CN105008777A - 隔膜阀 - Google Patents

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Abstract

提供一种隔膜阀，能够消除圆盘状隔膜的问题点，即，变形量较大而容易扬尘的问题、伴随着开闭而流体通路容积变化较大的问题、以及通路封闭时的隔膜的受压面积较大的问题。隔膜(5)为合成树脂制，由嵌合固定于阀杆(4)的圆筒状部(21)、将圆筒状部(21)的下端开口封闭的底壁部(22)、设于圆筒状部(21)的上端部的凸缘部(23)、以及设于底壁部(22)中央部且与流体流入通路(2a)上端开口相面对的凸部(24)构成。圆筒状部(21)的轴向中间部分(33)的纵截面形状为向径向外侧凸出的大致圆弧状。

Description

隔膜阀
技术领域
本发明涉及隔膜阀，尤其涉及使用了PTFE等合成树脂制的隔膜的隔膜阀。
背景技术
作为隔膜阀，公知有如下隔膜阀，具有：设有流体通路的阀体；能够装拆地配置在形成于阀体中的流体通路的周缘上的阀座；通过被按压于阀座或从阀座分离而进行流体通路的开闭的圆盘状隔膜；以及使按压隔膜的中央部的隔膜按压件上下移动的上下移动机构(专利文献1等)。
这样的隔膜通过将其外周缘部固定于阀体，而将设置于阀体的朝上凹部的开口密封，并且，其中央部分相对于外周缘部能够弹性变形(能够上下移动)，伴随着阀杆的上下移动而弹性变形，从而有助于流体通路开闭。
隔膜是由例如镍合金薄板构成的部件，形成为切成圆形且使中央部向上方鼓出的倒碟形。隔膜也可以是由不锈钢薄板构成的部件、或由不锈钢薄板与镍钴合金薄板的层叠体构成的部件。另外，也公知有PTFE制的隔膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-42314号公报
发明内容
在上述以往的隔膜阀中，由于隔膜的圆盘状部分整体发生变形，所以存在变形量较大而容易扬尘的问题，另外，也存在伴随着开闭而流体通路的容积变化较大的问题、和通路封闭时的隔膜的受压面积较大的问题。
本发明的目的在于，提供一种隔膜阀，能够消除圆盘状隔膜的问题点，即，变形量较大而容易扬尘的问题、伴随着开闭而流体通路的容积变化较大的问题、以及通路封闭时的隔膜的受压面积较大的问题。
用于解决课题的手段
本发明的隔膜阀具有：设有流体通路的阀体；设于阀体的上方的壳体；将流体通路开闭的隔膜；通过上升或下降而使隔膜向关闭或打开方向移动的阀杆，所述隔膜阀的特征在于，隔膜为合成树脂制，由嵌合固定于阀杆的圆筒状部、将圆筒状部的下端开口封闭的底壁部、设于圆筒状部的上端部的凸缘部、以及设于底壁部中央部且与流体通路上端开口相面对的凸部构成，圆筒状部的轴向中间部分的纵截面形状为向径向外侧凸出的大致圆弧状。
隔膜不是以往那样的圆盘状，而是由带凸缘部的圆筒状部和设有凸部的底壁部构成的有底大致圆筒状。而且，圆筒状部的轴向中间部分的纵截面形状为向径向外侧凸出的大致圆弧状，由此，圆筒状部的轴向中间部分能够容易地沿轴向弹性变形(压缩变形)。
由此，能够得到隔膜的凸部将流体通路的上端开口封闭的封闭状态、和使圆筒状部压缩变形而使隔膜的凸部从流体通路的上端开口脱离的开放状态。在此，圆筒状部的变形是维持圆筒状的状态下的变形，将流体通路的开口封闭的凸部不变形，因此，与中央部变形的圆盘状隔膜相比，能够将变形减小。由此，能够消除圆盘状隔膜具有的如下问题点：变形量较大而容易扬尘、伴随着开闭而流体通路的容积变化较大、以及通路封闭时的隔膜的受压面积较大。
隔膜能够作为使用了模具的合成树脂制成型品或通过机械加工制成的加工品而得到。作为合成树脂无特别限定，适用耐化学性及耐腐蚀性高的四氟乙烯树脂(PTFE)等氟树脂。通过为这样的合成树脂制，与金属制的隔膜相比，耐腐蚀性也能够提高。作为除PTFE以外的氟树脂，能够列举出四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、偏氟乙烯树脂(PVDF)等。
优选的是，在隔膜的圆筒状部的下部内周设有内螺纹部，通过使该内螺纹部与设于阀杆的外周的外螺纹部螺合，而将隔膜安装于阀杆上，圆筒状部的轴向中间部分与圆筒状部的下部相比为薄壁。
由此，能够可靠地进行伴随着阀杆的移动的隔膜的移动，并且能够将隔膜的圆筒状部的轴向中间部分的弹性变形量增大。
优选的是，在壳体上设有引导阀杆并且承托向上方移动后的隔膜的凸缘部的圆筒状引导部，在圆筒状引导部的下端面与隔膜的凸缘部的上表面之间夹设有弹性构件。
由此，通过使引导阀杆的圆筒状引导部还具有承托隔膜的凸缘部的功能而将构造简化，另外，通过在圆筒状引导部的下端面与隔膜的凸缘部的上表面之间夹设弹性构件，防止合成树脂制的隔膜受到损伤。
隔膜阀可以是上下移动机构为开闭手柄等的手动阀，也可以是上下移动机构为合适的致动装置的自动阀，自动阀的情况下的致动装置可以基于流体(气体)压而动作，也可以基于电磁力而动作。
此外，在本说明书中，将阀杆的移动方向(隔膜的轴向)称为上下方向，该方向仅为便于说明，在实际的安装中，不仅存在将上下方向设为垂直方向的情况，也存在将上下方向设为水平方向的情况。
发明效果
根据本发明的隔膜阀，能够消除圆盘状隔膜具有的如下问题点：变形量较大而容易扬尘、伴随着开闭而流体通路的容积变化较大、以及通路封闭时的隔膜的受压面积较大。
附图说明
图1是表示本发明的隔膜阀的一个实施方式的纵剖视图。
图2是将隔膜的外周面放大示出的图，示出了流体通路封闭的状态。
图3是将隔膜的外周面放大示出的图，示出了流体通路开放的状态。
附图标记说明
(1)：隔膜阀，(2)：阀体，(2a)：流体流入通路，(2b)：流体流出通路，(4)：阀杆，(5)：隔膜，(10)：碟形弹簧(弹性构件)，(21)：圆筒状部，(22)：底壁部，(23)：凸缘部，(24)：凸部，(31)：上部，(32)：下部，(32a)：内螺纹部，(33)：中间部(轴向中间部分)，(34a)：外螺纹部，(37)：圆筒状引导部。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下的说明中，上下及左右是指图1的上下及左右。
图1示出本发明的隔膜阀的一个实施方式，隔膜阀(1)具有：阀体(2)；安装于阀体(2)的上方的壳体(3)；在壳体(3)内能够上下移动地配置的阀杆(4)；嵌合固定于阀杆(4)下部的隔膜(5)；在阀杆(4)的上端部与阀杆(4)一体地设置的活塞(6)；设于壳体(3)的上部且将活塞(6)能够上下移动地收容的活塞室(7)；将壳体(3)的上端开口封闭的阀盖(8)；和将阀盖(8)的中央部贯穿的调节器(adjuster)(9)。
在阀体(2)中设有朝上开口的凹部(11)。在凹部(11)的底面上连通有向下端开口的流体流入通路(2a)的上端开口，在凹部(11)的右侧面上连通有向右端开口的流体流出通路(2b)的左端。阀体(2)的凹部(11)由上侧的大径部(11a)、和与大径部(11a)经由层差面(11c)而相连的下侧的小径部(11b)构成。
隔膜(5)是合成树脂制的，同时如图2及图3所示，由嵌合固定于阀杆(4)的圆筒状部(21)、将圆筒状部(21)的下端开口封闭的底壁部(22)、设于圆筒状部(21)的另一端部的朝外的凸缘部(23)、及设于底壁部(22)中央部且与流体流入通路(2a)的上端开口相面对的圆锥状的凸部(24)构成。
隔膜(5)的圆筒状部(21)由与朝外的凸缘部(23)的下侧相连的圆筒状的上部(31)、与底壁部(22)的上侧相连的圆筒状的下部(32)、和位于上部(31)与下部(32)之间的中间部(33)构成。中间部(33)的纵截面形状为凸圆弧状。上部(31)及下部(32)嵌合于阀杆(4)，中间部(33)的内周面不与阀杆(4)的外周面接触。下部(32)与上部(31)及中间部(33)相比形成为厚壁。
阀杆(4)具有前端侧的小径部(34)、与小径部(34)的上侧相连的中间径部(35)、和与中间径部(35)的上侧相连的大径部(36)。活塞(6)在大径部(36)的上端附近一体化。大径部(36)能够上下移动地穿插于设在壳体(3)内的圆筒状引导部(37)中。在小径部(34)的外周形成有外螺纹部(34a)。
圆筒状引导部(37)的下端部与壳体(3)的底壁(3a)的底面相比向下方突出，并用其下端面将隔膜(5)的朝外的凸缘部(23)的上表面承托。在圆筒状引导部(37)的下端面与隔膜(5)的朝外的凸缘部(23)的上表面之间夹设有两片碟形弹簧(弹性构件)(10)。隔膜(5)的朝外的凸缘部(23)及多片(在此为两片)碟形弹簧(10)夹持于圆筒状引导部(37)的下端面与阀体(2)的凹部(11)的层差面(11c)之间，无法进行上下方向的移动。
隔膜(5)的圆筒状部(21)的上部(31)嵌合于阀杆(4)的中间径部(35)上。该嵌合为圆筒状部(21)的上部(31)与阀杆(4)的中间径部(35)能够相对地上下移动的嵌合。在隔膜(5)的圆筒状部(21)的下部(32)的内周设有内螺纹部(32a)，通过使圆筒状部(21)的下部(32)的内螺纹部(32a)与阀杆(4)的小径部(34)的外螺纹部(34a)螺合，而将隔膜(5)安装于阀杆(4)上。中间部(33)由于纵截面形状为凸圆弧状且不与阀杆(4)的外周面接触，所以在使圆筒状部(21)的下部(32)向接近圆筒状部(21)的上部(31)的方向移动时能够发生弹性变形(压缩变形)。
在活塞室(7)内形成有活塞(6)的上侧的操作气体导入室(12)及活塞(6)的下侧的操作气体导入室(13)。通过向上侧的操作气体导入室(12)导入操作气体，能够使阀杆(4)向下方移动，通过向下侧的操作气体导入室(13)导入操作气体，能够使阀杆(4)向上方移动。在壳体(3)的底壁(3a)上立设有引导活塞(6)的上下移动的销(14)。
在阀盖(8)的中央部设有贯穿孔(15)，在贯穿孔(15)的上部设有内螺纹部(15a)。设于调节器(9)的外周的外螺纹部(9a)与贯穿孔(15)的内螺纹部(15a)螺合。由此，通过使调节器(9)向下方移动，而能够限制阀杆(4)的向上方的移动。
如图1及图2所示，在使阀杆(4)移动于下方的状态下，成为隔膜(5)的凸部(24)将流体流入通路(2a)的上端开口封闭的封闭状态。
而且，在阀杆(4)移动于上方的状态下，如图3所示，成为隔膜(5)的凸部(24)从流体流入通路(2a)的上端开口脱离的开放状态。在开放状态下，阀杆(4)能够向上方移动直至与调节器(9)抵接，由于圆筒状部(21)的下部(32)的内螺纹部(32a)与阀杆(4)的小径部(34)的外螺纹部(34a)螺合，所以隔膜(5)要与阀杆(4)一体地向上方移动。在此，隔膜(5)的朝外的凸缘部由于(23)被夹持在圆筒状引导部(37)的下端面与阀体(2)的凹部(11)的层差面(11c)之间，所以无法沿上下方向移动。即，隔膜(5)的圆筒状部(21)的上部(31)不会从图2的状态改变位置，而仅圆筒状的下部(32)向上方移动，伴随于此，位于上部(31)与下部(32)之间的纵截面形状为凸圆弧状的中间部(33)发生弹性变形。
从图2与图3的比较得以明确，隔膜(5)的变形量非常小。隔膜(5)的直径与以往的圆盘状隔膜相比较小，由此，即使是相同的冲程(轴向的变形量)，与圆盘状隔膜相比也能够减小体积变化，因此消除了变形量较大而容易扬尘的问题和伴随着开闭而流体通路的容积变化较大的问题。由于变形量较小，所以隔膜(5)的耐久性也会提高。另外，隔膜(5)的圆锥状的凸部(24)具有作为阀体的功能，由于该部分可以较小，所以通路封闭时的受压面积能够减小，能够难以受到流体压力的影响。由此，能够减小用于使流体通路成为关闭状态的致动装置(actuator)的输出(操作气体的压力等)。
此外，上述中，作为致动装置而示出了使用操作气体的致动装置，但隔膜阀可以不是这样的自动阀，而是通过开闭手柄使阀杆上下动作的手动阀，在自动阀的情况下，可以基于流体(空气)压而动作，也可以基于电磁力而动作。另外，在使用操作气体的情况下，不限定于上述的实施方式。
工业实用性
根据本发明，能够提供一种性能提高了的隔膜阀，能够消除以往的使用了圆盘状隔膜的隔膜阀的问题。

Claims (3)

1.一种隔膜阀，具有：设有流体通路的阀体；设于阀体上方的壳体；将流体通路开闭的隔膜；以及通过上升或下降而使隔膜向关闭或打开方向移动的阀杆，所述隔膜阀的特征在于，
隔膜为合成树脂制，由嵌合固定于阀杆的圆筒状部、将圆筒状部的下端开口封闭的底壁部、设于圆筒状部的上端部的凸缘部、以及设于底壁部中央部且与流体通路上端开口相面对的凸部构成，圆筒状部的轴向中间部分的纵截面形状为向径向外侧凸出的大致圆弧状。
2.根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，
在隔膜的圆筒状部的下部内周设有内螺纹部，通过使该内螺纹部与设于阀杆的外周的外螺纹部螺合，而将隔膜安装于阀杆上，圆筒状部的轴向中间部分与圆筒状部的下部相比为薄壁。
3.根据权利要求1或2所述的隔膜阀，其特征在于，
在壳体中设有引导阀杆并且承托向上方移动后的隔膜的凸缘部的圆筒状引导部，在圆筒状引导部的下端面与隔膜的凸缘部的上表面之间夹设有弹性构件。
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