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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen thermische Isolatoranordnungen
und im Besonderen einen thermischen Isolator zur Verwendung bei
mit einer Antriebseinrichtung geregelten Ventilen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ferngesteuerte
und automatische Regelmechanismen ermöglichen eine erhöhte Produktivität und eine
gesteigerte Sicherheit bei vielen industriellen Anwendungen. Beispielsweise
können
ferngesteuerte oder automatisch geregelte Ventile eingesetzt werden,
um die Strömung
von heißen
Prozessfluiden und Hochdruckdampf in vielen industriellen und kommerziellen
Anwendungsfällen
zur Regelung eingesetzt werden. Diese ferngesteuerten und automatischen
Regler machen den früheren
Einsatz von Arbeitern zum Öffnen
und Schließen
derartiger Stromregelventile überflüssig, wodurch
die Möglichkeit
von menschlichen Fehlern ausgeschlossen wird, die Anzahl von Angestellten,
welche zur Bedienung komplexer Fluidtransfersysteme benötigt werden
reduziert und die Möglichkeit
verringert wird, dass ein Arbeiter verletzt werden kann, wenn ein
Leck oder eine Fehlfunktion im Umgang mit dem heißen Prozessfluid
auftritt.
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Früheferngesteuert
geregelte Ventile, die heute noch bei vielen Anwendungsfällen im
Einsatz sind, verwenden mit Magnetventil angetriebene Linearbetätiger, um
die Ventile zu öffnen
und zu schließen,
um die hier hindurch gehende Fluidströmung zu steuern. Die Regelung
für solche
Magnetventile ist typischerweise zentral angeordnet, wobei Versorgungsleitungen
durch jeden der Magnete an jedem Ort der Steuerventile laufen. Diese
Ventile ermöglichen
typischerweise nur AUF- und ZU-Steuerung der Ventile.
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Um
eine variable Strömungskontrolle
zu schaffen, muss die Position des Ventilstößels exakt geregelt werden.
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Derartige
Betätiger
verwenden elektrische Steuersignale, um einen Elektromotor zu veranlassen
zu arbeiten, entweder durch Getriebe oder einen Zahnstangenmechanismus,
um das Ventil so zu steuern, dass es öffnet, schließt oder
sich in teilweise geöffnete
Positionen stellt. Dies macht es möglich, dass das Ventil die
Strömung
von heißen
Prozessfluiden oder Dampf mittels ferngesteuert erzeugter Steuersignale
verschiedener Größen zu regeln.
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In
Einrichtungen, welche heiße
Prozessfluide oder Dampf handhaben, wird von dem Prozessfluid oder
Dampf eine beträchtliche
Wärmemenge
von dem Ventilstößel zu der
Betätigeranordnung
geleitet. Ungünstigerweise
wirkt eine angestiegene Wärme fatal
auf die magnetischen Eigenschaften des Magnetventilregelmechanismus
sowie auf Kunststoffgetriebe und deren innere Bauteile. Im Ergebnis
ist eine exakte Regelung der Ventilstößelposition schwierig. Dies
rührt von
der Tatsache her, dass zusätzliche
Energie zu dem Magneten zugeführt
werden muss, wenn die Temperatur des Magneten durch diesen thermischen Übergang
gestiegen ist. Dieses Problem der exakten Regelung wird verschärft durch
die verschiedenen Instalationsorte und die Impedanz der Energieleitungen
von der Zentralsteuerung zu jedem Ort der individuell gesteuerten
Magnetventile. Ähnlich
wie bei den magnetgesteuerten Ventilen hat die Zunahme von Wärme, welche
von dem Ventilstößel zu dem
Betätiger
geleitet wird negative Auswirkungen auf die Eignung des Motors,
in einem geregelten Niveau zu arbeiten.
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Modernere
ferngesteuert und automatisch geregelte Ventile haben die elektronischen
Regelungen am Ort des geregelten Ventils. Eine solche Konstruktion überwindet
die Probleme, welche damit einhergehen, die Position eines Ventilstößels in
einem weitverteilten Fluidprozessregelsystem von einem zentralisierten
Ort aus exakt zu regeln. Während
integrierte Elektronik die Eignung eines Venils zur exakten Regelung
der hindurchgehenden Strömungsrate
steigern, hat die Unfähigkeit
der Elektronik, einer höheren
Temperaturumgebung standzuhalten deren Verwendbarkeit für Prozessregelsysteme
für hohe Temperaturprozessfluide
und Dampf eingeschränkt. Wenn
also Ventile verwendet werden, um heiße Prozess fluide oder Dampf
zu regeln, wird eine beträchtliche
Wärmemenge
durch den Ventilstößel zu dem Betätiger übertragen.
Dies kommt daher, weil der bewegliche Abschnitt des Betätigermechanismus
starr mit dem Ventilstößel verbunden
sein muss, um zu bewirken, dass das Ventil richtig arbeitet. Ein
derartiger Transfer kann für
sensible Komponenten in dem Betätiger,
wie z. B. die Regelschaltungselektronik, den Motor des Betätigers,
Kunststoffgetriebe und die inneren Bestandteile schädlich sein.
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Das
US Patent US-A-5,098,063 offenbart ein Ventil mit einem Gehäuse mit
einem Stößel, welcher auf
einer Ventilachse zentriert ist, und mit einer Spindel, welche mit
dem Stößel axial
verläuft
und von diesem axial vorragt. Ein Ventilbetätiger hat einen elektrischen
Antriebsmotor mit einem Gehäuse
und eine von dem Gehäuse
vorragende Antriebswelle. Eine zweiteilige Kupplung ist an der Antriebswelle
des Ventilbetätigers
befestigt und passt über
die Spindel des Ventils, um die beiden Teile miteinander rotationsmäßig zu verbinden.
Zwischen den einzelnen Teilen der Kupplung ist kein thermischer
Isolator vorgesehen, um thermischen Übergang zwischen diesen zu
verhindern.
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Dementsprechend
besteht im Stand der Technik ein Bedarf für einen thermischen Isolator, welcher
einen Ventilbetätiger
mit dem Ventil fest verbindet, und welcher einen einwandfreien Betrieb
der Betätiger/Ventilkombination
ermöglicht,
während
ein unerwünschter
Wärmeübergang
von dem Ventil zu dem Betätigermechanismus
verhindert wird.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
dem Eindruck des zuvor Gesagten schlägt die vorliegende Erfindung
einen neuen und verbesserten thermischen Isolator vor, welcher beispielsweise
eingesetzt werden kann, uns einen Ventilbetätiger von dem Ventilstößel, welcher
ihn regelt thermisch zu isolieren. Im Besonderen schlägt die vorliegende
Erfindung einen neuen und verbesserten thermischen Isolator vor,
welcher eine starre Verbindung zwischen dem Ventilbetätiger und
dem Ventilstößel schafft,
welcher in Kontakt mit dem heißen Prozessfluid
oder Dampf steht.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat
der thermische Isolator der vorliegendne Erfindung ein Kupplungsglied
für den
Ventilstößel, welcher
an dem Ventilstößel angebracht
ist, eine Betätigermanschette,
welche an dem Betätiger
angebracht ist, und einen thermischen Isolator, welcher dazwischen
angeordnet ist, um den thermischen Transfer von dem Kupplungselement
des Ventilstößels zu
der Betätigungsmanschette
zu minimieren. Um eine axiale Starrheit für linear betätigte Ventile
aufrecht zu erhalten, werden Scheiben verwendet, um eine erhöhte Kompressionskraft
bei der Herstellung der Anordnung zu ermöglichen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird die Hülse
des Ventilstößels mit
einem Gewinde versehen, um einen mit Gewinde versehenen linear betätigten Ventilstößel aufzunehmen.
In alternativen Ausführungsformen
ist die Hülse
so gestaltet, dass sie den Ventilstößel von drehbetätigten Ventilen
aufnimmt; eine derartige Konfiguration kann geometrische Formen
umfassen, welche flache Seiten aufweist, um eine Drehbeätigung des
Ventilstößels zu
ermöglichen.
In ähnlicher
Weise ist die Betätigermanschette auch
konfiguriert, um den linearen oder drehrichtungsorientierten Betätiger aufzunehmen.
Bei einem Ausführungsbeispiel
hat das Manschettenglied Stiftlöcher,
um zu ermöglichen,
den Betätigerarm
zu verstiften. Bei anderen Ausführungsformen
kann die Manschette mit Gewinde versehen werden oder plangedreht
sein.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung
Ähnlich
wie bei den magnetgesteuerten Ventilen hat die Zunahme von Wärme, welche
von dem Ventilstößel zu dem
Betätiger
geleitet wird negative Auswirkungen auf die Eignung des Motors,
in einem geregelten Niveau zu arbeiten.
hat eine Anordnung
mit einem thermischen Isolator zur Verwendung zwischen einem Betätigerarm
und einem Ventilstößel ein
erstes Kupplungsglied mit einer Bodenwand, welche eine erste Öffnung aufweist. Das
erste Kupplungsglied hat auch wenigstens eine Seitenwand, welche
zur Anbringung an dem Betätigerarm
geeignet ist. Ein zweites Kupplungsglied hat einem Schaftabschnitt,
welcher sich durch die erste Öffnung
erstreckt. Der Schaftabschnitt hat eine Bohrung, welche geeignet
ist, den Ventilstößel aufzunehmen.
Ein Paar thermischer Isolatoren ist auf jeder Seite der Bodenwand
positioniert. Jeder hat eine Öffnung,
welche mit der Öffnung
des ersten Kupplungsgliedes kommuniziert, um einen Zentraldurchgang
zu bilden. Der Schaftabschnitt des zweiten Kupplungsgliedes ist
in dem Zentraldurchgang positioniert und darin starr befestigt.
Die thermischen Isolatoren verhindern einen thermischen Übergang
von dem zweiten Kupplungsglied zu dem ersten Kupplungsglied.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat
jeder der thermischen Isolatoren einen Flansch in einer Höhe von etwa
der halben Dicke der Bodenwand. Der Flansch ist in der ersten Öffnung positioniert,
um einen thermischen Übergang
von dem zweiten Kupp lungsglied zu einer inneren Wand der ersten Öffnung zu
verhindern. In einem Ausführungsbeispiel ist
die erste Öffnung
kreisförmig
und der Flansch ringförmig.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die erste Öffnung
plangedreht, und eine äußere Wand
des Flansch ist plangedreht, um mit der plangedrehten ersten Öffnung zusammenzupassen.
Vorzugsweise hat das zweite Kupplungsglied einen Kopfabschnitt an
einem äußeren Ende
des Schaftabschnitts, mit einem Durchmesser, welcher größer ist als
ein Durchmesser des Schaftabschnitts. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine erste Scheibe zwischen dem Kopfabschnitt und dem thermischen
Isolator angeordnet. Ein inneres Ende des Schaftabschnitts ist umgebördelt, und
eine zweite Scheibe ist zwischen dem umgebördelten inneren Ende des Schaftabschnitts
und dem thermischen Isolator angeordnet.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist eine innere Oberfläche
der Bohrung mit einem Gewinde versehen, während in einem anderen Ausführungsbeispiel
die innere Oberfläche
der Bohrung plangedreht ist. Vorzugsweise bildet die innere Oberfläche der
Bohrung ein quadratisches "D". In einem anderen
Ausführungsbeispiel
hat die Seitenwand wenigstens ein Stiftloch. In einem Ausführungsbeispiel
ist die Bodenwand kreisförmig
und die Seitenwände
bilden eine zylindrische Seitenwand. Vorzugsweise ist das erste
Kupplungsglied aus Stahl, das zweite Kupplungsglied aus Bronze und
die thermischen Isolatoren sind aus Polyphenylensulfid. Die thermischen
Isolatoren aus Polyphenylensulfid sind vorzugsweise mit Glasfasern
verstärkt;
in einem Ausführungsbeispiel
sind sie zu 40 % mit Glasfasern verstärkt.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung hat eine thermische Isolatoranordnung ein
erstes Kupplungsglied mit einer zylindrischen Seitenwand und einer
Bodenwand mit einer Öffnung.
Ein zweites Kupplungsglied hat einen Schaftabschnitt, welcher durch
die Öffnung
hindurchgehend angeordnet ist. Der Schaftabschnitt definiert hierin
eine Bohrung. Ein thermischer Isolator ist zwischen dem ersten Kupplungsglied
und dem zweiten Kupplungsglied angeordnet, um einen thermischen Übergang
von dem zweiten Kupplungsglied zu dem ersten Kupplungsglied zu verhindern.
Vorzugsweise weist der thermische Isolator ein Paar thermischer Isolatorkörper auf,
welcher auf jeder Seite der Bodenwand des ersten Kupplungsglieds
angeordnet sind, welche jeweils eine Öffnung haben. Der Schaftabschnitt
des zweiten Kupplungsglieds ist durch die Öffnung hindurchgehend positioniert.
Darüber
hinaus hat wenigstens einer der thermischen Isolatorkörper einen
ringförmigen
Flansch, welcher in der Öffnung der
Bodenwand angeordnet ist, um einen thermischen Übergang zwischen dem zweiten
Kupplungsglied und einer Seitenwand der Öffnung in der Bodenwand zu
verhindern. In einem Ausführungsbeispiel
bestehen die thermischen Isolatorkörper aus RytonTM R-4.
Vorzugsweise hat das zweite Kupplungsglied einen Kopfabschnitt mit
einem Durchmesser, welcher größer ist,
als die Öffnung
in dem thermischen Isolator. Ein inneres Ende des Schaftabschnitts
ist umgebördelt,
um eine starre Anordnung zu bilden.
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In
einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat ein Regelventil einen Ventilkörper mit
einem Eingang, einem Ausgang und einem Ventilmechanismus, welcher durch
einen Ventilstößel betätigt wird.
Eine Betätigeranordnung
ist in der Nähe
des Ventilkörpers
angeordnet und weist einen Betätigerarm
auf. Eine thermische Isolatoranordnung koppelt den Betätigerarm
mit dem Ventilstößel. Die
thermische Isolatoranordnung hat ein erstes Kupplungsglied mit einer
Bodenwand mit einer ersten Öffnung.
Das erste Kupplungsglied hat auch wenigstens eine Seitenwand, die
zur Befestigung mit dem Betätigungsarm
ausgebildet ist. Ein zweites Kupplungsglied mit einem Schaftabschnitt erstreckt
sich durch die erste Öffnung.
Der Schaftabschnitt hat eine Bohrung, welche geeignet ist, um den Ventilstößel aufzunehmen.
Ein Paar thermischer Isolatoren ist auf jeder Seite der Bodenwand
angeordnet. Jeder hat eine Öffnung,
welche mit der Öffnung des
ersten Kupplungsglieds kommuniziert, um einen Zentraldurchgang zu
bilden. Der Schaftabschnitt des zweiten Kupplungsglieds ist in dem
Zentraldurchgang angeordnet und darin fest montiert. Die thermischen
Isolatoren verhindern einen Wärmeübergang von
dem zweiten Kupplungsglied zu dem ersten Kupplungsglied.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
beiliegenden Zeichnungen, welche zur Beschreibung gehören und
einen Teil der Beschreibung darstellen, zeigen verschiedene Aspekte
der vorliegenden Erfindung, und zusammen mit der Beschreibung dienen
sie der Erklärung
der Prinzipien der Erfindung.
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1 zeigt
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
lies thermischen Isolators gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der thermischen Isolatoranordnung gemäß 1.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht von oben einer teilweise montierten
Isolatoranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 zeigt
einen Querschnitt der thermischen Isolatoranordnung gemäß 2.
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5 zeigt
ein perspektivische Ansicht eines Regelventils, bei welchem den
thermischen Isolator gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt ist.
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6 zeigt
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht mit einem alternativen
Ausführungsbeispiel
einer thermischen Isolatoranordnung, welche gemäß der Lehre der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist.
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Während die
Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben wird, wird damit keine Absicht verfolgt, diese auf jene
Ausführungsbeispiele
zu beschränken. Im
Gegenteil ist beabsichtigt, sämtliche
Alternativen, Modifikationen und Äquivalente im Schutzumfang der
Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist, einzuschließen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In 1 ist
eine auseinandergezogene isometrische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
eines thermischen Isolators 10 für einen Ventilstößel, welche
entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
dargestellt. Dieser thermische Isolator hat ein Kupplungsglied 12 für einen
Betätigerarm,
welches geeignet ist, an dem Betätigerarm des
Betätigers
des Ventils montiert zu werden. In einem Ausführungsbeispiel kann das Kupplungsglied 12 dieses
Betätigerarmes
die Form einer Manschette haben, welche das Antriebsende des Betätigersarms darin
aufnimmt. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel
kann die Manschette 12 Stiftlöcher 14 aufweisen,
um Stifte des Betätigerarms
hierin aufzunehmen. Andere Befestigungsmechanismen können ebenfalls
eingesetzt werden, abhängig
von der Anwendung und dem Betätiger,
welcher verwendet wird, zum Beispiel mit Gewinde versehene Befestigungen,
plangedrehte Befestigungen für
Drehbetätiger
usw.
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Das
Kupplungsglied 12 des Betätigerarms definiert darin auch
eine Öffnung 16,
welche so bemessen ist, dass sie einen Flansch 19, 21 von
thermischen Isolatoren 18, 20 darin unterbringen
kann. Vorzugsweise sind die beiden thermischen Isolatoren 18, 20 identisch
ausgebildet, um die Herstellungskosten der thermischen Isolatoranordnung 10 für den Ventilstößel gemäß der vorliegenden
Erfindung zu reduzieren. Beide thermischen Isolatoren 18, 20 sind aus
einem Material mit einer niedrigen Leitfähigkeit und vorzugsweise mit
einer hohen Kompressionsfähigkeit
ausgebildet. Beispielsweise Polyphenylensulfidharze, welche von
der Firma Chevron Phillips Chemical Company, LP, beispielsweise
unter dem Markennamen RytonTM vertrieben
werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das besondere Polyphenylensulfidharz
verwendet, um die thermischen Isolatoren 18, 20 aus
RytonTM R-4 zu konstruieren. Dieses Material
ist eine mit 40 % Glasfaser verstärkte Polyphenylensulfidverbindung,
einer thermischen Leitfähigkeit
von 0,32 W/m·K.
Im Vergleich: die thermische Leitfähigkeit von Stah1 beträgt 46 W/m·K, während Kupfer
einen Koefficienten der thermischen Leitfähigkeit von 401 W/m·K hat.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die Form der thermischen Isolatoren 80, 20 die
einer Scheibe mit einem kleinen ringförmigen Flansch 19, 21 in
einer Höhe,
welche etwa gleich der Hälfte der
Wanddicke des Kupplungsglieds 12 des Betätigerarms
ist. Auf diese Weise können
die beiden thermischen Isolatoren 18, 20 jeweils
auf einer Seite der Bodenwand 22 des Kupplungselements 12 des
Betätigerarms
sandwichartig anliegen. In dieser Konfiguration schafft jeder thermische
Isolator 18, 20 eine thermische Isolation für die innere
und äußere Oberfläche der
Bodenwand 22 sowie zu den inneren Wänden der Öffnung 16.
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Ein
Paar Scheiben 24, 26 werden vorzugsweise zwischen
den thermischen Isolatoren und dem Kupplungsglied 28 des
Ventilstößels eingesetzt.
Diese Scheiben 24, 26 bieten einige zusätzliche
thermische Isolation, erlauben es jedoch in der Hauptsache, dass
die Anordnung 10 mit erhöhten Druckkräften konstruiert
wird, sodass sich eine sehr feste Anordung 10 ergibt. In
einem Ausführungsbeispiel
sind diese Scheiben 24, 26 aus Edelstahl. Eine
solche feste Anordnung 10 wird für mit hoher Präzision linear
betätigte
Ventilanwendungen benötigt,
welche einen hohen Grad von Strömungsregelungseigenschaften
hat. Bei solchen Anwendungen und bei einem solchen Ausführungsbeispiel
korreliert die lineare Betätigung
des Betätigerarms
direkt mit einer ähnlichen
linearen Betätigung
des Ventilstößels durch die
thermische Isolatoranordnung 10 des Ventilstößels. Es
wird jedoch angemerkt, dass andere Anwendungen eine derartige exzessive
Festigkeit in einer linearen Richtung nicht benötigen könnten. In einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind das Kupplungsglied 12 des
Betätigerarms
sowie die Scheiben 24, 26 aus Stahl. Vorzugsweise
ist das Kupplungsglied 28 des Ventilstößels aus Kostengründen aus
Bronze hergestellt; es kann jedoch noch mehr bevorzugt aus Edelstahl
hergestellt sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel,
welches in 1 dargestellt ist, ist das Kupplungsglied 28 des Ventilstößels in
seiner inneren Bohrung 30 durch seinen Schaftabschnitt 31 mit
einem Gewinde versehen, um den Ventilstößel zu befestigen. Diese Konfiguration
ist besonders zweckmäßig für linear
betätigte
Ventile. Der Kopfabschnitt 29 hat einen Durchmesser, welcher
größer ist
als die Öffnung
der Scheibe 24.
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Die
fertig montierte Anordnung des thermischen Isolators 10 des
Ventilstößels der
vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform
wird ein mit Gewinde versehener Ventilstößel in der mit Gewinde versehenen
Bohrung 30 des Kupplungsglieds 28 des Ventilstößels aufgenommen.
Um eine sichere Verbindung zu erleichtern, kann der Kopfabschnitt 29 des
Kupplungsglieds 28 des Ventilstößels eine plangedrehte äußere Fläche haben,
um sie einer Verwendung eines Schlüssels zum Anziehen der mit
Gewinde versehenen Kupplung gegen die Kontermutter an dem Ventilstößel anzupassen.
Wenn der Betätigerarm
an dem Ventilstößel sicher
montiert ist, kann er in das Kupplungsglied 12 des Betätigerarms
montiert und vor Ort über
Stiftlöcher 14 verstiftet
werden.
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3 zeigt
eine Innenansicht der thermischen Isolatoranordnung 10 des
Ventilstößels nach 2 vor
Vollendung des Zusammenbaus dieser Anordnung. Wie aus dieser Darstellung
zu sehen ist erstreckt sich der Schaftabschnitt 31 des
Kupplungsglieds 28 des Ventilstößels in das Innere des Kupplungsglieds 12 des
Betätigerarms,
durch den thermischen Isolator 20 und durch die Scheibe 26.
Dieses Kupplungsglied 28 des Ventilstößels kann dann vor Ort zur
Vervollständigung
der Anordnung 10 befestigt werden. Während unterschiedliche Methoden
zur Befestigung des Kupplungsglieds 28 des Ventilstößels vor Ort verwendet werden können, z. B. Anschrauben einer
Mutter am Ende des Kupplungsglieds des Ventilstößels; eine bevorzugte Methode
ist das Ende des Kupplungsglieds 28 des Ventilstößels mit
einem Drehnieter umzubördeln,
um eine feste Konstruktion über
die Lebensdauer der thermischen Isolatoranordnung des Ventilstößels sicherzustellen.
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Dieses
bevorzugte Verfahren zur Konstruktion kann in einer Querschnittdarstellung
der thermischen Isolatoranordnung 10 des Ventilstößels gemäß der vorliegenden
Erfindung in 4 betrachtet werden. Diese Querschnittsansicht
macht auch das Zusammenwirken zwischen den beiden thermischen Isolatoren 18, 20 klar,
wie diese in der Öffnung 16 in der
Bohrung 20, 22 des Kupplungsglieds 12 des
Betätigerarms
sandwichartig vorliegen.
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Die
relative Dicke der Komponenten der Anordung 10 kann, abhängig von
der Anwendung, für welche
die Anordnung 10 benötigt
wird, und dem Umfang der erforderlichen thermischen Isolation angepasst
werden.
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5 zeigt
einen beispielhaften Einbau der thermischen Isolatoranordnung 10 des
Ventilstößels für ein linear
betätigtes
Strömungsregelventil.
Speziell die Betätigeranordnung 32 ist
oben auf das Strömungsregelventil 34 in üblicher
Weise montiert. Die thermische Isolatoranordnung 10 des
Ventilstößels ist
zwischen dem Betätiger 32 und
dem Ventil 34 angeordnet, wodurch sich eine starre Kupplung
zwischen dem Betätigerarm 33 und
dem Ventilstößel 35 ergibt,
wobei sie diese beiden Komponenten thermisch isoliert, um die Menge
der Wärme,
welche in den Betätiger 32 von
dem Ventil 34 geleitet wird, zu verringern.
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Während die
vorhergehenden Ausführungsbeispiele
besonders dafür
die Anwendung bei linear betätigten
Strömungsregelungsventilen
zweckmäßig sind,
findet das Ausführungsbeispiel
der thermischen Isolatoranordnung 10 des Ventilstößels, welches
in 6 dargestellt ist, eine besondere Anwendung bei drehmäßig betätigten Ventilen.
Insbesondere bei drehmäßig betätigten Ventilen
ist die lineare Festigkeit der Anordnung 10 nicht so wichtig
wie die Drehfestigkeit. Da drehmäßig betätigte Ventile
(beispielsweise Kugelventile, Drosselventile usw.) durch Drehen
ihres Ventilstößels arbeiten, ändert sich
die lineare Position des Ventilstößels nicht. Stattdessen bestimmt
die Winkeldrehung das Ausmaß,
um welches das Ventil sich öffnen
und schließen
kann. Dementsprechend wird die Öffnung 16' in der Bodenwand 22 des
Kupplungsglieds 12' des
Betätigerarms
modifiziert, sodass sie eine plangedrehte Wand 36 aufweist.
Jeder der thermischen Isolatoren 18', 20' hat auch einen planförmigen,
ringförmigen
Flansch 38, 40. Somit wird eine feste Drehkupplung
zwischen dem Kupplungsglied 12' des Betätigerarms und den thermischen
Isolatoren 18', 20' aufrecht erhalten. Darüberhinaus
sind die inneren Öffnungswände 42, 44 ebenfalls
plangedreht, um eine feste Drehkupplung zwischen den thermischen
Isolatoren 18', 20' und dem Schaftabschnitt 31' des Kupplungsglieds 28 des
Ventilstößels sicherzustellen.
In ähnlicher
Weise sind die äußeren Wände 46 des
Schaftabschnitts 31' des
Kupplungsglieds 28' des
Ventilstößels ebenfalls plangedreht.
Die einzelne Konfiguration dieses Plandrehens kann stark variieren,
abhängig
von den Anforderungen an das Drehmoment der besonderen Anwendungen,
für welche
die thermische Isolatoranordnung 10' des Ventilstößels gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden soll. Die Bohrung 30' des Kupplungsglieds 28' des Ventilstößels ist ebenfalls
oberflächenbearbeitet,
um eine geeignete Drehkupplung für
den Ventilstößel zu schaffen.
Wie in dem Ausführungsbeispiel
gemäß 6 gezeigt
ist hat diese Bohrung 30' eine
rechteckige D-Form, welche für
Drehventilstößel typisch
ist. Auch diese Konfiguration kann jedoch in großem Maße variieren, abhängig von
der Konfiguration des Ventilstößels.
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Wie
dem Fachmann klar ist, ist die Erfindung, während die zuvorgehende Diskussion
sich auf die Anwendung auf thermische Isolatoranordnungen 10 der
vorliegenden Erfindung auf betätigte
Ventile beschränkte,
hierauf nicht beschränkt.
Tatsächlich
kann die thermische Isolatoranordnung 10 der vorliegenden
Erfindung in einem weiten Feld angewendet werden, unabhängig davon,
ob lineare oder drehmäßige Kupplungen
gewünscht
sind, ein Wärmetransfer
hierüber
wird jedenfalls nicht stattfinden.
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Alle
Zitate, einschließlich
Publikationen, Patentanmeldungen und Patente, welche hier zitiert wurden,
werden hiermit unter Bezugnahme hierauf im selben Ausmaß eingeschlossen,
wie wenn jedes Zitat individuell und spezifisch angegeben wäre, um es
unter Bezugnahme einzuschließen
und hier in vollem Umfang genannt wäre.
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Die
Verwendung der Begriffe "ein", "eine/eines" und "der, die, das" und ähnliche
Bezugnahmen im Kontext der Beschreibung der Erfindung (speziell im
Kontext der folgenden Ansprüche)
sind so zu behandeln, dass sie Singular- und Pluralformen ohne weitere
Angaben oder klare Gegenangaben im Kontext meinen. Die Begriffe "mit", "haben", "einschließlich" und "enthalten" sind als offene
Begriffe zu verwenden (d. h. sie bedeuten "enthalten, jedoch nicht hierauf beschränkt"), es sei denn, es
ist in anderer Weise angegeben. Die Nennung von Bereichen von Werten
ist nur dafür
vorgesehen, als kurzes Verfahren zu dienen, um im Einzelnen darauf
Bezug zu nehmen, für
jeden einzelnen Wert, welcher in den Bereich fällt, wenn hier nicht anders
angegeben, und jeder einzelne Wert ist in der Beschreibung enthalten, wie
wenn er einzeln hierin genannt wäre.
Alle hier genannten Verfahren können
in jeder zweckmäßigen Art
und Weise durchgeführt
werden, wenn nicht anders angegeben, oder wenn im Kontext nicht
klar das Gegenteil angegeben wird. Die Verwendung aller hier gebrachten
Beispiele, oder einer beispielhaften Formulierung (z. B. "beispielsweise") ist nur zur besseren
Darstellung der Erfindung gedacht und stellt keine Einschränkung des
Schutzumfangs dar, es sei denn, es ist anders angegeben. Keine Formulierung in
der Beschreibung soll angeben, dass ein nicht beanspruchtes Element
für die
Ausführung
der Erfindung wesentlich sei.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung sind hier beschrieben, einschließlich der
den Erfindern zur Ausführung
der Erfindung bekannten besten Möglichkeiten.
Variationen dieser bevorzugten Ausführungsbeispiele werden dem
Fachmann beim Studium der zuvorgehenden Beschreibung klar. Die Erfinder
erwarten, dass der Fachmann diese Variationen als geeignet erkennt,
und die Erfinder beabsichtigen, dass die Erfindung in anderer Weise
als sie speziell hierin beschrieben ist, praktiziert wird. Dementsprechend
umfasst die Erfindung alle Modifikationen und Äquivalente des Gegenstandes,
welcher in den angehängten
Ansprüchen
gemäß dem anwendbaren
Gesetz in zulässiger
Weise genannt wird.