CN104471290A - 隔膜及隔膜阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由橡胶材料单独构成的具有单层结构、随着反复的升降而不容易引起密封性的下降及龟裂的发生、经济且耐久性优异的隔膜以及具有该隔膜的隔膜阀。隔膜的特征在于，安装在隔膜阀上的隔膜，是由橡胶材料构成的单层结构，具有随着流路的开闭而变形升降的膜部、和设置在所述膜部周围且夹持在阀体和阀帽之间的法兰部，所述法兰部上设置有圆环状的突条，所述突条由上方突出的上方突条和与所述上方突条相对应的位置开始向下方突出的下方突条构成，所述上方突条由内侧上方突条、与该内侧上方突条相比突出高度低的外侧上方突条呈阶梯状连续形成。

Description

隔膜及隔膜阀

技术领域

本发明涉及一种隔膜及隔膜阀，尤其是涉及一种能够抑制隔膜阀因流路反复开闭而引起的密封性下降和产生龟裂的高耐久性的隔膜及隔膜阀。

背景技术

现在，作为一种被安装在隔膜阀上的隔膜，因由PTFE等构成的合成树脂薄膜和EPDM或FPM等构成的橡胶薄膜的两层结构构成而为人所知。（例如，参照下述专利文献1）

图8是示出一种二层结构隔膜实例的纵向剖面图。

该隔膜具有在PTFE等构成的合成树脂薄膜A的上方与EPDM或FPM等构成的橡胶膜B层叠而成的二层结构。

合成树脂薄膜A的外缘附近，设置有安装隔膜阀时起导向作用的圆环状的突条。该突条由上方突出的上方突条C和上方突条相对应的位置向下方突出的下方突条D构成。下方突条D的内侧设置有隔槽E和与阀体紧密贴合用于确保密封性的下密封突条F。

橡胶膜B层叠在合成树脂薄膜A的上方突条C的内侧，其外缘部设置有与阀帽紧密贴合用于确保密封性的上密封突条G。

但是，此二层结构的隔膜与单层结构的隔膜相比，具有部件的件数增多，制造工时增加，制造成本增大的问题。另外，由于PTFE膜与橡胶薄膜相比柔韧性差，因此，具有一旦咬入异物则密封性能大大降低的问题。

另一方面，如果是由橡胶材料单独构成的单层结构的隔膜，虽然不会出现上述问题，但是具有耐久性变低的问题。

例如，假设是如图8所示的形状的隔膜，由橡胶材料单独构成的单层结构的情况，在阀体与阀帽之间紧固固定隔膜的周边部时，与具有PTFE层的二层结构的隔膜相比大幅压缩变形。此时，在上密封突条G的内侧根部H和外侧根部I上产生在阀帽的下表面上形成的接合上密封突条G的与槽的边缘相接触的大应力。

因此，如果流路开闭隔膜反复升降的话，以这些根部H、I为起点，短时间内会产生龟裂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第4232939号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明目的是解决上述现有技术的问题，提供一种由橡胶材料单独构成的单层结构，并且随着反复升降而不易引起密封性的降低和龟裂的产生，经济且耐久性优异的隔膜及具有该隔膜的隔膜阀。

解决问题的方案

权利要求1所述发明涉及一种隔膜，其特征在于，安装在隔膜阀上的隔膜，是由橡胶材料单独构成的单层结构，具有随着流路的开闭而变形升降的膜部和设置在所述膜部周围夹持在阀体和阀帽之间的的法兰部，所述法兰部上设置有圆环状的突条，所述突条由上方突出的上方突条和所述从上方突条相对应的位置开始向下方突出的下方突条构成，所述上方突条由内侧上方突条和与该内侧上方突条相比突出高度低的外侧上方突条呈阶梯状连续形成。

权利要求2所述发明涉及一种权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述内侧上方突条的内侧附近部低于所述外侧上方突条。

权利要求3所述发明涉及一种权利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述下方突条由内侧下方突条和与该内侧下方突条相比突出高度高的外侧下方突条呈阶梯状连续形成。

权利要求4所述发明涉及一种权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述内侧下方突条的高于所述外侧下方突条的外侧附近的部位。

权利要求5所述发明涉及一种权利要求1至4任一项所述的隔膜，其特征在于，厚度方向的大致中间位置上内置有加强布。

权利要求6所述发明涉及一种权利要求5所述的隔膜，其特征在于，所述加强布由尼龙构成。

权利要求7所述发明涉及一种权利要求1至4任一项所述的隔膜，其特征在于，该隔膜的表面覆盖有树脂构成的薄膜。

权利要求8所述发明涉及一种隔膜阀，其特征在于，具有权利要求1至7任一项所述的隔膜。

发明效果

根据权利要求1所述发明，由橡胶材料构成的单层结构的隔膜上，法兰部上设置的圆环状突条的上方突条，由于具有由内侧上方突条和与该内侧上方突条相比突出高度低的外侧上方突条呈阶梯状连续形成的结构，所以，外侧上方突条能够抑制内侧上方突条的变形。因此，能够防止由于内侧上方突条产生应力缓和而导致密封性下降的情况。其结果是，能够获得虽然是由橡胶材料构成的单层结构，然而耐久性优异的隔膜。

根据权利要求2所述发明，由于内侧上方突条的内侧附近部低于外侧上方突条，所以能够防止向内侧上方突条的根部产生大应力。因此，能够防止以根部为起点短期间产生龟裂的情况，从而获得耐久性更加优异的隔膜。

根据权利要求3所述发明，由于下方突条由内侧下方突条和与该内侧下方突条相比突出高度高的外侧下方突条呈阶梯状连续形成，所以能够使作为密封面起作用的内侧下方突条，大面积的可靠地紧密贴合阀体，密封性能得以提高。

根据权利要求4所述发明，由于所述内侧下方突条高于所述外侧下方突条的外侧附近部，因此，作为密封面起作用的内侧下方突条，能够在高压力下紧密接合阀体，密封性能得以提高。

根据权利要求5所述发明，由于在厚度方向的大致中间位置上内置有加强布，加强布能使加强效果充分发挥，因此能够获得耐久性优异的隔膜。

根据权利要求6所述发明，由于加强布由尼龙制成，加强布能使加强效果更加充分发挥，因此能够获得具有极其优异的耐久性的隔膜。

根据权利要求7所述发明，由于隔膜表面覆盖有树脂构成的薄膜，树脂薄膜能使加强效果充分发挥，因此能够获得具有优异耐久性的隔膜。

根据权利要求8所述发明，由于是具有权利要求1至7任一项所述隔膜的隔膜阀，因此，能够抑制由于隔膜阀的流路反复开闭而导致密封性下降及龟裂的产生，成为具有既经济又具备优异耐久性的隔膜的隔膜阀。

附图说明

图1是本发明所述的隔膜的示意图，（a）是平面图，(b)是A-A线的剖面图，(c)是仰视图。

图2（a）是图1（b）的圆内放大图，（b）是其变更例的示意图。

图3是本发明所述的隔膜以及从该隔膜上方按压的阀帽的部分放大图。

图4是本发明所述的具有隔膜的隔膜阀的平面示意图（组装状态、流路全开状态、流路全闭状态的共通的平面图）。

图5是本发明所述的具有隔膜的隔膜阀的组装状态的示意图，（a）是图4的A-A线的剖面图、（b）是图4的B-B线的剖面图。

图6是本发明所述的具有隔膜的隔膜阀的流路全开状态的示意图，（a）是图4的A-A线的剖面图、（b）是图4的B-B线的剖面图。

图7是本发明所述的具有隔膜的隔膜阀的流路全闭状态的示意图，（a）是图4的A-A线的剖面图，（b）是图4的B-B线的剖面图。

图8是现有的二层结构的隔膜的实例的纵向剖面示意图。

具体实施方式

以下，关于本发明所述的隔膜以及隔膜阀的优选实施方式，参照附图进行说明。

图1是本发明所述的隔膜的示意图，（a）是平面图，(b)是A-A线的剖面图，(c)是仰视图。图2（a）是图1（b）的圆内放大图，（b）是其变更例的示意图。

本发明所述的隔膜1，具有随着隔膜阀流路的开闭而变形升降的平面呈圆形的膜部2和设置在该膜部2周围夹持在隔膜阀的阀体与阀帽之间的法兰部3。

本发明所述的隔膜1是一种由橡胶材料构成的单层结构的隔膜。作为橡胶材料，天然橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯橡胶、氟橡胶（FPM）、乙丙橡胶（EPDM）等是适合使用的，特别是乙丙橡胶（EPDM）尤其适合使用。

隔膜1的法兰部3设置有圆环状突条31和纵剖圆环状突条31的纵剖突条32。

圆环状突条31由上方突出的上方突条311和在隔膜1的半径方向上与上方突条311相对应的位置向下方突出的下方突条232构成。并且，纵剖突条32仅向下方突出。

上方突条311由内侧上方突条311a和与该内侧上方突条311a相比突出高度较低的外侧上方突条311b呈阶梯状连续形成。

由此，外侧上方突条311b能够抑制内侧上方突条311a的变形，并且能够防止内侧上方突条311a产生应力缓和、密封性下降的情况。其结果是能够获得耐久性优异的隔膜。

并且，本说明书中的“高度”，在隔膜的上表面定义为“比上方高的部分”，在隔膜的下表面定义为“比下方高的部分”。

内侧上方突条311a的内侧附近部313低于外侧上方突条311b的高度。

由此，能够防止对内侧上方突条311a的内侧附近部的根部施加较大的应力。所以，能够防止短时间内以根部P为起点的龟裂的产生，能够获得耐久性更加优异的隔膜。

关于上述隔膜龟裂的产生，以下参照图3进行更加详细地说明。

隔膜1安装于隔膜阀上的状态参照图5至图7，隔膜1的上表面通过阀帽6按压安装。

阀帽6在与隔膜1相接触的下表面上，如图3的圆内所示，设置有嵌入内侧上方突条311a的定位槽。由于该槽的内侧边缘部61与隔膜1的内侧上方突条311a的内侧根部P相接触，因此隔膜变形时内侧根部P被施加较大应力，成为龟裂发生的起点。

本发明中，由于内侧上方突条311a的内侧附近部313低于外侧上方突条311b的高度，定位槽的边缘部分61与内侧上方突条311a的根部P不接触，因此能够防止根部P作为龟裂发生的起点。

内侧上方突条311a的根部P，可以以内侧上方突条311a向内侧附近部313逐渐变低的方式形成（参照图2（a）），也可以以内侧上方突条311a向内侧附近部313先低后高的方式凹陷而形成（参照图2（b））。

下方突条312，由内侧下方突条312a和与该内侧下方突条312a相比突出高度高的外侧下方突条312b呈阶梯状连续形成。由此，作为密封面起作用的内侧下方突条312a可以大面积地可靠地紧密接触阀体5，能够提高密封性。

内侧下方突条312a的突出高度高于外侧下方突条312b的外侧附近部314的高度。

由此，作为密封面起作用的内侧下方突条312a可以在高压力下紧密接触阀体5，能够提高密封性。

本发明所述的隔膜1具有膜部2变形前的形状特征。

其中，“变形前的形状”是指隔膜安装于隔膜阀前的状态下的形状，也就是在隔膜的模具成型时的形状。图1，图2和图5所示为变形前的形状。

本发明所述的隔膜1，其膜部2的下表面变形前的形状是从外缘部21朝向中心部22下降之后上升而形成的曲面。

具体来说，膜部2的下表面如图1（b）所示，中间部23位于外缘部21与中心部22之间的最下方位置，从外缘部21开始朝向中间部23形成下降曲面状（称为第1曲面I），从中间部23开始朝向中心部22形成上升曲面状（称为第2曲面II）。换言之，在隔膜1的下表面形成纵剖面形状为大致呈W字状的连续的曲线状。

第1曲面I和第2曲面II是连续的。中心部22处形成有后述的纵剖突条32。第1曲面I从外缘部分21开始朝向中间部23下降。第2曲面II从中间部23开始朝向内侧（中心方向）上升到达纵剖突条32后，在纵剖突条32上朝向中心部22而下降。

第2曲面II除中心部22以外，位于比中间部23高的上方位置，中心部22与中间部23的上下方向位置大致相等。

并且，本发明中，上下方向是指沿隔膜阀的阀杆的方向，上方向是指与隔膜阀的阀杆相连接的悬挂件4突出的方向（图1（b）中的上方向），下方向是指其反方向（图1（b）中的下方向）。

图4至图7是具有本发明所述隔膜1的隔膜阀的示意图。图4是隔膜阀的平面图（组装状态、流路全开状态、流路全闭状态共通的平面图）。图5至图7分别是具有本发明所述隔膜的隔膜阀的安装状态（图5）、流路全开状态（图6）、流路全闭状态（图7）的示意图，在各图中，（a）是图4的A-A线的剖视图，（b）是图4的B-B线的剖视图。

隔膜阀包括：具有供流体流通的流路的阀体5、在流路接触或远离流路而使流路开闭的隔膜1，与阀体5夹持固定隔膜1法兰部3的阀帽6、通过悬挂件4与隔膜1连接的阀杆7、用于升降阀杆7的操作机构8。

操作机构8不仅限于图4至图7中所示的气动式制动器，也可以是手动式手柄等。

本发明所述的隔膜1，由于膜部2的下表面变形前的形状为从外缘部21开始朝向中心部22下降之后上升而形成的曲面状，如图5至图7所理解的那样，与现有的只向下方或上方弯曲的形状的隔膜相比，减少了膜部2随着隔膜1的升降而产生的变形量。

因此，即使重复隔膜阀的开闭操作，隔膜1也难以产生龟裂，能够获得耐久性优异的隔膜。

本发明所述的隔膜1，如图1（b）所示，膜部2的下表面的最上部位置位于膜部2的外缘部21，最下部位置位于外缘部21与中心部22之间的中间部23。

其中，膜部2的下表面的最上部位置与最下部位置之间的上下方向距离L优选为膜部2直径D的10%以下。并且，膜部2的直径D与阀帽6和隔膜1上表面相接触部分的内径相等。

这样，由于膜部整体的弯曲程度设定得较小（10%以下），膜部2随着隔膜1的升降而产生的变形量变得非常小，因此能够达到有效地提高耐久性的效果。

但是，弯曲的程度变得过小，则难以可靠地进行流路的开闭，因此距离L优选地设定在直径D的5～10%的范围内。例如，直径D为φ54mm时，距离L设定为5mm左右。

按隔膜1的形状在隔膜1厚度方向的大致中间位置内置加强布9。加强布9如虚线所示。

本发明所述的隔膜1，如上所述，与现有的隔膜相比弯曲小，因此在模具成型过程中，沿隔膜的形状在厚度方向的大致中间位置上易于放置加强布9。从而能够可靠地发挥加强布的加强效果，获得提高耐久性的优异效果。

加强布9的材料没有特别限定，可以使用碳纤维、合成树脂、金属、碳纤维等，优选使用能够针对隔膜的反复变形而耐久性良好的尼龙。

另外，虽然未图示，但是为了提高耐久性，也可以在隔膜的表面覆盖树脂构成的薄膜。树脂薄膜优选使用PTFE制成的薄膜。

并且，本发明中隔膜1的膜部2变形前的形状（弯曲形状）并不局限于示意图例，只要不偏离本发明的宗旨，可以适当采用为公众所知的各种各样的形状。

另外，本发明所述的隔膜阀，并不局限于示意图例的流路内阀座突出的内衬型隔膜阀，也可以是不具备突出阀座的隔膜阀。

产业上的可利用性

本发明也可能适合使用于微生物培养装置中用于采样管以及供给液管等的开闭所使用的隔膜阀。

符号的说明

1隔膜

2膜部

3法兰部

31圆环状突条

32纵剖突条

311上方凸条

311a内侧上方凸条

311b外侧上方凸条

312下方凸条

312a内侧下方凸条

312b外侧下方凸条

313内侧上方凸条的内侧附近部

314外侧下方凸条的外侧附近部

5阀体

6阀帽

7阀杆

8操作机构

Claims (8)

1.一种隔膜，其特征在于：

该隔膜安装在隔膜阀上，是由橡胶材料构成的单层结构；

具有随着流路的开闭而变形升降的膜部、和设置在所述膜部周围且夹持在阀体和阀帽之间的的法兰部；

所述法兰部上设置有圆环状的突条；

所述突条由上方突出的上方突条和与所述上方突条相对应的位置开始向下方突出的下方突条构成；

所述上方突条由内侧上方突条和与该内侧上方突条相比突出高度低的外侧上方突条呈阶梯状连续形成。

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述内侧上方突条的内侧附近部低于所述外侧上方突条。

3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其特征在于，所述下方突条由内侧下方突条和与该内侧下方突条相比突出高度高的外侧下方突条呈阶梯状连续形成。

4.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述内侧下方突条高于所述外侧下方突条的外侧附近部。

5.根据权利要求1至4任一项所述的隔膜，其特征在于，厚度方向的大致中间位置上内置有加强布。

6.根据权利要求5所述的隔膜，其特征在于，所述加强布由尼龙构成。

7.根据权利要求1至4任一项所述的隔膜，其特征在于，该隔膜表面覆盖有树脂构成的薄膜。

8.一种隔膜阀，其特征在于，具有权利要求1至7任一项所述的隔膜。