TWI485342B - 膜片閥 - Google Patents

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Description

膜片閥
本發明有關一膜片閥，其具有一容置用於操作該閥之操作裝置的殼體上部，及具有一包括用於膜片之容置的閥座區域之殼體下部，一形成流動通道之中心區域，該流動通道係於該膜片下方形成在該殼體下部中。
於管線結構中，膜片閥被使用於調節各種媒介之流速。膜片閥的傑出特色之一係少數將與該媒介造成接觸之個別零組件。當替換該閥之實際控制元件時，其係僅只需要替換該膜片。該膜片閥對污染係相當遲鈍的。膜片閥係因此很適合用於調節含有固體物質的媒介之流動。
德國專利第DE 10 2004 001 045-A1號揭示一般型之膜片閥，該橫截面區域根據經過該閥之流動距離由該殼體入口至該密封凸緣遞減，且接著再次由該密封凸緣至該殼體出口遞增。
由此先前技藝開始，本發明之目的係指定一膜片閥，其中經過該閥殼體之流動係盡可能為均勻及暢通無阻的。
此目的係藉由具有一殼體上部之膜片閥所達成，該殼體上部容置一用於操作該閥之操作裝置，且具有一包括用於膜片之容置的閥座區域之殼體下部，一形成流動通道之中心區域，該流動通道係於該膜片下方形成在該殼體下部中，當該閥係於打開狀態中時，該殼體下部的中心區域中之流動通道的橫截面區域係恆定的。
本發明之較佳改進結構被提出於該等申請專利範圍附屬項中。
該膜片閥可被輕易地裝入現存管線係有利的。這被達成，其中在流動之方向中觀看，該流動通道之橫截面區域連續地具有圓形之形狀、橢圓形狀、及圓形的形狀。該膜片閥係繞著該膜片之中心線對稱地形成，並可於兩者方向中裝入該管線系統。
該膜片可被盡可能輕易地裝入該閥殼體係亦有利的。這被達成，其中該殼體上部包括一內部殼體及一外部殼體，該外部殼體被連接至該殼體下部之閥座區域。這亦被達成，其中該膜片被配置在該閥座區域之基底及該內部殼體的下緣之間。
圖1顯示膜片閥1之透視圖。該膜片閥1實質上包括一殼體上部2、一匹配之殼體下部3、及一操作元件，在此表示為一具有指示桿5之操作盤4。該殼體下部3具有三孔口7、8、9及一流動通道17。第一孔口9係位於該殼體上部2及該殼體下部3之間，且垂直於該流動通道17形成為用於該膜片11之閥座區域9。其他二孔口7、8採取管子連接元件7、8之形式，用於將該膜片閥1連接至該管線系統。
圖2顯示一經過圖1中之膜片閥1沿著該管線軸L的剖視圖。圖3以透視剖視圖沿著該管線軸L顯示該殼體下部3。該流動通道17不會具有任何尖銳邊緣或偏位。該等管線被以螺栓鎖至該二管子連接元件7、8上，或於一對應具體實施例中，以另一連接方法，譬如藉由電弧焊接或藉由凸緣式連接所連接。該膜片閥1係一關於該流動方向無差異之對稱式設計。該對稱軸在此係藉由該膜片11之中心線所表示。該第一管子連接元件7及該第二管子連接元件8兩者可被用作該流動通道17用之入口及出口。該膜片閥1可被裝入任何位置，而不考慮該流動方向。
該殼體下部3之閥座區域9係圓形之設計。該閥座區域9不只具有用於容置該膜片11之作用，但亦用於附接該殼體上部2。該殼體上部2包括一內部殼體10及一外部殼體13。用於旋緊至該外部殼體13之螺紋12係譬如形成在該閥座區域9之外面上。在一軸向中延伸之多數凹部14、15係形成在該閥座區域9之內側上，如可由圖3看見者。沿著該膜片11之中心線彼此相向配置的二完全相同之凹部14具有固定該膜片11之作用。另外在每一案例中被配置成偏位達90度之四個凹部15具有固定該內部殼體10之作用，而在該外面上具有裝入該等凹部15之四個凸塊。該閥座區域9、該內部殼體10、及該殼體上部2之與該內部殼體10同心地配置的外部殼體13係圓形之設計。該膜片11因此具有一與該內部殼體10之分度分開的分度。這具有確保該內部殼體10在使用中能轉動、同時該膜片之位置保持相同之作用。
該膜片11被夾住於該閥座區域9的基底29與該內部殼體10的下緣間之閥座區域9中。該膜片11之夾緊係藉由將該殼體上部2連接至該殼體下部3所達成。該內部殼體10的下緣、該閥座區域9的基底29、與該膜片11之邊緣的每一個具有彼此互補設計之圓緣30、31及溝槽32、33，以致達成該膜片11及該閥殼體與該膜片11的一界定位置間之積極互鎖。
用於組裝，該新的膜片閥1不使用垂直於流動之方向通過該殼體下部3的螺栓、彈簧或螺帽，如係傳統膜片閥中之案例。在該心軸之方向中觀看，這給與該閥殼體一圓形、代替正方形之形狀。該膜片閥1實質上可被由塑膠零件所製成，且能沒有金屬元件、諸如螺栓、彈簧及螺帽地被製成。萬一該膜片11之夾緊在其使用壽命期間鬆開，該殼體上部2可隨後隨同該殼體下部3被進一步旋緊，以便確保適當之夾緊。因為該膜片11之夾緊係僅只藉由於該殼體下部3中旋緊該殼體上部2所產生，該夾緊作用係實質上比傳統膜片閥更均勻的，其中一相當局部化的夾緊係在該閥殼體之角落藉由四個螺栓所達成。
設計該殼體下部3中的管子連接元件7、8間之流動通道17，以便在打開之狀態中，該橫截面區域遍及該膜片閥1的中心區域51中之流動通道17的整個長度係恆定的。在流動之方向中觀看，該橫截面區域連續地採用圓形之形狀、橢圓形狀、及圓形之形狀。這些形狀間之漸變段係連續的。
圖4表示經過傳統膜片閥之流動通道的十二區段。由該流動通道在該管子連接元件之開始處至該膜片之中心線，該等區段被放置在該流動通道中之連續點。該等橫截面區域之每一個被以畫有陰影線者顯示。該橫截面區域之形狀從圓形經由瓶狀、具有成圓形的角落之長方形變化至眼淚形。
圖5表示經過根據本發明的膜片閥1的流動通道17之十二個另外區段。由該流動通道17在該管子連接元件7、8之開始處至該膜片11之中心線，該等區段同樣地被放置在該流動通道17中之連續點。該等橫截面區域之每一個被以畫有陰影線者顯示。該等橫截面區域之形狀從在該殼體下部3之開始處的圓形變化至在該膜片11下方的中心區域51中之橢圓形。
圖6表示遍及該膜片閥1的一半長度、由該殼體下部3之入口至該膜片11的中心線之流動通道17的橫截面區域中之變化。該變化被表示為在該殼體下部3之入口關於該橫截面區域之百分比。該閥長度包括由該閥的一半長度之0%至大約50%的入口區域50、與由該閥的一半長度之大約50%至100%的中心區域51。於圖6中，線A表示傳統膜片閥的流動通道中之橫截面區域中的變化。由圖6中之線A，其能被看出該膜片閥的中心區域中之橫截面區域、亦即在該膜片下方激烈地反覆變化，這導致相當可觀之壓力差及該膜片閥的效率中之波動。
圖6中之畫有陰影線區域B表示根據本發明之膜片閥1的流動通道17中之橫截面區域中的變化。該區域B同樣地表示根據本發明的膜片閥1中之百分比變化的容差限制。其能被由圖6中之該區域B看出，在該流動通道17的入口區域50中，該橫截面區域由100%至大約85%至75%連續地變小，且在該鄰接之中心區域51中，該橫截面區域在該初值之大約75%至85%保持恆定的。
於圖2中，其他閥操作元件能夠在該內部殼體10中看出：一推入構件16，其具有使該膜片11、該實際心軸18、及心軸螺帽19均勻變形之作用，而確保該操作盤4之旋轉式運動被以該推入構件16轉換成該心軸5之軸向運動。圖3表示該殼體下部3、該膜片11、及一膜片栓銷20的透視、剖視圖。
圖7表示一當作該膜片栓銷20及該心軸組件間之連接元件的連接螺帽21之剖視圖。該膜片栓銷20係一金屬栓銷，其被固定在該膜片11之中心，且具有外螺紋。該金屬栓銷20係可旋緊地連接至一較小之緊固螺帽25。該緊固螺帽25之高度係少於該縱向孔22之下部的深度，且於該連接螺帽21中具有某一軸向游隙。該連接螺帽21本身採取一較大螺帽之形式，其被***該推入構件16中之六角形孔洞，且同樣地具有某一軸向游隙。圖8表示該連接螺帽21隨同該緊固螺帽25之剖視圖。該連接螺帽21本身具有一縱向孔22，以容置該心軸18；及一橫亙孔23，以承納一同樣地被連接至該心軸18之橫亙栓銷24。
於關閉之過程中，該關閉力量係藉由該連接螺帽21施加至該推入構件16及至該膜片11。在關閉該膜片閥1中，該緊固螺帽25及該膜片栓銷20係自由地往上位移。這具有隔絕用於操作該膜片閥1之力量的之作用，及確保盡可能小之應力負載被施加至該膜片11。該心軸18係非固定式地連接至該膜片11。該操作盤4沒有任何軸向運動地旋轉，且在操作中不會與該膜片閥1之殼體上部2分開。該操作盤4係藉著中空之多花鍵軸桿連接至該心軸螺帽19。該心軸螺帽19因此亦不會施行任何軸向運動。該心軸18被嚙合於該心軸螺帽19之螺紋中。該心軸螺帽19因此將該操作盤4之旋轉式運動轉換成該連接螺帽21之軸向運動。於打開該膜片閥1中，該膜片11被連接至該膜片栓銷20之緊固螺帽25所升高。
該膜片閥1的一傑出特色係其小巧、圓形設計之形狀。其實質上係由射出成形零件所製成。該流動通道17之特別形式使該膜片閥中之壓力損失減至最小。將該殼體上部2旋緊至該殼體下部3有利於該膜片固定之隨後調整，且該膜片11在各處被更均勻地夾住。代替該操作盤4，氣壓或另一可遙控之驅動器可被附接至該膜片閥1。
1．．．膜片閥
2．．．殼體上部
3．．．殼體下部
4．．．操作盤
5．．．指示桿
7．．．孔口
8．．．孔口
9．．．孔口
10．．．內部殼體
11．．．膜片
12．．．螺紋
13．．．外部殼體
14．．．凹部
15．．．凹部
16．．．推入構件
17．．．流動通道
18．．．心軸
19．．．心軸螺帽
20．．．膜片栓銷
21．．．連接螺帽
22．．．縱向孔
23．．．橫亙孔
24．．．橫亙栓銷
25．．．緊固螺帽
29．．．基底
30．．．圓緣
31．．．圓緣
32．．．溝槽
33．．．溝槽
50．．．入口區域
51．．．中心區域
本發明之示範具體實施例將參考該等圖面被敘述，其中：
圖1顯示根據本發明的膜片閥之透視圖；
圖2顯示經過圖1中之膜片閥的剖視圖；
圖3顯示該膜片閥的一區域之透視、剖視圖；
圖4顯示現存膜片閥之流動通道的各種區段中之橫截面區域的表示圖；
圖5顯示根據本發明膜片閥之流動通道的各種區段中之橫截面區域的表示圖；
圖6顯示一圖解，用於遍及該流動通道之長度比較該橫截面區域中之變動；
圖7顯示一經過該膜片閥之已組裝的膜片夾具及心軸之剖視圖；及
圖8顯示一經過該膜片閥之膜片夾具及心軸的剖視圖。
1．．．膜片閥
2．．．殼體上部
3．．．殼體下部
4．．．操作盤
5．．．指示桿
7．．．孔口
8．．．孔口

Claims (7)

  1. 一種膜片閥(1)，包括：操作裝置(4)，用於操作所述膜片閥(1)；殼體上部(2)，容置該操作裝置(4)；膜片(11)；以及殼體下部(3)，具有閥座區域(9)及中心區域(51)，該膜片(11)容置在該閥座區域(9)中，在該殼體下部(3)中貫穿有位於該膜片(11)下方之流動通道(17)，其中，當所述膜片閥(1)於打開狀態中時，該流動通道(17)在該中心區域(51)處的橫截面區域係恆定的，且其中，該流動通道(17)在該中心區域(51)處具有橢圓形橫截面。
  2. 如申請專利範圍第1項之膜片閥，其中，該流動通道(17)在其兩末端形成入口及出口，各自具有圓形橫截面。
  3. 如申請專利範圍第1項之膜片閥，其中，該流動通道(17)之橫截面形狀之漸變段係呈連續設計。
  4. 如申請專利範圍第1項之膜片閥，其中，該殼體上部(2)包括實質上圓柱形設計之內部殼體(10)及實質上圓柱形設計之外部殼體(13)，該外部殼體(13)被配置而在該閥座區域(9)處扭緊地連接至該殼體下部(3)。
  5. 如申請專利範圍第4項之膜片閥，其中，該殼體下部(3)包括基底(29)，該膜片(11)被配置在該閥座區域(9)中而能藉著圓緣(30、31)及溝槽(32、33)被夾在該基底(29) 及該內部殼體(10)之下緣之間。
  6. 如申請專利範圍第4項之膜片閥，其中，該殼體下部(3)在該閥座區域(9)中具有各種凹部(14、15)，該凹部在軸向中延伸並匹配於該內部殼體(10)上之凸塊及該膜片(11)上之突出部份，以將該內部殼體(10)及該膜片(11)分開定位。
  7. 如申請專利範圍第1項之膜片閥，復包括心軸(18)，係藉著連接螺帽(21)、橫亙栓銷(24)以及具有某軸向游隙之緊固螺帽(25)而連接至該膜片(11)。
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