用于改善隔膜的循环寿命的隔膜接口装置的制作方法

专利名称：用于改善隔膜的循环寿命的隔膜接口装置的制作方法
技术领域：
本专利大体上涉及流体调节器，更具体地，涉及用于改善隔膜的循环寿命的隔膜接口装置。
背景技术：
流体调节器通常遍布于过程控制系统中，用以控制各种流体的压强(例如，液体、气体，等等)。流体调节器通常用于将流体的压强调节到实质上恒定的值。具体地，流体调节器具有通常接收处于相对高压强的供应流体的入口，并在出口处提供相对较低并且实质上恒定的压强。为了调节下游压强，流体调节器通常包括感测元件或隔膜，以感测与下游压强流体连通的出ロ压强。弾性隔膜性能价格比高，并且通常用于低压应用或非腐蚀性过程流体。对于高纯度应用、高压应用或高腐蚀性过程流体，流体调节器通常采用金属隔膜(例如，不锈钢隔膜)。为了将金属隔膜耦接到流体调节器，传统的流体调节器将金属隔膜的外围边缘夹在调节器阀体与阀盖之间。这种夹紧连接将变形以及应力局限在金属隔膜上。此外，为了给金属隔膜提供支撑，流体调节器通常使用垫片，其具有接合金属隔膜的实质上平的或平坦的接触面。然而，ー些金属隔膜包括卷折或波浪形外形以增大隔膜的灵敏度。具有实质上平坦的接触面的垫片接合具有带有相对小接触面的卷折的隔膜，从而在接触区域增大金属隔膜上的应カ集中。这种传递(impart)到隔膜的局部应用集中能够显著地減少金属隔膜的循环寿命或疲劳寿命，从而导致増加的维护及费用。

发明内容
在一个例子中，流体调节器包括位于入口与出口之间的流体流动通道，其中感测室限定了所述流体流动通道的一部分。隔膜感测所述感测室中的压强，并且邻近于所述感测室的隔膜接ロ具有弯曲面，用于接触响应于所述感测室中的压强变化而移动的所述隔膜的一部分。在所述流体调节器运行期间，所述弯曲面影响传递到所述隔膜的所述部分的应力的量。在另一例子中，流体调节器包括隔膜支撑，其设置于阀盖与阀体之间，用于支撑流体调节器的隔膜的可移动部分。隔膜支撑具有与所述隔膜的所述可移动部分的面的弯曲面实质上互补的弯曲面，以在运行期间增加所述隔膜支撑与所述隔膜的可移动部分之间的接触面面积。


图IA示出了ー种已知的流体调节器；图IB示出了图IA的已知的流体调节器的一部分的放大视图；图2A示出了在此所述的具有金属隔膜的示例性流体调节器，其被示为处于关闭位置；图2B示出了处于打开位置的图2A的示例性流体调节器；图3A是图2A和2B的示例性流体调节器的一部分的放大视图；图3B是图2A、2B和3A的示例性流体调节器的一部分的另ー放大视图；图4示出了图2A、2B、3A和3B的示例性流体调节器的在此所述的示例性保持器；图5A示出了图2A、2B、3A和3B的示例性流体调节器的在此所述的示例性隔膜板； 图5B是图5A的隔膜板的剖面图。
具体实施例方式在此所述的示例性流体调节器实质上改善了感测元件或隔膜的循环寿命或疲劳寿命。更具体地，在此所述的示例性流体调节器包括ー个或多个隔膜接ロ或隔膜支撑，以减少在所述流体调节器运行期间移动(例如，挠曲或完曲)的隔膜的部分上的局部变形或应力集中。在此所述的示例性流体调节器包括相邻于流体调节器的感测室的隔膜接ロ。隔膜接ロ具有弯曲面，以接触响应于感测室中的压强变化而移动的隔膜的一部分。在运行期间，弯曲面影响传递到隔膜的可移动部分的应カ的量。特别地，在此所述的弯曲面接合这种具有増加的接触面面积的可移动的隔膜部分，以将应力分散在隔膜的较大部分上，从而減少在运行期间，移动的隔膜的部分上的局部的应カ集中。在一些在此所述的例子中，隔膜接ロ的弯曲面包括面或接合面，该面或接合面具有与在运行期间隔膜接ロ接合的隔膜的一部分的轮廓互补的弯曲轮廓。例如，在此所述的流体调节器的隔膜接ロ包括支撑或接触面，该支撑或接触面具有与隔膜的截面形状或轮廓实质上相似的截面形状或轮廓，以实质上増加隔膜接ロ与隔膜之间的接触面面积。換言之，接触面被配置或成型以当隔膜弯曲或挠曲以接合隔膜接ロ时，实质上配对地接合隔膜。因此，通过将传递在隔膜上的应カ分散到隔膜的较大面积或部分，流体调节器的隔膜接ロ与隔膜之间增加的接触面面积减少了应カ集中。从而显著減少了隔膜的局部的应カ或疲劳变形。因此，隔膜接ロ实质上提高了隔膜的循环寿命或疲劳寿命。在讨论在此所述的示例性流体调节器之前，在图IA与IB中提供了ー种已知的流体调节器100的简要描述。參考图IA及1B，示例性流体调节器100包括阀体102，其螺纹地耦接到阀盖104，该阀盖104限定了入口 106与出口 108之间的流体通道。负载组件110被设置在阀盖104中，并且可调节地提供负载给隔膜112，其中负载对应于所期望的流体出ロ压强。隔膜112的外围边缘114被夹在或放置在阀盖104与阀体102之间，以使得隔膜112的第一侧116与阀体102限定感测室118，该感测室118经由通道120与出口 108流体连通。此外，为了给隔膜112提供支撑，流体调节器100包括垫片122，其具有实质上平的或平坦的接触面124，该接触面124接合隔膜112的第二侧126的一部分。隔膜112是金属隔膜，其具有多个波浪形外形或卷折128，以增加隔膜112的灵敏度。托架130相对于阀座134移动，以调节或节流入ロ 106与出ロ 108之间的流体的流动。偏置元件136朝阀座134偏置托架130。托架130还包括阀杆138以接合隔膜112与垫片122。在运行中，当出ロ 108处的流体压强向隔膜112的第一侧116提供大于或等于由负载组件110提供给隔膜112的第二侧126的力吋，隔膜112与垫片122远离阀杆138移动。因此，托架130密封地接合阀座134以限制入口 106与出口 108之间的流体流动。当出ロ 108处的流体压强降低以使得提供给隔膜112的第一侧116的力小于由负载组件110提供给隔膜112的第二侧126的カ时，隔膜112朝向阀体102挠曲或弯曲并接合托架杆138，这使得托架130远离阀座134移动，从而允许在入口 106与出ロ 108之间的流体流动。加压流体在入口 106与出ロ 108之间流动，直至隔膜112的两侧116与126上的力平衡。正如图IB中最清楚地显示，隔膜112的外围边缘114在夹点或夹面140处被夹在阀盖104与阀体102之间。这种夹紧连接是不利的，因为当隔膜112在运行期间挠曲或弯曲时，这种夹紧连接在紧邻夹点140的区域或点142处产生了相对高的应カ集中。换言之，在其受到相对高的应カ集中的影响时，隔膜112的区域142弯曲或挠曲(即，在运行期间移动)，这可能使得区域142在运行期间断裂或疲劳。因此，高度集中的或局部的应カ可以减 少或限制隔膜112的循环寿命或疲劳寿命。附加地，尽管未示出，在一些已知例子中，当隔板112相对阀座134移动时，垫片122的平坦的接触面124接合隔膜112的波浪形外形128。特别地，因为垫片122的接触面124实质上平坦，所以接触面124经由隔膜112的波浪形外形128的峰端144接合隔膜112。因此，垫片122以相对小的接触面面积接合波浪形外形128的峰端。因此，垫片122可以使得増加的或局部的应カ集中经由峰端144传递到隔膜112。正如上述，这种局部的应カ能够使得隔膜112破裂或疲劳，从而減少隔膜112的循环寿命或疲劳寿命，并增加维护费用。图2A及2B示出了在此所述的示例性流体调节器200。图2A示出了处于关闭位置202的示例性流体调节器200，而图2B示出了处于打开位置204的示例性流体调节器200。參考图2A与2B，示例性流体调节器200包括调节器主体，其包括耦接(例如，螺纹地耦接)到下部体部分或阀体208的上部体部分或阀盖206。阀体208形成在流体调节器200的入口 210与出ロ 212之间的流体流动路径。隔膜214被设置在阀体208与阀盖206之间，以使得隔膜214的第一侧216与阀盖206限定用于容纳负载组件220的负载室218。隔膜214的第二侧222与阀体208的内表面224限定感测室226。感测室226经由通道228流体地耦接到出ロ 212，并且感测出ロ 212处的流体的压强。在示出的例子中，隔膜214是由例如不锈钢制成的金属隔膜。负载组件220经由隔膜板或垫片230可操作地耦接到隔膜214，井向隔膜214提供參考カ或负载(例如，预设力)。在这个例子中，负载组件220包括设置在负载室218内的偏置元件232 (例如，弹簧)，其经由垫片230向隔膜214提供负载。弹簧调节器234调节(例如，増大或减小)偏置元件232施加到隔膜214的第一侧216上的预设カ或负载的量。如图所示，弹簧调节器234包括控制旋钮(control knob)，其被锁在螺纹地耦接到阀盖206并且接合可调节的弹簧座238的螺丝236。控制按钮以第一方向(例如，顺时针方向)或第二方向(例如，逆时针方向)的转动改变偏置元件232的压缩量(例如，压缩或减压偏置元件232)，并且因而改变施加在隔膜214的第一侧216上的负载的量。阀装置或阀芯组件240被设置在阀体208的孔腔242中，该孔腔242限定流体地耦接到入口 210的入口室244。阀装置240包括托架246，当流体调节器200处于关闭位置202时，该托架246朝阀座248移动以限制在入口 210与出口 212之间的流体流动。当流体调节器200处于打开位置204时，托架246远离阀座248移动以允许在入ロ 210与出口 212之间的流体流动。偏置元件250朝阀座248偏置托架246。密封件252 (例如，O形环)被设置在流体调节器200的阀体208与阀装置240之间，以在感测室226与入口室244之间提供密封。在运行中，示例性流体调节器200经由入口 210流体地耦接到，例如，提供相对高的压强流体(例如，气体)的上游压强源，并且经由出口 212流体地耦接到，例如，低压强的下游设备或系统。流体调节器200将流过流体调节器200的流体的出ロ压强调节到与由可调节负载组件220提供的预设负载相对应的所期望的压强。
为了达到所期望的出ロ压强，旋转控制旋钮(例如，以顺时针或逆时针方向)以增加或减小由偏置元件232施加在隔膜214的第一侧216上的负载。由偏置元件232提供的负载被调节到对应于所期望的出ロ压强。根据设定的參考压強，感测室22经由通道228感测出ロ 212处的加压流体的压强，这使得隔膜214响应于感测室226中的压强变化而移动。例如，当流体在入口 210与出ロ 212之间流动时，出ロ 212处的流体的压强增加。当感测室226中的加压流体的压强增加时，流体的压强在隔膜214的第二侧222上施加力，以使得隔膜214与偏置元件232以远离阀体208的线性运动移动。转而，阀装置240的偏置元件250使得托架246朝阀座248移动，以限制在入口 210与出ロ 212之间的流体流动。感测室226中的流体的压强在隔膜214的第二侧222上施加的力大于负载组件220施加在隔膜214的第一侧216上的參考压力或力，这使得垫片230远离阀体208移动，从而允许托架246密封地接合阀座248以如图2所示限制或防止通过流体调节器200的流体流动。当感测室226中的加压流体的压カ小于由偏置元件232施加在隔膜214的第一侧216上的參考压力或力吋，隔膜214朝阀体208移动、弯曲或挠曲。转而，垫片230接合托架246的杆部分254，以远离阀座248移动托架246，从而允许或增加入ロ 210与出口 212之间的流体流动。当隔膜214上的压差实质上接近零时(即，感测室226中的流体的压强被调节到生成实质上等于由负载组件220提供的负载的力的压强)，托架246朝阀座248移动以防止或限制在入口 210与出ロ 212之间的流体流动。在如图2A与2B所示的运行期间，隔膜214在图2A中所示的将托架246移向关闭位置202的第一位置与图2B中所示的将托架246移向打开位置204的第二位置之间移动、弯曲或挠曲。图3A和3B示出了图2A与2B的流体调节器200的放大部分。正如最清楚地显示在图3A与3B中，所示出的例子的隔膜214包括外围边缘302、中央部分304、在外围边缘302与中央部分304之间的中间、可移动或弹性部分306。外围边缘302与中央部分304中的姆ー个具有实质上平坦或平的表面。中间部分306具有多个波浪形外形或卷折308，当隔膜214在如图2A与2B中所示的第一与第二位置之间移动时，多个波浪形外形或卷折308会弯曲或挠曲。特别地，中间部分306的外形308中的每ー个包括凸出部分或弯曲面310以及凹陷部分或弯曲面312，其构成了连续的光滑曲线或波浪形外形或卷折308。凸出部分310和/或凹陷部分312中的每ー个可以具有实质上相似的曲率半径或可以具有变化的曲率半径。例如，外形308a的第一凸出部分310a和/或凹陷部分312a可以具有第一曲率半径，而外形308b的第二凸出部分310b和/或凹陷部分312b可以具有不同于第一曲率半径的第二曲率半径。外形308显著增加了隔膜214的灵敏度，从而使得流体调节器200能够具有更紧密的外包尺寸(dimensional envelope)。_膜214由例如不锈钢的金属材料制成。为了减小在隔膜214的中间部分306上的应カ集中，流体调节器200包括ー个或多个与感测室226相邻的隔膜接ロ或支撑面314、316和/或318。隔膜接ロ 314、316和/或318中的每ー个增加了隔膜214的循环寿命或疲劳寿命。特别地，隔膜接ロ 314、316和/或318中的每ー个实质上増加了当与隔膜214接合时的接触面面积，由此减小了运行期间隔膜214上的应カ集中。在一些例子中，流体调节器仅使用隔膜接ロ 314、316或318中的ー个。然而，可以使用接ロ 314、316和318的任意组合。在示出的例子中，隔膜接ロ 314被与阀体208整体地形成为单式件或单式结构。如图所示，阀体208具有环形壁320，其在与内表面224相邻的环形壁320的上边缘或部分322处限定隔膜接ロ 314。阀体208的隔膜接ロ 314包括环形座或隔膜支架324，以保持、容纳或接合隔膜214的外围边缘324。环形座324包括弯曲的、斜向的或倾斜的表面326，其包括与隔膜支架324相邻的圆形或辐射式的的边缘326a，以用于支撑在流体调节器200运行期间移动或弯曲的隔膜214的中间部分306和/或外围边缘302的一部分。 隔膜支架324具有实质上平坦或平的表面，以容纳或接合隔膜214的外围边缘302。如图所示，隔膜支架324实质上垂直于内表面224。倾斜部分326与辐射式的边缘326a被设置在隔膜支架324与内表面224之间。倾斜部分326可以包括具有相同的曲率半径的弯曲面，或者具有变化的曲率半径的、形成连续倾斜部分的多个弯曲面。当隔膜214被耦接到流体调节器200吋，倾斜部分326和/或隔膜支架324提供实质上紧密的金属对金属密封。在一些例子中，为了便于金属对金属密封，与阀体208的阶状环形壁327相邻的隔膜支架324的肩部325被相对倾斜部分326偏置(例如，O. 015英寸偏置)(例如，在图3A的定向中低于倾斜部分326)。以这样的方式，当阀盖206耦接到阀体208时，施加在阀体208的倾斜部分326上的转矩使得倾斜面236的至少一部分变形或平坦，从而提供实质上紧密的金属对金属密封。阀体208可以由比隔膜214的材料相对更软的材料制成。在运行中，倾斜部分326使得与外围边缘302相邻的隔膜214的一部分能够沿着倾斜部分326弯曲或卷曲。例如，当隔膜214的与外围边缘302相邻的中间部分306朝阀体298移动或弯曲到第二位置(例如，图2B的位置)时，与外围边缘302相邻的中间部分306的第二侧222接合阀体208的倾斜部分326。倾斜部分326增加了在中间部分306与阀体208之间的接触面面积，从而更均匀地分散或減少传递到在接合倾斜部分326或绕倾斜部分326卷曲的隔膜214的区域或部分上的中间部分306的应力。换言之，倾斜或弯曲面326使得与外围边缘302相邻的中间部分306能够弯曲或挠曲，而受到显著减少的压力集中影响。例如，与图IA和IB的已知的流体调节器100相反，阀体208的隔膜接ロ 314或倾斜部分326显著减少或消除了阀体208与阀盖206之间的夹点或夹面(例如，图IA与IB的夹点140)。倾斜部分326使得隔膜214的与外围边缘302相邻的较大部分或区域能够以相比于图IB的夹点140较小的刚度(rigidity)或刚性(stiffness)绕倾斜部分326卷曲或弯曲，从而通过将应力分散于隔膜214的与外围边缘302相邻的较大的接触面面积上来减小应力集中。换言之，隔膜214以与当隔膜112绕夹点140挠曲时传递到图IA与IB的流体调节器100的隔膜112的压应カ与张应カ相比较小的传递到隔膜214的第二侧222的压应カ以及较小的传递到隔膜214的第一侧216的张应カ绕倾斜部分326挠曲。因此，倾斜部分326增加了阀体208与中间部分306之间的接触面面积，从而减少了在隔膜214的与外围边缘302相邻的中间部分306上的应カ集中。倾斜部分326可以经由机械加工、铸造或任意其他适合的ー个或多个制造エ艺形成。如图所示，为了在不需要实质上紧密的金属对金属密封时提供冗余密封和/或便于组装，隔膜接ロ 314或隔膜支架324可以可选地包括用于容纳O形环330的凹部328，以在阀体208与阀盖206之间提供密封(例如，冗余密封)。O形环330可以便于组装，这是因为相比于提供金属对金属密封所需的转矩，O形环330需要较小的用于密封的转矩。在所示出的例子中，流体调节器200使用环形夹具或保持器332来将隔膜214保持或夹在阀盖206与阀体208之间。并且，保持器332限定向与外围边缘302相邻的中间部分306提供支撑的隔膜接ロ 316。隔膜接ロ 316包括隔膜夹紧部分334以及与该隔膜夹紧部分334相邻的隔膜支撑部分336。 如图所示，隔膜214的外围边缘302被夹在阀体208的隔膜支架324与隔膜夹紧部分334之间。特别地，当阀体208耦接到阀盖206时，保持器332的隔膜夹紧部分334将负载转移到隔膜214的外围部分302，以在阀盖206与阀体208组装期间当施加转矩到阀盖206上时，帮助在隔膜214与阀体208之间提供金属对金属密封。当耦接到阀体208时，阀盖206经由保持器332向隔膜214的外围边缘302提供压缩负载。在这个例子中，保持器332由，例如，诸如不锈钢的金属材料制成，以在保持器332、阀体208、阀盖206以及隔膜214之间提供金属对金属接触。隔膜接ロ 316的隔膜支撑部分336包括弯曲或拱形面336a，其背离隔膜夹紧部分334突出，并且从外围边缘302朝感测室226向内突出。例如，隔膜支撑部分336延伸超出或超过阀体208的环形壁320的内表面224或上边缘322。这种延伸使得隔膜支撑部分336能够接合与外围边缘302相邻的中间部分306的第一侧216，以支撑隔膜214。特别地，隔膜支撑部分336接合隔膜214的第一侧216的外形308的凹陷部分310的至少一部分337。因此，保持器332或隔膜接ロ 316与倾斜部分326或隔膜接ロ 314分别接合隔膜214的相对面或侧216与222。此外，如图所示，在图3A与3B中，弯曲面336a具有实质上相似于与外围边缘302相邻的中间部分306的形状或轮廓的形状或轮廓，以使得该弯曲面配对地接合与外围边缘302相邻的中间部分306。图4示出了图3A和3B的保持器332的横截面。仍參考图4，保持器332是具有外径404与内径406的环形夹具402。例如，外径402可以大约为64. 5毫米，而内径406大约为44. 5晕米。在这个例子中，隔膜夹紧部分334具有长度408,而隔膜支撑部分336具有长度410。例如，长度408大约为5. 25毫米，而长度410大约为4. 75毫米。然而，其他长度和/或半径可以被用于满足特定应用的需要。并且，在所示的例子中，隔膜支撑部分336的弯曲面的曲率半径412实质上相似于与外围边缘302相邻的中间部分306的曲率半径。因此，弯曲面336a的弯曲轮廓可以互补于与外围边缘302相邻的中间部分306的弯曲轮廓。例如，弯曲面的半径412大约为8. 5毫米。然而，曲率半径可以根据需要来改变以满足特定应用的需要。以这样的方式，弯曲面336a以相比于例如图IA和IB的流体调节器100相对更大的接触面面积来接合与外围边缘302相邻的中间部分306，从而当在运行期间隔膜214在第一与第二位置之间移动时减小在邻近于外围边缘302的中间部分306处的应力集中。例如，相比于当隔膜112绕夹点140挠曲时传递到图IA和IB的流体调节器100的隔膜112的压应カ与张应力，当压强或カ经由感测室226施加到隔膜214的第二侧222上时，保持器332显著地减小了隔膜214的第一侧216上的高压应カ集中以及隔膜214的第二侧222上的高张应カ集中。因此，隔膜接ロ 316显著地改善了隔膜214的循环寿命或疲劳寿命。在其他例子中，弯曲面336a可以具有与隔膜214的中间部分306的曲率半径不同的曲率半径。尽管未示出，但是保持器332和/或隔膜接ロ 316或隔膜支撑部分336可以与阀盖206整体地形成为单式件或结构。換言之，隔膜支撑部分336可以从阀盖206的内表面延伸，并且保持器332可以被略去。图5A和5B示出了流体调节器200的垫片230。參考图2A、2B、3A、5A以及5B，垫片230包括隔膜接ロ或支撑面318，用于接合或支撑隔膜214。垫片230具有圆柱形体部分502，其具有用于容纳负载组件220的偏置元件232的腔504。如图所示，隔膜接ロ 318包括弯曲支撑面或面506，用于增加隔膜214与垫片230之间的接触面面积。在示出的例子中， 垫片230的隔膜接ロ 318包括实质上平坦或平的接合面508，用于接合隔膜214的中央部分304 (图 3A)。弯曲支撑面或面506具有互补于接合垫片320的隔膜214的部分的轮廓的弯曲轮廓。以这样的方式，弯曲支撑面506提供相对较大的接触面面积来接合隔膜214的外形308或中间部分306。在示出的例子中，弯曲支撑面506包括与凸起的弯曲部分512相邻的凹陷的弯曲部分510，以提供光滑的连续的波浪形弯曲支撑面。换言之，弯曲支撑部分506的截面形状实质上相似于隔膜214的外形308的截面形状。例如，弯曲支撑面506的凹陷弯曲部分510具有与隔膜214的外形308的凸起部分310的曲率半径实质上相似的曲率半径。类似地，弯曲支撑面506的凸起的弯曲部分512具有与隔膜214的外形308的凹陷部分312的曲率半径实质上相似的曲率半径。并且，弯曲支撑面506的第一凹陷弯曲部分510a可以具有与弯曲支撑面506的第ニ凹陷弯曲部分510b的曲率半径不同或相似的曲率半径。例如，凹陷弯曲部分510的曲率半径范围在6. O与8. O毫米之间。类似地，弯曲支撑面506的第一凸起弯曲部分512a可以具有与第二凸起弯曲部分512b的曲率半径不同或相似的曲率半径。例如，凸起弯曲部分512的曲率半径范围在8. O与10. O毫米之间。因此，与图IA的垫片122相反，垫片230的隔膜接ロ 318实质上配对地接合隔膜214的中间部分306，以在垫片230与隔膜214之间提供增大的接触面面积，其影响(或减小)传递到响应于感测室226中的压强变化而移动的隔膜214的中间部分306的应カ的量。在这个例子中，隔膜支撑面506减小隔膜214上的局部的应カ集中。例如，当隔膜214在图2A所示的位置与图2B所示的位置之间移动时，垫片230以相对大的接触面面积接合(例如，配对地接合)隔膜214的中间部分306。因此，局部的应カ集中的减小显著改善或増加了隔膜214的循环寿命或疲劳寿命。在其他例子中，垫片230的隔膜接ロ 318包括与隔膜214的形状、轮廓或截面不同的形状、轮廓或截面。例如，隔膜214的外形308与弯曲支撑面506之间的曲率半径可以不同，以使得隔膜214不配对地接合垫片230，但是仍提供相对于图IA与IB的垫片增加的接触面面积。
因此，在此所述的流体调节器200包括隔膜接ロ 314、316和/或318，其可以被配置为具有与隔膜214的形状或轮廓实质上相似的形状或轮廓，以增加隔膜接ロ 314、316和/或318与隔膜214之间的接触面面积。例如，隔膜接ロ 314、316和/或318中的每个可以包括各自的弯曲面或部分以增加当被隔膜214接合时的接触面面积，从而减小在运行期间传递到移动的隔膜214的部分的应カ集中。在一些例子中，隔膜接ロ 314、316和/或318的支撑面具有与隔膜214的截面形状或轮廓实质上相似的截面形状或轮廓，以使得隔膜接ロ 314、316和/或318配对地接合隔膜214的至少一部分。因此，隔膜接ロ 314、316和/或318減少了传递到隔膜214的应カ集中，从而增加了隔膜214的循环寿命或疲劳寿命。例如，隔膜214的循环寿命大约为85000循环，而图IA与IB的隔膜112的循环寿命大约为10000循环。在一些例子中，流体调节器200可以仅以隔膜接ロ 314、316和/或318中的一个实现，或者可以以隔膜接ロ 314、316和/或318的任意组合实现。 尽管在此已经描述了某些示例性方法、设备以及制品，本申请的覆盖范围并不局限于此。相反，本申请覆盖从字面上或在等同原则下完全落入所附权利要求范围的所有方法、设备和制品。
权利要求
1.ー种流体调节器，包括 流体流动通道，其位于入口与出口之间； 感测室，其限定所述流体流动通道的一部分； 隔膜，用于感测所述感测室中的压强；以及 隔膜接ロ，其邻近于所述感测室，所述隔膜接ロ具有弯曲面，用于接触响应于所述感测室中的压强变化而移动的所述隔膜的一部分，在所述流体调节器运行期间，所述弯曲面用于影响传递到所述隔膜的所述部分的应カ的量。
2.根据权利要求I所述的流体调节器，其特征在于，所述隔膜接ロ包括环形座，用于保持所述隔膜的外围边缘，并且其中所述弯曲面包括所述环形座的辐射式内边缘，该辐射式内边缘接触在所述流体调节器运行期间移动的所述隔膜的所述部分。
3.根据权利要求2所述的流体调节器，其特征在于，所述隔膜接ロ还包括环形夹具，以保持所述隔膜的所述外围边缘，并且其中所述弯曲面还包括所述环形夹具的一部分，该部分从所述隔膜的所述外围边缘向内突出，并在所述流体调节器运行期间仅接触所述隔膜的所述部分的ー侧。
4.根据权利要求3所述的流体调节器，其特征在于，在所述流体调节器运行期间，所述环形夹具的所述部分与所述辐射式内边缘接触所述隔膜的所述部分的相对面。
5.根据权利要求I所述的流体调节器，其特征在于，所述隔膜接ロ包括环形夹具，用于保持所述隔膜的所述外围边缘，并且其中所述弯曲面包括所述环形夹具的一部分，该部分从所述隔膜的所述外围边缘向内突出，并在所述流体调节器运行期间仅接触所述隔膜的所述部分的ー侧。
6.根据权利要求5所述的流体调节器，其特征在干，所述环形夹具的所述部分具有与所述隔膜的所述部分的弯曲轮廓互补的弯曲轮廓。
7.根据权利要求I所述的流体调节器，其特征在于，所述隔膜接ロ包括隔膜板，并且其中所述弯曲面包括所述隔膜板的面，该面具有与所述隔膜的所述部分的轮廓互补的弯曲轮廓。
8.根据权利要求I所述的流体调节器，其特征在于，所述弯曲面用于增加所述隔膜接ロ与所述隔膜的所述部分之间的接触面面积。
9.ー种流体调节器，包括 隔膜支撑，其设置于阀盖与阀体之间，用于支撑隔膜的可移动部分，其中所述隔膜支撑具有与所述隔膜的所述可移动部分的一面的弯曲面实质上互补的弯曲面，以在运行期间增加所述隔膜支撑与所述隔膜的所述可移动部分之间的接触面面积。
10.根据权利要求9所述的流体调节器，其特征在于，还包括阀体，其具有邻近于至少部分地限定感测室的内表面的隔膜支架，其中所述阀体在所述隔膜支架与所述内表面之间具有有角度的表面，所述有角度的表面背离所述隔膜支架与所述隔膜的另一面而延伸。
11.根据权利要求9所述的流体调节器，其特征在干，所述隔膜支撑包括保持器，其具有邻近于隔膜支撑面的隔膜夹紧面，其中所述隔膜支撑面背离所述隔膜夹紧面与所述隔膜的所述面而延伸。
12.根据权利要求11所述的流体调节器，其特征在于，所述隔膜支撑面包括与邻近于所述隔膜的外围边缘的所述隔膜的所述面的弯曲面实质上互补的弯曲面。
13.根据权利要求12所述的流体调节器，其特征在于，所述保持器用于当所述阀体耦接到所述阀盖时，将负载转移到所述隔膜的所述外围边缘。
14.根据权利要求9所述的流体调节器，其特征在于，所述隔膜支撑包括垫片，其具有支撑面用于接合所述隔膜的所述面。
15.根据权利要求14所述的流体调节器，其特征在于，所述垫片的所述支撑面包括具有实质上平坦的支撑面的中央部分以及邻近于所述中央部分的外部，所述外部具有波浪形的外形。
16.根据权利要求15所述的流体调节器，其特征在于，所述隔膜设置于所述阀体与所述阀盖之间，所述隔膜具有中央部分、外围边缘以及设置于所述中央部分与所述外围边缘之间的中间部分，其中所述外围边缘与所述中央部分中的每ー个包括实质上平坦的表面，并且其中所述中间部分包括多个波浪形的外形，用于增加所述隔膜的灵敏度。
17.根据权利要求16所述的流体调节器，其特征在于，所述垫片的所述中央部分用于接合所述隔膜的所述中央部分，并且所述垫片的所述弯曲支撑面用于接合邻近于所述中央部分的所述隔膜的所述中间部分的实质上互补的波浪形外形。
18.根据权利要求16所述的流体调节器，其特征在于，所述垫片的所述弯曲支撑面的波浪形外形包括与所述隔膜的所述中间部分的波浪形外形的曲率半径实质上相似的曲率半径。
19.ー种流体调节器，包括 用于调节通过流体流动通道的流体流动的装置，其中所述用于调节流体流动的装置包括由金属材料制成的隔膜，以及 用于减少在运行期间传递到所述隔膜的可移动部分的应カ集中的装置。
20.根据权利要求19所述的流体调节器，其特征在于，所述用于减少应力的装置包括用于增加在移动的所述隔膜的所述部分与所述用于减少应力的装置之间的接触面面积的装置。
全文摘要
描述了用于改善隔膜的循环寿命的隔膜接口装置。示例性流体调节器包括位于入口与出口之间的流体流动通道，其中感测室限定了所述流体流动通道的一部分。隔膜感测所述感测室中的压强，并且邻近于所述感测室的隔膜接口具有弯曲面，用于接触响应于所述感测室中的压强变化而移动的所述隔膜的一部分。在所述流体调节器运行期间，所述弯曲面影响传递到所述隔膜的所述部分的应力的量。
文档编号F16K17/22GK102691815SQ20111028973
公开日2012年9月26日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年3月21日
发明者B·J·塔特, J·D·克利福德, T·W·拉森 申请人:泰思康公司