专利名称：滚动膜片控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膜片控制阀，尤其涉及这样一种阀，它带有一个在两个方向上均衡变形的滚动膜片。
背景技术：
大量的膜片控制阀已被开发出来并可以从许多制造商，如以色列埃夫龙(Evron，Israel)的Bermad公司处得到。通常，这些阀包括一个上游侧，来自流体源的流体流入该上游侧，一个下游侧，流体从该下游侧流出以用于最终用途，如灌溉设备。在阀的上游侧和下游侧之间是一个阀座，一个阀塞可被密封地安装在其上面。阀塞从一个塞室滑进和滑出，并且一个膜片被固定在阀塞上，该阀塞将控制室与阀的下游侧密封隔开。控制室上安装有一个控制门，通过它调节控制室中流体的压力。通过控制控制室中的流体压力，阀塞可被压向阀座，从而关闭从上游侧到下游侧的流体流，或者阀塞可被从阀座上提升以允许流体流从上游侧流向下游侧。对流体流的调节是通过下述方式来完成的，即调节控制室中的流体压力从而将该塞的位置保持在完全打开和完全关闭之间的一个位置上。
阀塞移动的范围直接与膈膜的移动性能相关。即，阀塞只能在膜片所能允许的最大范围内移动。膜片越大，阀塞的位移就越大，因此流体所能流过的开口就越大。在这种使用大体上平面或扁平的膜片的阀中，其中该膜片在压力作用下变形以便在打开和关闭位置之间移动，阀塞位移与膜片物理直径之间的比率相当小，于是满足使用需要所必须的膜片尺寸对任意尺寸的管道来讲就是一个问题，并且对例如大尺寸管道来讲就会变为特别不适用。
为克服物理直径的问题，该技术转向使用该技术领域中所称谓的滚动膜片。这种类型的膜片更加紧凑，因为它们在阀塞周围大体上形成了一个衬套。这种类型膜片遇到的一个问题就是它们只在驱动阀塞在一个方向上运动时特别有效。由于用于构成衬套的膜片材料数量的原因，所以当在压力作用下改变阀塞移动的方向时，滚动膜片就可能变为无法预料的形状，如它转向自己，就可能阻碍控制阀其它部件的运动。因此，阀塞必须在一个方向上(通常为关闭了的)生成一个机械偏差。所以就需要一种膜片控制阀带有一个非平面膜片，该膜片可通过流体压力影响阀塞的双向移动。
发明内容
本发明涉及一种膜片控制阀，它带有一双向同等变形的滚动膜片。
如本发明所述给出了一种膜片控制阀，它包括(a)一个阀体，其带有一个上游口和下游口，以及一个在上游口和下游口之间形成的阀座；(b)一个塞室，它从上游口和下游口之间的阀体开始延伸，该塞室内部容积的至少一部分至少部分构成了控制室；(c)一个可移动阀塞，它被布置为可在一个关闭位置与一个打开位置之间移动，在关闭位置上阀塞的密封部分靠在阀座上，在打开位置上阀塞的密封部分与阀座分开；以及(e)一个弹性膜片，它密封连接到阀塞上，膜片将该控制室与下游口的至少一部分密封隔开，该膜片被配置为阀塞在塞室内位移的距离至少是塞室直径的40％。
另如本发明所述，又给出了一个膜片支座，它从阀塞延伸入控制室；该膜片支座被配置为当膜片在内部向控制室变形时，膜片支座约束该变形。
另如本发明所述，该阀塞被配置为在塞室中可纵向滑行移动。
另如本发明所述，该膜片厚度与该阀塞和该塞室之间径向距离的比率的范围大致在1∶4到1∶7之间。
另如本发明所述，该塞室的纵轴与该下游口的纵轴之间形成一个锐角。
另如本发明所述，该塞室的至少一部分与该阀体构成一个整体。
另如本发明所述，该阀塞的密封部分被构造为一弹性密封元件。
另如本发明所述，该阀塞又被配置为与该塞室至少一个壁密封连接。
另如本发明所述，控制室被配置为大体上一个圆柱形容积，该容积作为该阀塞位移的一个函数而变化。
另如本发明所述，该阀塞被配置为一个大体呈圆柱形的元件。
另如本发明所述，该膜片有一大体上呈S形的剖面，并在第一连接卷边和第二连接卷边之间延伸，该膜片被配置为当阀塞在打开和关闭之间移动时该膜片朝着及远离该控制室的方向变形。
另如本发明所述，该膜片被配置为在未承压状态下该膜片为轴向非重叠的和旋转对称的。
另如本发明所述，该剖面S形被配置为在非承压状态下该膜片从第一连接卷边开始延伸，大体上呈径向向内以第一方向通过第一曲线，继而大体呈非径向以第二方向通过第二曲线，并且继而大体上以径向向内方向终止于第二连接卷边。
另如本发明所述，该膜片从该塞室的一个大体上呈圆柱形的壁出发以大体垂直的方向延伸，并且该膜片从该阀塞的一个大体上呈圆柱形的壁出发以大体上垂直的方向延伸。
另如本发明所述，膜片与塞室的大致呈圆柱形的壁之间的连接为膜片的第一连接卷边夹在塞室与塞室盖之间，于是控制室大体上由塞室盖、膜片和阀塞的至少一部分确定。
另如本发明所述，膜片与阀塞之间的连接为膜片的第二连接卷边夹在阀塞体与膜片支座之间。
另如本发明所述，阀塞的位移包括第二连接卷边的位移，使得从处于静止状态下的第一连接卷边的一个位置开始，面向和离开控制室的最大位移长度相等。
另如本发明所述，该塞室还包括一组大体为纵向的导向肋，该导向肋被配置在至少一个侧壁上从而引导该阀塞的移动。
另如本发明所述，该阀塞还包括相应数目的塞导向元件，其被配置为可滑动啮合相应的导向肋。
另如本发明所述，该膜片与该阀塞组成一个整体，该膜片将该塞室与下游口的至少一部分密封隔离，该膜片被配置为当该阀塞在打开和关闭位置之间移动时可变形进出该塞室。
另如本发明所述，该塞室还包括一个可变阀-塞-约束元件，其被配置用来改变该阀塞进入该塞室时的移动量。
另如本发明所述还给出了一种膜片控制阀，包括(a)一个阀体，其带有一上游口和一下游口，以及在上游口和下游口之间形成的一个阀座；(b)一个塞室，它从上游口和下游口之间的阀体伸出，该塞室的内部容积的至少一部分至少部分构成了一个控制室；(c)一个刚性阀塞，它可移动地放置在该塞室内，该阀塞可在一关闭位置和一打开位置之间移动，在该关闭位置上该阀的密封部分抵靠着该阀座，在该打开位置上该阀塞的密封部分与该阀座分开；并且(d)一个挠性膜片，它与该刚性阀塞整体模制在一起，该膜片将该塞室与下游口的至少一部分密封隔开，该膜片被配置为当该阀塞在打开和关闭位置之间移动时可变形进出该塞室。
另如本发明所述，又给出了一个膜片支座，它从该阀塞延伸进该控制室；该膜片支座被配置为当该膜片向内朝该塞室变形时该膜片支座将该变形限制在该膜片支座和该塞室至少一个壁之间的区域内。
另如本发明所述，该膜片被配置为在该塞室内该阀塞移动的距离至少为该塞室直径的40％。
另如本发明所述，该膜片的厚度与该阀塞和该塞室之间的径向距离之比大体上范围在1∶4到1∶7之间。
另如本发明所述，该阀塞被配置为在该塞室内可纵向滑动。
另如本发明所述，该膜片被配置为密封连接到该塞室的至少一个壁上。
另如本发明所述，该塞室的一个纵轴和该下游口的一个纵轴之间形成一个锐角。
另如本发明所述，包括该塞室的一个室的至少一部分与该阀体形成一个整体。
另如本发明所述，控制室被配置为大体上呈圆柱形的容积，其作为该阀塞的位移函数而改变。
另如本发明所述，该阀塞被配置为一大体上呈圆柱形的元件。
另如本发明所述，该膜片从该塞室一大体呈圆柱形的壁上大体上垂直伸出，并且该膜片从阀塞一大体呈圆柱形的壁上伸出。
另如本发明所述，膜片与塞室大体上呈圆柱形的壁之间的连接为膜片的连接卷边夹在一塞室和一塞室盖之间，于是该控制室大体上由该塞室盖、该膜片和该阀塞的至少一部分确定。
另如本发明所述，该膜片被配置为在非受压状态下该膜片为轴向非重叠的和旋转对称的。
另如本发明所述，该膜片被配置成S形剖面，从而在非受压状态下该膜片从第一连接卷边开始延伸大体上径向向内以第一方向通过第一曲线，继而在大体上非径向以第二方向通过第二曲线延伸，继而大体上径向向内终止于该阀塞的模制连接部分。
另如本发明所述，该阀塞的位移是从处于静止状态下的第一连接卷边的一个位置开始，使面向和离开阀座的最大移动距离相等。
另如本发明所述，该膜片与该阀塞形成的整体还包括一组彼此间隔开的通道，该通道纵向延伸通过该阀塞的一个壁。
另如本发明所述，该通道纵向延伸通过该阀塞的一个壁到邻近该阀塞密封部分的一个区域，该密封部分因此被构造为一个与该阀塞构成一个整体的弹性密封元件。
另如本发明所述，该塞室还包括一组大体为纵向的导向肋，该导向肋被配置在至少一个侧壁上用于引导该阀塞的移动。
另如本发明所述，该阀塞还包括相应数目的导向元件，该导向元件被配置为滑动啮合相应的导向肋。
另如本发明所述，该塞室还包括一个可变阀-塞约束元件，其被配置为可改变该阀塞进入该塞室的移动量。
另如本发明所述，还给出了一种膜片控制阀，包括(a)一个阀体，其带有一上游口和下游口；(b)一个塞室，其从上游口和下游口之间的阀体伸出；(c)一个阀塞，其可移动地被放置在该塞室内；(d)一个膜片，其密封地连接到该阀塞；(e)至少一个连接面，其被配置在至少一个上游口和下游口上；(f)一个连接器，其被连接到至少一个连接面上；和(g)一个法兰盘，其安装在连接器上以便将阀连接到流体导管，法兰盘与连接器的界面被配置为该法兰盘和该连接器通常具有相应的球形表面，于是法兰盘就通常具有围绕连接器的球面运动自由度。
另如本发明所述，该至少一个连接面是至少这样的两个连接面，即上游口和下游口中的至少一个被配置为在内表面和外表面的部分表面上配有螺纹，从而使之可以与下述部件组中任意一个相连接内直径管螺纹、凸缘和法兰盘连接器、PVC胶粘管连接器。
另如本发明所述还给出了一种连接法兰盘，包括(a)一个大体扁平的圆套圈，其带有一组周向间隔开的径向细长螺栓槽，该套圈被配置为可与放置在该连接法兰盘第一底端的连接界面互联；以及(b)一个连接器，其放置在该套圈内，该连接器被配置为可与该连接法兰盘第二底端的连接界面互联，其特征在于，该套圈与该连接器的界面被配置为该套圈和该连接器通常具有相应的球形表面，于是该套圈通常具有围绕该连接器的球面自由度。
附图简介本发明在文中仅通过例子被描述，并参考以下附图
图1是具有如本发明所述结构和操作性的膜片控制阀的第一优选实施例的分解透视图；图2为图1所示优选实施例的分解透视图，为清楚起见图中没有膜片和弹簧；图3为图2的侧面正视图，带有一个3英寸法兰盘连接器和一个4英寸法兰盘连接器；图4是图1所示实施例中一装配好的膜片控制阀的侧面正视图；图5是如图1所示实施例构造和操作的阀塞结构件的分解透视图；图6是图1所示实施例的纵向剖面图；图6a-6g是图6中A区域的细节图，依次描述了当阀塞从关闭位置移动到打开位置再回到关闭位置过程中本发明第一个实施例中膜片的变形图；图7是如本发明所述构造和操作的膜片控制阀的第二优选实施例的纵向剖视图，这里所示的是处于关闭状态；图8是图6所示实施例的纵向剖面图，图中所示为带有如本发明所述构造和操作的流体手柄；图9是图6所示实施例的纵向剖面图，图中所示为带有具有如本发明所述构造和操作的4英寸法兰盘连接器；图10是图9所示4英寸法兰盘连接器的细节图；图11示出了具有如本发明所述构造和操作的减重金属法兰盘连接器；图12是图1所示实施例中膜片的剖面图；以及图13是图12所示膜片的两个重叠剖面图的复合图，图中所示为双层中的每一层示出了整个膜片在相反方向上的延伸状态。
具体实施例方式
本发明涉及一种膜片控制阀，其带有一滚动膜片，该滚动膜片可在两个方向上同等变形。
参考附图及附图描述可以更好地理解本发明所述膜片控制阀的原理和操作。
通过介绍，这里所讨论的是关于本发明的两个优选实施例。尽管两个实施例中存在结构上的差别，如本发明所述的操作原理在两个实施例中是相同的。
本发明给出一种改进了的膜片控制阀，它具有一简化结构，该结构与现有技术中的膜片控制阀相比具有显著的优点。而且，本发明给出大体上直线通过的流体流，使得通过能力很高而压力损失最小。尽管这里所讨论的优选实施例是用于模制聚合物的制造，本发明的原理也同样适用于其它任何材料制成的阀。
本发明所述阀具有一膜片，它根据压力的不同在该膜片的控制室侧和该膜片的下游侧之间产生相应的变形。该膜片在两个方向上膨胀、滚动和改变形状。也就是说，该膜片向控制室侧和向下游侧产生变形。该膜片的非平面配置允许一个大范围的移动进出控制室，因此就为该阀塞在阀体中提供了一个长行程。
与现有技术中的滚动膜片不同，现有技术中的这类膜片具有小半径的曲线并且部分膜片折转回从而与该膜片的其它部分接触，如本发明所述的滚动膜片，当处在非承压状态时，大体上是一环形套筒，该套筒的剖面大体呈S形，其不会折叠回自身。也就是说，该膜片200同时是轴向非重叠的和旋转对称的。如图12所示，该大体上呈S形的剖面被配置成一个第一曲线210和一个第二曲线212，该第一曲线与第二曲线彼此互联。也就是说，该膜片从第一连接卷边220开始延伸，大体上呈径向222以第一方向通过第一曲线210，继而大体上呈非径向以第二方向224通过第二曲线212，并且继而以大体上呈径向方向226终止于第二连接卷边228。该互联可以使两个曲线彼此间分隔开，如这里所述的在区域224上。或者，该互联可以使两个曲线为连续的，也就是说，区域224可以被实施为两条曲线之间的一个拐点。如此配置时，第一连接卷边中心平面与第二连接卷边中心平面之间的纵向距离230至少是该膜片直径232的20％。这就使两个方向上的总位移等于该膜片直径240(图13)的至少40％。膜片200的厚度220与两个连接卷边位于其上的平行圆柱之间的径向距离242之间的比率范围在1∶4到1∶7之间，并且最好是大约1∶5。作为这个厚度的结果是每条曲线的半径就传统滚动膜片的曲线而言是大的，如上所述。如图13所示，本发明的膜片当在各方向完全展开后大体上呈镜面影像剖面。如此配置后，当压力作用到该膜片时它就在每个方向上大致产生相同的变形，其方式是该膜片上没有一部分与该膜片的另一部分接触。这就形成一个更大的膜片表面面积可供压力作用于其上，该压力在以往技术中由滚动膜片给出。而且，在一优选实施例中，在该例中一个加强层(通常为纤维)被编入该膜片，该弹性材料的厚度最好在该加强层的两侧大体上均匀分布，膜片位移在每个方向上针对同样的压力就大致相同。这就形成一个膜片，它可以抵抗从任何一侧作用的压力，而不像以往技术的滚动膜片那样在其加强层上有一层不对称配置的弹性材料。
图6a-6g依次示出了当阀塞30从大体上没有压力作用于其上的关闭位置(6a)移动到打开位置(6d)并从一打开位置(6e)移动到一关闭位置(6g)时该膜片200的变形情况。
如图6和6a所示，该阀塞密封表面134抵在阀座110上并且该阀是关闭的，即没有流体可以从上游口18流到下游口16。阀塞30在底面132上的直径，即抵住阀座110的部分，比位于膜片200之上的控制室60的直径要小，即盖70的内直径。在直径上的差别意味着压力作用在具有不同表面面积的表面上。因此，如果控制室60内的压力与上游口18处的压力相同，则作用于具有更大表面面积的膜片60的控制室侧和阀塞30上的有效力(即推动阀塞30抵住阀座110的力)就比作用于阀塞30上游侧的力要大(即推动阀塞30使之离开阀座110的力)。同样也希望推阀塞30抵住该阀座110的力可以仍然大于推阀塞30使之离开阀座110的力，即使上游侧的压力稍微大于控制室60内的压力，当然这取决于压力作用的表面面积的差别和上游侧压力的大小。应注意的是弹簧160的力也加到了将阀塞30推向阀座110的力上。下游口16处的压力可以例如是大气压。
在图6b中，控制室60中的压力通过采用任何一种在该领域中已知的与控制口62交换流体的压力控制设备而被降低。在图6c中，控制室60中的压力被降到使在上游侧作用于阀塞30上的较低部分132上的压力超过将阀塞30推向阀座110的力，并且使阀塞30从阀座110离开。一旦阀塞30离开阀座110，流体从上游口18流向下游口16。这在膜片200上从下游侧增加了压力，因此，进一步增加了将阀塞30推离阀座110的力，因此就进一步打开了从上游口18到下游口16的流体通道。在下游口16处的压力作用到膜片200上，使得膜片200向控制室60(6c)内变形。如图所示，膜片支座150防止膜片200向内膨胀。应当理解，可以通过调节控制室60内的流体压力来调节流体流，从而使阀塞30的位置保持在完全打开和完全关闭之间的一个位置上。
图6d示出完全打开的阀10。图6e-6g对比示出了当阀塞30从打开位置移动到关闭位置时膜片200的变形情况。这里所描述的两个实施例的常规操作实质上相同。
再有，如本发明所述，阀有至少一个结构件被配置在阀塞上用于控制膜片的膨胀和滚动运动。这些结构件包括一个柱形膜片支座结构150，它从阀塞的顶部延伸入控制室内。在这里所讨论的一个优选实施例中，该延伸的方向大体上与阀塞的轴平行。因此，膜片支座结构与阀塞一起移动，而不同于以往技术中该膜片控制结构被静止放置在塞室中。
如本发明所述，阀还包括一个法兰盘-连接器，其具有一大体为球形的界面，这样当把该阀的上游或下游侧接上管道时就减少或消除了作用在法兰盘、连接器或阀的内外接头上的压力。
现在参考附图，图1清楚地示出了如本发明所述的膜片控制阀10的第一优选实施例中的若干结构件。如这里所述，塞室50从阀体12开始延伸从而使塞室50的纵轴与下游口16的纵轴组成一个锐角。围绕阀塞30周向间隔分布的是塞导向件32和34，它们被配置为与导向肋52滑动啮合，该导向肋52沿塞室50的柱形壁周向间隔分布。塞室盖70被配置为通过一盖环80固定。盖环80还用于硬化和强化塞室50。阀体12最好包括一个阀体托架20，用于在需要时将阀体固定到一放置面上(未示出)。应注意的是流体流的方向在需要指示其方向的地方由箭头2在每个图上示出。
图2的侧面正视图与图1相同并且被相应地进行了标注。通过非限制性的例子，同时被示出的是3英寸90和4英寸100法兰盘和连接器，这二者都被配置用于连接相对应的上游口18和下游口16的外螺纹92和92’。应当注意的是，大体上适于安装任何尺寸管道的法兰盘和连接器在本发明的发明意图之中。
图3所示装配好了的膜片控制阀示出了本发明所述阀的相当的紧凑性。
图4示出了本发明所述该第一实施例中阀塞的主要结构件。这里更清楚地示出的是塞导向件32和34。该塞导向件成对地对准为顶部32和底部34导向件。当阀塞30被插入塞室50时，塞导向件32和34与被配置在塞室50的柱形壁上的导向肋52相对准。这一配置限制了阀塞30的旋转运动。再有，塞导向件32和34的端面46滑动抵靠在塞室50的柱形壁上，从而限制了阀塞50的横向运动。
现在参考图5来看本发明所述第一实施例中膜片控制阀10的一般结构，该阀体12包括一柱形上游口18和一柱形下游口16，这二者各在其外柱面92和94上配有相应的螺纹从而可与凸缘连接器相连，比如，但不限于，3英寸90和4英寸100管道法兰盘。上游口18和下游口16还包括内柱形表面上的螺纹94，从而可与，例如，带螺纹的管道(未示出)和用于未带螺纹的PVC管(未示出)的连接器相连。这里所述的阀10与3英寸凸缘连接器90和90’相连。在阀体中上游口18和下游口16之间配置的是一个阀座110。从阀体12出发以大体垂直于阀座110平面的方向延伸的是一个大致为柱形的塞室50。该塞室50的终端54最好被配置为其内表面可与塞室盖70相啮合并且其外表面有螺纹以与盖环80相啮合。
滑动放置在塞室50内的是一大致为柱形的阀塞30。如上所述，该阀塞包括塞导向件32和34，其与配置在塞室50的柱形壁上的导向肋52相啮合。这样放置后，阀塞30被大体上限制于只能沿大体上垂直于该阀座110平面的一个轴130纵向移动。阀塞30的底面132包括一密封面134，其被配置为与阀座110相对准，从而当阀塞被置于一个关闭位置上时，如图5所示，流体不能从上游口18通过阀座110流向下游口16。第一实施例中的该密封面110最好是一夹在阀塞杆140与阀塞体142之间的弹性环。
在塞室50的柱形壁与阀塞30之间延伸的是膜片200。该膜片200将控制室60与下游口16密封隔开，并且与阀塞30的顶面及塞室盖70的内表面一起可活动地确定了控制室60的可变容积，如将在下文中所述。
通过被夹在位于阀塞体142上的第一套连接面202与阀塞顶144之间，膜片200被连接到阀塞30上。该膜片的连接面和该阀塞被配置为使该膜片200从该阀塞30出发大体上垂直延伸到阀塞体142的柱形壁。通过被夹在位于塞室50端面上的第二套连接面204与塞室盖70之间，膜片200 被连接到塞室50的柱形壁上。这里同样，膜片200的连接面、塞室50和塞室盖70被配置为使膜片200从卷入面204出发大体上垂直延伸到塞室50的柱形壁。该膜片预先形成的大体上呈S形的剖面给出了一个统一的和可预测的形状，如该膜片在打开配置和关闭配置之间变形的形状。
阀塞顶144被配置成具有一个大体圆柱形的外表面，它从该膜片向上伸入控制室，从而构成如上所述的膜片支座结构150。阀塞顶150的端面152被配置为当阀塞30移动到打开位置时与塞室盖70接触，从而形成阀塞30纵向位移的上限。放置在阀塞顶150和塞室盖70之间的是一个弹簧160，它使阀塞30偏向阀座110，从而增大作用在阀塞30上在关闭位置时的压力，因此增强了阀塞30的密封面134与阀座110之间的密封接触。
为了简便地安装和维护起见，通过夹在阀塞杆140上并在阀塞杆140的底面132与阀塞紧固螺母148之间，膜片200和阀塞30的主结构件被固定在合适的位置上。一旦安装完毕之后，阀塞300就被插入塞室50中，并且当盖70被安装上后膜片200被连接到塞室50。
现在参考图6所示的本发明第二优选实施例，通常用300标注。如图所示，阀体12、上游口18和下游口16、阀座110、塞室50和盖环80实质上与上述第一实施例中所述及相应标记的内容相同。
第二实施例的一个主要特点就是阀塞330和膜片310被整体制成一个结构件。要实现这一点需通过将阀塞330与连接件配置在一起，使得膜片310的优选弹性材料直接模制到阀塞330上。这里，仅为非限制性例子，所述的连接件包括顶312和底314槽，它们外接在阀塞330以及一组沿径向彼此间隔分布的通道316上，通道316纵向延伸通过阀塞330的柱形壁332，从而将顶312和底314槽连接起来。在这一实施例中，模制进底槽314的弹性材料构成阀塞密封面318。
通过被夹在设置在塞室50端面上的一组连接面320与塞室盖70之间，膜片310被连接到塞室50的柱形壁上。如第一优选实施例中所述，膜片310的连接面、塞室50和塞室盖70被配置为使膜片310从连接面320开始大体上垂直于塞室50的柱形壁延伸。膜片310被如此构造，使得连接区320与阀塞之间的膜片310的径向长度大于连接区320和阀塞330之间的径向距离322。这一“额外”的膜片材料使得膜片310可以当阀塞在打开和关闭位置之间移动时进行变形，如上所述。
塞室50包括导向肋350，如上述第一实施例中所述。阀塞330包括单个相应的阀塞导向件352，其被配置在阀塞330的柱形壁的底部区域周围。另外，阀塞330包括内塞导轨354，其被配置为与一个从塞室盖70开始纵向延伸的大体呈柱形的盖导向件360相对准。该盖导向件360最好包括气孔362，以便当阀塞330移动进塞室400到一打开位置时保持压力的平衡。
塞室盖70可以包括阀塞止动器370，其被配置为与阀塞330的终端面334相接触，因此进一步阻止了阀塞纵向移进塞室。现转到本发明的常规操作，并参考第二实施例300中所述。阀塞330的位移是与控制室400和下游口16之间的压力差相对应的。控制室400中的压力可以由任何一个已知技术中的控制设备来改变，这些设备对应于各种参数，比如但不限于压力是一个单个加压区，以及两个或多个加压区之间的压力差，例如，入口压力和/或出口压力和/或其它参数。各种控制设备的细节可以从现有技术中清楚地了解，但不是本发明所要说明的部分。控制室中压力的变化可以被通过控制口402并与控制室400相通的流体所影响。如这里所述，通过非限制性例子，该控制口402被包括在塞室盖70中。
现在来参考图9，该图示出了本发明所述膜片控制阀500的第三个优选实施例。该实施例的膜片控制阀500实质上结构与第二实施例的膜片控制阀300相同，相应的标记代表相应的元件。膜片控制阀500与膜片控制阀300之间的不同之处在于膜片控制阀500还包括一个放置在控制室400内的流体杆502。该流体杆502最好为阳螺纹，并且延伸通过与流体手柄504连接的塞室盖70。一个O形环506最好将流体杆502密封到塞室盖70上。流体杆止动器508最好螺纹连接到流体杆502上。通过适当地转动流体手柄504，可沿流体杆502上下移动流体杆止动器508。最好，该流体杆止动器508配置有流体杆止动器肋510，它用来大致防止流体杆止动器508在盖导向件360内转动。流体杆止动器508的用途是改变阀塞330行程的界限并因此调节通过阀500的流体的最大流量。
现在来看图10和图11(图10的细节图)，它们示出了4英寸法兰盘100和连接器600，它们用于法兰盘和连接器配置的一个非限制性例子之中，这种配置可用于本发明这里所述的任何一种膜片控制阀。应注意的是3英寸和4英寸法兰盘组件仅作为例子给出，可以理解的是本发明可以用于大体上任意需要的管道直径，从非常小的直径到非常大的直径。法兰盘100和连接器600与第二个实施例的膜片控制阀300一起被示出。还应注意的是对如本发明所述法兰盘和连接器的使用不必限于只用于本发明所述阀体，对于任何需要安装法兰盘的应用都可同样适用。连接器600最好拧在阀体12的上游口18或下游口16的外法兰盘连接螺纹92和92’上。该连接可用一O形环610来密封。
法兰盘100安装在连接器600上。法兰盘100有一大致球形的面102，其抵靠在连接器600的相应的球形面602上。法兰盘100与连接器600之间的该大致球形的界面可使法兰盘100围绕连接器大致呈球形地自由运动，并可绕上游和下游阀体口18和16的纵向轴604旋转。这就将阀体的上游或下游口18或16与管道连接在一起而无需对法兰盘100、连接器600或阀体施加压力。这同时也使法兰盘100绕纵向轴604自由转动，从而更容易地使法兰盘100的安装孔104与管道(未示出)的安装孔或螺栓柱对准到一起。
通过非限制性例子，上述法兰盘和连接器由聚合材料，比如填充玻璃的尼龙制造，于是提供小重量、高强度的零件。但是如果一种特殊的应用需要一个更高强度的法兰盘，如金属制成的，图12所示法兰盘给出了一个如本发明所述法兰盘的一个可供选择的实施例。由于制造法兰盘材料的强度，法兰盘体650被构造成一个相当窄的环，于是减轻重量。沿法兰盘体650周向间隔分布的是一组径向细长的螺栓槽652，其被构造为可与不同直径的连接界面零件的相应的连接件(螺栓孔或螺栓柱)相对准。注意这种法兰盘实施例中的连接器界面660被构造成一个大致球形的表面，从而抵靠在如上述本发明所述法兰盘连接器的相应的表面上。
应当理解的是上述描述只是作为示例，在本发明的精神和范围内还可以有许多其它的实施例。
权利要求
1.一种膜片控制阀，包括(a)一个阀体，其带有一个上游口和一个下游口，以及一个在所述上游口和下游口之间形成的阀座；(b)一个塞室，其从所述阀体的所述上游口和下游口之间延伸，该塞室内部容积的至少一部分至少部分地确定了一个控制室；(c)一个可移动阀塞，其至少部分地被布置在所述塞室内，从而使之可在一个关闭位置与一个打开位置之间移动，在所述关闭位置上该阀塞的密封部分抵靠在所述阀座上，在所述打开位置上该阀塞的密封部分与所述阀座分开，；以及(d)一个挠性膜片，其密封地连接到所述阀塞上，所述膜片把所述控制室与所述下游口的至少一部分密封隔开，所述膜片被如此构造，使得所述阀塞在所述塞室内的移动距离至少是该塞室直径的大约40％。
2.如权利要求1所述的膜片控制阀，还包括一个膜片支座，其从该阀塞延伸入该控制室，该膜片支座被如此构造，使得当该膜片向着该控制室向内变形时，该膜片支座限制该变形。
3.如权利要求1所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞被构造为在塞室中可纵向滑行移动。
4.如权利要求3所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片厚度与阀塞和塞室之间径向距离的比率的范围大致在1∶4到1∶7之间。
5.如权利要求1所述的膜片控制阀，其特征在于，该塞室的纵轴与该下游口纵轴之间形成一个锐角。
6.如权利要求5所述的膜片控制阀，其特征在于，该塞室的至少一部分与该阀体构成一个整体。
7.如权利要求1所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞的密封部分被构造为一弹性密封元件。
8.如权利要求1所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞还被构造为与该塞室的至少一个壁密封连接。
9.如权利要求3所述的膜片控制阀，其特征在于，该控制室被构造为一个大致圆柱形的容积，该容积作为该阀塞位移的一个函数而变化。
10.如权利要求9所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞被构造为一个大致圆柱形的元件。
11.如权利要求3所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片有一大体上呈S形的剖面，其在第一连接卷边和第二连接卷边之间延伸，该膜片被如此构造，使得当该阀塞在所述打开和关闭位置之间移动时，该膜片向着及离开该控制室而变形。
12.如权利要求11所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片被构造为在未承压状态下该膜片为轴向非重叠的和旋转对称的。
13.如权利要求12所述的膜片控制阀，其特征在于，该剖面S形被构造为在非承压状态下该膜片从第一连接卷边开始延伸，并大体上呈径向向内以第一方向通过第一曲线，继而大体呈非径向以第二方向通过第二曲线，并且继而大体上呈径向向内终止于第二连接卷边。
14.如权利要求13所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片从该塞室的一个大体上呈圆柱形的壁开始以大体垂直的方向延伸，并且该膜片从该阀塞的一个大体上呈圆柱形的壁开始以大体上垂直的方向延伸。
15.如权利要求14所述的膜片控制阀，其特征在于，所述膜片与所述塞室的大致圆柱形壁之间的连接为所述膜片的第一连接卷边夹在所述塞室与一塞室盖之间，于是该控制室大体上由该塞室盖、该膜片和该阀塞的至少一部分确定。
16.如权利要求15所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片与该阀塞之间的连接为该膜片的第二连接卷边夹在一阀塞体与该膜片支座之间。
17.如权利要求16所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞的位移包括第二连接卷边的位移，使得从处于静止状态的第一连接卷边的一个位置开始，朝向和离开该阀座的最大位移长度相等。
18.如权利要求3所述的膜片控制阀，其特征在于，该塞室还包括一组大致为纵向的导向肋，该导向肋被配置在至少一个侧壁上从而引导该阀塞的移动。
19.如权利要求18所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞还包括相应数目的塞导向元件，其被构造为可滑动啮合相应的该导向肋。
20.如权利要求1所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片与该阀塞组成一个整体，该膜片将该塞室与该下游的至少一部分密封隔离，该膜片被如此构造，使得当该阀塞在打开和关闭位置之间移动时，该膜片变形进出该塞室。
21.如权利要求1所述的膜片控制阀，其特征在于，该塞室还包括一个可变的阀-塞-约束元件，其被配置用来改变该阀塞进入该塞室的移动量。
22.一种膜片控制阀，包括(a)一个阀体，其带有一个上游口和一个下游口，以及在上游口和下游口之间形成的一个阀座；(b)一个塞室，其从阀体的上游口和下游口之间伸出，该塞室的内部容积的至少一部分至少部分确定了一个控制室；(c)一个刚性阀塞，其可移动地放置在该塞室内，该阀塞可在一关闭位置和一打开位置之间移动，在该关闭位置上该阀塞的密封部分抵靠着该阀座，在该打开位置上该阀塞的密封部分与该阀座分开；以及(d)一个挠性膜片，其与该刚性阀塞整体模制在一起，该膜片将该塞室与该下游的至少一部分密封隔开，该膜片被构造为当该阀塞在该打开和该关闭位置之间移动时变形。
23.如权利要求22所述的膜片控制阀，还包括一膜片支座，它从该阀塞延伸进该控制室，该膜片支座被配置为当该膜片向内朝着该塞室变形时该膜片支座将该变形限制在该膜片支座和该塞室的至少一个壁之间的区域内。
24.如权利要求22所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片被构造为在该塞室内该阀塞移动的距离至少为该塞室直径的大约40％。
25.如权利要求22所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片的厚度与该阀塞和该塞室之间的径向距离之比大体上范围在1∶4到1∶7之间。
26.如权利要求22所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞被构造为在该塞室内可纵向滑动。
27.如权利要求22所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片进一步被配置为密封连接到该塞室的至少一个壁上。
28.如权利要求22所述的膜片控制阀，其特征在于，该塞室的一个纵轴和该下游口的一个纵轴之间形成一个锐角。
29.如权利要求28所述的膜片控制阀，其特征在于，包括该塞室的一个室的至少一部分与该阀体形成一个整体。
30.如权利要求29所述的膜片控制阀，其特征在于，该控制室被构造为大体上呈圆柱形容积，其作为该阀塞的位移函数而改变。
31.如权利要求30所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞被构造为一大体上呈圆柱形的元件。
32.如权利要求31所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片从该塞室一大体呈圆柱形的壁上大体上垂直伸出，并且该膜片从该阀塞一大体呈圆柱形的壁上伸出。
33.如权利要求32所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片与该塞室的大体上呈圆柱形的壁之间的连接为该膜片的一连接卷边夹在塞室和一塞室盖之间，于是该控制室大体上由该塞室盖、该膜片和该阀塞的至少一部分确定。
34.如权利要求33所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片被构造为在非受压状态下该膜片为轴向非重叠的和旋转对称的。
35.如权利要求34所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片被构造成S形剖面，从而在非受压状态下该膜片从第一连接卷边开始延伸，并大体上呈径向向内以第一方向上通过第一曲线，继而大体上呈非径向以第二方向通过第二曲线，继而大体上呈径向向内终止于该阀塞的模制连接部分。
36.如权利要求35所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞的位移是这样的，即从处于静止状态下的第一连接卷边的一个位置开始，面向和离开该阀座的最大移动距离相等。
37.如权利要求22所述的膜片控制阀，其特征在于，该膜片与该阀塞形成的整体还包括一组彼此间隔开的通道，该通道纵向延伸通过该阀塞的一个壁。
38.如权利要求37所述的膜片控制阀，其特征在于，该通道纵向延伸通过该阀塞的一个壁到邻近该阀塞密封部分的一个区域，并且该密封部分因此被构造为一个与该阀塞成一整体的弹性密封元件。
39.如权利要求26所述的膜片控制阀，其特征在于，该塞室还包括一组大致纵向的导向肋，其被配置在至少一个侧壁上，用于引导该阀塞的移动。
40.如权利要求39所述的膜片控制阀，其特征在于，该阀塞还包括相应数目的导向元件，该导向元件被配置为滑动啮合相应的导向肋。
41.如权利要求26所述的膜片控制阀，其特征在于，该塞室还包括一个可变阀-塞约束元件，其被配置为可改变该阀塞进入该塞室的移动量。
42.一种膜片控制阀，包括(a)一个阀体，其带有一个上游口和一个下游口；(b)一个塞室，其从所述阀体的上游口和下游口之间伸出；(c)一个阀塞，其可移动地被放置在该塞室内；(d)一个膜片，其密封连接到该阀塞上；(e)至少一个连接面，其被配置在所述上游口和下游口的至少一个上；(f)一个连接器，其被连接到至少一个连接面上；以及(g)一个法兰盘，其被安装在所述连接器上以便将阀连接到一流体导管，该法兰盘与该连接器的界面被如此构造，使得该法兰盘和该连接器具有相应的大致球形的表面，于是法兰盘就具有围绕所述连接器的大致球形的运动自由度。
43.如权利要求42所述的膜片控制阀，其特征在于，所述至少一个连接面是这样的至少两个连接面，即上游口和下游口中的至少一个被配置为在内表面和外表面的部分表面上配有螺纹，从而使之可以与下述部件组中任意一个相连接内直径管螺纹、凸缘和法兰盘连接器、PVC胶粘管连接器等。
44.一种连接法兰盘，包括(a)一个大体扁平的圆套圈，其带有一组周向间隔开的径向细长的螺栓槽，该套圈被如此配置，使得可与放置在该连接法兰盘第一底端的连接界面相连；以及(b)一个连接器，其被放置在该套圈内，该连接器被配置为可与该连接法兰盘第二底端上的连接界面相连；其特征在于，该套圈与该连接器的界面被配置为该套圈和该连接器具有相应的大致球形的表面，于是该套圈具有围绕该连接器的大致球形的运动自由度。
全文摘要
本发明给出一种改进了的膜片控制阀，它具有一简化了的结构，该结构与现有技术中的膜片控制阀相比具有显著的优点。而且，本发明给出了大体上直线通过的流体流，使得通过能力很高而压力损失最小。如本发明所述的非平面膜片当处在非承压状态时，大体上是一环形套筒，该套筒采用具有一个剖面的一种形状，它从第一连接卷边开始延伸，大体呈径向地以第一方向通过第一曲线，继而大体呈非径向地以第二方向通过第二曲线，并继而以大体径向方向地终止于第二连接卷边，从而该膜片不会折叠向自己。也就是说，该膜片同时是轴向非重叠的和旋转对称的。
文档编号F16K7/12GK1500188SQ02805749
公开日2004年5月26日 申请日期2002年10月28日 优先权日2001年10月29日
发明者兹维·温加滕, 兹维 温加滕 申请人:伯尔梅特合伙有限公司