专利名称：一体化双膜隔膜阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及阀领域，且具体涉及一种改进的隔膜阀。
技术背景隔膜阀通常使用双膜隔膜设计。双膜隔膜设计一般包含顶部和底 部隔膜膜片，所述隔膜膜片连接到中心轴并且由顶部和底部保持部件 保持到位。所述中心轴还可由多个部件制造。不同部件之间的每个交 界面是阀的潜在泄漏点。每个隔膜所需的大量部件会增加制造成本和 库存成本。因此需要一种一体化构造的双膜隔膜。发明内容公开了一种一体化双膜隔膜。该双膜隔膜具有由中心段连在一起 的上隔膜膜片和下隔膜膜片。所述上隔膜膜片构造成在所述隔膜处于 第一位置时密封顶部密封面。所述下隔膜膜片构造成在所述隔膜处于 第二位置时密封底部密封面。上轮缘可连接到所述上隔膜膜片，其中， 所述上轮缘构造成帮助将所述上隔膜膜片保持到阀中。下轮缘可连接 到所述下隔膜膜片，其中，所述下轮缘构造成帮助将所述下隔膜膜片 保持到阀中。所述隔膜也可由弹性材料制成并且形状设计成产生将所 述隔膜保持到阀中的默认位置的弹性力。
图l是代表性现有技术隔膜阀IOO的剖视图。图2是本发明的一个示例实施例中的隔膜岡200的等轴截面图。图3是本发明的一个示例实施例中的隔膜328的视图。图4是用于装配本发明的一个示例实施例中的隔膜阀的流程图。
具体实施方式
图2-4和以下说明描述了具体示例以教导本领域技术人员如何实 现和利用本发明的最佳方式。为了教导发明原理的目的， 一些传统方 面已被简化或省略。本领域技术人员从这些落入本发明范围内的示例 可以想到变型。本领域技术人员可以想到下文描述的特征可按各种方 式组合以形成本发明的多种变型。因此，本发明不限于下文描述的具 体示例，而仅由权利要求及其等同物来限制。图l是代表性功能隔膜阀100的剖视图。隔膜阀100包括顶板102、 底板104、阀体106、顶部隔膜盘108、底部隔膜盘110、顶部扣环112、 底部扣环114、隔离物116、中央阀芯126、上密封面120、下密封面 118、进口 122和排出口 124。隔膜组件包括顶部隔膜盘108、底部隔膜 盘IIO、顶部扣环112、底部扣环114、隔离物116和中央阀芯126。隔 膜组件中的部件本身是大体圆形的并且关于中心线AA对称。顶板102 连接到阀体106,在顶板102和阀体106之间的间隙中捕获顶部隔膜盘 108。底板104连接到阀体106，在底板104和阀体106之间的间隙中 捕获底部隔膜盘IIO。上下密封面本身是大体圆形的，每个密封面形成 于平面中。所述密封面也可以称作阀座。包含所述两个密封面的两个 平面彼此大体平行。阀100显示处在关闭或闭合位置，顶部隔膜盘108接触上密封面 120，底部隔膜盘IIO和下密封面118之间具有间隙。底部隔膜盘IIO和下密封面之间的所述间隙在高度上是一致的。在闭合位置，来自出 口 (未示出)的流体流过底部隔膜盘IIO和下密封面U8之间的间隙 并且通过排出口 124流出(如箭头E所示)。在接通位置，隔膜组件 的中心部分向上移位，使得底部隔膜盘IIO接触下密封面118,在顶部 隔膜盘108和上密封面120之间形成间隙。顶部隔膜盘108和下密封面 之间的所述间隙在高度上是一致的。在接通位置，流体从进口 122通 过顶部隔膜盘108和上密封面120之间的间隙流入出口 (未示出)。 当隔膜组件的中心部分在打开位置和闭合位置之间移位时，所述两个 隔膜盘弯曲或者变形。所述两个隔膜盘的变形大体上具有径向对称性。6该径向对称性形成在所述两个隔膜盘内的偏转恒定的同心圆。在不同的阀构造中，进口 122可以用作排出口 ，而排出口 124可以用作进口。图2是本发明的一个示例实施例中的隔膜阀200的等轴截面图。 隔膜阀200包括顶板202、底板204、阀体206和隔膜228。隔膜228 具有上隔膜膜片208、下隔膜膜片210、中心段212、上轮缘218、下轮 缘220、顶部加强肋214和底部加强肋216。隔膜228构造成一体化部 件。在一个示例实施例中，隔膜228的形状是大体圆形的。在本发明 的其它示例实施例中，隔膜228的形状可以是椭圆形或矩形的。在本 发明的一个示例实施例中，隔膜228是模制的。在本发明的另一个示 例实施例中，隔膜228由一块材料机加工成形。隔膜228由弹性材料 或弹性材料的组合物制成，例如橡胶、聚氨酯等。上隔膜膜片208和下隔膜膜片210由中心隔膜段212连在一起。在 本发明的一个示例实施例中，隔膜228关于轴线AA对称。顶部加强肋 214形成在上隔膜膜片的顶侧并且构造成加固上隔膜膜片。底部加强肋 216形成在下隔膜膜片的底侧并且构造成加固下隔膜膜片。顶部和底部 加强肋(214和216)可以是不必要的并且是任选的。顶部密封面(也 称作顶部阀座)222和底部密封面(也称作底部阀座)224形成在阀体 206中。在本发明的一个示例实施例中，每个密封面或阀座形成在一个 平面中。顶部密封面222和底部密封面224大体围绕阀体206中的中央 开口 240。在本发明的一个示例实施例中，包含顶部阀座和底部阀座的 平面彼此大体平行。在本发明的另一个示例实施例中，包含顶部阀座 和底部阀座的平面彼此大体不平行。顶板202连接到阀体206，在顶板202和阀体206之间的间隙中捕 获上隔膜膜片208。底板204连接到阀体206，在底板206和阀体206 之间的间隙中捕获下隔膜膜片210。在本发明的一个示例实施例中，顶 板202和底板204通过激光焊接连接到阀体。任何其它连接方法可用 于将顶板和底板连接到阀体204。在本发明的一个示例实施例中，顶部 轮缘218形成于上隔膜膜片208的外边缘的四周并且构造成装入顶板 202和阀体206的顶侧之间形成的凹槽中。顶部轮缘218将上隔膜膜片 保持在适当位置并且形成隔膜和阀之间的密封。底部轮缘220形成于 下隔膜膜片210的外边缘的四周并且构造成装入底板204和岡体206 的底侧之间形成的凹槽中。底部轮缘220将下隔膜膜片保持在适当位置并且形成隔膜和阀之间的密封。所述两个隔膜膜片上的顶部轮缘和 底部轮缘是任选的。其它方法可用于将隔膜膜片保持到阀中。例如， 凹槽或沟道可形成于隔膜膜片的外边缘中，唇部或巻边可形成在装入 凹槽中的顶板上。在操作中，隔膜228在上部位置和下部位置这两个位置之间运动。 隔膜228的偏转关于隔膜228的中心(轴线AA)大体上径向对称。在 上隔膜位置(未示出)，下隔膜膜片210接触并密封底部密封面224。 上隔膜膜片208的位置远离顶部密封面222，在上隔膜膜片208和顶部 密封面222之间留下间隙。在下隔膜位置，上隔膜膜片208接触并密 封顶部密封面222。下隔膜膜片210的位置远离底部密封面224，在上 隔膜膜片210和底部密封面224之间留下间隙。隔膜228 —般利用由先导阀流体(未示出)的压力产生的启动力 在上部位置和下部位置之间运动。该先导阀流体被引导进入上隔膜膜 片208和顶板202之间的间隙中以将隔膜228驱使到下部位置。该先导 阀流体被引导进入下隔膜膜片210和底板204之间的间隙中以将隔膜 228驱使到上部位置。当没有启动力施加于任一区域时，隔膜228可构 造成快速弹回或返回默认位置。隔膜228可以构造成使得该默认位置 是上隔膜位置或下隔膜位置。在一些情况中，如果电源供电仍然是起 作用的，那么弹性力可能强度不足以使隔膜返回默认位置。通常，电 源供电也用于控制器供电，因此当没有压力进入阀时，控制器和电源 都将不起作用，并且隔膜将返回默认位置。用于使隔膜在上部位置和 下部位置之间运动的方法不是重要的，可以使用除了先导阀流体以外 的其它方法，例如，由线圏启动并连接到隔膜的柱塞。在本发明的一个示例实施例中，隔膜228由弹性材料制成，例如 聚氨酯。该弹性材料允许隔膜228装配到阀中，使得弹性隔膜材料和 与阀外壳相互作用的隔膜228的形状产生使隔膜228返回默认位置的 弹性力。在本发明的一个示例实施例中，上隔膜膜片208具有碗形或 盘形，使得当隔膜安装到阀中时，在没有压力进入阀时，上隔膜膜片 驱使隔膜进入下部位置。在本发明的另一个示例实施例中，上隔膜膜 片和下隔膜膜片都具有碗形或盘形，使得当隔膜安装到阀中时，这两 个隔膜膜片驱使隔膜进入下部位置。图3是本发明的一个示例实施例中的隔膜328的视图。图3a是本发明的一个示例实施例中的隔膜328的顶视图。图3b是本发明的一个 示例实施例中的顶视图3a的截面图AA。隔膜328包括上隔膜膜片308、 下隔膜膜片310、中心段312、上轮缘318和下轮缘320。在一个示例 实施例中，隔膜328的形状是大体圓形的。在本发明的其它示例实施 例中，隔膜328的形状可以是椭圆形或矩形的，其它形状也是可能的。 上隔膜膜片308由中心段312连接到下隔膜膜片310，所述中心段312 将所述两个隔膜膜片保持为隔开关系。在本发明的一个示例实施例中， 上隔膜膜片与下隔膜膜片310大体平行。在本发明的另一个示例实施 例中，上隔膜膜片与下隔膜膜片310大体不平行。在本发明的一个示 例实施例中，上轮缘和下轮缘的形状是大体圓形的。在本发明的其它 示例实施例中，轮缘的形状可以是椭圆形或矩形的。上轮缘和下轮缘 (318和320 )构造成装入顶板和阀体以及底板和阀体之间的间隙中。 轮缘帮助将隔膜328保持在阀中的适当位置并且在隔膜328和阀之间 产生密封。所述两个隔膜膜片上的上轮缘和下轮缘是任选的。其它方 法可用于将隔膜膜片保持到阀中。例如，凹槽或沟道可形成于隔膜膜 片的外边缘中，唇部或巻边可形成在顶板上或形成在装入凹槽中的阀 体上。上隔膜膜片308沿着上轮缘318的内径连接到上轮缘318。下隔 膜膜片310沿着下轮缘320的内径连接到下轮缘320。隔膜328构造成 一体化部件。上隔膜膜片308具有厚度t。上隔膜膜片308具有碗形或 盘形。上隔膜膜片308的外边缘基本上形成于显示为BB的一个平面中。 上隔膜膜片308与中心段312相连的内部部分基本上形成于显示为CC 的一个平面中。平面CC偏离平面BB但是大体平行于平面BB。上隔 膜膜片的内部和外部区域之间的偏移量、隔膜膜片厚度t和隔膜材料在 隔膜组件安装到阀中的时候产生使隔膜组件返回第一位置或默认位置 的力。在本发明的一个示例实施例中，下隔膜膜片也具有与上隔膜膜 片的盘形或碗形沿相同方向对准的盘形或碗形。在本发明的其它示例 实施例中，下隔膜膜片可以是扁平的或者具有不与上隔膜膜片对准的 碗形。图4是用于装配本发明的一个示例实施例中的隔膜阀的流程图。 在步骤402,压缩上隔膜膜片。在步骤404，压缩后的上膜片通过中央 开口插入阀体。在步骤406，压缩后的上隔膜膜片被释放，使得阀体净皮 捕获在上隔膜膜片和下隔膜膜片之间，同时隔膜的中心段位于阀体中的中央开口中。上隔膜膜片或下隔膜膜片都可被压缩并通过中央开口插入阀体。在任选步骤408,上轮缘和下轮缘分别被安置到上凹槽和下 凹槽中，其中，上凹槽和下凹槽形成到阀体的顶面和底面中。在步骤410，顶板连接到阀体的顶面，将上隔膜膜片保持在顶板和阀体之间。 在步骤412，底板连接到阀体的底面，将下隔膜膜片保持在底板和阀体 之间。
权利要求
1.一种隔膜阀，包括隔膜(328)，构造成沿着行程轴线在第一位置和第二位置之间运动，其中，所述隔膜包括上隔膜膜片(308)、下隔膜膜片(310)和在所述上隔膜膜片(308)与所述下隔膜膜片(310)之间的中心段(312)，所述中心段(312)将所述上隔膜膜片(308)连接到所述下隔膜膜片(310)并且将所述上隔膜膜片(308)与所述下隔膜膜片(310)保持为隔开关系，其中，所述隔膜由一体化部件构成。
2. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述上隔膜膜片 (308)基本上形成于第一平面中，所述下隔膜膜片(310)基本上形成于第二平面中，其中，第一平面平行于第二平面。
3. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜(328) 由弹性材料制成，所述上隔膜膜片(308)具有碗形，所述碗形使得所 述隔膜(328)在安装到所述隔膜阀中的时候返回默认位置。
4. 根据权利要求3所述的隔膜岡，其特征在于，所述下隔膜膜片 (310)具有与所述上隔膜膜片(308)的碗形对准的碗形。
5. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于还包括 形成顶部密封面(222)和底部密封面(224)的阀体(206); 所述上隔膜膜片(208)构造成在所述隔膜处于第一位置时密封所述顶部密封面(222);所述下隔膜膜片(210)构造成在所述隔膜处于第二位置时密封所 述底部密封面(224)。
6. 根据权利要求5所述的隔膜阀，其特征在于，所述顶部密封面 和所述底部密封面(222、 224)在所述上隔膜膜片(308)和所述下隔 膜膜片(310)之间。
7. 根据权利要求5所述的隔膜阀，其特征在于还包括顶板(202 )，构造成用于连接到所述阀体(206)的顶侧，从而 在所述阀体(206 )和所述顶板(202 )之间捕获所述上隔膜膜片(208 );底板(204)，构造成用于连接到所述阀体(206)的底侧，从而 在所述阀体(206 )和所述底板(204 )之间捕获所述下隔膜膜片(210 )。
8. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于还包括 连接于并围绕所述上隔膜膜片的顶部轮缘(318);连接于并围绕所述下隔膜膜片的底部轮缘(320)。
9. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜的形状 基本上是圓形。
10. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜的形 状基本上是椭圆形。
11. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜的形 状基本上是矩形。
12. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述行程轴线 与所述隔膜的中心线同心。
13. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜关于 所述行程轴线径向对称。
14. 根据权利要求1所述的隔膜阀，其特征在于，所述隔膜是模 制的。
15. —种装配隔膜阀的方法，包括 压缩一体化隔膜的第一隔膜膜片(402); 将压缩后的第一隔膜膜片通过中央开口插入阀体(404); 释放第一隔膜膜片，使得所述阀体被捕获在第一隔膜膜片和笫二隔膜膜片之间(406);将第一板连接到所述阀体，其中，第一隔膜膜片保持在第一板和 所述阀体的第一侧之间(410);将第二板连接到所述阀体，其中，第二隔膜膜片保持在第二板和 所述阀体的第二侧之间(412)。
16. 根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，第 一隔膜膜片是顶部隔膜膜片。
17. 根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，第 二隔膜膜片是顶部隔膜膜片。
18. 根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，第 一板通过激光焊接连接到所述阀体的第 一侧。
19. 根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于，所 述隔膜由弹性材料制成并且通过与所述阀体和第一板的相互作用朝第 一位置偏置。
20. 根据权利要求15所述的装配隔膜阀的方法，其特征在于还包括..在第一板连接到所述阀体之前，将连接到第一隔膜膜片的轮缘安 置到形成于所述阀体的第一侧中的凹槽中，其中，所述凹槽围绕所述中央开口 (408);在所述底板连接到所述阀体之前，将连接到第二隔膜膜片的轮缘 安置到形成于所述阀体的第二侧中的凹槽中，其中，所述凹槽围绕所 述中央开口 (408)。
全文摘要
公开了一种一体化双膜隔膜。该双膜隔膜具有由中心段(312)连在一起的上隔膜膜片(308)和下隔膜膜片(310)。所述上隔膜膜片(308)构造成在所述隔膜处于第一位置时密封顶部密封面(222)。所述下隔膜膜片(310)构造成在所述隔膜处于第二位置时密封底部密封面(224)。上轮缘(318)可连接到所述上隔膜膜片(308)，其中，所述上轮缘(318)构造成将上隔膜膜片(308)保持到阀中。下轮缘(320)可连接到所述下隔膜膜片(310)，其中，所述下轮缘(320)构造成将下隔膜膜片(320)保持到阀中。所述隔膜也可由弹性材料制成并且形状设计成产生将所述隔膜保持到阀中的默认位置的弹性力。
文档编号F16K7/12GK101405527SQ200680053845
公开日2009年4月8日 申请日期2006年3月15日 优先权日2006年3月15日
发明者D·库恩勒, S·普芬德 申请人:诺格伦有限责任公司