CN101400928B - 摆杆式隔膜阀 - Google Patents

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Abstract

公开了一种摆杆式隔膜阀。该隔膜阀中的隔膜(428)是非对称的，所述隔膜的行程偏离所述隔膜的中心。所述隔膜作用的两个密封面(318、320)形成两个彼此形成角度的平面。所述隔膜(428)可构造成仅为一体化部件。所述隔膜(428)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

摆杆式隔膜阀
相关申请
本申请与同一日提交的申请“A one piece double membranediaphragm”和“A springy diaphragm in a diaphragm valve”相关，在此以参见的方式将其引入本申请。
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
提升阀可以叠置在一起形成控制系统。提升阀的宽度一般公知为层宽。减小层宽可允许更多的阀放置在同一间隔量中。不幸地是，经过阀的流率通常由层宽决定。减小层宽通常减小经过阀的流率。这导致阀宽度和经过阀的流率之间的折衷。
因此，需要一种具有减小了层宽且具有改善流率的提升阀。
发明内容
公开了一种摆杆式隔膜阀。所述隔膜沿第一轴线是不对称的而沿第二轴线是对称的，其中，第一轴线和第二轴线大体垂直于所述隔膜的行程。所述隔膜作用的两个密封面形成两个彼此形成角度的平面。所述隔膜可构造成仅为一体化部件。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是现有技术主体206的等轴截面图。
图3是本发明的一个示例实施例中的隔膜阀300的等轴截面图。
图4a是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的顶视图。
图4b是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的侧视图。
图4c是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的后视图。
图4d是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的俯视截面图。
图4e是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的截面图AA。
图4f是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的截面图CC。
具体实施方式
图3-4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3/2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和排放口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连接到主体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放口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。
图2是现有技术阀体206的等轴截面图。阀体206形成三个端口或开口(端口222、端口228和端口224)、顶部密封面220和底部密封面218。根据阀的构造，所述端口可用作进入口、排出口或排放口。当隔膜(未示出)处于上部位置时，流体进入端口222，在上隔膜膜片和顶部密封面之间形成的间隙之间流经顶部密封面220的顶部，然后流入端口228中。当隔膜(未示出)处于下部位置时，流体离开端口228，在下隔膜膜片和底部密封面218之间形成的间隙之间在底部密封面218的下方流动，然后流入端口224中。
图3是本发明的一个示例实施例中的3/2功能隔膜阀300的等轴截面图。隔膜阀300包括顶板302、底板304、阀体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由中央隔膜段连在一起。隔膜328关于轴线AA是不对称的。在本发明的一个示例实施例中，隔膜328构造成一体化部件。上隔膜膜片308可相对于下隔膜膜片310倾斜。顶部密封面320和底部密封面318形成于阀体306中。在本发明的一个示例实施例中，每个密封面形成于平面中。包含所述两个密封面的平面也可彼此形成角度(即不平行)。所述两个平面之间的角度可以是1度和45度之间的任何角度。在一个优选实施例中，该角度在7度和11度之间。顶部密封面320和底部密封面318之间的间隔在阀体306的左侧达到最小值。顶部密封面320和底部密封面318之间的间隔在阀体306的右侧达到最大值。出口327在所述两个密封面之间也形成于阀体306中。在本发明的一个示例实施例中，出口327形成在顶部密封面和底部密封面之间的最大间隔处。通过在所述两个密封面之间的最大间隔处形成所述出口，出口327的宽度329可以较大。这允许在给定宽度的阀中比所述两个密封面平行的情况具有更大的流率。出口327可以用作任何类型的端口，例如排放口或供给口。
顶板302连接到阀体306，在顶板302和阀体306之间的间隙中捕获上隔膜膜片308。底板304连接到阀体306，在底板304和阀体306之间的间隙中捕获下隔膜膜片310。在本发明的一个示例实施例中，顶板302和底板304通过激光焊接连接到阀体306。其它连接方法可用于将顶板和底板连接到阀体304。
在操作中，隔膜328在上部位置和下部位置这两个位置之间运动。隔膜328的偏转关于隔膜328的中心不径向对称。隔膜328的偏转运动的中心可偏向轴线AA的左侧，使得当隔膜328在上隔膜位置和下隔膜位置之间移位时，隔膜的左侧比隔膜328的右侧运动得更多。在上隔膜位置，下隔膜膜片310接触并密封底部密封面318。上隔膜膜片308的位置远离顶部密封面320，在上隔膜膜片308和顶部密封面320之间留下间隙。上隔膜膜片308和顶部密封面320之间的间隙可以不具有恒定宽度(即该间隙可以是不一致的)。在本发明的一个示例实施例中，上隔膜膜片308和顶部密封面320之间的间隙在隔膜膜片308的左侧较大而在隔膜膜片308的右侧较小。
在下隔膜位置(未示出)，上隔膜膜片308接触并密封顶部密封面320。下隔膜膜片310的位置远离底部密封面318，在下隔膜膜片310和底部密封面318之间留下间隙。下隔膜膜片310和底部密封面318之间的间隙可以不具有恒定宽度(即该间隙可以是不一致的)。在本发明的一个示例实施例中，下隔膜膜片310和底部密封面318之间的间隙在隔膜膜片310的左侧较大而在隔膜膜片310的右侧较小。
隔膜328一般利用由先导阀流体或控制器流体(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。该控制器流体被引导进入上隔膜膜片308和顶板302之间的间隙中以将隔膜328驱使到下部位置。该控制器流体被引导进入下隔膜膜片310和底板304之间的间隙中以将隔膜328驱使到上部位置。当没有启动力施加于任一区域时，隔膜328构造成快速弹回或返回默认位置。隔膜328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。在本发明的一个示例实施例中，隔膜328由弹性材料制成，例如聚氨酯、橡胶、弹簧钢等。该弹性材料允许隔膜328装配到阀中，使得弹性隔膜材料以及与阀外壳相互作用的隔膜328的形状产生使隔膜328返回默认位置的弹性力。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。
图4是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的视图。在本发明的一个示例实施例中，隔膜428是大体圆形的部件，该部件关于第一轴线对称而关于垂直于第一轴线的第二轴线不对称。在本发明的其它示例实施例中，隔膜428的形状可以是椭圆形或矩形的。其它形状也是可能的。图4a是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的顶视图。隔膜428关于轴线DD对称而关于轴线EE不对称。
图4e是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的截面图AA。截面图AA的朝向垂直于隔膜428的对称轴DD。隔膜428包括上轮缘444、下轮缘442、上隔膜膜片408、下隔膜膜片410和中心段450。在本发明的一个示例实施例中，任选的对准片440连接到隔膜428并且构造成帮助将隔膜428对准到阀中的适当方位上。可以使用其它对准特征，例如，隔膜膜片的边缘中的槽口、沿着隔膜膜片的顶部的线条等。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(444和442)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428保持在阀中的适当位置并且在隔膜428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408沿着上轮缘444的内径连接到上轮缘444。下隔膜膜片410沿着下轮缘442的内径连接到下轮缘442。上隔膜膜片408通过中心段450连接到下隔膜膜片410。在本发明的一个示例实施例中，隔膜428构造成一体化部件。在本发明的其它示例实施例中，隔膜可包括三个或多个元件，例如用于将两个隔膜膜片连接在一起的上隔膜膜片、下隔膜膜片和中心段。
图4b是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的侧视图。图4b示出包含上轮缘444的平面相对于包含下轮缘442的平面形成角度α。这两个平面之间的角度可以是1度和45度之间的任何角度。在一个优选实施例中，该角度在7度和11度之间。轴线GG是上轮缘和下轮缘(444和442)的中心线，轴线FF是中心段450的中心线。在本发明的一个示例实施例中，轴线FF沿轴线DD偏离轴线GG。
图4f是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的截面图CC。截面图CC的朝向垂直于隔膜428的非对称轴EE。隔膜的非对称状态示于图4f。上轮缘和下轮缘(444和442)彼此形成角度。上隔膜膜片408沿着上轮缘444的内径连接到上轮缘444。下隔膜膜片410沿着下轮缘442的内径连接到下轮缘442。上隔膜膜片408通过中心段450连接到下隔膜膜片410。上隔膜膜片444在膜片中具有与两个轮缘(444和442)之间的最小间隙对准的弯曲部或弯折部454。下隔膜膜片442在膜片中具有也与两个轮缘(444和442)之间的最小间隙对准的类似弯曲部或弯折部452。所述弯曲部或弯折部(454和452)帮助产生使隔膜在安装在阀中的时候偏置到默认位置的弹性力。
图4c是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的后视图。图4d是本发明的一个示例实施例中的隔膜428的俯视截面图。

Claims (19)

1.一种隔膜阀，包括：
隔膜(428)，构造成在第一位置和第二位置之间沿行程轴线(AA)运动，其中，所述隔膜关于第一轴线(DD)对称而关于垂直于第一轴线的第二轴线(EE)不对称，其中第一轴线和第二轴线均大体垂直于所述行程轴线；
其特征在于，所述隔膜(428)还包括：
基本上形成于第一平面中的上隔膜膜片(408)；以及
基本上形成于第二平面中的下隔膜膜片(410)，其中，第一平面相对于第二平面形成角度。
2.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜还包括：
将所述上隔膜膜片(408)连接到所述下隔膜膜片(410)的中心段(450)，其中，所述中心段(450)偏离隔膜的中心线(GG)，在所述隔膜的中心线和所述中心段的中心线之间的划线形成对称轴。
3.根据权利要求2所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜构造成一体化部件。
4.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜由弹性材料制成，所述上隔膜膜片(408)具有弯曲部(454)，所述弯曲部(454)构造成在没有启动力时产生使所述隔膜返回默认位置的力。
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(320)和底部密封面(318)的主体(306)；
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所述顶部密封面(320)；
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所述底部密封面(318)。
6.根据权利要求5所述的隔膜阀，其特征在于还包括：
顶板(302)，构造成用于连接到所述主体(306)的顶侧，从而在所述主体(306)和所述顶板(302)之间捕获所述上隔膜膜片(308)；
底板(304)，构造成用于连接到所述主体(306)的底侧，从而在所述主体(306)和所述底板(304)之间捕获所述下隔膜膜片(310)。
7.根据权利要求6所述的隔膜阀，其特征在于还包括：
顶部轮缘(444)，连接于并围绕所述上隔膜膜片(408)并且在所述主体(306)和所述顶板(302)之间形成密封；
底部轮缘(442)，连接于并围绕所述下隔膜膜片(410)并且在所述主体(306)和所述底板(304)之间形成密封。
8.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。
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椭圆形。
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矩形。
11.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜构造成一体化部件。
12.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述行程轴线偏离所述隔膜的中心线。
13.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜由弹性材料制成并且在没有启动力时朝默认位置偏置。
14.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于还包括：
与第一轴线对准的对准部件(440)。
15.一种用于操作隔膜阀的方法，包括：
使隔膜沿行程轴线在第一位置和第二位置之间运动，其中，所述行程轴线偏离所述隔膜的中心线，所述隔膜包括基本上形成于第一平面中的上隔膜膜片和基本上形成于第二平面中的下隔膜膜片(410)，其中，第一平面相对于第二平面形成角度；
当所述隔膜处于第一位置时，在所述上隔膜膜片和隔膜阀的顶部密封面之间形成第一间隙；以及
当所述隔膜处于第二位置时，在所述下隔膜膜片和隔膜阀的底部密封面之间形成第二间隙，其中，第一间隙和第二间隙是不一致的。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，第一间隙的最大宽度在所述隔膜的中心线和所述行程轴线之间形成的线上。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于还包括：
使所述隔膜朝第一位置偏置。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述隔膜由弹性材料制成并且通过与阀外壳的相互作用朝第一位置偏置。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述隔膜构造成一体化部件。
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