TWI678490B - 用於一閥之低磁滯膜片 - Google Patents

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金 諾 福
Kim Ngoc Vu
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Abstract

本發明揭示一種閥膜片，其藉由冷加工一個表面之一小同心區域來處理，該閥膜片具有一永久軸對稱變形。可依引起該膜片材料之連續彈性壓縮加載之一方式使用該變形膜片。該變形膜片之該加載提供一閥恢復彈性力且同時阻礙膜片傾向於呈現磁滯。由該膜片提供之該恢復力亦可削弱致動器磁滯。

Description

用於一閥之低磁滯膜片 [相關申請案之交叉參考]
本申請案依據35 U.S.C.§ 119(e)及PCT條款8主張2015年6月17日申請之名稱為「LOW HYSTERESIS DIAPHRAGM FOR A VALVE」之序列號為62/180,867之美國臨時申請案之權利，該案之全文為了所有目的以引用之方式併入本文中。
本發明之實施例係關於經設計用於控制製造半導體器件、製藥、精細化工及諸多類似流體輸送系統之工業程序內之流體輸送之閥。經控制之流體可為液體、氣體、真空、蒸氣或處於該等狀態中之物質之組合。期望用於操縱製造裝備之半導體內之程序材料之流體輸送設備通常需要注意維持經輸送之反應物之高純度。已知在包裝型密封配置內滑動或旋轉之機械軸常常引起高純度程序材料之可偵測之微粒污染。為放射性、毒害性、自燃或其他危險之流體在具有包裝型密封件之設備中處置時亦可被認為係較不安全的。皆頒予Terrence J.Kolenc等人之美國專利第4,606,374號及美國專利第4,732,363號係使用金屬膜片(替代包裝型密封件)將經控制之流體密封使其與周圍環境隔開之閥之兩個實例。各種致動器類型(包含手動、氣動及電動)可與熟知之膜片密封閥一起使用。亦已知期望用於流體之簡單打開-關閉控制之致動器以及經設計用於製造半導體器件之工業程序內之流體輸送之成比例或調變、控制之致動器可與適當設計之膜片密封閥一起使 用。
用於高純度應用之閥之設計者一般知曉提供一防漏閥腔密封膜片之諸多不同方法。在頒予Kolenc等人之美國專利第4,606,374號中，由三個薄片金屬碟組成之一膜片在一閥體中之台階結構與一閥帽之間沿周邊夾箝。在頒予Nakazawa等人之美國專利第5,145,147號中，一單層薄片金屬膜片經焊接至一閥總成之一部分。在頒予Ollivier之美國專利第5,755,428號中，藉由一夾箝構件迫使一膜片抵著一閥體上之一環形凸起而使該膜片抵著該閥體靜態密封。
膜片領域中之各種其他發展已處理(例如)如頒予Yamaji等人之美國專利第5,820,105號中所描述之材料組合物、如頒予Wu等人之美國專利第5,851,004號及頒予Beauvir之美國專利第5,201,492號中所描述之膜片形狀或接觸致動器。一些設計者已發現與致動器及膜片自身之磁滯相關聯之相當程度之效能限制。頒予Bensaoula等人之美國專利第5,927,325號提供詳細討論磁滯之一實例性案例。
本發明之實施例係針對一種密封膜片，其經機器加工作為一閥外殼之一整體元件。為方便起見，本發明中之所有圖式展示一類似整體機器加工閥密封膜片，但應瞭解，膜片及閥外殼、或閥體、元件之其他組合可與本發明一起使用且整體膜片不應被解釋為限制性的。
根據本發明之態樣，申請者已實施改良期望用於比例閥之金屬膜片之效能之一製造程序。該改良創建一冷加工區域(針對一圓形膜片其為環形)，其致使一另外平坦膜片因此變形為一大致圓錐形式。變形膜片之軸向負載(在使圓錐形式折疊之一方向上)在所有操作情況中誘導一受壓膜片致動橫截面形狀賦予壓縮力至膜片材料。原平坦膜片總是被加載且因此提供所要返回彈性力同時因此排除磁滯，其在比例控制閥中係非常有問題的。
在本發明之一個態樣中，一閥膜片包含一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面，且該第一表面具有具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域。
在一些實施例中，該閥膜片之一厚度在該閥膜片之該應變硬化區域中減少5%與20%之間。
在一些實施例中，該應變硬化區域具有為該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之50%與200%之間之一徑向寬度。
在一些實施例中，該應變硬化區域包含藉由跨該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之約100%之一徑向寬度之該閥膜片之該鄰近區域之該厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形之該閥膜片之一同心區域。
在一些實施例中，該應變硬化區域位於在該閥膜片之一內周邊與該閥膜片之一外周邊之間之一距離之1/3與2/3之間。
在一些實施例中，該閥膜片包含一耐腐蝕金屬合金。
在一些實施例中，該閥膜片包含一控制元件，該控制元件在該閥膜片之一內周邊處附接至該閥膜片，其中該控制元件具有延伸遠離該閥膜片之該第一表面之一控制軸，且該控制元件具有自該閥膜片之該第二表面偏移之一控制表面。該控制表面經構形以選擇性地嚙合一閥座。
在一些實施例中，該閥膜片包含一閥外殼。該閥膜片在該閥膜片之該外周邊處與該閥外殼密封嚙合。
在一些實施例中，該閥膜片包含一控制元件，該控制元件在該閥膜片之一內周邊處附接至該閥膜片，其中該控制元件具有延伸遠離該閥膜片之該第二表面之一控制軸，且該控制元件具有自該閥膜片之該第一表面偏移之一控制表面。該控制表面經構形以選擇性地嚙合一閥座。
在本發明之另一態樣中，一種用於一控制閥之閥外殼，其包 含：一閥外殼體；及一閥膜片，其在該閥膜片之一外周邊處與該閥外殼體密封嚙合。該閥膜片具有一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面。該第一表面具有具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域。
在一些實施例中，該閥膜片之一厚度在該閥膜片之該應變硬化區域中減少5%與20%之間。
在一些實施例中，該應變硬化區域具有為該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之50%與200%之間之一徑向寬度。
在一些實施例中，該應變硬化區域包含藉由跨該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之約100%之一徑向寬度之該閥膜片之該鄰近區域之該厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形之該閥膜片之一同心區域。
在一些實施例中，該應變硬化區域位於在該閥膜片之一內周邊與該閥膜片之該外周邊之間之一距離之1/3與2/3之間。
在一些實施例中，該閥膜片包含一耐腐蝕金屬合金。
在一些實施例中，該閥外殼包含一控制元件，該控制元件在該閥膜片之一內周邊處附接至該閥膜片，其中該控制元件具有延伸遠離該閥膜片之該第一表面之一控制軸及自該閥膜片之該第二表面偏移之一控制表面。該控制表面經構形以選擇性地嚙合一閥座。
在一些實施例中，該閥外殼包含一控制元件，該控制元件在該閥膜片之該內周邊處附接至該閥膜片，其中該控制元件具有延伸遠離該閥膜片之該第二表面之一控制軸及自該閥膜片之該第一表面偏移之一控制表面。該控制表面經構形以選擇性地嚙合一閥座。
在本發明之另一態樣中，一種控制閥包含：一閥體，其具有終止於一流體入口孔處之一流體入口導管及開始於一流體出口孔處之一流體出口導管。一座，其界定於該流體入口孔或該流體出口孔處；一閥外殼體，其固定至該閥體；一閥膜片，其在該閥膜片之一外周邊處 與該閥外殼體密封嚙合，且該閥膜片具有一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面，該第一表面或該第二表面具有具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域；控制元件，其附接至該閥膜片，該控制元件具有自該閥膜片之該第一表面偏移之一控制表面。該控制表面經構形以選擇性地嚙合該座，且該閥體、該閥外殼體及該閥膜片協作以界定一閥腔。
在一些實施例中，該閥膜片之一厚度在該閥膜片之該應變硬化區域中減少5%與20%之間。
在一些實施例中，該應變硬化區域具有為該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之50%與200%之間之一徑向寬度。
在一些實施例中，該應變硬化區域包含藉由跨該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之約100%之一徑向寬度之該閥膜片之該鄰近區域之該厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形之該閥膜片之一同心區域。
在一些實施例中，該應變硬化區域位於在該閥膜片之一內周邊與該閥膜片之該外周邊之間之一距離之1/3與2/3之間。
在一些實施例中，該閥膜片包括一耐腐蝕金屬合金。
在一些實施例中，一控制軸延伸遠離該閥膜片之該第二表面。
在一些實施例中，該控制閥為一正常打開控制閥，且具有該凹陷形狀之該塑性變形同心應變硬化區域形成於該閥膜片之該第一表面中。
在一些實施例中，該控制閥為一正常關閉控制閥，且具有該凹陷形狀之該塑性變形同心應變硬化區域形成於該閥膜片之該第二表面中。
在一個實施例中，藉由冷加工一個膜片表面之一小同心區域來處理一閥膜片。在另一實施例中，該冷加工程序創建減少5%與20%之間之一膜片厚度之一永久塑性變形。在另一實施例中，一冷加工區域 之一徑向寬度係一膜片厚度之50%與200%之間。在另一實施例中，用於一正常關閉閥之一閥膜片具有在一閥腔外部之該膜片之一同心區域，該閥腔藉由跨該膜片厚度之約100%之一徑向寬度之一膜片厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形。在另一實施例中，用於一正常打開閥之一閥膜片具有暴露至一閥腔之該膜片之一同心區域，該閥腔藉由跨該膜片厚度之約100%之一徑向寬度之一膜片厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形。在各種實施例中，該膜片由一耐腐蝕金屬合金形成，諸如類型316不鏽鋼，可從Haynes International購買之Hastelloy®品牌鎳鉻合金，可從Elgiloy Specialty Metals購買之Elgiloy®品牌鈷鉻合金。
10‧‧‧入口導管
12‧‧‧孔
14‧‧‧出口導管
20‧‧‧閥座
50‧‧‧閥腔
60‧‧‧閥外殼
61‧‧‧共面底部
62‧‧‧閥外殼體
65‧‧‧金屬墊片
70‧‧‧膜片
71‧‧‧外直徑
72‧‧‧內直徑
73‧‧‧上表面/第二表面
75‧‧‧區域
80‧‧‧控制元件
81‧‧‧控制表面
82‧‧‧控制軸
84‧‧‧部分
90‧‧‧閥體
310‧‧‧入口導管
312‧‧‧孔
314‧‧‧出口導管
320‧‧‧閥座
350‧‧‧閥腔
360‧‧‧閥外殼
361‧‧‧共面底部
362‧‧‧閥外殼體
370‧‧‧膜片
375‧‧‧區域
380‧‧‧控制元件
381‧‧‧控制表面
382‧‧‧控制軸
390‧‧‧閥體
圖1係一代表性正常關閉膜片密封閥之一透視橫截面圖；圖2A係自期望用於一正常關閉閥之一膜片之致動器側觀看之一平面圖；圖2B係沿線A-A穿過期望用於一正常關閉閥之圖2A之膜片之一橫截面圖；圖3係一代表性正常打開膜片密封閥之一透視橫截面圖；圖4A係自期望用於一正常打開閥之一膜片之座側觀看之一平面圖；圖4B係沿線B-B穿過期望用於一正常打開閥之圖4A之膜片之一橫截面圖；圖5係根據本發明之一實施例之一正常關閉閥之膜片變形之一誇大圖形描繪；圖6係根據本發明之另一實施例之一正常打開閥之膜片變形之一誇大圖形描繪。
在本發明之應用中，不应將本发明限制於以下描述中所闡述或圖式中所繪示之組件之構造及配置細節。本發明能夠具有其他實施例且能夠以各種方式被實踐或實施。此外，本文中使用之措辭及術語係用於描述之目的且不應被視為限制性的。本文中使用之「包含」、「包括」或「具有」、「含有」、「涉及」及其變動意味著涵蓋其后所列舉之項目及等效物以及額外項目。方向性形容詞「內」、「外」、「上」、「下」及類似術語之使用意味著輔助理解設計元件之間之相對關係，且不應被解釋為意指空間中之一絕對方向，亦不應被視為限制性的。
用於一高純度流體輸送應用之一膜片密封閥之一代表性實例藉由圖1繪示於透視橫截面圖中。此閥包括：一閥體90；一入口導管10及一出口導管14，入口導管10及出口導管14兩者流體連通至一閥腔50或自閥腔50流體連通；一閥外殼60，其具有一閥外殼體62且包含一腔密封膜片70，閥外殼60藉由一金屬墊片65抵著閥體90密封；及一控制元件80，其藉由膜片70之偏轉係可移動的。在圖1中，控制元件80具有一控制表面81，其自該閥膜片之一第一表面向下偏移。該控制表面較佳地係平坦的，至少在其密封地嚙合座20之一區域中。該腔密封膜片在密封膜片70之外直徑71處與閥外殼60密封嚙合。可藉由考慮一孔12進一步理解控制流體流動之方式，入口導管10穿過孔12將流體排入閥腔50及圍繞該孔12之一座20中，藉此界定相對於控制元件80之一小空隙控制間隙，其可藉由施加至控制元件80之一控制軸82之一提升力而可改變地定位，且控制間隙流體可穿過該空隙控制間隙流動。圖1中之控制軸82自膜片70之一上表面(或第二表面)73向上延伸。應瞭解，圖1之繪示展示在一未致動完全關閉非流動流體條件下之一正常關閉閥，且因此無控制間隙(因而)待在所繪示之構形中顯現。
如本文中使用，術語「冷加工」，亦被稱為「加工硬化」或 「應變硬化」，係指一材料(通常係一金屬或金屬合金)藉由塑性變形之加強。術語「冷加工」、「加工硬化」及「應變硬化」在本文中可互換使用。
申請者已發現冷加工一個膜片表面之一小同心區域將引起該膜片之一永久變形。接著可依引起膜片材料之連續彈性壓縮加載之一方式使用變形膜片。變形膜片之加載提供所需之閥恢復彈性力且同時阻礙任何膜片傾向於呈現磁滯。由該膜片提供之恢復力亦可削弱致動器磁滯。可對為薄片金屬坯料之膜片或經機器加工為一較大閥元件之一整合部分之膜片執行塑性變形冷加工程序。應瞭解，膜片無需連同閥外殼體62中之閥外殼60一體地形成，如本發明之實施例涵蓋被沖壓、沖孔或從一片薄片金屬切出之膜片，其稍後附接至一閥外殼體62以形成一閥外殼。膜片70與閥外殼60之一內直徑密封嚙合以防止流體自閥腔50向上滲漏。
冷加工一金屬膜片之一同心區域產生合金之局域化加工硬化及良率強度之一相關增加。材料強度研究教示，壓縮應力被施加於一側上之經加工區域內，而在膜片之另一側上之材料經歷拉伸應力。足以引起膜片表面之永久塑性變形之冷加工將因此致使壓縮力儲存於經加工之表面內且膨脹拉伸力儲存於對置表面內。此等力之組合致使經冷加工之膜片軸對稱地與位於所得杯形狀之凹側內部之經冷加工之區域一起彎曲。源自冷加工膜片之一區域之杯形狀可經選擇以藉由選擇膜片之哪一側來處理而增強一正常關閉閥或一正常打開閥之效能。
圖2A及圖2B繪示如何冷加工一膜片70之致動器側上之一區域75將致使膜片朝向致動器凹陷，而同時朝向閥座20偏置。此配置將在致動器側之經冷加工之區域75放置於閥腔50之外部對一正常關閉閥設計有用。圖2A係自密封膜片70之致動器側觀看之閥外殼60之一平面圖。圖2B係在冷加工程序之後穿過閥外殼60之一橫截面圖，且展示 控制元件80之控制表面81之所得非偏置位置如何在閥外殼60之先前共面底部61下方延伸。將閥外殼60附接至閥體90將致使控制元件80之控制表面81抵著閥座20置放且因此使膜片70彎曲。因此，膜片70即使在正常關閉閥被關閉時承受連續彈性壓縮加載。將一提升力施加至控制軸82，從而打開閥用於流體流動，將進一步使膜片70偏轉且增加膜片材料內之壓縮。
用於一高純度流體輸送應用之一膜片密封閥之另一代表性實例藉由圖3繪示於透視橫截面圖中。此典型閥包括一閥體390；一入口導管310及一出口導管314，入口導管310及出口導管314兩者流體連通至一閥腔350或自閥腔350流體連通；一閥外殼360，其具有一閥外殼體362且包含一腔密封膜片370，閥外殼360藉由一金屬墊片365抵著閥體390密封；及一控制元件380，其藉由膜片370之偏轉係可移動的。可藉由考慮一孔312進一步理解控制流體流動之方式，入口導管310穿過孔312將流體排入閥腔350及圍繞該孔312之一座320中，藉此界定相對於控制元件380之一小空隙控制間隙，其可藉由施加至一控制軸382之一向下力而可改變地定位，且控制間隙流體可穿過該空隙控制間隙流動。應瞭解，圖3之繪示展示在一未致動打開流動流體條件下之一正常打開閥且因此控制間隙在所繪示之構形中係最大。
圖4A及圖4B繪示如何冷加工一膜片370之閥腔側上之一區域375將致使膜片朝向閥腔350凹陷，而同時遠離閥座320偏置。此配置將在閥座側之經冷加工之區域375放置於閥腔內對正常打開閥設計有用。圖4A係自密封膜片370之閥腔側觀看之閥外殼360之一平面圖。圖4B係在冷加工程序之後穿過閥外殼360之一橫截面圖，且展示控制元件380之控制表面381之所得非偏置位置如何在閥外殼360之先前共面底部361上方延伸。將閥外殼360附接至閥體390將因此將具有一大間隙之控制元件380之控制表面381定位於閥座320上方。此非偏置間隙比 期望用於一未致動完全打開流動流體條件之間隙更大。一適合致動器總成(未展示)可經耦合至控制軸382，控制軸382依將控制元件380之控制表面381與座320之間之間隙減小至一所要完全打開間隙距離之一方式施加一向下偏置力。針對正常打開閥之所有條件，膜片370將因此承受連續彈性壓縮加載。將額外向下力施加至控制元件380之控制軸382，部分關閉閥以減少流體流動，將進一步使膜片370偏轉且增加膜片材料內之壓縮。
冷加工(或替代地，加工硬化或應變硬化)一膜片之一同心區域可藉由各種程序完成。具有形成於一閥外殼體中之相關聯整體膜片之一閥外殼可在一車床及應用於該區域之一拋光工具中旋轉。替代地，可藉由層壓於膜片之所要區域上之一機器主軸(例如一銑床)對一輥拋光工具供電。或包含一適合環狀突起面之一形成工具可抵著膜片被按壓以製造所要經冷加工區域。熟練的設計者應瞭解，亦可用一形成工具製造開始為薄片金屬之一簡單平碟之膜片，其可稍後(例如)藉由焊接附接至一閥外殼體以形成一閥外殼。
申請者已判定創建將膜片厚度減少5%與20%之間之一永久塑性變形之冷加工係有用的。一經冷加工之區域之一典型寬度係膜片厚度之50%與200%之間。在冷加工之後，先前平坦膜片彎曲成一對圓錐形狀，其在經冷加工之區域處對接形成如跨一直徑所見之一「W」形狀---或在僅跨一半徑考慮形狀時之一「V」形狀。經冷加工之區域較佳地徑向定位於膜片內直徑72與膜片外直徑71之間之距離之1/3及2/3之間(圖1中所繪示)。當經冷加工之區域最接近膜片之中心時，經冷加工之膜片之最大卸載變形產生。
圖5提供在冷加工針對一正常關閉閥之一區域之後之一代表性膜片之一誇張比例繪製之橫截面圖。在執行冷加工程序之後，膜片70膨脹且流動控制元件80過分延伸。使流動控制元件80返回至其通常位置 導致施加至經冷加工之區域75與膜片周邊之間之膜片部分之一壓縮加載。在一正常關閉閥(圖2A及圖2B)之情況下，此壓縮加載對應於傾向於關閉閥之一膜片導出彈性力。當一正常關閉閥被移動至一打開條件，施加至膜片之壓縮加載進一步增加。設計者將瞭解，在膜片壓縮增加同時，需要增加的致動器力。
圖6提供在冷加工針對一正常打開閥之一區域之後之一代表性膜片之一誇張比例繪製之橫截面圖。在執行冷加工程序之後，膜片370膨脹且流動控制元件380過分延伸。使流動控制元件380返回至其通常位置導致施加至經冷加工之區域375與膜片周邊之間之膜片部分之一壓縮加載。在一正常打開閥(圖4A及圖4B)之情況下，此壓縮加載對應於傾向於打開閥之一膜片導出彈性力。注意所繪示之正常打開閥之最大通常開口將小於由膨脹膜片提供的，因此在相較於膨脹膜片條件時，膜片通常位置實際上部分關閉。當一正常打開閥被移動至一關閉條件時，施加至膜片之壓縮加載進一步增加。設計者將瞭解，在膜片壓縮增加同時，需要增加的致動器力。在具有一正常打開膜片之一閥中，經冷加工之區域係位於自入口導管移動之流體之流動路徑內，穿過閥腔且至出口導管。在具有一正常關閉膜片之一閥中，經冷加工之區域在自入口導管移動之流體之流動路徑外部，穿過閥腔且至出口導管。
在各種實施例中，膜片係由一耐腐蝕金屬合金形成，諸如316型不鏽鋼、一鎳基超合金、一鈷基超合金、一鎳鉻合金或一鈷鉻合金，但可使用其他適合材料，此取決於流體類型。在一些實施例中，膜片由選自可自Haynes International購買之Hastelloy®品牌鎳鉻合金之一合金形成，或由選自可自Elgiloy Specialty Metals購買之Elgiloy®品牌鈷鉻合金之一合金形成。在一些實施例中，膜片可由聚合材料(諸如一熱塑性塑膠)形成。在此等實施例中，膜片及相關聯閥外殼可藉由一注射模製程序形成，藉以藉由注射模製設計依類似於用於形成一活 鉸鏈之一方式在經冷加工之區域中引發之一局域化儲存應力。
在一些實施例中，膜片經形成為除圓形之外之一形狀。舉例來說，在一些實施例中，膜片經形成為一非圓形、平滑曲線形狀，諸如一橢圓形或一卵形。在此類實施例中，當從上方或下方觀看時，經冷加工之區域形成自膜片之外周邊均勻間隔開之一閉合環路(或一迴路)。在非圓形實施例中，膜片具有一外周邊及一內周邊，而非一外直徑及一內直徑。膜片之外周邊經構形以與閥外殼密封嚙合。
在一些實施例中，閥外殼60、360、控制元件80、380及相關聯膜片70、370自對應於閥外殼體62、362之一單片起始材料經機器加工而成。在機器加工之後，對膜片70、370執行冷加工。形成控制元件、相關聯膜片及來自一單片起始材料之閥外殼依此方式可幫助達成控制表面81、381及閥外殼60、360之底部之共面。在冷加工之後，當處於一放鬆狀態中且尚未被安裝至閥體90、390上時，控制表面移出該平面。
在其他實施例中，控制元件80、380可由膜片70、370及/或閥外殼體62、362單獨地形成。舉例來說，參考圖1，膜片70、具有控制表面81之控制元件80之一部分84及控制軸82最初可被製成單獨片且接著藉由焊接被接合在一起。可接著(例如)藉由焊接將膜片及控制元件之組合結構附接至一閥外殼體62、362以形成閥外殼60、360。在一些實施例中，控制元件80之部分84可經旋擰至自控制軸82向下凸出之一短棒上，其借助於適合構件行進穿過位於膜片70之中心中之一適合孔以防止自(或進入)閥腔50之滲漏。在其他實施例中，控制元件80可自一片材料、自另一個膜片所形成之膜片70及裝配穿過位於膜片中心中之一適合孔之控制元件80加工而成且經焊接以形成一整體結構且防止滲漏。膜片70及控制元件80之組合結構可接著經附接至一閥外殼體以形成閥外殼。
類似地，在一正常打開閥之實施例中，諸如圖3中所描繪之正常打開閥，閥外殼360、控制元件380及膜片370可由一單片起始材料形成，或可由依上文所描述之方式組裝之單獨片起始材料形成。
應瞭解，穿過控制閥之流動可被顛倒，使得入口導管10及310作為流體出口導管操作且流體出口導管14及314作為流體入口導管操作。
至此已描述本發明之至少一個實施例之若干態樣，應瞭解，熟習此項技術者將容易想到各種替代、修改及改良。此等替代、修改及改進意欲為本發明之部分，且意欲在本發明之範疇內。據此，以上描述及圖式僅以實例方式。

Claims (24)

  1. 一種與一閥座使用之閥外殼，該閥外殼包括：一閥外殼體；一與該閥外殼體成整體之閥膜片，該閥膜片具有一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面，該第一表面及該第二表面之其中之一者具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域；及一附接至該閥膜片之控制元件，該控制元件具有自該閥膜片之該第一表面偏移之一控制表面，該控制表面經構形以選擇性地嚙合該閥座；其中該塑性變形同心應變硬化區域將該控制表面偏壓朝向或遠離該閥座。
  2. 如請求項1之閥外殼，其中該閥膜片之一厚度在該閥膜片之該應變硬化區域中減少5%與20%之間。
  3. 一種與一閥座使用之閥外殼，該閥外殼包括一閥外殼體；一閥膜片，其在該閥膜片之一外周邊處與該閥外殼體密封嚙合，該閥膜片具有一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面，該第一表面及該第二表面之其中之一者具有具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域；及一附接至該閥膜片之控制元件，該控制元件具有自該閥膜片之該第一表面偏移之一控制表面，該控制表面經構形以選擇性地嚙合該閥座；其中該塑性變形同心應變硬化區域將該控制表面偏壓朝向或遠離該閥座；且其中在該閥膜片之該塑性變形同心應變硬化區域之該閥膜片之一厚度在應變硬化期間減少5%與20%之間。
  4. 如請求項1或3之閥外殼，其中該塑性變形同心應變硬化區域具有為該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之50%與200%之間之一徑向寬度。
  5. 如請求項1或3之閥外殼，其中該塑性變形同心應變硬化區域包含藉由跨該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之約100%之一徑向寬度之該閥膜片之該鄰近區域之該厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形之該閥膜片之一同心區域。
  6. 如請求項5之閥外殼，其中該塑性變形同心應變硬化區域位於在該閥膜片之一內周邊與該閥膜片之一外周邊之間之一距離之1/3與2/3之間。
  7. 如請求項6之閥外殼，其中該控制元件在該閥膜片之該內周邊處附接至該閥膜片，該控制元件具有一控制軸。
  8. 如請求項7之閥外殼，其中該控制元件、該閥膜片及該閥外殼體係自一單片材料經機器加工而成。
  9. 如請求項1或3之閥外殼，其中該閥膜片包括一耐腐蝕金屬合金。
  10. 如請求項1之閥外殼，其中該閥膜片及該閥外殼體係自一單片材料經機器加工而成。
  11. 一種控制閥，其包括：一閥體，其具有終止於一流體入口孔處之一流體入口導管及開始於一流體出口孔處之一流體出口導管；一座，其界定於該流體入口孔及該流體出口孔之一者處；一閥外殼體，其固定至該閥體；一閥膜片，該閥膜片與該閥外殼體成整體，該閥膜片具有一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面，該第一表面及該第二表面之一者具有具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域；及一控制元件，其附接至該閥膜片，該控制元件具有自該閥膜片之該第一表面偏移之一控制表面，該控制表面經構形以選擇性地嚙合該座；該閥體、該閥外殼體及該閥膜片協作以界定一閥腔；其中該塑性變形同心應變硬化區域將該控制元件之該控制表面偏壓朝向或遠離與該閥座之密封嚙合。
  12. 一種控制閥，其包括：一閥體，其具有終止於一流體入口孔處之一流體入口導管及開始於一流體出口孔處之一流體出口導管；一座，其界定於該流體入口孔及該流體出口孔之一者處；一閥外殼體，其固定至該閥體；一閥膜片，其在該閥膜片之一外周邊處與該閥外殼體密封嚙合，該閥膜片具有一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面，該第一表面及該第二表面之其中之一者具有具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域；及一附接至該閥膜片之控制元件，該控制元件具有自該閥膜片之該第一表面偏移之一控制表面，該控制表面經構形以選擇性地嚙合該閥座，該閥體、該閥外殼體及該閥膜片協作以界定一閥腔；其中該塑性變形同心應變硬化區域將該控制元件之該控制表面偏壓朝向或遠離與該閥座之密封嚙合，且其中在該閥膜片之該塑性變形同心應變硬化區域之該閥膜片之一厚度在應變硬化期間減少5%與20%之間。
  13. 如請求項11或12之控制閥，其中該塑性變形應變硬化區域包含藉由跨該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之約100%之一徑向寬度之該閥膜片之該鄰近區域之該厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形之該閥膜片之一同心區域。
  14. 如請求項11或12之控制閥，其中該塑性變形應變硬化區域位於在該閥膜片之一內周邊與該閥膜片之一外周邊之間之一距離之1/3與2/3之間。
  15. 如請求項14之控制閥，其進一步包括延伸遠離該閥膜片之該第二表面之一控制軸，其中該控制閥為一正常打開控制閥，且具有該凹陷形狀之該塑性變形同心應變硬化區域形成於該閥膜片之該第一表面中。
  16. 如請求項14之控制閥，其進一步包括延伸遠離該閥膜片之該第二表面之一控制軸，其中該控制閥為一正常關閉控制閥，且具有該凹陷形狀之該塑性變形同心應變硬化區域形成於該閥膜片之該第二表面中。
  17. 如請求項11之控制閥，其中該閥膜片之一厚度在該閥膜片之該塑性變形同心應變硬化區域中減少5%與20%之間，且該塑性變形同心應變硬化區域具有為該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之50%與200%之間之一徑向寬度。
  18. 如請求項12之控制閥，其中該塑性變形同心應變硬化區域具有為該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之50%與200%之間之一徑向寬度。
  19. 如請求項12之控制閥，其中該閥膜片及該閥外殼體係由不同片材料所形成，其係藉由焊接而彼此附接。
  20. 一種閥膜片，其包括一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面，該第一表面具有具有一凹陷形狀之一塑性變形同心應變硬化區域，其中該塑性變形應變硬化區域位於在該閥膜片之一內周邊與該閥膜片之一外周邊之間之一距離之1/3與2/3之間，且其中在該閥膜片之該塑性變形同心應變硬化區域之該閥膜片之一厚度在應變硬化期間減少5%與20%之間。
  21. 如請求項20之閥膜片，其中該塑性變形同心應變硬化區域具有為該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之50%與200%之間之一徑向寬度。
  22. 如請求項20之閥膜片，其中該塑性變形同心應變硬化區域包含藉由跨該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之約100%之一徑向寬度之該閥膜片之該鄰近區域之該厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形之該閥膜片之一同心區域。
  23. 如請求項20之閥膜片，其進一步包括一控制元件，該控制元件在該閥膜片之該內周邊處附接至該閥膜片，該控制元件具有延伸遠離該閥膜片之該第一表面與該閥膜片之該第二表面之其中之一者的一控制軸及自該閥膜片之該第二表面與該閥膜片之該第一表面之另一者偏移之一控制表面，該控制表面經構形以選擇性地嚙合一閥座。
  24. 如請求項3之閥外殼，其中該塑性變形同心應變硬化區域包含藉由跨該閥膜片之一鄰近區域之一厚度之約100%之一徑向寬度之該閥膜片之該鄰近區域之該厚度之約10%之一厚度減少而塑性變形之該閥膜片之一同心區域，其中該塑性變形應變硬化區域位於在該閥膜片之一內周邊與該閥膜片之該外周邊之間之一距離之1/3與2/3之間，其中該控制元件在該閥膜片之該內周邊處附接至該閥膜片，該控制元件具有一控制軸，且其中該閥膜片及該閥外殼體係由不同片材料所形成，其係藉由焊接而彼此附接。
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