CN1111661C - 流体控制器 - Google Patents

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Abstract

一种流体控制器(1)包括具有用作流体输入和输出的流路的一阀体(4)，固定地保持在阀体与阀帽(5)之间的一膜片(6)和在垂直方向移动膜片的操作机构(7)，其中阀体的流路经一无突起的通道(8)彼此相连，当膜片降低时紧密地配合到通道上，以关闭流路。当膜片上升时，膜片的中央部分凹进并且其靠近外周部分的部分突起，膜片突出部分的外部上表面(63)紧密地配合到一弯曲表面(52)上，该弯曲表面形成在阀帽的膜片夹持部分(51)内部下表面上。

Description

流体控制器
本发明涉及一流体控制器，其目的是提供具有高加工性能的流体控制器，从而无论何时都容易形成分支管道并且在流路(流动通路)中决不会出现搅混。
作为通常使用的一流体控制器，图22中示例了一种结构。
图22中的流体控制器包括一阀体C，其具有一输入流路A和一输出流路B；一膜片D；一固定地保持膜片周边部分的一阀帽E和在垂直方向移动膜片的一操作机构G，其中膜片D通过操作机构G的操作而与一阀座F接触或隔开，从而输入流路A与输出流路B变成关闭状态或连通状态。
但是，在如图22所示的传统的流体控制器中，对一腔穴即输入通路A、输出通路B以及阀体B的中央加工在加工流路时必需非常精确地调节，从而加工性能较差，因为阀座F作为一突起被设置在输入流路A与输出流路B之间，它是弯曲的并且在阀体C的表面处开口。
而且，具有这样的一问题，即无论何时在管道内都容易出现流体搅混现象，因为流路在阀座F处是弯曲的。
此外，在通过进行焊接等来使用该流体控制器作为一分支阀的场合，加工性能非常差，因为需要进行将一机体向对角方向倾斜等的操作。
为了解决该问题，例如现有技术中提出了在日本公报平1-320378中所公开的发明。
日本公报平1-320378中所公开的发明包括一输入流路和一输出流路，它们布置在相同的轴线上，这些输入流路和输出流路与一通道相连，其中该通道处没有突起，并且一膜片在通道下被接触和隔离到内侧。
由于布置在相同轴线上的输入流路和输出流路与通道相连，而通道处没有突起，因此所公开的该发明的流路加工性能要优越于一传统流体控制器的，此外管道内侧难以出现流体搅混，因为在流路上无弯曲。但是，当调节膜片中央的相应部分并且流动通道宽度方向的中央未被精确地加工时，流路就不能可靠地关闭，从而需要精确的调节工作。
另一方面，为了形成(安装)这样的一管路系统，通常使用从平面看呈T形的流体控制器，其具有一主通路和与主通路成直角的分支通路，所述流体控制器与管道相连，以采样流体。
但，在具有一传统的分支通路的流体控制器中，当使用大致水平的分支通路和向下的主通路时，在冲击处会产生搅混并且造成各种各样的微生物繁殖，因为冲击出现于从分支通路到密封基座的连通表面处，因此这是不可取的。
为了解决此问题，  现有技术中公开了日本专利2591876(PCT/GB91/01025)中所述的发明。
日本专利2591876(PCT/GB91/01025)中所公开的发明包括从平面看呈T形的一流体控制器，其中从分支通路到密封基座的连通表面是水平的或者向主通路倾斜，此时分支通路大致水平地取向，而主通路向下取向。
按照上述发明，可以防止因冲击而出现搅混，因为不存在以往的冲击；但是，加工性能很差，并且难以完全消除冲击现象。
本发明旨在解决上述问题，并且致力于提供能够既防止在流路中出现搅混又具有良好加工性能的流体控制器。
权利要求1所述的本发明为流体控制器，其包括：具有用作流体输入和输出的流路的一阀体；固定地保持在阀体与阀帽之间的一膜片；和在垂直方向移动膜片的一操作机构，其中阀体的所述流路经一无突起的通道彼此相连，所述膜片当降低时紧密地配合到通道上，以关闭流路，而当上升时，膜片的中央部分凹进并且其靠近外周部分的部分突起，并且在一膜片夹持部分的内部下表面处、在所述阀帽上形成一弯曲表面，其中所述突出部分的外部上表面紧密地配合到该弯曲表面上。
权利要求2的发明是在权利要求1所述的流体控制器中，阀体上设置的所述流路包括布置在相同轴线上的一输入流路和一输出流路。
权利要求3的发明是在如权利要求1所述的流体控制器中，阀体上设置的所述流路为一T形流路，其包括穿透阀体的一穿透流路和从该穿透流路分支的一分支流路，并且穿透流路的一底表面位于与通道的一底表面相同的高度处。
权利要求4的发明是在如权利要求1所述的流体控制器中，阀体上设置的所述流路为一T形流路，其包括穿透阀体的一穿透流路和从该穿透流路分支的一分支流路，穿透流路的一中心轴线位于通道的一底表面之下的位置，并且形成从穿透流路通向通道的一连通表面，当穿透流路水平地布置并且分支流路向下布置时，该连通表面水平地或向下倾斜。
权利要求5的发明是在如权利要求4所述的流体控制器中，所述穿透流路的直径大于分支流路的直径。
图1是表示本发明流体控制器第一实施例的一剖视图；
图2是图1的一侧视图；
图3是表示第一实施例的流体控制器的阀体的第一实施方式的一平面图；
图4是图3的A-A线的一剖面图；
图5是图3的B-B线的一剖面图；
图6是表示阀体的第二实施方式的一剖面图；
图7是表示阀体的第二实施方式的一剖面图；
图8是表示阀体的第三实施方式的一剖面图；
图9是表示阀体的第三实施方式的一剖面图；
图10是表示本发明的流体控制器用作一分支阀时的示意图；
图11是表示本发明的流体控制器的第二实施例的一剖面图；
图12是第二实施例的流体控制器的阀体的一平面图；
图13是图12的一A-A线的一剖面图；
图14是表示本发明的流体控制器的第三实施例的一剖面图；
图15是第三实施例的流体控制器的阀体的一平面图；
图16是表示本发明的流体控制器的第四实施例的一剖面图；
图17是第四实施例的流体控制器的阀体的一平面图；
图18是本发明的流体控制器的膜片下部的一底视平面图；
图19是膜片下部的一剖面图；
图20是表示第一实施例的流体控制器的膜片在升高时的一剖面图；
图21是表示本发明的流体控制器的另一实施方式的一剖面图；及
图22是表示传统的流体控制器的一例子的一剖面图。
下面，根据附图描述本发明的流体控制器的优选实施例。
图1是表示本发明的流体控制器的第一实施例的一剖面图，而图2是其侧视图。
第一实施例的流体控制器1包括：具有一输入流路2和一输出流路3的一阀体4；固定地保持在阀体4的上表面与一阀帽5的下表面之间的一膜片6；和在垂直方向移动膜片6的一操作机构7。输入流路2和输出流路3如图所示布置在相同的轴线上，并且输入流路2和输出流路3经一无突起的通道8彼此相连。
在第一实施例的流体控制器1中，由于输入流路2和输出流路3如上所述经无突起的通道8彼此相连，因此在流路中决不会出现搅混。
图3是表示第一实施例的流体控制器1的阀体4的第一实施方式的一平面图，图4是图3中的A-A线的一剖面图，而图5是图3中的B-B线的一剖面图。
图6和7是表示阀体4的第二实施方式的剖面图；图8和9是表示阀体4的第三实施方式的剖面图，并且图6、图8和图7、图9分别表示图4的剖面图中的等同部分和图5的剖面图中的等同部分。
第一～第三实施方式的这些阀体4具有输入流路2与输出流路3布置在相同轴线上并且输入流路2和输出流路3经无突起的一通道8彼此相连的共同点；但是，从机体的上表面向输入流路2和输出流路3设置的各孔的形状不同。
也就是说，在第一实施方式的阀体4中，如图4所示在机体的上部的流路的内侧表面上，在输入流路侧91的一孔与输出流路侧92的一孔之间会出现小的冲击，这些孔是从机体的上表面沿输入流路2与输出流路3的方向设置的孔9，并且其看起来是在如图3所示机体的平面图中被分成在输入流路侧91的一个孔和在输出流路侧92的一个孔的形式。
图4表示带有输入流路2和输出流路3的内表面的一等同表面，其位于通道8的内表面上，标记为81。
此外，在第二和第三实施方式的阀体4中，由于从机体的上表面沿输入流路2和输出流路3方向设置的孔9构成一整体孔，如图6和8所示其在机体上部的流路的内表面上没有冲击，在平面图中输入流路侧的一孔和输出流路侧的孔被看成一个。
在第二实施方式中，孔9从机体的上表面沿输入流路2和输出流路3的方向大致垂直地设置，在流路方向的宽度大致相等并且到达通道8的下表面一内侧(参见图6)。在第三实施方式中，孔9从机体的上表面沿输入流路2和输出流路3的方向设置，在流路方向带有逐渐减小的宽度(参见图8)。
在任何这些阀体4中，其加工性能都是非常好的并且容易形成分支管道，因为对于一腔穴，即输入流路2和输出流路3的加工以及对于阀体4的中央加工可以独立地进行。
图10是表示当本发明的流体控制器1用作一分支阀时的一视图。顺便地说，图中仅示出了阀体4。
在本发明的流体控制器1中，由于一输入流路2和一输出流路3布置在相同的轴线上并且输入流路2和输出流路3经一无突起的通道8彼此相连，因此如图所示，通过向下穿透输入流路侧91或者保持输出流路侧92上的孔，可以产生不使机体倾斜的垂直冲击，并且通过水平穿透输入流路侧91或者水平地保持输出流路侧92上的孔，可以产生不使机体倾斜的水平冲击，从而在形成分支管道方面的焊接加工能力是优越的。
图11是表示本发明的流体控制器的第二实施例的一剖视图，图12是第二实施例的流体控制器的阀体的一平面图，而图13是图12中的A-A线的一剖面图。
第二实施例的流体控制器1包括：具有用作流体入口和出口的流路的一阀体4；固定地保持在阀体4的上表面与一阀帽5的下表面之间的一膜片6；和垂直地移动膜片6的一操作机构7。
第二实施例的流体控制器1与第一实施例的不同点在于阀体4上设有流路、即T形流路包括穿透阀体4的一穿透流路12和从所述穿透流路12分支的一分支流路13。
穿透流路12和分支流路13经无突起的一通道8彼此相连，由此在流路内可完全防止出现搅混。
此外，穿透流路12与分支流路13的内径为相同的直径，并且穿透流路12的一底表面位于与通道8的一底表面相同的高度处，如图11所示。而且，设有穿透流路12，因为在分支流路13的一侧上的其内表面位于从阀体4的中央向分支流路13的相反方向倾斜一点的位置。
附带地，图中的标记93是从阀体4的上表面通向穿透流路12的一孔，而标记94是从阀体4的上表面通向分支流路13的一孔。
在第二实施例的流体控制器1中，其加工性能也是优越的，因为对于穿透流路12和分支流路13的处理与对于阀体4的中央处理可以独立地进行。
图14是本发明的流体控制器的第三实施例的一剖面图，而图15是第三实施例的流体控制器的阀体的一平面图。
第三实施例的流体控制器1包括：具有用作流体入口和出口的流路的一阀体4；固定地保持在阀体4的上表面与一阀帽5的下表面之间的一膜片6；和在垂直方向移动膜片6的一操作机构7。
正如与第二实施例相同，第三实施例的流体控制器1的设置在一阀体4上的流路是穿透阀体4的一穿透流路12和从所述穿透流路12分支的一分支流路13，并且穿透流路12和分支流路13经无突起的一通道8彼此相连。
设置穿透流路12，因为在分支流路13的一侧上的其内表面位于从阀体4的中央向分支流路13的相反方向倾斜一点的位置。
第三实施例的流体控制器1与第二实施例的区别点在于穿透流路12的直径约为分支流路13的直径的2倍大，并且穿透流路12的中央轴线位于通道8的底部之下。
当穿透流路12水平地布置并且分支流路13向下布置时，就水平或向下倾斜地形成从穿透流路12通向通道8的一连通表面14。
因此，对于穿透流路12与分支流路13经无突起的通道8彼此相连的构造，当穿透流路12水平地布置并且分支流路13向下布置时，可以完全防止在流路中出现搅混。
附带地，图中的标记93为从阀体4的上表面通向穿透流路12的一孔，而标记94是从阀体4的上表面通向分支流路13的一孔。
在第三实施例的流体控制器1中，其加工性能也是优越的，因为对于穿透流路12和分支流路13的处理与对于阀体4的中央处理可以独立地进行。
图16是本发明的流体控制器的第四实施例的一剖面图，而图17是第四实施例的流体控制器的阀体的一平面图。
第四实施例的流体控制器1包括：具有用作流体入口和出口的流路的一阀体4；固定地保持在阀体4的上表面与一阀帽5的下表面之间的一膜片6；和在垂直方向移动膜片6的一操作机构7。
正如与第二实施例相同，第四实施例的流体控制器1的设置在一阀体4上的流路是一T形流路，其包括穿透阀体4的一穿透流路12和从所述穿透流路12分支的一分支流路13，并且穿透流路12和分支流路13经无突起的一通道8彼此相连。
设置穿透流路12，因为在分支流路13的一侧上的其内表面位于从阀体4的中央向分支流路13的相反方向倾斜一点的位置。
第四实施例的流体控制器1与第二实施例的区别点在于穿透流路12的直径为分支流路13的直径大约从4至5倍大，并且穿透流路12的中央轴线位于通道8的底部之下。
当穿透流路12水平地布置并且分支流路13向下布置时，就水平或向下倾斜地形成从穿透流路12通向通道8的一连通表面14，正如与第三实施例相同。
因此，在第四实施例的流体控制器中，对于穿透流路12与分支流路13经无突起的通道8彼此相连的构造，当穿透流路12水平地布置并且分支流路13向下布置时，同样可以完全防止在流路中出现搅混。
附带地，图中的标记93为从阀体4的上表面通向穿透流路12的一孔，而标记94是从阀体4的上表面通向分支流路13的一孔。
在第四实施例的流体控制器1中，其加工性能也是非常优越的，因为对于穿透流路12和分支流路13的处理与对于阀体4的一中央处理可以独立地进行。
在上述本发明(第一～第四实施例)的流体控制器1中，膜片6具有双层结构，包括一下部膜片61和一上部膜片62，其中下部膜片隐藏有悬垂突起11的一尖端，而上部膜片设有粘贴到下部膜片61的上表面上的粘胶。
对于下部膜片61，最好使用由聚四氟乙烯(PTFE)等制造的一合成树脂膜片，而对于上部膜片62，则最好使用由合成橡胶制造的一橡胶膜片，例如天然橡胶、腈橡胶、苯乙烯橡胶、氟橡胶(FPM)、和乙烯丙烯橡胶(EPDM)。
图18是本发明流体控制器下部膜片的一底视平面图，而图19则是其剖面图。
如图所示，形成环形隆起和纵向隆起65，其中环形隆起包括外侧环形隆起66和内侧环形隆起64，这些隆起靠近下部膜片61的周边部分，而纵向隆起65则在内侧环形隆起64上纵向地延伸。
如图1等所示，外侧环形隆起66具有将下部膜片61固定地保持在阀体4与阀帽5之间的一作用，而内侧环形隆起64则用于将上侧膜片62固定地保持在阀帽5的下表面之下的位置。
此外，纵向隆起65充当这样的作用，即当膜片6下降时，下部膜片61的下表面就可靠地并紧密地配合到通道8上，并且流路被关闭。
当膜片6下降时，通过将下部膜片61的下表面紧密地配合到通道8上而关闭流路，如图1所示。
此外，当膜片6上升打开流路时，膜片的一中央部分凹进并且其靠近外周部分的部分突出，从而其在剖面图中看上去象M形，如图11、14、16和20所示。此时，膜片突出部分的一外部上表面63紧密地配合到一弯曲表面52上，该弯曲表面52形成在阀帽5的一膜片夹持部分51的内部(中央轴向)下表面上。
如上所述，在膜片上升时，通过将膜片突出部分的外部上表面紧密地配合到形成在阀帽的一膜片夹持部分的内部下表面上的弯曲表面上，可以非常容易地调节阀体4与阀帽5的一致性，并且在生产时只需花费短的时间，在装配时不太可能出现间隙。
附带地，在本发明的流体控制器1中，在垂直方向移动膜片6的操作机构7不应作特别的限定，其可以是如图1所示使用一压缩机的空气压力操作系统和如图11和21所示的手动操作系统。而且，也可适当地使用公知的其它操作系统。
如上所述，本发明的流体控制器可以最好地用作微生物培养设备中的采样管道、液体输送管道等，因为在流路中从来不会出现冲击并且管道的清洁能力优越。

Claims (5)

1.流体控制器(1)，其包括：具有用作流体输入和输出的流路的一阀体(4)；固定地保持在阀体与一阀帽(5)之间的一膜片(6)；和在垂直方向移动膜片的一操作机构(7)，其特征是阀体的所述流路经一无突起的通道(8)彼此相连，所述膜片当降低时紧密地配合到通道上，以关闭流路，而当上升时，膜片的中央部分凹进并且其靠近外周部分的部分突出，并且在一膜片夹持部分(51)的内部下表面处、在所述阀帽上形成一弯曲表面(52)，其中所述突出部分的一外部上表面(63)紧密地配合到该弯曲表面上，该膜片具有双层结构，包括隐藏有一悬垂突起(11)的尖端的一下部膜片(61)和带有粘胶的一上部膜片(62)，以粘贴到下部膜片的一上表面上，还具有环形隆起，其包括靠近下部膜片周边部分的外侧环形隆起(66)和内侧环形隆起(64)，并且在内侧环形隆起(64)上纵向延伸地形成纵向隆起(65)，并且所述环形隆起在上下方向同时隆起。
2.如权利要求1所述的流体控制器，其特征是：阀体上设置的所述流路包括布置在相同轴线上的一输入流路(2)和一输出流路(3)。
3.如权利要求1所述的流体控制器，其特征是：阀体上设置的所述流路为一T形流路，其包括穿透阀体的一穿透流路(12)和从该穿透流路分支的一分支流路(13)，并且穿透流路的一底表面位于与通道的一底表面相同的高度处。
4.如权利要求1所述的流体控制器，其特征是：阀体上设置的所述流路为一T形流路，其包括穿透阀体的一穿透流路和从该穿透流路分支的一分支流路，穿透流路的一中心线位于通道的一底表面之下的位置，并且形成从穿透流路通向通道的一连通表面(14)，当穿透流路水平地布置并且分支流路向下布置时，该连通表面水平地或向下倾斜。
5.如权利要求4所述的流体控制器，其特征是：所述穿透流路的直径大于分支流路的直径。
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