IT201800020047A1 - Sottoinsieme di attuatore in lega a memoria di forma e valvola per fluidi che lo comprende - Google Patents

Sottoinsieme di attuatore in lega a memoria di forma e valvola per fluidi che lo comprende Download PDF

Info

Publication number
IT201800020047A1
IT201800020047A1 IT102018000020047A IT201800020047A IT201800020047A1 IT 201800020047 A1 IT201800020047 A1 IT 201800020047A1 IT 102018000020047 A IT102018000020047 A IT 102018000020047A IT 201800020047 A IT201800020047 A IT 201800020047A IT 201800020047 A1 IT201800020047 A1 IT 201800020047A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
actuator
slender
shape memory
memory alloy
alloy wire
Prior art date
Application number
IT102018000020047A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Köpfer
Original Assignee
Actuator Solutions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Actuator Solutions GmbH filed Critical Actuator Solutions GmbH
Priority to IT102018000020047A priority Critical patent/IT201800020047A1/it
Priority to PCT/IB2019/060913 priority patent/WO2020128826A1/en
Priority to CN201980092330.9A priority patent/CN113557381B/zh
Priority to EP19835513.3A priority patent/EP3894728B1/en
Priority to US17/415,961 priority patent/US11555485B2/en
Publication of IT201800020047A1 publication Critical patent/IT201800020047A1/it

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/025—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic actuated by thermo-electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
    • F03G7/0614—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using shape memory elements
    • F03G7/06143—Wires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/065—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/20—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members
    • F16K11/22—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members with an actuating member for each valve, e.g. interconnected to form multiple-way valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Description

SOTTOINSIEME DI ATTUATORE IN LEGA A MEMORIA DI FORMA E VALVOLA PER FLUIDI CHE LO COMPRENDE
La presente invenzione è inerente ad un sottoinsieme di attuatore a filo in lega a memoria di forma (SMA) ed a valvole fluidiche che incorporano tale sottoinsieme di attuatore.
In generale, l'utilizzo dei fili SMA come elementi di azionamento offre diversi vantaggi rispetto ad altri sistemi di azionamento in termini di peso, consumo energetico, costi.
Un campo in cui si riconoscono da tempo i vantaggi derivanti dall'uso di fili in lega a memoria di forma è il controllo di una valvola fluidica, come descritto nei brevetti USA 3835659 e 4973024, e un'applicazione particolare in cui questi vantaggi sono di particolare rilevanza sono le valvole micro fluidiche e la cosiddetta applicazione "lab on a chip", come descritto nel documento "Electronic control of elastomeric microfluidic circuits with shape memory actuators" di Vyawahare et al, pubblicato nel 2008 sul labchip, numero 8, pagg.1530-1535. In questo articolo, il filo SMA è avvolto attorno ad un canale flessibile per controllare il suo diametro fino alla sua chiusura. La soluzione descritta in questo documento è tutt'altro che ideale per lo stress applicato al canale quando deve essere completamente chiuso.
L'uso di fili SMA accoppiati ad un membro resiliente e di un mezzo di richiamo per l'azionamento della valvola è descritto nella domanda di brevetto internazionale WO2010/142453, la domanda di brevetto USA 2002/171055 descrive un otturatore azionato da un filo in lega a memoria di forma in combinazione con un meccanismo di bloccaggio bistabile, mentre due fili in lega a memoria di forma in configurazione antagonistica per aprire/chiudere una luce di una valvola sono descritti nel brevetto USA 9958081.
Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un sottoinsieme di attuatore più semplice adatto all'uso in una valvola, che a differenza degli altri attuatori conosciuti nell'arte si basa sulle proprietà di una struttura snella per fornire una struttura più semplice dell'attuatore, senza la necessità di elementi di controllo aggiuntivi come mezzi di richiamo o un meccanismo di bloccaggio, così come la possibilità di inserire facilmente una pluralità di elementi attuati per fornire funzioni aggiuntive/multiple al sottoinsieme di attuatore. In un suo primo aspetto, esso consiste in un sottoinsieme di attuatore comprendente un corpo con una base con due terminali per fissare meccanicamente e fornire corrente ad almeno un filo in lega a memoria di forma collegato a detti due terminali, almeno una struttura snella pieghevole la cui flessione è controllata dal filo in lega a memoria di forma, la struttura snella pieghevole avendo un’altezza H con rapporto di snellezza ≥3:1, un'estremità inferiore e un'estremità superiore, essendo l'estremità inferiore fissata a detta base, mezzi di accoppiamento per collegare una prima superficie della struttura snella pieghevole con la base del corpo attraverso il filo in lega a memoria di forma, un elemento di installazione e un otturatore sotto di esso su una superficie opposta della struttura snella pieghevole, dove sia l’otturatore che i mezzi di accoppiamento del filo in lega a memoria di forma hanno una distanza verticale entro H/3 dall'estremità superiore della struttura snella pieghevole.
Preferibilmente l'otturatore e i mezzi di accoppiamento della lega a memoria di forma hanno una distanza verticale entro H/5 dall'estremità superiore della struttura snella pieghevole, e l'altezza H è compresa tra 10 mm e 20 mm.
Il termine rapporto di snellezza indica, per una data struttura geometrica, il rapporto tra la sua altezza H e la sua dimensione trasversale più piccola, cioè per strutture piane il loro spessore. Anche se per la presente invenzione è importante che la struttura snella abbia almeno un rapporto minimo di 3:1, preferibilmente tale rapporto è compreso tra 3:1 e 10:1.
L'invenzione sarà ulteriormente illustrata in alcune sue forme di realizzazione con l'aiuto delle seguenti figure in cui:
- La figura 1 è una vista schematica di una sezione trasversale di un sottoinsieme di attuatore secondo una prima realizzazione della presente invenzione,
- La figura 2 è una vista schematica di una sezione trasversale di un sottoinsieme di attuatore secondo una seconda realizzazione della presente invenzione,
- La figura 3 è una vista schematica di una sezione trasversale di un sottoinsieme di attuatore secondo una terza realizzazione della presente invenzione,
- La figura 4 è una vista prospettica della terza realizzazione di Fig.3, e
- Le figure 5 e 6 sono viste schematiche di una sezione trasversale di una valvola contenente un sottoinsieme di attuatore secondo la presente invenzione, rispettivamente nella configurazione chiusa (non azionata) e nella configurazione aperta (azionata).
Nelle figure, le dimensioni e i rapporti dimensionali dei vari elementi mostrati sono stati in alcuni casi alterati per facilitare la comprensione dei disegni, con particolare ma non esclusivo riferimento alle dimensioni e al relativo dimensionamento dell’otturatore e degli elementi di installazione nelle figure 1-4. Inoltre, alcuni elementi ausiliari o aggiuntivi non necessari alla comprensione dell'invenzione, come ad esempio un modulo di alimentazione di corrente per il filo in lega a memoria di forma, non sono stati mostrati in quanto sono mezzi ordinari conosciuti in campo tecnico e non legati al concetto inventivo della presente invenzione.
Una prima realizzazione di un sottoinsieme di attuatore secondo la presente invenzione è mostrata nella sezione trasversale schematica della figura 1. Il sottoinsieme di attuatore 10 ha una base 11 del corpo che sostiene una struttura snella 12, sporgente verticalmente, due terminali 14, di cui solo uno visibile nella sezione trasversale, incassati nella base 11 del corpo, detti terminali 14 essendo configurati per fornire corrente e fissare meccanicamente le estremità di un filo in lega a memoria di forma 13. La parte centrale del filo in lega a memoria di forma 13 è agganciata ad un braccio 15, formando un angolo acuto con la struttura snella pieghevole 12, tale braccio 15 fungendo da mezzo di accoppiamento tra la base 11 del corpo e la struttura snella pieghevole 12 per il filo in lega a memoria di forma 13.
In prossimità dell'estremità superiore 121 della struttura snella pieghevole 12, sul lato opposto rispetto al lato dove è accoppiato il filo in lega a memoria di forma 13, c'è un element di installazione 17 e sotto di essa un otturatore 16. Ai fini della presente invenzione, è importante che l’otturatore 16 e i mezzi di accoppiamento 15 siano in prossimità dell'estremità superiore 121. Con il termine "prossimità" si intende che i mezzi di accoppiamento del filo in lega a memoria di forma 13, cioè il braccio inclinato 15, e l’otturatore 16 sono entro H/3 dall'estremità superiore 121.
Il collegamento/accoppiamento del filo in lega a memoria di forma 13 sulla parte superiore della struttura snella pieghevole 12 assicura che la forza esercitata dalla contrazione della lega a memoria di forma si traduca in una piegatura più efficiente della struttura snella 12, mentre il posizionamento dell’elemento di installazione 17 nella parte superiore (sopra l’otturatore 16) garantisce maggiore affidabilità, maggiore flessibilità di utilizzo nei dispositivi finali in quanto l’elemento di installazione 17 sarà al di sopra di qualsiasi altro componente rilevante del sistema, oltre a prevenire danni alla zona di tenuta durante l'installazione del sottoinsieme di attuatore nel dispositivo finale.
La figura 1 mostra anche una guarnizione di tenuta in gomma 18 intorno alla base 11 del corpo per una tenuta ermetica del sottoinsieme di attuatore. Questa caratteristica è rilevante quando il sottoinsieme di attuatore è destinato all'uso in applicazioni di controllo dei fluidi.
Un sottoinsieme di attuatore secondo una seconda realizzazione della presente invenzione è mostrato nella sezione trasversale schematica della figura 2. La differenza rispetto alla prima realizzazione della figura 1 è che in questo sottoinsieme di attuatore 20, due strutture snelle pieghevoli 22, 22' sono accoppiate alla base 21 del corpo tramite due fili in lega a memoria di forma 23, 23', agganciati ai bracci 25, 25' in prossimità delle estremità superiori 221, 221'. La base 11 del corpo porta una coppia di morsetti 24 (di cui solo uno visibile nella sezione trasversale) per il contemporaneo fissaggio meccanico e l'alimentazione di corrente dei due fili in lega a memoria di forma 23, 23'.
Analogamente alla prima realizzazione, anche in questa configurazione su ogni struttura snella pieghevole 22, 22' ci sono un otturatore 26, 26' e un elemento di installazione 27, 27' sopra di esso, sul lato opposto rispetto al braccio inclinato 25, 25' e una guarnizione di tenuta 28 intorno alla base 21 del corpo. Una variante ovvia di questa realizzazione prevede l'uso di un unico filo che si aggancia su entrambe le strutture snelle pieghevoli 22, 22'. Inutile dire che il numero di strutture snelle pieghevoli può essere facilmente aumentato a quattro (una per ogni lato del sottoinsieme di attuatore quando ha una forma sostanzialmente quadrangolare in pianta) per aumentare il numero di funzioni controllate dallo stesso sottoinsieme, e ancora di più se più strutture snelle pieghevoli sono montate sullo stesso lato, una vicina all'altra.
La sezione trasversale schematica della figura 3 mostra un sottoinsieme di attuatore secondo una terza e preferita realizzazione della presente invenzione. Nel sottoinsieme di attuatore 30 secondo questa realizzazione, ci sono due fili in lega a memoria di forma 33, 33' ciascuno collegato ad una coppia di terminali 34, 34' (come nelle figure precedenti solo uno di ogni coppia è visibile nella sezione trasversale) e, a differenza delle precedenti realizzazioni, ad un blocco a L 350, 350' che si estende sull'estremità superiore 321, 321' della struttura snella pieghevole 32, 32' controllata da detto filo in lega a memoria di forma 33, 33'.
In sostanza, le porzioni 35, 35' dei blocchi a L 350, 350' sul lato interno del sottoinsieme di attuatore 30 fungono da mezzi di accoppiamento, mentre le porzioni 37, 37' sul lato esterno (cioè lo stesso lato degli otturatori 36, 36') fungono da elementi di installazione. In questa realizzazione, la base 31 del corpo porta un elemento di supporto 380 per le due coppie di terminali 34, 34' e due elementi di supporto aggiuntivi 39, 39' per fissare le parti inferiori delle strutture snelle pieghevoli 32, 32' attraverso mezzi di bloccaggio 1, 1'.
Allo stesso modo, sono previsti mezzi di bloccaggio 2, 2' per fissare i blocchi a forma di L 350, 350' alle estremità superiori 321, 321' delle strutture snelle pieghevoli 32, 32' mentre sono previsti mezzi di bloccaggio 3, 3' per fissare l'elemento di supporto 380 alla base 31 del corpo.
La base 31 del corpo può essere conformata con una rientranza contenente un'adeguata guarnizione di tenuta 38 per consentire l'accoppiamento a tenuta stagna con un'adeguata cassa di montaggio di un dispositivo finale (non illustrata).
Gli elementi più importanti di cui sopra del sottoinsieme di attuatore 30 sono rappresentati anche nella vista prospettica della figura 4.
Le figure 1-4 evidenziano una grande differenza tra due tipi di realizzazione compresi nella presente invenzione, poiché nelle figure 1 e 2 i fili in lega a memoria di forma 13, 23, 23' sono in contatto, nella loro sezione centrale, sia con le strutture snelle pieghevoli 12, 22, 22' che con i mezzi di accoppiamento 15, 25, 25'. Al contrario, nelle figure 3 e 4 i fili in lega a memoria di forma 33, 33' sono distanziati dalle strutture snelle pieghevoli 32, 32' ed a contatto, nella loro sezione centrale, solo con i mezzi di accoppiamento 35, 35'.
Una piccola differenza è invece data dall’otturatore, che nel caso delle figure 1 e 2 è semplicemente fissato alla superficie esterna della struttura snella pieghevole, mentre nelle figure 3 e 4 la attraversa.
Dato che sia l’otturatore che i mezzi di accoppiamento del filo in lega a memoria di forma hanno una data dimensione ed estensione, per determinare la loro distanza dalla estremità superiore della struttura snella e pieghevole si dovrà considerare la superficie superiore dell’otturatore, mentre per i mezzi di accoppiamento la distanza sarà calcolata dal punto di contatto superiore con il filo in lega a memoria di forma.
Un altro aspetto importante da sottolineare è che le strutture snelle pieghevoli sono sempre state rappresentate parallele tra loro e ortogonali al corpo base, anche se possono essere intenzionalmente inclinate con un piccolo angolo. In particolare, è stato riscontrato che può essere vantaggioso che le strutture snelle pieghevoli non sporgano ortogonalmente al corpo base, ma formino un angolo tra 80° e 100° con il corpo base, preferibilmente con un'inclinazione verso l'esterno del sottoinsieme di attuatore, cioè l'angolo formato è compreso tra 80° e 89° se misurato sulla superficie esterna delle strutture snelle pieghevoli.
La presente invenzione non si limita ad uno specifico tipo di filo in lega a memoria di forma, anche se da un punto di vista geometrico vengono utilmente utilizzati fili SMA con un diametro compreso tra 25 µm e 250 µm. A questo proposito, è importante sottolineare che, essendo i fili in lega a memoria di forma oggetti reali, è possibile discostarsi da una sezione circolare, per diametro si intende pertanto il diametro del più piccolo cerchio circoscritto.
Lo spessore preferibile della struttura snella pieghevole è compreso tra 0,05 e 0,15 mm. Come per il diametro della lega a memoria di forma, anche le strutture snelle pieghevoli sono oggetti reali, quindi il loro spessore può non essere uniforme. Ai fini della presente invenzione si intende come spessore della struttura snella pieghevole lo spessore minimo di tali strutture.
Per quanto riguarda il rapporto tra lo spessore della struttura snella pieghevole e il diametro del filo in lega a memoria di forma di controllo, è più vantaggiosamente compreso tra 1 e 3.
Anche se la presente invenzione non si limita ad una specifica lega a memoria di forma, si preferisce l'uso di leghe a base di Ni-Ti come il Nitinol che può presentare alternativamente un comportamento superelastico del filo o un comportamento della lega a memoria di forma a seconda della sua lavorazione. Le proprietà del Nitinol e i metodi che permettono di ottenerle sono ampiamente noti agli esperti del ramo, si veda ad esempio l'articolo "A Study of the Properties of a High Temperature Binary Nitinol Alloy Above and Below its Martensite to Austenite Transformation Temperature" di Dennis W. Norwich presentato alla conferenza SMST 2010.
Il Nitinol può essere usato come tale o le sue caratteristiche in termini di temperatura di transizione possono essere personalizzate aggiungendo elementi come Hf, Nb, Pt, Cu. La corretta scelta della lega di materiale e le sue caratteristiche sono comunemente conosciute da una persona esperta nell'arte, si veda ad esempio:
http://memry.com/nitinol-iq/nitinol-fundamentals/transformation-temperatures Inoltre, i fili in lega a memoria di forma possono essere utilizzati "di per sé" o con un rivestimento/guaina per migliorare la loro gestione termica, cioè il loro raffreddamento dopo essere stati azionati. La guaina di rivestimento può essere uniforme, come descritto nel brevetto USA 9068561 che insegna a gestire il calore residuo ricorrendo ad un rivestimento elettricamente isolante che è un conduttore di calore, mentre il brevetto USA 6835083 descrive un filo in lega a memoria di forma avente una guaina di contenimento in grado di migliorare il raffreddamento dopo ogni ciclo di azionamento. Anche un rivestimento realizzato con o contenente materiali a cambiamento di fase, come descritto nel brevetto USA 8739525, può essere vantaggiosamente impiegato.
In un secondo aspetto, la presente invenzione è diretta ad una valvola fluidica avente una cassa con almeno due luci, in cui l'apertura e la chiusura di almeno una di tali luci è ottenuta attraverso un sottoinsieme di attuatore secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione sopra descritte.
La figura 5 rappresenta una rappresentazione schematica di una sezione trasversale di una valvola 40 contenente un sottoinsieme di attuatore secondo la presente invenzione, nella configurazione chiusa (non azionata). La valvola 40 comprende una cassa esterna 401, due aperture di ingresso 402, 402' e un'apertura di uscita 403. Quando i fili in lega a memoria di forma 33, 33' vengono azionati (figura 6) mediante riscaldamento Joule, si accorciano esercitando così una forza sulle strutture snelle pieghevoli 32, 32' la cui flessione sposta i due otturatori 36, 36' dalle due aperture di ingresso 402, 402' permettendo al fluido di entrare nella valvola e di essere erogato attraverso l'apertura di uscita 403.
In generale, gli otturatori del sottoinsieme di attuatore secondo la presente invenzione possono essere collegati direttamente con gli ingressi della valvola, oppure su tali ingressi della valvola può essere montato un idoneo orifizio per la regolazione del flusso.
La presente invenzione non si limita a questa specifica configurazione di luci della valvola che rappresenta solo una realizzazione preferenziale. In una ovvia variante, l'apertura 403 potrebbe essere l'apertura di ingresso di un fluido da erogare selettivamente attraverso le uscite 402, 402' a seconda di quale filo SMA viene azionato (erogazione selettiva) o erogare attraverso entrambe le uscite 402, 402' in caso di azionamento simultaneo.
Altre opzioni di luci della valvola prevedono la presenza di due sole aperture quando si utilizza un sottoinsieme di attuatore come indicato nelle figure 1 e 2, cioè quando è presente un unico filo in lega a memoria di forma. Ulteriori modifiche delle forme di realizzazione sopra descritte, che sono ovvie per un esperto del ramo, sono da intendersi nell'ambito delle seguenti rivendicazioni. Tutti i brevetti e le pubblicazioni menzionati nella descrizione sono indicativi del livello di competenza di coloro che sono esperti nell'arte a cui si riferisce la divulgazione.
Inoltre, il termine "fluido" deve essere interpretato estensivamente per comprendere qualsiasi sostanza in grado di fluire attraverso opportune luci delle valvole, come le sostanze liquide con particolare riferimento ai liquidi a base di olio e acqua, come ad esempio nei sistemi idraulici, o sostanze gassose come l'aria, sia compressa che utilizzata in sistemi che funzionano al di sotto della normale pressione ambiente (sotto vuoto parziale).

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30) caratterizzato dal fatto di comprendere: - un corpo con una base (11; 21; 31) con almeno due terminali (14; 24; 34, 34') configurati per fissare meccanicamente e fornire corrente ad un filo in lega a memoria di forma, - almeno un filo in lega a memoria di forma (13; 23, 23'; 33, 33') collegato a detti due terminali (14; 24; 34, 34'), - almeno una struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') la cui flessione è controllata da detto filo in lega a memoria di forma (13; 23, 23'; 33, 33'), detta struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') avente un’altezza H con rapporto di snellezza ≥3:1 e preferibilmente ≤10:1, un'estremità inferiore fissata a detta base (11; 21; 31) e un'estremità superiore (121; 221, 221'; 321, 321'), - mezzi di accoppiamento (15; 25, 25'; 35, 35') per collegare una prima superficie della struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') con la base (11; 21; 31) del corpo attraverso il filo in lega a memoria di forma (13; 23, 23'; 33, 33'), e - un elemento di installazione (17; 27, 27'; 37, 37') e un otturatore (16; 26, 26'; 36, 36') al di sotto di esso che sono disposti su una seconda superficie della struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') opposta a detta prima superficie, in cui sia detto otturatore (16; 26, 26'; 36, 36') che detti mezzi di accoppiamento (15; 25, 25'; 35, 35') hanno una distanza verticale entro H/3, preferibilmente entro H/5, da detta estremità superiore (121; 221, 221'; 321, 321') della struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32').
  2. 2. Sottoinsieme di attuatore (20; 30) secondo la rivendicazione 1, in cui il numero di strutture snelle pieghevoli (22, 22'; 32, 32') è due e il numero di fili in lega a memoria di forma (23, 23'; 33, 33') è due.
  3. 3. Sottoinsieme di attuatore secondo la rivendicazione 1, in cui esso ha una forma sostanzialmente quadrangolare in pianta e il numero di strutture snelle pieghevoli è quattro, una per ogni lato del sottoinsieme di attuatore.
  4. 4. Sottoinsieme di attuatore (10; 20) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il filo in lega a memoria di forma (13; 23, 23') è a contatto sia con la struttura snella pieghevole (12; 22, 22') che con i mezzi di accoppiamento (15; 25, 25').
  5. 5. Sottoinsieme di attuatore (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il filo in lega a memoria di forma (33; 33') è distanziato dalla struttura snella pieghevole (32, 32') dai relativi mezzi di accoppiamento (35, 35').
  6. 6. Sottoinsieme di attuatore (30) secondo le rivendicazioni 2 e 5, in cui esso comprende due fili in lega a memoria di forma (33, 33') collegati ciascuno ad una rispettiva coppia di terminali (34, 34') e ad un blocco a L (350, 350') che si estende sull'estremità superiore (321, 321') della struttura snella pieghevole (32, 32') controllata da detto filo in lega a memoria di forma (33, 33'), una prima porzione (35, 35') di detto blocco a L (350, 350') sul lato interno del sottoinsieme di attuatore (30) fungendo da mezzo di accoppiamento e una seconda porzione (37, 37') del blocco a L (350, 350') sul lato esterno del sottoinsieme di attuatore (30) fungendo da elemento di installazione.
  7. 7. Sottoinsieme di attuatore (30) secondo la rivendicazione precedente, in cui la base (31) del corpo porta un elemento di supporto (380) per le due coppie di terminali (34, 34') e due elementi di supporto aggiuntivi (39, 39') per fissare le parti inferiori delle strutture snelle pieghevoli (32, 32').
  8. 8. Sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') ha uno spessore compreso tra 0,05 mm e 0,15 mm e/o un'altezza H compresa tra 10 mm e 20 mm.
  9. 9. Sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il filo in lega a memoria di forma (13; 23, 23'; 33, 33') ha un diametro compreso tra 25 µm e 250 µm.
  10. 10. Sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30) secondo le rivendicazioni 8 e 9, in cui il rapporto tra lo spessore della struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') e il diametro del filo in lega a memoria di forma (13; 23, 23'; 33, 33') è compreso tra 1 e 3.
  11. 11. Sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'angolo formato dalla struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') con la base (11; 21; 31) del corpo è compreso tra 80° e 100°, preferibilmente tra 80° e 89° se misurato sulla superficie esterna della struttura snella pieghevole (12; 22, 22'; 32, 32') in modo da farlo inclinare verso l'esterno del sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30).
  12. 12. Sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui un elemento di tenuta (18; 28; 38) è presente sulla base (11; 21; 31) del corpo.
  13. 13. Valvola per fluidi (40) avente una cassa (401) con almeno due luci (402, 402'), in cui essa comprende un sottoinsieme di attuatore (10; 20; 30) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni che esegue l'apertura e la chiusura di almeno una di dette luci (402, 402'), preferibilmente due.
  14. 14. Valvola per fluidi (40) secondo la precedente rivendicazione, in cui su almeno una di dette luci (402, 402, 402') è installato un orifizio di regolazione del flusso.
  15. 15. Valvola per fluidi (40) secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui essa comprende un sottogruppo di attuatore (10; 20; 30) secondo la rivendicazione 12 e l’elemento di tenuta (18; 28; 38) fornisce un collegamento a tenuta stagna tra la base (11; 21; 31) del corpo del sottogruppo di attuatore e la cassa (401) della valvola.
IT102018000020047A 2018-12-18 2018-12-18 Sottoinsieme di attuatore in lega a memoria di forma e valvola per fluidi che lo comprende IT201800020047A1 (it)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000020047A IT201800020047A1 (it) 2018-12-18 2018-12-18 Sottoinsieme di attuatore in lega a memoria di forma e valvola per fluidi che lo comprende
PCT/IB2019/060913 WO2020128826A1 (en) 2018-12-18 2019-12-17 Shape memory alloy actuator subassembly and fluidic valve incorporating it
CN201980092330.9A CN113557381B (zh) 2018-12-18 2019-12-17 形状记忆合金致动器子组件和结合有其的流体阀
EP19835513.3A EP3894728B1 (en) 2018-12-18 2019-12-17 Shape memory alloy actuator subassembly and fluidic valve incorporating it
US17/415,961 US11555485B2 (en) 2018-12-18 2019-12-17 Shape memory alloy actuator subassembly and fluidic valve incorporating it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000020047A IT201800020047A1 (it) 2018-12-18 2018-12-18 Sottoinsieme di attuatore in lega a memoria di forma e valvola per fluidi che lo comprende

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT201800020047A1 true IT201800020047A1 (it) 2020-06-18

Family

ID=65861638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102018000020047A IT201800020047A1 (it) 2018-12-18 2018-12-18 Sottoinsieme di attuatore in lega a memoria di forma e valvola per fluidi che lo comprende

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11555485B2 (it)
EP (1) EP3894728B1 (it)
IT (1) IT201800020047A1 (it)
WO (1) WO2020128826A1 (it)

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3613732A (en) * 1969-07-17 1971-10-19 Robertshaw Controls Co Temperature-responsive valve operators
US3835659A (en) 1973-04-16 1974-09-17 Texas Instruments Inc Thermal expansion valve refrigeration systems
US4973024A (en) 1989-09-26 1990-11-27 Toki Corporation Kabushiki Kaisha Valve driven by shape memory alloy
US20020171055A1 (en) 2001-04-10 2002-11-21 Johnson A. David Miniature latching valve
US6835083B1 (en) 2003-01-28 2004-12-28 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Actuator device with shape-memory flexible cable
US7815161B2 (en) * 2005-07-26 2010-10-19 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Compact valve
WO2010142453A2 (en) 2009-06-11 2010-12-16 Fluid Automation Systems S.A. Method and apparatus for actuating a valve
US20120174572A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-12 Donato Clausi Method for mechanical and electrical integration of sma wires to microsystems
US8739525B2 (en) 2009-05-08 2014-06-03 GM Global Technology Operations LLC Thermally-active material assemblies including phase change materials
US9068561B2 (en) 2010-08-20 2015-06-30 Seidensha Corporation Impact drive type actuator
US20170211553A1 (en) * 2014-08-01 2017-07-27 Sony Corporation Actuator and alarm apparatus
WO2018038909A1 (en) * 2016-08-22 2018-03-01 General Electric Company Air intake systems and methods of assembly thereof
DE102016219342A1 (de) * 2016-10-06 2018-04-12 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil
US9958081B2 (en) 2015-10-05 2018-05-01 Fluid Automation Systems S.A. Shape memory alloy actuated valve assembly
WO2018119508A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Obotics Inc. Methods and devices relating to hydraulic valves and switches
DE102017204662B3 (de) * 2017-03-21 2018-07-26 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil
DE102017213744B3 (de) * 2017-08-08 2018-10-25 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil
DE102018206385B3 (de) * 2018-04-25 2019-07-04 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil, Verfahren zu dessen Steuerung und Verstellvorrichtung damit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3215396A (en) * 1962-07-27 1965-11-02 King Seeley Thermos Co Hot wire gas valve
US3442483A (en) * 1966-12-22 1969-05-06 Dole Valve Co Fluid flow control valve
US4102496A (en) * 1976-01-29 1978-07-25 The Tappan Company Thermal valve
US4681296A (en) * 1985-11-04 1987-07-21 Robertshaw Controls Company Valve construction and method of making the same
DE102018201444A1 (de) * 2018-01-31 2019-08-01 Conti Temic Microelectronic Gmbh Aktuatoreinheit zum Betätigen eines Ventils

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3613732A (en) * 1969-07-17 1971-10-19 Robertshaw Controls Co Temperature-responsive valve operators
US3835659A (en) 1973-04-16 1974-09-17 Texas Instruments Inc Thermal expansion valve refrigeration systems
US4973024A (en) 1989-09-26 1990-11-27 Toki Corporation Kabushiki Kaisha Valve driven by shape memory alloy
US20020171055A1 (en) 2001-04-10 2002-11-21 Johnson A. David Miniature latching valve
US6835083B1 (en) 2003-01-28 2004-12-28 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Actuator device with shape-memory flexible cable
US7815161B2 (en) * 2005-07-26 2010-10-19 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Compact valve
US8739525B2 (en) 2009-05-08 2014-06-03 GM Global Technology Operations LLC Thermally-active material assemblies including phase change materials
WO2010142453A2 (en) 2009-06-11 2010-12-16 Fluid Automation Systems S.A. Method and apparatus for actuating a valve
US9068561B2 (en) 2010-08-20 2015-06-30 Seidensha Corporation Impact drive type actuator
US20120174572A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-12 Donato Clausi Method for mechanical and electrical integration of sma wires to microsystems
US20170211553A1 (en) * 2014-08-01 2017-07-27 Sony Corporation Actuator and alarm apparatus
US9958081B2 (en) 2015-10-05 2018-05-01 Fluid Automation Systems S.A. Shape memory alloy actuated valve assembly
WO2018038909A1 (en) * 2016-08-22 2018-03-01 General Electric Company Air intake systems and methods of assembly thereof
DE102016219342A1 (de) * 2016-10-06 2018-04-12 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil
WO2018119508A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Obotics Inc. Methods and devices relating to hydraulic valves and switches
DE102017204662B3 (de) * 2017-03-21 2018-07-26 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil
DE102017213744B3 (de) * 2017-08-08 2018-10-25 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil
DE102018206385B3 (de) * 2018-04-25 2019-07-04 Conti Temic Microelectronic Gmbh Pneumatisches Ventil, Verfahren zu dessen Steuerung und Verstellvorrichtung damit

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DENNIS W. NORWICH: "A Study of the Properties of a High Temperature Binary Nitinol Alloy Above and Below its Martensite to Austenite Transformation Temperature", THE SMST 2010 CONFERENCE, 2010
VYAWAHARE ET AL.: "Electronic control of elastomeric microfluidic circuits with shape memory actuators", LABCHIP, vol. 8, 2008, pages 1530 - 1535

Also Published As

Publication number Publication date
CN113557381A (zh) 2021-10-26
US20220074394A1 (en) 2022-03-10
WO2020128826A1 (en) 2020-06-25
EP3894728B1 (en) 2023-04-26
EP3894728A1 (en) 2021-10-20
US11555485B2 (en) 2023-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2296039T3 (es) Dispositivo para dispensar un liquido calentado que comprende una valvuila accionadora aislada termicamente.
US9714780B2 (en) On-demand micro expansion valve for a refrigeration system
US20150354719A1 (en) Shape memory alloy actuator for valve for a vapour compression system
US9328850B2 (en) Microvalve having improved air purging capability
ATE393319T1 (de) Proportionale, mikromechanische vorrichtung
US10400914B2 (en) Fluid flow device, comprising a valve unit, as well as method of manufacturing the same
US20040013536A1 (en) Micro-fluidic pump
JP2004225910A (ja) 泡で動かされる弁、弁システム、および、弁を流れる流体を制御する方法
Pitchaimani et al. Manufacturable plastic microfluidic valves using thermal actuation
JP2009512861A (ja) 流れシステム及び流れシステムを備えたマイクロ流体システム
KR20040065647A (ko) 유체의 상변화에 의해 구동되는 마이크로 펌프
IT201800020047A1 (it) Sottoinsieme di attuatore in lega a memoria di forma e valvola per fluidi che lo comprende
EP2270309A3 (en) Bimetallic diaphragm for trapped fluid expansion
Moreno et al. A novel single-use SU-8 microvalve for pressure-driven microfluidic applications
US9618140B2 (en) Microvalve having improved actuator
US20100180961A1 (en) Microfluidic structures with integrated devices
Wroblewski et al. MEMS micro-valve arrays for fluidic control
KR101218091B1 (ko) 멀티 유로를 구비하는 스프링클러 헤드
JP2006226468A (ja) 弁装置
KR102633586B1 (ko) 형상 기억 합금 제어 요소를 갖춘 균형 압력 2-구역 유체 밸브
JP7258203B2 (ja) マイクロ流体デバイス
JP2011127654A (ja) フロート式スチームトラップ
KR100884764B1 (ko) 마이크로 밸브
JP2019196800A (ja) ガスケット
Donose et al. A self-regulating valve for single-phase liquid cooling of microelectronics