TWI276753B - Pressure enhanced diaphragm valve - Google Patents
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Description
1276753 (1) 玖、發明說明 【發明所屬技術領域】 〔相關申請案〕 本專利申請案要求2〇〇2年2月I5日提出、且標題爲“ 增壓的膜片閥”而同在申請中之美國臨時專利申請案第 60/357,664號之35 U.S.C下之優先權。2002年2月15日提 出、且標題爲“增壓的膜片閥”之臨時專利申請案第 6〇/3 5 7,664號亦以引用的方式倂入本文中。 發明領域 本發明大致有關一種流體閥,且詳言之有關一種增 壓膜片閥,用於控制一流經該處之高加壓流體之流動。 【先前技術】 膜片型閥門目前係用於工業中,尤其是用於半導體 製造領域。膜片閥於工業中係特別有用,因爲該膜片閥 包含與該工作流體介質接觸之諸如金屬膜片之單一移動 零件。現存膜片閥之特徵爲具有一薄金屬圓盤,該圓盤 係於該中心預先鼓脹及具有一圓頂形狀。該圓頂形狀係 夾在一封裝室中,及迫使該圓頂與其自然形狀相反地彈 出,藉此關閉該閥門之一入口或出口。當釋放該膜片上 之外在負載時,該膜片自然地突然彈回至其原始之圓頂 形狀,且然後該入口及出口具有一共通室,用於使該流 體能流動。 吾人已熟知該閥門之操作壓力越高,則該膜片上有 -5- (2) (2)1276753 更多之應力。限制膜片閥之使用壽命之因素係相當簡單 。假如一金屬膜片係足夠多次地彎屈,其最後將疲勞及 斷裂。假如該壓力增加,來回彈出該膜片之力量將亦上 升,藉此在該膜片材料中之造成較高之應力。假如該膜 片在一側遭受極高之壓力,此高壓可使該膜片可永久變 形或伸展,導致其無作用或大幅減少該膜片之使用壽命 。當較高壓力係施加至該膜片之一側以於一方向中彈出 該膜片時,需要更多力量以於相反方向中將該膜片彈回 至其原始形狀’目前之最新技術顯示膜片閥可在高達大 約每英吋3 000磅之壓力下工作,此壓力係歸類爲高壓。 爲在此高壓之下使該膜片由一打開位置彈回至一關閉位 置且反之亦然,必須使用一按比例更堅硬及強固之致動 構件及活塞。所有這些因素最後使該膜片閥未具有一有 用及經濟可行之充分使用壽命。 吾人需要一種能夠在較高壓力下操作之膜片閥,藉 此該膜片閥不會歷經此高應力而使該膜片破裂、受損或 變形。 【發明內容】 於本發明之一論點中,一增壓閥包含一用於控制流 體介質之流動之膜片閥,該流體介質具有經過第一室之 第一壓力。該膜片具有在該第一室內之第一側面,其中 曰亥桌一壓力係施加至該第一側面。該閥門包含一壓力入 口’用以於第二室中提供第二壓力至該膜片之第二側面 -6 - (10) (10)Ϊ276753 孔210及該頂部室206A之壓力大小, 如上面所述,供給至該頂部室206 A及該膜片20 8上端 之外部壓力係等於或大致等於流入該底部室20 6B之工作 流體之壓力。如上所述,經由該外部壓力通口 2 2 0所供給 之已加壓物質係一類似氣體之物質,幾乎沒有或無任何 顆粒物質。因此,該較佳具體實施例具有一使用低純度 供給之優點,藉此在該閥門200內側幾乎沒有或無任何顆 粒物質被誘捕或污染該系統200之底部室20 6B中之工作流 體介質。 於另一實例中,供給至該活塞孔210及頂部室206A之 外部壓力大小係低於進入該閥門200之膜片室208之工作 流體壓力。藉著將該頂部室206A中之壓力增加至高於該 底部室206B中之工作流體之壓力以運轉該閥門200。該頂 部室206 A中所增加之壓力造成該壓力施加至該頂部表面 208A,以往下推該膜片208,藉此封閉經過該閥門200之 流體流動。藉著該控制電路222控制所增加之壓力,該控 制電路感測該頂部及底部室206 A,20 6B中之壓力且據此增 加及減少供給至該活塞孔210及頂部室20 6 A之壓力。此外 ’客頁外之上端壓力減少該致動器(未示出)所需之力量 大小或不須要一致動器。 於另一實例中,該外部壓力通口 220供給壓力至該頂 部室206A及該膜片208上端208A,此壓力大於該底部室 2 0 6B中工作流體介質之壓力。此實例對許多應用係有用 的’其中該閥門200係遭受來自該工作流體之極高最初壓 -14- (11) (11)1276753 力所造成之高壓衝擊,該底部室206B經過該進口 217進入 該底部室206B。在此一突然之壓力變化下,該最初之高 壓衝擊可造成該膜片208快速彎曲、變形或崩塌。爲抵消 或減低該膜片20 8所遭受之最初高壓衝擊,最初係以較高 之壓力供給至該頂部室206A,及對該膜片208上端20 8 A提 供足夠之支撐。藉此施加至該膜片2 0 8上端2 0 8 A之外部壓 力可防止該膜片208由於該底部室206B中之極高最初壓力 而彎曲或崩塌。此後,當該閥門200開始打開或關閉時, 該控制電路222依該工作流體之壓力大小而定增加或減少 該頂部室200A中之壓力。 於另一實例中,該閥門200最初係於該關閉位置中( 圖6 ),藉此該頂部室206A中之壓力最初係大於該底部 室20 0B中之壓力。然而,當越多加壓工作流體進入該底 部室206B及與該膜片208之底側208B形成接觸時,該底部 室2〇6B中之壓力最後變成大於該頂部室2〇6A中之壓力。 一旦發生此狀況,該底部室206B中之工作流體迫使該膜 片2 0 8彈出進入該打開位置(圖6 )。當封閉經過該閥門 2 00之流體流動時,該控制電路222增加藉著該外部壓力 源224供給至該頂部室206A之壓力大小。施加至該膜片 2〇8上端之增壓造成該膜片2 0 8彈回退入該關閉位置,藉 此有效地切斷工作流體進入該底部室206B之流動。當打 開經過該閥門200之流體流動時,該控制電路222減少供 給至該頂部室2 0 6 A之壓力大小,以致該底部室2 0 6 B中之 較大壓力造成該膜片2 0 8彈回至該打開位置。這實際上允 15- (12) (12)1276753 許本膜片閥200具有一“壓力調節器”或“釋壓裝置”之作用 。另一選擇爲該閥門200之特別具體實施例係與該活塞 212及/或致動器(未示出)一起運作,藉此提供較少之 壓力至該膜片20 8上端及頂部室206A,以致動該膜片208 。亦請注意雖然已討論本膜片閥200之許多不同應用,本 膜片閥200可另外使用於其他未在此討論之應用中。 吾人已由倂入細節之特定具體實施例之觀點敘述本 發明,以幫助理解本發明之結構及操作原理。在此對各 特定具體實施例之參考及其細節係不欲限制其所附申請 專利之範圍。對熟練此技藝之人士將顯而易見的是可在 所選擇用於說明之具體實施例中作修改,卻未脫離本發 明之精神及範圍。 【圖式簡單說明】 圖1按照本發明之一代表具體實施例說明該膜片閥 於該打開架構中之剖面透視圖。 圖2按照本發明之一代表具體實施例說明具有打開 架構中膜片之膜片閥之槪要剖面圖。 圖3按照本發明之一代表具體實施例說明具有關閉 架構中膜片之膜片閥之槪要剖面圖。 圖4按照本發明之一較佳具體實施例說明該膜片閥 於該關閉架構中之剖面透視圖。 圖5按照本發明之該較佳具體實施例說明具有打開 架構中膜片之膜片閥之槪要剖面圖。 -16- (13) (13)1276753 圖6按照本發明之該較佳具體實施例說明具有關閉 架構中膜片之膜片閥之槪要剖面圖。 【符號說明】 100 閥門 1 02 閥體 1 03 基底閥組 104 壓蓋 106 膜片室 1 06 A 頂部室 1 06B 底部室 108 膜片 1 08 A 頂側 1 08B 底部表面 109 背脊構件 110 活塞孔 112 活塞 116 進口 117 進入通口 118 出口 119 離開通口 1 20 進口 12 1 過濾器元件 1 22 〇形環密封件 -17- (14)1276753 123 壓力調節器 200 閥門 204 壓蓋 206 A 頂部室 206B 底部室 208 膜片 208 A 頂部表面 208B 底側 2 10 活塞孔 2 12 活塞 2 17 進入通口 220 壓力通口 222 控制電路 224 壓力產生裝置
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Claims (1)
1276753 — ——I 卜月丨ς日修(更)正本 (1) _________」 拾、申請專利範圍 附件4 : 第92 1 03 147號專利申請案 中文申請專利範圍替換本! 民國95年10月16日修正 1 · 一種增壓閥,其包含: a·—膜片’其用於控制流體介質之流動,該流體介質 具有進入第一室之第一壓力,該膜片具有在該第一室內 之第一側面,其中該第一壓力係施加至該第一側面;及 b·—壓力入口,其與該膜片之在於第二室中之第二側 面流體相通,該第二側面係架構成與該第一側面相向, 其中第一室及該第二室係彼此分開地密封;及 c.一控制電路,其架構成經由該壓力入口依據至少該 第一壓力動態地提供第二壓力至該膜片的第二側面,以 輔助該膜片的運動。 2 ·如申請專利範圍第1項之增壓閥,其中該第一及 第二壓力大致相等。 3 ·如申請專利範圍第1項之增壓閥,其中該第一壓 力大於該第二壓力。 4 ·如申請專利範圍第1項之增壓閥,其中該第二壓 力大於該第一壓力。 5 ·如申請專利範圍第1項之增壓閥,尙包含: a.—基底閥組;及 b·—壓蓋元件,其耦合至該基底閥組及架構成可在其 1276753 !^年厂月^3修(更)正本.| (2) !l I 間形成該第一及第二室,該壓蓋元件具有一與該第 相通之搪孔。 6. 如申請專利範圍第5項之增壓閥,其中該基 組尙包含第一管道及耦合至該第一室之第二管道, 該流體介質由第一管道進入該第一室及經過該第二 離開該第一室。 7. 如申請專利範圍第6項之增壓閥,其中該壓 口之第一端點係與該第一管道相聯,藉此該流體介 經由第一端點提供至該弟一室。 8 ·如申請專利範圍第6項之增壓閥,其中該壓 口之第一端點係與該第二管道相聯,藉此該流體介 經由第一►端點提供至該弟一*室。 9 ·如申請專利範圍第5項之增壓閥,其中該壓 件尙包含一可移動元件,架構該可移動元件以與該 可移動地接觸,其中該可移動元件於第一位置至第 置之間移動該膜片。 10·如申請專利範圍第9項之增壓閥,其中該可 兀件尙包含至少一與其親合之密封元件,該密封元 架構成可在該第二室內維持該第二壓力。 11 ·如申請專利範圍第1項之增壓閥,尙包含一 供給該第二壓力之壓力源。 12·如申請專利範圍第1 1項之增壓閥,尙包含 合至該壓力源之控制電路。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之增壓閥,其中使 二室 底閥 其中 管道 力入 質係 力入 質係 蓋元 膜片 二位 移動 件係 用於 一串禹 用在 -2 - (3) 1276753 月吵曰 該閥門外側之壓力源。 14.如申請專利範圍第1項之增壓閥,尙包含 在該壓力入口內之過濾器元件。 1 5 .如申請專利範圍第1項之增壓閥,尙包含 在該壓力入口內之壓力調節器。 1 6 . —種增壓閥,其包含: a· —膜片,其用於控制流體介質之流動,該流 具有由第一通口至第二通口之第一壓力,該膜片 一膜片室內,且架構成可於第一位置及第二位置 動,其中該流體介質將該第一壓力施加至該膜片 側面;及 b·—壓力入口,其架構成與該膜片之第二側面 通,該第二側面係架構成與該第一側面相向,及 一側面分開地密封;及 c · 一控制電路,其架構成經由該壓力入口依據 第一壓力動態地提供第二壓力至該膜片的第二側 輔助該膜片的運動。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之增壓閥,其中 及第二壓力大致相等。 1 8 ·如申請專利範圍第丨6項之增壓閥’其中 壓力大於該第二壓力。 1 9 ·如申請專利範圍第1 6項之增壓閥’其中 壓力大於該第一壓力。 20·如申請專利範圍第16項之增壓閥’尙包含 一定位 體介質 定位在 之間移 之第一 流體相 由該第 至少該 面,以 該第一 該第一 該第二 -3- 1276753 (。月卜0修(更本: (4) ________ ' / IMI mwLU . LI I II — —^1 Ι·|Ι·Ι·ΙΜ^Ι l> I I > <JI | ;IH _ I » a · —基底閥組;及 b.—壓蓋元件,其耦合至該基底閥組及架構成可在其 間形成該第一膜片室及第二膜片室,該壓蓋元件具有一 與該膜片之第二側面相通之搪孔。 2 1·如申請專利範圍第2 0項之增壓閥,其中該流體 介質經由第一管道進入該膜片室及經過該第二管道離開 該膜片室。 22. 如申請專利範圍第2 1項之增壓閥,其中該壓力 入口之第一端點係與該第一管道相聯,藉此該流體介質 係經由第二端點提供至該第二側面。 23. 如申請專利範圍第2 1項之增壓閥,其中該壓力 入U之第一端點係與該第二管道相聯,藉此該流體介質 係經由第二端點提供至該第二側面。 24. 如申請專利範圍第20項之增壓閥,其中該壓蓋 元件尙包含一可移動元件,架構該可移動元件以與該膜 片可移動地接觸,其中該可移動元件於第一位置及第二 位置之間移動該膜片。 25. 如申請專利範圍第24項之增壓閥,其中該可移 動元件尙包含至少一與其耦合之密封元件,該密封元件 係架構成可維持該第二壓力抵住該第二側面。 2 6 ·如申請專利範圍第1 6項之增壓閥,尙包含一壓 力源,用於經由該壓力入口供給該第二壓力。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項之增壓閥,尙包含一耦 合至該壓力源之控制電路。 -4 - 1276753 f年π月4日修(更)正本 (5 ) — 1 _ _寫·™ 28. 如申請專利範圍第26項之增壓閥,其中使用在 該閥門外側之壓力源。 29. 如申請專利範圍第16項之增壓閥,尙包含一定 位在該壓力入口內之過濾器元件。 3 〇 .如申請專利範圍第1 6項之增壓閥,尙包含一定 位在該壓力入口內之壓力調節器。 31. —種增壓閥,其包含: a. 用於控制流體介質之流動之機構,該流體介質具有 由第一通口至第二通口之第一壓力,其中該第一壓力係 施加至該控制用機構之第一側面;及 b. 用於提供第二壓力至該控制用機構之第二側面之機 構,其中該第一側面及該第二側面係位於分開之密封室中 ,其中該用於提供第二壓力之機構依據該第一壓力動態地 改變該第二壓力。 -5- 1276753 附件3A : 第 92103 147 號專利申請案 中文圖式替換本 民國95年1月2曰修正
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