專利名稱:具有改進的密封性能和泄漏檢測的隔膜閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明的實施例總體上涉及在各處理應(yīng)用和行業(yè)中通常被用作流量控制或關(guān)閉閥的兩瓣隔膜閥,包括但不局限于食品和飲料、藥物和生物工程。更具體地講,本發(fā)明涉及在這種兩瓣隔膜閥中用于防止和檢測泄漏、破裂或其它隔膜故障的方法及設(shè)備。
背景技術(shù):
隔膜閥(或者膜閥)通常被用來啟動、停止和/或控制工藝流體(例如氣體、液體或漿體)經(jīng)過處理系統(tǒng)的流動,或用來在處理系統(tǒng)中建立或控制真空空間??傮w而言,隔膜閥包括具有位于兩個或多個端口之間的內(nèi)部流道的閥體、柔性隔膜、橫穿內(nèi)部流道推動并拉伸該柔性隔膜的壓縮器、以及“鞍座”或“底座”,該“鞍座”或“底座”上的柔性隔膜閉合來減小或切斷工藝流體經(jīng)過內(nèi)部流道的流動。隔膜閥通常由金屬、硬塑料、軟塑料、橡膠和玻璃、或金屬、塑料、橡膠和玻璃的一些混合而制成。在一些隔膜閥中,柔性隔膜部件由至少兩個柔性瓣組成,包括襯里(有時被稱為襯墊或支持件)以及保護膜,稱為“護罩”,其起到一方面閥的操作部件與另一方面工藝流體的流動之間的保護邊界和/或無菌邊界的作用。該護罩防止工藝流體與操作部件比如襯里和壓縮器接觸。將閥的操作部件與工藝流體的流動隔離使得閥適合于粘性的、危險的、磨蝕性的或腐蝕性的流動,因為閥的密封系統(tǒng)避免了對環(huán)境或來自環(huán)境的任何污染。這樣,兩瓣隔膜閥通常被用在以下情況下工藝流體可能與普通的一瓣隔膜接觸而被污染,或者工藝流體是腐蝕性的或危險的,并且因此可能會使隔膜閥的部件退化或者對外部環(huán)境或工藝操作者產(chǎn)生危險。通常,護罩由消毒過的彈性聚合物比如聚四氟乙烯(PTFE)制成。在兩瓣隔膜閥中,兩瓣柔性隔膜被固定在閥帽組件(其容納壓縮器)與閥體(其容納內(nèi)部流道)之間。閥帽組件、閥體和兩瓣柔性隔膜通過緊固件(例如螺釘、螺栓、銷、鉤子或夾子)保持在一起。兩瓣柔性隔膜中的襯里提供類似彈簧的記憶,用來幫助保護護罩免受磨蝕、破裂以及撕裂,否則在操作過程中如果護罩與壓縮器直接接觸就會產(chǎn)生上述結(jié)果。大致封閉的腔(或填隙空位)位于襯里與護罩的中心區(qū)域之間。至少有兩種類型的兩瓣隔膜閥。第一種類型被稱為“堰”隔膜閥并且第二種類型被稱為“直通”隔膜閥。在堰式隔膜閥中,工藝流體在閥體中流經(jīng)內(nèi)部流道并流過大致豎直的堰(或“鞍座”),所述堰從與隔膜相對的內(nèi)部流道的壁延伸并且橫向于流動路徑布置。所述堰將內(nèi)部流道的上游段與下游段分隔開。兩瓣柔性隔膜在與堰的頂部間隔開并大致相對的位置被固定在閥體上。為了關(guān)閉閥,對位于兩瓣柔性隔膜上方的壓縮器和閥桿組件進行操作,以向下壓在兩瓣柔性隔膜上,從而迫使柔性隔膜的中心區(qū)域向下抵靠于堰的頂部,這就限制或防止了流體在內(nèi)部流道的上游段和下游段之間的流動。通常,在柔性隔膜上的護罩的中心區(qū)域的下側(cè)布置橫向密封邊緣,使得橫向密封邊緣與堰的頂部配合,從而改善護罩與堰的頂部之間的密封的有效性。直通隔膜閥以與堰隔膜閥大致相同的方式構(gòu)造和操作,除了在直通隔膜閥中在工藝流體通道中沒有堰以外。因此,在直通隔膜閥中,工藝流體在流體沒有中斷、干涉或轉(zhuǎn)向的情況下移動經(jīng)過內(nèi)部流道,中斷、干涉或轉(zhuǎn)向否則會由于堰而引起。桿、壓縮器、兩瓣柔性隔膜、閥體以及內(nèi)部流道都配置為,壓縮器的關(guān)閉閥的致動使得隔膜的中心區(qū)域彎曲并整個穿過內(nèi)部流道的直徑行進,直到該中心區(qū)域碰到內(nèi)部流道的相對壁中的“底座”,從而切斷工藝流體經(jīng)過此處的流動。特別是,本發(fā)明的實施例可以有益地用在堰式和直通式兩瓣隔膜閥中。在一些兩瓣隔膜閥比如舉例來說ITT Pure-Flo 和Saunders 堰式隔膜閥中, 護罩圍繞其外周具有凸起的周邊密封邊緣,該邊緣被設(shè)計成當緊固件被擰緊時按壓于閥體上,以幫助防止工藝流體從內(nèi)部流道漏出到閥的外部區(qū)域。與傳統(tǒng)兩瓣隔膜閥相關(guān)聯(lián)的主要缺點在于,隨著時間的經(jīng)過,施加于緊固件上的扭矩導(dǎo)致護罩的周邊區(qū)域和/或護罩的周邊區(qū)域上的周邊密封邊緣向里變形進入襯墊中。 護罩的周邊區(qū)域和周邊密封邊緣的向里變形是不期望的,并且對密封產(chǎn)生相反效果,因為這減小了密封的尺寸和有效性,從而允許工藝流體經(jīng)過閥體與護罩之間的小空間而從內(nèi)部流道中漏出,進而對閥的外部零件或環(huán)境造成潛在的危害。而為了試圖減少或防止這樣的外部泄漏,隔膜閥操作者傾向于過度擰緊閥上的緊固件,因此使得這個問題加劇。過度擰緊增加了護罩的外圍護罩區(qū)域上的壓縮力,并且傾向于增加而不是減小護罩的周邊區(qū)域和 /或護罩的周邊區(qū)域上的周邊密封邊緣將會撕裂、撕破或向里變形進入襯墊中的可能性,這會導(dǎo)致更多的外部泄漏。除了前面所述的外部泄漏問題之外,傳統(tǒng)的兩瓣隔膜閥操作者必須還為內(nèi)部泄漏擔心。當完全關(guān)閉的隔膜閥不能完全切斷工藝流體經(jīng)過閥體的內(nèi)部流道的流動時,或者當工藝流體經(jīng)過護罩而進入護罩后方的工藝流體從未要進入的空間中時,內(nèi)部泄漏就發(fā)生了。即使閥被認為是關(guān)閉的,因為護罩已經(jīng)被撕裂、刺穿、破裂或者以其他方式遭受一些其他類型的物理損害或破壞,這允許工藝流體流經(jīng)護罩的損壞區(qū)域并且然后流入護罩后方的空位中和/或從閥體中的出口流出,所以內(nèi)部泄漏也經(jīng)常發(fā)生。護罩中的撕裂處、刺穿處或撕破處也可能允許處于護罩后方且與工藝流體分離的流體(例如氣體或液體)經(jīng)過護罩并進入內(nèi)部流道而與工藝流體混合,從而對工藝流體造成潛在的污染,改變了內(nèi)部流道中的壓力,或者以其它方式損害或干擾處理系統(tǒng)的操作。結(jié)果,使用傳統(tǒng)的兩瓣隔膜閥的操作者和制造者必須定期且頻繁地檢查并更換兩瓣隔膜閥中的護罩,以避免由于護罩發(fā)生故障而可能導(dǎo)致的高昂且潛在損失慘重的后果。在使用傳統(tǒng)的兩瓣隔膜閥的處理應(yīng)用中,每周檢查和/或更換護罩是常見的,并且有時候甚至要更加頻繁。檢查和/或更換傳統(tǒng)的兩瓣隔膜閥的隔膜部件所需的步驟是昂貴且費時的。在本發(fā)明之前,檢測兩瓣隔膜中的破壞或潛在破壞的唯一有效且可靠的方法是使隔膜閥停止使用,將其拆開并且視覺檢查護罩的表面是否有破裂處、刺穿處或撕破處,這些可能不容易被人眼檢測到。通常,這意味著要臨時關(guān)停處理操作。而且,在護罩必須總是保持無菌且不被外部環(huán)境污染的情況下,拆開閥可能需要布置或再處理所檢查的所有閥部件,顯著地增加了用于處理操作的時間延遲、操作及維護費用,同時顯著地降低了生產(chǎn)效率。已經(jīng)提出了一些想法來試圖解決與傳統(tǒng)隔膜閥相關(guān)聯(lián)的過度擰緊緊固件的問題。 例如授予E. Jacob Jr.的美國專利No. 6,047,953指出了由彈性體材料制成的通用隔膜,具有結(jié)合在隔膜內(nèi)的剛硬的固體壓縮抑制件,用于在組裝過程中防止隔膜的過度壓縮。授予 G. Nicholson等人的美國專利No. 2,578,730描述了柔性壓致自密封隔膜,該隔膜取消了使用螺栓將隔膜的外緣連接至儀器殼體。授予J. P. Marcilese的美國專利No. 6,155,535公開了隔膜密封閥,該隔膜密封閥具有止動部和當組裝該隔膜密封閥時放置在頂板與底板之間的機械裝置。但是,這些提案都沒有解決前面所述的由于護罩的某些區(qū)域向里變形進入襯墊中而造成的外部泄漏的問題、或者在不拆開、重新消毒和/或更換閥部件的情況下檢測護罩破壞或潛在破壞的問題。結(jié)果,在敏感且無菌的處理操作中使用傳統(tǒng)兩瓣隔膜閥仍舊是昂貴且費時的建議,這是因為護罩向里變形進入襯里中而導(dǎo)致高發(fā)生率的外部泄漏,還因為由于必須使傳統(tǒng)兩瓣隔膜閥停止使用以進行檢測和防止護罩故障所需的檢查而導(dǎo)致相對頻繁的時間及生產(chǎn)率的損失。
發(fā)明內(nèi)容
如下面將要更詳細描述的那樣,本發(fā)明的實施例和變形通過提供具有改進的外部泄漏密封性能以及內(nèi)部泄漏檢測的隔膜閥來解決上述的問題。改進的外部泄漏密封性能通過在護罩與襯里之間引入剛性密封板來實現(xiàn),其也可以被稱為“薄墊片”或“間隔件”,并且盡管由于擰緊緊固件而產(chǎn)生了壓縮力,但該密封板防止護罩的外圍區(qū)域變形進入襯里中。 內(nèi)部泄漏檢測通過在剛性密封板上增加下文中被稱為“進入端口”的一個或多個特別的通道、腔室或管道以及一個或多個端口連接器來實現(xiàn)。進入端口和端口連接器適于將位于護罩與襯里之間的空位與裂口檢測器流體地連接,該裂口檢測器構(gòu)造為檢測位于空位內(nèi)的流體的壓力、體積、濕度和/或質(zhì)量的偏差??瘴粌?nèi)的這種可以由裂口檢測器檢測而無需拆開閥的偏差表明了有額外的流體進入或離開了空位,這表明了護罩、襯里或護罩和襯里兩者的物理完整性方面存在一些類型的故障或損害,所述流體可能包括氣體或液體。警報設(shè)備或發(fā)信號系統(tǒng)可以附接到裂口檢測器上,以便當檢測到裂口時對閥的操作者、處理控制面板或數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供警告和警報??傮w來說,本發(fā)明的實施例提供了隔膜閥,包括閥帽組件、閥體、具有外圍護罩區(qū)域的護罩、具有外圍襯里區(qū)域的襯里、包括由閉合路徑確定界線的孔口的密封板、以及一個或多個緊固件,用于將護罩、襯里及密封板固定在閥帽組件與閥體之間的,使得密封板的閉合路徑位于護罩的外圍護罩區(qū)域與襯里的外圍襯里區(qū)域之間。密封板的閉合路徑可以采用任何數(shù)量的不同幾何形狀的形式,包括但不限于例如圓形、橢圓形、正方形、矩形或三角形, 盡管由于操作了一個或多個緊固件而在外圍護罩區(qū)域上施加了壓縮力,也防止了護罩的外圍護罩區(qū)域向里變形進入襯里的外圍襯里區(qū)域中。如果護罩的外圍護罩區(qū)域包括可選的凸起的周邊密封邊緣,那么盡管由于操作了一個或多個緊固件而在周邊密封邊緣上施加了壓縮力,密封板的閉合路徑也防止外圍護罩區(qū)域上的凸起的周邊密封邊緣向里變形進入襯里的外圍襯里區(qū)域中。優(yōu)選地,密封板的閉合路徑具有比襯里的外圍襯里區(qū)域的剛性更大的剛性。更加優(yōu)選地,密封板的閉合路徑具有比護罩的外圍護罩區(qū)域的剛性更大的剛性。最優(yōu)選地,密封板的閉合路徑具有比襯里的外圍襯里區(qū)域的剛性和護罩的外圍護罩區(qū)域的剛性都更大的剛性。位于護罩與襯里之間的大致封閉的填隙空位在閥的正常操作過程中通常限定流體(例如氣體或液體)的體積。當在閥的護罩部件中有裂口時,額外的流體進入或離開空位,從而導(dǎo)致與由該空位限定的流體相關(guān)聯(lián)的一個或多個屬性(例如壓力、體積、濕度或質(zhì)量)發(fā)生偏差。延伸穿過密封板的閉合路徑的進入端口將大致封閉的填隙空位與端口連接器流體地聯(lián)接,該端口連接器位于閉合路徑的向外朝向表面上。端口連接器構(gòu)造為對可選的裂口檢測器(比如壓力傳感器、壓力傳送器、體積式流量傳感器或濕度檢測器)提供接口,該裂口檢測器將檢測大致封閉的填隙空位中的偏差(正的或負的),該偏差將表明由大致封閉的填隙空位所限定的流體體積發(fā)生了改變(即流體經(jīng)過或繞過護罩或襯里)。在優(yōu)選的實施例中,裂口檢測器的靈敏度可以根據(jù)具體情況的要求來由操作者調(diào)節(jié),以通過將可能被認為是在閥的正常操作過程中位于空位中的流體的屬性的“正?!辈▌涌紤]在內(nèi)來避免假陽性。這種“正常變化”可以包括例如壓力和體積由于壓縮器的致動或者空位中限定的流體的溫度改變而弓I起的變化。警報系統(tǒng)可以機械地或電子地聯(lián)接到壓力傳感器上,以響應(yīng)于由裂口檢測器檢測到護罩中的裂口而提供視覺或聽覺警報。裂口檢測器也可以被電子地聯(lián)接到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),該數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造為響應(yīng)于檢測到裂口而發(fā)送信號或消息。除了壓力傳感器以外,裂口檢測器還可以包括例如壓力變換器、體積傳感器、機械開關(guān)、液壓開關(guān)、電子開關(guān)或氣動開關(guān)。在一些實施例中,密封板的閉合路徑可以包括穿過閉合路徑的多個進入端口,以將大致封閉的填隙空位流體地聯(lián)接到位于閉合路徑的外表面上的單個端口連接器。替代地,穿過閉合路徑的多個進入端口可以起到將大致封閉的填隙空位流體地聯(lián)接到多個端口連接器的相應(yīng)端口連接器的作用,該多個端口連接器位于閉合路徑的一個或多個向外朝向表面上。密封板提供剛性支撐表面來支撐護罩的外圍護罩部分的背側(cè)。當閥的緊固件被擰緊時,密封板防止護罩的外圍護罩區(qū)域的冷變形運動向里冷變形進入襯里中。通過防止護罩的外圍護罩區(qū)域的向里變形,密封板限制了周邊密封邊緣的運動,使得它只能朝閥體運動,這改善了密封并幫助防止工藝流體漏出閥外。使用密封板也增強了閥維持通過擰緊緊固件而施加的所需扭矩的能力,因為隨著緊固件被擰緊,護罩的外圍護罩區(qū)域不能向后移動進入軟橡膠(EPDM)襯墊中。因此,將密封板結(jié)合到隔膜閥中顯著地改善了外圍護罩區(qū)域的性能。提高了閥關(guān)于產(chǎn)品泄漏的可靠性,而對閥的操作或維護沒有任何不利的影響??梢灶A(yù)期,密封板可以由原始制造者安裝在護罩與襯里之間,或者替代地由閥的制造者或翻新者作為終端使用者可安裝的隔膜閥的更換產(chǎn)品的部件提供。密封板可以用在例如尺寸從1/2"到3"的ITT Pure-Flo堰式隔膜閥(手動或自動)上,其中Teflon護罩與橡膠襯墊(EPDM或其它)結(jié)合使用,并且其中Teflon護罩具有周邊密封邊緣,其提供針對金屬閥體的密封用來抑制產(chǎn)品泄漏。密封板也可以與Saunders堰式隔膜閥一起使用,其具有相似的隔膜構(gòu)造和尺寸。
下面參考并借助附圖詳細地說明本發(fā)明的示例性并因此非限制性實施例和變形、 及其各個方面、特征和優(yōu)點,附圖構(gòu)成本說明書的一部分且包括示例性實施例的描述。在這些附圖中圖IA和圖IB分別表示現(xiàn)有技術(shù)的堰式隔膜閥的剖視圖、同一現(xiàn)有技術(shù)的具有向里變形進入襯里的護罩的堰式隔膜閥的剖視圖,并請箭頭表示隨著而來的泄漏問題。圖2和圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例而構(gòu)成的示例性隔膜閥的剖視圖,其中密封板、護罩及襯里通過緊固件固定在閥帽組件與閥體之間。圖4A、圖4B和圖4C分別表示可以與本發(fā)明的一些實施例一起使用的示例性襯里的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方)。圖5A、圖5B和圖5C分別表不可以與本發(fā)明的一個實施例一起使用的不例性密封板的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方)。圖6A、圖6B和圖6C分別表不可以與本發(fā)明的一些實施例一起使用的不例性護罩的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方),該護罩具有凸起的外圍密封邊緣和凸起的橫向密封邊緣。圖7A、圖7B和圖7C示出與示例性襯里及示例性護罩組合的示例性密封板(即示例性密封板夾在示例性襯里和示例性護罩之間)。圖8A和圖8B表示傳統(tǒng)兩瓣隔膜閥(未扭轉(zhuǎn)的和扭轉(zhuǎn)的)的一些部件的細節(jié)剖視圖,而圖8C和圖8D表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例而構(gòu)成的三瓣隔膜閥(未扭轉(zhuǎn)的和扭轉(zhuǎn)的)的一些部件的詳細剖視圖。圖9A、圖9B和圖9C分別表不可以在本發(fā)明的一個實施例中使用的另一個不例性密封板的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方),其中密封板包括穿過密封板的閉合路徑的進入端口和端口連接器。圖10表示根據(jù)本發(fā)明實施例的隔膜閥的剖視圖,示出了用于附接裂口檢測器的進入端口、填隙空位及端口連接器。圖11表示圖10的隔膜閥的另一個剖視圖,但是具有破裂的護罩且工藝流體流入并流經(jīng)破裂處、填隙空位、進入端口及端口連接器。圖12A和圖12B表示可以與本發(fā)明的某些實施例一起使用的電子裂口檢測器的圖。圖13表示本發(fā)明的具有自動致動器、連接于該自動致動器的氣動管、連接于密封板上的端口連接器的裂口檢測器以及附接于該裂口檢測器的示例性計算機網(wǎng)絡(luò)的實施例。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的某些實施例及變形布置和構(gòu)造的設(shè)備及方法的非限制性示例。圖IA包含了示出傳統(tǒng)堰式隔膜閥的主要部件的剖視圖。包含同一傳統(tǒng)堰式隔膜閥的第二個剖視圖的圖IB示出通常與傳統(tǒng)閥相關(guān)聯(lián)的向里變形及泄漏問題。(為了簡單和易于理解,在圖IA所示的圖中識別一些部件的一些附圖標記在圖IB所示的圖中被省略)。 除非另外指示,應(yīng)當理解下面的討論等同地適用于堰式閥和直通閥。傳統(tǒng)堰式隔膜閥通常包括圖IA和圖IB中所示的基本部件,盡管根據(jù)具體的處理應(yīng)用以及流經(jīng)閥的具體流體,相對的尺寸和構(gòu)成材料可能不同。如圖IA和圖IB中所示,基本部件包括閥帽組件2、襯里4、護罩6、閥體8、橫向于閥體8內(nèi)的內(nèi)部流道18而布置的大致豎直的堰10、以及將襯里4與護罩6在閥帽組件2與閥體8之間固定在適當位置的緊固件12,這樣護罩6的中心區(qū)域就位于堰10的相對位置。閥體8具有入口端14和出口端16,其允許流動被控制的工藝流體F經(jīng)過內(nèi)部流道18。閥帽組件2包括壓縮器20,該壓縮器20經(jīng)由機械連桿22與護罩6連通。通常,盡管不是必須,機械連桿22包括簡單的鉤子、螺釘或其他金屬或聚合物連接機構(gòu),其可以在一端附接到壓縮器20并且在另一端附接到護罩6,并且設(shè)置為使護罩6與壓縮器20的移動等比例地移動。閥帽組件2還包括與壓縮器20和手柄26連通的閥桿組件24,閥桿組件24 適于當轉(zhuǎn)動手柄26時交替地提升和降低壓縮器20和機械連桿22。在閥體8的與堰10的相對側(cè),橫向密封邊緣28橫穿護罩6的中心部分延伸。通過轉(zhuǎn)動手柄26使壓縮器20和機械連桿22降低使得護罩6的中心區(qū)域朝向堰10彎曲,以限制工藝流體F流經(jīng)閥體8的內(nèi)部流道18。當橫向密封邊緣28開始與堰10接觸并壓靠在堰10上時,流體F通常將停止流經(jīng)內(nèi)部流道18。當操作手柄26以使閥桿組件24提升壓縮器20時,護罩6被機械連桿22遠離堰 10牽拉,因此允許工藝流體F穿過橫向密封邊緣28的底部與堰10的頂部之間的空間而繼續(xù)流經(jīng)閥體8的內(nèi)部流道18。在附圖中,襯里4和護罩6表示為在閥體8的內(nèi)部流道18的壁中形成凸出區(qū)域(也就是朝向堰10向外鼓出)。然而應(yīng)當理解,當閥處于打開位置時, 并且因為它們是柔性的,所以襯里4和護罩6更加可能在內(nèi)部流道18的壁中形成凹入?yún)^(qū)域 (也就是遠離堰10鼓出),從而允許工藝流體F向上流動并流過堰10的頂點,經(jīng)過凹入?yún)^(qū)域并且從閥體8的出口端16流出,其中從護罩6的面向工藝流體的表面受到最小的干涉。繞著護罩6的周邊連續(xù)地延伸有外圍護罩區(qū)域30。外圍護罩區(qū)域30在護罩6的鄰近閥體8并且與面向襯里4的一側(cè)的相反側(cè)具有凸起的周邊密封邊緣32。當組裝隔膜閥時,襯里4和護罩6被固定在閥帽組件2與閥體8之間,使得外圍護罩區(qū)域30上的凸起的周邊密封32壓靠在閥體8上。當緊固件12被向下擰緊時,凸起的周邊密封邊緣32被閥體 8壓縮,這被認為幫助防止工藝流體F經(jīng)過閥體8與護罩6的外圍護罩區(qū)域30之間的小空間而泄漏到周圍環(huán)境中。護罩6的外圍護罩區(qū)域30中的產(chǎn)品泄漏通常第一做法是通過在閥緊固件上施加附加的扭矩來控制。然而,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并觀察到,試圖糾正或防止這種泄漏的手術(shù)人員頻繁地對緊固件12施加扭矩,以至于久而久之凸起的周邊密封邊緣32被閥體8嚴重地壓縮以至于凸起的周邊密封邊緣32被壓平并且被迫使本身向里變形,從而導(dǎo)致護罩6的緊鄰被壓縮且壓平的周邊密封邊緣32的部分沿著相同的方向移動。因為傳統(tǒng)閥中使用的襯里4通常是由一些種類的橡膠或其它聚合物制成的,比如三元乙丙橡膠(EPDM),所以相對沒有阻力防止凸起的周邊密封邊緣32自身向里變形并且使護罩6的相對側(cè)移位。在一些情況下,并且如圖IB所示,例如,凸起的周邊密封邊緣32的向里變形以及隨之而來的護罩6的相對側(cè)的移位在護罩6的面向襯里4的側(cè)面上產(chǎn)生鼓出部34,該鼓出部34實際上刺入襯里4的表面。凸起的周邊密封邊緣32的向里變形以及襯里4被鼓出部34刺入是不希望的并且對密封產(chǎn)生相反效果,因為這減小了尺寸并且嚴重地損害了凸起的周邊密封邊緣32壓靠在閥體8上的有效性,并且通常導(dǎo)致工藝流體F被允許逸出閥并泄漏到周圍環(huán)境中。逸出的工藝流體在圖IB中由箭頭L指示。圖2和圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例構(gòu)造的隔膜閥的剖視圖。圖2中的剖視圖表示從側(cè)面看到的隔膜閥,也就是沿著垂直于工藝流體F流經(jīng)內(nèi)部流道18的方向的直線,而圖3表示從一端看到的隔膜閥,也就是沿著平行于工藝流體F流經(jīng)內(nèi)部流道18的方向的直線。如圖2和圖3中的視圖所示,本發(fā)明的實施例具有插入襯里4與護罩6之間的密封板5。密封板5防止當緊固件12被擰緊時,護罩的外圍護罩區(qū)域30,或者更加具體地防止護罩6的外圍護罩區(qū)域30上的凸起的周邊密封邊緣34向里變形或者以其它方式移動到襯里4中。通過防止向里變形,使得當扭矩被施加于緊固件12上時,密封板5限制外圍護罩區(qū)域30和凸起的周邊密封邊緣32 (如果有的話)朝向閥體8的潛在位移。因為當扭矩被施加于緊固件12上時,外圍護罩區(qū)域30和/或凸起的周邊密封邊緣32不能向后移動到柔軟的襯里4中,所以通過擰緊緊固件而施加的扭矩更加有效并且緊固件12更不可能隨著時間的經(jīng)過而變松。因此,采用密封板5還提高了閥保持施加于緊固件12上的扭矩的能力。注意到,圖2和圖3中描繪的剖視圖中都包含了緊固件12,這僅僅是為了增加對本發(fā)明的某些實施例可以如何被組裝并保持在一起的理解,盡管對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說, 緊固件可能不會位于為剖視圖選定的特定平面上這點應(yīng)該是顯然的。確實,明顯的是,所使用的緊固件的位置和類型對于本發(fā)明要求保護的范圍來說都不是關(guān)鍵的??梢耘c本發(fā)明結(jié)合使用的緊固件的非限制性例子可以包含,例如螺釘、螺母、螺栓、柱頭螺栓、夾子、鉤子、 銷、釘、閂鎖、螺母或者焊接件。粘結(jié)劑比如膠水、環(huán)氧樹脂或者接合劑也可以被用來接合、 緊固及固定本發(fā)明某些實施例中的部件。圖4A、圖4B和圖4C分別表不可以與本發(fā)明的一些實施例一起使用的襯里4的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方)。襯里4通常由類似彈簧的彈性體比如三元乙丙橡膠(EPDM)制成,因而實際上有時被稱為襯“墊”。如圖4A、圖4B和圖4C所示,襯里 4包括被外圍襯里區(qū)域42包圍的柔性的中心襯里區(qū)域40。中心襯里區(qū)域40通常與壓縮器 20 (未示出)的行進成比例地在外圍襯里區(qū)域42的上方和下方彎曲。中心襯里區(qū)域40在其中心也包括適于允許機械連桿比如機械連桿22 (上面參考圖2和圖3進行了描述)穿過的孔46。如圖2和圖3所示,機械連桿22的一端連接到壓縮器20,機械連桿22的另一端連接到護罩6,機械連桿22的中間段穿過孔46。襯里4的外圍襯里區(qū)域42包括完全圍繞襯里4的周邊延伸的大致壓平的區(qū)域,該區(qū)域適于被牢固且貼緊地裝配在閥帽組件2上的凸緣與密封板5的閉合路徑52之間,如圖 2和圖3所示并且在下面參考圖5和圖7更加詳細地描述。襯里4的外圍襯里區(qū)域42也包括適于允許緊固件(比如螺栓、螺釘或銷)穿過的多個孔44,從而將襯里4的外圍襯里區(qū)域42可靠地固定到閥帽組件2、密封板5、護罩6及閥體8 (見圖2)上,而不會妨礙柔性的中心襯里區(qū)域40的行進或延伸。設(shè)備中緊固件的數(shù)量、類型及位置不是本發(fā)明的重要方面。因此,若有的話,襯里 4中的多個孔44的精確數(shù)量和位置也不是重要的因素。而且,盡管在圖中所示的襯里4包括大致矩形的結(jié)構(gòu),具有大致圓形的中心襯里區(qū)域40,但是應(yīng)當理解,襯里4的整體幾何結(jié)構(gòu)以及中心襯里區(qū)域40的形狀可以從認為適合與討論中的隔膜閥或處理應(yīng)用的部件的具體尺寸、形狀及幾何結(jié)構(gòu)一起使用的任何形狀得到或形成。構(gòu)成襯里4的適當材料包括,例如任何彈性體,包括但不限于橡膠、乙烯-丙烯共聚物,比如三元乙丙橡膠(EPDM)和乙丙橡膠(EPM)和六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物,比如VITON 。盡管在圖中沒有畫出,但是應(yīng)當注意到用于緊固件的相應(yīng)孔是位于閥帽組件2和閥體8中。當組裝閥的各部件時,這些孔對齊從而允許四個螺栓、螺釘、銷、鉤子或夾子插入以向下擰緊閥的部件并確保充分的閥密封,以防止工藝流體泄漏到環(huán)境中。在其他實施例中,孔的尺寸和構(gòu)造適合于所采用的具體緊固件和閥的尺寸和形狀要求。圖5A、圖5B和圖5C分別表示可以與本發(fā)明的某些實施例一起使用的密封板5的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方)。如圖5A最佳所示,密封板5通常包括由閉合路徑52確定界線的孔口 50。通常,盡管不是必須的,密封板5還包括構(gòu)造為允許緊固件(比如緊固件12)穿過的多個孔54。若有的話,像襯里4的情況那樣,容納緊固件的多個孔54的數(shù)量、類型及位置也不是重要的。而且,盡管圖中所示的密封板5的閉合路徑52包括了大致矩形的結(jié)構(gòu),確定了大致圓形的孔口 50的界線,但是應(yīng)當理解,閉合路徑52和孔口 50可以由認為最適合與具體的閥或處理應(yīng)用的幾何結(jié)構(gòu)一起使用的任何其他三維幾何形狀形成,包括但不限于由任何其他多邊形或橢圓形形成的閉合路徑和孔口。密封板5可以由各種剛性材料比如不銹鋼,包括例如304L、306L、316L及 AL6XN(含有24%的鎳和6. 3%的鑰)制成,以及金屬比如Hastelloy C_22(鎳鉻與鑰的合金)及鈦制成。在一些情況下,可以使用纖維增強聚合物復(fù)合材料,只要材料與處理部件和條件相容并且比襯里4所使用的材料的剛性大。優(yōu)選地,但不是必須的,密封板5由也比用來構(gòu)成護罩6的材料剛性大的材料制成。閉合路徑52的厚度和由閉合路徑52確定界線的孔口 50的直徑可以根據(jù)隔膜閥中將要使用的其他部件的具體形狀和要求而改變,只要厚度不大到或者直徑不小到在閥的正常操作過程中它們會干涉到或者妨礙襯里的中心襯里區(qū)域40或護罩6的中心護罩區(qū)域 60的行進或延伸。密封板厚度選擇為確保維持正確的閥操作和關(guān)閉,同時仍然具有足夠的剛性來對護罩6的外圍護罩區(qū)域62中的凸起的外圍密封邊緣32提供足夠的支持支撐。如下面將要更詳細地描述的那樣,密封板5的閉合路徑52的厚度也可以改變以適應(yīng)從孔口 50 延伸到閉合路徑52的向外朝向表面的一個或多個進入端口(或通道)。圖6A、圖6B和圖6C分別表不可以與本發(fā)明的一些實施例一起使用的護罩6的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方)。如圖所示,護罩6包括由外圍護罩區(qū)域62 包圍的中心護罩區(qū)域60。中心護罩區(qū)域60構(gòu)造為與壓縮器20 (壓縮器20在圖6A-圖6C 中未示出)的行進成比例地在外圍護罩區(qū)域62的上方和下方彎曲,該壓縮器20通過例如機械連桿22(在圖6A-圖6C中也未示出)連接到中心護罩區(qū)域60,該機械連桿22穿過襯里4的中心襯里區(qū)域40中的孔46。護罩6的外圍護罩區(qū)域62包括完全圍繞護罩6的周邊延伸的大致壓平的區(qū)域,該區(qū)域適于牢固且貼緊地裝配在密封板5的閉合路徑52與閥體8 上的凸緣之間。護罩6的外圍護罩區(qū)域62也包括適于允許緊固件(比如螺栓、螺釘或銷) 穿過的多個孔66,從而將護罩6的外圍護罩區(qū)域62可靠地固定至閥帽組件2、襯里5、密封板5的閉合路徑52及閥體8 (見圖2)上,而不會妨礙護罩上的柔性中心護罩區(qū)域60的行進或延伸。護罩6的外圍護罩區(qū)域62還包括凸起的周邊密封邊緣32和橫向密封邊緣28,該周邊密封邊緣繞著整個外圍護罩區(qū)域62連續(xù)地延伸,而橫向密封邊緣橫穿護罩6的中心護罩區(qū)域60的中心延伸。如前所述,周邊密封邊緣32構(gòu)造為當緊固件在恰當?shù)奈恢脮r壓靠在閥體8上,以幫助防止工藝流體從內(nèi)部流道18漏出并通過護罩6與閥體8之間的小空間而進入外部環(huán)境中。護罩6上的橫向密封邊緣28構(gòu)造為接觸并壓靠在閥體8的內(nèi)部流道 18中的堰10上,以形成緊密的密封從而在隔膜閥處于關(guān)閉位置時(見圖2和圖3)時防止工藝流體F從閥體8的出口 16流出。用來構(gòu)成護罩6的適當材料包括但不限于天然橡膠、氯丁二烯橡膠(2-氯-1, 3- 丁二烯)、HYPALON (氯磺化聚乙烯)、EPDM(三元乙丙橡膠)、EPM(乙丙橡膠)、硅樹脂、TEFLON (聚四氟乙烯)以及丁基橡膠。對于柔性護罩6與襯里4特別有用的材料組合分別是TEFLON 與EPDM。圖7A、圖7B和圖7C的視圖示出了示例性密封板5如何與襯里4及護罩6組合(即夾在其間)來形成根據(jù)本發(fā)明實施例的三瓣隔膜。如圖7A和圖7B所示,襯里4、密封板5 及護罩6彼此相鄰地定位,以使密封板5的閉合路徑52夾在襯里4的外圍襯里區(qū)域42與護罩6的外圍護罩區(qū)域62之間,并且使得襯里4的中心襯里區(qū)域40穿過密封板5的孔口 50的平面而安置在由護罩6中的中心護罩區(qū)域60的頂部形成的凹狀部中。一旦三瓣隔膜被這樣組裝,它就可以通過例如圖2和圖3所示的緊固件(比如緊固件12)或者通過粘結(jié)劑比如膠水或接合劑而固定在閥帽組件2與閥體8之間。當操作手柄26和閥柄24以抽出壓縮器20從而打開閥時,襯里4的中心襯里區(qū)域40和護罩6的中心護罩區(qū)域60都被壓縮器20向后上方拉并經(jīng)過孔口 50的平面,如圖7C中的虛線和箭頭所示,從而允許更多的工藝流體F流經(jīng)內(nèi)部流道18(圖7中未示出)。圖8A和圖SB表示傳統(tǒng)兩瓣隔膜閥(未扭轉(zhuǎn)的和扭轉(zhuǎn)的)的一些部件的詳細剖視圖,而圖SC和圖8D表示根據(jù)本發(fā)明某些實施例而構(gòu)造的三瓣隔膜閥(未扭轉(zhuǎn)的和扭轉(zhuǎn)的) 的一些部件的詳細剖視圖。從圖8A開始可以看到,在未扭轉(zhuǎn)(也就是未受力)的狀態(tài)下, 護罩6上的凸起的周邊密封邊緣32位于閥帽組件2、襯里4及閥體8之間。這樣布置的目的是為了使凸起的周邊密封邊緣32在護罩6與閥體8之間形成足夠的密封,以防止流體泄漏到外部環(huán)境中。然而,如圖8B所示,隨著擰緊緊固件而施加扭矩,凸起的周邊密封邊緣32 開始失去其完整性并且迫使護罩的一部分33向里變形到襯里4中,這損害了護罩6與閥體 8之間的密封,并允許流體泄漏到外部環(huán)境中。如果可能的話,這種泄漏很可能將會促使閥操作者對閥上的緊固件施加甚至更多的扭矩,這只會更加迫使護罩6的凸起的周邊密封邊緣32向里變形到襯里4中,這然后導(dǎo)致一部分33的甚至更多的向里變形,從而導(dǎo)致更多的外部泄漏。護罩6的一部分33的向里變形不總是立即發(fā)生。隨著擰緊緊固件而施加扭矩,凸起的周邊密封邊緣32可被壓到用于制成護罩6的材料隨著時間的經(jīng)過開始冷變形的程度。 這種現(xiàn)象被稱為“冷變形”。當使用PTFE(聚四氟乙烯)護罩時,冷變形是尤其普遍的。圖8C和圖8D中的圖示出了本發(fā)明的一個好處。如圖8C所示,在襯里4與護罩6 之間插設(shè)具有比襯里4和護罩6的剛性大的剛性的密封板5,然后通過緊固件將它們固定在閥帽組件2與閥體8之間。如圖8D最佳所示,在密封板5位于恰當?shù)奈恢玫臓顟B(tài)下,凸起的周邊密封邊緣32的部分和護罩6的鄰近凸起的周邊密封邊緣32或位于其上方或下方的任何部分都不會由于增大施加于護罩6上的扭矩和/或壓縮力而被迫使進入襯里4中。因此,由于相對剛硬的密封板5防止了凸起的周邊密封邊緣6向里變形到襯里4中,所以凸起的周邊密封邊緣32更好地保持了其完整性。因此,由于采用了剛硬的密封板5,從而消除了向里變形的問題并且密封板5使得護罩6與閥體8之間能夠?qū)崿F(xiàn)更寬、更好的密封。特別是,本發(fā)明的實施例及變形即使在沒有凸起的周邊密封邊緣時也能夠防止周邊護罩區(qū)域冷變形進入襯里中。
本發(fā)明的某些實施例還提供了具有泄漏檢測能力的隔膜閥,這種能力不需要拆開閥來物理地檢察護罩和襯里的撕裂、破壞、刺穿、撕破或者其他可能會導(dǎo)致內(nèi)部泄漏的物理完整性問題。為了實現(xiàn)這個能力,穿過密封板的閉合路徑機鈷出進入端口以提供通道,這里被稱為進入端口,通過該進入端口可以檢測和測量存在于護罩6與襯里4之間的空位中的流體的某些屬性(比如壓力、體積或水分水平)??瘴恢械牧黧w的屬性的顯著偏差通常表明護罩6有故障且工藝流體或者周圍環(huán)境可能被污染。圖9A、圖9B和圖9C分別表示這種密封板的一個實施例的正交俯視圖、正交主視圖及立體主視圖(從上方)。如圖9A-圖9C所示,像圖5A-圖5C中的密封板5那樣,密封板9包括由閉合路徑 92確定界線的孔口 90以及構(gòu)造為允許緊固件(比如圖2和圖3中的緊固件12)穿過的多個孔94。然而,不同于密封板5,密封板9還包括延伸穿過閉合路徑92的進入端口 91,從而提供了將孔口 90連接至端口連接器93的通道,該端口連接器位于閉合路徑92的向外朝向表面95上。如下面將要更詳細描述的那樣,進入端口 91構(gòu)造為將端口連接器93流體地連接至存在于隔膜的護罩6與襯里4之間的填隙空位。盡管端口連接器93在圖9C示出為包括單獨的且可拆卸的部件,但是應(yīng)當理解,在本發(fā)明的一些實施例中,端口連接器可以包括完全不同的結(jié)構(gòu)或布置,包括但不限于,有螺紋的或沒有螺紋的孔、活門或插孔,它們可以從閉合路徑92的向外朝向表面95上突出或者也可以不突出,并且它們可以永久地附接在向外朝向表面95上或者也可以不永久地附接。然而,在優(yōu)選的實施例中,端口連接器95包括包含在閉合路徑92內(nèi)或附接在閉合路徑92上的標準連接器,這就允許快速且容易地附接、 連接或插入(即“迅速”就位)與裂口檢測器比如壓力傳感器的接口(未示出)。甚至更加優(yōu)選地,端口連接器93構(gòu)造為在與裂口檢測器的接口不附接或使用時保持關(guān)閉和密封,并且當附接或使用與裂口檢測器的接口時自動地打開。適當?shù)亩丝谶B接器的非限制性例子包括例如,Swagelok (QC系列、QM系列以及QTM系列)快速連接器。(WWW. swage I ok. com)圖10表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過示例示出具有泄漏檢測能力的隔膜閥的剖視圖。如圖10所示,隔膜閥100包括閥帽組件2、閥體8、具有外圍護罩區(qū)域30的護罩6、 具有外圍襯里區(qū)域40的襯里4、具有由閉合路徑92確定界線的孔口 90的密封板9、以及一個或多個緊固件(圖10中未示出),用于將護罩6、襯里4及密封板9固定在閥帽組件2與閥體8之間。密封板9的閉合路徑92位于護罩6的外圍護罩區(qū)域62與襯里4的外圍襯里區(qū)域42之間。位于襯里4、閉合路徑92及護罩6之間并被它們限制的大致封閉的填隙空位 96限定了流體的體積(為了易于理解,圖10中未示出所限定的流體)。進入端口 91延伸穿過密封板9的閉合路徑92,以將大致封閉的填隙空位96流體地聯(lián)接至端口連接器93,端口連接器93位于閉合路徑92的向外朝向表面上。在該實施例中,端口連接器93構(gòu)造為提供與可選裂口檢測器(圖10中未示出) 的接口,該裂口檢測器可以被附接以檢測與被大致封閉的填隙空位96限定的流體相關(guān)聯(lián)的一個或多個屬性的偏差,比如壓力、體積、濕度或質(zhì)量的偏差。特別是,插設(shè)在外圍襯里區(qū)域42與外圍護罩區(qū)域62之間的閉合路徑92的位置防止了外圍護罩區(qū)域62 (和其上的任意周邊密封邊緣)向里變形到周邊襯里區(qū)域42中。圖11表示圖10中的隔膜閥100的另一個剖視圖。然而,在圖11中可以看到,在護罩6中有破裂處,其允許工藝流體F進入并穿過該破裂處并且滲入由襯里4的周邊襯里區(qū)域42、護罩6的周邊護罩區(qū)域62及密封板9的閉合路徑92限制的大致封閉的填隙空位96中。因為大致封閉的填隙空位96經(jīng)由進入端口 91流體地連接于端口連接器93,所以進入到大致封閉的填隙空位96中的工藝流體F將經(jīng)由端口連接器93從隔膜閥100流出,和/ 或迫使限定在填隙空位96中的至少一些體積的流體在發(fā)生破裂之前經(jīng)由進入端口 91和端口連接器93從隔膜閥100流出。在任一種情況下,進入大致封閉的填隙空位96中的工藝流體F將導(dǎo)致填隙空位96中的壓力和體積的偏差。如果包括例如壓力傳感器、壓力開關(guān)、 壓力傳送器或者體積式流量傳感器的裂口檢測器(圖11中未示出)被附接到端口連接器 93上并且被正確地校準以檢測該壓力或體積的偏差,則表示已經(jīng)發(fā)生了裂口的信號將被發(fā)送至操作人、警報設(shè)備或者數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的實施例中的適于用作裂口檢測器的壓力傳感器包括例如 Rosemount 3051C,可以從位于 Chanhassen, MN, USA 的 Emerson Process Management (www. emersonprocess. com)的 Rosemount Measurement Division 獲得。圖12A和圖12B表示根據(jù)本發(fā)明某些實施例的密封板9以及能夠被附接在密封板 9上的電子裂口檢測器98的視圖。如圖12A所示,電子裂口檢測器98被附接在端口連接器 93上,該端口連接器位于密封板9的閉合路徑92的向外朝向表面上。如圖12B最佳所示, 密封板9的閉合路徑92確定了孔口 90的界線。當組裝襯里4、密封板9及護罩6 (如圖7A 和圖7B所示)并且將它們固定在閥帽組件與閥體之間(如圖10和圖11所示)時,襯里4 和護罩6的中心區(qū)域定位成隨著閥交替地打開和關(guān)閉而穿過孔口 90的平面來回彎曲(見圖7C所示)。閉合路徑92還包括多個孔94以容納緊固件。閉合路徑92還包括進入端口 91,該進入端口 91從孔口 90延伸到端口連接器93,并將位于襯里4與護罩6之間的空位流體地聯(lián)接至裂口檢測器98。圖12B提供了與密封板9的閉合路徑92上的端口連接器93連接的示例性電子裂口檢測器98的更多細節(jié)。如圖12B所示,電子裂口檢測器98通常包括開關(guān)S,其由大致封閉空間中的負或正壓力偏差激活,該大致封閉空間由進入端口 91、密封板9的閉合路徑92、 襯里4及護罩6限定。開關(guān)S電子地聯(lián)接至視覺警報器Al比如閃光燈和/或聽覺警報器 A2比如汽笛,兩者都構(gòu)造為當檢測到壓力偏差時激活。如圖12B所示電源B比如電池可以被檢測器98包含,或者電源可以處于檢測器外部的位置。信號回路或發(fā)信號設(shè)備G與外部控制系統(tǒng)通信,比如數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)或者控制面板(未示出)。當護罩6或襯里4發(fā)生裂口或破裂時,填隙空位中的壓力變化使得壓力開關(guān)S閉合電路,這就激活了由電源B供電的本地警報器Al和A2。如果啟用外部信號回路或發(fā)信號設(shè)備G,則表示裂口已經(jīng)發(fā)生的信號被傳輸?shù)酵獠靠刂葡到y(tǒng)或者面板,用于傳遞至處理管理者、操作者或者維護技術(shù)工人。特別是,進入端口 91可以被放置在閉合路徑92中的將允許進入端口 91與閉合路徑92的向外朝向表面和孔口 90都相交的任何位置或角度。因此不要求進入端口 91位于穿過孔口 90的中心的線上或與之平行,如果這樣的中心存在的話。而且,也不要求進入端口包括穿過閉合路徑92的大致線性的結(jié)構(gòu)。換句話說,用作進入端口的管道或通道可以繞著或穿過閉合路徑92轉(zhuǎn)彎、螺旋、成角度或彎曲。還可以預(yù)期在某些情況下,可能需要或期望在同一閥中采用多個進入端口和/或多個端口連接器。對于進入端口和/或閉合路徑的這種替代構(gòu)造并不被認為處在本發(fā)明所要求保護的范圍之外。在上面所討論的視圖和附圖中,本發(fā)明的實施例被示出并描述為使用手動機構(gòu) (即聯(lián)接于轉(zhuǎn)動手柄26的閥桿組件24)來致動壓縮器以打開或關(guān)閉閥。然而應(yīng)當注意到,本發(fā)明的實施例可以有益地使用和應(yīng)用在壓縮器由自動裝置比如氣動或液壓致動器致動的隔膜閥中。圖13表示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例而構(gòu)成的氣動-致動隔膜閥200。如圖13所示,氣動-致動隔膜閥200包括襯里4、密封板9及護罩6,它們都通過緊固件12固定在閥帽組件3與閥體8之間。閥帽組件3聯(lián)接到氣動導(dǎo)管105,該氣動導(dǎo)管對閥帽組件3 內(nèi)部的致動器提供空氣壓力。比襯里4更剛硬并且優(yōu)選地比護罩6也更剛硬的密封板9位于襯里4與護罩6之間,以防止由于扭轉(zhuǎn)(或者過度扭轉(zhuǎn))緊固件12而導(dǎo)致護罩6的任何一部分向里變形進入襯里4中。盡管在圖13中不可見,但是位于襯里4與護罩6之間的大致封閉的填隙空位通過進入端口(也未示出)流體地聯(lián)接至端口連接器93,該端口連接器93位于密封板9的向外朝向表面上,所述進入端口從端口連接器93穿過密封板9延伸到大致封閉的填隙空位。檢測器98 (在上面參考圖12B已經(jīng)更詳細地描述過)經(jīng)由接口線101被附接到端口連接器93上。然后檢測器98根據(jù)本領(lǐng)域公知的方法被聯(lián)接到如圖所示的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的計算機系統(tǒng)103,以使得能夠?qū)⒂蓹z測器98產(chǎn)生的信號和警報傳遞至操作人和連接到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的其它設(shè)備,比如服務(wù)器、控制面板、便攜式電腦、手持電腦、打印機以及電話系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的隔膜閥的各部分的制作材料的選擇可以基于它們的關(guān)于這些部分所處的工藝條件(化學(xué)曝露、操作溫度、操作壓力)的性能等級。用來制作閥體和閥帽組件的材料的代表性示例包括但不限于不銹鋼,比如304L、306L、316L以及AL6XN(含量為24% 的鎳和6.3%鑰)、以及金屬,比如Hastelloy C-22 (鎳鉻與鑰的合金)及鈦。盡管上面已經(jīng)以一定的具體程度公開了本發(fā)明的示例性實施例、使用和優(yōu)點,但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是,在考慮本說明書和本文所公開的本發(fā)明的實踐時,在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以做出變更和修改,它們旨在僅由所附權(quán)利要求及其等同物限制。
權(quán)利要求
1.一種隔膜閥,包括閥帽組件;閥體;具有外圍護罩區(qū)域的護罩;具有外圍襯里區(qū)域的襯里;包括由閉合路徑確定界線的孔口的密封板;以及一個或多個緊固件,用于將護罩、襯里及密封板固定在閥帽組件與閥體之間,以使密封板的閉合路徑位于外圍護罩區(qū)域與外圍襯里區(qū)域之間;由此,盡管由于操作所述一個或多個緊固件而在外圍護罩區(qū)域上施加了壓縮力,密封板的閉合路徑也防止外圍護罩區(qū)域變形進入外圍襯里區(qū)域中。
2.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中外圍護罩區(qū)域包括凸起的周邊密封邊緣;以及盡管由于操作所述一個或多個緊固件而在周邊密封邊緣上施加了壓縮力,密封板的閉合路徑也進一步防止外圍護罩區(qū)域上的凸起的周邊密封邊緣變形進入外圍襯里區(qū)域中。
3.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中所述密封板的閉合路徑具有比外圍襯里區(qū)域的剛性更大的剛性。
4.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑具有比外圍護罩區(qū)域的剛性更大的剛性。
5.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑具有比外圍襯里區(qū)域和外圍護罩區(qū)域的剛性都更大的剛性。
6.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,該隔膜閥還包括位于護罩與襯里之間的大致封閉的填隙空位;位于大致封閉的填隙空位內(nèi)的流體;位于密封板的閉合路徑的向外朝向表面上的端口連接器;以及穿過密封板的閉合路徑以將大致封閉的填隙空位與所述至少一個端口連接器流體地聯(lián)接的進入端口;其中所述端口連接器構(gòu)造為對裂口檢測器提供接口,該裂口檢測器將檢測與處于大致封閉的填隙空位內(nèi)的流體相關(guān)聯(lián)的屬性的偏差。
7.如權(quán)利要求6所述的隔膜閥,其中所述屬性是流體壓力;并且裂口檢測器包括壓力傳感器、壓力變換器或壓力傳送器中的至少一個。
8.如權(quán)利要求6所述的隔膜閥,其中所述屬性是流體體積;并且裂口檢測器包括體積式流量傳感器。
9.如權(quán)利要求6所述的隔膜閥,其中所述屬性是流體水分含量;并且裂口檢測器是濕度檢測器。
10.如權(quán)利要求6所述的隔膜閥,其中所述屬性是流體質(zhì)量。
11.如權(quán)利要求6所述的隔膜閥,該隔膜閥還包括裂口檢測器。
12.如權(quán)利要求11所述的隔膜閥,該隔膜閥還包括聯(lián)接至裂口檢測器的警報系統(tǒng),其構(gòu)造為響應(yīng)于由壓力傳感器檢測到壓力偏差而提供視覺或聽覺警報。
13.如權(quán)利要求11所述的隔膜閥,該隔膜閥還包括聯(lián)接至裂口檢測器的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),其構(gòu)造為響應(yīng)于由裂口檢測器檢測到壓力偏差而產(chǎn)生警報。
14.如權(quán)利要求13所述的隔膜閥,其中裂口檢測器包括機械開關(guān)、液壓開關(guān)、電子開關(guān)及氣動開關(guān)中的至少一個。
15.如權(quán)利要求6所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑還包括穿過該閉合路徑以將大致封閉的填隙空位與所述端口連接器流體地聯(lián)接的多個進入端口。
16.如權(quán)利要求15所述的隔膜閥,其中所述密封板的閉合路徑還包括位于一個或多個向外朝向表面上的多個端口連接器;以及分別連接到多個端口連接器的多個進入端口。
17.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中襯里由彈性體制成。
18.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中護罩由聚合物制成。
19.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中護罩由從由以下材料構(gòu)成的組中選擇的材料制成天然橡膠、氯丁二烯橡膠(2-氯-1,3- 丁二烯)、HYPALON (氯磺化聚乙烯)、 EPDM(三元乙丙橡膠)、EPM(乙丙橡膠)、硅樹脂、TEFLON (聚四氟乙烯)以及丁基橡膠。
20.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中襯里由從由以下材料構(gòu)成的組中選擇的材料制成橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)和六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物。
21.如權(quán)利要求I所述的隔膜閥,其中襯里由三元乙丙橡膠(EPDM)制成并且護罩由聚四氟乙烯(PTFE)制成。
22.一種隔膜閥,包括閥帽組件;閥體;具有外圍護罩區(qū)域的護罩;具有外圍襯里區(qū)域的襯里;包括由閉合路徑確定界線的孔口的密封板;一個或多個緊固件,用于將護罩、襯里及密封板固定在閥帽組件與閥體之間,以使密封板的閉合路徑位于外圍護罩區(qū)域與外圍襯里區(qū)域之間;位于護罩與襯里之間的大致封閉的填隙空位;位于密封板的閉合路徑的向外朝向表面上的端口連接器;以及進入端口,穿過密封板的閉合路徑,構(gòu)造為將大致封閉的填隙空位與所述端口連接器流體地聯(lián)接;其中所述端口連接器構(gòu)造為對將檢測護罩中的裂口的裂口檢測器提供接口。
23.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中裂口檢測器將檢測大致封閉的填隙空位中的壓力偏差。
24.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中大致封閉的填隙空位限定流體的體積;并且裂口檢測器將檢測由大致封閉的填隙空位所限定的流體的體積的變化。
25.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑構(gòu)造為盡管由于操作所述一個或多個緊固件而在外圍護罩區(qū)域上施加了壓縮力也防止外圍護罩區(qū)域穿透外圍襯里區(qū)域。
26.如權(quán)利要求25所述的隔膜閥,其中外圍護罩區(qū)域包括凸起的周邊密封邊緣;并且密封板的閉合路徑構(gòu)造為盡管由于操作所述一個或多個緊固件而在周邊密封邊緣上施加了壓縮力也防止凸起的周邊密封邊緣向里變形進入襯里的外圍襯里區(qū)域中。
27.如權(quán)利要求25所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑具有比襯里的外圍襯里區(qū)域的剛性更大的剛性。
28.如權(quán)利要求25所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑具有比外圍護罩區(qū)域的剛性更大的剛性。
29.如權(quán)利要求25所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑具有比襯里的外圍襯里區(qū)域和外圍護罩區(qū)域的剛性都更大的剛性。
30.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,該隔膜閥還包括裂口檢測器。
31.如權(quán)利要求30所述的隔膜閥,該隔膜閥還包括附接于裂口檢測器的警報系統(tǒng),其構(gòu)造為響應(yīng)于由裂口檢測器檢測到裂口而提供視覺或聽覺警報。
32.如權(quán)利要求30所述的隔膜閥,該隔膜閥還包括聯(lián)接于裂口檢測器的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),其構(gòu)造為響應(yīng)于由裂口檢測器檢測到裂口而產(chǎn)生警報。
33.如權(quán)利要求30所述的隔膜閥,其中裂口檢測器包括壓力傳感器、壓力變換器、壓力傳送器、體積式流量傳感器、濕度檢測器、機械開關(guān)、液壓開關(guān)、電子開關(guān)及氣動開關(guān)的至少一個。
34.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中密封板的閉合路徑還包括穿過該閉合路徑以將大致封閉的填隙空位與所述端口連接器流體地聯(lián)接的多個進入端口。
35.如權(quán)利要求34所述的隔膜閥,其中所述密封板的閉合路徑還包括位于一個或多個向外朝向表面上的多個端口連接器;以及分別連接到多個端口連接器的多個進入端口。
36.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中襯里由彈性體制成。
37.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中護罩由聚合物制成。
38.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中護罩由從由以下材料構(gòu)成的組中選擇的材料制成天然橡膠、氯丁二烯橡膠(2-氯-l,3-丁二烯)、hypalon (氯磺化聚乙烯)、 EPDM(三元乙丙橡膠)、EPM(乙丙橡膠)、硅樹脂、TEFLON (聚四氟乙烯)以及丁基橡膠。
39.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中襯里由從由以下材料構(gòu)成的組中選擇的材料制成橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)和六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物。
40.如權(quán)利要求22所述的隔膜閥,其中襯里由三元乙丙橡膠(EPDM)制成并且護罩由聚四氟乙烯制成。
41.一種隔膜閥,包括主體;具有第一側(cè)面和第二側(cè)面的柔性隔膜,柔性隔膜包括中心部分和包圍所述中心部分的外圍部分,并且柔性隔膜的第一側(cè)面具有在外圍部分上連續(xù)地延伸的凸起的密封邊緣,其中隔膜的第一側(cè)面與主體接觸;剛性密封板,具有第一側(cè)面和第二側(cè)面以及中心孔口,其中所述中心孔口適于允許所述柔性隔膜的中心部分彎曲穿過所述剛性密封板的平面,所述柔性隔膜的所述第二側(cè)面與剛性密封板的第一側(cè)面接觸;襯墊,具有第一側(cè)面和第二側(cè)面,其中襯墊的第一側(cè)面與剛性密封板的第二側(cè)面接觸;以及閥帽組件,所述閥帽組件容納壓縮器和閥桿組件,其中所述襯墊的第二側(cè)面與閥帽組件接觸;其中,所述柔性隔膜的所述外圍部分、所述密封板以及所述襯墊適于定位在所述主體與所述閥帽組件之間,并且能夠響應(yīng)于由所述壓縮器和閥桿組件提供的致動力來操作柔性隔膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有內(nèi)部泄漏檢測和改進的外部泄漏密封性能的隔膜閥。在包括具有護罩和襯里的隔膜的隔膜閥中,盡管由于擰緊緊固件而產(chǎn)生了壓縮力,但插設(shè)在護罩與襯里之間的剛性密封板也防止護罩的外圍區(qū)域冷變形進入襯里中,所述緊固件將隔膜固定到閥的閥帽組件和閥體上。穿過密封板的進入端口在位于護罩與襯里之間的空位與裂口檢測器之間提供了接口。裂口檢測器構(gòu)造為檢測處在空位中的流體的壓力、體積、濕度或質(zhì)量的偏差,并且偏差表明在護罩或襯里中是否有破裂。裂口檢測器能夠被連接到警報設(shè)備或發(fā)信號系統(tǒng),以對閥的操作者、處理控制面板或數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供警告和警報。
文檔編號F16K7/12GK102597585SQ201080033432
公開日2012年7月18日 申請日期2010年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者D·I·里德, G·C·施夫萊特, J·T·薩利文 申請人:默沙東公司