TW200823395A - Fast-acting pneumatic diaphragm valve - Google Patents

Description

200823395 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於氣動式隔膜閥。 【先前技術】 對於響應於某些像是電氣訊號及/或氣動致動作用的輸 入或輸入而開啟及關閉的閥有許多用途。氣動致動作用基 本上為藉著使用較小的電氣螺線管裝置而實現的空氣開 關’其用以將例如是壓縮空氣的高壓氣體打開以及關閉， 使其到達或不會到達氣體致動的較大的閥。例如是大約6〇 到100 P.s.i.g·(磅每平方吋表壓，4」到6.9巴，0.41到〇·69 MPa，0.41到〇·69 MN/m)的氣體壓力係被施加到閥致動 器，用以開啟以及關閉一個或多個閥通口，並且螺線管裝 置或閥係將到氣動閥致動器的高壓氣體打開及關閉。因 此’施加到螺線管的小量電流係將大量的高壓氣體打開及 關閉。 某些用途所需要的閥是能夠非常快速地開啟以及關 閉，並且在經過許多開啟及關閉循環始終是耐用的、可靠 的及準確的，並且可以抵抗腐蝕性且極為容易起反應的氣 例如、但是並非用於限制的是，在用來控制進入半導 體生產反應器《中精確量的反應物氣體的流動或是測量此 等反應物氣體的閥之中’特別是用於原子層沉冑（ald) 的製程中’其中精確量的反應物氣體流動係被重複且非常 快速地開啟及關閉經過許多循環，因為在每次⑽沉積循 壞期間，溥膜層是由一個或更少的原子層而生成的。在此 12 200823395 等ALD製程中，對於流動控制闊來說，係必須要足夠快速 地開啟及關閉，用以在高頻率的閥循環中或是重複地產生 實際上數位的完全“開啟，，繼“關閉，’：反：物氣體 流動來將沉積速率增加到最大㈣度，同時保持精確的反 應物氣體流動控制。 氣動式隔膜閥（有時候也稱為前導操作的氣動間、氣 動閥等等）對於對於這些種類的許多用途來說通常是較佳 因為它們很乾淨、不昂貴且很精巧'然而，傳統的或 傳統式氣動式隔膜閥具有固有的速度限制以及使用壽命的 缺陷，而限制它們在高速應用中的效用，並且缺乏較好的 替代方案已經造成ALD技術發屏的錐 ^

议们^展的困難，否則的話ALD 技術在可以有希望發展成 雕 系 了 κ仃規杈之經濟的半導 版衣逅製程。因此，數年來需要 ee Λμ ^ 而文又良万案來使得氣動式隔 作”b ° Μ Μ Μ多的速度及較高的循環頻率有效地操 ’而在本發明之前這個係使得閥的製造者感到困難。 【發明内容】 一種閥裝置包含有一個翁私 _ 们虱動閥、一個主要閥體部位、 個主要閥閉合件、一個如颅从、，、# 個碑& 個加壓的珂導空氣進入通口以及一 们螺線管前導閥。該顏動 室φ + 乳動閥包含有一個沿著在一個活塞容 至中之縱向主軸以可以湣動 1古 動方式移動的活塞，該活塞容室 - 的方谷至部位以及一個在該活塞 卜方的下方容室部位。哕、、壬金曰‘ 其係以可π私 以/基具有：（i) 一個外圍表面， -個轂部，其係以可以滑“…至^以及㈧) 乂 /月動的方式被密封，且可以相對於 13 200823395 在上方容室部位中的銷轂縱向地移動，該上方容室部位具 有-個將加麼的前導空氣運送到活塞的導管；以及（叫 =通過該活塞的導管，其係將處料體流動關係的下方 谷至部位連接到在該銷轂之中的導管。 忒主要閥體部位帶有一個主要閥開口，該主要閥開口 位於^亥活基下方之縱向分隔距離處，使得活塞可以朝向 以及遂離主要閥開口移動。主要閥閉合構件係定位在活塞 、要閥開口 m _主要閥閉合構件係被訂定尺寸及造 型j用於關閉該主要閥開口，並且可以響應於活塞朝向以 及遂離主要閥開口的運動而朝向以及遠離該主要闕開口移 動。前述主要閥閉合構件朝向該主要閥開口的運動係足已 d 1主要閥開σ ’並且w述主要閥閉合構件遠離該主要闕 開口的運動則足以開啟主要閥開口。加塵前導空氣進入通 口可以連接到一個加壓前導空氣源。 及螺線& a導閥係定位在該加壓前導空氣進入通口盘 該銷轂之間。前述螺線管前導閥包含有一個套管;、 其係定位在該加壓前導空氣進入通口與一個滑軸之間，前 心軸具有-個出口導管’該出口導管處於與大氣的流體 流動關係之中並且係開啟於該套管之中，並且前述滑轴具 有-個中間導管’該中間導管處於與在該銷轂中之導管的 流體流動關係之中並且開啟於該套管之中；（ii) 一個在 。亥套官周圍的線盤’當一電流流過該線盤時，該線盤係產 生：個與該套管軸向對準的電磁，昜；以& (iii) 一個轉子， ”系X可以’月動的方式定位在該套管中且可以響應於該 14 200823395

電磁場用於在該加慶前導空氣進入通口與該滑轴之間進Γ 來回的在復運動。該轉子係被建構成為一個前導空氣入口 的閉合構件，當轉子在一個方向之中移動時該閉合構 ::加壓前導空氣入口’而中間導管以及出口導管則以流 動與彼此相連通，用以將空氣從活塞排出到大氣。該 轉子係被建構成為—個空氣出口的閉合構件，當轉子在相 =方向之中移動時該閉合構件係關閉空氣出口導管，而加 f前導空氣人口則開啟以迫使加㈣前導空氣通過該套° =δ亥中間導管、在該鎖轂中的導管以及在該活塞中的導 s而進入下方容室部位之中，用以移動該活塞。 -個隔膜閱係包含有一個間流入導管以及一個間流出 用二：，狀間座、一個金屬隔膜以及間致動器機構， 矣、：以网膜移動到該閥座來密封間座上之隔膜的閥閉合 二啟用以關閉該閥，以及用於將該隔膜移動遠離該闕： 來開啟閥。該環狀閥座係圍繞著閥流入導管的—個孔口並 個彈性體材料。該金屬隔膜係定位成鄰接該閥 2 :個可以移動到以及遠離該閥座的閥閉合表面。 啟的共用於一個氣動閱之快速作動的闕閉合以及開 位在们二包含有以下步驟：將一個彈性體閥座密封件定 構二流入通口周圍；將一個具有一個閉合表面的閥 表面可疋位成鄰接該彈性體闊座密封件，而使得該閉合 動活爽= 多動到以及遠離該彈性體間座密封件；將一個氣 部係處於合構件’且一個在該活塞上的隆起 口將閉合作用力施加到該閉合構件的位置中； 15 200823395 將足夠的作用力經由活塞施加在該閉合構件，用以將該閉 合表面密封於該彈性體閥座密封件上來關閉該閥；並且用 足夠的壓力將前導空氣引導到該活塞之中，用以產生一個 與彈簧作用力相反之足夠強大的活塞作用力，用以容許該 ]δ構件以和動运離§亥彈性體的閥座密封件來開啟該 閥。 【實施方式】 一個使用本發明改良之示例性實施方式的示例性快速 作用氣動式隔膜閥使用1 〇係顯示在圖i到圖5之中。這 些改良是源自於發明人體認到，在傳統氣動式隔膜閥設計 中一些互相關聯的問題彼此相組合及彼此影響而造成固有 的低速度以及短暫的使用壽命，此等低速度及短暫的使用 壽命已經對於工業造成困擾並且如上文所解釋的使得原子 層沉積（ALD)製程有希望的發展者感到挫折。舉例來說， 用於ALD應用之傳統的氣動式隔膜閥係使用在閥體之中的 隔膜來轉移與閥座密封件相關的機械閥閉合動作，同時防 止污木物洩漏到閥體之中或是饋入的氣體漏出閥體。由於 大邛伤的饋入氣體非常容易起反應，傳統的隔膜或其他閥 閉合構件以及閥體通常是不銹鋼，並且傳統的閥座密封件 通常是一種耐化學品的塑膠。此等塑膠閥座密封件所具有 的密封件表面係符合在隔膜或其他閥閉合構件上的表面。 授予Gotch等人的美國專利第6，189,861號中隔膜閥中的 PCTFE (聚二氟氯乙烯）閥座材料是具有塑膠閥座密封件 之習知技術隔膜閥的實施例。PCTFE 一般來說具有在大約 16 200823395 180,000 到 260,000 p.s.i. ( 1，240 到 L800 MPa)範圍之中 的彈性模數。 有時候稱為揚氏模數的彈性模數為應力對於應變的比 率，以及其為材料科學之熟習技術人士所共同用來描述或 是量化材料剛性（stiffness )的特徵。為塑性材料之特徵 之典型應力對於應變的曲線80係顯示於圖17之中，用於 與典型的應力對於應變的曲線82, 84相比較，而曲線82,

84分別為㈣性體材#及軟彈性體材才斗的特徵。應力係以 每單位面積的作用力來測量，例如，每平方英吋的磅數 (P.s’l.)、巴（Pa)或是每平方公尺的牛頓數。應變為對 於原始長度之長度變化的比率，其通常以百分比來表達。 :彈性模數或是揚氏模數則為應力除以應變，&等模數的 單位也是P.S.i.、Pa或是牛頓/m2。為了更便利表示數字， 有時字頭mega或是M係與pa 一起使用，來表示一百萬 (1χ1〇6)巴斯卡（Pascals)。 如‘上文所提到的’彈性體為彈性聚合物，其具有提供 材料“記憶”以將它們在被變形 八 p ^ 欠小之後回復到其原始形狀及 二内部分子結構，除非此等材料被變形到足。 鱗也可以具有針對少量初始變形或應變的某種彈性，例 如疋在圖1 7中之曲線的區域a，但η — ikwh ^ m 一疋匕們很快地會達到降 伏點，如在圖17令的B點處所 —半辯π斗、▲辦 起出此降伏點的進 〜彡或“為塑性的，其係使得材料將不再 始的形狀以及尺寸。曲線80，82，84 /、 庫變）係確私々/ u 的斜率（應力除以 應欠）係對應於各個材料的揚氏 對於可以彈性變形 17 200823395 的材料來說’揚氏模數亦以彈性模數為人所知，並且 為材料勁度的計量單位，亦即，對於變形的阻力。在圖、p 中’可以看出的是’特徵㈣8G的部位A，的斜率係口 地㈣，而一般的塑性材料在該部位A處會具有一些初始 彈性，此說明了相較於對於一般硬彈性體材料及軟彈性體 材枓的曲線82，84的平坦得多的斜率（亦即，彈性模數 的數值），此種塑性材料的彈性模數是相當地高。因此， 如同由圖17中的曲線80 ’ 82 ’ 84所說明的，塑性材料所 具有的-個特徵初始彈性具有針對在初始彈性區域A中的 高揚氏模數或彈性模數，其係隨著接近降伏點B而降低， 且在到達降伏點B時，斜率（揚氏模數）轉變成負的，在 斜率變成正的之前對於初始的塑性區域c係降低，且對於 剩餘的塑性區域D則再次增加直到材料破裂為止。 、

與為典型塑性材料的特徵的曲線8〇相反的是，對於 便是“硬”彈性體之典型彈㈣材料之特徵曲線 的斜率係比塑性材料應力對於應變的曲線8〇的初始彈性 部位A斜率低得很多，並且它們並不會變成負的。因此， ，的及軟的彈性體材料一般來說會具有比塑性材料的初始 舞性㈣性質要低得許多的彈性模數數值。在冑η之中 ，曲線圖並沒有用於應力的單位，因為此曲線圖是要用來 說明特徵的關係’而不是對於特定材料的特定應力、庫變 或揚氏模數的數值。然而，目前已知的塑膠聚合物材料所 具有的彈性模數數值大致上會大於5〇,〇〇〇 p s i . (MS

Pa )，⑹纟型的彈性體所具有的彈性模數數值大致上會 18 200823395 低於 30,000 p.s.i. (2〇7MPa)，例如 5 〇〇〇p s丄（35MPa) 或更低。 很確定的是，在氣動式隔膜閥中的塑膠閥座密封件有 一些非常有利的特質，此等特質並不只是對於化學品的抵 抗力、在低於材料玻璃過渡溫度之溫度下的機械強度、及 夂久地亦即塑性地、符合匹配的隔膜表面的能力。然而， 因為典型塑性材料的高機械強度以及高彈性模數，所以塑 膠检封件需要有大的接觸表面積來與閥閉合構件的對應大 表面積相匹配，用以密封抵抗氣體流動或是通過閥的洩 漏使用於傳統式氣動式隔膜閥中之閥座密封件之並型塑 性㈣的此等高彈性模數數值以及機械強度係限制Ϊ表面 的k形，亚且容許微小的洩漏路徑在閥閉合構件與閥座密 ί件之間心成。因此，需要大表面積來降低橫過整個密封 浅漏路仏的可月匕。結果，用於此等塑性材料所需要的 大接觸表面積Α得雪至BB A yl , 領八你而要在閉合構件上有很大的作用力，用 以達到產生有效密封所需的壓力，如由基本物理關係h Ρ χ A所示的，：μ：中p炎a 二 ，、中為作用力，P為壓力且A為表面積。 运個問題加重了上立％姐丨 、 上文所k到的在速度以及循環頻率上

有限制的負擔，這县田炎而* U 。 疋口為要產生用於有效密封作用所 的大彈性作用力係從而需要大面積的活塞 Π:Γ彈性作用力。因為空氣是-種可屡縮 要、, 積的活塞需要大型活塞容室，因此也“ 要更多的空氣積體，而承夕 3而 夕的玉氣體積則需要更多的氣動 加麼％間來加壓汽缸，用 ’、動 用以發展出用以克服彈性作用力所 19 200823395 需要的大活塞作用力。長的氣動加壓時間限制了所能夠達 成的速度以及循環頻率。而且，在隔膜上的大彈性作用力 '纟隔膜上有更大應力，從而縮短了隔膜的使用壽 命0 為了對抗這種固有的閥速度以及循環頻率的限制，本 發明係針對··將必須被加壓來發展出將閉合構件密封在闕 座亡戶嶋用力的空氣體積減少到最小程度，II此將氣動 加壓時間減少到最小程度。較少的氣動加壓時間能夠有較 高的閥開啟及關閉速度以及較高的循環頻率。空氣體積是 藉著=下方式而被減少到最小程度：針對閥座密封件使用 -種彈性體材料而不是一種塑性材料，以及藉著將螺線管 前導閥整合於閥體之中，而將介於前導閥與活塞之間的空 氣體積減少到最小程度，如將會於下文中更加詳細描= 的。針對閥座密封件使用一種彈性體材料而不是一種塑性 材料減少了用以實現適當密封作用來關閉閥所需要的壓縮 作用力，這是因為彈性體較軟（較不堅硬）並且具有比塑 膠更低的彈性模數數值。因此，必須施加到閉合構件來關 閉閥的彈性作用力以及必須發展出來開啟閥的活塞反作用 力二者都可以藉著針對閥座密封件使用一種彈性體而不是 一種塑膠而被大致上降低。因此，對於任何給定之所使用 的氣動壓力來說，像是開啟閥所需要的較小活塞作用力係 能夠使用較小面積的活塞，因此能夠使用較小體積的活塞 谷至並且用以發展出所需活塞作用力之壓力的必須被壓 系倍空氣體積也會較小。 20 200823395 的二，快速作用氣動式隔膜閥10係為精巧 :器=3:以將r於螺線管前導…隔膜閥致 中之間的空虱體積減少到最小程度，如將會於 :文中更加詳細描述的’以便於將增壓時間減少到最小程 :以二藉此能：以較快且較高的循環頻率闕操作。這種構 造至少部份地藉著以 · 式术達成·將螺線管致動器元件 歹1 ’圖1到圖之實施方式中的轉子40、線圈52、

'月轴112、套官114、填函134、以及罩蓋142)整合到在 隔膜闕體12之内的前導閥％中，並且包括有、但是不限 制於引導乳動W導閥的操作Hi通過螺線管元件，以作 用如同一個用於在隔膜閥體12 +之氣動閥啟動物的前導 閥。整合的螺線管前㈣26係軸向地裝設在活纟刊上， 其方式也*夠將導官及其他元件中的空氣體積減少到最小 程度，前導空氣係在此等元件處被引導進入及離開在活塞 36之下的活基容室64。而且，閥座密封件3〇是一種彈性 體而不是一種塑膠，用以將所需的閉合作用力減少到最小 程度，而此係能夠使用較小面積的活塞36，因此使用較小 體積之必須被壓壓來開啟的閥15的空氣，如將會更加詳 細地在下文中解釋的。為了便利起見，示例性的氣動式隔 膜閥10係被描述成用空氣來操作，但是可以了解的是同 該隔膜閥10能夠以任何氣體來操作，而不只是空氣。 為了要解釋示例的氣動式隔膜閥i 0，現在主要參照圖 6的放大橫剖面視圖。如圖6所示，隔膜閥體i 2包含有一 個基部區段14，該基部區段14包括有一個流入導管16以 21 200823395 及一個流出導管18，用於引導流體流動進入及離開要被主 要閥15打開及關閉的隔膜閥10。該隔膜閥體12也包含有 一個用於封閉住氣動閥活塞容室24以及其他氣動致動器 元件的致動器殼體區段22，其將會更加詳細地描述於下文 之中。圖6中的隔膜閥1〇係被顯示成如同正常閉合的閥，

亦即，沒有壓縮前導空氣的供應裝置48或是在螺線管前 導閥26的線圈52中沒有電流，主要閥15的閥閉合構件2〇 係被關閉且防止了流體流出流入導管丨6而到達流出導管 18，如圖6所說明的。然而，一旦了解了本發明的原理， 在有需要時，隔膜閥1〇也可以被建構成用以提供正常開 啟的閥。Μ開啟閥閉合構件2 〇時，如圖8所示，隔膜閥1 〇 所控制的流體可以從流入導管16流到流出導管18，亦即， 通過隔膜閥10的基部區段14以及主要閥15，如在圖8中 的流動箭頭28，29所表示的。當然，如果有需要的話， 可以反轉流動方向，亦即，使得導管18成為流入導管及 使知'導管1 6成為流出導管。 次主要筝照W 6中之正常關閉模式的示例性隔膜閥 =閥座密封件3G以及閥閉合構件2()—起係包含有該主 抵15的閉合構件2G係被迫進人起被保持在 抵狀閥座密封件3f) 件 的閉曰位置中，該環狀閥座密封 干3 0壤繞者流入導瞢诵 流到产…通32以防止流體從流入導管16 J〆瓜出導官1 8。在俊4 頭部34得产、、壬—象疋銷毅37之隆起部遠端上的基座 4係活羞^ 3 6和ir? 士， 被一個存丨、綠 軚。卩處向下延伸，該基座頭部34是 篆L頁38的彈簧推抵著閉合構件2〇, 22 200823395 用以關閉主要閥15。彈簧38的作用力應該至少能夠足以 藉箸足夠的壓力抵抗閥座密封件3〇❿推動主要閥閉合構 件20,用以充份地壓縮閥座密封件3〇來提供適當的密封 作用，亦即，用以當主要閥15是在閉合模式之中時防止 受到控制的流體從流入導管16攻漏到流出導管18。然而， 為了要克服摩擦並且獲得高迷的閥操作，彈簧38應用到 活塞36上的作用力可以比用以壓縮（變形）闊座密封件30 而足以產生適當密封作用的小作用力大得多。因此，隆起 部37的長度係被製做成：當活塞36的底部表面接觸並且 獨底，，在殼體22的端壁表面25上時，使得該基座頭部 34.以及閉合構件2G會壓縮閥座密封件⑽正好達到在主要 ，15中產生有效密封座用所需要的份量。舉例來說，但 疋不是限制的是，如果閥座密封件3〇必須被塵縮㈣$英 Γ3::=封件可以產生有效的密封的話，那麼當活 ^ Ρ在端壁表面25± “觸底，，時，隆起部37的 長產就足以導致閉合構件壓縮閥座密封件 ；；；7：〇ar5 作用力，在活塞上的彈簧負載可能會大得多’例如20到40 镑》用以提供所需的速度，當在閥座密料3 :缩，：，係將閥座密封件3〇上的I縮作用力限制:二 磅敢疋無論是怎樣的其他作用力數值時，此種缴， 用係在針對閥座密封件3G所採用的特殊彈性 料中發展出來，如於下文中所討論的。 …、他材 在這點值得注意的是，在圖6閉合闕模式之中的螺線 23 200823395 或轉子40具有一個遠端閉合構件42，該遠端閉合 構件42被-個線圈壓縮彈簧46保持在—個用以關閉一個 進入通口 44的位置之中，使得加壓的前導空氣（藉著在 配件50中之充滿斑點及箭頭48所概略地說明的）無法進 入閥10。只要螺線管轉子4〇是被保持在此閉合位置之中， 作用在活塞36上的彈簣38就無法將主要閥15之閥閉合 構件20的閉合表面75保持抵靠著閥座密封件，用以使 φ 主要閥15保持閉合。當然，在使用時，加壓的前導空氣48 係藉著管子或管件（未顯示於圖中）從某個加壓來源（未 顯示於圖中）被供應，該管子或管件會被連接到配件5()， 如热習该項技術的人士將會了解的。當抵抗前導螺線管閥 彈菁46的作用力用磁力的方式拉動轉子4〇而足以將轉子 4〇轴向地移動遠離前導空氣進入通口 44時，加壓的前導 空氣48係急促地進入閥10之中，而導致氣動活塞36可 以克服彈簧38的作用力並且開啟主要閥15，如將在下文 • 中更加詳細討論的。 現在主要茶照針對開啟閥模式的圖8，當電流流過螺 線管前導閥26的線圈52時會產生一個磁場，該磁場係將 螺線管2 6的金屬核心轉子4 0軸向地拉離前導空氣進入通 口 44，如以箭頭54表示的，使得加壓前導空氣48可以急 促地進入閥1 〇之中，如上文所提及的。在隔膜閥10内侧， 加壓的前導空氣係縱向地流過螺線管前導閥26以及流過 兩導閥支架60端壁之中的一個導管56而到達主要閥致動 裔活塞3 6，如在圖8以充滿斑點的部份所概略地說明的。 24 200823395 在活塞36中的導管62係引導加壓的前導空氣通過活塞％ 而到達活塞36下方之閥活塞容室24的下方部位64。在活 «室24的下方部位64之中’加|的前導空氣承載在活 塞36的底部表面66上，如由壓力箭頭“所指示的，用 :乂向上推動活塞36。活塞容室24的上方部位㈣通過在 殼體22中的排放通口 7〇而對大氣開放。因此，被應用在 活塞36底部表面66上的前導空氣壓力會在活塞上產 ，：個向上的淨作用力向上，用以如箭頭心表示地抵 抗壓縮彈t 38的作用力向上移動活塞％。當麸，前導々 氣必須具有應詩活塞36之足夠淨表面積66上的足夠^ 力來克服在活塞36上之壓縮彈簧38方向向下的作用力， 二便於向上推動活S 36。熟習該項技術的人士具有充分的 能力來製做這些種類的設計計算以及選擇所需的任何尺寸 的閥。 當然’當活塞36如由箭頭72所指示且如上文所描述 t向上移動時’其係容許主要_合構件2Q彳以移動而 1闕座㈣# 30,用以容許受到控制的流體可以如由流 動則頭28 ’ 29所指示地從流人導管16流到流出導管18， :即’用以開啟主要閥15。在圖！到圖9所示的示例性氣 隔膜闊1〇中，主要閥閉合構件2〇包含有—個可彈性 欠形的、一般為向上成碟狀的隔膜74’如最清楚地從圖u 以及圖12看出的。因此’當活塞％的頭部34如圖 不：在閉合構件20的隔膜74上向下推時，隔膜74係向 下變形來抵靠著閥座密封件3〇密封其閉合表面然而， 25 200823395 當活塞36向上移動時，如圖8以及圖12所示的，彈性的 膜74會彈回或“突然扣回（叩叩），，到其正常向上的 碟形造型並且遠離該閥座密封件3〇，用以開啟該主要閥 15。一個圍繞在隔膜74 (圖n)周圍的框緣％可以被設 置，用於將隔膜74裝設及保持在適當位置之中，如圖6 到圖9所示且將在下文中更加詳細地解釋的。 只要電流流過該螺線管線圈52，轉子4〇係會任由前 φ 導工氣進入通口 44開啟，因此加壓的前導空氣可保持氣 動式隔膜閥致動器活塞36像上並且該主要闕閉合構件2〇 繼續保持在開啟位置之中，如目8以及圖12所示的。在 這’ έ值得庄思的疋，在保持轉子4〇遠端遠離前導空氣 、L 口 44 Β守，如圖8所示的，轉子4〇的近端78係接 近在螺線管滑軸112中的一個前導空氣出口導管8〇，使得 加壓的前導空氣無法逃出氣動閥元件内部。然而，一旦在 累線&線圈52中的電流被關掉，電磁場會崩潰，並且該 • 線圈壓縮彈簧46可以再次將轉子40向上推動，如在圖6 中的刖碩82所表示的，用以關閉前導空氣進入通口 44並 j在同時開啟該前導空氣出口導管8〇。因此，藉著轉子4〇 私動到如圖8所示的位置，在隔膜閥1〇之内部元件之中 =刖導空氣，包括在活塞容室24下方部位64之中的前導 、氣會被加壓且釋放通過該出口導管以及通過在圖6 乂及圖8中以虛線概略顯示出來的徑向導管部位80,。從 二軸112的導管80，8〇’處，被釋放的前導空氣會流入活 土，、至24的上方部位65，該上方部位65係經由在殼體22 26 200823395 中的排放通口 70對於„ m 、 、閱10外側的大氣開放。藉著壓抑在 活塞36下方之容室之π + Α 。— 下方邻位64之中的前導空氣，主要 閥彈黃38可以再次向 一 — 卜推動活基36，如由在圖6中由箭 頭84所表不的，用η脸 將主要閥15的閉合構件2〇移動到 閥座密封件30上的關閉位置之中。 再人轉開在螺線管線圈52之中的電流會導致主 要，15再次開啟，如上文所解釋的，進行以及停止電流 循環將會致使主要閥彳s i 戈闷15循裱開啟以及關閉。此種循環將 會如所需要地被屢次並且以 社所而貫際限制之内之無論怎 樣的頻率被重複。如卜令％ @ 2丨^ 1如上文所提到的，因為空氣是可以壓縮 的，以下動作並不會耗費掉竿一 買焊杲％間里·在任何前導操作 閥之中’加壓的前導空氣流到氣動閥元件之中以及 :加空間中的壓力來抵抗彈簧的作用力而移動氣動閥活 2 ’用以開啟或關閉該閥’而這樣會在任何特殊氣動閥在 ”開啟與閉合位置之間所被循環的頻率上有一個實際限 制。雖然這個問題並不能以圖〗 y所不的不例性閥10 4 *，但疋這個問題係藉著以下而被減少到最低程度··建 構及配置it件來將在氣動螺線管目1G中介於前^氣進 入通口 44與活塞36之間之前導空 间體積減少到最 -王又，該空間必須被充填或加壓來開啟該主要閥1 5， 得能夠提供快速的吸抽作用以及高頻率的閥循環 這樣做，螺線管26係與前導閥元件整合在一起，用於I "又在與活塞36軸向對準的主要氣動閥活塞容室24中， 同說明於例如是圖6到圖9之中。 27 200823395 而且，快速作動、高頻率的循環具有數個另外的固有 問題。舉例來說，由於來自於特別是在高溫中快速移動的 致動器活塞36的高慣性作用力，閥座密封件係傾向於在 經過一段時間之後退化，並且不管隔膜是金屬、塑膠或其 他典型的隔膜材料，隔膜會因為材料疲勞而破裂。因此了 如以下s兄明的，閥1〇係建構成能夠容易移除及替換那些 元件。 一 現在主要參照圖6，如上文所解釋的，閥1〇的基部區 段14具有流入以及流出導管16, 18，並且其具有一個用 於限制閥座密封件30的環狀凹槽86。設有一個基部凸緣 Μ，用於將閥10裝設在任何所需平台上或設備元件上 並且係設有凹部16,，18，用於密封件（未顯示於圖中）。 閥10的主要主體12係可移除地裝設在基部區段14 士，並且藉著-個限制器螺巾冒而被固定在該處，限制 器螺帽90係被螺結於基部區段14的邊緣上。在螺帽％ 被定位在頸部23關之後，環狀軸環％係㈣接到致動 益殼體區段22的頸部23’使得將螺帽22鎖緊在軸環％ 上也會將殼體區段22扣緊於基部區段14。閉合構件⑼也 被螺帽9〇保留在適當位置之中，而該螺帽90係被鎖緊來 擠壓閉合構件20 (隔膜）介於環狀軸環92與基部區段14 之間個邊界的邊緣部位76。因此，閉合構件2〇以及 1 *山封件3〇二者都可以容易地取用，用於 地 =螺…及將基部區…主要主體12處分開而 ’、、及更換。圖6所不的環狀閥座密封件％係被一個 28 200823395 榫接凹槽或填函86保留在基部區段ι4之中，如最清楚地 可以在圖12中看出的，該榫接凹槽或填函％具有圓形邊 、彖的梯形k剖面，並且其係為一種彈性體材料而不是通常 在傳統氣動式隔膜閥中使用於閥座密封件的塑性材料，如 將會更加詳細地在下文中解釋的。 雖然主要閥座密封件30可以使用塑膠以及其他材料， 針對閥座㈣件30使用—種彈性體材料具#數個顯著肩 點，包括有、但是不限制於、主㈣15的使用壽命長、 經確、速度以及可重複性。如上文所提到的，這個氣㈣ 隔膜閥10係被設計成用於其中這些特質、及特別是速度 很：要的應用中。塑膠的缺點是’需要相當的作用力大4 來密封，如±文所解釋#，這是因4它們在闕座密封件途 閉合構件之間需要—個很大的界面或匹配表面積，用以防 止在閉合模式中發生_。施加這麼大的作用力於間閉合 構件以及閥座密封件具有至少二個缺點。首先，盆需要一 個較為強大的彈菁來將較強大的作用力施加到該閥座密封 :牛:因此其係需要一個較大的活塞面積或是更大的前導空 =屋力、或二者皆需要，用以向上推動活塞抵抗如此的較 大舞黃作用力，以便於開啟主要閥。這些需求，亦即，較 大的活塞面積及較大的彈簧作用力，的其中任一個或二者 了間的作用時間，因&，由於上文所解釋的原因而 吏：闕變得更慢。其次，如此的大作用力係導致 力於“膜的障况相較，主要閥閉合構件的 膜M在重稷進行較少次循環之後破裂。 29 200823395 對於這種快速作用氣動式隔膜閥10來說，理想的閥座 密封件30將會是能夠以最小的作用力以及不會有變形達 成適當防止洩漏的密封件，而這個在真實的世界中是無法 獲致的。為了在以下情形要提供適當的以及可重複的密 封··介於閉合構件2G與閥座密封件3G之間，例如，如圖 12所示的介於隔膜74的閉合表面乃與閥座密封件3〇之 間i以介於閥座密封件3〇與基部區段14或其他其中形成 φ有在封限制凹槽或填函86或其他密封件限制結構的材料 之間’閥座密封# 30 t需要一些彈性變形。因此，已經 決定的是，將閥開口增加到最大以及用於高速氣動式隔： 閥10之閉合速度的最佳操作條件將會是低的壓縮作用力 :及主要閥15元件的小量變形，而仍然能夠達成完美的 密封件。然而，以目前可以獲得的塑性材料，會需要非常 大的壓縮作用力來獲致適當的密封件。如果塑性材料萬一 變成能夠獲得30,000 p^i. ( 207 MPa)或更少，較佳的是 • 15,000 Ρ·“·（ 103 MPa)或更少，及甚至更佳的是 5,〇〇〇 P.s.i. MPa )的彈性模數數值，提供適當密封件連同以此種 塑性材料製做的閥座密封件所需要的壓縮作用力會是足夠 低以有利地影響尺寸被制定成用於增進主要閥15的高速 操作的主要閥彈簧38以及主要致動器活塞36。由於彈性 體一般來說具有比目前可獲得的塑膠顯著較低的彈性模數 數值，匕們可以有利地使用於主要閥座密封件，用以藉著 將所而的壓縮作用力保持很低，例如，比目前可獲得塑膠 閥座始封件所需要的低得很多，來增進氣動式隔膜閥 30 200823395 的閥操作逮度能力，π 彈性體然能夠提供適當的密封作用。 弹性體一般來說具有小於 · 數數值。因此，對於/ 4 ， P·8·1· (34 MPa)的彈性模 π ^ ^ . 、廷個快速作用氣動式隔膜閥10中 的閥座岔封件3〇央鳍 + τ ® ® ^ Β βΛ讀件料了其心藉著小界 面面積來進行密封的能力而 要閥15所需要的彈…：舞性體，以便於將關閉主 解釋“： 力減少到最小程度，如上文所 以便於將^要的是，形成具有小量應縮變形的密封件， # , ^ T進來達到該费封件的距離縮短到 一些彈性體可以具有比這種應用的其他 亦即子的&貝。舉例來說’如果彈性體材料太軟的話， L二Γ性模數太低的話，必須只有在壓縮以及逐下 件之t消耗掉閉合構件2G所行進的相當份量。 杜9 要§周和如此的麼縮作用，活塞36以及閉合構 更土〇=必須要是其下任―種情形：⑴被製做成行進得 二“糸需要更多時間來開啟及關閉主要閥15,從而使 :氣動式隔膜間10較慢，或是（Η)當主要闊Η是開啟 W在閉合構件20與座位密封件3()之間留下較小的空隙， 此將會限制流體通過主要閥15的質量流率（流動傳導性）， 減降低了主要閥15的流動容量。這些選擇沒有一個是 4寸別有吸引力的。然而，這個問題係藉著針對閥座密封件 :〇使用相當“硬的，，彈性體材料而被緩和。如由圖17所 :?的：I#彈性體所具有的彈性模數係稍微高於 软的K生Μ，但是其仍然比典型塑性材㈣彈性模數 要小得很多。再次地，在圖17中的曲線圖並不具有單位， 31 200823395 这是因為其係被提供如同典型相對材料特徵一般視覺指 不，但是已經決定的是，具有大約U00 P s.i· (6 9 彈性模數的Vit〇n™彈性體材料（一種氟彈性體）提供了一 t田的在封件，該岔封件在足夠小的麼縮作用力之下具 ^夠小的變形而*會妨礙到傳導性，並且已經決定的 是’甚至更硬而具有大約U00 p.si ( u 7 Mpa)之彈性

模數的Chemraz™彈性體材料（一種全_性體）係甚至 更好，其具有甚至較小的變形，而在比使用塑膠闕座密封 2的典型隔膜數值小得报多的壓縮作用力之下仍然能夠提 共適當的密封。根據這些結果以及觀察，甚至較硬的彈性 體材料，例如，彈性模數高達5,000 psi.(34Mpa)，及 y能高達iMOOp.s丄（103MPa)或甚至高達3〇〇〇〇psi ^07 MPa) ’對於最佳化具有足夠小的塵縮作用力的小 能夠達成闕的操作速度以及上文及下文所討論之 的優點來說係甚至為更好的’然而彈性模數的 j5，_P.S.i.(34MPa)以及較高的彈 ===得mm和上文討論之閥的傳導 於件的前進問題，否則的話這些問題可能會與對 彈==3。所使用的彈性體材料有關，使用“硬的， 教有（6·9ΜΡ&)或以上之彈性模 數數值的彈性體，此㈣性體、 蠻忐讦以獾W L 〇 J以獲传或疋可能 / 獲仔的。在任何情況中，實驗結果已經顯干出. 弹性體閥座密封件3〇係因為以 出· 膠：⑴大致上需要原因而在性能上勝過塑 上而要U、的作用力到製做適# 32 200823395 :及（2)與塑膠相比彈性體務 動傳導性上古％ # 文〜亚不會在流 有顯者的負面影響，此也可以藉著 數而被緩和，如將, 错者機械设計苓 封件係比塑膠的鬥广〜 弹丨生體閥座岔 2骖的閥座岔封件更容易很多來移 塑膠係傾向於形狀塑性地變成一致的並且在二=伴 留結構使得它財料困_除。 ㈣圍的保 =性體閥座密封件3〇需要在主要闕15中達成適當密

構I 1㈣縮變形量也可以藉著使用18形的梯形橫剖面 如圖6以及圖12所示之保留凹槽或填函％的 "'疋尾形橫剖面構造而被減輕。具有圓形橫剖 :的傳統式彈性體〇形環也可以使用於閥座密封件Μ，但 2，以目丽可以獲得的彈性體材料，此等傳統式0形環構 k必須在它們直徑的百分之10到20的範圍中壓縮，用以 會在典型半導體製造饋送氣體應用中遭遇到之例如i到 3,〇〇〇托爾（torr)的典型差動流體壓力中進行有效的密封。 曼幵7里^ $致上文所时論的傳導問題，當更硬的彈性體 亦如上文所时論的變成可以獲得時，此問題可以藉著此等 甚至更硬的彈性體而被減輕，或藉著機械設計調整而被減 輕’例如’藉著使用與流入通口 16之閥之直徑相關之較 大直控的〇形環，如將在下文中討論的。 另一方面，彈性體座位密封件3〇連同其在圖6以及圖 中所不之埃尾形填函86中且以例如是在0.040到 0·060英吋範圍内的垂直尺寸之Chemraz™全氟彈性體所製 做的圓形梯形構造，係提供了有效的密封覆蓋區，該覆蓋 33 200823395

區僅需要0.002到〇·_英吋（〇 〇5到〇15 _)的壓縮， 其為在垂直方向中的厚度的大約百分之2到1〇，用以形成 具有上文所提及之典型差動流體壓力範圍的有效密封件， 並且如此的壓縮可以藉著在彈性體閥座密封件30上大約工 到5方的作用力來提供。因此，藉著針對閥座密封件3〇 使用具有圓形梯形橫剖面的彈性體密封件、如上文所描述 之結合氣動式隔膜閥1〇較小空氣體積的氣動元件，相較 m相於商業上可獲得之大部份其他氣動式隔膜闊的 】、毛私，此氣動式隔膜閥1 〇的開啟時間只有大約只 有士勺到4笔秒。圓形的梯形橫剖面也會增進在主要閥 15二:冓之中的密封件壽命、減少微粒作用（pa仙ulati〇n )、 :善安：、消除由於在凹槽86中之密封件30之扭轉的故 '。以-種全氟彈性體聚合物材料製做的彈性體密封件在 商業上為可獲得的，例如可以從美國賓州KulpsviUe的 eed & Co、在商標ChemrazTM之下所獲得的，其 包括有圓形的梯形橫剖面。 八 了 斤提到的’在流動傳導性上的限制在某種程度 械設計參數所緩和，例如，閥座密封件％ 相對於該閥座密封株 广封件30所疋位而環繞的流入導管16的尺 =…流出導…尺寸，如果此二者尺寸不相 Β哪一個是較小的。對於例如流入導管16來 ":二4徑所具有的橫剖面積係等於流入導管16的 二:中’Π圓形的橫剖面導管16來說此橫剖面積為 Jr為流人導管16的半徑。如圖6及圖12所示， 34 200823395 閥座密封件30為環狀的並且圍繞著具有直徑D的流入導 管16。閉合構件20的密封表面75與閥座密封件3〇之間 的流動面積應該至少與流入導管16的流動路徑（或是如 果流出導管18小於流入導管16的話，則為流出導管18 的流動路徑）-樣大。介於密封表面75與閥座密封件％ 之間的流動面積為泰’其中D為閥座密封件3〇的直徑 且S為介於密封表面75與閥座密封件3Q之間的距離或空 隙。因此，當主要閥15完全開啟時，如果祕大於或等 於β的話，那麼當主要閥15完全開啟時，主要閥^的 流動傳導性將不會被閥閉合構件2Q以及閥座密封件⑽所 妨礙。因此，對於特定的流入導管16的尺寸（或是如果 流出導管18較小的話，則為流出導管18)來說，闕座密 封：30的直徑D或是空隙s或是二者可以被調整，用以 獲得所需的關係祕>e。空隙5係等於閉合構件2〇的行 進扣除閥座密封件3G的壓縮變形。閉合構件Μ所行進的 越少，主要閥15就能開啟以及開啟得越快，並且，如果 閉合構件20是-個如圖6以及圖12所示的隔膜μ的話， 仃進距離可以被嚴格地限制在該隔膜74可以屈曲的量。 當然’可以容易地提供較大直徑D的閥座密封件3〇，以便 的數值’但是較大直徑D的閥絲封件％也 雷舄要較大的作用六，&摒 而對於如上文所解釋的其他速度以 六^間的考量會產生不良後果。因此，這些參數：閥 座控、封件的直徑D、閥座密 、， ㈣-封件的鲶形、以及作用力可以 欠’亚且相關於彼此平衡’用以提供最佳的逮度以及其 35 200823395 他操作參數。如上文所解釋的， η雜w 針對闕座密封件30使用 弹性體材料而不是塑膠係會在作 a杜作用力減少中產生很大的報 酬，用於小量損失壓縮變形中， ι且便用 硬的，，彈性體 及/或圓形梯形橫剖面更減少了懕 縮變形以及維持流動傳導 性所為的直徑D二者。例如、伸是 1一疋並非用來限制的是，對 於r = 0.090英吋及d = 0.307革吋，、击η 央于連同0.050英吋的隔膜 行程（行進）㈣’如同藉著如 膜 上又所彳田述的硬的，，彈 性體以及閥座密封件30構造所择 再k尸^獲侍的小於〇·〇10英吋的閥 座密封件30變形可以維持大於 丁八乂 υ.υ4〇央吋的空隙δ，其係 滿足關係式似^2且提供高流動傳導性的主要閥】卜、 一閥體12的致動器殼體區段22係包圍含有氣動致動器 活塞36的活塞容室24，如上女所>、+、Μ 如上文所描述的。活塞36亦如上 文所描述地在容室24之中向卜；必& 惑甲向上及向下移動，而在活塞30 周圍的環狀密封件94，96則頂抵、、壬窒μ触广α 只J』貝抵活基设體區段22的内侧 表面以可以滑動的方式密封，用 、山釘用以在閥開啟以及關閉循環 的開啟部份期間將加壓空氣限定在活塞36下方。將活塞刊 向下推動來關閉主要閥15的壓縮彈簧38則位於活塞％ 上方的活基谷室24之中。 一 一個支架結構60係設在閥體12之巾，用於將螺線管 前導閥26裝設在處於與活塞36軸向對準中的活塞容室24 之中如圖6到圖9所示’支架結構6〇可以藉著例如將 其螺結於不例性氣動式隔膜閥1〇中致動器殼體區段Μ的 上方端邻之中，而被襞設在閥體丨2之中。說明於圖6到 圖9巾之示例性支架結才籌6〇纟有一自具有縱向主轴的長 36 200823395 形圓柱形穴部oc , 與活塞㈣地、但是並不必須要、 接收螺線管前導闕26,並且以端壁102終止 ::處。端| 102係支擇及限制該螺線 於支架60的穴部％ 1〇4 ,. 中，、具有一個向下突伸的銷轂 以、’毅104軸向地延伸到一個穴部1〇6之中，該穴 部ι〇6的尺寸以及形狀係匹配在活塞36 了使 =:的較部可以一4上向上及向下二： 面：狀二是圓柱形而具有圓形或任何其他曲弧的橫剖 一 ^ /疋其可以具有多邊形橫剖面。在銷較1 (Μ中的 二個導管⑽係在以上描述循環㈣啟閥部份期間將加壓 :導空氣從螺線管前導閥26引導到活塞％，並且其在循 衣的關閉閥部份期間係引導下壓的排出空氣遠離活塞％。 在一個圍繞雜1()4周圍的環狀凹槽之中的〇形環密封件 110係防止在循環的開啟閥部份期間，被運送通過導管 的力4前導空氣漏出㈣1〇4與活塞％之間而進入氣動 活基容室24的上方部位65。 如上文所提到的，螺線管前導閥26係定位在支架社構 6〇的穴部98之中。其包含有一個纏繞著一個滑軸Ζ以 個套管114之導電絲線的線圈52。套管ιΐ4係裝設在 /月軸112的上方端部上且從該上方端部處向上延伸。二個 導官116，118係縱向地延伸通過滑轴U2，該滑軸ιΐ2平 仃於、但是側向地偏離縱向主軸⑽，用於在循環的開啟 閥部份期間引導加壓的前導空氣到活塞36，以及用於在循 37 200823395 環的關閉閥部份期間將下壓的排出空氣引導離開活塞36， 如將在下文中更加詳細描述的。 在滑軸112下方端部處的凸緣120係側向地向外延伸 到支架60的壁部122，且係有助於將絲線限定在線圈52 之中。位於凸緣120底部中之環狀凹槽之中的〇形環密封 件124係環繞導管116，118，且防止在循環的開啟閥部份 』間加壓的鈾導空氣漏出凸緣120與支架60的端壁1〇2 之間在/月軸112中出口導管80的一個徑向部位8〇，係徑 向地延伸通過該凸緣12〇而到達一個在該凸緣12〇周圍中 的環狀出口通道126，該環狀出口通道126係在循環的關 閉閥部份期間，將排出空氣引導到在支架6〇壁部122之 中的出口通口 128，130。 一個圓柱形容器132係從凸緣12〇的周圍處向上延伸， 亚且該容器係包圍、容納以及保護線圈52。一個填函BA 被插入容器132的上方端部之中且超過套管114的上方端 部，用以穩定該套f ! 14 α及用u幫助將絲線限定在線圈 52之中。該填函134具有一個縱向地延伸通過其中間的軸 向搪孔。填函134的下方部位138具有大致上與套管4〇 内徑相配合的直徑係以及一個上方部位136，該上方部位 係變得夠寬以容納壓縮彈簧46以及用以提供用於壓縮彈 簧46下方端部的一個支承表面140。 轉子4〇係以可以滑動的方式延伸通過填函134的搪孔 136 ’ 138 ’ ϋ且可以軸向地向上及向下移冑，如上文所解 釋的。一個具有進入通口 44的罩蓋142係在其下方區段 38 200823395 尺寸且造型，用以以相配的方式安裝在填函134 用以4鐘 個進入其上方區段之中的轴向搪孔⑷， 一個；#子40的上方端部。在填④134上方端部處的 文心面146與轉子40上方端部相干涉，用以在上 幻田述之循環的關閉閥部份期間密封閉合進入通口 44 -個圍繞填函m周圍的凹槽之中的〇形環密封件則 =域的前W氣在循環的開啟閥部份期間從填函134 與罩盍142之間漏出。 包括有前導空氣供應進入配件50的罩子15〇係 螺線管前導間罩蓋142上方且在支架結構6〇的上方端部 上f ’用以關閉閥10的頂部以及用以提供用於加遷前導 空氣供應裝置的進入配件50。在罩i 142頂部表面中之環 =槽之中的0形環密封件152係防止加麼的前導空氣二 该罩盍142與該罩子150之間漏出。螺結在支架結構60 j的一個螺帽154係將罩子15〇旋緊在罩蓋142上，且亦 寬鬆地將螺線管前導閥26保留在支架6〇的穴部％之中。 設有暗榫栓釘156, 158來將罩+ 15G適當^向在支竿 ，構60上’用以確保絲線174 (圖9)不會變成扭轉的或 是因為罩子1 50沒有對齊而受到傷害。 如上文所提到的，螺線管轉子40係以可以滑動的方式 定位在套管U4、填函134,及罩i 142之中，用以響應^ 由線圈52之中的電流所產生的電磁場而向下移動，並且 接著當電流被關掉時響應於彈簧46作用力而向上移動。 當轉子40被向下移動來開啟前導空氣進人通π 44時，加 39 200823395 壓的丽導空氣係被縱向地引導離開進入通口 44、通過罩蓋 142之中的搪孔144、通過在填函134之中的搪孔136，138 及通過套管114而到達在滑轴I〗]之中的導管116，118。 因此，轉子40係被建構成可以容許如此的加壓前導空氣 可以流過及/或沿著套管114中轉子4〇的側邊。有一些可 以容許如此的縱向前導空氣流過螺線管前導閥26的轉子 及/或套言以及填函構造，這種構造的一個實施例係說明於 圖6以及圖1〇之中。 現在主要參照圖！ 〇連同繼續參照圖6，顯示於其中的 示例性轉子40包含有長形的圓柱形軸桿，該軸桿具有一 個主要筒形部位160、一個較窄的頸部丨62及一個較寬的 頭部1 64。較寬的頭部i 64提供一個用於壓縮彈簧46的承 載表面，如圖6所示且如上文所描述的。窄頸部162係被 没成使得彈簧46不會擦到轉子40或與轉子40結合，且 用以提供較寬的空氣通道。 為了要順應加壓前導空氣通過套管i 14到滑軸丨12之 中之導管116, 118的通過，如上文中關於圖6所描述的， 至少一個，但是選擇地為數個，縱向空氣通道166係凹入 於頭部164之中，且至少一個，但是選擇地為數個，縱向 空氣通這168係凹入轉子的筒形部位；! 6〇之中，如可以最 清楚地在圖1〇中看出的。因此，即便有如上文所描述之 定位在套管114、填函134及罩蓋142之中的轉子4〇，來 自於進入導管44的加壓前導空氣可以藉著流過在轉子 中的縱向通道166，168而縱向地流過螺線管前導閥26的 200823395 套管114 〇 當然’也可以使用用以順應加壓前導空氣縱向地通過 螺線管前導閥26之流動的替代技術。舉例來說，一個或 多個縱向通道（未顯示於圖中）可以凹入罩蓋i 42、填函 134以及套管114的内壁之中，而不是凹入轉子4〇之中的 通道166，168或是除了凹入轉子40之中的通道ι66，ι68 之外。而且，取代通道166，168或除了通道166，168之 外’内部導管（未顯示於圖中）可以被縱向地鑽孔通過轉 子40。而且，為了要順應加壓的前導空氣從套管114的通 道I66, 16S及/或内部流入在滑軸112之中的導管ιΐ6, ιΐ8 之中，導管116，118的延伸部份116,，118，可以被鑽孔或 是加工於套管114的下方端部之中，如圖6所示的。 亦如圖6以及圖10所示，一個密封件17〇可以設在轉 子40下方端部上，用以在循環的開啟閥部份期間幫助出 口 V g 80的饴封件關閉，使得當活塞36被施加壓力而舉 之以及開啟主要閥丨5時，加壓的無法前導空氣通過出口 通口 80而漏出。密封件17〇可以如圖6及圖1〇所示的為 平i-的或疋為任何其他適當的形狀，並且其可以由例如 是彈,體橡膠、彈性體、塑膠、尼龍、軟性金屬、金屬箱 片或疋其他形成且維持在出口導管開口上的密封作用 Μ才料所衣做的。冑然，這種密封功能也可以是藉著在出 口導g 80開口周圍之滑軸ιΐ2中的一個環狀密封件（未 顯示於圖中）來提供。 同樣地’另一個密封件172可以設在轉子40的上方端 41 200823395 部上’用以當來自於 、活基36當來自於的空氣被排出 閉主要閥15時，名# $ ㈣關 在循％的關閉閥部份期間幫助密封 導管44。這個密封 l 進入 曰 2了以疋如圖6所示的為平坦的或 疋為任何其他適當形， 一 ^ 並且八可以由例如是彈性體橡

膠、彈性體、塑膠、 ^ A 尼遽、軟性金屬、金屬箔片、或是 他形成且維持在進入罩蓋 ，、 干凰甲之進入導官44開口上

密封作料材料所製做的。這個功能也可以由-個在進入 導官44周圍之罩冑142之中的環狀密封件（未顯示於圖 中）來提供，而該進入導管44可以由轉子4〇的上 所接觸。 1 總的來說，在如圖6所示的閉合閥模式中，並不會有 電流流過螺線管閥26的線圈52，因此並不會有電磁^， 並且彈簀46係使得轉子40被向上推動，如同由箭頭η 所表示的，用以關閉在罩蓋丨42中的前導空氣進入導管q 以及用以開啟在滑軸112之中的出口導管8〇。因此， 塞36下方的加壓空氣會被放掉通過導管62, 1〇8,丨16,丨 80以及80,而進入活塞容室24的上方部位65，而加壓空 氣則從該上方部位65處經由排出通口 70被排放到大氣。 在不同定向（參見圖4 )中閥10之橫剖面的圖7係更加、、支 楚地顯示出出口導管80的徑向部位80,，出口道缺π 叮 35 口導官80係 將排放的空氣引導到在滑軸凸緣120之中的環狀通道126， 用於在關閉閥模式之中排放到活塞容室24的上方部位65 之中。在圖7的橫剖面定向中，是不能看見縱向導管U6, 118 的。 42 200823395 打門'、、、並… ，通過螺線管線圈52的電流係被 =二ί生的電磁場係將轉子40向下拉動，如由 t t 示的。因此，如圖8所示，在轉子4〇 上方运知處的密封件172将姑銘包 〜、， 件172係被移動而遠離前導空氣進入導 二’：且在轉子40下方近端處的密封…關閉在 離門門體12 &出口導官8〇。因此’加壓的前導空氣無法 = 因此該前導线係會流過在滑軸⑴之中的

116 ’ 118、通過在銷轂1〇4之中的導管⑽、及通過 :活塞36之中的導管62,62，’而進入氣動活塞容室Μ 的下方部位64之中，在續下方立u办 段p 在】下方錢64處，前導空氣係如 [力前頭68所指示地作用在活塞36的底部表面Μ上。 結果’前導空氣壓力6δ係迫使活塞36向上，如由箭頭Μ :指不的’使得隔膜閉合構# 20可以移動遠離閥座密封 30’其係開啟主要閥15並且容許受到控制的流體可以 …導管16處流到流出導管18，如由流動箭頭Μ，Μ

所指示的D 導管62在活塞36之銷轂37之中的橫向區段^，係由 虛線概略地顯示出來，這是因為該區段無法在目8中之橫 剖面視圖的定向中被看見U，該區段可以在其中圖: 中之橫剖面視圖中的定向中被看見，該橫向區段62，係在 直徑方向中延伸通過活塞36的銷轂部位37，用以將導管 62的縱向區段連接到氣動活塞容室24的下方部位料。 將電流供應到螺線管前導閥26之線圈52的絲線J 74 也可以在圖9看見。該等絲線174的路線係從線圈52處 43 200823395 通過在填自134之凸緣部位 子150中的另一個洞孔、且通μ個洞孔178、通過在罩 -個概塾⑻而到達闊10的外广：導管覆蓋18。中的 中的，導管覆蓋⑽係用二個螺：說明於圖1到圖4 子150。 ' 、 84，186被扣緊到罩 另一個示例性的主要閥閉合組 圖u係為相似於圖8 ® 13之中， ± φ pe ^ ” °j面視圖。在這個實施例中，

=合組件包含有一個螺結於—個銷㈣ =〇’該銷轂192則從活塞％的較部194處向下延伸， 而忒軍又部1 94則以可以滑動的 99 Λ ^ ^ 方式向下延伸到位於致動器 /V又to 22底部處的頸部23之中。★山 膜丨3之中。大出件19〇係延伸通過隔 、，中心且俘獲該中心，使得隔膜20的中心可以盥活 基36和譜地向上及向下移動。在突出件19〇遠端上的— 個變寬的頭部198具有-個裝設在其上的主要間密封件構 件200’用以當活塞36向下移動以藉此關閉主要氣動閥Η %關閉該流入導管16。該密封件2〇〇應該以一種材料製做， 該材料能夠符合在該㈣16腳㈣座，包括有任何不 規則部位，用以獲得良好的密封件，並且該材料可能必須 是對於化學品為惰性的且可以抵抗反應，此係取決於要流 過閥15的流體的本質。舉例來說，對於腐蝕性或易反應 的流體來說，密封件構件2〇〇可以是一種彈性體，像是可 以從美國德拉威州Wilmington的DuP〇nt Perf0rmance

Elastomers所取得的Viton®或Kalrez®、可以從美國賓州 Kulpsville 的 Green，Tweed & c〇·所取得的 Chemraz㊣、或 44 200823395 疋上文所摇述之用於圖6密封 相仞於n 夕士 的任何材料。當然， 相似於圖6 <中且描述於上 瑷壯宓主+Ar 土， ^衣狀推封件30的一個 衣狀:封件（未顯示於圖中）可以與突出件⑽—起使用， 而不疋如圖12所示的平坦密封件 , T件200 °該隔膜20可以是 一種可以抵抗化學品的材料， 疋 Ά ^ ^ Qd 疋不銹鋼，用以將活塞36 96❹何流過主要閥容室196之可以起化 學反應的流體分開及隔離。

替代的螺線管前導閥26，構造係顯示於圖14之中，立 中亥轉子4 0丨具有一個軸向導管 1 p a… 2〇3該軸向導管203係 被一個検向導管202連接到 乂道命广λα 道8，用以安排加壓 别¥工乳的路線從前導空氣進入通口 44到在滑軸112之 中的軸向導:80。因此’在這個螺線管前導閱％，構造之 ^中’軸向導官8G係將加壓的前導空氣引導到在支架^銷 毅1〇4之t的軸向導管刚’而當螺線管組件％，的轉子4〇, 如箭頭54所指示的被向下移動時，該前導空氣係從該導 管處被引導到活塞36，用以如上文描述的開啟主要闕15。 在轉子4 0，的這個“下方”你罢 u下方位置中，亦即，當到達螺線管 線圈52的電流被轉開時，在轉子4〇，底端（近幻上的密 封件170係會關閉在滑軸112中之縱向導管"6，，ιΐ8，的 開口 ’該等縱向導管116’’ 118，在這個螺線管前導閥％•構 造中係作用如同空氣出口導管。因此，當到達線圈52的 電流被關掉而使得彈簧46可以將轉子4〇,向上移回來關閉 丽導空氣進入通口 44時，轉子4〇，的底端係與密封件17〇, -起移動遠離導管116，，118，，用以容許來自活塞％下方 45 200823395 之容室部位64的加壓前導空氣可以漏出並且排放到大氣， 隨之’作用在該活塞3 6上的彈簧3 8係如上文所述地關閉 主要閥15。因此，該等縱向導管116，118係被横向導管 204，206連接到環狀凹槽126，從該環狀凹槽126處，已 經使用的前導空氣係經由排出通口 13〇被排放到大氣。 在一些應用中，氣動式隔膜閥所連接的流體管線或設 備必須保持在高溫，用以維持被氣動式隔膜閥控制的流體 所需的特徵’用以例如防止凝結等等。在此等情況中，通 常也會需要的是將閥加熱以及維持在那些較高溫度，用以 維持所需的流體特徵。如此的較高溫度對於螺線管以及氣 動式隔膜閥的其他致動器元件可能是有害的，即使主要閥 閉合構件以及閥座元件為可以忍受溫度的也是如此，特別 是當閥致動器元件是如上文所述的為關閉的而接近閱閉合 構件以及閥座。 σ

因此，氣動式隔膜閥的另一個實例210係被設計成 於如此較高的溫度應用，如顯示於圖15及圖16之中的 顯示於圖15及圖16之中的氣動式隔膜閥21〇係具有_ 包圍設備Ε部件的加熱器Η(並非本發明的—部份）， 中該氣動螺線㈣21G係裝設在該設^上。顯示 及圖16中之加熱器H的一個部位H|係由一個扣件 在闊體12 -個部位周圍，而該主要闊Μ係被 =中’亦即’限制在基部區段14以及頸部23，的下方；; 周圍，用以將包括有隔膜閉合構件 所需的升高溫度。麸而，蟫蠄_ 、 ^ 維持 然而螺線管前導閥26的某些元件 46 200823395 及其他閥致動斋元件，像是絲線、密封件、彈筹等等，可 能無法抵抗如此的高溫並且在經過一段時間之後可能合异 化。因此，為了要提供抵抗熱的某種保護作用，在圖工$ 以及圖16中氣動式隔膜閥實例21〇的致動器殼體區段22, 係設有一個介於活塞容室24與基部區段14之間的長形頸 部23’，使得會有較長的流動路徑，用於使熱量從基部區 段14以及頸部的下端（遠端）處流到殼體區段22，的中間 以及上方部位，並且設有從長形頸部23，處徑向而向外延 伸的散熱片212,用以將顯著的熱量在到達致動器元件之 前，從延伸的頸部22,發散出來，。一些散熱片214也被設 在致動器殼體區段22,的中間部位上，用以將甚至更多的 熱發散到大氣。 如圖16所示，包括有螺線管前導閥26的所有主要閥 以及致動器元件可以是大部份與上文描述的相同，例如 氣動螺線㈣1G& 1〇，’除了必須進行某種順應性調整來 轉移活塞36往復的機械動作為通過長形頸部23，到達閥閉 合構件20的較長距離。在活塞％底部上的隆起部或銷轂 37可以正好被製做成較長來達到閥閉合構件μ。然而， 可以藉著提供從一種高衝冑、抵抗溫度以&低熱傳導塑性 材料製做的長形插入部份或延伸部份216來獲得一些另外 的隔熱傖點’此材料係例如是聚醯亞胺，丨可以從美國賓 州Reading的Quadrant卫程塑膠產口口口公司（瑞士蘇黎世 Quadrant AG的一個部門）在商標“Ceiaz〇ie”之下獲得 的，此種材料比不銹鋼較不會傳熱2〇到5〇倍。結果，來 47 200823395 自加：器Η、來自流過主要閥15的氣體、或是來自設備e 之非¥少的熱量會被傳導通過塑膠延伸部份2丨6而到達活 基^6。塑膠延伸部份216可以用任何方便的方是被接附到 活基例如是藉著一種在一個從活塞36隆起部或銷轂 、的遂端處延伸之承σ 2 i 8之中的黏著劑，並且該延伸部 伤係夠長，而使得其遠端220可以接觸該主要閥致動器20， 2圖Μ的實施例之中其係為隔膜74。因此，雖然在高溫

貝例210中，包括有活塞36的閥致動器元件係會致使主 要閥=動杰20以大部份與上文針對其他氣動式隔膜閥實 J％方式所描述的相同的方式開啟以及關閉主要閥 15叙長的頸部23’、散熱片212，214及低熱傳導的塑膠 接觸構件延伸部份2 i 6全部都可以防止來自該加熱器Η、 流過主要閥15的氣體、及該之過量的熱到達活塞％ 以及其他螺線管以及致動器零件以及在活I %上及上方 的元件。 _ 述的說明提供了說明本發明原理的實施例，本發明 :、下的申明專利範圍來界定。由於許多不顯著的修改 以及改變對於那些熟習該項技術人士來說在一旦了解本發 明就將會立刻產& ’並不需要將本發明限制於以上所示以 及描述的精確示例性構造以及加工程序。而且，如果有需 勺舌正口的螺線管前導閥特點、軸向前導閥以及活塞 配置或疋彈性體閥座密封件特點的其中任一者可以彼此 ^也使用據此，可以憑藉係落入由申請專利範圍所界 定之本發明的範圍之中之所有適當的組合、子組合、修改 48 200823395 以及同等物。用詞“包 “ “包括匕3有、包括有，，、“包含”、 本=查^ 由其所組成”在使用於 == 括有申請專利範圍，是要用來指明存 的寺點、整體、元件或步驟，但是它們並不是要 =在或疋增加—個或多個其他特點、整 驟:戈它們的群組。在本說明中的用詞上方、向上、下方、

P夫二。：T面、向下、垂直、水平以及其他方向性用

DaD ^曰於圖式中的概略定向’並且在本說明中不只 疋為了方便以及清禁而你田 及π楚而使用的，除非以其他方式指明。它 們並不是要用來在實際使用的應用中將闕10或其他實例， 例如，10,以及21〇,限制於任何特殊定向，並且事實上， :速作用氣動式隔膜閥可以被定位及使用在任何所 中0 【圖式簡單說明】 結合於本說明書而形成本說明書—部份的隨附圖式說 φ日"由申請範圍所界定之本發明示例性的實施方式，並且 此等圖式亚不是要用來表示所主張的發明是被限制於這些 或任何特殊實施例或是所說明者。在這些圖式中： 一 圖1以發明示例性之快速作用氣動 < 隔膜閱實施方 式的等角視圖； - ，圖2為圖1示例性之快速作用氣動式隔膜閥實施方式 的前視圖； 圖3為圖1示例性之快速作用氣動式隔膜閥實施方式 的右侧視圖； . 49 200823395 圖4為圖1示例性之快速作用氣動式隔膜閥實施方式 的俯視圖； 圖5為圖1示例性之快速作用氣動式隔膜閥實施方式 的仰視圖； “圖6為圖i示例性之快速作用氣動式隔膜閥實施方式 /口著圖3以及圖4的剖面線6_6所截取的放大橫剖面視圖， 且該氣動式隔膜閥係位於正常的關閉位置； 圖7為圖1示例性之快速作用氣動式隔膜閥實施方式 沿著圖4㈣面線7·7所截取的放大橫剖面視圖，且該氣 動式隔膜閥係位於正常的關閉位置； …圖8為相似於圖6的放大橫剖面視圖，但是該氣動式 隔膜閥係被致動到開啟位置； —圖9為圖1不例性之快速作用氣動式隔膜闕實施方式 /口著圖4的』面線9_9所截取的放大橫剖面視圖，且該氣 動式隔膜閥係被致動到開啟位置· 圖1 0為不例性之螺線管核心的放大等角視圖，該螺線 管核心具有使用於冑1之示例性快速作用氣動式隔膜閥之 中的縱向空氣通道； 圖為不例ί生之閥閉合隔膜的等角視圖，該閉合隔膜

可以用來關閉在圖1之干如α Α ^ L <不例性氣動式隔膜閥之中的一個閥 通口； 圖12為圖6到顧〇 + • 中之閥座密封件的放大橫剖面視 圖； 圖13為相似於圖$的纟生 口 δ的铋剖面視圖，但是其具有供選擇 50 200823395 的主要閥閉合構件； 圖“為相似於圖8的橫剖面視圖，但 螺線管前導閥構造； 一疋”具有替代的 圆15為氣動式隔膜閥的正視圖 用在高溫應用中之選擇性具有散埶…間具有用於使 圖16為相似於圖8的橫剖面視圖，作是且 :代長形頸部係位於氣動式隔 於在”：

令保護閥致動器的元件；以及 肖於在…皿應用 ^7為說明了心„、硬彈性體及軟彈性體材料之 〃孓應力對於應變關係的曲線圖。 【主要元件符號說明】 A區域 B降伏點 c塑性區域 D剩餘的塑性區域 E設備 F扣件 H加熱器 部位 10氣動式隔膜閥 1()’氣動螺線管閥 12隔膜閥體 14基部區段 1 5閥 51 200823395 16流入導管 16’凹部 1 8流出導管 18’凹部 20閥閉合構件 22致動器殼體區段 22’致動器殼體區段 23頸部 23’長形頸部 24氣動閥活塞容室 25端壁表面 26螺線管前導閥 26’替代的螺線管前導閥構造 28流動箭頭 29流動箭頭 30閥座密封件 3 2流入導管通口 34基座頭部 37銷轂/隆起部 36隔膜閥致動器活塞 38壓縮彈簧 40螺線管核心或轉子 40’轉子 42遠端閉合構件 52 200823395 44進入通口 46壓縮彈簧 48供應裝置/箭頭/前導空氣 5 0配件 52線圈 54箭頭 56導管 60前導閥支架/支架結構 62導管 6 2 *導管/橫向區段 64活塞容室/下方部位 65上方部位 68壓力箭頭 66底部表面 70排放通口 72箭頭 74隔膜 75閉合表面 76框緣/邊緣部位 78近端 80前導空氣出口導管 80應力對於應變的曲線 80’徑向導管部位 82箭頭 53 200823395 82應力對於應變的曲線 84應力對於應變的曲線 86環狀凹槽/榫接凹槽/填函 88基部凸緣 90限制器螺帽 92環狀軸環 94環狀密封件 96環狀密封件 _ 98穴部 100縱向主軸 102端壁 104銷轂 106穴部 108導管 11 〇〇形環密封件 112滑軸 • 114套管 116導管 116’延伸部份/縱向導管 11 8導管 1 18’延伸部份/縱向導管 120凸緣 122壁部 1240形環密封件 54 200823395 126環狀出口通道 128出口通口 130出口通口 132圓柱形容器 134填函 13 6上方部位 13 8下方部位 14 0支承表面 142罩蓋 144轴向搪孔 146座落表面 1480形環密封件 150罩子 1520形環密封件 154螺帽 1 5 6暗榫栓釘 1 5 8暗榫栓釘 160主要筒形部位 162頸部 164較寬的頭部 166縱向空氣通道 168縱向空氣通道 168’縱向通道 170密封件 55 200823395 170’密封件 172密封件 174絲線 178洞孔 180導管覆蓋 182襯墊 184螺絲 186螺絲 192銷轂 190突出件 194轂部 196主要閥容室 198變寬的頭部 200主要閥密封件構件 202橫向導管 203軸向導管 204橫向導管 206橫向導管 2 1 0氣動式隔膜閥 212散熱片 214散熱片 2 1 6長形插入部份或延伸部份 2 1 8 承口 220遠端 56

Claims (1)

1. 200823395 十、申請專利範圓： 1.一種閥裝置，其係包含有： 一個氣動閥，其伤句人士 ， , …、匕3有一個沿著在一個活塞容室中 之縱向主轴而以可以潛 動方式移動的活塞，該活塞容室1 有一個在該活塞上方的卜 /、 的上方各至部位以及一個在該活塞下 方的下方容室部位，其中嗜 甘^ τ逆/舌基具有：（i ) 一個外圍表面， 、係以可以滑動的方式密 、山對於邊活基容室内壁；以及（ii) 一個轂部，其係以可以滑 月動的方式被密封，且可以相對於 上方各室部位中的銷數縱 敦縱向地移動，該上方容室部位具 有一個將加壓的前導空H 月J守二巩運迗到活塞的導管；以及（出） —個通過該活塞的導管，1总时+ ^ 、八係將處於流體流動關係的下方 容室部位連接到在該銷轂之中的導管； 一個主要閥體部位，該主雜 茨王要閥體部位帶有一個主要閥 開口’該主要閥開口位於在 在该活基下方之縱向分隔距離 处，使得活塞可以朝向以及遠離主要閥開口移動； 一-個主要閥閉合構件，該主要閥閉合構件係定位在活 基與主要閥開π之間，肖主要閥閉合構件係被訂定尺寸及 造型成用㈣閉該主要„^ ’並且可以響應於活塞朝向 Μ及遠離主要閥開口的運動而朝向以及遠離該主要閥開口 移動，其中前述主要閥閉合構件朝向該主要閥開口的運動 係足已關閉主要闊開口，並且前诚Φ盈 丄儿刚迷主要閥閉合構件遠離該 主要閥開口的運動則足以開啟該主要閥開口； 一個加壓前導空氣進入通口，該加壓前導空氣進入通 口可以連接到一個加壓前導空氣源；以及 57 200823395 μ:個螺線管前導閥，該螺線管前導閥係定位在該加壓 前導空氣進入通口與該銷轂之間，前述螺線管前導閥包含 有·（ 1 )個套官，其係定位在該加壓前導空氣進入通口 與一個滑軸之間，前述滑轴具有一個出口導管，該出口導 管處於與大氣的流體流動關係之中並且係開啟於該套管之 '’並,前述滑軸具有一個中間導管，該中間導管處於與 在该銷轂中之導管的流體流動關係之中並且開啟於該套管 之中Y (ii) 一個在該套管周圍的線盤，當一電流流過^ 線盤時，該線盤係產生一個與該套管軸向對準的電磁場； =及（叫-個轉+，其係以可以滑動的方式定位在:套 官中，且可以響應於該電磁場用於在該加壓前導空氣進入 通口與该滑轴之間進行來回的往復運動，該轉子係被建構 成為一個丽導空氣入口的閉合構件，當轉子在一個方向之 中私動牯该閉合構件係關閉加壓前導空氣入口，而中間導 管以及出口導管則以流體流動與彼此相連通，用以將空氣 從活塞排出到大氣，該轉子係被建構成為一個空氣出口的 閉合構件，當轉子在相反方向之中移動時該閉合構件係關 閉空氣出π㈣，而加壓前導空氣人口則開啟以迫使加壓 的前導空氣通過該套管、該中間導管、在該銷轂中的導管 以及在該活塞中的導管而進入下方容室部位之中，用以移 動該活塞。 2·如申請專利範圍第丨項所述的閥裝置，其係包括有 一個在該螺線管前導閥之中的彈簧，該彈簧係於該轉子上 施加一個指向加壓前導空氣進入通口的作用力，該作用力 58 200823395 必須被電磁場所克服，以便於在相反方向中移動轉子來開 啟該加麼前導空氣進人通口以及關閉該空氣出口導管。 —1如申請專利範圍第丨項所述㈣裝置，其係包括有 —個在該活塞容室之中的彈簧，該彈簧係於該活塞上施加 ::固指向該主要闕開口的作用力，該作用力必須被下方容 至邛位中作用在該活塞上的 土 麼刖V工軋所克服，以便於 矛夕動活基遠離該主要閥開口。 4.如巾料㈣圍第〗韻述㈣裝置， 閥開口係對準活塞的縱向主軸。 ，、°要 5·如申請專利範圍“項所 係對準活塞的縱向主轴。 衣置丨中補季又 6·如申請專利範圍第1頊 管套管以H Μ 1 μ 、斤述的閥裝置，其中該螺線 备&以及该轉子的縱向主 7 , . ^ ^ 係對準活基的縱向主轴。 •如申铂專利範圍第〗項 間開口、該主要閥閉人構件的閥裝置，其中該主要 都轴向地對準活塞的㈣主^銷數及該螺線管轉子全部 8·如申請專利範圍第〗 —個在該螺線管中的縱向、斤边的闕裝置，其係包括有 導空氣離開該前導空氣淮1 k道，用以容納流動加壓前 導管的流動。 ' 、口、通過該套管、到該中間 9·如申請專利範圍第〗 一個在該套管中的縱向空氣通、/的闕農置，其係包括有 空氣離開該前導空_推λ、s 、，用以容納流動加壓前導 a 工礼選入通D、、s 管的流動。 、過該套管、到該中間導 59 200823395 ^如中料利範圍第1項所述的㈣置，其包 !;i::的支架結構’該支架結構包含有定位在該 上万谷至部位之中而聋由南 且其中线向絲關轂，並 m 累線官刚導閥係定位在該 架結構所支撐。 。稱之肀且由該支 •如申請專利範圍第1項所述的閥裝置 的麫却# + …〜衣直，具〒該活塞 2處：與該銷較以可以滑動的方式密封的關係中。

   活夷的.:：請專利範圍f 11項所述的閱裝置，其中在該 而個凹人的穴部，並以銷轂係被延伸 而可以滑動到前述穴部之中。 隆起=如2請專利範圍第1項所述的間裝置，包括有一個 1隆起部係從活聽部處朝向該主要_ 口轴向 乙伸且進入與該主要閥閉合構件的接觸之 隆起部係被定位成用以當該κ朝 轳紅& 田通活基朝向主要閥開口移動時， 夕主要閉合構件來關閉該主要閥開口。 人^\如巾請專利範㈣13項所述的閥裝置，其中該閉 。構件包括有一個隔膜。 —1—5.如巾請專利範圍第14項所述的閥裝置，其包括有 -個定位在該主要閥開口周圍的環狀座位密封件，以及其 中該隔膜係被敎尺寸且造型㈣以在環 閉合’用以關閉該主要閥開口。 16. 如中請專利範圍f 15項所述的閥裝置，其中該環 狀座位密封件包含有一個彈性體材料。 17. 如申請專利範圍f 15項所述的心置，其中該彈 200823395 性體材料具有一個至少1，〇〇〇 p s i f 18.如申請專利範圍第16項所6.9MPa)的彈性模數。 性體材料具有-個在i，_p. Μ閥裝置’其中該彈 …MPa)之範圍中的彈性模數。·9Μ…5，〜丄 19·如申請專利範圍第μ項所、 性體材料具有一個不會超過15，_ ’’閥裝置，其中該彈 性模數。 P·8·1· ( 103 MPa)的彈 2〇_如申請專利範圍第16項 性#姑粗1古 、迷的閱裝置’其中該彈 唑體材枓具有一個不會超過3〇,〇〇〇 评 性模數。 P·3·1· ( 207 MPa)的彈 21·如申請專利範圍第15項 狀座位穷封#勺a t又 、述的閥裝置，其中該環 合超過； 彈性體材料，該材料具有-個不 4匕s’ooop·。·（34MPa)的彈性模數。 22·:申請專利細15項所述的閥裝置，其中該产 座位雄封件包含有-個彈性體材料，哕材料且： 合韶1 ς ΛΛΛ 篇材科具有一個不 曰起過IMOOp.s.i. (103MPa)的彈性模數。 23.如申請專利_ 15項所述的閥裝置，直 :座位密封件包含有-個彈性體材料，該材料且；一：J 會超過30，_”丄（2〇7奶）的彈性模數,、 ^如申請專利範圍第15項所述的闕裝置，其中 :立：封件包含有一個彈性體材料，該材料具有一個在 ，_Μ，_Ρ4(6·9到34胸）之範圍中的彈性模數。 狀广請專利㈣第15項所料_置，其中該環 封件包含有—個彈性體材料，該材料具有-個在 61 200823395 1，000 到 15,000 p.s.i· ( 6·9 到 ί〇 ^ J MPa)之範圍中的彈性模 數。 ή請專利範㈣15項所述的㈣置，其中 狀座位.封件包含有一個彈性體材料，該材料具有一個在 到3M〇”.s.i.(6.9到抓紙)之範圍中的㈣ 27·如巾請專利範圍帛15項所述的閥裝置，盆中該環 狀座位密封件包含有一個材料， ' A_P.S.i.⑽toa)的彈性模數。七、有-個不會超過 28. 如申請專利_ 15項所述的 狀座位密封件包含有一個材料，該材料 -:“衣 3〇,〇〇〇P.s.i.(1()3MPa)的彈㈣數。—個不 έ 超過 29. 如巾請專利範圍f 15項所述的_置， 产 大座位密封件包含有一個材料，該材料且有一 衣 5 000 ιλ · ^ 有一個不會超過 ’QQQ PH (34 MPa)的彈性模數。 3〇·如申請專利範圍帛15項所述 狀座位穷封杜目士 , 衷置’其中該壤 -個在：= 形的梯形橫剖面形狀且被定位在 ^主要閥開口周圍的環狀鳩尾形凹槽之中。 其中該閥 31·如申請專利範圍第3〇項所述的 座*封件包含有一個彈性體材料。 其中該閥 座密3封2·::Γ專利範圍第3〇項所述的閱裝置 、I S有一個全氟彈性體材料。 33.如申請專利範圍第13項所述 合構件包括有-個突出件，該突出部包：二’：中該閉 ^ S有被扣緊到該隆 62 200823395 起部一個遠端的主要閥閉合構件，前述主要閥閉合構件包 括有一個造型且被制定尺寸來關閉該主要閥開口的密封 件。 34.如申請專利範圍第33項所述的閥裝置，其中該密 封件包含有聚四氟乙烯（PTFE )材料。 35·如申請專利範圍第33項所述的閥裝置，其中該密 封件包含有一個彈性體材料。 36. 如申請專利範圍第33項所述的閥裝置，其中該密 封件包含有一個彈性體材料，該彈性體材料具有一個在 1，000到5,00〇p.s.i.(6 9到34MPa)之範圍中的彈性模數。 37. 如申請專利範圍第33項所述的閥装置，其中該密 封件包含有—個彈性體材料，該彈性體材料具有一個: 1’_到15,0〇〇ρ^. (6.9到1〇3MPa)之範圍中的彈性模

   认如甲請專利範圍f 33項所述的閥裝置，其中該密 封件包含有—個彈性體材料，該彈性體材料1有一個二 =00到3〇,οοοΡ·α(6·9到謝MPa)之範圍中的彈性模 數0 、 从如申請專利範圍第丨項所述的閥裝置，1中該活夷 由-個圓柱形容室殼體所包圍，該殼體具有一個較 =:Γ，該活塞係定位在該内徑部位之中，且該殼 二個在該活塞下方的較小直徑頸部，並且其中 :且：/、有-個隆起部，該隆起部係從穀部處軸向地突伸 ㈣㈣方⑭通㈣較小直徑部位 63 200823395 且進入與該主要_合構件的接觸之中，前 位係被連接到-個包括有主要間開口的基部區段。# 復如申請專利範圍第39項所述的閥裝置，其包 -個圓柱形支架’其係被螺結於活塞容室的上方部 且包為該活塞容室的上方立β A α ^ ^ 合至的上方。Ρ位，且該支架的端壁包括有以 可以滑動的密封關係突伸到-個在活塞較部中的穴部之中 的銷较，前述銷較具有一個銷較導管，其係以流體流動的

   關係將活塞之中的導管連接到在該支架中的一個空間，以 及其中該螺線管前導閥係定位於該支架之中，而在該滑軸 中的中間導管則處於與在支架中之空間中的流體流動關係 ，中’使得前導空氣在螺線管前導閥與下方容室之間通過 違中間導管、該銷轂以及在該活塞中的導管來回地流動。 41. 一種隔膜閥，其係包含有： 一個閥流入導管以及一個閥流出導管； 一個環狀閥座，該環狀閥座係圍繞著閥流入導管的一 個孔口並且包含有一個彈性體材料； 一個金屬隔膜，該金屬隔膜係定位成鄰接該閥座而具 有一個可以移動到以及遠離該閥座的閥閉合表面丨以及 閥致動器機構，用於將該隔膜移動到該閥座來密封閥 座上之隔膜的閥閉合表面，用以關閉該閥，以及用於將該 隔膜移動遠離該閥座來開啟閥。 42·如申請專利範圍第41項所述的隔膜閥，其中該閥 致動為機構包括有一個彈簧以及一個氣動活塞，該彈簧係 將一個閉合作用力施加到該隔膜來關閉該閥，且該氣動活 64 200823395 塞係克服該彈簧作用力來開啟該閥。 43. 如申請專利範圍第42項所述的隔膜閥，其中該隔 膜具有-個彈性體的彈性記憶，其係傾向於抵抗閉合表面 朝向閥座的運動且其係傾向於移動該閉合表面遠離間座。 44. 如申請專利範圍第43項所述的隔膜閥，其中在該 活塞上的-個隆起部係歓位成用以將該隔膜推到該間 座，其中該彈簧係被定位以承抵在該活塞上，用以將活塞 推向該閥座，使得在該活塞上的隆起部可以施加彈菁的作 用力到該隔膜，用以克服隔膜的彈性體彈性記憶，並且藉 此迫使閉合表面抵抗闕座來關閉該閱，以及其中該活塞^ 響應於空氣堡力來克服該彈簧作用力，用以在相反方向上 移動該隆起部，藉此容許隔膜的彈性體彈性記憶可以移動 该閉合表面遠離閥座來開啟該閥。 45.如申請專利範圍第44項所述的隔膜閥，其包括有 -個介於該活塞與該閉合構件之間的隔熱塑膠插入件。 板如申請專利範圍第45項所述的隔膜閥， 膠插入件包括有一個接附到該隆起部的長形接觸頭部。 A如申請專利範圍第45項所述的隔膜閥，其 起部以及插入件係從該活塞處 y 該閉合構件。 狀伸通過-個長形頸部而到 …仇如申請專利範圍第45項所述的隔媒閥，其包 仗長形頸部處向外延伸的複數個散熱片。 及ηΓ沾一種提供用於一個氣動闕之快速作動的閥閉合以 及開啟的方法，該方法包含有： 65 200823395 將 園； 個彈性體閥座密封件定位在―個閥流人通口周 將 個具有一個閉合表面的閥閉人椹 H 叼阀閉口構件疋位成鄰接該 弹丨體閥座密封件，而使得該 ^ j 口衣囟了以移動到以及遠 雕θ坪性體閥座密封件； 將—個氣動活塞定位成鄰接該閉合構件，且一 ^上的隆起部係歧-個將閉合作用力施加 合; 件的位置中； 』^ Γ才]口偁 m2夠的作用力經由活塞施加在該閉合構件，用以將 表面密封於該彈性體闕座密封件上來關閉該間·以 及 中，用以產 用力，用以 密封件來開 其中施加到 一個 60到 用足夠的壓力將前導空氣引導到該活塞之 生7個與彈簧作用力相反之足夠強大的活塞作 容許該閉合構件可以移動遠離該彈性體的閥座 啟該閥。 49項所述的方法，其中施加到 用力是在一個1到5磅的範圍

   50.如申請專利範圍第 該閉合構件以關閉該閥的作 内0 51.如申請專利範圍帛50 〇：員所述的方法， 該活塞以克服彈簧作用力的前導空氣壓力是在 100 psi的範圍内。 52·如申請專利範圍第51 空氣係被施加到一個淨位置區 相反的活塞作用力，以及其中 項所述的方法，其中該前導 域，其係產生與彈簧作用力 前述的淨活塞區域係在一個 66 200823395 2到6 cm2的範圍内。 53 ·如申請專利範圍第49項所述的方法，i 構件的行進不會超過1.5 mm。 閉合 54·如申請專利範圍第52項所述的方法，其包 位一個轴向地對準該活塞的螺線管前導 =有定 個前導办今λ j用以將介於一 ^二乳入口與該淨活塞區域之間的前 到最小的程度。 二乳體積減少 55·如申請專利範圍第以項所述 一個可以古包括有將s 縱向移動的轉子定位在該螺線管鬥 δ 以分別開啟以及關閉該前導空氣入口，且=之中，用 及開啟-個前導空氣出口導管。 °才刀別關閉以 56.如申請專利範圍第55項所述的方法 否亥刖導空氣從訪A > 八包括有將 y 該則¥空氣入口處流過相 係的該螺線管前導閥。 1於轉子為縱向關 I Μ ★申凊專利範圍第56項所述的方、去^ X, 子的縱向主軸對 方去，包括有將轉 孕由對旱该活基的縱向主軸。 •如申凊專利範圍第49項 該閉合構件來關…胃 項所述的方法，其中施加到 丹斤求關閉該閥的彈筈作 封件垂直厚戶$ η ^ ， 用力係在該彈性體閥座密 麟问 度 05到〇·15 的一個铲闲 體閥座密封件。 们乾圍内壓縮該彈性 59.如申請專利範圍第49 體閥座密封侔且女 厅述的方法，其中該彈性 f 1千具有一個至少1 〇 . 模數。 ’ m ( 6.9 MPa)的彈性 6〇·如申請專利範圍第49項 、厅迷的方法，其中該彈性 67 200823395 體閥座密封件具有一個至少l,〇〇〇刻5’OOOp.s.i (6·9到34 MPa)的彈性模數。 6 1 ·如申請專利範圍第49頊所述的方法，其中該彈性 體閥座密封件具有一個至少L000到15,00〇 p s L (6·9到 103 MPa)的彈性模數。 62·如申請專利範圍第49項所述的方法，其中該彈性 體閥座密封件具有一個至少1，0〇〇到3〇,0〇〇 p s」·（ 6 9到 207 MPa)的彈性模數。 63.如申請專利範圍第49項所述的方法，其中該彈性 體閥座密封件具有一個不會超過5,000 p s i· (34 Mp0的 彈性模數。 64·如申請專利範圍第49項所述的方法，其中該彈性 體閥座密封件具有一個不會超過15,〇〇〇 p s i· ( i〇3 Mb) 的彈性模數。 65·如申請專利範圍第49項所述的方法，其中該彈性 體閥座密封件具有一個不會超過3〇,〇〇〇 p s i· (2〇7 Mb) 的彈性模數。 66.如申請專利範圍第49項所述的方法，包括有經由 該活塞定位一個彈簧來承抵在該閉合構件上，而具有足夠 =用力來在彈性趙間座密封件的垂直方向之中 厚度之百分之2到1〇的範 ，、 靶圍之内壓縮該彈性體閥座密封 仵0 68