专利名称：元件加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及加热诸如阀、配件或其它有关控制流体流动的零件的 装置。
背景技术：
许多工业和商业过程使用由诸如箱体或气缸的储罐供应的压缩气 体。气体从例如气缸的储罐的流动通常由一个直接安装在气缸上的阀 来控制。当压缩的气体被允许经过一个节流装置诸如阀而自由地膨胀 时，它要经受焦耳一汤姆逊效应，通过该效应的过程当在恒定热函(不 从该气体吸收功，不向或从该气体传递热)下自由膨胀的过程中气体 的温度升高或降低。对于大多数在工业应用中使用的气体，压力和温 度的条件是这样的，当气体从气缸释放时焦耳一汤姆逊效应导致气体 冷却。该冷却可以很明显并造成阀的运动零件缩回和卡住，呈现阀不 能操作。此外，阀内或周围空气中的湿气可能在阀内和/或阀上冷凝并 冻结，也使它不能操作。气体中的任何湿气也将在阀的通道中冷凝、 积累、并阻断气体从阀的流动。对于装置存在一个很明显的需要就是 防止由于气体从储罐自由膨胀时的过度冷却造成阀或其它流体流动器 件的不正常工作。
发明内容
本发明有关一种为加热元件诸如阀或其它流体流动元件的装置。 该装置包括一个热导体，它具有构成热储块的块状部分，和从块状部 分延伸的表面。该表面是可与元件结合的。加热元件安装在热导体的 块状部分。该加热元件向热储块提供热。当表面与元件之间结合时该 表面将热传输到元件。
在一个实施例中，热导体包括一个金属块同时加热元件包括一个 电阻加热器。在此实施例中，热导体的块状部分内设置一个腔。该腔 接纳电阻加热器，该加热器使用一种惰性化合物密封在该腔内。这就 将电阻加热器与周围环境电绝缘以防止突发的或易燃气体的跳火，因
此能使加热器用于危险的环境。该加热元件可以包括一个温度传感 器，例如热电偶，以控制装置的温度。在热导体的周围设置一个绝缘 罩以防止热逸散到周围并被浪费，因此节省能量。在另一实施例中，根椐本发明的装置包括若干个热导体。每个热 导体具有构成热储块的块状部分。每个热导体也具有从块状部分延伸 的表面以结合为将热传输给它的元件。该装置包括若干加热元件。在 每个导热体的每个块状部分内放置至少一个加热元件。该加热元件向 热储块提供热同时当表面与元件之间结合时该表面传输热到该元件。在一个特殊的实施例中，本发明包括笫一和第二爪，它们具有各 自的第一和第二相对放置的面对的表面。该二爪是可调节地运动的， 以便彼此相向和相背离地移动该二表面。 一个加热元件密封地放置第 一爪内以便加热至少第一表面。该二表面是可移动的与元件接触以完 成将热传输到元件。此实施例可以包括将第一与第二爪彼此连接的可 调节地夹紧的紧固件。该紧固件的调节使彼此相向和相背离地可调节 移动第一和第二爪。
图l是根据本发明的为加热元件的透视图；图2是图1的在2—2线处取的剖视图；图3是加热元件的装置的另一实施例的切去一部分的透视图；图4是加热元件的装置的另一实施例的透视图；图5是说明具有加热元件控制系统的加热装置的使用的示意图。
具体实施方式
图l表示根据本发明的处于包围气缸14 (以点划线表示)上阀12 的位置的加热器装置实施例。加热器IO具有一对由热导材料块，如金 属，构成的爪16和18。铝、黄铜、铜和钢是可以用于很好构成爪的金 属的例子。每个爪分别具有热传输表面20和22(也见图2)。该表面结 合阀12或其它要加热的元件，并主要通过传导起到将热传输到阀的作 用。每个爪16和18分别具有块状部分24和26，该块状部分起热储^: 的作用。由于它们的比较大的质量，该热储块允许加热器io适应突然 和快速的热传输瞬变过程，因为可能由阀的突然和延长的打开而引
起，尽管保持对电力的比较稳定的要求。该热储块还减轻大的温度摆
动并有助于保持阀12处于比较恒定的温度，尽管有冷却作用，该冷却 作用与来自汽缸的气体由于它经过阀被节流的膨胀相关连。如图1和2 所示，热传输表面20和22分别被置于从各自的块状部分24和26延伸 的指状物28和30上。
加热器10的热源由电阻加热提供。在图1所示的加热器IO的实施 例中，有二个电阻加热器单元32和34。每个单元放置在爪16和18的 各自的块状部分24和26内。每个块状部分具有接纳一个加热器单元 的腔36。该单元可以以使用螺紋38安装到腔内，因此如果它们失效可 以更换它们。每个加热器单元还分别具有一个专用的温度传感器40、 42。该温度传感器可以是热电偶、光学传感器或其它换能器。如下所 述，该温度传感器可以与加热单元集成同时提供温度传感功能以便反 馈加热器10的控制。还希望控制加热器的低和高的温度限制二者。低 温限制的控制保持阀的运转，而高温限制则避免对具有温度敏感密封 的阀的损坏。还能使该加热器IO与气体一起使用，对于该气体存在上 温度限制，该上温度限制，例如，由它们在其中使用的过程，或为安 全理由，来设定。
加热器单元32和34被密封地置于腔36内同时该单元自身还被用 一种惰性"封装"材料密封，在那里它们的导线44汇集。诸如硅的封 装材料是有利的因为当暴露到高温氧中时它们不易退化，保持它们的 弹性特性和在整个宽的温度范围的尺寸稳定性，因而提供耐久的、气 密的密封。在爪16和18内密封加热单元允许加热器IO在危险的环境 中使用，诸如由国家电气标准确定的I级l等环境，在该环境下在正常 工作状态加热器可暴露到易燃的、可燃的或爆炸性气体或蒸汽(例如 乙炔、氢气、汽油、甲烷)。另外的安全特性包括绝缘的导线44，例 如，使用对可能发生的环境合适的特氟龙(Teflon)或其它绝缘材料。
如在图2中最佳表示的，由一可调节的螺紋紧固件46和48(在图 1中以46表示)将二爪16和18彼此连接。该紧固件在爪16和18之 间延伸并可被转动以便彼此相向和相背离地移动热传输表面20和22 因而提供允许加热器10暂时固定到阀12上的夹紧动作。这就允许加 热器使用不同的阀和用在不同的安装上同时提供超过加热器的扩大的 通用性，该加热器对特殊阀或安装是专用的。要注意到热传输表面的
一或二个可以具有对于阀的形状是互补的特殊形状。这一点通过增加 加热器与元件之间的接触面积而有利于热传输，同时也有助于将加热器固定到元件上。用绝缘罩50包围加热器10的爪16和18。罩50允 许加热器在热的时候手动操纵，并防止热流失到周围环境，因而节省 电能。罩50可以，例如，包括以玻璃纤维和耐热材料外层覆盖的面向 里的反射表面。图3表示根据本发明的加热器52的另一实施例。加热器52由具有 形成储热块的块状部分56的单个热导体54构成。热传输表面58从块 状部分56伸出，而在此例中被块状部分56包围。加热元件60密封地 安装在块状部分56内。该加热元件60类似于上述加热单元，其中它 是一种耐热的电阻加热器并构造成允许该加热器52在危险环境中使 用。要加热的阀或其它元件以与热传输表面对着的关系被容纳在块状 部分内。此外，热传输主要通过传导，虽然辐射热传输也是有可能的。 此外，可以使用一个绝缘罩52以便通过减少到周围环境的热损失而节省能量。图4表示根据本发明的加热器64的另一实施例。加热器64包括二 个爪66和68。每个爪具有各自的热传输表面70和72，该表面从各自 的构成储热块的块状部分74和76伸出。该二爪安装在可绕铰链80枢 转的手柄78上以彼此相向或相背离地移动热传输表面。该手柄78可 以被弹簧偏置，例如被一螺旋弹簧82，以提供允许二爪受迫地结合一 元件的夹紧动作。如上所述， 一或二爪可以具有电阻加热单元84。图5表示根据本发明的处于工作的加热器的示意图。以示例的方 式使用加热器IO，应该理解图5及有关它的描述应用到本发明的任何 实施例。电导线44连接到电源76，同时来自温度传感器40或42的导 线88被连接到控制器90，例如具有固有软件的微处理器，或可编程的 逻辑控制器。该控制器转而控制电源86，并调节给加热器10的动力的 流动。以来自温度传感器40和/或42的电信号的形式，描述爪内温度 的信息经过导线88提供到控制器。响应该温度信息，控制器控制电源 86并且当温度低于对阀和是其一部分的过程合适的预定下限时对加热 器提供动力。相反，如果温度信号指示达到预定的高温限制，则减小 或切断动力以防止爪中的温度超过要求的上限。电源的控制可以是一 种简单的通一断方式，或者它可以是如特殊应用要求的更完善的比例 方案。
根据本发明的加热装置可以被使用到阀还有其它的流体流动元件 上，诸如喷咀、膨胀器、应变器等，其中由于气体的自由膨胀出现冷 却。根据本发明的加热器提供超过以往技术的加热器的增大的通用 性，该加热器集成到阀或其它元件内，其中它们可以容易地适合用于 许多不同的阀设计。加热元件的密封性质允许加热器用于危险的环境 同时由加热器爪块状部分构成的储热块提供增强的温度稳定性。
权利要求
1、一种加热元件的装置，所述装置包括具有构成储热块的有块状部分的热导体和从所述块状部分延伸的表面，所述表面与所述元件是可结合的；安装在所述热导体的所述块状部分上的加热元件，所述加热元件向所述储热块提供热，当它们结合时所述表面传输所述热到所述元件。
2、 根据权利要求l的装置，其中所述热导体包括金属块。
3、 根据权利要求2的装置，其中所述加热元件包括电阻加热器。
4、 根据权利要求3的装置，还包括置于所述热导体的所述块状 部分内的一个腔，所述腔接纳处于密封结合的所述电阻加热器，因而 将所述电阻加热器与周围环境隔开。
5、 根据权利要求1的装置，还包括安装在所述导体上的温度 传感器，用以控制所述装置的温度。
6、 根据权利要求5的装置，其中所述温度传感器包括一个热电偶。
7、 一种加热元件的装置，所述装置包括若干个热导体，所述每个热导体具有构成储热块的块状部分， 所述每个热导体具有从所述块状部分延伸的表面，所述每个表面与所 述元件是可结合的，所述热导体彼此可移动地连接从而将所述表面与 所述元件进入结合和脱开结合，若干个加热元件，所述加热元件的至少一个被置于所述热导体 的所述块状部分每一个内，所述加热元件向储热块提供热，当其结合 时所述表面向所述元件传输所述热。
8、 根据权利要求7的装置，其中所述热导体包括金属块。
9、 根据权利要求8的装置，其中所述热导体被若干个螺紋紧固 件彼此连接，转动所述紧固件彼此相向和相背离地移动所述热导体以 便使所述表面与所述元件进入结合。
10、 根据权利要求8的装置，其中所述加热元件包括电阻加热器。
11、 根据权利要求9的装置，还包括置于每个热导体内的腔，所 述腔的每一个接纳处于密封结合的所述电阻加热器的至少一个，因而 将电阻加热器与周围环境隔开。
12、 根据权利要求7的装置，还包括安装在所述热导体的一个上的温度传感器用以控制所述装置的温度。
13、 根据权利要求12的装置，其中所述温度传感器包括一个热 电偶。
14、 一种加热元件的装置，所述装置包括笫一和第二爪，它们具有各自的相对放置的笫一和第二对着的面 向表面，所述爪是可调节地移动的以便彼此相向和相背离地移动所述 表面。加热元件，被密封地置于所述爪内用以加热至少所述笫一表面， 所述表面是可移动地与所述元件接触以起向其传输热的作用。
15、 根据权利要求14的装置，包括一个可调节地夹紧的紧固件 的将所述第一与第二爪彼此连接，所述紧固件的调节可调节地彼此相 向和相背离地移动所述第一和第二爪。
16、 根据权利要求15的装置，其中紧固件包括螺紋紧固件，在 所述第 一与第二爪之间延伸。
17、 根据权利要求14的装置，其中所述笫一爪包括金属块，其 尺寸定成以形成一储热块，同时所述加热元件包括电阻加热器。
18、 根据权利要求17的装置，还包括置于所述块内的腔，所述 腔以密封结合接纳所述电阻加热器，因而将所述电阻加热器与周围环 境隔开。
19、 根据权利要求18的装置，还包括密封地置于所述笫二爪内 的第二加热元件用以加热所述第二表面。
20、 根据权利要求19的装置，其中所述第二爪包括第二金属块， 其尺寸定成以构成第二储热块，同时所述第二加热元件包括一个电阻 加热器。
21、 根据权利要求20的装置，还包括设置在所述笫二块内的第 二腔，所述第二腔以密封结合接纳所述第二电阻加热器，因而将所述 第二电阻加热器与周围环境隔开。
22、 根据权利要求12的装置，其中所述加热元件包括一个温度传感器以控制所述装置的温度。
23、 根据权利要求14的装置，还包括一个铰链，所述铰链置于所述第一与第二爪之间并附加到笫一和笫二爪上且可枢转地彼此连接 所述二爪。
24、 根据权利要求23的装置，还包括一对手柄，每个所述手柄 附加到所述爪的一个上，所述手柄便于所述二爪的彼此相向和相背离 地枢转运动。
全文摘要
公开一种流体流动器件的加热器。该加热器具有结合元件的热传输表面。该传输表面安装到是可移动的爪上以结合元件。该爪具有起储热块作用的块状部分以便当允许气体从元件自由地膨胀时虽然快速冷却但保持恒定的温度。用电阻加热元件加热二爪，该加热元件密封地安装在块状部分内。该密封结合能使加热器用于危险的环境中。
文档编号H05B3/44GK101115330SQ200710138338
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者C·D·霍普金斯, L·S·格弗, V·Y·格施坦 申请人:气体产品与化学公司