一种新型形状记忆合金疏水阀的开发研究

【摘要】： 阀门作为工业生产装置中的配套设备，对于保证工艺过程的安全正常运行起着十分重要的作用。在蒸汽输送管，汽水分离器，二次蒸汽罐以及利用蒸汽来加热，干燥，保温，换热，采暖，空调等工艺过程中所产生的凝结水，都必须尽快排除。而疏水阀的作用就是自动排除蒸汽管道和设备中不断产生的冷凝水、空气及其它不可冷凝性气体，同时又阻止蒸汽逸出，也叫阻汽排水阀，它是保证各种蒸汽设备装置有效运行的一种节能产品。疏水阀性能的优劣，对于系统的正常运行，设备热效率的提高，能源的充分利用等，都有重要的作用。 本文正是针对上述工艺的需要，主要研究基于形状记忆合金(SMA)驱动性能的热静力式疏水阀，目的是探索SMA传感与驱动一体化，提供一种较简单、经济和可行的技术方法，用于控制阀门的启闭。 在对SMA形状记忆效应分析的基础上，本文系统研究了SMA的传感和驱动性能。研究表明，纯马氏体态、纯奥氏体态NiTi记忆丝具有应变传感性能，约束回复中的SMA弹簧具有力驱动性能，一定状态的SMA可实现自传感驱动；NiTi形状记忆合金弹簧可用作阀门的驱动元件。 本文在以往形状记忆合金的力学本构模型基础上建立了一种简单的形状记忆合金弹簧的力学本构模型，在此模型的基础上给出了形状记忆合金弹簧的设计方法，并且根据实际工况设计了一种新型无阀杆结构的疏水阀，论述了形状记忆合金驱动元件的动作特性，分析了疏水阀在开启和关闭时驱动元件的受力特性，给出了该结构疏水阀的全套设计图纸。通过与双金属疏水阀的比较，该类型疏水阀具有结构新颖、在相同的工作压力及工作流量下形状体积较小等优点，且记忆合金弹簧和介质压力共同作用于锥形密封面上，形成自紧密封，密封更加可靠，可以解决疏水阀的高压力、大排量等大参数的问题。