合金驅動的熱開關，其特征在于所述偏置彈簧(6)和形狀記憶合金彈簧(5)為壓縮彈簧。
5.根據權利要求1-4任一項所述的形狀記憶合金驅動的熱開關，其特征在于所述導熱筒采用無氧銅或紫銅制造；所述中心支撐采用鈦合金制造；所述絕熱筒將導熱筒與中心支撐熱隔離，采用聚四氟乙烯制造；所述記憶合金彈簧采用單程形狀記憶合金材料；所述偏置彈簧提供斷開所需的驅動力，材料選用碳鋼。
全文摘要
本發明涉及一種形狀記憶合金驅動的熱開關，包括導熱筒、中心支撐、絕熱筒和導熱帶，所述中心支撐置于導熱筒中，所述導熱帶置于導熱筒上并固定在所述中心支撐上部，所述絕熱筒置于導熱筒上端內沿，所述導熱筒的底部設有底蓋；所述中心支撐為凸臺狀中空結構，其內腔設有偏置彈簧，所述中心支撐的下段凸臺與所述底蓋內腔間隙配合，所述中心支撐的外圍套置形狀記憶合金彈簧。本發明利用形狀記憶合金的記憶效應，將感溫與驅動功能集為一體，實現了高效快速地對熱流量的自動控制，其斷開時絕熱性好，閉合后導熱性好，可替代傳統溫控裝置在特殊場合的使用，具有變形量大、變形方向自由度大、隨溫度的變化可急劇發生形變、功率重量比高等特點。
文檔編號F28F27/00GK103063081SQ201210579588
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者張文千 申請人:中國電子科技集團公司第十六研究所