JP2020159377A - Diaphragm valve - Google Patents

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Abstract

To provide a diaphragm valve that can detect an abnormality at an early stage while using, as a diaphragm, a conventional diaphragm as it is.SOLUTION: A weir 3 as a valve seat is provided between a fluid inflow passage 2a and a fluid outflow passage 2b. A seal line 4a that contacts the weir 3 is provided at the center part of a diaphragm 4. On an upper surface 3a of the weir 3 that a seal line 4a of the diaphragm 4 contacts, a strip-shaped surface pressure sensor 12 having a width wider than the width of the seal line 4a is provided over the entire length of the seal line 4a.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、ダイヤフラム弁に関し、特に、ウエア形と称されているダイヤフラム弁に関する。 The present invention relates to a diaphragm valve, and more particularly to a diaphragm valve referred to as a wear type.

ダイヤフラム弁として、流体通路に弁座とされるせき(WEIR)を設けて、これに対してダイヤフラムを当接・離隔することで流体通路を開閉するウエア形と称されているものが知られている。 As a diaphragm valve, a weir (WEIR) that is used as a valve seat is provided in the fluid passage, and a weir that opens and closes the fluid passage by contacting and separating the diaphragm is known. There is.

ダイヤフラム弁は、半導体、バイオ、医薬品等の生産プロセスで使用されることがあり、この用途では、ダイヤフラムが破損してしまう前に、異常を検知することが望まれている。特許文献１には、ダイヤフラムを接液シート、電極部材および緩衝部材と一体に形成し、ダイヤフラムの異常の有無をダイヤフラムに設けた電極部材間の電気抵抗の変化を測定して検知することが開示されている。 The diaphragm valve may be used in the production process of semiconductors, biotechnology, pharmaceuticals, etc., and in this application, it is desired to detect an abnormality before the diaphragm is damaged. Patent Document 1 discloses that a diaphragm is integrally formed with a wetted sheet, an electrode member, and a cushioning member, and the presence or absence of an abnormality in the diaphragm is detected by measuring a change in electrical resistance between the electrode members provided on the diaphragm. Has been done.

特開２０１３−１１７２４１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-117241

特許文献１のものでは、ダイヤフラムを従来とは違う構成とすることから、従来から使用されていて性能が確認されているダイヤフラムが使用できないという問題がある。 In Patent Document 1, since the diaphragm has a configuration different from that of the conventional one, there is a problem that the diaphragm that has been used conventionally and whose performance has been confirmed cannot be used.

この発明の目的は、ダイヤフラムとしては、従来のものをそのまま使用し、なおかつ、異常を早期に検知することができるダイヤフラム弁を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a diaphragm valve which can detect an abnormality at an early stage while using a conventional diaphragm as it is.

この発明によるダイヤフラム弁は、流体通路を有するボディと、弁座に当接・離隔することにより流体通路を開閉するダイヤフラムと、ダイヤフラムを開または閉方向に移動させる操作機構とを備え、弁座とされるせきが流体通路の中程に設けられるとともに、ダイヤフラムの中央部に、せきに当接するシールラインが設けられているダイヤフラム弁において、前記ダイヤフラムのシールラインが当接する前記せきの上面に、シールラインの幅よりも広い幅を有する帯状の面圧センサがシールラインの全長に亘って設けられていることを特徴とするものである。 The diaphragm valve according to the present invention includes a body having a fluid passage, a diaphragm that opens and closes the fluid passage by contacting and separating from the valve seat, and an operating mechanism that moves the diaphragm in the opening or closing direction. In a diaphragm valve provided with a weir in the middle of the fluid passage and a seal line in contact with the weir in the center of the diaphragm, a seal is provided on the upper surface of the weir with which the seal line of the diaphragm abuts. A strip-shaped surface pressure sensor having a width wider than the width of the line is provided over the entire length of the seal line.

ダイヤフラムは、操作機構から受ける力によって、そのシールラインがボディのせきの上面に当接し、これにより、流体通路が閉鎖される。ダイヤフラム弁の使用に伴って、シールラインは潰れ、シールラインがせきに接触する面積が増大する。接触面積が増大した場合、操作機構からダイヤフラムに負荷される力は一定であるので、せきに掛かる面圧が低下する。したがって、せきに設けられた面圧センサの出力を監視して面圧低下を検知することにより、ダイヤフラムの異常を早期に検知することができる。 The force received from the operating mechanism of the diaphragm causes its seal line to abut against the upper surface of the weir of the body, thereby closing the fluid passage. With the use of the diaphragm valve, the seal line is crushed and the area where the seal line contacts the weir increases. When the contact area increases, the force applied to the diaphragm from the operating mechanism is constant, so that the surface pressure applied to the weir decreases. Therefore, by monitoring the output of the surface pressure sensor provided on the weir and detecting the decrease in surface pressure, it is possible to detect the abnormality of the diaphragm at an early stage.

この発明のダイヤフラム弁によると、せきに設けられた面圧センサの出力を監視して面圧低下を検知することにより、ダイヤフラムの異常を早期に検知することができ、ダイヤフラムの交換などの対応を取ることができる。ダイヤフラムは、従来と同じものが使用でき、従来のダイヤフラム弁と同じ性能を維持して、異常を早期に検知することができる。 According to the diaphragm valve of the present invention, by monitoring the output of the surface pressure sensor provided on the weir and detecting the decrease in surface pressure, it is possible to detect an abnormality of the diaphragm at an early stage, and it is possible to take measures such as replacing the diaphragm. Can be taken. The same diaphragm as the conventional one can be used, and the same performance as the conventional diaphragm valve can be maintained, and an abnormality can be detected at an early stage.

図１は、この発明によるダイヤフラム弁の１実施形態の全体構成を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the overall configuration of one embodiment of the diaphragm valve according to the present invention. 図２は、面圧センサが設けられたボディを示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a body provided with a surface pressure sensor. 図３は、面圧センサが設けられたボディを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a body provided with a surface pressure sensor. 図４は、作用効果を説明するための要部の縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a main part for explaining the action and effect. 図５は、面圧センサで測定される圧力を説明する図で、（ａ）はダイヤフラム弁が正常時の状態を示し、（ｂ）はダイヤフラム弁が経時変化による異常時の状態を示している。5A and 5B are views for explaining the pressure measured by the surface pressure sensor. FIG. 5A shows a state in which the diaphragm valve is in a normal state, and FIG. 5B shows a state in which the diaphragm valve is in an abnormal state due to aging. ..

この発明のダイヤフラム弁の１実施形態を図１から図４までに示す。以下の説明において、上下・左右は、図１の上下・左右をいうものとし、また、同図の紙面表側を前、紙面裏側を後というものとする。この上下・左右・前後は便宜的なもので、設置に際しては、上下が逆になったり、水平になったりすることもある。 One embodiment of the diaphragm valve of the present invention is shown in FIGS. 1 to 4. In the following description, the top, bottom, left, and right refer to the top, bottom, left, and right of FIG. The top and bottom, left and right, and front and back are convenient, and when installed, the top and bottom may be upside down or horizontal.

このダイヤフラム弁１は、ウエア形でかつ自動のもので、図１に示すように、左右にのびる流体流入通路２ａおよび流体流出通路２ｂを有するボディ２と、ボディ２の流体流入通路２ａと流体流出通路２ｂとの間に設けられた弁座としてのせき３と、せき３の上面３ａに対して当接・離間することで流体流入通路２ａと流体流出通路２ｂとの間を開閉するダイヤフラム４と、ボディ２との間でダイヤフラム４の周縁部を保持するボンネット５と、ダイヤフラム４に吊り金具７を介して接続されたステム６と、ステム６下端部に固定されたダイヤフラム押さえ８と、ステム６を上下移動させてダイヤフラム４を開または閉方向に移動させる操作機構９とを備えている。 The diaphragm valve 1 is wear-type and automatic, and as shown in FIG. 1, the body 2 has a fluid inflow passage 2a and a fluid outflow passage 2b extending to the left and right, and the fluid inflow passage 2a and the fluid outflow of the body 2. A weir 3 as a valve seat provided between the passage 2b and a diaphragm 4 that opens and closes between the fluid inflow passage 2a and the fluid outflow passage 2b by contacting and separating from the upper surface 3a of the weir 3. , A bonnet 5 that holds the peripheral edge of the diaphragm 4 between the body 2 and the stem 6, a stem 6 connected to the diaphragm 4 via a hanging metal fitting 7, a diaphragm retainer 8 fixed to the lower end of the stem 6, and a stem 6 The diaphragm 4 is provided with an operation mechanism 9 for moving the diaphragm 4 in the opening or closing direction.

ダイヤフラム４は、せき３に接する側の樹脂層（例えばＰＴＦＥ製）１０と、ダイヤフラム押さえ８に接する側のゴム層１１との２層構造とされている。ダイヤフラム４には、図４に示すように、左右の中央部において、前後に延びるシールライン４ａが設けられている。シールライン４ａは、球面状部分から僅かに突出しており、せき３の上面３ａに当接する部分となっている。 The diaphragm 4 has a two-layer structure consisting of a resin layer (for example, made of PTFE) 10 on the side in contact with the weir 3 and a rubber layer 11 on the side in contact with the diaphragm retainer 8. As shown in FIG. 4, the diaphragm 4 is provided with a seal line 4a extending in the front-rear direction at the center portions on the left and right sides. The seal line 4a slightly protrudes from the spherical portion and is a portion that abuts on the upper surface 3a of the weir 3.

操作機構９は、図示省略するが、例えば、ステム６に固定されたピストンを圧縮コイルばねの付勢力に抗して圧縮空気によって上下させるものとされる。圧縮空気の圧力は、一定に制御されており、ステム６からダイヤフラム４に負荷される力は一定に維持される。 Although not shown, the operating mechanism 9 is made to move the piston fixed to the stem 6 up and down by compressed air against the urging force of the compression coil spring, for example. The pressure of the compressed air is controlled to be constant, and the force applied from the stem 6 to the diaphragm 4 is kept constant.

上記の構成は、従来のものと同じであり、この実施形態のダイヤフラム弁１は、さらに、Ｓで示すセンサ取付け位置に、図２および図３に示すシート状の面圧センサ１２が設けられている。 The above configuration is the same as that of the conventional one, and the diaphragm valve 1 of this embodiment is further provided with the sheet-shaped surface pressure sensor 12 shown in FIGS. 2 and 3 at the sensor mounting position shown by S. There is.

面圧センサ１２は、せき３とダイヤフラム４との間に発生する上下方向の力を測るセンサであり、図２および図３に示されているように、前後にのびる帯状とされて、せき３の上面３ａに、シールライン４ａの全長に亘って設けられている。経時変化によってせき３の上面３ａに作用する面圧が低下すると、漏れの発生のおそれが増大する。そこで、面圧センサ１２によって面圧を測定し、面圧が所定値以下に達した場合には異常と判定して、ダイヤフラム４を交換することにより、漏れの発生に対して早期に対応することができる。面圧センサ１２としては、例えば、XSENSOR社の面圧センサを使用することができる。 The surface pressure sensor 12 is a sensor that measures the vertical force generated between the weir 3 and the diaphragm 4, and as shown in FIGS. 2 and 3, it has a strip shape extending back and forth, and the weir 3 It is provided on the upper surface 3a of the above surface over the entire length of the seal line 4a. When the surface pressure acting on the upper surface 3a of the weir 3 decreases due to the change with time, the possibility of leakage increases. Therefore, the surface pressure is measured by the surface pressure sensor 12, and if the surface pressure reaches a predetermined value or less, it is determined to be abnormal, and the diaphragm 4 is replaced to quickly respond to the occurrence of leakage. Can be done. As the surface pressure sensor 12, for example, a surface pressure sensor manufactured by XSENSOR can be used.

せき３とダイヤフラム４との間に発生する上下方向の力については、正常時は、図５（ａ）に示すように、ダイヤフラム４のシールライン４ａがせき３の上面３ａに強く接触する。これに応じて、せき３の上面３ａには、ハッチングＡ１で示している範囲に、ＰＡで示すような面圧分布を持つ大きな面圧が発生する。これにより、流体流入通路２ａと流体流出通路２ｂとの間が確実に閉鎖される。 Regarding the vertical force generated between the weir 3 and the diaphragm 4, under normal conditions, as shown in FIG. 5A, the seal line 4a of the diaphragm 4 strongly contacts the upper surface 3a of the weir 3. In response to this, a large surface pressure having a surface pressure distribution as shown by PA is generated on the upper surface 3a of the weir 3 in the range indicated by hatching A1. As a result, the space between the fluid inflow passage 2a and the fluid outflow passage 2b is surely closed.

ダイヤフラム弁１の使用に伴って、ダイヤフラム４のシールライン４ａは、図５（ｂ）に示すように潰れて左右に広がる。これにより、シールライン４ａがせき３の上面３ａに接触する範囲は、上記のハッチングＡ１で示している範囲と同じハッチングＢ１で示している範囲に、ハッチングＢ２で示している範囲が加わり、接触面積が増大する。ステム６からダイヤフラム４に負荷される力は一定であるので、接触面積の増大により、せき３の上面３ａに掛かる面圧が低下し、ＰＢで示すような面圧分布を持つ面圧となる。したがって、せき３の上面３ａに設けられた面圧センサ１２の出力を監視して面圧低下を検知することにより、ダイヤフラム４の異常を早期に検知することができる。 With the use of the diaphragm valve 1, the seal line 4a of the diaphragm 4 is crushed and spreads to the left and right as shown in FIG. 5 (b). As a result, the range in which the seal line 4a comes into contact with the upper surface 3a of the weir 3 is the same as the range shown in hatching A1 and the range shown in hatching B1, and the range shown in hatching B2 is added to the contact area. Increases. Since the force applied from the stem 6 to the diaphragm 4 is constant, the surface pressure applied to the upper surface 3a of the weir 3 decreases due to the increase in the contact area, and the surface pressure has a surface pressure distribution as shown by PB. Therefore, by monitoring the output of the surface pressure sensor 12 provided on the upper surface 3a of the weir 3 and detecting the decrease in surface pressure, it is possible to detect the abnormality of the diaphragm 4 at an early stage.

面圧センサ１２の幅は、正常時の接触幅、すなわち、正常時のシールライン４ａの接触幅よりも広い幅とされ、これにより、面圧センサ１２によって得られる面圧の大きさから異常の有無の判定を行うことができる。 The width of the surface pressure sensor 12 is set to be wider than the normal contact width, that is, the contact width of the seal line 4a in the normal state, which is abnormal from the magnitude of the surface pressure obtained by the surface pressure sensor 12. The presence or absence can be determined.

なお、上記において、圧縮空気を使用した自動ダイヤフラム弁１を示したが、上記の早期異常を検知する面圧センサ１２は、ハンドルを手動で回転させることで、ステムを上下移動させる手動ダイヤフラム弁にも適用することができる。また、ダイヤフラムは、２層のものに限らず、ＥＰＤＭゴム１層からなるものでもよく、従来の種々のものを使用することができる。 Although the automatic diaphragm valve 1 using compressed air is shown above, the surface pressure sensor 12 for detecting the above-mentioned early abnormality is a manual diaphragm valve that moves the stem up and down by manually rotating the handle. Can also be applied. Further, the diaphragm is not limited to the one having two layers, but may be one made of one layer of EPDM rubber, and various conventional diaphragms can be used.

この発明によると、半導体、バイオ、医薬品等の生産プロセスで広く使用されているダイヤフラム弁の性能向上に寄与することができる。 According to the present invention, it is possible to contribute to the performance improvement of the diaphragm valve widely used in the production process of semiconductors, biotechnology, pharmaceuticals and the like.

１：ダイヤフラム弁
２：ボディ
２ａ：流体流入通路（流体通路）
２ｂ：流体流出通路（流体通路）
３：せき（弁座）
３ａ：上面
４：ダイヤフラム
９：操作機構
１２：面圧センサ 1: Diaphragm valve 2: Body 2a: Fluid inflow passage (fluid passage)
2b: Fluid outflow passage (fluid passage)
3: Cough (valve seat)
3a: Top surface 4: Diaphragm 9: Operation mechanism 12: Surface pressure sensor

Claims (1)

流体通路を有するボディと、弁座に当接・離隔することにより流体通路を開閉するダイヤフラムと、ダイヤフラムを開または閉方向に移動させる操作機構とを備え、弁座とされるせきが流体通路の中程に設けられるとともに、ダイヤフラムの中央部に、せきに当接するシールラインが設けられているダイヤフラム弁において、
前記ダイヤフラムのシールラインが当接する前記せきの上面に、シールラインの幅よりも広い幅を有する帯状の面圧センサがシールラインの全長に亘って設けられていることを特徴とするダイヤフラム弁。 A body having a fluid passage, a diaphragm that opens and closes the fluid passage by contacting and separating from the valve seat, and an operation mechanism that moves the diaphragm in the opening or closing direction are provided, and the cough as the valve seat is the fluid passage. In a diaphragm valve that is provided in the middle and has a seal line that contacts the weir in the center of the diaphragm.
A diaphragm valve characterized in that a band-shaped surface pressure sensor having a width wider than the width of the seal line is provided over the entire length of the seal line on the upper surface of the weir with which the seal line of the diaphragm abuts.
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