专利名称：绝热器以及使用该绝热器的控制阀的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及绝热组件，尤其涉及于执行器控制阀使用的绝热器。
背景技术：
遥控机构和自动控制机构在许多工业应用中能够提高生产率并增强安全性。例如，遥控阀或者自动控制阀可以用于控制许多工业和商业应用中的热工艺流体和高压蒸汽的流量。这些遥控器和自动控制器消除了现有技术中工人打开和闭合这种流量控制阀的需要，由此消除了人为错误的可能性，减小了所选操作复杂流体传输系统的雇员数目，减小了热工艺流体泄漏或者故障时造成工人损伤的可能性。
现今仍然在许多应用中使用早期的遥控阀，所述控制阀利用螺线管驱动的线性执行器来打开和闭合阀以控制流体的流量。这种电磁阀的控制器典型地与输电线中心放置，所述电线在每个控制阀位置连接至每个螺线管。这些阀典型地只提供阀的开/关控制。
为了提供可变流量控制，阀杆的位置需要受到精确控制。
这样的执行器利用电控制信号来使得电机操作，通过齿轮或者齿条和小齿轮机构来控制所述阀以打开、闭合或者部分打开位置。这允许阀通过各种程度的远程产生的控制信号控制热工艺流体、蒸气的流量。
但是，在处理热工艺流体或者蒸气的安装中，相当量的工艺流体或者蒸气热量从阀杆传导至执行器组件。不幸的是，增加的热量有害地影响了电磁控制机构的磁性以及塑料齿轮和外壳。结果，阀杆位置的精确控制比较困难。这是基于这样的事实在螺线管的温度由于此热传输而增加时，额外的激励电流必须提供给螺线管。精确控制问题由于不同的安装位置以及自中心控制至各单个螺线管控制阀位置的输电线的阻抗而加剧。同样，与电磁控制阀相似，自阀杆传导至执行器的热量增加负面影响了电机在可控的水平运转的能力。
更多的现代遥控阀和自动控制阀包括在控制阀位置上的控制电子设备。这样的设计克服了与试图从集中位置中广泛分布的流体工艺控制系统中精确控制阀杆位置相关的问题。尽管单板电子设备很大地提高了阀精确控制流速的能力，但是电子设备不能承受较高的温度环境，从而限制了它们在高温工艺流体和蒸气的工艺控制系统中的应用能力。即，当阀被用于控制热工艺流体或者蒸气，相当量的热量通过阀杆传输到执行器。这是因为执行器机构的可移动部分必须刚性连接到阀杆以使得所述阀适当操作。这样的热传输对于执行器内敏感的部件是有害的，诸如控制电路电子装置、执行器电机、塑料齿轮和外壳等也是如此。
因此，技术上需要一种绝热器，所述绝热器能够刚性地将阀执行器连接到阀，并允许执行器/阀组合适当地工作，同时防止不需要的热自阀传输到执行器机构中。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种新的、改良绝热器，所述绝热器可以用于诸如将阀杆自其所控制的阀执行器热绝缘。具体而言，本发明提供了一种新的、改良绝热器，所述绝热器在阀执行器与阀杆之间提供刚性连接，所述阀杆与热工艺流体或者蒸气相接触。
在优选实施例中，本发明的绝热器包括连接至阀杆的阀杆连接件、连接至执行器的执行器轴环件以及位于其间的绝热器，所述绝热器用以最小化阀杆连接件至执行器轴环件的热传输。为了维持线性控制阀的轴向刚度，垫圈被用来允许增加的压缩力被用在组件的制造中。
在一个实施例中，阀杆套筒被形成螺纹以容纳带螺纹的线性控制阀杆。在可选的实施例中，套筒的结构可以容纳旋转控制阀的阀杆，这样的结构可以包括具有扁平侧面的几何形状以使得阀杆可以转动执行。相似地，执行器轴环件也被构造容纳执行器，所述执行器可以线性的或者旋转的。在一个实施例中，轴环件包括销接孔，用于允许销接至执行器臂。在其它实施例中，轴环可以具有螺纹或者刨光。
在本发明的优选实施例中，与螺线管控制阀相似，自阀杆至执行器所传导的热负面影响电机在受控水平操作的能力。在执行器臂与阀杆之间使用的绝热器组件包括第一连接件，所述第一连接件具有底壁，所述底壁具有第一孔。第一连接件也包括至少一个侧壁，所述侧壁适于连接到执行器臂。具有螺栓杆部分的第二连接件延展通过第一孔。所述螺栓杆部分包括适于容纳阀杆的孔。一对绝热器放置在底壁的任一侧上。每个都具有孔，所述孔与第一连接件的孔相连通以形成中间通道。第二连接件的螺栓杆部分放置在中心通道内并刚性附接。绝热器阻止自第二连接件至第一连接件的热传输。
在优选实施例中，每个绝热器包括凸缘，凸缘的高度大约等于底壁厚度的一半，其中所述凸缘放置在第一孔之内以阻止热自第二连接件传输至第一孔的内壁。在一个优选实施例中，第一孔是圆形的，凸缘是环形的。在另外的实施例中，第一孔刨光，所述凸缘的外壁被刨光以配合被刨光的第一孔。优选地，第二连接件在螺栓杆部分的外端包括头部分，所述头部分的直径超过螺栓杆部分的直径。在此实施例中，第一垫圈放置在头部分与绝热器之间。螺栓杆部分的内端被翻转，第二垫圈设置在被翻转的螺栓杆的内端与绝热器之间。
在另外的可选实施例中，所述孔的内表面具有螺纹而在另外的一个实施例中所述孔的内表面被刨光。优选地，孔的内表面形成矩形“D”(squaredD)。在另外的实施例中，侧壁限定至少一个销接孔。在一个实施例中，底壁是圆形的，侧壁形成圆柱形侧壁。优选地，第一连接件是钢的，第二连接件是黄铜的，并且绝热器是聚苯硫醚。聚苯硫醚绝热器优选地进行玻璃纤维强化；在一个实施例中它们进行40％的玻璃纤维强化。
在本发明的可选实施例中，绝热器组件包括具有圆柱侧壁和底壁的第一连接件，所述底壁包括孔。第二连接件具有安置通过所述孔的螺栓杆部分。螺栓杆部分中限定孔。绝热器设置在第一连接件与第二连接件之间以阻止热从第二连接件传输到第一连接件。优选地，绝热器包括一对绝热器体，所述一对绝热器体安置在第一连接件的底壁的任一侧上，每个都具有孔。第二连接件的螺栓杆部分安置通过所述孔。此外，至少一个绝热器体包括安置在底壁的孔内的环向凸缘，以阻止热在第二连接件与底壁中的孔的侧壁之间传输。在一个实施例中，绝热器体包括RytonTMR-4。优选地，第二连接件包括头部分，所述头部分的直径大于绝热器中的孔的直径。螺栓杆部分的内端被卷起以形成刚性组件。
在本发明的另外的实施例中，控制阀包括阀体，所述阀体具有入口、出口以及由阀杆驱动的阀机构。驱动器组件放置在阀体的附近，启动器组件包括驱动器臂。绝热器组件将驱动器臂连接到阀杆。绝热器组件包括第一连接件，所述第一连接件包括底壁，所述底壁具有第一孔。第一连接件也包括至少一个侧壁，所述侧壁适于连接到驱动器臂。具有螺栓杆部分的第二连接件延展通过第一孔。螺栓杆部分包括适于容纳阀杆的孔。一对绝热器安置在底壁的任一侧壁上。每个都具有孔，所述孔与第一连接件的孔相连通以形成中间通道。第二连接件的螺栓杆部分位于中心通道之内并刚性附接。绝热器阻止热从第二连接件传输到第一连接件。
本发明的其它特征和优点在结合附图时通过下述详细说明而变得更明显。
此处附图并入说明书中并形成本发明的说明书的一部分，与说明书一起用于说明本发明的原理。其中图1是本发明的绝热器的实施例的分解等大视图；图2是图1的绝热器组件的透视图；图3是部分组装的本发明的绝热器组件的顶部透视图；图4是图2的绝热器组件的横截面图；图5是使用本发明的绝热器的控制阀的透视图；图6是根据本发明的原理构造的绝热器组件的可选实施例的分解等大视图。
尽管本发明将结合特定的实施例进行说明，但是本意不是为了限制到这些实施例。相反，其意在于覆盖所有的可选项、修改和等同物，这包括在所附权利要求书的主旨和范围之内。
具体实施例方式
现在参照附图，图1显示了根据本发明的原理构造的阀杆绝热器10的分解等大形式。此热绝缘其包括执行器臂连接件12，所述执行器臂连接件12适于附加到阀执行器的执行器臂。在一个实施例中，此执行器臂连接件12可以采用轴环的形式，所述轴环容纳执行器臂的驱动端。在这样的实施例中，轴环12可以包括销孔14，所述销孔用于执行器臂的销连接。其它连接装置也可以根据应用场合而被使用，被使用的执行器包括诸如螺纹连接件、用于旋转式激励器的刨光连接件。
执行器臂连接部件12也在其中限定孔16，所述孔的尺寸能够容纳绝热器18、20的凸缘19、21。优选地，每个绝热器18、20结构相同，以减小本发明的阀杆绝热器组件10的制造成本。每个绝热器18、20由具有较低导热率的材料制造，优选地具有较高的耐压强度。例如，诸如Chevron PhilipsChemical Company，LP所出售的商标为RytonTM的聚苯硫醚树脂。在优选实施例中，用于构造绝热器18、20的特定的聚苯硫醚树脂是RytonTMR-4。此材料是40％玻璃纤维强化聚苯硫醚复合物，具有热传导系数0.32W/m·K。作为比较，钢的热传导系数为46W/m·K，而铜的热传导系数为401W/m·K。
在优选实施例中，绝热器18、20的结构是具有环形凸缘19、21的盘，凸缘19、21的高度大约等于执行器臂连接件12的壁厚的一半。这样，两个绝热器18、20可以将它们夹在执行器臂连接件12的底壁22的任意一侧上。在这样的结构中，每个绝热器18、20对底壁22的内、外表面以及孔16的内壁提供热绝缘。
一对垫圈24、26优选地使用在绝热器与阀杆连接件28之间。这些垫圈24、26提供额外的热绝缘性，但是首先是允许组件10构造具有增强的压缩力，这样产生刚性高的组件10。在一个实施例中，这些垫圈24、26是不锈钢。这样的刚性组件10要求很高精度的线性控制阀，所述线性控制阀具有较高程度的控制流量特性。在这样的应用中以及在这样的实施例中，执行器臂的线性执行通过阀杆热绝缘组件10与阀杆的相似的线性执行直接相关。但是，需要注意，其它应用可能不需要在线性方向中的多余的刚性。在本发明的实施例中，执行器臂连接件12是钢的，与垫圈24、26相同。优选地，阀杆连接件28出于节省成本的目的由黄铜制造，但是优选地由不锈钢制造。
在图1所示的实施例中，此阀杆连接件28在内孔30具有螺纹，通过其螺栓杆部分31连接到阀杆。这结构对线性控制阀尤其有用。头部分29优选地直径大于垫圈24的孔的直径。
本发明的阀杆绝热器10的完整组件显示在图2中。在此实施例中，带螺纹的阀杆容纳在阀杆连接件28的螺纹孔30中。为了便于可靠的连接，阀杆连接件28的头部分29可以包括刨光的外部，以允许使用扳手相对防松螺母将螺纹连接放置在阀杆之上。一旦紧固在阀杆上，执行器臂可以安置在执行器臂连接件12中并通过销连接孔14销接在位。
图3显示了在完成制造此组件制造之前阀杆绝热器组件10的内部视图。从视图中可见，阀杆连接件28的螺栓杆部分31通过绝热器20和垫圈26延展到执行器臂连接部件12的内部。此阀杆连接件28然后可以固定在位以完成组件10。尽管不同的方法可以被使用以将阀杆连接件28固定在位，诸如将螺母螺纹连接到阀杆连接件的端部，优选的方法是将阀杆连接件28的端部滚动到轨道自旋铆枪中以保证阀杆绝热器组件10的寿命期间的刚性结构。
此结构的优选方法可以从图4中所示本发明的阀杆热绝缘组件10的横截面看出。此横截面说明也可以使得两个绝热器18、20的协同关系在它们夹持在执行器臂连接件12的底壁22中的孔16内而变得清晰。组件10的部件的相对厚度可以根据组件10所需要的应用以及热绝缘所需要的量而进行调节。
图5显示了用于线性执行流量控制阀的阀杆绝热器组件10的示例实施。特别地，执行器组件32以传统的方式安装到流量控制阀34的顶部。阀杆绝热器组件10放置在执行器32与阀34之间，提供了在执行器臂33与阀杆35之间的刚性连接，同时热绝缘这两个组件以减小自阀34传导至执行器32热量。
尽管前述实施例对应用在线性执行流量控制阀特别有用，图6中所示的阀杆绝热器组件10的实施例对于旋转控制阀尤其有用。特别地，在旋转控制阀中，组件10的线性刚度不像旋转刚性那么重要。即，由于旋转控制阀(例如球阀、蝶形阀等)通过转动阀杆而操作，阀杆的线性位置不发生变化。相反，角旋转确定了阀允许打开和闭合的量。这样，执行器臂连接件12’的底壁22中的孔16’被修改具有刨光壁36。两个绝热器18’、20’中每一个都可以利用刨光环向凸缘38、40。这样，在执行器臂连接件12’和绝热器18’、20’之间维持刚性转动连接。此外，为了保证绝热器18’、20’以及阀杆连接件28’的螺栓杆部分31’之间的刚性转动连接，内孔壁42、44也被刨光。以相似的方式，阀杆连接件28’的螺栓杆部分31’的外壁46也被刨光。此抛光的特定的结构可以基于特定应用的转动扭矩要求而变化很大，在所述特定应用中使用了本发明的阀杆绝热器组件10’。阀杆绝热器组件28’的孔30’也被刨光以提供对阀杆的合适的转动连接。如图6中的实施例所示，此孔30’是转动阀杆典型的矩形D结构。但是，此结构也根据阀杆结构而广泛变化。
对普通技术人员很明显，尽管前述讨论将本发明的绝热器组件10的应用限定到控制阀，本发明本身不限于此。实际上，本发明的绝热器组件10可以具有更广泛的应用，在所述应用中需要线性或者旋转连接，但是不需要热传输。
引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请以及专利此处都作为引用一同并入，如同各引用单独、特别地进行引用并作为整体并入。
术语“一个”以及“所述”以及相似的引用词(尤其是在下述说明书中)被认为是既覆盖单数也包括复数，除非特别指示，或者和上下文相矛盾。术语“包括”，“具有”、“包含”以及“含有”被认为是可扩充术语(即意思是“包括，但是不限于”)，除非特别注明。范围值的引用只是为了用作单独引用落入范围中的速写方法，除非特别指出，各单独值并入说明书中，如同单独引用。此处所述所有方法可以任何合适的顺序之下，除非特别指出，或者通过上下文自相矛盾。所使用的任何示例、或者示例语言(诸如“诸如”)只是为了更好地说明本发明而不是为了对本发明的范围进行限制，除非特别要求。说明书中的任何语言都不能认为指出了任何非权利要求的元素对实施例本发明是至关重要的。
此发明的优选实施例在此进行了说明，包括发明人实施本发明的已知最佳模式。对优选实施例的变化对普通技术人员而言在阅读了上述说明书后是显而易见的。发明人希望普通技术人员合理应用这样的变化，发明人认为对本发明不和所述那样的应用也可以实施。相应地，本发明包括所附权利要求中所引用的主题的所有修改和等同物，这在实施法中是允许的。此外，以所有可能的变化而任何组合上述元件也被本发明所包含，除非此处指出现反或者在上下文中矛盾。
权利要求
1.一种用在执行器臂与阀杆之间的绝热器组件，包括第一连接件，所述第一连接件具有在其中限定第一孔的底壁，第一连接件具有至少一个适于连接到执行器臂的侧壁；第二连接件，所述第二连接件具有延展通过第一孔的螺栓杆部分，螺栓杆部分限定适于容纳阀杆的孔；一对绝热器，所述一对绝热器设置在底壁的任一侧上，每个绝热器限定与第一孔相连通的第二孔以形成中间通道；以及其中第二连接件的螺栓杆部分位于中心通道内并刚性附接在其中；以及其中绝热器阻止自第二连接件至第一连接件的热传输。
2.根据权利要求1所述的绝热器，其特征在于，每个绝热器包括凸缘，所述凸缘的高度大约等于底壁厚度的一半，其中所述凸缘位于第一孔之内以阻止热量自第二连接件传输至第一孔的内壁。
3.根据权利要求2所述的绝热器，其特征在于，第一孔是圆形的，并且凸缘是环形的。
4.根据权利要求2所述的绝热器，其特征在于，第一孔刨光，所述凸缘的外壁被刨光以配合被刨光的第一孔。
5.根据权利要求1所述的绝热器，其特征在于，第二连接件在螺栓杆部分的外端包括头部分，所述头部分的直径超过螺栓杆部分的直径，还包括位于头部分与绝热器之间的第一垫圈。
6.根据权利要求5所述的绝热器，其特征在于，螺栓杆部分的内端被翻转，还包括设置在被翻转的螺栓杆的内端与绝热器之间的第二垫圈。
7.根据权利要求1所述的绝热器，其特征在于，所述孔的内表面具有螺纹。
8.根据权利要求1所述的绝热器，其特征在于，所述孔的内表面被刨光。
9.根据权利要求8所述的绝热器，其特征在于，所述孔的内表面形成矩形D。
10.根据权利要求1所述的绝热器，其特征在于，至少一个侧壁在其中限定至少一个销接孔。
11.根据权利要求1所述的绝热器，其特征在于，底壁是圆形的，所述至少一个侧壁形成圆柱侧壁。
12.根据权利要求1所述的绝热器，其特征在于，第一连接件是钢的，其中第二连接件是黄铜的，以及其中绝热器是聚苯硫醚的。
13.根据权利要求12所述的绝热器，其特征在于，聚苯硫醚绝热器优选地玻璃纤维强化。
14.根据权利要求13所述的绝热器，其特征在于，聚苯硫醚绝热器是40％玻璃纤维强化的。
15.一种绝热器组件，包括第一连接件，所述第一连接件具有圆柱侧壁和底壁，所述底壁限定通过其中的孔；第二连接件，所述第二连接件具有通过所述孔的螺栓杆部分，所述螺栓杆部分其中限定孔；以及绝热器，所述绝热器位于第一连接件和第二连接件之间以阻止热量从第二连接件传输到第一连接件。
16.根据权利要求15所述的绝热器组件，其特征在于，绝热器包括一对绝热器体，所述一对绝热器体位于第一连接件的底壁的任一侧上，每个绝热器体限定通过其的孔，其中第二连接件的螺栓杆部分通过其而设置。
17.根据权利要求16所述的绝热器组件，其特征在于，至少一个绝热器体包括位于底壁的孔内的环向凸缘以阻止热量在第二连接件与底壁中的孔的侧壁之间传输。
18.根据权利要求16所述的绝热器组件，其特征在于，绝热器体由RytonTMR-4组成。
19.根据权利要求15所述的绝热器组件，其特征在于，第二连接件包括头部分，所述头部分的直径大于绝热器中的孔的直径。螺栓杆部分的内端被卷起以形成刚性组件。
20.一种控制阀，包括阀体，所述阀体具有入口、出口以及其间的阀机构，所述阀机构可以由阀杆驱动；执行器组件，所述执行器组件位于阀体的附近，执行器组件包括执行器臂；将执行器臂连接到阀杆的绝热器组件，所述绝热器组件包括第一连接件，所述第一连接件具有在其中限定第一孔的底壁，第一连接件具有至少一个适于连接到执行器臂的侧壁；第二连接件，所述第二连接件具有延展通过第一孔的螺栓杆部分，螺栓杆部分在其中限定适于容纳阀杆的孔；一对绝热器，所述一对绝热器位于底壁的任一侧上，每个绝热器限定与第一孔相连通的第二孔以形成中间通道；以及其中第二连接件的螺栓杆部分位于中心通道内并在其中刚性附接；以及其中绝热器阻止自第二连接件至第一连接件的热传输。
全文摘要
一种提供刚性结构的线性并可转动的绝热器组件。所述绝热器包括轴环和套筒，所述轴环和套筒彼此热绝缘，但是保持刚性机械关系。当被构造用于控制阀时，轴环形成执行器臂连接部件，而套筒形成阀杆连接件。一对绝热器在这些部件之间提供热绝缘。对这些绝热器而言，由于聚苯硫醚复合物高的机械强度和低导电率，优选地使用玻璃纤维强化聚苯硫醚复合物。
文档编号F16K31/04GK1570457SQ200410036989
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月26日 优先权日2003年4月30日
发明者尤金·R·霍尔内德 申请人:因文思建筑系统公司