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CN101405527A - 一体化双膜隔膜阀 - Google Patents

一体化双膜隔膜阀 Download PDF

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CN101405527A CNA2006800538450A CN200680053845A CN101405527A CN 101405527 A CN101405527 A CN 101405527A CN A2006800538450 A CNA2006800538450 A CN A2006800538450A CN 200680053845 A CN200680053845 A CN 200680053845A CN 101405527 A CN101405527 A CN 101405527A
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Abstract

公开了一种一体化双膜隔膜。该双膜隔膜具有由中心段(312)连在一起的上隔膜膜片(308)和下隔膜膜片(310)。所述上隔膜膜片(308)构造成在所述隔膜处于第一位置时密封顶部密封面(222)。所述下隔膜膜片(310)构造成在所述隔膜处于第二位置时密封底部密封面(224)。上轮缘(318)可连接到所述上隔膜膜片(308)，其中，所述上轮缘(318)构造成将上隔膜膜片(308)保持到阀中。下轮缘(320)可连接到所述下隔膜膜片(310)，其中，所述下轮缘(320)构造成将下隔膜膜片(320)保持到阀中。所述隔膜也可由弹性材料制成并且形状设计成产生将所述隔膜保持到阀中的默认位置的弹性力。

Description

一体化双膜隔膜阀
相关申请
本申请与同一日提交的申请“A rocker type diaphragm valve”和“Aspringy diaphragm in a diaphragm valve”相关，在此将其以参见的方式引入本申请。
技术领域
本发明涉及阀领域，且具体涉及一种改进的隔膜阀。
背景技术
隔膜阀通常使用双膜隔膜设计。双膜隔膜设计一般包含顶部和底部隔膜膜片，所述隔膜膜片连接到中心轴并且由顶部和底部保持部件保持到位。所述中心轴还可由多个部件制造。不同部件之间的每个交界面是阀的潜在泄漏点。每个隔膜所需的大量部件会增加制造成本和库存成本。
因此需要一种一体化构造的双膜隔膜。
发明内容
公开了一种一体化双膜隔膜。该双膜隔膜具有由中心段连在一起的上隔膜膜片和下隔膜膜片。所述上隔膜膜片构造成在所述隔膜处于第一位置时密封顶部密封面。所述下隔膜膜片构造成在所述隔膜处于第二位置时密封底部密封面。上轮缘可连接到所述上隔膜膜片，其中，所述上轮缘构造成帮助将所述上隔膜膜片保持到阀中。下轮缘可连接到所述下隔膜膜片，其中，所述下轮缘构造成帮助将所述下隔膜膜片保持到阀中。所述隔膜也可由弹性材料制成并且形状设计成产生将所述隔膜保持到阀中的默认位置的弹性力。
附图说明
图1是代表性现有技术隔膜阀100的剖视图。
图2是本发明的一个示例实施例中的隔膜阀200的等轴截面图。
图3是本发明的一个示例实施例中的隔膜328的视图。
图4是用于装配本发明的一个示例实施例中的隔膜阀的流程图。
具体实施方式
图2-4和以下说明描述了具体示例以教导本领域技术人员如何实现和利用本发明的最佳方式。为了教导发明原理的目的，一些传统方面已被简化或省略。本领域技术人员从这些落入本发明范围内的示例可以想到变型。本领域技术人员可以想到下文描述的特征可按各种方式组合以形成本发明的多种变型。因此，本发明不限于下文描述的具体示例，而仅由权利要求及其等同物来限制。
图1是代表性功能隔膜阀100的剖视图。隔膜阀100包括顶板102、底板104、阀体106、顶部隔膜盘108、底部隔膜盘110、顶部扣环112、底部扣环114、隔离物116、中央阀芯126、上密封面120、下密封面118、进口122和排出口124。隔膜组件包括顶部隔膜盘108、底部隔膜盘110、顶部扣环112、底部扣环114、隔离物116和中央阀芯126。隔膜组件中的部件本身是大体圆形的并且关于中心线AA对称。顶板102连接到阀体106，在顶板102和阀体106之间的间隙中捕获顶部隔膜盘108。底板104连接到阀体106，在底板104和阀体106之间的间隙中捕获底部隔膜盘110。上下密封面本身是大体圆形的，每个密封面形成于平面中。所述密封面也可以称作阀座。包含所述两个密封面的两个平面彼此大体平行。
阀100显示处在关闭或闭合位置，顶部隔膜盘108接触上密封面120，底部隔膜盘110和下密封面118之间具有间隙。底部隔膜盘110和下密封面之间的所述间隙在高度上是一致的。在闭合位置，来自出口(未示出)的流体流过底部隔膜盘110和下密封面118之间的间隙并且通过排出口124流出(如箭头E所示)。在接通位置，隔膜组件的中心部分向上移位，使得底部隔膜盘110接触下密封面118，在顶部隔膜盘108和上密封面120之间形成间隙。顶部隔膜盘108和下密封面之间的所述间隙在高度上是一致的。在接通位置，流体从进口122通过顶部隔膜盘108和上密封面120之间的间隙流入出口(未示出)。当隔膜组件的中心部分在打开位置和闭合位置之间移位时，所述两个隔膜盘弯曲或者变形。所述两个隔膜盘的变形大体上具有径向对称性。该径向对称性形成在所述两个隔膜盘内的偏转恒定的同心圆。在不同的阀构造中，进口122可以用作排出口，而排出口124可以用作进口。
图2是本发明的一个示例实施例中的隔膜阀200的等轴截面图。隔膜阀200包括顶板202、底板204、阀体206和隔膜228。隔膜228具有上隔膜膜片208、下隔膜膜片210、中心段212、上轮缘218、下轮缘220、顶部加强肋214和底部加强肋216。隔膜228构造成一体化部件。在一个示例实施例中，隔膜228的形状是大体圆形的。在本发明的其它示例实施例中，隔膜228的形状可以是椭圆形或矩形的。在本发明的一个示例实施例中，隔膜228是模制的。在本发明的另一个示例实施例中，隔膜228由一块材料机加工成形。隔膜228由弹性材料或弹性材料的组合物制成，例如橡胶、聚氨酯等。
上隔膜膜片208和下隔膜膜片210由中心隔膜段212连在一起。在本发明的一个示例实施例中，隔膜228关于轴线AA对称。顶部加强肋214形成在上隔膜膜片的顶侧并且构造成加固上隔膜膜片。底部加强肋216形成在下隔膜膜片的底侧并且构造成加固下隔膜膜片。顶部和底部加强肋(214和216)可以是不必要的并且是任选的。顶部密封面(也称作顶部阀座)222和底部密封面(也称作底部阀座)224形成在阀体206中。在本发明的一个示例实施例中，每个密封面或阀座形成在一个平面中。顶部密封面222和底部密封面224大体围绕阀体206中的中央开口240。在本发明的一个示例实施例中，包含顶部阀座和底部阀座的平面彼此大体平行。在本发明的另一个示例实施例中，包含顶部阀座和底部阀座的平面彼此大体不平行。
顶板202连接到阀体206，在顶板202和阀体206之间的间隙中捕获上隔膜膜片208。底板204连接到阀体206，在底板206和阀体206之间的间隙中捕获下隔膜膜片210。在本发明的一个示例实施例中，顶板202和底板204通过激光焊接连接到阀体。任何其它连接方法可用于将顶板和底板连接到阀体204。在本发明的一个示例实施例中，顶部轮缘218形成于上隔膜膜片208的外边缘的四周并且构造成装入顶板202和阀体206的顶侧之间形成的凹槽中。顶部轮缘218将上隔膜膜片保持在适当位置并且形成隔膜和阀之间的密封。底部轮缘220形成于下隔膜膜片210的外边缘的四周并且构造成装入底板204和阀体206的底侧之间形成的凹槽中。底部轮缘220将下隔膜膜片保持在适当位置并且形成隔膜和阀之间的密封。所述两个隔膜膜片上的顶部轮缘和底部轮缘是任选的。其它方法可用于将隔膜膜片保持到阀中。例如，凹槽或沟道可形成于隔膜膜片的外边缘中，唇部或卷边可形成在装入凹槽中的顶板上。
在操作中，隔膜228在上部位置和下部位置这两个位置之间运动。隔膜228的偏转关于隔膜228的中心(轴线AA)大体上径向对称。在上隔膜位置(未示出)，下隔膜膜片210接触并密封底部密封面224。上隔膜膜片208的位置远离顶部密封面222，在上隔膜膜片208和顶部密封面222之间留下间隙。在下隔膜位置，上隔膜膜片208接触并密封顶部密封面222。下隔膜膜片210的位置远离底部密封面224，在上隔膜膜片210和底部密封面224之间留下间隙。
隔膜228一般利用由先导阀流体(未示出)的压力产生的启动力在上部位置和下部位置之间运动。该先导阀流体被引导进入上隔膜膜片208和顶板202之间的间隙中以将隔膜228驱使到下部位置。该先导阀流体被引导进入下隔膜膜片210和底板204之间的间隙中以将隔膜228驱使到上部位置。当没有启动力施加于任一区域时，隔膜228可构造成快速弹回或返回默认位置。隔膜228可以构造成使得该默认位置是上隔膜位置或下隔膜位置。在一些情况中，如果电源供电仍然是起作用的，那么弹性力可能强度不足以使隔膜返回默认位置。通常，电源供电也用于控制器供电，因此当没有压力进入阀时，控制器和电源都将不起作用，并且隔膜将返回默认位置。用于使隔膜在上部位置和下部位置之间运动的方法不是重要的，可以使用除了先导阀流体以外的其它方法，例如，由线圈启动并连接到隔膜的柱塞。
在本发明的一个示例实施例中，隔膜228由弹性材料制成，例如聚氨酯。该弹性材料允许隔膜228装配到阀中，使得弹性隔膜材料和与阀外壳相互作用的隔膜228的形状产生使隔膜228返回默认位置的弹性力。在本发明的一个示例实施例中，上隔膜膜片208具有碗形或盘形，使得当隔膜安装到阀中时，在没有压力进入阀时，上隔膜膜片驱使隔膜进入下部位置。在本发明的另一个示例实施例中，上隔膜膜片和下隔膜膜片都具有碗形或盘形，使得当隔膜安装到阀中时，这两个隔膜膜片驱使隔膜进入下部位置。
图3是本发明的一个示例实施例中的隔膜328的视图。图3a是本发明的一个示例实施例中的隔膜328的顶视图。图3b是本发明的一个示例实施例中的顶视图3a的截面图AA。隔膜328包括上隔膜膜片308、下隔膜膜片310、中心段312、上轮缘318和下轮缘320。在一个示例实施例中，隔膜328的形状是大体圆形的。在本发明的其它示例实施例中，隔膜328的形状可以是椭圆形或矩形的。其它形状也是可能的。上隔膜膜片308由中心段312连接到下隔膜膜片310，所述中心段312将所述两个隔膜膜片保持为隔开关系。在本发明的一个示例实施例中，上隔膜膜片与下隔膜膜片310大体平行。在本发明的另一个示例实施例中，上隔膜膜片与下隔膜膜片310大体不平行。在本发明的一个示例实施例中，上轮缘和下轮缘的形状是大体圆形的。在本发明的其它示例实施例中，轮缘的形状可以是椭圆形或矩形的。上轮缘和下轮缘(318和320)构造成装入顶板和阀体以及底板和阀体之间的间隙中。轮缘帮助将隔膜328保持在阀中的适当位置并且在隔膜328和阀之间产生密封。所述两个隔膜膜片上的上轮缘和下轮缘是任选的。其它方法可用于将隔膜膜片保持到阀中。例如，凹槽或沟道可形成于隔膜膜片的外边缘中，唇部或卷边可形成在顶板上或形成在装入凹槽中的阀体上。上隔膜膜片308沿着上轮缘318的内径连接到上轮缘318。下隔膜膜片310沿着下轮缘320的内径连接到下轮缘320。隔膜328构造成一体化部件。上隔膜膜片308具有厚度t。上隔膜膜片308具有碗形或盘形。上隔膜膜片308的外边缘基本上形成于显示为BB的一个平面中。上隔膜膜片308与中心段312相连的内部部分基本上形成于显示为CC的一个平面中。平面CC偏离平面BB但是大体平行于平面BB。上隔膜膜片的内部和外部区域之间的偏移量、隔膜膜片厚度t和隔膜材料在隔膜组件安装到阀中的时候产生使隔膜组件返回第一位置或默认位置的力。在本发明的一个示例实施例中，下隔膜膜片也具有与上隔膜膜片的盘形或碗形沿相同方向对准的盘形或碗形。在本发明的其它示例实施例中，下隔膜膜片可以是扁平的或者具有不与上隔膜膜片对准的碗形。
图4是用于装配本发明的一个示例实施例中的隔膜阀的流程图。在步骤402，压缩上隔膜膜片。在步骤404，压缩后的上膜片通过中央开口插入阀体。在步骤406，压缩后的上隔膜膜片被释放，使得阀体被捕获在上隔膜膜片和下隔膜膜片之间，同时隔膜的中心段位于阀体中的中央开口中。上隔膜膜片或下隔膜膜片都可被压缩并通过中央开口插入阀体。在任选步骤408，上轮缘和下轮缘分别被安置到上凹槽和下凹槽中，其中，上凹槽和下凹槽形成到阀体的顶面和底面中。在步骤410，顶板连接到阀体的顶面，将上隔膜膜片保持在顶板和阀体之间。在步骤412，底板连接到阀体的底面，将下隔膜膜片保持在底板和阀体之间。

Claims (20)

1.一种隔膜阀，包括：
隔膜(328)，构造成沿着行程轴线在第一位置和第二位置之间运动，其中，所述隔膜包括上隔膜膜片(308)、下隔膜膜片(310)和在所述上隔膜膜片(308)与所述下隔膜膜片(310)之间的中心段(312)，所述中心段(312)将所述上隔膜膜片(308)连接到所述下隔膜膜片(310)并且将所述上隔膜膜片(308)与所述下隔膜膜片(310)保持为隔开关系，其中，所述隔膜由一体化部件构成。
2.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述上隔膜膜片(308)基本上形成于第一平面中，所述下隔膜膜片(310)基本上形成于第二平面中，其中，第一平面平行于第二平面。
3.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜(328)由弹性材料制成，所述上隔膜膜片(308)具有碗形，所述碗形使得所述隔膜(328)在安装到所述隔膜阀中的时候返回默认位置。
4.根据权利要求3所述的隔膜阀，其特征在于，所述下隔膜膜片(310)具有与所述上隔膜膜片(308)的碗形对准的碗形。
5.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于还包括：
形成顶部密封面(222)和底部密封面(224)的阀体(206)；
所述上隔膜膜片(208)构造成在所述隔膜处于第一位置时密封所述顶部密封面(222)；
所述下隔膜膜片(210)构造成在所述隔膜处于第二位置时密封所述底部密封面(224)。
6.根据权利要求5所述的隔膜阀，其特征在于，所述顶部密封面和所述底部密封面(222、224)在所述上隔膜膜片(308)和所述下隔膜膜片(310)之间。
7.根据权利要求5所述的隔膜阀，其特征在于还包括：
顶板(202)，构造成用于连接到所述阀体(206)的顶侧，从而在所述阀体(206)和所述顶板(202)之间捕获所述上隔膜膜片(208)；
底板(204)，构造成用于连接到所述阀体(206)的底侧，从而在所述阀体(206)和所述底板(204)之间捕获所述下隔膜膜片(210)。
8.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于还包括：
连接于并围绕所述上隔膜膜片的顶部轮缘(318)；
连接于并围绕所述下隔膜膜片的底部轮缘(320)。
9.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜的形状基本上是圆形。
10.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜的形状基本上是椭圆形。
11.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜的形状基本上是矩形。
12.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述行程轴线与所述隔膜的中心线同心。
13.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜关于所述行程轴线径向对称。
14.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜是模制的。
15.一种装配隔膜阀的方法，包括：
压缩一体化隔膜的第一隔膜膜片(402)；
将压缩后的第一隔膜膜片通过中央开口插入阀体(404)；
释放第一隔膜膜片，使得所述阀体被捕获在第一隔膜膜片和第二隔膜膜片之间(406)；
将第一板连接到所述阀体，其中，第一隔膜膜片保持在第一板和所述阀体的第一侧之间(410)；
将第二板连接到所述阀体，其中，第二隔膜膜片保持在第二板和所述阀体的第二侧之间(412)。
16.根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，第一隔膜膜片是顶部隔膜膜片。
17.根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，第二隔膜膜片是顶部隔膜膜片。
18.根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，第一板通过激光焊接连接到所述阀体的第一侧。
19.根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，所述隔膜由弹性材料制成并且通过与所述阀体和第一板的相互作用朝第一位置偏置。
20.根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于还包括：
在第一板连接到所述阀体之前，将连接到第一隔膜膜片的轮缘安置到形成于所述阀体的第一侧中的凹槽中，其中，所述凹槽围绕所述中央开口(408)；
在所述底板连接到所述阀体之前，将连接到第二隔膜膜片的轮缘安置到形成于所述阀体的第二侧中的凹槽中，其中，所述凹槽围绕所述中央开口(408)。
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