导向阀结构和质量流控制器的制造方法
【专利摘要】导向阀结构被描述为包括主阀，所述主阀具有流主体且具有入口和出口，和膜片，所述膜片具有周边、可移动部分、和第一和第二侧。流主开口在流本体中位于入口和出口之间。当膜片的可移动部分在第一和第二位置时，主阀插塞附接至和/或设置在膜片的可移动部分且打开和关闭流开口。导向阀还包括连接至流主体的流路径的导向阀入口。导向阀出口/开口在主阀插塞内设置且与主阀插塞同位协作。导向阀包括导向阀插塞，导向阀插塞可移动以打开和关闭导向阀开口。包括该导向阀结构的相关的质量流控制器被进一步描述。
【专利说明】导向阀结构和质量流控制器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2014年2月28日提交代理人档案号086400-0201 (MKS-238US)的名称为“PILOT VALVE STRUCTURES AND MASS FLOW CONTROLLERS” 的美国专利申请第 14/194,092号并要求其优先权，其全部内容结合在此引作参考。
【背景技术】
[0003]阀以广泛不同的形式和尺寸存在，服务众多用途，处理特性范围从轻质气体到重泥浆和接近固体的材料流。阀可以被配置为关断阀，以便在两种状态、即完全打开和完全关闭都可操作。可替代地，阀可以是比例控制阀，使得阀能被移动通过在完全关闭和完全打开位置之间的位置，使得通过阀的流可以根据阀打开多少来控制。阀可以是常开阀，在这种情况下，阀在没有施加控制信号时完全打开;或者，阀可以是常闭阀，在这种情况下，阀在没有施加控制信号时完全关闭。能够快速响应以具有精度地和以很少的电功率来控制流的比例控制阀在某些工业加工中、诸如在半导体和集成电路制造中的气体和蒸气的流控制中是受到特别关注的。例如，质量流控制器在半导体制造中被广泛用于控制处理气体的输送。这样的控制器需要精确的控制阀以便在处理运行期间输送非常精确量的气体。
[0004]许多市场销售的质量流控制器倾向于使用电磁阀，这是因为电磁阀是精确的和可靠的。电磁阀每个通常包括形式为插塞的阀柱塞，响应于电流施加至电磁线圈，阀柱塞移动成与阀座接触和不接触，所述电磁线圈转而产生通过磁回路的磁通，从而在移动插塞的电枢上产生电磁力(emf)。因为电磁力只能在一个方向上施加至电枢，所以电磁阀包括弹簧以当电磁力减小或移除时在另一个方向移动插塞。电磁阀已经主导了质量流控制器的设计，这是因为它们的简单性、低成本和快响应。
[0005]电磁阀被设计具有压力平衡结构，当施加必要的控制力以克服摩擦力以便准确地控制通过大面积流通道的流时、特别当从常闭状态打开阀时，压力平衡结构在抵消因阀内气体压力产生的力方面特别有用。对于设计为减少这些对阀门性能不利的影响的压力平衡的、电磁比例控制阀的一个示例参见受让给MKS Instruments , Inc.0f Andover ,Massachusetts ,U.S.A.的美国专利N0.4,796,854(Ewing)。
[0006]所谓的导向阀包含耦接在一起的两个阀结构，其中一个大体是较小的阀，所述较小的阀用于控制第二、较大的阀。导向阀一般已经被用于高压和/或高流速(Q)的应用中。图1描述了现有技术在两种操作条件中的导向阀100，在图A和B中示出。
[0007]导向阀100包括导向开口 102，导向开口通过移动柱塞106的电磁装置104被打开和关闭，电磁装置可以由外部命令/信号、例如由使用计算机或其它装置的用户控制。在操作中，柱塞106作用在导向开口 102上以根据电磁阀104是否通电或断电关闭或打开导向开口，从而允许在相关的导向室110中增加压力或释放压力。导向阀操作以控制“受导向的”阀，其装有保持或连接至插塞113的膜片112，其中，随着插塞与膜片112—起移动，打开和关闭主开口 114。与导向阀柱塞106关联的泄流孔116控制引起膜片112移动的压力，以便打开和关闭主开口 114，其中所述主开口在打开时允许例如加压介质(诸如反应物气体或其它流体)沿主流通道(由沿导管118的流路径所示)的流。在操作中，当电磁阀104被通电时，电磁阀移动柱塞106并打开导向开口 102，从而释放来自导向室110的压力。这将导致在膜片112的底部上有较大的压力，膜片通过管路压力升高，打开主开口 114。当电磁阀104被断电时，导向开口 102被关闭，且全部的管路压力通过泄流孔116被施加在导向室110中，从而为紧密关闭提供了座合力。用这种方式，更小的电磁阀、柱塞、和导向开口操作以高效地控制较大的主阀结构。
[0008]虽然现有的设计能够提供期望的操作性能，但是对于一些应用现有的设计仍然证明是过于复杂的和昂贵的。例如，虽然这种设计能提供良好的电磁式比例控制阀，所述电磁式比例控制阀能够使用相对较低的水平电力(因为阀由通过波纹管联轴器的使用实现的力平衡辅助)，和/或通过大面积的阀构件的无摩擦悬浮的灵敏和精确的阀操作和通过相关的压力响应耦合平衡不良压力产生的力，快速地、准确地支配甚至相对大的体积和高速的流体流，用于这种阀的波纹管和弹簧可以增加成本和复杂性以禁止方式用于一些应用。
【发明内容】
[0009]根据本主题技术的简化的导向阀结构或组件可包括主阀插塞，所述主阀插塞具有在塞内一体成形的导向阀开口。这种结构可以提供更少的移动部件、整体零件数、零件复杂性、和/或降低用于导向阀制造的成本。
[0010]这种导向阀结构或组件的示例可包括主阀，所述主阀具有流主体，所述流主体限定用于流体的流路径和具有入口和出口；膜片，所述膜片具有周边、可移动部分、以及第一(上游)和第二(下游)侧。膜片的周边相对于阀本体被固定，可移动的部分响应于第一和第二侧之间存在的压力差可操作以移动。流主开口在流本体中位于入口和出口之间。主阀插塞被附接至膜片的可移动部分和/或设置在膜片的可移动部分中且当膜片的可移动部分别在第一和第二位置(“打开”和“关闭”)时可操作以打开和关闭流开口。导向阀可具有限定流路径的导向阀流本体。导向阀还包括导向阀入口，导向阀入口例如在流主开口的上游流体连接至流主体的流路径。导向阀还包括导向阀出口，导向阀出口包括设置在主阀插塞内(例如，与其一体)的且与主阀插塞同位协作的开口。导向阀开口具有合适的横截面面积，并且被配置为允许从导向入口至流主开口的流体流。导向阀包括导向阀插塞，导向阀插塞沿着位置范围(例如从第一到第二位置)可移动，以打开和关闭该导向阀开口。导向阀电磁阀(例如，具有电枢和线圈)可以被连接至导向阀插塞，以响应于例如来自用户输入装置和/或处理器的接收的命令信号来控制导向阀插塞沿位置范围的位置。
[0011]这样的导向阀结构可被包括在诸如质量流验证器或质量流控制器的其它装置内或是其它装置的一部分。
[0012]在一个示例中，导向阀组件可以包括主阀，主阀具有限定用于流体的流路径的和具有入口和出口的流主体，膜片-膜片具有周边、可移动部分、以及第一和第二侧。膜片的周边相对于阀本体被固定，且可移动部分响应于第一和第二侧之间存在的压力差可操作以移动。流主开口可在流本体中位于或设置在入口和出口之间。主阀插塞可附接至膜片的可移动部分且当膈膜的可移动部分分别处于第一和第二位置时可操作以打开和关闭流主开口。
[0013]导向阀组件还可以包括导向阀，所述导向阀具有(i)导向阀流本体，所述导向阀流本体限定流路径且具有在流主开口的上游连接至流主体的流路径的导向阀入口，所述导向阀具有(ii)导向阀出口，所述导向阀出口包括设置在主阀插塞内的开口，其中所述导向阀开口具有一横截面面积，并且被构造成允许从导向入口至流主开口的流体流，所述导向阀具有(m)导向阀插塞，所述导向阀插塞沿从第一位置到第二位置的位置范围可移动且当导向阀插塞分别在第一和第二位置时可操作以打开和关闭导向阀流开口，以及所述导向阀具有(iv)导向阀电磁阀，所述导向阀电磁阀连接至导向阀插塞且响应于接收的命令信号可操作以控制导向阀插塞沿位置的范围的位置。导向阀开口可以与主阀插塞同位协作和一体，例如，形成为主阀插塞内的孔口。
[0014]导向阀组件可具有以下结构(结构可以单独存在或以任何组合):导向阀入口的横截面面积可小于导向阀开口的横截面积。导向阀出口可包括出口通道，所述出口通道具能至导向阀插塞的近端和至导向阀插塞的远端，且出口通道的近端的横截面面积小于或等于出口通道远端的横截面面积。出口通道可具有锥形剖面。导向阀入口至导向阀开口的横截面面积的横截面面积之间的比率可以被选择为，使得导向阀膜片在第一和第二侧之间产生压差;其比率能例如是在0.2至0.7的范围内，尽管其它比率也当然是可行的。在导向阀组件的入口侧操作压力的范围可以是在22psia和55psia之间，尽管其它压力值当然是可行的。
[0015]在一个示例中，具有导向阀的质量流控制器可包括以下内容:
[0016](A)具有旁路的流传感器，和具有热式流传感器的传感器管；
[0017](B)控制阀，所述控制阀具有主阀，所述主阀具有(i)流主体，所述流主体限定用于流体的流路径并具有入口和出口，所述主阀具有(ii)膜片，所述膜片具有周边、可移动部分、以及第一和第二侧，其中，所述膜片的周边相对于所述阀本体被固定，且其中所述可移动部分响应于所述第一和第二侧之间存在的压力差可操作以移动，所述主阀具有(iii)流主开口，所述流主开口在流本体中位于入口和出口之间，和所述主阀具有(iV)主阀插塞，所述主阀插塞附接至所述膜片的可移动部分且当所述膜片的可移动部分分别处于第一和第二位置可操作以打开和关闭流开口 ；
[0018](C)导向阀，所述导向阀具有(i)导向阀流本体，所述导向阀流本体限定流路径且具有在流主开口的上游连接至流主体流路径的导向阀入口，所述导向阀具有(i i)导向阀出口，所述导向阀出口包括设置在主阀插塞内的开口，其中所述导向阀开口具有一横截面面积并且被构造成允许从导向入口至流主开口的流体流，所述导向阀具有(iii)导向阀插塞，所述导向阀插塞沿从第一位置到第二位置的位置范围可移动且当导向阀插塞分别在第一和第二位置时可操作以打开和关闭导向阀流开口，以及所述导向阀具有(iv)导向阀电磁阀，所述导向阀电磁阀可连接至导向阀插塞且响应于接收的命令信号可操作以控制导向阀插塞沿位置的范围的位置;导向阀开口可以是且优选地是与主阀插塞同位协作和一体;和
[0019](D)控制器，所述控制器可操作以接收设定点命令信号，从质量流传感器的接收表明质量流的信号，并通过控制导向阀电磁阀移动导向阀插塞来控制质量流控制器的质量流输出。
[0020]质量流控制器可具有以下特征(其可以单独存在或以任何组合):导向阀入口的横截面面积可小于所述导向阀开口的横截面积。导向阀出口可包括出口通道，所述出口通道具有至导向阀插塞的近端和至导向阀插塞的远端，出口通道的近端的横截面面积小于或等于出口通道远端的横截面面积。出口通道可以具有锥形剖面。导向阀入口的横截面面积与导向阀开口的横截面面积之间的比率可以被选择使得导向阀在膜片在第一和第二侧之间产生压差。比率可以在期望的范围内，例如，在0.2至0.7范围内。在入□侧的操作压力范围的是例如在22psia和55psia之间。
[0021]依据说明性实施例、附图、和权利要求书的以下详细说明的论述，本发明的这些以及其它部件、步骤、特征、益处和优点将变得清晰。
【附图说明】
[0022]附图公开了说明性实施例。它们没有阐述全部的实施例。可以另外或替代地使用其它实施例。省略了明显的或不必要的细节以节省空间或为了更有效的说明。相反地，在没有公开其全部细节的情况下，可以实施一些实施例。在相同的参考标记出现在不同附图中的情况下，其指代相同或相似的部件或步骤。
[0023]当连同附图一起阅读时，本发明的方面从下面的描述中可以理解得更为充分，它们被认为在本质上是说明性的，而不是作为限制性的。附图无需按比例绘制，而是将重点放在本公开的原理。在附图中:
[0024]图1描述了现有技术导向阀结构的示例的横截面图，在两种操作条件中(图A-B)。
[0025]图2描述了根据本发明的导向阀结构的横截面图。
[0026]图3描述了包括根据本发明的导向阀结构的质量流控制器的一个示例的横截面图。
[0027]虽然某些实施例在附图中描述，本领域的技术人员将理解，所描述的实施例是说明性的且那些所示的变型以及其它实施例在本发明的范围内可以设想并实施。
【具体实施方式】
[0028]现在论述本主题技术的示意性实施例。可以另外或替代地使用或实施其它实施例。省略了明显的或不必要的细节以节省空间或为了更有效的说明。相反地，在没有公开其全部细节的情况下，可以实施一些实施例。
[0029]图2描述了根据本发明的导向阀组件或结构200的横截面图。结构200包括主或“受导向的”阀(由符号200-1表示)以及第二或“导向”阀(由符号200-2表示)，所述第二或“导向”阀是用于控制主阀200-1。对于结构200，膜片202存在且可操作以打开和关闭用于主阀200-1操作的主流开口 204 ；膜片202可保持或包括插塞206，所述插塞(i)起密封流主开口204的作用且(i i)包括作为导向阀200-2的一部分的流通道/开口。导向阀结构200可用于经受高流速以适应在这种高流条件下固有的大的力的应用。
[0030]阀结构200提供了被创建在柔性膜片202的两侧的不同压力区域。对于所示的构造中，三个不同的压力区域能被考虑:(i)膜片的底部的上游区域(表示为膜片的“顶”侧上的区域(表示为“P2”)；和(m)阀的下游的区域(表示为“P3”)。当导向阀200-2关闭时Pl = P2;当导向阀200-2打开时P1>P2。在操作中，Pl和P2—般会比P3更大。导向阀200-2的操作控制在膜片202的两侧的压力差。由于这种压力差，膜片202会弯曲，允许主“导向的”阀200-1随着压力差按比例打开和关闭。
[0031]如图2所示，导向阀结构200可以包括:主阀200-1以及膜片202，所述主阀具有流主体218，所述流主体限定用于流体的流路径(由“MF”表示主阀流路径)且具有入口(由“I”表示)和出口(用“O”表示)；所述膜片具有周边202a、可移动部分202b、以及第一和第二侧。膜片202的周边202a相对于阀本体218固定，且可移动部分202b响应于第一和第二侧之间存在的压力差而操作移动。流主开口 204在流本体218内位于入口(I)和出口(O)之间。主阀插塞206被附接至和/或设置在膜片202的可移动部分202b，且当膜片的可移动部分202b分别在第一和第二位置(“打开”和“关闭”)时主阀插塞可操作以打开和关闭流开口 204。
[0032]导向阀200-2具有导向阀流本体，例如由本体216所示，限定流路径(由“PF”表示的导向阀流路径)。导向阀200-2还包括导向阀入口 208，导向阀入口在流主开口 204上游流体地连接至流主体218的流路径。导向阀200-2还包括具有开口 210的导向阀出口，所述开口在主阀插塞206内设置(例如与其一体)且与主阀插塞同位协作。导向阀开口 210具有合适的横截面面积，并且被配置为允许从导向入口 208至流主开口 204的流体流。导向阀200-2包括导向阀插塞214，导向阀插塞沿着位置范围(例如从第一到第二位置)可移动，以打开和关闭导向阀开口 210。如所示，导向阀电磁阀220 (例如，具有电枢和线圈)能被连接至导向阀插塞214和响应于接收的例如来自用户输入装置和/或处理器或其它控制器/控制单元的命令信号，可操作以控制导向阀插塞214沿位置范围的位置。这种布置可导致针对沿着膜片202的行进/位移的给定直线长度的主阀200-1的有效降低的行程(位移或行进)，这是因为该给定直线长度也将适应导向插塞和/或相关电磁阀的行进;在机器中的减少零件数和相应的节省比来自尺寸/包装构造的任何此类缺陷更加重要一一并且诸如流主开口 204的横截面面积的其它尺寸参数可以被调整以补偿减少的行程。
[0033]导向阀入口208的和导向阀开口(出口)210的横截面面积可相对彼此被设计或设定尺寸(例如，以获得期望的比率)，以有利于获得结构200的一个或多个期望的性能特性。例如，在一些实施例中，导向阀入口 208的横截面面积可小于导向阀开口 210的横截面面积。这(比率小于或等于I)能有利于膜片202上方的压力小于膜片202下方的压力。导向阀入口208的横截面面积与导向阀开口 210的横截面面积之间的比率也可以或额外被选择成导向阀具有对于给定的(例如，预期的)操作压力的范围的所期望的响应时间(例如，在入口侧上)。例如，在一些实施例中，导向阀入口的横截面积与导向阀开口的横截面积之间的比率可以被选择成导向阀在膜片的第一和第二侧之间产生压差。合适的比率的示例是在0.2至0.7的范围内，例如，0.5。
[0034]此外，导向阀出口 210可以包括出口通道，出口通道具有至导向阀插塞214的近端和至导向阀插塞214的远端，出口通道的近端的横截面面积小于或等于出口通道远端的横截面面积。这种配置可有利于阀的快速操作。此外，阀的响应时间可以通过最大化导向阀开口的横截面面积和/或最小化膜片的第二侧的体积被优化。
[0035]如上所指出的，一般地在现有的导向阀设计中，导向阀插塞和开口是与彼此独立的受导向的阀塞和开口的独特不同的结构。这种方法增加了设计的零件数量和整体复杂性。对于这样现有设计的导向阀，导向阀的出口大体是在主阀出口的下游，这需要在流本体内增加的机加工以建立流路径。因此，根据本发明公开的导向阀结构可以提供简单的设计(例如，较少的零件数)和/或更便宜的构造(例如，更少量的加工)的优点，这是因为导向阀结构利用在主阀插塞内设置(与其一体)的且与主阀插塞同位协作的具有开口的导向阀出
□ O
[0036]在结构200的操作中，当导向阀关闭时，膜片202的两侧上的压力相等且主阀将关闭。随着导向阀插塞214升高，流体(如气体)将流动通过导向阀出口通道210，所述导向阀出口通道通过组合的插塞开口 206的中心。导向阀入口 208可在尺寸上小于导向阀出口，且因此有利于使膜片上的压力低于膜片下的压力。这种压力差然后引起组合的插塞开口升高以允许气体流动通过主阀。
[0037]对于一些应用，导向阀结构200可以适应范围22_55psia的膜片的入口(或第一)侧的压力或压力范围，例如这是针对O至14.7psia的真空/大气压的出口条件。出口压力可以大于真空/大气压力，且在示例性实施例中，目标或操作规格在入口至出口压力差从30-60psia的条件下可以是高达150psia的入口压力。在这种实施例中，150psig入口压力与90-120psig出口压力是可操作条件的一个示例。在其它的示例中，大体上，从入口到出口的操作压力差的范围可以例如是在20-60psia之间。在进一步的实施方案中，入口范围可扩展至20-165psia。这样的压力范围是示例性的，且其它压力当然可以被容纳用于其它实施例和/或应用。
[0038]这样的导向阀结构，可结合在其它设备中或形成其它设备的一部分或是其它设备的子系统，包括(但不限于)质量流检验器或质量流控制器，例如相对于图3如下所述那样。
[0039]图3描述了质量流控制器300，其结合有根据本发明的导向阀结构且大体上类似于图2示出和描述的结构(在适用的情况下共享附图标记)ο结构300包括主阀300-1和导向阀300-2以及质量流传感器300-3。质量流传感器300-3可以是任何合适的类型，其示例包括但不限于以下:热基流传感器、直接热敏浸渍传感器、基于压力的喷嘴流传感器、和其它类似的流传感器技术；当然，其它适合的质量流传感器也可以在本发明的范围内使用。如所示，示例性质量流传感器300-3可包括具有旁路352(例如，具有层流元件的通道或导管)的热基质量流传感器，和在壳体内的具有热流传感器(例如，多个电阻元件-未示出)的传感器管354。入口( “I”)和出口( “O”)被指出。导向阀电磁阀220可以例如从处理器或控制器/控制单元接收命令，以基于来自质量流传感器300-3(经由热流量传感器)的感测的流信号和/或其它信号打开和关闭流主开口 204。因此，处理器或控制器/控制单元可以控制通过流主开口204的流，使得由质量流传感器300-3感测或测量的经过阀(例如，管道)的流匹配、或被使得符合、或者被使得有用地接近由处理器或控制器/控制单元接收的设定点命令信号(或，设定点)。
[0040]因此，根据本发明的简化的导向阀结构可以提供诸如简单和更便宜的构造的各种益处。
[0041]论述的组件、步骤、特征、对象、益处和优点只是说明性的。它们或与它们有关的论述中没有一个旨在以任何方式限制保护的范围。还考虑了许多其他的实施例。这些包括具有更少的、附加的和/或不同组件、步骤、特征、对象、移除和优点的实施例。这些还包括其中的组件和/或步骤被不同地布置和/或排序的实施例。
[0042]在阅读本发明的内容时，本领域的技术人员将理解的是，本发明的实施例可在硬件、软件、固件、或任何这些的组合来实现，并且覆盖一个或多个网络。合适的软件可以包括用于执行设计和/或控制数据采集和/或数据操作的执行的方法和技术(和其部分)的计算机可读或机器可读指令。任何合适的软件语言(与机器有关的或与机器无关的)可以被利用。此外，本发明的实施例可以包含在或通过各种信号携带，例如通过无线RF或IR通信链路发送或从因特网下载。
[0043]除非另有说明，本说明书包括随后的权利要求书中阐述的所有的测量、值、等级、位置、量、大小和其他规格都是近似的，并非准确的。它们旨在具有与它们所相关的功能和它们所属领域中的惯例一致的合理范围。
[0044]本公开内容中引用的所有文献、专利、专利申请及其他公布都通过参考借以并入本文中。
[0045]当在权利要求中使用时，短语“装置，用于”旨在且应解释为包含已经说明的相应的结构和材料及其等价物。类似地，当在权利要求中使用时，短语“步骤，用于”包含已经说明的相应的动作及其等价物。不出现的这些短语意味着该权利要求并非旨在且不应解释为局限于任何相应的结构、材料过动作或其等价物。
[0046]所陈述的或所例示的中没有任何内容旨在或应解释为导致将任何组件、步骤、特征、益处、优点或其等同形式贡献于公众，不管在权利要求书中是否表述了它。保护范围仅由随后的权利要求书来限定。该范围旨在且应解释为与当根据本说明书和其遵循的诉讼历史来解释时的权利要求中所使用的语言的普通含义一致地宽泛，且包含全部结构和功能等价物。
【主权项】
1.一种导向阀组件，其包括: 主阀，所述主阀具有(i)流主体，所述流主体限定用于流体的流路径并具有入口和出口，所述主阀具有(ii)膜片，所述膜片具有周边、可移动部分、以及第一和第二侧，其中所述膜片的周边相对于所述阀本体被固定，且其中所述可移动部分响应于所述第一和第二侧之间存在的压力差可操作以移动，所述主阀具有(iii)流主开口，所述流主开口在所述流本体中位于入口和出口之间，和所述主阀具有(iv)主阀插塞，所述主阀插塞附接至所述膜片的可移动部分且当所述膜片的可移动部分分别处于第一和第二位置时可操作以打开和关闭流开口； 导向阀，所述导向阀具有(i)导向阀流本体，所述导向阀流本体限定流路径且具有导向阀入口，所述导向阀入口在所述流主开口的上游连接至所述流主体的流路径，所述导向阀具有(ii)导向阀出口，所述导向阀出口包括设置在所述主阀插塞内的开口，其中所述导向阀开口具有一横截面面积且被构造成允许从所述导向入口至所述流主开口的流体流，和所述导向阀具有(iii)导向阀插塞，所述导向阀插塞沿从第一位置至第二位置的位置的范围可移动且是当所述导向阀插塞分别在第一和第二位置时可操作以打开和关闭所述导向阀流开口； 其中，所述导向阀开口与所述主阀插塞同位协作且一体；以及 导向阀电磁阀，所述导向阀电磁阀连接至所述导向阀插塞且响应于接收的命令信号可操作以控制沿所述位置范围的所述导向阀插塞位置。2.如权利要求1所述的导向阀结构，其中，所述导向阀入口的横截面面积小于所述导向阀开口的横截面积。3.如权利要求1所述的导向阀结构，其中，所述导向阀出口包括出口通道，所述出口通道具有至所述导向阀插塞的近端和至所述导向阀插塞的远端，且其中所述出口通道的近端的横截面面积小于或等于所述出口通道的远端的横截面面积。4.如权利要求3所述的导向阀组件，其中，所述出口通道具有锥形剖面。5.如权利要求3所述的导向阀组件，其中，所述导向阀入口的横截面积与所述导向阀开口的横截面积之间的比率被选择成所述导向阀在所述膜片的第一和第二侧之间产生压差。6.如权利要求5所述的导向阀组件，其中，所述比率是在0.2至0.7的范围内。7.如权利要求5所述的导向阀组件，其中，在所述入口侧上的操作压力范围是在22psia和55psia之间ο8.一种具有导向阀的质量流控制器，包括: (A)质量流传感器，所述质量流传感器可操作以感测通过管道的流并提供表明所述感测的流的信号: (B)连接至所述管道的控制阀，所述控制阀具有主阀，所述主阀具有(i)流主体，所述流主体限定用于流体的流路径且具有入口和出口，所述主阀具有(ii)膜片，所述膜片具有周边、可移动部分、以及第一和第二侧，其中，所述膜片的周边相对于所述阀本体被固定，且其中所述可移动部分响应于所述第一和第二侧之间存在的压力差可操作以移动，所述主阀具有(i i i)流主体，所述流主体在所述流本体中位于入口和出口之间，和所述主阀具有(i V)主阀插塞，所述主阀插塞附接至所述膜片的可移动部分且当所述膜片的可移动部分分别在第一和第二位置时可操作以打开和关闭所述流开口 ； (C)导向阀，所述导向阀具有(i)导向阀流本体，所述导向阀流本体限定流路径且具有在所述流主开口的上游连接至所述流主体的流路径的导向阀入口，所述导向阀具有(ii)导向阀出口，所述导向阀出口包括设置在所述主阀插塞内的开口，其中所述导向阀开口具有一横截面面积并被构造成允许从所述导向入口至所述流主开口的流体流，所述导向阀具有(iii)导向阀插塞，所述导向阀插塞沿从第一位置到第二位置的位置范围可移动且当所述导向阀插塞分别在第一和第二位置时可操作以打开和关闭所述导向阀流开口；所述导向阀具有(iv)导向阀电磁阀，所述导向阀电磁阀连接至所述导向阀插塞且响应于接收的命令信号可操作以控制所述导向阀插塞沿位置的所述范围的位置;其中所述导向阀开口与所述主阀插塞同位协作和一体;和 (D)控制器，所述控制器能够操作以接收设定点命令信号，从所述质量流传感器接收表明质量流的信号，并通过控制所述导向阀电磁阀以移动所述导向阀插塞来控制所述质量流控制器的质量流输出。9.如权利要求8所述的导向阀控制器，其中，所述导向阀入口的横截面面积小于所述导向阀开口的横截面积。10.如权利要求8所述的导向阀控制器，其中，所述导向阀出口包括出口通道，所述出口通道具有至所述导向阀插塞的近端和至所述导向阀插塞的远端，且其中所述出口通道的近端的横截面面积小于或等于所述出口通道的远端的横截面面积。11.如权利要求10所述的质量流控制器，其中，所述出口通道具有锥形剖面。12.如权利要求9所述的质量流控制器，其中，所述导向阀入口的横截面积与所述导向阀开口的横截面积之间的比率被选择成所述导向阀在所述膜片的第一和第二侧之间产生压差。13.如权利要求12所述的质量流控制器，其中，所述比率是在0.2至0.7的范围内。14.如权利要求12所述的质量流控制器，其中操作压力在所述入口侧的范围在22psia和55psia之间ο
【文档编号】F16K31/06GK106030174SQ201580010938
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】R·戈梅斯
【申请人】Mks 仪器公司