用于宇航部件的可單次操縱的閥組件以及宇航部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尤其用于宇航部件的可單次操縱的閥組件。該閥組件包括入口和出口以及可通過(guò)加熱元件促動(dòng)的執(zhí)行器。在執(zhí)行器的未被促動(dòng)的狀態(tài)中，使在入口與出口之間的流動(dòng)通過(guò)(Stroemungsdurchgang)成為可能。該閥組件因此是所謂的常開(kāi)(NO)結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明涉及一種宇航部件。
【背景技術(shù)】
[0002]閥通常應(yīng)用于例如用于液態(tài)的或氣態(tài)的介質(zhì)的管路必須被打開(kāi)或關(guān)閉處。根據(jù)應(yīng)用，閥可設(shè)置用于多重或還僅用于單重操縱，其中，單重操縱例如是在用于宇航應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的情況。
[0003]用于軌道驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閥常常以煙火技術(shù)來(lái)操縱。雖然衛(wèi)星的使用壽命越來(lái)越長(zhǎng)并且已可超過(guò)15年，煙火技術(shù)執(zhí)行器的使用壽命限制于幾年。如果煙火技術(shù)的閥在任務(wù)開(kāi)始時(shí)被操縱，這毫無(wú)問(wèn)題。然而如果應(yīng)在衛(wèi)星的規(guī)定使用壽命要結(jié)束時(shí)、例如為了卸載容器才操縱閥，則閥的促動(dòng)必須以其它方式實(shí)現(xiàn)，因?yàn)椴荒芸煽康卮_保煙火技術(shù)部件的功能。
[0004]尤其煙火技術(shù)執(zhí)行器的另一缺點(diǎn)在于，一次性閥常常非常快速地被操縱并且由此可引起液壓的和/或結(jié)構(gòu)的沖擊負(fù)載。
[0005]通常在宇航應(yīng)用中對(duì)閥的操控的可靠性提出高要求，因?yàn)楣δ芄收峡稍斐奢^大損害或者甚至造成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是說(shuō)明一種用于關(guān)閉閥的在結(jié)構(gòu)上和/或功能上可靠的閥組件以及一種相應(yīng)的用于宇航應(yīng)用的宇航部件。
[0007]該目的通過(guò)一種根據(jù)權(quán)利要求1的特征的閥組件以及一種根據(jù)權(quán)利要求15的特征的宇航部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。有利的設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求得出。
[0008]提出一種尤其用于宇航部件的用于單次操縱的閥組件，其包括入口和出口以及可通過(guò)加熱元件促動(dòng)的執(zhí)行器。在執(zhí)行器的未被促動(dòng)的狀態(tài)中，使在入口與出口之間的流動(dòng)通過(guò)成為可能。這相應(yīng)于所謂的常開(kāi)(NO)結(jié)構(gòu)。該執(zhí)行器是一次性效應(yīng)形狀記憶執(zhí)行器，其在馬氏體的狀態(tài)中沿著執(zhí)行器的縱軸線被壓縮并且集成到閥組件中。一次性效應(yīng)形狀記憶執(zhí)行器通過(guò)加熱元件的激活在達(dá)到預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)變溫度時(shí)經(jīng)歷長(zhǎng)度變化，通過(guò)該長(zhǎng)度變化執(zhí)行器逐漸被壓向密封座，其構(gòu)造在入口或出口處。
[0009]本發(fā)明提供一種閥組件，其可獨(dú)立于宇航部件的使用壽命在其要結(jié)束時(shí)使用。在此，根據(jù)原理，提供較高的可靠性。為了關(guān)閉在促動(dòng)之前打開(kāi)的閥，將該閥電加熱。在達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，執(zhí)行器膨脹，直至達(dá)到在壓縮之前的初始長(zhǎng)度。在此釋放這樣高的力，使得通過(guò)將一次性效應(yīng)形狀記憶執(zhí)行器壓向密封座實(shí)現(xiàn)高密封效果。在執(zhí)行器冷卻時(shí)，其長(zhǎng)度那么保持并且維持在密封座上的力，由此閥持久地保持關(guān)閉。
[0010]該閥組件所基于的原理不受使用壽命的限制。這尤其由此引起，即閥組件不使用儲(chǔ)存的化學(xué)能。另一優(yōu)點(diǎn)在于，可緩慢地操縱閥組件。由此可避免液壓的沖擊負(fù)載(所謂的水錘或英文:water hammer)。同樣，由此不由于觸發(fā)爆炸沖量(Explosivladung)(如在煙火技術(shù)的閥中那樣)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的沖擊負(fù)載。
[0011]根據(jù)一適宜的設(shè)計(jì)方案，執(zhí)行器的材料的轉(zhuǎn)變溫度處在80°C與100°C之間。通常，轉(zhuǎn)變溫度取決于一次性效應(yīng)形狀記憶執(zhí)行器的材料。例如，可使用鎳-鈦合金，其也以名稱鎳鈦諾已知。
[0012]根據(jù)另一適宜的設(shè)計(jì)方案，在執(zhí)行器的面向密封座的端側(cè)上布置有密封活塞。密封活塞可由可延展的材料形成。在考慮與待輸送的介質(zhì)的長(zhǎng)期兼容性的情況下，例如可使用PTFE、鋁合金或鍍金的奧氏體鉻-鎳鋼。此外，當(dāng)密封活塞構(gòu)造成平截錐形時(shí)，是適宜的。通過(guò)密封活塞的材料和形狀，可以以期望的方式正面地影響密封效果。
[0013]此外，當(dāng)密封座具有與密封活塞的形狀對(duì)應(yīng)的平截錐形的形狀時(shí)，是適宜的。在此，密封座可由比密封活塞更硬的材料構(gòu)成。由此保證，在壓到硬的密封座處時(shí)利用一次性效應(yīng)形狀記憶執(zhí)行器的膨脹以及在此釋放的較高的力實(shí)現(xiàn)可延展的密封活塞的塑性變形，并且達(dá)到期望的高的密封效果。
[0014]根據(jù)另一適宜的設(shè)計(jì)方案，殼體的內(nèi)腔被彈性的分離元件劃分成工作腔和自由空間。入口和出口以適宜的方式通到工作腔中，其中，在縱向構(gòu)造的執(zhí)行器的量方面，執(zhí)行器的第一長(zhǎng)度區(qū)段布置在工作腔中。此外設(shè)置成，在縱向構(gòu)造的執(zhí)行器的長(zhǎng)度方面，第二長(zhǎng)度區(qū)段布置在自由空間中，第二長(zhǎng)度區(qū)段大于或顯著大于第一長(zhǎng)度區(qū)段。由此可實(shí)現(xiàn)可選的介質(zhì)分離。例如如果形狀記憶執(zhí)行器的材料和待開(kāi)關(guān)的介質(zhì)(例如氣體或流體)化學(xué)上不兼容，那么這是適宜的。
[0015]分離元件可以是金屬波紋管或膜片。原則上，分離元件的材料被選擇成使得提供與待開(kāi)關(guān)的介質(zhì)的兼容性。例如可使用鈦合金或FeNiCr合金作為材料。
[0016]在另一設(shè)計(jì)方案中，執(zhí)行器具有在縱軸線的方向上延伸的凹口，加熱元件布置在凹口的內(nèi)部中。凹口例如可構(gòu)造為孔并且基本上幾乎完全穿過(guò)執(zhí)行器。
[0017]為了保證加熱元件的關(guān)斷，當(dāng)加熱元件通過(guò)熱保險(xiǎn)部(Thermosicherung)來(lái)保護(hù)時(shí)，是適宜的。在超過(guò)轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，熱保險(xiǎn)部可斷開(kāi)并且由此斷開(kāi)至加熱元件的電路。由此，可防止待開(kāi)關(guān)的介質(zhì)的過(guò)度加熱。
[0018]根據(jù)另一設(shè)計(jì)方案，執(zhí)行器的縱軸線與入口或出口的縱軸線一致。例如，入口和出口可布置在閥組件的殼體的不同側(cè)處。例如，出口可布置在殼體的底部處，而入口設(shè)置在閥組件的殼體的側(cè)壁中的一個(gè)處。這不僅實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，而且借助于分離元件實(shí)現(xiàn)了上面提及的介質(zhì)分離。如果那么入口布置在底部附近，就此而言是適宜的，由此形狀記憶執(zhí)行器盡可能少地與待開(kāi)關(guān)的介質(zhì)處于接觸中，也就是說(shuō)第一長(zhǎng)度區(qū)段可被保持得盡可能短。
[0019]此外，提出一種用于宇航應(yīng)用的宇航部件，其具有至少一個(gè)上述類型的閥組件。該宇航部件、例如衛(wèi)星、驅(qū)動(dòng)部件等具有與上述結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的閥組件所說(shuō)明的相同的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]下面更詳細(xì)地根據(jù)附圖中的實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明。其中: 圖1顯示了在促動(dòng)之前根據(jù)本發(fā)明的閥組件的示意性的橫截面圖示，以及圖2顯示了在其促動(dòng)之后圖1中的根據(jù)本發(fā)明的閥組件的示意性的橫截面圖示。
[0021]附圖標(biāo)記清單 I入口
2出口 3分離元件 4殼體
5一次性效應(yīng)形狀記憶執(zhí)行器
6密封座
7加熱元件
8密封活塞
9熱保險(xiǎn)部
10端側(cè)
11內(nèi)腔
12工作腔
13自由空間
14凹口
15側(cè)壁
16底部
17形狀配合的連接、例如焊縫 18凸緣
19形狀配合的連接、例如焊縫。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的閥組件的示意性的橫截面圖示。閥組件設(shè)置用于單次操縱并且在圖1中示出的未被促動(dòng)的狀態(tài)中是打開(kāi)的。因此，該閥組件是所謂的常開(kāi)(NO)閥組件。
[0023]閥組件包括殼體4。殼體4僅示例性地多件式地來(lái)構(gòu)建并且包圍側(cè)壁15以及底部16。包圍側(cè)壁15的殼體件可一件式地、例如柱狀地來(lái)構(gòu)造。底部16和側(cè)壁15通過(guò)環(huán)繞的焊縫或多個(gè)焊縫17流體密封地相互連接。構(gòu)造