CN106415099B - 隔膜阀及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止因过紧而对隔膜施加过度负荷的隔膜阀及这种隔膜阀的装配方法。在设置于阀杆(3)的外螺纹部(11)的上端部螺合内螺纹部件(18)。内螺纹部件(18)在阀杆(3)到达适当的关闭位置时，与阀盖(5)的上端抵接来防止阀杆(3)进一步向下方移动。

Description

隔膜阀及其装配方法
技术领域
本发明涉及一种隔膜阀及其装配方法。
背景技术
近年来，作为在生物、半导体等工艺中使用的阀，已知有隔膜阀(专利文献1)。将这种隔膜阀的一例示于图4。
该隔膜阀(31)具备：具有流体通路(32a、32b)的主体(32)、可相对于主体(32)上下移动的阀杆(33)、伴随着阀杆(33)的上下移动对主体(32)的流体通路(32a、32)进行开闭的隔膜(34)、设于主体(32)上侧并可引导阀杆(33)上下移动的阀盖(35)、安装在阀杆(33)下端部并向下方推压隔膜(34)的隔膜按压件(36)、以及为了使阀杆(33)向打开位置和关闭位置上下移动而进行旋转的手柄(37)。
在图4中，预先使阀杆(33)位于下方位置，隔膜(34)位于流体流入通路(32a)与流体流出通路(32b)之间，由此获得流体通路封闭状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2013-117241号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
在上述图4所示的隔膜阀(31)的流体通路封闭状态下，进一步使手柄(37)旋转而能够紧固，因此，因过紧而对隔膜(34)施加过度负荷，从而可能使隔膜(34)破损。
本发明的目在于，提供一种防止因过紧而对隔膜施加过度负荷的隔膜阀和这种隔膜阀的装配方法。
(二)技术方案
本发明的隔膜阀具备：具有流体通路的主体、可相对于主体上下移动的阀杆、随着阀杆的上下移动对主体的流体通路进行开闭的隔膜、设置于主体上侧并可引导阀杆上下移动的阀盖、安装在阀杆下端部并向下方推压隔膜的隔膜按压件、以及为了使阀杆向打开位置和关闭位置上下移动而进行旋转的手柄，其特征在于，在设置于阀杆的外螺纹部的上端部螺合有内螺纹部件，内螺纹部件在阀杆到达适当的关闭位置时，与阀盖的上端抵接来防止阀杆进一步向下方移动。
阀杆的上部比阀盖更向上方突出，在该突出的部分上螺合内螺纹部件。与设置在阀杆上的外螺纹部的上端部螺合的内螺纹部件，在阀杆向下方移动时会与阀杆整体地向下方移动。并且，若阀杆向下方移动规定量，则内螺纹部件的下表面与阀盖的上表面抵接。通过使该抵接位置与阀杆到达适当的关闭位置的位置一致，来防止阀杆越过设计位置向下方移动。由此，不会对隔膜施加超过设计的负荷，防止因过紧而对隔膜施加过度负荷，由此使隔膜的耐久性大幅提高。
一种隔膜阀，其具备：具有流体通路的主体、可相对于主体上下移动的阀杆、随着阀杆的上下移动对主体的流体通路进行开闭的隔膜、设置于主体上侧并可引导阀杆上下移动的阀盖；安装在阀杆下端部并向下方推压隔膜的隔膜按压件、以及为了使阀杆向打开位置和关闭位置上下移动而进行旋转的手柄，且该隔膜阀为公知技术。
本发明的隔膜阀如果以公知的隔膜阀为基准，则将增加阀杆的长度并相应地延长外螺纹部，从而在外螺纹部的延长部分上螺合内螺纹部件。即，仅通过追加新的内螺纹部件并且改变阀杆，就能够将现有的无防止过紧功能的隔膜阀改变为有防止过紧功能的隔膜阀。
将隔膜设为例如由俯视呈方形的氟树脂(例如PTFE)制隔膜、以及紧贴于氟树脂制隔膜的上表面设置的俯视呈圆形的橡胶(例如丁基橡胶)制隔膜构成，但是并不限定于此。
内螺纹部件例如采用市售的螺母(一个或两个)，但是并不限定于此。
内螺纹部件与阀杆的外螺纹部螺合，使得在阀杆到达适当的关闭位置的位置，成为内螺纹部件的下表面与阀盖的上表面抵接的位置。然后，在阀杆的上端部固定手柄。在安装手柄之后的状态下，内螺纹部件被手柄覆盖，在使用中不会发生因碰到物品或手而使内螺纹部件的位置发生变化的情况。
优选内螺纹部件由以相对较小的转矩紧固的第一螺母、以及与第一螺母重叠并以相对较大的转矩紧固的第二螺母构成。
下侧的螺母用于规定阀杆的下方位置，上侧的螺母防止下侧的螺母松动。由于使用两个螺母作为内螺纹部件，从而切实实现防止内螺纹部件的松动。
有时在任意一个螺母的叠加面上设置有环状的凸部，该凸部具有随着向顶端侧行进直径变大的锥状内周面，在另一个螺母的叠加面上设置有与该凸部嵌合的环状的凹部。
由于使用两个螺母，并且螺母彼此之间以凸部和凹部进行嵌合，从而将更加切实地实现防止内螺纹部件的松动。作为这种内螺纹部件，例如能够使用被称为哈德洛克螺母(注册商标)的防松动螺母，通过使用这种防松动螺母，能够提高防松动功能。
本发明的隔膜阀的装配方法是装配上述(使用两个螺母作为内螺纹部件)隔膜阀的方法，其特征在于，在使阀杆位于规定位置的状态下从阀杆上卸下手柄，接着松动第一螺母和第二螺母，然后使阀杆旋转并移动至关闭位置，接下来使第一螺母旋转直至抵接阀盖，然后紧固第二螺母，在该状态下将手柄安装于阀杆上端部。
这样，能够获得一种隔膜阀，其可将手柄设定为中间开度(任意开度)，而且可防止手柄过紧。
(三)有益效果
若利用本发明的隔膜阀，将防止阀杆越过设计位置向下方移动，由此防止对隔膜施加过度负荷，从而大幅提高隔膜的耐久性。
附图说明
图1为表示本发明的隔膜阀的一个实施方式的纵向截面图，示出了通路封闭状态。
图2为表示图1的隔膜阀的通路开放状态的纵向截面图。
图3为表示装配本发明的隔膜阀时的中途状态的主要部件放大纵向截面图。
图4为表示现有隔膜阀的纵向截面图，示出了通路封闭状态。
附图标记说明
(1)：隔膜阀，(2)：主体，(3)：阀杆，(4)：隔膜，(5)：阀盖，(6)：隔膜按压件，(7)：手柄，(11)：外螺纹部，(18)：内螺纹部件，(19)：第一螺母，(20)：第二螺母，(21)：凸部，(21a)：内周面，(22)：凹部
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下说明中，上下和左右是指图的上下和左右。该上下和左右是为了方便起见的表述，隔膜阀有时会以与该基准的状态上下颠倒或横置的状态来安装。
图1和图2示出了本发明的隔膜阀的一个实施方式。图1表示通路封闭状态，图2表示通路开放状态。
隔膜阀(1)具备：具有流体流入通路(2a)和流体流出通路(2b)的主体(2)、可相对于主体(2)上下移动的阀杆(3)、随着阀杆(3)的上下移动在使流体流入通路(2a)与流体流出通路(2b)之间进行开闭的隔膜(4)、设置于主体(2)上侧并可引导阀杆(3)上下移动的圆筒状阀盖(5)、安装在阀杆(3)下端部的隔膜按压件(6)、以及为了使阀杆(3)向打开位置和关闭位置上下移动而进行旋转的手柄(7)。
主体(2)形成为向左右延伸的圆筒状，且在中央部具有向上的圆形贯通孔(2c)。流体从左侧流入的流体流入通路(2a)和流体从右侧流出的流体流出通路(2b)均呈直通状，其各内侧端部在圆形贯通孔(2c)开口。
阀杆(3)具有：外螺纹部(11)、以及与外螺纹部(11)的下端相连且带台阶状的轴部(12)。设置有与外螺纹部(11)的上端相连，并固定于手柄(7)的安装部(13)。
隔膜(4)由俯视呈方形的PTFE制隔膜(14)、以及紧贴于PTFE制隔膜(14)的上表面设置的俯视呈圆形的丁基橡胶制隔膜(15)构成。隔膜(4)成型为中央部向下方突出，在图1所示的通路封闭状态下，其中央部与主体(2)的底面抵接，从而使从流体流入通路(2a)到流体流出通路(2b)的通路封闭。由此，在主体(2)上不存在承接隔膜(4)的突起(堰口部)，主体(2)内通路为直通状态。
阀盖(5)由上侧的小径圆筒部(16)、以及下侧的大径圆筒部(17)构成，该大径圆筒部(17)与小径圆筒部(16)的下端一体形成且内径和外径均大于小径圆筒部(16)。
在大径圆筒部(17)的下端部设有凸缘部(17a)，在该凸缘部(17a)与主体(2)的圆形贯通孔(2c)的缘部之间夹持隔膜(4)的周缘部的状态下，通过外螺纹部件(图示略)将凸缘部(17a)和主体(2)结合。
在小径圆筒部(16)的内周设有内螺纹部(16a)，该内螺纹部(16a)与阀杆(3)的外螺纹部(11)螺合。阀杆(3)的外螺纹部(11)具有比阀盖(5)的上端更向上方突出的部分(11a)，在该向上方突出的部分(11a)的上端部附近螺合有内螺纹部件(18)。
内螺纹部件(18)由相互叠加的下侧的第一螺母(19)和上侧的第二螺母(20)构成。
在第二螺母(20)的下表面(叠加面)设置有环状的凸部(21)，该凸部(21)具有随着向下方(顶端侧)行进直径增大的锥状内周面(21a)。凸部(21)的外周面与第二螺母(20)的另一部分的外周面为相同形状。也可以在凸部(21)上设置一个或多个狭缝。
在第一螺母(19)的上表面(叠加面)设置有环状的凹部(22)，该凹部(22)具有随着向上方行进直径减小的锥状内周面(22a)，并且其与第二螺母(20)的环状的凸部(21)嵌合。
隔膜按压件(6)呈筒状，在其上部内周面形成有内螺纹部(6a)。在阀杆(3)的带台阶状的轴部(12)的下侧的大径部分上嵌套带凸缘的圆筒状的外螺纹(23)，该外螺纹(23)与隔膜按压件(6)的内螺纹部(6a)螺合。由此，隔膜按压件(6)在向下方推压隔膜(4)的中央部的状态下固定于阀杆(3)。
金属吊件(24)的上部支承于隔膜按压件(6)的下部，金属吊件(24)的下端部埋设于隔膜(4)的中央部。由此，隔膜(4)的中央部会随着隔膜按压件(6)的上下移动而整体地上下移动。
隔膜按压件(6)具有在图1所示的通路封闭状态下将隔膜(4)的中间部(处于中央部与外周缘部之间的部分)向下方推压的外周缘部(6b)。该外周缘部(6b)在图2所示的通路开放状态下，向上方移动，并不具有将隔膜(4)的中间部向下方推压的功能。
手柄(7)具有覆盖阀盖(5)上部的圆筒状盖罩部(7a)。由此，阀盖(5)的上部、阀杆(3)的外螺纹部(11)和内螺纹部件(18)被手柄(7)的盖罩部(7a)覆盖而不会露出到外部。
在阀盖(5)的上部设置有用于对开闭状态进行目视确认的圆筒状的开闭显示部件(25)，并使得其位于阀盖(5)的上部与手柄(7)的盖罩部(7a)之间。在图1所示的通路封闭状态下，开闭显示部件(25)的下端位置与手柄(7)的盖罩部(7a)的下端位置处于相同位置。
在图1所示的通路封闭状态下，隔膜按压件(6)将隔膜(4)向下方推压，从而隔膜(4)的形状被规定为沿着隔膜按压件(6)的下表面的形状。隔膜按压件(6)的中央部通过金属吊件(24)与隔膜(4)一体化，而隔膜(4)的中间部)在隔膜按压件(6)向上方移动时能够变形。
因此，在图1中，当使手柄(7)向打开方向旋转时，则如图2所示，阀杆(3)向上方移动，与主体(2)底面抵接的隔膜(4)也向上方移动而形成通路开放状态，在主体(2)内形成从流体流入通路(2a)到流体流出通路(2b)的直通流路即无阻滞的流路。在通路开放状态下，隔膜按压件(6)向上方移动，从而隔膜(4)会因弹性变形而使其中间部(即，被阀盖(5)的凸缘部(17a)和主体(2)的圆形贯通孔(2c)的缘部夹持的外周缘部、与被金属吊件(24)阻止移动的中央部之间的环状部分)以恢复为释放时的形状即上凸形状的方式来变形。
在图2所示的通路开放状态下，开闭显示部件(25)由于手柄(7)向上方移动而从手柄(7)的盖罩部(7a)的下端位置露出，由此能够确认处于开放状态。
在装配上述隔膜阀(1)时，将安装有隔膜(4)和隔膜按压件(6)的阀杆(3)与阀盖(5)螺合，并将该阀盖(5)与主体(2)结合。然后，在安装手柄(7)之前，将内螺纹部件(18)与阀杆(3)的外螺纹部(11)的比阀盖(5)的上端更向上方突出的部分(11a)螺合。然后，使开闭显示部件(25)与阀盖(5)的上部嵌合，将手柄(7)固定在阀杆(3)的安装部(13)，从而完成装配。
为了使内螺纹部件(18)(第一螺母(19)和第二螺母(20))适当地定位并将手柄(7)固定于适当位置，只要按照如下顺序进行隔膜阀(1)的装配即可。
1.转动手柄(7)，使阀杆(3)位于规定位置，设置为中间开度(图2所示的状态)。
2.卸下手柄(7)。
3.使第一螺母(19)和第二螺母(20)松动。
4.使阀杆(3)旋转并移动到关闭位置。该状态如图3中的(a)所示。这样，4－1.可以用扭力扳手转动阀杆(3)的安装部(13)来进行紧固，4－2.也可以安装手柄(7)并使手柄(7)旋转来旋转阀杆(3)。在后一种情况下，在使阀杆(3)旋转之后再次卸下手柄(7)。
5.使第一螺母(19)旋转直至抵接阀盖(5)。该状态如图3中的(b)所示。该旋转通过手(手动紧固)来进行。
6.紧固第二螺母(20)。该状态如图3中的(c)所示。该紧固使用扭力扳手来进行，比第一螺母(19)的紧固更强劲。即以相对较小的转矩紧固第一螺母(19)，而以相对较大的转矩紧固第二螺母(20)。由此抑制第一螺母(19)与第二螺母(20)的相对旋转，第一螺母(19)与第二螺母(20)将始终与阀杆(3)一起整体上下移动。
7.安装手柄(7)。
如上所述完成装配作业，然后，旋转手柄(7)进行任意操作。此时，在图1所示的隔膜阀(1)封闭时，即使较强劲地紧固手柄(7)，内螺纹部件(18)仍作为止动器发挥功能，因此能够防止过度紧固。由于是以隔膜阀(1)的中间开度进行上述设定(第一螺母(19)和第二螺母(20)的紧固)，因此能够获得能够将手柄(7)设定为中间开度(任意开度)且能够防止手柄(7)过紧的隔膜阀(1)。
作为上述的内螺纹部件(18)，可以使用被称为哈德洛克(HardLock)螺母(注册商标)的防松动螺母。通过使用这种防松动螺母，能够利用锥面(21a、22a)彼此之间的嵌合实现防松动功能。进而，凸部(21)的锥面(21a)相对于螺母(19)的螺纹孔具有微小量的偏心，而凹部(22)的锥面(22a)则与螺母(20)的螺纹孔呈同心状，由此可进一步提高防松动功能。此外，内螺纹部件(18)并不限于哈德洛克螺母(注册商标)。
上述使用内螺纹部件(18)的防止过紧的结构可适应各种隔膜阀，此时对于主体、阀杆、隔膜、阀盖、隔膜按压件和手柄的结构，能够进行各种变更。
工业实用性
若利用本发明，则将大幅提高隔膜阀的隔膜的耐久性，因此有助于隔膜阀的性能提高。

Claims (3)

1.一种隔膜阀，具备：具有流体通路的主体、可相对于主体上下移动的阀杆、随着阀杆的上下移动对主体的流体通路进行开闭的隔膜、设置于主体上侧并可引导阀杆上下移动的阀盖、安装在阀杆下端部并向下方推压隔膜的隔膜按压件、以及为了使阀杆向打开位置和关闭位置上下移动而进行旋转的手柄，其特征在于，
在设置于阀杆的外螺纹部的上端部螺合有内螺纹部件，内螺纹部件在阀杆到达适当的关闭位置时，与阀盖的上端抵接来防止阀杆进一步向下方移动，
内螺纹部件由以相对较小的转矩紧固的第一螺母、以及与第一螺母重叠并以相对较大的转矩紧固的第二螺母构成。
2.根据权利要求1的隔膜阀，其特征在于，在任意一个螺母的叠加面上设置有环状的凸部，该凸部具有随着向顶端侧行进直径变大的锥状内周面，在另一个螺母的叠加面上设置有与该凸部嵌合的环状的凹部。
3.一种隔膜阀的装配方法，其是装配权利要求1或2所述的隔膜阀的方法，其特征在于，在使阀杆位于规定位置的状态下从阀杆上卸下手柄，接着松动第一螺母和第二螺母，然后使阀杆旋转并移动至关闭位置，接下来使第一螺母旋转直至抵接阀盖，然后紧固第二螺母，在该状态下将手柄安装于阀杆上端部。
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