專利名稱：擺桿式隔膜閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥領(lǐng)域，且具體涉及一種改進(jìn)的隔膜閥。
技術(shù)背景提升閥可以疊置在一起形成控制系統(tǒng)。提升閥的寬度一般公知為 層寬。減小層寬可允許更多的閥放置在同一間隔量中。不幸地是，經(jīng) 過閥的流率通常由層寬決定。減小層寬通常減小經(jīng)過閥的流率。這導(dǎo) 致閥寬度和經(jīng)過閥的流率之間的折衷。因此，需要一種具有減小了層寬且具有改善流率的提升閥。發(fā)明內(nèi)容公開了一種擺桿式隔膜閥。所述隔膜沿第一軸線是不對(duì)稱的而沿 第二軸線是對(duì)稱的，其中，第一軸線和第二軸線大體垂直于所述隔膜 的行程。所述隔膜作用的兩個(gè)密封面形成兩個(gè)彼此形成角度的平面。 所述隔膜可構(gòu)造成僅為一體化部件。所述隔膜也可由彈性材料制成并 且形狀設(shè)計(jì)成產(chǎn)生將所述隔膜保持到閥中的默認(rèn)位置的彈性力。


圖l是代表性現(xiàn)有技術(shù)隔膜閥IOO的剖視圖。 圖2是現(xiàn)有技術(shù)主體206的等軸截面圖。圖3是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜閥300的等軸截面圖。 圖4a是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的頂視圖。 圖4b是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的側(cè)視圖。 圖4c是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的后視圖。
圖4d是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的俯視截面圖。 圖4e是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的截面圖AA。 圖4f是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的截面圖CC。
具體實(shí)施方式
圖3-4和以下說明描述了具體示例以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí) 現(xiàn)和利用本發(fā)明的最佳方式。為了教導(dǎo)發(fā)明原理的目的， 一些傳統(tǒng)方 面已被簡(jiǎn)化或省略。本領(lǐng)域技術(shù)人員從這些落入本發(fā)明范圍內(nèi)的示例 可以想到變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到下文描述的特征可按各種方 式組合以形成本發(fā)明的多種變型。因此，本發(fā)明不限于下文描述的具 體示例，而僅由權(quán)利要求及其等同物來限制。圖1是代表性3/2功能隔膜閥IOO的剖視圖。隔膜閥100包括頂板 102、底板104、閥體106、頂部隔膜盤108、底部隔膜盤IIO、頂部扣 環(huán)112、底部扣環(huán)114、隔離物116、中央閥芯126、上密封面120、下 密封面118、進(jìn)口 122和排放口 124。隔膜組件包括頂部隔膜盤108、 底部隔膜盤IIO、頂部扣環(huán)112、底部扣環(huán)114、隔離物116和中央閥 芯126。隔膜組件中的部件本身是大體圓形的并且關(guān)于中心線AA對(duì)稱。 頂板102連接到主體106，在頂板102和閥體106之間的間隙中捕獲頂 部隔膜盤108。底板104連接到閥體106,在底板104和閥體106之間 的間隙中捕獲底部隔膜盤IIO。上下密封面本身是大體圓形的，每個(gè)密 封面形成于平面中。所述密封面也可以稱作閥座。包含所述兩個(gè)密封 面的兩個(gè)平面彼此大體平行。閥100顯示處在關(guān)閉或閉合位置，頂部隔膜盤108接觸上密封面 120，底部隔膜盤110和下密封面118之間具有間隙。底部隔膜盤IIO 和下密封面之間的所述間隙在高度上是一致的。在閉合位置，來自出 口 (未示出)的流體流過底部隔膜盤IIO和下密封面118之間的間隙 并且通過排放口 124流出(如箭頭E所示)。在接通位置，隔膜組件 的中心部分向上移位，使得底部隔膜盤IIO接觸下密封面118,在頂部 隔膜盤108和上密封面120之間形成間隙。頂部隔膜盤108和下密封面 之間的所述間隙在高度上是一致的。在接通位置，流體從進(jìn)口 122通 過頂部隔膜盤108和上密封面120之間的間隙流入出口 (未示出)。 當(dāng)隔膜組件的中心部分在打開位置和閉合位置之間移位時(shí)，所述兩個(gè)
隔膜盤彎曲或者變形。所述兩個(gè)隔膜盤的變形大體上具有徑向?qū)ΨQ性。 該徑向?qū)ΨQ性形成在所述兩個(gè)隔膜盤內(nèi)的偏轉(zhuǎn)恒定的同心圓。圖2是現(xiàn)有技術(shù)閥體206的等軸截面圖。閥體206形成三個(gè)端口或 開口 (端口 222、端口 228和端口 224)、頂部密封面220和底部密封 面218。根據(jù)閥的構(gòu)造，所述端口可用作進(jìn)入口、排出口或排放口。當(dāng) 隔膜(未示出)處于上部位置時(shí)，流體進(jìn)入端口 222，在上隔膜膜片和 頂部密封面之間形成的間隙之間流經(jīng)頂部密封面220的頂部，然后流 入端口 228中。當(dāng)隔膜(未示出)處于下部位置時(shí)，流體離開端口 228， 在下隔膜膜片和底部密封面218之間形成的間隙之間在底部密封面218 的下方流動(dòng)，然后流入端口 224中。圖3是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的3/2功能隔膜閥300的等軸截 面圖。隔膜閥300包括頂板302、底板304、閥體306和隔膜328。隔 膜328具有上隔膜膜片308和下隔膜膜片310。上隔膜膜片308和下隔 膜膜片310由中央隔膜段連在一起。隔膜328關(guān)于軸線AA是不對(duì)稱的。 在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，隔膜328構(gòu)造成一體化部件。上隔膜 膜片308可相對(duì)于下隔膜膜片310傾斜。頂部密封面320和底部密封面 318形成于閥體306中。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，每個(gè)密封面形 成于平面中。包含所述兩個(gè)密封面的平面也可彼此形成角度(即不平 行)。所述兩個(gè)平面之間的角度可以是1度和45度之間的任何角度。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該角度在7度和11度之間。頂部密封面320和 底部密封面318之間的間隔在閥體306的左側(cè)達(dá)到最小值。頂部密封 面320和底部密封面318之間的間隔在閥體306的右側(cè)達(dá)到最大值。出 口 327在所述兩個(gè)密封面之間也形成于閥體306中。在本發(fā)明的一個(gè) 示例實(shí)施例中，出口 327形成在頂部密封面和底部密封面之間的最大 間隔處。通過在所述兩個(gè)密封面之間的最大間隔處形成所述出口，出 口 327的寬度329可以較大。這允許在給定寬度的閥中比所述兩個(gè)密 封面平行的情況具有更大的流率。出口 327可以用作任何類型的端口， 例如排放口或供給口 。頂板302連接到閥體306,在頂板302和閥體306之間的間隙中捕 獲上隔膜膜片308。底板304連接到閥體306，在底板304和閥體306 之間的間隙中捕獲下隔膜膜片310。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，頂 板302和底板304通過激光焊接連接到閥體306。其它連接方法可用于
將頂板和底板連接到閥體304。在操作中，隔膜328在上部位置和下部位置這兩個(gè)位置之間運(yùn)動(dòng)。 隔膜328的偏轉(zhuǎn)關(guān)于隔膜328的中心不徑向?qū)ΨQ。隔膜328的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 的中心可偏向軸線AA的左側(cè)，使得當(dāng)隔膜328在上隔膜位置和下隔膜 位置之間移位時(shí)，隔膜的左側(cè)比隔膜328的右側(cè)運(yùn)動(dòng)得更多。在上隔 膜位置，下隔膜膜片310接觸并密封底部密封面318。上隔膜膜片308 的位置遠(yuǎn)離頂部密封面320，在上隔膜膜片308和頂部密封面320之間 留下間隙。上隔膜膜片308和頂部密封面320之間的間隙可以不具有 恒定寬度(即該間隙可以是不一致的)。在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例 中，上隔膜膜片308和頂部密封面320之間的間隙在隔膜膜片308的左 側(cè)較大而在隔膜膜片308的右側(cè)較小。在下隔膜位置(未示出)，上隔膜膜片308接觸并密封頂部密封 面320。下隔膜膜片310的位置遠(yuǎn)離底部密封面318，在下隔膜膜片310 和底部密封面318之間留下間隙。下隔膜膜片310和底部密封面318 之間的間隙可以不具有恒定寬度(即該間隙可以是不一致的)。在本 發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，下隔膜膜片310和底部密封面318之間的 間隙在隔膜膜片310的左側(cè)較大而在隔膜膜片310的右側(cè)較小。隔膜328 —般利用由先導(dǎo)閥流體或控制器流體(未示出)的壓力 產(chǎn)生的啟動(dòng)力在上部位置和下部位置之間運(yùn)動(dòng)。該控制器流體被引導(dǎo) 進(jìn)入上隔膜膜片308和頂板302之間的間隙中以將隔膜328驅(qū)使到下部 位置。該控制器流體被引導(dǎo)進(jìn)入下隔膜膜片310和底板304之間的間 隙中以將隔膜328驅(qū)使到上部位置。當(dāng)沒有啟動(dòng)力施加于任一區(qū)域時(shí)， 隔膜328構(gòu)造成快速彈回或返回默認(rèn)位置。隔膜328可以構(gòu)造成使得 該默認(rèn)位置是上隔膜位置或下隔膜位置。在一些情況中，如果電源供 電仍然是起作用的，那么彈性力可能強(qiáng)度不足以使隔膜返回默認(rèn)位置。 通常，電源供電也用于控制器供電，因此當(dāng)沒有壓力進(jìn)入閥時(shí)，控制 器和電源都將不起作用，并且隔膜將返回默認(rèn)位置。在本發(fā)明的一個(gè) 示例實(shí)施例中，隔膜328由彈性材料制成，例如聚氨酯、橡膠、彈簧 鋼等。該彈性材料允許隔膜328裝配到閥中，使得彈性隔膜材料以及 與閥外殼相互作用的隔膜328的形狀產(chǎn)生使隔膜328返回默認(rèn)位置的 彈性力。用于使隔膜在上部位置和下部位置之間運(yùn)動(dòng)的方法不是重要 的，可以使用除了先導(dǎo)閥流體以外的其它方法，例如，由線團(tuán)啟動(dòng)并
連接到隔膜的柱塞。圖4是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的視圖。在本發(fā)明 的一個(gè)示例實(shí)施例中，隔膜428是大體圓形的部件，該部件關(guān)于第一 軸線對(duì)稱而關(guān)于垂直于第一軸線的第二軸線不對(duì)稱。在本發(fā)明的其它 示例實(shí)施例中，隔膜428的形狀可以是橢圓形或矩形的。其它形狀也 是可能的。圖4a是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的頂視圖。 隔膜428關(guān)于軸線DD對(duì)稱而關(guān)于軸線EE不對(duì)稱。圖4e是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的截面圖AA。截 面圖AA的朝向垂直于隔膜428的對(duì)稱軸DD。隔膜428包括上輪緣444、 下輪緣442、上隔膜膜片408、下隔膜膜片410和中心段450。在本發(fā) 明的一個(gè)示例實(shí)施例中，任選的對(duì)準(zhǔn)片440連接到隔膜428并且構(gòu)造 成幫助將隔膜428對(duì)準(zhǔn)到閥中的適當(dāng)方位上?？梢允褂闷渌鼘?duì)準(zhǔn)特征， 例如，隔膜膜片的邊緣中的槽口、沿著隔膜膜片的頂部的線條等。在 本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，上輪緣和下輪緣的形狀是大體圓形的。 在本發(fā)明的其它示例實(shí)施例中，輪緣的形狀可以是橢圓形或矩形的。 上輪緣和下輪緣(444和442)構(gòu)造成裝入頂板和閥體以及底板和閥體 之間的間隙中。輪緣幫助將隔膜428保持在閥中的適當(dāng)位置并且在隔 膜428和閥之間產(chǎn)生密封。所述兩個(gè)隔膜膜片上的上輪緣和下輪緣是 任選的。其它方法可用于將隔膜膜片保持到閥中。例如，凹槽或溝道 可形成于隔膜膜片的外邊緣中，唇部或巻邊可形成在頂板上或形成在 裝入凹槽中的閥體上。上隔膜膜片408沿著上輪緣444的內(nèi)徑連接到 上輪緣444。下隔膜膜片410沿著下輪緣442的內(nèi)徑連接到下輪緣442。 上隔膜膜片408通過中心段450連接到下隔膜膜片410。在本發(fā)明的一 個(gè)示例實(shí)施例中，隔膜428構(gòu)造成一體化部件。在本發(fā)明的其它示例 實(shí)施例中，隔膜可包括三個(gè)或多個(gè)元件，例如用于將兩個(gè)隔膜膜片連 接在一起的上隔膜膜片、下隔膜膜片和中心段。圖4b是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的側(cè)視圖。圖4b 示出包含上輪緣444的平面相對(duì)于包含下輪緣442的平面形成角度a。 這兩個(gè)平面之間的角度可以是1度和45度之間的任何角度。在一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例中，該角度在7度和11度之間。軸線GG是上輪緣和下輪緣 (444和442)的中心線，軸線FF是中心段450的中心線。在本發(fā)明 的一個(gè)示例實(shí)施例中，軸線FF沿軸線DD偏離軸線GG。
圖4f是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的截面圖CC。截面 圖CC的朝向垂直于隔膜428的非對(duì)稱軸EE。隔膜的非對(duì)稱狀態(tài)示于 圖4f。上輪緣和下輪緣(444和442)彼此形成角度。上隔膜膜片408 沿著上輪緣444的內(nèi)徑連接到上輪緣444。下隔膜膜片410沿著下輪緣 442的內(nèi)徑連接到下輪緣442。上隔膜膜片408通過中心段450連接到 下隔膜膜片410。上隔膜膜片444在膜片中具有與兩個(gè)輪緣(444和442) 之間的最小間隙對(duì)準(zhǔn)的彎曲部或彎折部454。下隔膜膜片442在膜片中 具有也與兩個(gè)輪緣(444和442)之間的最小間隙對(duì)準(zhǔn)的類似彎曲部或 彎折部452。所述彎曲部或彎折部(454和452)幫助產(chǎn)生使隔膜在安 裝在閥中的時(shí)候偏置到默認(rèn)位置的彈性力。圖4c是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的后視圖。圖4d 是本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中的隔膜428的俯視截面圖。
權(quán)利要求
1. 一種隔膜閥，包括隔膜(428)，構(gòu)造成在第一位置和第二位置之間沿行程軸線(圖3中的軸線AA)運(yùn)動(dòng)，其中，所述隔膜關(guān)于第一軸線(圖4a中的軸線DD)對(duì)稱而關(guān)于垂直于第一軸線的第二軸線(圖4a中的軸線EE)不對(duì)稱，其中第一軸線和第二軸線均大體垂直于所述行程軸線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜還包括 基本上形成于笫一平面中的上隔膜膜片(408); 基本上形成于第二平面中的下隔膜膜片(410)，其中，第一平面相對(duì)于第二平面形成角度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜還包括 將所述上隔膜膜片(408)連接到所述下隔膜膜片(410)的中心段(450),其中，所述中心段(450)偏離隔膜的中心線(GG)，在 所述隔膜的中心線和所述中心段的中心線之間的劃線形成對(duì)稱軸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜構(gòu)造成 一體化部件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜由彈性 材料制成，所述上隔膜膜片(408)具有彎曲部(454)，所述彎曲部(454)構(gòu)造成在沒有啟動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生使所述隔膜返回默認(rèn)位置的力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔膜閥，其特征在于還包括 形成頂部密封面(320)和底部密封面(318)的主體(306); 所述上隔膜膜片(308)構(gòu)造成在所述隔膜處于第一位置時(shí)密封所述頂部密封面(320);所述下隔膜膜片(310)構(gòu)造成在所述隔膜處于第二位置時(shí)密封所 述底部密封面(318)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔膜閥，其特征在于還包括頂板(302 )，構(gòu)造成用于連接到所述主體(306)的頂側(cè)，從而 在所述主體(306 )和所述頂板(302 )之間捕獲所述上隔膜膜片(308 );底板(304)，構(gòu)造成用于連接到所述主體(306)的底側(cè)，從而 在所述主體(306 )和所述底板(304 )之間捕獲所述下隔膜膜片(310 )。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的隔膜閥，其特征在于還包括 頂部輪緣(444),連接于并圍繞所述上隔膜膜片(408)并且在　所述主體(306)和所述頂板(302)之間形成密封；底部輪緣(442)，連接于并圍繞所述下隔膜膜片(410)并且在 所述主體(306)和所述底板(304)之間形成密封。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜的形狀 基本上是圓形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜的形 狀基本上是橢圓形。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜的形 狀基本上是矩形。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜構(gòu)造 成一體化部件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜閥，其特征在于，所述行程軸線 偏離所述隔膜的中心線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔膜閥，其特征在于，所述隔膜由彈 性材料制成并且在沒有啟動(dòng)力時(shí)朝默認(rèn)位置偏置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的隔膜閥，其特征在于還包括 與第一軸線對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)部件(440)。
16. —種方法，包括使隔膜沿行程軸線在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)，其中，所述 行程軸線偏離所述隔膜的中心線；當(dāng)所述隔膜處于第一位置時(shí)，在所述隔膜和頂部密封面之間形成 第一間隙；當(dāng)所述隔膜處于第二位置時(shí)，在所述隔膜和底部密封面之間形成 第二間隙，其中，第一間隙和第二間隙是不一致的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，第一間隙的最大 寬度在所述隔膜的中心線和所述行程軸線之間形成的線上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于還包括 使所述隔膜朝第一位置偏置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述隔膜由彈性材料制成并且通過與閥外殼的相互作用朝第一位置偏置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述隔膜構(gòu)造成 一體化部件。
21. —種隔膜閥，包括形成頂部密封面(320)的岡體(306),其中所述頂部密封面(320)位于第一平面中；形成底部密封面(318 )的閥體(306 )，其中所述底部密封面(318 ) 位于第二平面中，第一平面相對(duì)于第二平面形成角度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的隔膜閥，其特征在于，所述角度在l 度和45度之間。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的隔膜閥，其特征在于，所述角度在7 度和11度之間。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的隔膜閥，其特征在于還包括 在所述頂部密封面(320)和所述底部密封面(318)之間形成的端口 (329)，其中，所述端口位于所述頂部密封面(320)和所述底 部密封面(318)之間的最大距離處。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的隔膜閥，其特征在于，所述頂部密封 面和所述底部密封面(320、 318)的形狀是大體圓形的。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的隔膜閥，其特征在于，所述頂部密封 面和所述底部密封面(320、 318)的形狀是大體橢圓形的。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的隔膜閥，其特征在于，所述頂部密封 面和所述底部密封面(320、 318)的形狀是大體矩形的。
全文摘要
公開了一種擺桿式隔膜閥。該隔膜閥中的隔膜(428)是非對(duì)稱的，所述隔膜的行程偏離所述隔膜的中心。所述隔膜作用的兩個(gè)密封面(318、320)形成兩個(gè)彼此形成角度的平面。所述隔膜(428)可構(gòu)造成僅為一體化部件。所述隔膜(428)也可由彈性材料制成并且形狀設(shè)計(jì)成產(chǎn)生將所述隔膜保持到閥中的默認(rèn)位置的彈性力。
文檔編號(hào)F16K31/126GK101400928SQ200680053847
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者A·楚爾茨 申請(qǐng)人:諾格倫有限責(zé)任公司