CN104487743A - 隔膜及隔膜阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隔膜以及具有该隔膜的隔膜阀。其可以抑制随隔膜阀的流路开闭，隔膜升降而引起的龟裂。该隔膜的特征在于：一种安装在隔膜阀上的隔膜。该隔膜具有随着流路的开闭而升降变形的膜部以及，设置在所述膜部周围的阀体与阀盖之间夹持的法兰部。所述膜部下表面变形前的形状是从周边向中心延伸，形成从下降到上升的曲面。

Description

隔膜及隔膜阀

技术领域

本发明涉及一种隔膜以及隔膜阀。更详细的是，涉及一种可以抑制由于反复进行隔膜阀流路开闭引发的龟裂的高耐久性隔膜以及隔膜阀。

背景技术

通常，安装在隔膜阀上的隔膜是通过使用模具，将橡胶或者树脂等材料按照预定形状制造成型。

通常，隔膜的成型是在下降状态下（流路处于关闭状态）隔膜成型情况（封闭成型），以及上升状态（流路处于打开状态）隔膜成型（打开成型）情况中的任意一种情况下进行。

关闭成型情况下制造的隔膜是向下弯曲的形状（例如，参照下述专利文献1的图19），打开成型情况下制造的隔膜是向上弯曲的形状（例如，参照下述专利文献2的图8）。

然而，这种传统形状向下或者向上弯曲的隔膜在隔膜阀的开闭引起的隔膜的升降中会发生大幅度的变形。也就是说，下方向弯曲形状中成型的隔膜在打开流路时，会向上方向发生大幅度的变形。上方向弯曲形状中成型的隔膜在流路关闭时，会向下方向发生大幅度的变形。

因此，反复进行隔膜阀开闭操作时，隔膜会反复发生大幅度的变形，所以作为变形基端部的弯曲部的外边缘部附近具有容易发生龟裂的问题。

另外，为了增强隔膜的强度，提高其耐久性，已有将由橡胶材料构成的隔膜用基布强化了的织物隔膜。（例如，参照下述专利文献2）。

这种织物隔膜，将基布插入在沿隔膜形状的厚度方向的大致中间位置，如果基布的位置偏移，则得不到足够的强度和提高耐久性的效果。

然而，上述传统的向下或者向上弯曲形状的隔膜，因为大幅度弯曲，很难将基布插入到沿隔膜形状厚度方向的大致中间位置。具体的说，具有基布在隔膜的中心附近，向厚度方向的中间位置的下方偏离的问题。

专利文献1：日本专利第4232939号公报

专利文献2：日本特开2002-L264141号公报。

发明内容

发明要解决的问题

本发明为解决上述传统的问题，提出一种隔膜以及具有该隔膜的隔膜阀。其可以抑制随隔膜阀的流路开闭，隔膜升降而引起的龟裂。

解决问题的方案

权利要求1涉及的发明，是关于一种隔膜，其特征在于：一种安装在隔膜阀上的隔膜，该隔膜具有随着流路的开闭而升降变形的膜部以及，设置在膜部周围的阀体与阀盖之间夹持的法兰部。所述膜部下表面变形前的形状是周边向中心延长，形成从下降到上升的曲面。

权利要求2涉及的发明，是关于记载于权利要求中的一种隔膜，其特征在于：所述膜部下表面的最上部位置和最下部位置之间的上下距离小于所述膜部直径的10%。

权利要求3涉及的发明，是关于记载于权利要求1或者2中的一种隔膜，其特征在于：在厚度方向的大致中间位置内置加强织物。

权利要求4涉及的发明，是关于记载于权利要求3中的一种隔膜，其特征在于：所述加强织物由尼龙构成。

权利要求5涉及的发明，是关于记载于权利要求1或者2中的一种隔膜，其特征在于：在其表面覆盖有树脂构成的薄膜。

权利要求6涉及的发明，关于一种隔膜阀，其特征在于：具有权利要求1到5任一项所述的隔膜。

发明效果

根据权利要求1所述的发明，随着流路开闭而升降变形的膜部变形前的形状为外缘向中心延伸形成从下降到上升的曲面，与传统的仅仅从下方或者上方弯曲形状的隔膜相比，减少了隔膜阀的开闭操作引起的随隔膜升降的变形量。因此，即使反复进行隔膜阀的开闭操作，隔膜很难发生龟裂，可以得到耐久性优异的隔膜。

此外，与传统的隔膜相比由于弯曲小，成型时，容易在沿隔膜形状厚度方向的大致位置处增加加强织物。因此，能可靠的表现出加强织物的加强效果，具有提高优异耐久性的效果。

根据权利要求2所述的发明，膜部下表面的最上部位置和最下部位置之间的上下方向距离小于膜部直径的10%，大幅度减少了隔膜阀的开闭操作引起的隔膜升降的变形量。可以得到耐久性优异的隔膜。

根据权利要求3所述的发明，由于在厚度方向的大致中间位置内置加强织物，充分表现出加强织物的加强效果，可以得到耐久性优异的隔膜。

根据权利要求4所述的发明，由于加强织物由尼龙构成，表现出加强织物高的加强效果，可以得到具有优异耐久性的隔膜。

根据权利要求5所述的发明，在其表面覆盖有树脂薄膜构成的薄膜，表现出树脂薄膜的加强效果，可以得到具有优异耐久性的隔膜。

根据权利要求6所述的发明，具有权利要求1到5中任一项记载的隔膜的隔膜阀，具备具有优异耐久性隔膜的隔膜阀。

附图说明

图1是本发明涉及的隔膜的示意图，（a）是平面图，（b）是A-A线剖面图、（c）是仰视图。

图2中（a）是图1（b）的圆内放大图、（b）是表示其变更例的示意图。

图3是本发明涉及的隔膜以及该隔膜上方按压阀盖的部分放大图。

图4是本发明涉及的隔膜以及具有该隔膜的隔膜阀的平面图（组装状态、流路全开状态、流路全闭状态共同的平面图）。

图5是本发明涉及的具有隔膜的隔膜阀的组装状态示意图，图5（a）是图4的A-A线剖视图、图5（b）是图4的B-B线剖视图。

图6是本发明涉及的具有隔膜的隔膜阀的流路全开状态示意图，图6（a）是图4的A-A线剖视图、图6（b）是图4的B-B线剖视图。

图7是本发明涉及的具有隔膜的隔膜阀的流路全闭状态示意图，图7（a）是图4的A-A线剖视图、图7（b）是图4的B-B线剖视图。

具体实施方式

以下对于本发明涉及的隔膜以及隔膜阀的优选实施方式，参照图面进行说明。

图1为本发明涉及的隔膜的示意图，（a）是平面图、（b）是A-A线剖面图、（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。

本发明所述隔膜1具有随着流路的开闭而变形升降的平面图呈圆形的膜部2以及，设置在膜部周围的阀体与阀盖之间夹持的法兰部3。

本发明所述隔膜1具有膜部2变形前的形状特征。

这里，“变形前的形状”是，将隔膜安装在隔膜阀之前的状态下的形状，换言之，在隔膜的模具成型时的形状。图1，2以及图5所示为变形前的形状。

本发明涉及的隔膜1，其膜部2的下表面变形前的形状为外缘部向中心延伸形成从下降到上升的曲面。

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向中间部23延伸，形成下降的曲面称为第1曲面I，从中间部23向中心部22延伸，形成上升的曲面称为第2曲面II。换言之，隔膜1的下表面其纵剖面形状为大致呈W字状的连续曲面。

第1曲面I和第2曲面II是连续的。在中心部22形成后述的纵剖突条32。第1曲面I是从外缘部21向中间部23延伸呈下降状态。第2曲面II是从中间部23向内（中心方向）延伸，呈上升状态，到达纵剖突条32后，从纵剖突条32向中心部22延长，呈下降状态。

第2曲面II除中心部22以外均位于比中间部23高的上方位置，中心部22位于与中间部23上下方向大致相等的位置。

在本发明中，所谓的上下方向是沿着隔膜阀的阀杆方向。上方向为与隔膜阀的阀杆连接的悬挂件的突出方向（图1（b）中的上方），下方向是与其相反的方向（图1（b）中的下方）。

图4到图7是具备本发明所述隔膜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、流路全闭状态共同的平面图）。图5到图7分别为具备本发明涉及隔膜的隔膜阀的组装状态（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线剖视图、（b）是图4的B-B线剖视图。

隔膜阀具有供流体流过的流路的阀体5，通过接触或者远离流路从而控制流路开闭的隔膜1，与阀体5夹持固定隔膜1法兰部3的阀盖6，通过悬挂件4与隔膜1连接的阀杆7，以及使阀杆7升降的操作机构8。

操作机构8不仅限于图4到图7所示的气动制动器，也可以是手动手柄。

本发明涉及的隔膜1的膜部2下表面变形前的形状为外缘部21向中心部22延伸，形成从下降到上升的曲面形状，如图5至图7所理解的，与传统的仅仅向下或者向上弯曲的隔膜相比，减少了膜部2随隔膜1的升降而产生的变形量。

因此，即使反复进行隔膜阀的开闭操作，隔膜1也很难发生龟裂，可以得到耐久性优异的隔膜。

本发明涉及的隔膜1，如图1（b）所示，膜部2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。

在此，膜部2下表面的最上部位置和最下部位置之间的上下方向距离L优选小于膜部2的直径D的10%。膜部2的直径D与阀盖6和隔膜1上表面相抵接部分的内径相等。

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。

本发明涉及的隔膜1的材质没有特别的限定，优选使用天然橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯橡胶、氟橡胶（FPM）、乙丙橡胶（EPDM）等的橡胶材料。

本发明涉及的隔膜1可以是上述橡胶材料形成的单层结构的隔膜，也可以是上述橡胶材料形成的橡胶膜和聚四氟乙烯树脂（PTFE）等的合成树脂膜层叠而成的双层结构的隔膜。

图1，2中所示为橡胶材料形成的单层结构的隔膜。

在隔膜1厚度方向的大致中间位置，按隔膜1的形状内置加强织物9。加强织物9如虚线所示。

本发明所述的隔膜1如上所述，与传统的隔膜相比弯曲小，模具成型时，按隔膜的形状在其厚度方向大致中间的位置很容易的放置加强织物9。因此，可靠的表现出加强织物的加强效果。可以获得提高优异耐久性的效果。

加强织物9的材质没有特别的限定，可以使用碳纤维、合成树脂、金属、碳纤维等，优选使用对于隔膜的反复变形耐久性优异的尼龙。

另外，虽然未图示，为了提高耐久性，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。

在隔膜1的法兰部设置有圆环状突条31以及纵贯圆环状突条31的纵剖突条32。

圆环状突条31由向上方突出的上方突条311，以及在隔膜的半径方向上从与上方突条311对应的位置向下方突出的下方突条312构成。纵剖突条32仅仅从下方突出。

上方突条311是由内侧上方突条311a，以及比该内侧上方突条311a的突出高度低的外侧上方突条311b形成的连续阶梯状。

因此，外侧上方突条311b可以抑制内侧上方突条311a的变形，内侧上方突条311a上产生缓和应力，防止密封性下降。其结果是可以获得耐久性优异的隔膜。

因此，本说明书中“高度”的定义是在隔膜的上表面上“比上方高的部分”,在隔膜的下表面上是“比下方高的部分”。

内侧上方突条311a的内侧附近部分313的高度，比外侧上方突条311b的高度低。

由此可避免在内侧上方突条311a的内侧附近部313的根部P处产生较大的应力。因此可以防止作为起点的根部P在短时间发生龟裂的情况，进一步获得耐久性优异的隔膜。

以下，关于上述隔膜的龟裂发生，参照图3进行更详细的说明。

在将隔膜1安装在隔膜阀的状态中（参照图5至图7），隔膜1的上表面通过阀盖按压。

阀盖6在与隔膜1抵接的下表面，如图3的内圆所示，设置有嵌入内侧上方突条311a的定位用凹槽。通过该凹槽的内侧边缘部抵接隔膜1的内侧上方突条311a的内侧根部P，隔膜变形时，内侧根部P被施加了很大的应力，是龟裂发生的起点。

在本发明中，由于内侧上方突条311a的内侧附近部313的高度低于外侧上方突条311b的高度，定位用凹槽的边缘部61不抵接内侧上方突条311a的根部P，可以防止根部P作为龟裂发生的起点。

内侧上方突条311a的根部P可以是内侧上方突条311a向内侧附近部313延伸，渐渐高度变低而形成的，也可以是内侧上方突条311a向内侧附近部313延伸，变低而后变高的方式凹陷而形成（参照图2(b)）。

下方突条312是由内侧下方突条311a以及比该内侧下方突条312a的突出高度低的外侧下方突条311b形成的连续阶梯状。由此作为密封面的内侧下方突条312a以较宽面积可靠地紧密接触阀体5，可以提高密封性。

内侧下方突条312a的突出高度比外侧下方突条312b的外侧附近的部位314的高度高。

由此，作为密封面的内侧下方突条312a在高压力下紧密接触阀体5，可以提高密封性。

但是，在本发明中，隔膜突条的形态并不限于图示的情况，只要不偏离本发明的目的，可以适当采取一致的各种各样的突条。

此外，本发明涉及的隔膜阀，不仅限于图示中在流路内阀座突出的内衬型隔膜阀，也可以是不具有突出阀座的隔膜阀。

本发明可以适用于，例如微生物的培养装置中的用于采样管或者供液管的开闭的隔膜阀。

图号说明

1：隔膜，2：膜部，21：外缘部，22：中心部，23：中间部，3：法兰部，4：悬挂件，5：阀体，6：阀盖，7：阀杆，8：操作机构，Ｌ：最上部位置和最下部位置之间的上下方向距离，Ｄ：膜部的直径

Claims (6)

1.一种隔膜，安装在隔膜阀上，其特征在于：该隔膜具有随着流路的开闭而变形升降的膜部以及，设置在膜部周围的阀体与阀盖之间夹持的法兰部，所述膜部下表面变形前的形状是从周边向中心延伸形成从下降到上升的曲面。

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于：所述膜部下表面的最上部位置和最下部位置之间的上下方向距离小于所述膜部直径的10%。

3.根据权利要求1或2所述的隔膜，其特征在于：在厚度方向的大致中间位置内置加强织物。

4.根据权利要求3所述的隔膜，其特征在于：所述加强织物由尼龙构成。

5.根据权利要求1或2所述的隔膜，其特征在于：在其表面覆盖有树脂构成的薄膜。

6.一种隔膜阀，其特征在于：具有权利要求1到5中任一项所述的隔膜。