CN102713380A

CN102713380A - 隔膜和隔膜阀

Info

Publication number: CN102713380A
Application number: CN2010800507622A
Authority: CN
Inventors: C·W·肖雷; G·E·莫里斯
Original assignee: Goyen Controls Co Pty Ltd
Current assignee: Goyen Controls Co Pty Ltd
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: AU2010314759A1; NZ599702A; EP2499404B1; US9239119B2; TWI548827B; WO2011054061A1; US20130119289A1; CN102713380B; TW201144641A; EP2499404A4; EP2499404A1; AU2010314759B2

Abstract

此处公开了一种用于高压气体隔膜阀的隔膜。所述隔膜包括密封主体，该密封主体限定了密封面，该密封面用于抵靠所述隔膜阀的阀座以封闭所述隔膜阀；外凸缘，该外凸缘用于将所述隔膜连接至所述隔膜阀，所述外凸缘限定了凸缘平面；和可变形腹板，该可变形腹板在所述外凸缘和所述密封主体之间延伸，所述可变形腹板包括具有至少一个回转部的连接部，所述连接部可变形，以允许所述密封主体在自然状态和提升状态之间移动，在所述自然状态中，所述密封主体在所述凸缘平面的第一侧上，在所述提升状态中，所述密封主体的至少一部分在所述凸缘平面的相对侧上，并且其中，所述至少一个回转部朝向所述自然状态偏压所述密封主体。

Description

隔膜和隔膜阀

技术领域

本发明涉及用于高压气体隔膜阀（high pressure gas diaphragm valve）的隔膜（diaphragm），并且涉及高压气体隔膜阀。

背景技术

高压气体隔膜阀广泛地应用于多种应用场合。根据用途，高压气体隔膜阀可暴露于在高温和低温、较宽的温度范围内波动的温度中、高压和低压中以及腐蚀性液体或气体中。

除适用于上述条件外，隔膜阀的隔膜应当柔韧且耐用。由于理论上讲更换隔膜通常是一个很困难且成本很高的过程，所以耐用性非常重要。使用时，隔膜可能不易接近，使得更换隔膜很困难。为了更换隔膜，通常必须暂停所述隔膜所在的设备或装置的运行。在某些应用场合，尤其是那些需要无菌环境或惰性环境的场合，隔膜失效能够导致正在生产的一批产品受到污染，并使其不适合使用。

隔膜通常至少部分地由合成橡胶制成。一种类型的隔膜包括中央阀封闭盘（central valve closure disk），该中央阀封闭盘由硬的刚性材料（例如，金属、刚性塑料或二者的接合）制成，并支撑在柔性的抗渗纤维增强腹板（impervious fabric reinforced web）上。这种隔膜通常与弹簧结合使用以确保阀封闭。通常，所述织物可以是尼龙等。所述织物可以涂覆有

或腈（也是公知的丁腈橡胶，一种丙烯腈），或层叠在

板或腈板之间。

是一种能够从杜邦陶氏弹性体公司（DuPont Dow Elastomers）获得的氟橡胶。

和腈都具有较好的耐热性和耐化学性。但是，这种纤维增强隔膜要承受层离（delamination）和尼龙纤维的毛细作用，从而会导致泄漏和

模塑成型的塑料隔膜是纤维增强隔膜的替代物。现有的一种模塑成型的塑料隔膜由

（杜邦）组成。

是一种热塑性聚酯弹性体。但是，由于

的最高操作温度较低（大约60℃），化学耐性（chemicalresistivity）范围窄，并且不是特别持久，所以

不适于用于可能会经历恶劣操作环境的应用场合。

还使用高密度聚乙烯制造模塑成型的塑料隔膜。这种隔膜要承受较早的疲劳失效，且不耐高温。

理想的是，提供一种隔膜，该隔膜能够克服或改善现有隔膜的一个或多个缺陷，且能够为客户提供有用的选择。

发明内容

本发明提供一种用于高压气体隔膜阀的隔膜，该隔膜包括：

密封主体，该密封主体限定了密封面，该密封面用于抵靠所述隔膜阀的阀座以封闭所述隔膜阀；

外凸缘，该外凸缘用于将所述隔膜连接至所述隔膜阀，所述外凸缘限定了凸缘平面；和

可变形腹板，该可变形腹板在所述外凸缘和所述密封主体之间延伸，所述可变形腹板包括具有至少一个回转部的连接部，

其中，所述连接部可变形，以允许所述密封主体在自然状态和提升状态之间移动，在所述自然状态中，所述密封主体在所述凸缘平面的第一侧上，在所述提升状态中，所述密封主体至少部分地在所述凸缘平面的相对侧上，并且其中，所述至少一个回转部朝向所述自然状态偏压所述密封主体。

在一些实施方式中，当所述密封主体在自然状态时，所述至少一个回转部的表面具有局部极值，该局部极值位于所述凸缘平面和所述密封面之间。

所述连接部能够关于所述凸缘平面不对称。

所述连接部可包括两个回转部。

所述连接部可具有大致S形的径向轮廓。

在一些所述连接部包括两个回转部的实施方式中，当所述密封主体处于自然状态时，所述回转部之间的交汇处位于所述凸缘平面和所述密封面之间。

所述可变形腹板还可以包括环形槽，该环形槽位于所述密封主体和所述连接部之间，并且所述隔膜还包括位于所述环形槽内的O型环。

所述隔膜还可包括排放孔，以允许气体穿过所述隔膜。

所述排放孔可位于所述可变形腹板中。在一种可选方式中，所述排放孔可位于所述外凸缘中。

在一些实施方式中，所述可变形腹板还包括至少一个肋，该至少一个肋从所述密封主体的相对侧的所述连接部上凸出至所述密封面，并局部环绕所述密封主体延伸，从而当所述密封主体处于提升状态时，所述肋将所述连接部和所述阀体隔开，并抑制在所述连接部和所述阀体之间形成密封。

所述隔膜还可包括增强栓塞，该增强栓塞用于增强所述密封主体。

所述增强栓塞可具有主杆，该主杆沿垂直于所述凸缘平面的方向延伸并至少部分地穿过所述密封主体。在某些实施方式中，所述主杆延伸并穿过所述密封主体。

在某些实施方式中，所述增强栓塞还包括大致平面的凸缘，该平面的凸缘与所述密封主体邻接，并且设置在所述密封主体上与所述密封面相对的一侧。

在一些实施方式中，当所述密封主体处于自然状态时，所述连接部和所述平面的凸缘的径向周缘之间设置有间隙。

在某些实施方式中，所述增强栓塞包括止动件，该止动件从所述主杆径向凸出，所述止动件用于抑制所述主杆沿远离所述密封面的方向穿过所述密封主体移动。

所述增强栓塞可包括切割刃，该切割刃从所述主杆垂下，在组装所述隔膜时，所述切割刃切割出穿过所述密封主体的中心部的孔。

在某些实施方式中，所述外凸缘、所述可变形腹板和所述密封主体为一体结构。

所述外凸缘、所述可变形腹板和所述密封主体可由热塑性材料模塑而成。所述热塑性材料可以是山都平TM。

所述增强栓塞可由乙酰共聚物（co-polymeracetyl）材料制成。在一些实施方式中，所述乙酰共聚物材料可包括增强玻璃纤维。

本发明提供一种高压气体隔膜阀，该高压气体隔膜阀装配有本发明所提供的上述隔膜。

本发明还提供一种用于高压气体隔膜阀的隔膜坯，所述隔膜坯包括：密封主体，该密封主体限定了密封面，该密封面用于抵靠所述隔膜阀的阀座以封闭所述隔膜阀；

本发明还提供了一种组装用于高压气体隔膜阀中的隔膜的方法，该方法包括：

提供隔膜坯，该隔膜坯包括密封主体，该密封主体限定了密封面，该密封面用于抵靠所述隔膜阀的阀座以封闭所述隔膜阀；外凸缘，该外凸缘用于将所述隔膜连接至所述隔膜阀；和可变形腹板，该可变形腹板在所述外凸缘和所述密封主体之间延伸，所述连接部可变形，以允许所述密封主体在自然状态和提升状态之间移动；

提供增强栓塞，该增强栓塞包括主杆和止动件，该止动件从所述主杆径向凸出；

生成延伸穿过所述密封主体的孔；和

将所述增强栓塞穿过所述孔，从而使所述止动件位于所述孔的外部并抵靠所述密封主体。

在一些实施方式中，所述隔膜坯包括中心部，所述方法还包括通过移除所述中心部来生成所述孔。

在一些实施方式中，所述增强栓塞包括切割刃，该切割刃从所述主杆垂下，所述方法还包括利用所述切割刃生成所述孔的同时将所述增强栓塞穿过所述孔。

本说明书中陈述的所有范围包括形成所述范围的上界限和下界限，并且包括所述界限之间的子范围。

附图说明

现在仅通过示例并参考附图的方式描述本发明，其中：

图1是安装有根据本发明的一种实施方式所述的隔膜的隔膜阀的主剖视图，所述隔膜处于静止状态；

图2A是根据本发明第一实施方式的隔膜的俯视立体图；

图2B是图2A中的隔膜的仰视立体图；

图2C是图2A中的隔膜的平面图；

图2D是图2A中的隔膜沿图2C中的2D-2D线剖切获得的主剖视图，其中隔膜处于自然形态；

图3A是隔膜坯（diaphragm blank）的俯视立体图，从该隔膜坯中可装配出图2中所示的隔膜；

图3B是图3A中的隔膜坯的仰视立体图；

图3C是图3A中的隔膜坯的平面图；

图3D是图3A中的隔膜坯沿3D-3D线剖切获得的主剖视图；

图3E是图3D中标记为3E的隔膜坯区域的视图，图3D中具有处于自然形态的可变形腹板；

图3F是对应于图3C的局部剖视图，在该图3F中以非限制性示例的方式展示了各种隔膜尺寸；

图3G是图3B中标记为3G的隔膜区域的视图，在图3G中以非限制性示例的方式展示了各种隔膜尺寸；

图4A是与图3中的隔膜坯一起使用的加强栓塞（reinforcing plug）的俯视立体图；

图4B是图4A中的加强栓塞的仰视立体图；

图4C时图4A中的加强栓塞的平面图；

图4D是图4A中的加强栓塞沿图4C中的4D-4D线剖切获得的主剖视图；

图5是根据图1的隔膜阀的主剖视图，所示隔膜的密封主体处于提升状态；

图6A是根据本发明的第二实施方式的隔膜的立体图；

图6B是图6A中的隔膜的平面图；

图6C是沿图6B中的6C-6C线剖切获得的图6A和图6B中的隔膜的主剖视图；

图6D是隔膜坯的局部剖视图，以非限制性示例的方式展示了图6A的隔膜能够以多种尺寸从所述隔膜胚中制得；

图7A是根据本发明的第三种实施方式的隔膜的立体图；

图7B是图7A中的隔膜的平面图；和

图7C是沿图7B中的7C-7C线剖切获得的图7A和图7B中的隔膜的主剖视图；和

图7D是隔膜坯的局部透视图以非限制性示例的方式展示了图7A的隔膜能够以多种尺寸从所述隔膜胚中制得。

具体实施方式

本发明涉及用于隔膜阀中的隔膜。图1是一种适于使用本发明的实施方式的隔膜的一种高压气体隔膜阀100的主剖视图。隔膜阀100包括上壳体102和下壳体104，该上壳体102和下壳体104通过螺栓螺母或其他紧固件（未示出）可松开地固定在一起。隔膜阀100具有入口106和出口108，入口106和出口108之间限定有通道110。

隔膜112设置在入口106和出口108之间。隔膜112通过外凸缘114固定在上壳体102和下壳体104之间的位置，并且隔膜112包括适于设置在阀座118上的密封主体116。所述隔膜还包括在凸缘114和密封主体116之间延伸的可变形腹板120。

密封主体116限定了一个密封面，该密封面用于抵靠（seating against）在隔膜阀100的阀座118上以封闭所述隔膜阀。外凸缘114限定了凸缘平面，该凸缘平面垂直于图1中所示的剖面。可变形腹板包括具有至少一个回旋部的连接部（gusset），并且可变形腹板能够产生变形，以允许所述密封主体在自然状态和提升状态之间移动，在所述自然状态中密封主体116在所述凸缘平面的第一侧，在所述提升状态中密封主体116的至少一部分在所述凸缘平面的相对侧。所述至少一个回转部朝向所述自然状态偏压密封主体116。

结合图2A至图2D中进一步详细解释了所述连接部的结构。然而，从图1中可观察到，在这种实施方式中所述连接部具有两个回转部。

因此，隔膜112能够在封闭位置和完全开放位置之间有个比较高的提升（high lift），这使得穿过流体通道110的气体流速较高。此外，隔膜112的密封主体116能够凭借由所述至少一个回转部提供的偏压从提升状态（开放位置）朝向自然状态（封闭位置）移动。

自然状态对应于当无外载施加在密封主体或可变形腹板120上时，或者外载平衡时，密封主体116相对于外凸缘114的位置。

在图1中，展示了隔膜112，该隔膜具有抵靠在阀座118上的密封面，以防止液体流过流体通道110。随着密封主体116在此位置中，隔膜112呈现静止状态（密封主体1 16从自然状态朝向凸缘平面轻微移动），在该静止状态中，所述连接部提供朝向阀座1 1 8挤压所述密封面的偏压。当隔膜1 12承受最小瞬时压差时，这允许隔膜112将所述密封主体保持在静止位置，以补偿制造误差以及影响密封质量的其它因素。

隔膜112还具有变形状态，在该变形状态中，可变形腹板120产生变形，并且密封主体116被从阀座118上提起，以允许液体在入口106和出口108之间流动。当由于例如隔膜112上方和下方的压差而将不均匀的力施加在隔膜112上时，隔膜112呈现变形状态。

隔膜阀100还包括上壳体102的开口122，该开口122可以用于引入或释放气体（空气），以选择性地保持隔膜112上下等差（允许隔膜112保持在其静止状态，并封闭隔膜阀100）或使隔膜1 12上下产生压差（导致隔膜112呈现变形状态，并打开隔膜阀100）。例如，开口122中的气压能够相对于阀座的内侧106上的流动通道110内的压力降低，导致密封主体116从阀座118上升起，并允许气体流过流动通道110。

当然，根据本发明的隔膜可用于以上描述的替换结构的阀中。

组装隔膜

图2A至图2D提供了根据第一种实施方式的适于用在上述隔膜阀100中的隔膜200的各种视图。如上所述，隔膜200包括凸缘202、密封主体204和在凸缘202和密封主体204之间延伸的可变形腹板206。

隔膜200还包括位于可变形腹板206中的排出孔208。使用时，排出孔208允许液体穿过可变形腹板206流动，以允许调节隔膜200上下的压力。

隔膜200还包括形成在可变形腹板206顶侧的肋210。正如所见，肋210的形状实质上是环形，但是并没有在环绕可变形腹板206的全部距离上延伸。而是，肋210在排出孔208附近被打断，并一定程度上环绕密封主体204延伸。由于肋210的精确尺寸将取决于隔膜的预期用途，本实施方式中的肋21 0大约1mm高。图3G中可以看到，所述肋远离隔膜200的主体倾斜，并且在其顶部大概宽1mm。

当将隔膜200安装在隔膜阀中并使用时，肋210防止当隔膜200被向上变形而打开时该隔膜200与阀体形成密封。缺少肋210会形成密封，导致难以调解隔膜200上方和下方的压力以打开/关闭隔膜阀100。

使用时，凸缘202用于将隔膜200固定在阀100中的正确位置。外凸缘202夹在隔膜阀100的上壳体102和下壳体104之间，沿周向固定隔膜200，并在所述阀体内支撑密封主体204和可变形腹板206。密封主体204限定了闭阀件（valve closure member），该闭阀件设置为当所述隔膜阀封闭时与所述隔膜阀的阀座118接触并密封。

隔膜200的密封主体204和凸缘202都可以根据已知的隔膜设计，且功能与已知的隔膜相似。实际上，可以设想的是，本发明的隔膜可以用于替代或替换传统的隔膜阀中的现有隔膜，而不需要对隔膜阀作任何改变。

为了保持对于阀座的充足的密封而不变形，理想的是，密封主体204可具有相当的刚性。为了有助于获得所需刚度，并且在这个实施方式中，隔膜200装配有普遍以212表示的加强组件。该加强组件包括栓塞214，该栓塞214穿过密封主体204的中心308、外O型环2 1 6和内O型环21 8。内O型环218在密封主体204和所述加强组件之间提供额外的密封。

可变形腹板206还包括形成在所述密封主体和所述连接部之间的环形槽。外O型环216位于所述环形槽中。当密封主体204朝向静止状态移动时，O型环216为所述连接部提供支撑。此外，当密封主体204朝向静止状态移动时，外O型环216可以吸收能量，并将与所述阀座接触的密封主体204的反弹最小化。

下面将进一步描述具有加强组件212的隔膜200的组件。

隔膜坯

图3A至图3G展示了隔膜坯300，可用该隔膜坯300制造隔膜200。正如所见，隔膜坯300预成型有限定了凸缘平面的凸缘202、密封主体204和可变形腹板206。可变形腹板206包括连接部302，该连接部302包括一对回转部322、324。

在本实施方式中，隔膜坯300还包括排出孔208和可变形腹板206，该可变形腹板206包括肋210。

此外，并且为了实现隔膜坯300与加强栓塞400按照如下方式组装，所述隔膜坯包括中心部308，在组装时，从隔膜坯上拆除中心部308。隔膜坯300还设置有下肩台310、上肩台3 12和斜面3 14，内O型环218可以靠在斜面314上。一对回转部构成起皱部（corrugation）316，如此，所述连接部则具有大致S形的径向轮廓。

下面将参考图3E进一步详细描述隔膜200的可变形腹板206。总的来讲，在这个特定的实施方式中，可变形腹板206包括连接部302，该连接部302能够变形为允许密封主体204垂直所述隔膜的大致平面（general plane）移动（即，如果所述隔膜按照图2D中所示的定向，则密封主体204向上和相下移动）。

在所示的特定实施方式中，且在所述隔膜坯300的自然状态中（并且因此隔膜坯300形成隔膜），凸缘202延伸至下半径318，该下半径318转而延伸至上半径320。下半径318和上半径320为：连接部302（在其自然状态中）形成分别径向向内和径向向外的回转部322和回转部324，并将连接部302设置为具有大致S形的径向轮廓。

在朝向可变形腹板206的自然状态（如图3D所示）的偏压作用下，可变形腹板206推动密封主体204朝向关闭位置（即，将关闭安装有隔膜的隔膜阀的位置）移动。但是，在不平衡的压力下（如图5所示），连接部302的下半径3 18和上半径320变形，以将密封主体204从阀座上移开，从而打开所述隔膜阀。

连接部302的实际形状和结构将取决于隔膜200所需的设计和性能参数。仅需从阀座移动较短距离即可达到完全开放位置的隔膜可能仅需要相对较浅的连接部302。如果需要较大的打开力（opening stroke），所示的S形径向轮廓将会比较合适。设置一对回转部，为隔膜200的所有区域提供平均应力条件。这将使得隔膜200的寿命延长。

从图中可知，一对回转部322、324分别朝相反的方向凹陷。径向外回转部322朝向远离所述密封面的方向凹陷，而径向内回转部324沿朝向所述密封面的方向凹陷。此外，回转部322、324形成为环绕密封主体204的环形槽或环形通道。

当隔膜200处在自然状态时，径向外回转部322具有局部极值（localextremum），该局部极值位于凸缘平面和密封面之间。因此，所述局部极值形成在径向外回转部322内的距离凸缘平面最远的圆。相似地，在本实施方式中，当隔膜200处于自然状态时，径向内回转部324仍具有位于凸缘平面和密封面之间的局部极值。因此，所述局部极值形成在径向内回转部324内的距离凸缘平面最短的圆。

图3A至图3G中所示的实施方式中，当隔膜坯300处于自然状态时，径向外回转部322的形状为环绕密封主体204环形地延伸的凹陷通道，径向外回转部322的凹陷中心环绕与密封主体204同心的圆延伸，所述凸缘平面至所述圆的距离大约为所述凸缘平面至所述密封面的距离的四分之一。

此外，图3A至图3G中所示的实施方式中，当隔膜坯300处于自然状态时，径向内回转部324的形状也为环绕密封主体204环形地延伸的凹陷通道（其凹陷方向与径向外回转部322的凹陷方向相反）。径向内回转部324的凹陷中心也环绕与密封主体204同心的圆延伸。在本实施方式中，包括径向内回转部324的凹陷中心的圆位于包括径向外回转部322的中心的圆和所述密封面之间。

此外，如上所示，可变形腹板206中的材料的具体厚度和连接部302的形状将取决于最终用途因素（end-use factor），例如所需的灵活度、所需的强度和持久性、使用时隔膜将承受的压力和所需的移动度等。

图3F是具有各种以mm度量示出的尺寸的隔膜坯300的视图。在图3F中，隔膜板300在其自然状态。图3F中提供的是特定用于

RCA20系列阀的隔膜的测量尺寸。可以预期并如上所示的是，任意特定隔膜的尺寸都将取决于使用该隔膜的阀的尺寸和操作参数（例如，压力、温度等）。因此，应当理解的是，图3F中以非限制示例的方式描述了所示尺寸。

在本特定实施方式中，隔膜坯300的外凸缘、可变形腹板和密封主体是一体结构。在本实施方式中，隔膜坯300由热塑性弹性体（例如，以商标山都平出售的热塑性弹性体）组成。当然，在一些可选实施方式中可应用可供选择的材料，应当注意的是，在选择隔膜的参数（例如厚度以及可变形腹板中的半径）时，必须考虑所选材料的性能（例如灵活度等）。

山都平（Santoprene），即一种热塑性材料，将可在高温高压条件下模塑成型。可预期的是，可在多型模腔（multiple cavity die）中，在超过180℃的温度下注塑成型，以成型回转部和/或其他可弯曲的形状，而获得独立的隔膜坯。

增强组件

为了制造隔膜200，隔膜坯300设置有增强组件212，以确保使用时密封主体不会不当变形。

如图4A至图4D所示，在本实施方式中，增强组件包括增强栓塞214。该增强栓塞214具有礼帽形截面（top hat section），并且包括主杆402、基座404和大致平面的凸缘406。在本实施方式中，主杆402为正圆柱形。

栓塞214还设置有止动件408，当栓塞安装在隔膜坯300中时，止动件408防止栓塞214从隔膜坯300上脱离。此外，栓塞214的直径相对地大于中心孔308的直径，从而实现组装时栓塞214和隔膜坯300之间的过盈配合。此处，止动件408设置在主杆402上，并且止动件408包括具有倾斜表面410的环形肋，倾斜面径向向外延伸，并远离基座404和栓塞214。倾斜表面410终止在肩台412处，该肩台412大致垂直于主杆402的纵轴延伸。

本实施方式的加强栓塞214也设有从主杆402垂下的切割刃（cuttingedge）414。

加强栓塞214可适于由乙酰共聚物材料（co-polymer acetyl material）注塑成型。

隔膜组件

为了利用隔膜坯300和增强组件212制造隔膜200，隔膜坯300的中心部308被移除，并且增强栓塞214穿过由此产生的孔。由于栓塞214穿过所述孔，止动件408的倾斜表面410驱使隔膜坯300上的相邻的材料随着栓塞214穿过隔膜坯300前进而径向向外移动，直至止动件408完全穿过隔膜坯300并且肩台412与设置在隔膜坯300的下侧的辅助肩台（complimentaryshoulder）310相邻为止。

从图2D中可知，为了进一步增强密封主体204，可以在栓塞214的凸缘406的下侧和隔膜200的密封主体的顶侧之间设置外O型环216和内O型环218。具体地，外O型环216位于环绕所述密封主体并位于凸缘406下方的环形槽内。内O型环21 8位于凸缘406的下侧和斜面314之间，并环绕主杆402。

可以利用切割工具或冲头恰当地将隔膜坯400的中心部308切除或冲出。可选地，增强栓塞214可以自带切割刃，使用切割刃414。在这种情况下，可以通过简单地靠着隔膜坯300的中心部308推动切割刃414即可去除隔膜坯300的中心部308，从而从隔膜坯300上切除中心部308，并允许增强栓塞214穿过上述孔。

本领域技术人员可以理解的是，为了形成有效的用于隔膜阀的隔膜，增强栓塞214密封地与隔膜坯300接合是必须的，以防止栓塞214和隔膜坯300之间形成流体通道。由于隔膜阀可能应用的环境，熔合和/或加热或使用粘结剂等其他工艺可能并不合适。

在本实施方式中，栓塞214和隔膜坯300尺寸合适，因此栓塞214的凸缘406的下侧被推动抵靠在隔膜坯300的相应的肩台312上，而止动件408的肩台412被推动抵靠在隔膜坯300的表面310上。这至少为隔膜坯300和栓塞214提供了两处密封。

在本实施方式中，栓塞214设置移除隔膜坯300的中心部308的切割刃414具有以下优点：

（i）不需要机加工即可提供栓塞214延伸穿过的孔，因此省去了作为模塑后期工艺的公差正确、精加工的孔的必要性。

（ii）通过推动栓塞抵靠隔膜坯300的中心部308，可一步实现移除

（iii）仅通过栓塞214、隔膜板和内O型环218之间的配合即可获得栓塞214和隔膜坯300之间的密封接合。

由于减少了制造周期的时间，因此上述优点显著降低了成本，并同时提供了两部分的隔膜，在该两部分的隔膜中，两个部分密封接合，从而防止在二者之间形成液体通道。

应当注意的是，设置具有切割刃414的栓塞214并如上所述地装配隔膜坯300和栓塞214可适用于某些场合，但可能不适用于所有场合。例如，对于较大的隔膜，切割刃414可能会对环绕隔膜并穿过隔膜阀的空气流动产生有害的影响。在这种情况中，设置不具切割刃414的栓塞214并通过其它方法去除隔膜板的中心部308可能更合适。

因此，可以通过如下装配隔膜：

·设置隔膜坯，该隔膜坯包括密封主体、外凸缘和可变形腹板，所述密封主体限定抵靠在隔膜阀的阀座上一关闭隔膜阀的密封面，所述外凸缘用于将所述隔膜连接到所述隔膜阀，所述可变形腹板在所述外凸缘和所述密封主体之间延伸，所述连接部可变形，以允许所述密封主体在自然状态和提升状态之间移动；

·设置增强栓塞，该增强栓塞包括主杆和止动件，该止动件从所述主杆上径向地凸出；

·产生延伸穿过所述密封主体的孔；和

·将所述增强栓塞穿过所述孔，以使所述止动件位于所述孔的外侧，并抵靠在所述密封主体上。

安装和使用

图5提供了安装有隔膜200的隔膜阀500的剖视图。在图5中，隔膜200展示在变形状态，并且隔膜阀500是开放的。这与图1中所示的隔膜112相反，在图1中隔膜112处于静止状态，并且隔膜阀100是封闭的。

如上所述，隔膜200的凸缘202夹在隔膜阀500的上壳体502和下壳体504之间，通过外凸缘连接隔膜200，并且支撑位于阀体内的密封主体204和可变形腹板206。

当隔膜200处于静止状态时（图1展示了其中一个例子），该隔膜200定向为密封主体204接触并抵靠隔膜阀的阀座518。在此状态下，隔膜阀500是封闭的。

但是，在不平衡的压力下，如图5所示，连接部302的下半径318和上半径320变形，以将密封主体204从阀座上移开，从而打开所述隔膜阀。由此可见，在提升状态中，隔膜200的肋210接触隔膜阀500的上壳体502，将所述隔膜“粘”在正确位置的可能性最小化（即，使得能够重建等压，能够封闭隔膜阀500）。

材料

虽然在某些环境中，山都平TM是适于制造隔膜坯300的材料，但是还可以有其他可选的材料。当确定材料类型时，必须考虑所需的物理特性、化学特性和力学特性。这些特性取决于讨论中的隔膜的设计以及性能参数。可以预期的是，对于大多数场合，下述力学特性和物理特性都是合适的：

·循环1.0×10⁶次时疲劳载荷大于或等于1.0MPa的疲劳性能（S/N），优选地，循环5.0×10⁶次时疲劳载荷大于或等于1.0MPa的疲劳性能，更优选地，循环10.0×10⁶次时疲劳载荷大于或等于1.0MPa的疲劳性能；

·在100MPa至150MPa之间的弯曲模量；

·低吸水性；

·韧脆转变温度（brittle transition temperature）小于或等于-40℃；以及

·热变形温度大于或等于80℃。

可以理解的是，设置隔膜200的可变形腹板206的回转部使得隔膜200能够挠曲。发明人发现，所示的具有S形径向轮廓可变形腹板的隔膜能够承受超过1,000,000次循环，而不表现出隔膜任何功能的显著恶化。此外，当封闭所述隔膜阀时，支撑隔膜200的材料的恢复力以及可变形腹板206的形状使得在大部分场合隔膜200都能够使用，而无需回复弹簧抵靠阀座偏压所述隔膜。

有利的是，山都平TM抵抗很多化学物质，使得山都平TM适于用在大范围的应用场合的隔膜中。因此，由山都平制成的隔膜适用于大范围的应用场合。包括需要高纯度的场合，例如在隔膜阀的元件材料必须满足法律要求的食品和制药工业中。这还包括隔膜必须有效地运行在某温度范围内（例如，从大约-40℃至80℃的场合）的场合。

图6A至图6D以及图7A至图7D分别提供了图2中的隔膜200的可选实施方式的示例。然而，应当理解的是，还可以提供更多可选实施方式。由于隔膜600和隔膜700具有与隔膜200相似的特征，相应的特征采用的附图标记与隔膜200中所采用的附图标记相同。

隔膜600和隔膜700中的每一个都包括凸缘202、密封主体204、在凸缘202和密封主体204之间延伸的可变形腹板206，以及增强组件212。

在图6A至图6D中所示的隔膜600中，排放孔208位于可变形腹板206中（虽然是在可变形腹板206的下半径3 18上，而不是在上述每个隔膜200的上半径320上）。在图7A至图7D中所示的隔膜700中，排放孔208位于凸缘202中。此外，还可以观察到，隔膜600和隔膜700的栓塞2 14都没有切割刃。

隔膜700与隔膜200和隔膜600的细微差别还在于，外凸缘202的外周形状为大致方形，并且设置有多个安装孔702，该安装孔702还用于将隔膜700固定在阀体中的正确位置。

图6D是用于制造隔膜600的隔膜坯602在其自然状态下的视图。图6D标记有各种测量值（以mm为单位）。这些测量值用于隔膜600，该隔膜600特定用于

CCAC25FH3X系列阀或RCAC25FH3X系列阀，并且以非限制性示例的方式提供。

如上所示，上述讨论的以及本说明书其他附图中所提供的尺寸和测量值仅仅是非限制性示例，并且上述尺寸和测量值根据将要应用所述隔膜阀的具体隔膜阀而不同。当根据本发明包括的原则制造隔膜时，必须考虑的包括例如：

·隔膜的凸缘和密封主体之间的距离必须与将要应用所述隔膜的隔膜阀的尺寸相兼容；

·可变形腹板部分的半径/长度以及支撑隔膜的材料的灵活度（和下面提到的材料的厚度）必须为：所述密封主体可以在所述隔膜阀的操作压力下移动足够的距离；

·必须根据隔膜阀的操作压力选择制造隔膜的材料的厚度。如果材料太厚，隔膜可能不够灵活，从而不足以允许隔膜阀打开或关闭，然而，如果材料太薄，所述隔膜将不会耐用；

·排放孔的直径必须适于允许适当量的液体流过所述排放孔；

·上半径3 1 8和下半径320的尺寸，和/或回转部322、324的长度（以及材料本身的灵活度）也很重要，因为上述参数决定了使用时可变形腹板206能够变形或折叠到何种程度，并且因此决定了密封主体204将能够移动多远。

应当理解的是，本发明在说明书中公开和限定的内容延伸至所有两个或两个以上单个所述特征的可选择的组合或从文字或附图中得出的明显内容。所有这些不同的组合包括本发明的诸多可选方面。

Claims

1.用于高压气体隔膜阀的隔膜，该隔膜包括：

其中，所述连接部能够产生变形，以允许所述密封主体在自然状态和提升状态之间移动，在所述自然状态中，所述密封主体在所述凸缘平面的第一侧上，在所述提升状态中，所述密封主体的至少一部分在所述凸缘平面的相对侧上，并且其中，所述至少一个回转部朝向所述自然状态偏压所述密封主体。

2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，当所述密封主体在自然状态时，所述至少一个回转部的表面具有局部极值，该局部极值位于所述凸缘平面和所述密封面之间。

3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其中，所述连接部关于所述凸缘平面不对称。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的隔膜，其中，所述连接部包括两个回转部。

5.根据权利要求4所述的隔膜，其中，所述连接部具有大致S形的径向轮廓。

6.根据权利要求4或5所述的隔膜，其中，当所述密封主体处于自然状态时，所述回转部之间的交汇处位于所述凸缘平面和所述密封面之间。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的隔膜，其中，所述可变形腹板还包括环形槽，该环形槽位于所述密封主体和所述连接部之间，并且所述隔膜还包括位于所述环形槽内的O型环。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的隔膜，其中，该隔膜还包括排放孔，以允许气体穿过所述隔膜。

9.根据权利要求8所述的隔膜，其中，所述排放孔位于所述可变形腹板上。

10.根据权利要求8所述的隔膜，其中，所述排放孔位于所述外凸缘上。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的隔膜，其中，所述可变形腹板还包括至少一个肋，该至少一个肋从在所述密封主体的所述相对侧上的所述连接部凸出至所述密封面，并局部环绕所述密封主体地延伸，

其中，当所述密封主体处于提升状态时，所述肋将所述连接部和阀体隔开，并防止在所述连接部和所述阀体之间形成密封。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的隔膜，该隔膜还包括增强栓塞，该增强栓塞用于增强所述密封主体。

13.根据权利要求12所述的隔膜，其中，所述增强栓塞具有主杆，该主杆沿垂直于所述凸缘平面的方向延伸并至少部分地穿过所述密封主体。

14.根据权利要求13所述的隔膜，其中，所述主杆延伸穿过所述密封主体。

15.根据权利要求12至14中任意一项所述的隔膜，其中，所述增强栓塞还包括大致平面的凸缘，该平面的凸缘与所述密封主体邻接，并且设置在所述密封主体上与所述密封面相对的一侧。

16.根据权利要去15所述的隔膜，其中，当所述密封主体处于自然状态时，所述连接部和所述平面的凸缘的径向周缘之间设置有间隙。

17.根据权利要求14所述的隔膜，其中，所述增强栓塞包括止动件，该止动件从所述主杆径向凸出，所述止动件用于防止所述主杆沿远离所述密封面的方向穿过所述密封主体移动。

18.根据权利要求14或17所述的隔膜，其中，所述增强栓塞包括切割刃，该切割刃从所述主杆垂下，在组装所述隔膜时，所述切割刃切割出穿过所述密封主体的中心部的孔。

19.根据权利要求1至18中任意一项所述的隔膜，其中，所述外凸缘、所述可变形腹板和所述密封主体为一体结构。

20.根据权利要求1至19中任意一项所述的隔膜，其中，所述外凸缘、所述可变形腹板和所述密封主体由热塑性材料模塑而成。

21.根据权利要求15至18中任意一项所述的隔膜，其中，所述增强栓塞由乙酰共聚物材料制成。

22.一种高压气体隔膜阀，该高压气体隔膜阀装配有根据权利要求1至21中任意一项所述的隔膜。