CN118030889A - 流体控制阀、用于其的隔膜和用于操作流体控制阀的方法 - Google Patents

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Abstract

一种流体控制阀，包括盖部分和本体部分。盖的内表面与本体部分的内表面限定了腔室，腔室包括与腔室处于连通的入口和出口。流体控制阀还包括设置在盖部分与本体部分之间的隔膜。隔膜具有柔性构件，柔性构件设置在腔室内以控制入口与出口之间的连通。柔性构件的上表面具有基本上平滑的壁部分。柔性构件具有倒置位置，在倒置位置时，上表面顺应盖部分的内表面的至少一部分，以限定准许在入口与出口之间实现连通的通路。隔膜被配置成使得柔性构件的下表面和本体部分上的座构件具有对应的曲率半径，使得当柔性构件不处于倒置位置时，柔性构件顺应座构件并压靠其密封。还公开了用于流体控制阀的隔膜和用于操作流体控制阀的方法。

Description

流体控制阀、用于其的隔膜和用于操作流体控制阀的方法
本申请是申请号为201780077147.2、申请日为2017年12月7日且题为“用于流体控制阀的隔膜以及流体控制的方法”的PCT国际发明专利申请的分案申请。
本国际申请要求2016年12月13日提交的美国临时专利申请号62/433,453、2016年12月13日提交的62/433,488、2016年12月13日提交的62/433,541、以及2016年12月13日提交的62/433,572的优先权权益，这些申请的全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本申请涉及用于流体控制阀的隔膜以及流体控制的方法。
背景技术
隔膜式流体控制阀可以提供沿着管线、歧管或其他管道网的受控流体分隔与流动。通常，隔膜式阀包括柔性隔膜元件，以控制阀体的入口与出口之间的流体流动。更具体地，在已知的隔膜式阀中，柔性元件接合在阀体内形成的座，以将阀体的内腔分成三个部分：(i)可以容纳供应流体的入口腔室，(ii)从入口腔室接收流体以从出口排出的出口腔室，以及(iii)可以容纳压力流体以将隔膜元件维持在就坐位置的隔膜腔室。在从隔膜腔室释放流体压力时，隔膜元件可以通过入口腔室中的流体压力从就座位置移位，并且允许在入口腔室与出口腔室之间实现流体流动。
为了确保隔膜密封良好，甚至在入口腔室中存在流体压力时，上述隔膜式阀也需要偏置力来将隔膜推向阀座。这是因为，在典型的系统中，使流体到隔膜腔室的源是阀本身的入口。因此，当隔膜腔室具有压力流体时，隔膜腔室中的压力等于入口压力。这意味着，在隔膜室中的流体压力的释放将阀打开时，当压力恢复到隔膜腔室时，隔膜每侧上的力将平衡，直到隔膜实际就座。因此，为了确保隔膜被压到阀座，需要偏置力来将隔膜推动到关闭位置。为此，国际专利公开号WO 2008/051871披露了一种隔膜，所述隔膜具有设置在隔膜的外圆周附近的弹性体环元件，以将隔膜构件推动到关闭位置。确切地，弹性体环元件的有角度外表面接合阀体的内表面的一部分并且提供与其的压力接触，以辅助将隔膜推向其密封位置从而准许关闭所述阀。隔膜还可以包括设置在隔膜的上表面的中央部分中的一个或多个肋构件和内环，以进一步将隔膜推动到就座位置。类似地，在美国专利申请公开号2005/0205815中，隔膜被配置为包括多个肋和/或一个环，所述肋和/或环附接至隔膜上以将隔膜朝密封位置偏置。确切地，隔膜的上面具有切向肋和径向肋，以将隔膜推向阀体上的阀座。此外，隔膜还包括柔性环元件，所述柔性环元件与阀的本体处于压力接触，以将隔膜推向阀座从而关闭所述阀。然而，隔膜的设计和制造过程需要考虑肋和/或环，这可能在制造中产生额外的复杂性和/或费用。
在一些已知的阀中，弹簧和/或其他偏置装置接合隔膜，使得当隔膜腔室中的压力恢复并且力平衡时，弹簧(或另一个偏置装置)可以将隔膜推动到关闭位置。例如，在英国专利申请号GB 2231126中，弹簧在隔膜的上侧上接合隔膜，以迫使隔膜的下侧与阀座相接触。一旦接触，由于流体压力，力不再平衡，并且阀上侧上的力将更大。然而，为了容纳弹簧，必须使阀的上盖大于所需、和/或包括用于接纳弹簧的特征。此外，在低速率下，偏置装置可能产生损坏隔膜的振动。进一步，比如弹簧等单独的偏置装置会使阀的组装复杂并且给阀组件增加额外成本。此外，弹簧产生的关闭力可能在阀中导致不可接受的压力损失。
通过将此类途径与在本披露的其余部分中参照附图阐述的本发明实施例进行比较，本领域技术人员将清楚常规传统的、以及所提出的隔膜式阀配置的进一步局限性和缺点。
发明内容
本发明的优选实施例通过采用具有在操作期间具有最小应力集中的简单构造的隔膜来提供对隔膜式控制阀中的流体流动和/或压力的更精确控制。在一个优选实施例中，流体控制阀包括阀体，所述阀体具有盖部分和本体部分。所述盖部分的内表面和所述本体部分的内表面限定了腔室。优选地，所述腔室具有轴线以及基本上垂直于所述轴线的平面。所述腔室包括与所述腔室处于连通的入口和出口，并且所述入口和出口沿着所述轴线基本上对齐。所述流体控制阀还包括设置在所述盖部分与所述本体部分之间的隔膜。优选地，所述隔膜具有柔性构件，所述柔性构件设置在所述腔室内以控制所述入口与所述出口之间的连通。优选地，所述柔性构件具有包括基本上平滑的壁部分的上表面。例如，所述上表面可以具有恒定的曲率半径并且可以是例如碗状的。在一些实施例中，所述基本上平滑的壁部分包绕基本上平滑的中央部分，所述中央部分具有无限曲率半径。例如，中央部分可以是平坦表面。所述柔性构件的下表面可以具有任何纹理。在一些实施例中，除了设置在下表面上的至少一个长形构件之外，下表面具有基本上平滑的表面。如本文使用的，“基本上平滑”是指具有恒定曲率半径或略微变化的曲率半径(近似于恒定的曲率半径而没有显著的凸形部分)、或无限曲率半径或基本上无限曲率半径(接近平坦表面)的连续水平表面，所述平坦表面基于制造方法和用于隔膜的材料的特性是在制造公差范围内。例如，具有基本上平滑表面的隔膜可以包括非功能特征和结构，比如接缝、微小瑕疵和微小的半径变化。相反，已知的隔膜具有肋和/或其他支撑结构，这意味着已知隔膜的表面具有多个具有变化曲率半径的结构。
优选地，当隔膜腔室中的压力被释放时，柔性构件具有自然倒置或部分倒置位置，在所述位置时，柔性构件由于隔膜的下表面上的压力而从内向外翻转。“自然倒置位置”是指倒置位置时的隔膜形状对应于其自然完全倒置状态、比如半球形。优选地，当处于自然倒置或部分倒置位置时，上表面顺应盖的内表面的至少一部分的形状或轮廓，以限定准许在入口与出口之间实现连通的通路。“顺应”是指柔性构件的表面总体上遵循相对表面的轮廓并且抵靠相对表面的至少一部分。如本文使用的，“抵靠”是指柔性构件的表面与第二表面之间的接触使得第二表面辅助支撑柔性构件。优选地，当倒置时，柔性构件顺应盖的内表面。优选地，当柔性构件处于倒置位置时，柔性构件的上表面的至少中间部分顺应盖部分的内表面的轮廓。在一些实施例中，柔性构件的基本上整个上表面顺应盖部分的内表面的轮廓。在一些实施例中，盖部分的内表面的中间区段的轮廓可以是平滑的凹表面。优选地，盖部分的整个轮廓是平滑的凹表面。在其他优选实施例中，所述轮廓可以具有其他纹理、形状、和/或外形。
所述下部阀体的内表面包括一个或多个长形座构件。优选地，每个长形座构件沿着所述平面基本上对齐。优选地，当处于非倒置位置(下部位置)时，所述柔性构件顺应每个长形座构件并压靠其密封，以防止所述入口与所述出口之间的流体连通。优选地，所述柔性构件的下表面和每个长形座构件具有对应的曲率半径，使得当所述柔性构件处于非倒置位置(下部位置)时，所述柔性构件顺应每个长形座构件并压靠其密封。“对应的曲率半径”是指柔性构件的下表面的曲率半径基本上等于长形座构件的曲率半径、和/或支撑构件的曲率半径，视情况而定。例如，视情况而定，柔性构件的下表面的曲率半径在长形座构件的曲率半径和/或支撑构件的曲率半径的±3％内。优选地，视情况而定，对应的曲率半径在±2.5％内、更优选地在±2.0％内、甚至更优选地在±1.0％内、还更优选地在±0.5％内。在一些实施例中，所述柔性构件可以包括从所述下表面突出的一个或多个长形构件。优选地，当所述柔性构件处于其自然的非倒置位置(下部位置)时，每个突出的长形构件接触长形座构件并且压靠所述密封构件密封，以防止所述入口与所述出口之间的流体连通。一旦所述突出的长形构件与长形座构件相接触，所述柔性构件的上表面上的力将大于下表面上的力，并且柔性隔膜将牢固地进行密封。
优选地，隔膜构件包括嵌入橡胶基质中的增强织物。由于增强织物不像橡胶一样拉伸那么大，当所述柔性构件被压到倒置位置时，张紧力主要集中在增强织物中。在一些实施例中，隔膜被构造成使得当隔膜处于倒置位置时，隔膜内的张紧力使得它唯一地将柔性构件偏置到下部位置。“唯一地偏置”是指没有使用额外的隔膜结构(比如，肋和环)以及偏置装置(比如，弹簧)将柔性构件推动到下部位置以密封在长形座构件上。
优选控制阀的柔性构件优选地将两个子腔室彼此轴向地分隔。优选地，隔膜腔室与这两个轴向分隔的子腔室中的每一个相邻以实现隔膜的受控操作，即，柔性构件在倒置位置与下部位置之间的受控操作。隔膜腔室相对于这些轴向间隔开的腔室的优选取向提供了，隔膜腔室可以通过处于入口子腔室压力下的隔膜流体压力来将这些轴向间隔开的子腔室彼此密封。此外，优选的控制阀、隔膜、以及子腔室的取向在这些轴向间隔开的子腔室之间提供了受控的密封，这可以补偿这两个轴向分隔的腔室中的任一个腔室中的流体压力的波动和跃动。在一个方面，优选控制阀可以安装在管道系统中，比如本领域已知的预作用防火系统。因此，优选控制阀可以在控制阀与例如喷洒器网之间提供单一且优选地基本上恒定的压力。在一些实施例中，优选控制阀包括在这两个子腔室之间的中间腔室。当控制阀被操作、或阀密封不良时，优选控制阀的中间腔室将被填充加压流体。优选地，所述中间腔室连接至警报器上。在一些实施例中，所述中间腔室提供了到大气的排放口。
在一些实施例中，所述本体部分的内表面优选地包括桥元件，所述桥元件沿着所述平面基本上对齐并且优选地包括至少两个长形座构件以及设置在这些长形座构件之间的凹槽。所述本体部分的一部分进一步优选地限定了与所述凹槽处于连通的端口。优选地，所述柔性构件的下表面包括一对间隔开的长形构件，从而在其间限定通道。当处于非倒置位置时，所述柔性构件的长形构件优选地与这至少两个长形座构件处于密封接合，使得所述通道与所述凹槽和所述端口处于连通。
因此，优选地液压操作的控制阀、其隔膜以及使用方法的多个不同的优选实施例可以提供以下特征中的一个或多个：采用最少数量的移动部件来减少磨损的设计；简化的柔性隔膜构型；便于组装和维修的阀构造；以及可靠性能。
附图说明
并入本文并构成本说明书的一部分的附图展示了本发明的示例性实施例、并且连同上文给出的总体说明和下文给出的详细说明一起用于说明本发明的特征。
图1是优选控制阀的分解视图。
图2是图1的控制阀的组装好截面视图，其中控制阀处于关闭位置。
图2A是图1的控制阀的组装好截面视图，其中控制阀处于打开位置。
图2B是图1的控制阀的螺栓细节的组装好截面视图。
图3是用于图1的控制阀中的优选隔膜的透视图。
图3A是图3的隔膜的上表面的平面视图。
图3B是图3的隔膜的下表面的平面视图。
图3C是隔膜沿着图3B的轴线IIIC-IIIC的截面视图。
图3D是图3C的隔膜的细节IIID中的唇缘元件的截面视图。
图3E是图3C的隔膜的细节IIIΕ中的长形构件的截面视图。
图3F是隔膜沿着图3A的轴线IIIF-IIIF的截面视图。
图3G是唇缘元件的另一个实施例的截面视图。
图4是图1的控制阀的下部阀体的透视图。
图4A是图4的下部阀体的俯视平面视图。
图4B是下部阀体沿着图4A的轴线IVB-IVB的截面视图。
图4C是下部阀体沿着图4A的轴线IVC-IVC的截面视图。
图4D是图4C的细节IVD中的通道特征的截面视图。
图4E是用于本体部分的通道特征的另一个实施例的截面视图。
图5是图1的控制阀的盖的透视图。
图5A是盖沿着图5的轴线VA-VA的截面视图。
图5B是图5A的细节VB中的通道特征的截面视图。
图5C是用于盖部分的通道特征的另一个实施例的截面视图。
图6是图1的控制阀的截面透视示意图。
具体实施方式
本发明的示例性实施例涉及一种具有简化的隔膜构型的隔膜式控制阀。图1示出了优选阀10的分解视图，示出了阀10的内部部件。阀10包括阀体12，流体可以以受控的方式流过所述阀体。控制阀10优选地被配置成安装在管道歧管或其他管道组件中，以将流体流分成第一流体量与第二流体量并对进行控制。例如，在消防系统类型的应用中，控制阀10提供隔膜式液压控制阀，用于优选地控制具有第一流体压力的第一流体量(比如，供水干管)以及与处于第二流体压力的第二流体量(比如，包含在管网中的压缩气体)的释放的混合。因此，控制阀10可以提供流体或不同介质(包括液体、气体或其组合)之间的流体控制。
控制阀10包括阀体12，所述阀体优选地被构造为两部分：(i)盖部分12a和(ii)本体部分12b。“本体部分”在本文中用于指代当控制阀完全组装好时联接至盖部分12a的阀体12的下部部分。优选地，阀体12、更确切地本体部分12b包括入口14和出口16。阀体12的入口14和出口16各自包括联接至歧管上的适当端部配件。例如，入口14优选地包括与第一流体供应管线(比如，供水干管)的联接器，并且出口16也优选地包括与另一个管道配件(比如，联接至互连管网的排放管道)的联接器。控制阀10可以以水平取向安装，使得在一个高度处进入入口14的流体在相同高度处从出口16排出，或者替代性地，控制阀10可以以竖直取向安装，使得在一个高度处进入入口的流体在不同高度处从出口排出。
入口14、出口16、以及阀体12的尺寸可以被确定成提供一系列阀尺寸以便联接至对应标称管道尺寸。优选地，入口14、出口16、以及阀体12限定1英寸(25DN)和更大的阀尺寸，更具体地阀尺寸为1英寸(25DN)、1-1/2英寸(40DN)、2英寸(50DN)、3英寸(80DN)、4英寸(100DN)、6英寸(150DN)、8英寸(200DN)、10英寸(250DN)以及12英寸(300DN)，这些尺寸分别适应以下标称管道尺寸：1英寸(25DN)、1-1/2英寸(40DN)、2英寸(50DN)、3英寸(80DN)、4英寸(100DN)、6英寸(150DN)、8英寸(200DN)、10英寸(250DN)以及12英寸(300DN)。但是，可以提供适应其他标称管道尺寸的其他阀尺寸。优选地，在构造阀体12时，盖部分12a和本体部分12b是单独铸造和机加工的，以提供优选的开口和表面处理，比如螺纹开口。然而，可以使用其他的构造和制造工艺。阀体12优选地由球墨铸铁铸造而成，但是可以使用其他材料，只要适合于给定的流体流动应用即可。优选地，阀10的额定压力为约300psi(2.068MPa)。
在一些实施例中，阀体12可以在阀体12中包括端口22(例如，参见图4C)，以便为警报系统提供用于监视阀的从入口14至出口16和/或在其间的任何不期望的流体连通的装置。例如，端口22可以用于向阀10提供警报端口，使得可以警告个体关于阀体12的任何气体或液体泄漏。更确切地，端口22可以联接至流量计与警报装置，以检测阀体中的流体或气体泄漏。另外，端口22优选地开向大气，并且如下所讨论的，同设置在入口14与出口16之间的中间腔室连通。端口22可以包括适当的螺纹开口或其他机械紧固构件，以将适当的管道配件或螺纹接头联接至给定孔口。
如图1所示，隔膜100设置在盖部分12a与本体部分12b之间。隔膜100包括柔性、优选地弹性体构件100a、包绕柔性构件100a的唇缘构件100b、以及凸片100c，凸片用于将隔膜100在控制阀10中对齐。盖部分12a和本体部分12b各自包括内表面，使得当盖部分12a和本体部分12b连结在一起时，这些内表面进一步限定了腔室24。如图1中看到的，本体部分12b优选地包括凹口49以接纳凸片100c并且将隔膜100在腔室24内恰当地对齐。在一些示例性实施例中，隔膜100可以具有两个或更多个凸片，并且本体部分12b可以具有两个或更多个对应凹口用于对齐目的。此外，由于螺栓不穿过隔膜100提供支撑，优选地，例如这些凸片中的或另一个位置中的销(未示出)可以用于将隔膜100固持在位，直至当阀10竖直地安装好时盖部分12a被附接。与入口14和出口16处于连通的腔室24进一步限定了流体、比如水可以流过其中的通路。柔性构件100a设置在腔室24内、用于控制流体穿过阀体12的流动。柔性构件100a提供了入口14与出口16之间的选择性连通。
隔膜100在腔室24内具有以下至少两个位置：下部最大完全关闭或密封位置(例如，参见图2)；以及上部最大或完全打开位置(例如，参见图2A)。随着隔膜100移动至最靠上或完全打开位置，隔膜100和本体部分12b限定了准许在入口14与出口16之间实现连通的通路。优选地，在完全关闭位置与完全打开位置之间的某个点，通道的截面积使得存在足够的流量穿过控制阀10并且控制阀10中的压降被最小化。优选地，隔膜100被构造成移动至自然倒置位置。在自然倒置位置时，例如参见图2A，柔性构件100a至少顺应盖部分12a的第一内表面17的中央区段33(参见图5A)的轮廓。在最靠下的关闭或密封位置时，例如参见图2，隔膜100接合桥元件27上的座构件26(参见图4)，所述座构件被构造或形成为阀体12的内表面内的内部肋或中间凸缘，由此封堵入口14与出口16之间的连通。在隔膜100处于关闭位置(参见图2)的情况下，隔膜100优选地将腔室24拆分成至少三个区域或子腔室24a、24b以及24c。更具体地，隔膜100处于关闭位置时形成了与入口14连通的第一流体供应或入口子腔室24a、与出口16处于连通的第二流体供应或出口子腔室24b、和隔膜子腔室24c。盖部分12a优选地包括中央开口13，以将均衡流体引入隔室子腔室24c中。通过均衡子腔室24c与24a和24b之间的压力，隔膜100(例如，层103中，所述层例如是增强织物)内的张紧将柔性构件100a推动到下部位置。在一些实施例中，下文描述的防倒置部35在柔性构件100a内产生张力，所述张紧力辅助将柔性构件100a推动到下部位置。一旦隔膜100与座构件26接触，柔性构件100a的各侧上的压力就不再均衡，并且这些力的对应差异将隔膜100保持压靠在座构件26上。
如图2中看到的，优选的隔膜构件100被配置用于接合盖部分12a和本体部分12b的内表面并且与之相协作以限定处于以下取向的三个子腔室24a、24b、24c，所述取向可以使隔膜子腔室24c可以有效地补偿入口子腔室24a和出口子腔室24b之一中的流体压力的波动和/或跃动。优选地，从第一流体源提供均衡流体，使得在隔膜子腔室24c中也发生在入口子腔室24a处发生的任何流动或压力跃动。以此方式，隔膜子腔室24c可以对隔膜压力作出反应并进行补偿，以将柔性构件100a维持在下部位置。
用于制造隔膜100的材料取决于所承载的流体的类型和隔膜将要暴露的温度范围。优选地，隔膜100的上层102和下层104分别由弹性体材料层构成，其硬度计硬度或肖氏值为约55至75、优选地约60至70，并且其最小张紧强度为约1700磅每平方英寸(psi.)(11.721MPa)。用在上层102和下层104处的适合材料包括例如天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)、或其他适合的弹性体。可以用于在隔膜100的中间层103处对上表面层与下表面层之间进行增强的材料包括由例如棉、聚酯、以及尼龙、更优选地尼龙2号增强材料制成的织物。因此，在优选实施例中，隔膜100包括嵌入橡胶基质中的增强织物。当隔膜100处于倒置位置时，张紧力集中在增强织物中。优选地，将两个增强织物层关于增强织物的编织图案设置成彼此成45度角。通过将增强织物相对于彼此成45度设置，来使隔膜100上的应力(由于柔性构件100a的下表面104a上的压力而产生)均匀分布。
在操作中，可以优选地以受控的方式从隔膜子腔室24c释放均衡流体，来将隔膜构件100推动到打开或致动位置，在所述位置时，隔膜构件100被倒置并且与座构件26间隔开，由此准许在入口14与出口16之间实现流体流动。优选地，隔膜100顺应盖部分12a的内表面17的至少一部分。在一些实施例中，隔膜100顺应盖部分12a的基本上整个内表面17。从隔膜子腔室24c释放的流体可以通过例如电控电磁阀来调节，使得隔膜构件100可以实现在完全关闭位置与完全打开位置之间的调节位置。因此，隔膜构件100优选地在打开位置与关闭位置之间被电动地致动。替代性地，隔膜可以通过其他机构(例如，机械闩锁机构)被致动、调节和/或关闭或锁定。
图3展示了隔膜100的透视图。如上所讨论的，隔膜100包括柔性构件100a、唇缘构件100b、以及凸片100c。优选地，柔性构件100a的上表面102a是具有恒定曲率半径的基本上平滑的壁部分101。例如，上表面102a可以是半球形碗状物。优选地，柔性构件100a的壁部分101足够弹性以符合盖部分12a的内表面17的轮廓(参见图2A)。优选地，柔性构件100a顺应盖部分12a的内表面17的至少一部分。在一些实施例中，柔性构件100a顺应盖部分12a的基本上整个内表面17。在一些实施例中，基本上平滑的壁部分101延伸至上表面102a的底部中心。然而，在其他示例性实施例中，例如图3所示，基本上光平滑的壁部分101部分地延伸并且包绕中央部分105。优选地，如在图3C和图3F中最佳所见，中央部分105的厚度沿从基本上平滑的壁部分101到柔性构件101a的中心的径向方向增大，使得上表面102a沿着中央部分105是基本上平坦的。优选地，过渡部分105a提供了从基本上平滑的壁部分101到中央部分105的锥形过渡。虽然比基本上平滑的壁部分101更厚，但是当隔膜100处于倒置位置时，中央部分105仍然有足够的弹性以顺应盖部分12a的内表面17的至少一部分。因此，当柔性构件100a被压入倒置位置时，柔性构件100a的上表面102a顺应盖部分12a的内表面17的轮廓。优选地，柔性构件100a顺应基本上整个内表面17，这为柔性构件100a提供了支撑。相比之下，已知的隔膜不顺应盖的内表面。因此，必须使已知的隔膜承受阀中的流体流动和压力的全部力，这在隔膜中产生应力集中。在示例性实施例中，盖部分12a对柔性构件100a提供支撑，并且因此柔性构件100a不具有已知隔膜所受到的应力集中。这意味着本披露的隔膜100的示例性实施例可以比已知隔膜具有更大柔性。在现有技术和相关技术的阀中，已知隔膜内的任何内部张力本身不足以将隔膜(由于其刚性)推动到下部位置。然而，通过使隔膜更具柔性，隔膜100内的张紧力足以将隔膜100推动回到座构件26，而不需要来自元件和装置(比如，肋、环和弹簧)的额外偏置力。此外，通过顺应盖部分12a的内表面17，柔性构件100a将入口14与出口16之间的通路的截面积最大化。因此，与类似等级的现有技术和相关技术的阀相比，可以将控制阀制作得更小。
图3A至图3F示出了隔膜100的说明性实施例的额外特征。隔膜100包括上表面102a和下表面104a。上表面区域102a和下表面区域104a各自的尺寸通常足以封堵入口子腔室24a和出口子腔室24b与隔膜子腔室24c(参见图2)的连通。上表面区域102a和下表面区域104a的几何形状使得这些表面将腔室24有效地拆分和密封。优选地，参见图3A和3B的平面视图，上表面区域102a和下表面区域104a优选地是基本上圆形的。
柔性构件100a的下表面104a优选地呈现基本上凸表面、更优选地呈现具有区域AA1的球面凸表面，并且柔性构件100a的上表面102a呈现基本上凹表面、更优选地呈现具有区域AA2的球面凹表面。上表面AA2优选约等于AA1。下表面104a的一部分用于封堵与其他腔室的流体连通，即下表面104a的一部分将入口子腔室24a与出口子腔室24b密封。子腔室24a、24b、24c相对于彼此的优选几何形状优选地提供了，将入口子腔室24a和出口子腔室24b密封的区域大约相等，并且入口子腔室24a被下表面104a的具有约1/2AA1区域的部分封堵，并且出口腔室被下表面104a的具有约1/2AA1的区域的部分封堵。在隔膜100的一个优选实施例中，上表面102a限定曲率半径r1，并且下表面104a限定曲率半径r2。优选地，下表面104a的曲率半径r2与上表面102a的曲率半径r1之间的曲率半径之比(r2/r1)在1.05至1.15的范围内。在隔膜100包括中间层103的情况下，中间层103可以进一步限定第三曲率半径r3，所述第三曲率半径在r1与r2之间。可以从共同的中心点测量各个曲率半径。下表面104a的曲率半径与上表面102a的曲率半径之比优选地足以准许下表面104a在隔膜100处于下部位置时与桥元件27的座构件26相接合、并且充分地封堵入口子腔室24a和出口子腔室24b。优选地，柔性构件100a的厚度可以在0.30英寸(7.62mm)至1.0英寸(25.4mm)的范围内、更优选地在0.40英寸(10.16mm)至0.80英寸(20.32mm)的范围内。
优选地，下表面104a的曲率半径r2与桥接元件27的座部件26的曲率半径r5(参见图4C)是相应的曲率半径，使得当柔性构件100a处于非倒置位置(下部位置)时，柔性构件100a顺应长形座构件26并压靠其密封。优选地，柔性构件100a的下表面104a进一步包括至少一个长形密封构件或突出部114，以辅助在柔性构件100a与桥接元件27的座构件26之间形成密封接合。优选地，如图3B所示，隔膜100包括一对长形密封构件或突出部114a、114b。每个长形密封构件114a、114b进一步辅助在柔性构件100a与桥接元件27的座构件26之间形成密封接合。密封构件114a、114b优选地沿着下表面104a以平行的方式延伸约等于由表面104a限定的最大弧长的长度。长形密封构件114a、114b各自具有提供密封功能的几何轮廓、并且可以具有以下轮廓：比如半圆形截面轮廓、半椭圆形截面轮廓、半卵形截面的轮廓、或提供本文所讨论的密封功能的任何其他截面轮廓。优选地，参见图3E，这些长形密封构件114a、114b各自优选地限定了突出的截面区域，所述截面区域具有的曲率半径r4在约0.05英寸(1.27mm)至0.20英寸(5.08mm)的范围内，其中侧壁在与下表面104a的界面处的切线形成55度至65度范围内的角θ。长形密封构件114a、114b的高度h在0.04英寸(1.016mm)至0.12英寸(3.048mm)的范围内。
参见图3C，密封构件114a、114b优选地间隔开，以便在其间限定空隙或通道118。密封构件114a、114b连同设置在其间的下表面104a的部分进一步限定了空隙或通道118的侧壁及其通道高度。密封构件114a、114b被配置成当隔膜处于关闭位置时与桥元件27的座构件26相接合，以封堵入口14与出口16之间的连通、更具体地封堵入口子腔室24a与出口子腔室24b之间的连通。优选地，在一些实施例中，密封构件114a、114b接合座构件，使得通道118与座构件26相协作以形成中间腔室24d，所述中间腔室用于以下文更详细描述的方式将入口子腔室24a和出口子腔室24b轴向地间隔开。虽然示例性实施例被描述为具有两个密封构件114a、114b，但是隔膜100的下表面104a可以包括仅一个密封元件或多于两个密封元件，只要每个密封元件以密封方式与座构件26相协作即可。
图4示出了本体部分12b的透视图。本体部分12b的内表面19包括桥元件27。桥元件27包括阀座构件26。如图4A中看到的，本体部分12b优选地限定了阀轴线IVB-IVB。控制阀10的入口14和出口16优选地围绕阀轴线IVB-IVB居中、与之共轴、并且沿着其间隔开。本体部分12b进一步优选地限定了轴线IVC-IVC，所述轴线与轴线IVB-IVB基本上正交。优选地，桥元件27与轴线IVC-IVC对齐，所述桥元件延伸了体部分12b的宽度以将本体部分12b中的腔室24有效地划分为优选地间隔开的、并且优选地尺寸相等的子腔室，例如，入口子腔室24a和出口子腔室24b。本体部分12b还包括一个或多个支撑构件28a、b，这些支撑构件分别连接至桥元件27的每侧。支撑构件28a、b优选地从入口14和出口16的凸缘延伸以与桥元件27相交。支撑构件28a、b沿基本上平行于第一轴线IVB-IVB、即垂直于桥元件27的方向设置。优选地，桥元件27的每侧可以具有多个支撑构件28a、b，其中支撑构件28a、b的数量是基于阀10的尺寸、和/或阀10的额定压力。优选地，桥元件27具有3至21个支撑构件28a、b、更优选地3至11个支撑构件28a、b、甚至更优选地5至9个支撑构件28a、b。在图4A的示例性实施例中，在桥元件27的相应侧上存在五个支撑构件28a、b。当然，示例性实施例可以具有少于三个或多于十一个，这取决于设计标准、比如阀10上的压降。此外，每侧上的支撑构件28a、b的数量不必相同。例如，本体部分12b可以具有五个支撑构件28b、以及仅三个支撑构件28a或一些其他组合，这取决于系统的需要。支撑构件28a、b优选地与桥元件27、和本体部分12b的其余部分形成整体构造，或者替代性地，支撑构件28a、b可以通过其他连结技术、比如焊接来连结至桥元件27和本体部分12b。
桥元件27的座构件26的表面优选地限定了具有弧长的弧部，所述弧部为隔膜100的下表面104a的凸表面的镜像。例如，半径r5(参见图4C)和半径r2(参见图3C)是对应的曲率半径。另外，对应于座构件26的表面的弧长基本上等于对应于柔性构件100a的下表面104a的弧长。进一步，每个支撑构件28a、b的表面优选地限定弧部，所述弧部为柔性构件100a的下表面104a的凸表面的镜像。例如，对应于每个支撑构件28的表面的半径r6(参见图4B)和对应于柔性构件100a的下表面104a的半径r2(参见图3C)是对应的曲率半径。通过使半径r6、r5与半径r2基本上匹配，支撑构件28a、b与桥元件27的组合结构的球面表面轮廓与下表面104a的轮廓基本上匹配。因此，当隔膜100处于下部位置时来自下表面104a的负载将基本上均匀地遍布在由支撑构件28a、b的表面与桥接元件27的表面形成的区域上。通过散布负载，当柔性构件100a处于关闭位置时，柔性构件100a上的应力集中被最小化。在一些现有技术和相关技术系统中，支撑构件不存在、或与阀座偏离，使得支撑构件和阀座不在同一球面表面上。这意味着隔膜必须被设计成在来自额外阀结构的支撑极小或没有的情况下承受由压力腔室产生的负载。这产生刚性更大的隔膜构造和上面讨论的相关问题。在本披露的示例性实施例中，支撑构件28a、b和桥元件27提供支撑，使得柔性构件100a可以弹性更大。如上所讨论的，弹性更大的柔性构件100a允许实现可以省略比如肋和弹簧等偏置元件的隔膜构型。
优选地，在一些实施例中，凹槽或通道30沿着桥元件27的优选弧长延伸，所述凹槽或通道被构造或形成在座构件26的表面上。凹槽30优选地延伸了座构件26的整个长度，以延长本体部分12b的宽度。此外，凹槽30优选地在其端部处变窄。另外，限定凹槽30的座构件26的壁优选地是平行的。替代性地，凹槽30可以被形成为使得形成凹槽30的壁相对于彼此、另一参考线或阀体12中的其他表面成角度。凹槽30的底部优选地在垂直于凹槽30的伸长方向的平面中形成半圆弧。其他几何形状也是可能的，只要通道30对于本文描述的适当的示例性实施例递送期望的流体和液压特征即可。此外，凹槽30的深度可以沿着其长度变化，使得凹槽30优选地在其中心处最深而朝向其侧端变得更浅。凹槽30优选地将座构件26的接合表面进一步沿着座构件长度二等分。当隔膜构件100处于关闭位置时，长形密封构件114a、114b优选地对齐以接合座构件26的一分为二的表面。优选地，密封构件114a、114b与座构件26的接合表面26a、26b的接合进一步使隔膜100的通道118与凹槽30连通。
如图4A中看到的，优选地，座构件26的接合表面26a、26b是基本上平面的。通常，表面26a、26b在其整个长度上被配置成足够宽，以维持与柔性构件100a的下表面104a的密封接触。优选地，表面26a、26b被配置成足够宽，以维持与密封构件114a、114b的密封接触，而不管密封构件114a、114b沿着纵向轴线IVB-IVB进行任何移动。因此，尽管入口子腔室24a或出口子腔室24b中的流体压力发生变化，这种变化可能对柔性构件100a和密封构件114a、114b沿轴线IVB-IVB的方向施加力，但表面26a、26b仍可以维持与下表面104a的密封接合，所述下表面优选地包括密封构件114a、114b。
如在图4B看到的，桥元件27优选地形成有中央基部构件32，所述中央基部构件进一步将入口子腔室24a和出口子腔室24b分隔并且优选地将其间隔开、并且使流体朝隔膜100与座构件接合表面26a、26b之间的方向转向。例如，如在图4B和图4C看到的，基部构件32优选地在沿着轴线IVB-IVB的方向上比在沿着轴线IVC-IVC的方向上更宽。基部构件32优选地与阀体12的中央轴线B-B基本上对齐，所述中央轴线基本上与由轴线IVB-IVB和轴线IVC-IVC的相交而形成的平面正交地相交。在一些实施例中，在基座构件32中、在入口子腔室24a与出口子腔室24b之间形成端口22。排放口18将经入口14进入阀10中的第一流体(来自供水干管的水)转向至阀体12之外。输入开口20可以用于将第二流体、例如压缩气体引入阀体12中以从出口16排出。
端口22优选地被构造为警报端口，所述警报端口由在基部构件32中形成的一个或多个空隙构成。端口22优选地基本垂直于中央轴线BB延伸，以与延伸至凹槽30的通道相交并与其连通。在构造了端口22之后，可以使用插塞50来塞住通道。因此，当隔膜构件100处于关闭位置时，端口22进一步优选地与在隔膜构件100中形成的通道118处于密封连通。作为端口22的替代或附加，在一些实施例中，可以移除插塞50并且可以将通道用作警报端口。
隔膜通道118、凹槽30和端口22之间的连通优选地通过密封构件114a、114b与座构件表面26a、26b的密封接合来界定，由此限定优选的第四腔室、即中间腔室24d，例如图2中所看到的。中间腔室24d优选地开向大气，由此进一步限定流体座、优选地空气座，以将入口子腔室24a和出口子腔室24b分隔。入口子腔室24a与出口子腔室24b之间提供空气座允许入口腔室和出口腔室各自被填充并加压，同时避免密封构件114与座构件26之间的密封接合失效。由于每个密封构件114仅在元件一侧上受到流体力的作用并且优选地在另一侧受到大气压力的作用，因此在入口子腔室24a和出口子腔室24b的加压期间，隔膜子腔室24c中的流体压力有效维持密封构件114与座构件26之间的密封接合。
图5是盖部分12a的透视图。盖部分12a包括拱形区段21和凸缘区段23。优选地，凸缘区段23包括多个螺栓孔25以接纳螺栓29或螺柱29a(参见图1)。当阀10以竖直位置安装时，螺柱29a便于盖部分12a的组装。例如，在螺栓29插入其余孔25中时，盖部分12a可以悬挂在螺柱29a上。盖部分12a和本体部分12b优选地通过围绕本体12以螺栓图案分布的多个螺栓联接在一起。优选的螺栓图案包括八个螺栓/螺母组件。在替代性螺栓组件中，可以利用螺柱组件或螺栓与螺柱两者的组合。优选地，螺栓和/或螺柱图案在阀体12上被设置成使得这些螺栓不穿透隔膜100。即，这些螺栓和/或螺柱设置在隔膜100的外周边之外，如图2B中看到的。
如图5A中看到的，盖部分12a的内表面17具有拱形轮廓，所述轮廓准许柔性构件100a顺应内表面17。优选地，所述拱形轮廓相对于盖部分12a的中心线上的点具有半径r7。优选地，所述拱形轮廓在与隔膜100的界面处延伸至盖部分12a的边缘31(参见图5A中的虚线)。通过使拱形轮廓延伸至边缘31，盖部分12a不阻止柔性构件100a完全倒置、例如不阻止柔性构件100a到达其自然倒置位置。
然而，在一些实施例中，如图5A中看到的，拱形轮廓受限于盖部分12a的中央区段33，并且防倒置部35从盖部分12a延伸到边缘31附近。防倒置部35通过阻挡柔性构件100a来阻止柔性构件100a到达其自然倒置位置。虽然柔性构件100a可以顺应盖部分12a的内表面17(包括防倒置部35在内)，但是柔性构件100a在盖部分12a不包括防倒置部35的情况下不会完全倒置(例如，不到达其自然倒置位置)。通过阻挡柔性构件100a的完全倒置，防倒置部35在柔性构件100a内产生将柔性构件100a推动到座构件26的张紧力。
如图5A中所看到的，当与中央区段33的表面轮廓进行比较时，防倒置部35(包绕中央区段33)的表面轮廓朝向盖部分12a的中央轴线突出到腔室24中。防倒置部35突出到腔室24中阻挡了柔性构件100a的完全倒置。防倒置部35可以是例如腔室24的内表面上的凸出部或突出区段。优选地，如图5A所示，防倒置部35是内表面17与由半径r7限定的表面曲率的偏离(参见图5A中与虚线的偏离)。优选地，当组装控制阀10时，内表面17的偏离在与隔膜100相邻的边缘31附近为最大，并且所述偏离沿朝向中央区段33的方向逐渐减小到零，即，内表面轮廓与对应于半径r7的表面轮廓相匹配。优选地，如沿从防倒置部35的表面朝向对应于半径r7的表面的径向方向测得的防倒置部35的最大厚度t”在0.10英寸(2.54mm)至0.70英寸(17.78mm)的范围内。优选地，在防倒置部35的最大厚度t”处，防倒置部35在投影到垂直于半径r7的平面上时的长度L在0.5英寸(12.7mm)至4.5英寸(114.3mm)的范围内。
在一些实施例中，防倒置部35限定了基本上圆形截面轮廓。例如，所述截面轮廓可以是基本上半圆形轮廓、关于长轴或短轴为基本上半椭圆形轮廓、基本上三角形轮廓、或可以在柔性构件100a上提供偏置力以将柔性构件100a推动或辅助推动到座构件26的任何其他轮廓。优选地，如图5A中所看到的，防倒置部35在与隔膜100相邻的边缘31处是弯曲的，使得截面轮廓是基本上半泪滴形轮廓。在从中心区段33到边缘31的方向上，所述泪滴轮廓使内表面17与对应于半径r7的线的偏离逐渐增大。通过使偏离部逐渐增大，当柔性构件100a处于倒置位置时，柔性构件100a仍可以顺应盖部分12a的内表面17。在一些实施例中，与隔膜100的层103中的张紧力一起，防倒置部35可以在柔性构件100a内产生张紧力以辅助将柔性构件100a推动到座构件26，如上文所讨论的。
如上所讨论的，隔膜100的唇缘元件100b包绕柔性构件100a。优选地，如在图4D和图5B中看到的，盖部分12a和本体部分12b各自分别包括通道36、37，这些通道包绕腔室24。当盖部分12a和本体部分12b连结在一起时，通道36和37限定了空腔39(参见图2)以接纳唇缘构件100b。每个通道36、37分别包括径向外壁36a、37a以及径向内壁36b、37b。径向内壁36b、37b的长度分别比径向外壁36a、37a更短，使得当组装好时，形成提供从空腔39到腔室24的通路的间隙。在图4D和图5B的实施例中，通道36和37具有基本上方形的轮廓，但是径向内壁36b和37b被设置成相对于通道基部36c、37c的法线成微小角度。例如，在其他实施例中，如图4E和图5C中所看到的，通道36’和37’具有基本上梯形的轮廓，其中径向外壁36a’、37a’和径向内壁36b’、37b’相对于通道基部36c’、37c’成一定角度。这些通道的形状和尺寸取决于阀10的额定压力和/或阀10的几何形状。例如，通道形状和尺寸可以被配置用于限制阀10的入口14和出口16的任何堵塞。优选地，盖部分12a与本体部分12b之间的对应通道的形状和尺寸基本上相同，例如，如图4D和图5B中看到的。然而，在一些实施例中，这些形状和尺寸可以不同。例如，参见图4E和图5C，通道36c’的基部比通道37c’的基部更窄。
隔膜100设置在盖部分12a与本体部分12b之间。当控制阀10组装好时，空腔39接合隔膜100的唇缘构件100b，使得盖部分12a的通道36和本体部分12b的通道37夹挤唇缘构件100b以牢固地固持隔膜100。由于唇缘构件100b被固定，因此当柔性构件100a如上所讨论的被倒置时，在隔膜100的层103中产生张紧力。
在优选实施例中，限定空腔39的圆的直径小于限定螺栓29和/或螺柱29a的螺栓图案的圆的直径。以此方式，螺栓29和/或螺柱29a设置在阀体12上，使得这些螺栓/螺柱不穿透隔膜100。即，这些螺栓和/或螺柱设置在隔膜100的唇缘构件100b的外周边之外，如图2B中看到的。在优选实施例中，通过将螺栓、螺柱布置在隔膜100的圆周之外，隔膜100没有任何孔，因此不会经受已知隔膜(其中，螺栓穿过隔膜)在阀的打开/关闭循环期间在孔周围所经受的高应力集中。
优选地，唇缘元件100b在腔室24与外部大气之间形成密封，当阀10组装好并操作时，所述密封可以承受控制阀10的操作压力。唇缘元件100b的截面轮廓可以是半圆形截面、椭圆形截面、或任何其他截面轮廓，只要使唇缘构件100b提供必要的密封即可。例如，图3C和图3D展示了唇缘构件100b的优选构型。唇缘构件100b被空腔39接纳。唇缘构件100b优选地具有基本上卵形截面43。优选地，卵形截面43在邻近柔性构件100a的一侧具有平坦轮廓。卵形截面43包括两个端点41a、41b，这两个端点分别在通道36中接合盖部分12a的上表面17、和在通道37中接合本体部分12b的下表面19。优选地，唇缘构件100b的厚度可以在0.60英寸(15.24mm)至1.2英寸(30.48mm)的范围内、更优选地在0.9英寸(22.86mm)至1.1英寸(27.94mm)的范围内。当固定好时，由橡胶或弹性材料构成的这两个端点被夹在空腔39中并变形以密封控制阀10。
在另一个示例性实施例中，例如在图3G所看到的，唇缘构件100b’的优选构型具有基本上矩形截面43’。优选地，矩形截面43’包括两个端部41a’、41b’，这两个端部分别接合通道36’的盖部分12a的上表面17、以及通道37’的本体部分12b的下表面19。优选地，唇缘构件100b’的厚度t’在0.60英寸(15.24mm)至1.2英寸(30.48mm)的范围内、更优选地在0.9英寸(22.86mm)至1.1英寸(27.94mm)的范围内。当固定好时，由橡胶或弹性材料构成的这两个端部被夹在由通道36’、37’形成的空腔中并变形以密封控制阀10。
优选地，唇缘构件100b、100b’由不可压缩的材料构成。优选地，唇缘构件100b、100b’具有与隔膜100的其余部分相同的材料组成。在以上讨论的优选实施例中，通过将唇缘构件100b、100b’设置在这两个通道36、37或36’、37’之间，凸缘或隔膜中的微小缺陷和瑕疵不阻碍唇缘构件100b、100b’密封所述阀10。
如在图3D和图3G中看到的，从相应的唇缘构件100b、100b’到柔性构件100a的过渡部分包括与上表面102相对应的上曲线路径45及与下表面104a相对应的下曲线路径47。所述过渡部分设置在相应的径向内壁、即36b与37b或36b’与37b’之间的间隙中。优选地，上曲线路径45具有比下曲线路径47更收紧的弯曲路径。上曲线路径45和下曲线路径47优选地在唇缘构件100b、100b’的一侧的基本上中点处过渡到柔性构件100a。
转向图6，可以通过优选地将阀10带到常闭位置并随后使入口子腔室24a和出口子腔室24b达到操作压力而将控制阀10投入使用。在一个优选设施中，第一流体源初始地通过关断控制阀(比如，位于入口14上游的手动控制阀)与入口子腔室24a隔离。第二流体源优选地初始地通过位于输入开口20上游的关断控制阀与出口子腔室24b隔离。如果子腔室24a和24c中的压力在此时已经均衡，例如压力P1、P2、P3相等，则隔膜100内的张紧力、并且在一些实施例中由防倒置部35产生的附加张力辅助将柔性构件100a从倒置位置推动到上文所讨论的关闭位置。如果不均衡，例如P2和P3大于P1，则以下步骤将控制阀10置于准备操作的状态。然后优选地将来自第一流体源的均衡流体(比如水)穿过盖部分12a中的中心开口13引入隔膜子腔室24c中。将流体连续地引入子腔室24c中，直至流体施加足够的压力P1以使柔性构件100a进入关闭位置，在所述关闭位置时下表面104a接合桥元件27。在所述关闭位置时，柔性构件100a的下表面104a(在一些实施例中包括密封构件114a、114b)围绕座构件26形成密封接合。
在隔膜构件100处于关闭位置的情况下，入口子腔室24a和出口子腔室24b可以分别由第一流体和第二流体加压。更确切地，可以打开将第一流体(例如，水)与供水干管隔离的关断阀，以将第一流体穿过入口14引到入口子腔室24a，来优选地实现静态压力P2。可以打开隔离第二流体(例如，压缩气体)的关断阀，以穿过输入开口20引入第二流体，来对出口子腔室24b和联接至控制阀10的出口16的常闭系统(例如，消防系统管网)加压，以实现静态压力P3。
如上所述，中间腔室24d设置在入口子腔室24a与出口子腔室24b之间、并且通常开向大气。主要流体压力P2通过密封构件114a与腔室24d隔离，并且次要流体压力P3通过密封构件114b与腔室24d隔离。因此，隔膜构件100、并且在一些实施例中其密封构件114a、114b被配置用于在隔膜腔室压力P1的影响下维持与座构件26的密封接合。因此，当处于关闭位置时，隔膜上表面积和下表面积A1、A2和A3的大小优选地被确定为使得由压力P1提供的力大到足以克服由主要流体压力P2和次要流体压力P3所提供的将隔膜构件100推动到打开位置的力。然而，隔膜上表面积和下表面积A1、A2和A3的大小还被确定为提供快速打开响应。由于柔性构件100a不像现有技术和相关技术的隔膜那样刚性，因此当从入口腔室释放流体时，阀10的打开响应比此类隔膜更快。此外，由于隔膜和/或比如肋和弹簧等偏置装置引起的压降也被最小化。
为了致动阀10，优选地流体从隔膜子腔室24c中释放的速率比其可以补充到子腔室24c中的速率更快。例如，联接至腔室入口13的电磁控制阀可以被电致动以从隔膜子腔室24c中释放流体。隔膜构件100的上表面102a上的压力损失准许相邻的流体供应子腔室24a中的流体压力将隔膜构件推动到与座构件26间隔开的打开位置。准许流体流过支撑构件28a、28b，以使出口子腔室24b中的压缩气体移位从而从出口16排出并进入联接至控制阀10的系统中。进一步准许流体填充凹槽30并流出警报端口22。通过联接至端口22的适当流量警报，可以检测到流体流动并且可以向适当的人员通知阀10的操作。因此，控制阀10可以安装在预动式消防系统中，其出口16与升流管连通，所述升流管联接至通过管道互连并被压缩气体或空气加压的喷洒器网。
虽然已经参考某些实施例披露了本发明，但是在不背离如所附权利要求限定的本发明的广度和范围的情况下，对所描述的实施例进行许多修改、更改和改变是可能的。因此，意图是本发明并不限于所描述的实施例，而是本发明具有由以下权利要求的语言以及其等效物限定的全部范围。

Claims (46)

1.一种流体控制阀，包括：
具有第一内表面的盖部分；
具有第二内表面的本体部分，所述本体部分包括长形座构件，所述长形座构件沿着垂直于所述流体控制阀的流动轴线的平面基本上对齐，当所述盖部分和所述本体部分连结时，所述第一内表面和第二内表面限定腔室，所述腔室包括与所述腔室处于连通的入口和出口；以及
设置在所述盖部分与所述本体部分之间的隔膜，所述隔膜包括柔性构件，所述柔性构件设置在所述腔室中并且具有第一位置和第二位置，在所述第一位置时，所述柔性构件被倒置以限定准许在所述入口与所述出口之间实现连通的通路，在所述第二位置时，所述柔性构件防止所述入口与所述出口之间的流体连通，其中，所述盖部分包括第一通道，并且所述本体部分包括第二通道，所述第一通道和所述第二通道形成空腔以接收所述盖部分和所述本体部分之间的所述隔膜的唇缘构件，
其中，所述柔性构件的硬度计硬度在约60至70的范围内，所述柔性构件的上表面具有基本上平滑的壁部分，并且当所述柔性构件被倒置时，整个所述上表面顺应所述盖部分的内表面，并且所述基本上平滑的壁部分包绕中央部分，所述中央部分的厚度沿从所述基本上平滑的壁部分到所述中央部分的中心的径向方向增大，使得所述上表面沿着所述中央部分是平坦的，过渡部分提供从基本上平滑的壁部分到中央部分的锥形过渡，以及
其中，所述柔性构件的下表面和所述长形座构件具有对应的曲率半径，使得当所述柔性构件处于所述第二位置时，所述柔性构件顺应所述长形座构件并且压靠其密封。
2.如权利要求1所述的流体控制阀，其中，所述柔性构件的下表面的曲率半径与所述柔性构件的上表面的曲率半径之比在1.05至1.15的范围内。
3.如权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，所述柔性构件的厚度在0.30英寸(7.62mm)至1.0英寸(25.4mm)的范围内。
4.如权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，所述流体控制阀的额定压力为约300psi(2.068MPa)。
5.如权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，所述长形座构件是桥元件的一部分，所述桥元件将所述本体部分沿着所述平面一分为二以限定第一侧和第二侧，并且
其中，所述本体部分进一步包括设置在所述第一侧上的一个或多个第一支撑构件、以及设置在所述第二侧上的一个或多个第二支撑构件，所述第一支撑构件和第二支撑构件围绕所述桥元件设置并且与之相接合。
6.如权利要求5所述的流体控制阀，其中，所述第一支撑构件和第二支撑构件沿基本上平行于所述流动轴线的方向设置在相应的所述第一侧和第二侧。
7.如权利要求6所述的流体控制阀，其中，所述第一支撑构件和第二支撑构件与所述桥元件一体地形成。
8.如权利要求6所述的流体控制阀，其中，所述第一支撑构件和第二支撑构件和所述桥元件的每个表面限定了弧部，所述弧部为所述柔性构件的下表面的凸表面的镜像，使得来自所述柔性构件的下表面的负载基本上均匀地遍布在由所述第一支撑构件和第二支撑构件和所述桥元件的所述表面形成的区域上。
9.如权利要求1所述的流体控制阀，其中，所述柔性构件的下表面包括至少一个长形构件，以辅助将所述柔性构件压靠在所述长形座构件上密封。
10.如权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，所述基本上平滑的壁部分限定了基本上半球形碗状物。
11.如权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，所述盖部分的内表面具有凹形轮廓。
12.如权利要求11所述的流体控制阀，其中，所述凹形轮廓具有恒定的曲率半径。
13.如权利要求1或2所述的流体控制阀，其中，所述隔膜包括嵌入橡胶基质中的增强织物，并且
其中，当所述柔性构件处于所述第一位置时，张紧力集中在所述增强织物中。
14.如权利要求13所述的流体控制阀，其中，所述增强织物包括第一织物构件，所述第一织物构件设置成关于所述第一织物构件和第二织物构件的编织图案与所述第二织物构件成45度角。
15.如权利要求9所述的流体控制阀，其中，所述至少一个长形构件具有以下形状之一的截面区域：半圆形、半椭圆形、以及半卵形。
16.如权利要求5所述的流体控制阀，其中，所述桥元件包括凹槽，所述本体部分的一部分进一步限定了与所述凹槽处于连通的端口，并且
其中，所述柔性构件的下表面包括一对长形构件以辅助将所述柔性构件压靠所述长形座构件密封，这对长形构件是间隔开的以在其间限定通道，当所述柔性构件处于所述第二位置时所述通道与所述凹槽处于连通以限定与端口处于连通的中间腔室。
17.如权利要求16所述的流体控制阀，其中，所述柔性构件限定了基本上垂直于所述流动轴线并且平行于所述平面的中央轴线，并且
其中，所述长形构件中的每个长形构件限定了所述通道的侧壁表面。
18.如权利要求16和17中任一项所述的流体控制阀，其中，所述长形座构件限定了具有弧长的曲线表面以接合所述柔性构件的下表面，所述凹槽沿着所述曲线表面延伸了基本上所述整个弧长。
19.如权利要求5所述的流体控制阀，其中，所述本体部分包括围绕所述桥元件设置的入口开口和流体排出开口，所述入口开口与所述出口处于连通，并且所述流体排出开口与所述入口处于连通。
20.如权利要求19所述的流体控制阀，其中，所述本体部分限定了基本上垂直于所述流动轴线并且平行于所述平面的中央轴线，端口与所述中央轴线基本上对齐。
21.一种用于操作流体控制阀的方法，所述流体控制阀具有：包括内表面的盖部分；本体部分，所述本体部分具有沿着垂直于所述流体控制阀的流动轴线的平面基本上对齐的长形座构件；以及具有柔性构件的隔膜，所述柔性构件具有上表面和下表面，所述方法包括：
通过从所述柔性构件的上表面去除流体压力来使所述柔性构件倒置以使所述柔性构件的整个上表面顺应所述盖部分的内表面，所述柔性构件的硬度计硬度在约60至70的范围内，所述柔性构件的倒置位置准许在所述流体控制阀的入口与出口之间实现流体连通，所述上表面具有基本上平滑的壁部分，所述基本上平滑的壁部分包绕中央部分，所述中央部分的厚度沿从所述基本上平滑的壁部分到所述中央部分的中心的径向方向增大，使得所述上表面沿着所述中央部分是平坦的，过渡部分提供从基本上平滑的壁部分到中央部分的锥形过渡，其中，所述盖部分包括第一通道，并且所述本体部分包括第二通道，所述第一通道和所述第二通道形成空腔以接收所述盖部分和所述本体部分之间的所述隔膜的唇缘构件；以及
对所述上表面施加压力，使得对应曲率半径的下表面与所述长形底座构件形成密封。
22.如权利要求21所述的方法，其中，当所述柔性构件的上表面和下表面上的压力基本上相等时，所述柔性构件压靠所述长形座构件密封，以防止所述入口与所述出口之间的流体连通。
23.如权利要求21或22所述的方法，进一步包括当所述柔性构件被倒置时，在所述柔性构件的增强织物层中产生张紧力以将所述柔性构件推动至非倒置位置。
24.如权利要求21或22所述的方法，其中，所述柔性构件是碗状的。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述基本上平滑的壁部分限定了基本上半球形碗状物。
26.一种用于流体控制阀的隔膜，包括：
唇缘构件，所述唇缘构件有待固定在所述流体控制阀的盖部分与本体部分之间；以及
用于控制所述流体控制阀中的流体连通的柔性构件，所述柔性构件的上表面具有基本上平滑的壁部分，所述壁部分具有恒定的曲率半径，所述柔性构件的硬度计硬度在约60至70的范围内，所述柔性构件被配置成移动至倒置位置，以限定所述流体控制阀中的准许在所述流体控制阀的入口与出口之间实现流体连通的通路，并且整个所述上表面顺应所述盖部分的内表面，所述基本上平滑的壁部分包绕中央部分，所述中央部分的厚度沿从所述基本上平滑的壁部分到所述中央部分的中心的径向方向增大，使得所述上表面沿着所述中央部分是平坦的，过渡部分提供从基本上平滑的壁部分到中央部分的锥形过渡，
其中，所述隔膜被配置成使得使所述隔膜在所述倒置位置时张紧以将所述柔性构件偏置成使得，当所述柔性构件的上表面和下表面上的压力基本上相等时，所述柔性构件从所述倒置位置移动至非倒置位置。
27.如权利要求26所述的隔膜，其中，所述柔性构件的厚度在0.30英寸(7.62mm)至1.0英寸(25.4mm)的范围内。
28.如权利要求26或27所述的隔膜，其中，所述柔性构件的下表面包括至少一个长形构件，以辅助将所述柔性构件压靠所述流体控制阀的座构件密封，从而阻止所述流体控制阀的入口与出口之间的流体连通。
29.如权利要求28所述的隔膜，其中，所述至少一个长形构件具有以下形状之一的截面区域：半圆形、半椭圆形、以及半卵形。
30.如权利要求28所述的隔膜，其中，所述至少一个长形构件是间隔开的以在其间限定通道的一对长形构件。
31.如权利要求26所述的隔膜，其中，所述柔性构件包括嵌入橡胶基质中的增强织物，并且
其中，张紧所述隔膜包括产生张紧力，当所述柔性构件倒置时，所述张紧力集中在所述增强织物中。
32.如权利要求31所述的隔膜，其中，所述增强织物包括第一织物构件，所述第一织物构件设置成关于所述第一织物构件和第二织物构件的编织图案与所述第二织物构件成45度角。
33.如权利要求31所述的隔膜，其中，当所述柔性构件倒置并且所述唇缘构件被固定在所述盖部分与所述本体部分之间时，在所述柔性构件中产生张紧力。
34.如权利要求26或27所述的隔膜，其中，所述唇缘构件的厚度在0.60英寸(15.24mm)至1.2英寸(30.48mm)的范围内。
35.如权利要求26或27所述的隔膜，其中，从所述唇缘构件到所述柔性构件的过渡部分包括与所述上表面相对应的上曲线路径、以及与所述下表面相对应的下曲线路径。
36.如权利要求35所述的隔膜，其中，所述上曲线路径具有比所述下曲线路径更收紧的弯曲路径。
37.如权利要求35所述的隔膜，其中，所述唇缘构件在所述唇缘构件的一侧的大致中点处过渡到所述柔性构件。
38.如权利要求26或27所述的隔膜，其中，所述唇缘构件被夹紧以在所述通路与大气之间形成密封。
39.如权利要求38所述的隔膜，其中，所述唇缘构件限定了基本上方形或卵形截面区域中的一种。
40.如权利要求39所述的隔膜，其中，所述卵形截面在邻近所述柔性构件的一侧具有平坦轮廓。
41.如权利要求26或27所述的隔膜，其中，所述唇缘构件限定了半圆形截面积。
42.如权利要求29或30所述的隔膜，其中，所述柔性构件包括由橡胶材料构成的上层和下层，所述橡胶材料的最小张紧强度为约1700psi(11.721MPa)。
43.如权利要求42所述的隔膜，其中，所述橡胶材料是天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、以及乙烯丙烯二烯单体(EPDM)中的一种。
44.如权利要求26或27所述的隔膜，其中，所述柔性构件被配置成使得当所述柔性构件处于所述倒置位置时，所述上表面顺应所述盖部分的内表面。
45.如权利要求26所述的隔膜，其中，所述柔性构件被构造成使得所述柔性构件的下表面和所述流体控制阀的座构件具有对应的曲率半径，使得当所述柔性构件处于所述非倒置位置时，所述柔性构件顺应所述座构件并压靠其密封。
46.如权利要求26所述的隔膜，其中，所述隔膜进一步包括一个或多个凸片，以辅助将所述柔性构件与本体部分对齐。
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