專利名稱：隔膜閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥，并且更加具體的，涉及隔膜閥。
背景技術(shù)：
隔膜閥，包括氣動(dòng)隔膜閥，在本領(lǐng)域是公知的。一般的，這種類型的閥利用空氣壓力抵抗彈簧作用力以提升活塞，從而將閥從關(guān)閉位置轉(zhuǎn)換為打開(kāi)位置，以允許流體從該閥進(jìn)行配送。一般通過(guò)在活塞下方連接至閥的一側(cè)的配件提供所述的空氣壓力。雖然這種類型的閥已經(jīng)有利的用于流體配送工業(yè)中，安裝在一側(cè)的空氣供給裝置增加了閥的重量以及閥的總體尺寸。這是由于閥的外直徑必須大于在其它情形下所需的直徑大小，以增加用以容納具有內(nèi)螺紋的端口所需的閥體壁厚，該端口用以與作為空氣供給系統(tǒng)的一個(gè)部分的傳統(tǒng)的具有外螺紋的流體管接頭相配合。
這在其中尺寸和重量是重要的設(shè)計(jì)考慮因素的應(yīng)用中是尤其不利的。例如，對(duì)于安裝在機(jī)械手上的繞著XYZ軸樞轉(zhuǎn)并且朝向工件配送流體的閥而言，當(dāng)一起考慮機(jī)械手和閥的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)以及其它裝置觸及該工件的要求時(shí)，對(duì)于這種閥僅可提供有限的空間。而且，如可以為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，閥的質(zhì)量的增加能夠降低機(jī)械手在生產(chǎn)線環(huán)境中所要求的時(shí)間內(nèi)繞著多個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)并且從一個(gè)位置向另一個(gè)位置移動(dòng)的能力。增加的閥質(zhì)量還提高了機(jī)械手上的操作載荷，由此能夠降低自動(dòng)機(jī)械的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
考慮如上所述，提供一種用于流體配送系統(tǒng)中的閥。該閥具有帶內(nèi)部空腔的本體以及閥桿，閥桿安裝在閥體內(nèi)而在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間軸向運(yùn)動(dòng)。該閥桿具有致動(dòng)空氣通道，該通道具有空氣進(jìn)口和空氣出口，該空氣進(jìn)口適于連接在壓力致動(dòng)空氣源上。該空氣出口與內(nèi)部空腔相連通。該閥還具有由閥桿承載并且設(shè)置在內(nèi)部空腔中的活塞元件。該閥還具有流體進(jìn)口、流體出口以及設(shè)置在流體進(jìn)口和流體出口之間的閥座，由此當(dāng)壓力致動(dòng)空氣通過(guò)致動(dòng)空氣通道被引入內(nèi)部空腔中并且作用于活塞元件上時(shí)，閥桿能夠相對(duì)于閥座從關(guān)閉位置朝向打開(kāi)位置移動(dòng)。
利用形成在活塞桿中的通道提供壓力流體例如壓力氣體以用于操作閥的目的，即改變閥的位置，使得這種閥比具有在側(cè)面安裝的空氣配件的傳統(tǒng)閥更小并且更輕。這是因?yàn)榫哂性趥?cè)面安裝的空氣配件的傳統(tǒng)閥的外直徑應(yīng)該大于本發(fā)明的閥的外直徑，以便增加用以容納具有內(nèi)螺紋的端口所需的閥體壁厚，該端口用以與作為空氣供給系統(tǒng)的一個(gè)部分的傳統(tǒng)的具有外螺紋的流體管接頭相配合。
當(dāng)考慮與傳統(tǒng)的閥以及本發(fā)明的閥相配合的管接頭時(shí)，還另外實(shí)現(xiàn)了重量的降低。例如，對(duì)于使用在側(cè)面安裝的空氣供給裝置的傳統(tǒng)閥而言，一般將90度的彎管擰入位于閥的一側(cè)上的具有內(nèi)螺紋的端口內(nèi)，因?yàn)檫@種彎管配件能夠容納基本平行于閥的中心線設(shè)置的主空氣供給管線。與能夠用以與形成在本發(fā)明的閥的活塞桿中的通道相配合的傳統(tǒng)的流體管接頭相比，這種彎管更重并且體積更大。與傳統(tǒng)的閥相比，本發(fā)明的閥在重量以及尺寸方面的降低帶來(lái)多種優(yōu)點(diǎn)。例如，當(dāng)本發(fā)明的閥安裝在機(jī)械手上時(shí)，閥重量的降低提高了在生產(chǎn)線環(huán)境中所需的時(shí)間內(nèi)機(jī)械手繞著多個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)并且從一個(gè)位置移動(dòng)至另一個(gè)位置的能力。而且，閥重量的降低能夠提高自動(dòng)機(jī)械的使用壽命。
而且，當(dāng)安裝在機(jī)械手上時(shí)，閥在尺寸方面的減小提高了其它裝置觸及工件的能力，所述工件接收從本發(fā)明的閥配送的流體。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明參考下面的描述、所附的權(quán)利要求以及附圖，可以更好的理解本發(fā)明的這些以及其它特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的閥的立體圖；圖2A為圖1所示的閥的截面圖，其中該閥示意為處于關(guān)閉位置；圖2B為類似于圖2A的截面圖，但是其中將該閥示意為處于打開(kāi)位置；并且圖3為結(jié)合有圖1、2A和2B所示的閥的流體配送系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1為示意根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的閥10的立體圖。閥10具有以12表示的本體，該本體12具有在18處以螺紋方式相互接合的第一本體部14和第二本體部16。本體12具有形成在第一本體部14中的內(nèi)部空腔20。閥10還具有軸向延伸的閥桿24，安裝該閥桿以用于在閥體12內(nèi)對(duì)應(yīng)于閥10的打開(kāi)和關(guān)閉位置在其打開(kāi)和關(guān)閉位置之間發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)?；钊?6由閥桿24所承載并且設(shè)置在內(nèi)部空腔20內(nèi)。在所示意的實(shí)施例中，活塞元件26為圓盤。在一個(gè)實(shí)施例中，閥體12、閥桿24以及活塞元件26由303型不銹鋼制成。但是，也能夠使用其它適當(dāng)?shù)牟牧?。例如，閥體12的可選材料包括316型不銹鋼以及超高分子量(UHMW)塑料。關(guān)于閥桿24和活塞元件26，可選材料包括316型不銹鋼和鋁。
閥桿24具有構(gòu)造用于接收傳統(tǒng)流體管接頭例如管接頭30的近端部28。圓盤26具有沿著遠(yuǎn)離閥桿24的近端部28的方向定向的第一軸向定向表面32并且還具有沿著朝向閥桿24的近端部28的方向定向的第二軸向朝向表面34。閥10還具有設(shè)置在形成于圓盤26的周緣40內(nèi)的凹槽38中的O形環(huán)36。該O形環(huán)36由彈性體材料例如橡膠制成。因此，圓盤26設(shè)置為與限定有內(nèi)部空腔的第一本體部14的內(nèi)表面42形成密封接合。
如圖2A和2B所示，閥桿24具有沿著軸向通過(guò)閥桿24的一部分并且沿著軸向通過(guò)圓盤26延伸的致動(dòng)空氣通道44。通道44具有提供致動(dòng)空氣進(jìn)口的近端45以及提供致動(dòng)空氣出口的遠(yuǎn)端46。如在本技術(shù)領(lǐng)域中所通常使用的，術(shù)語(yǔ)“氣體”和“空氣”是同義的并且涵蓋任何氣體成分，包括那些可以含有汽化或者霧化流體的成分，它們例如可以存在以用于潤(rùn)滑的目的。出口46與內(nèi)部空腔20的靠近圓盤26的第一軸向定向表面32設(shè)置的部分48形成流體連通。因此，通道44與空腔20的該部分48形成流體連通。如隨后將進(jìn)一步詳細(xì)描述的，通道44是以可操作方式作用的，以經(jīng)由壓力空氣源以及一個(gè)或者多個(gè)在管接頭例如管接頭30中終止的流體管道接收壓力致動(dòng)空氣。在空腔20的部分48中的壓力空氣朝向圓盤26的第一軸向定向表面32施加沿著由箭頭115表示的第一軸向方向的作用力。
閥10還具有在所示意的實(shí)施例中以耐磨聚合物制成的隔膜52。隔膜52具有設(shè)置于中心的中空?qǐng)A柱部54，該圓柱部與閥桿24的遠(yuǎn)端部56螺紋接合。隔膜52還具有沿著徑向設(shè)置在中空?qǐng)A柱部54以及遠(yuǎn)端部56外部的環(huán)形部58。隔膜52的該環(huán)形部58固定在本體12內(nèi)。更具體的，在所示意的實(shí)施例中，該環(huán)形部58固定在本體部14和16之間，如圖2A和2B所示。而且，隔膜52具有連接隔膜52的中空?qǐng)A柱部54和環(huán)形部58的撓性片60。
閥10具有底座62，該底座是基本為平面狀的第二本體部16的內(nèi)表面。閥10還具有連接至閥桿24的密封元件或者插塞64。密封元件或者插塞64是隔膜52的中空?qǐng)A柱部54的基本為平面狀的圓形端部。閥座62以及密封元件或者閥塞64的特殊構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)將隨后予以描述。
閥10還具有帶螺紋的流體進(jìn)入端口66，其適于接收傳統(tǒng)的螺紋管接頭，例如具有內(nèi)部通道70的管接頭68。閥10具有通過(guò)第二本體部16的一部分遠(yuǎn)離閥座62軸向延伸的第二通道72。該通道72在其近端部具有被閥座62所圍繞的開(kāi)口74。當(dāng)閥10處于打開(kāi)位置時(shí)，如圖2B所示，通道72與閥座64形成流體連通。但是，當(dāng)閥10處于關(guān)閉位置時(shí)，如圖2A所示，閥桿24迫使密封元件或者插塞64抵靠底座62并且關(guān)閉通道72的開(kāi)口74。如將在隨后予以更加詳細(xì)描述的，通道、或者流體出口72是以可操作方式起作用的，以便當(dāng)所述閥處于打開(kāi)位置時(shí)接收流體例如壓力流體并且隨后從閥10排放該流體。
第三通道、或者流體進(jìn)口76形成在閥10的第二本體部16中，并且與圍繞閥座62設(shè)置的儲(chǔ)存器78形成流體連通。該儲(chǔ)存器78與隔膜52的中空?qǐng)A柱部54的一個(gè)部分形成環(huán)繞關(guān)系，并且延伸至隔膜52的撓性片60的一個(gè)表面。通道76和儲(chǔ)存器78是以可操作方式起作用的，以用于從外部源通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)管道并且然后通過(guò)流體管接頭的內(nèi)部通道例如管接頭68的通道70接收流體例如壓力流體。當(dāng)閥10處于打開(kāi)位置時(shí)，如流向箭頭79所示意的，隨著流體通過(guò)通道76、進(jìn)入儲(chǔ)存器78并且離開(kāi)通道72，由于流體轉(zhuǎn)向，儲(chǔ)存器78的特殊的碗狀構(gòu)造有利的降低了或者消除了在其它情形可能存在于所接收于其中的壓力流體中的紊流以及相關(guān)的氣泡的產(chǎn)生。根據(jù)具體的應(yīng)用，在所配送的流體中消除氣泡是非常有利的。例如，如果所配送的流體是用于數(shù)字視頻光盤(DVD)的粘結(jié)工藝，則氣泡是不希望產(chǎn)生的。
通道76與儲(chǔ)存器78形成流體連通，無(wú)論閥10處于如圖2B所示的打開(kāi)位置還是如圖2A所示的關(guān)閉位置。但是，當(dāng)閥10處于打開(kāi)位置時(shí)，通道76和儲(chǔ)存器78與通道72形成流體連通，而當(dāng)閥10處于關(guān)閉位置時(shí)，則并不與通道72形成流體連通。
閥10具有在以84所示的位置處以螺紋方式接合在本體部16的基本為圓柱形的部分82上的端頭鎖緊螺母80。端頭連接器(luer)86延伸超出本體部16的基本為圓柱形的部分82。該端頭鎖緊螺母80具有環(huán)行凹部88，其用于接收流體配送端頭92的轂90。因此，螺母80防止端頭92從連接86中滑落。配送端頭92并不形成閥10的一部分。該配送端頭92可以是由EFD公司(本發(fā)明受讓人的全資子公司)具有微小端部的端頭，其中所選擇的配送端頭的具體尺寸是所配送流體的粘度的函數(shù)。但是，應(yīng)該理解，能夠用于本發(fā)明的閥10的流體配送端頭具有寬泛的選擇范圍。閥10和流體配送端頭92相結(jié)合便構(gòu)成閥組件。
閥10還具有設(shè)置在本體12中的沖程控制帽100。該沖程控制帽100具有在104處與本體12的本體部14以螺紋方式接合的第一軸向端部102。該控制帽100還具有內(nèi)部空腔106以及位于其遠(yuǎn)端的軸向定向表面108?？刂泼?00的該軸向定向表面108與圓盤26的第二軸向定向表面34以相對(duì)的關(guān)系設(shè)置。當(dāng)閥10處于如圖2A所示的關(guān)閉位置時(shí)，控制帽100的該軸向定向表面108以距離110與圓盤26的第二軸向定向表面34相間隔。距離110等于閥10的沖程。當(dāng)閥10處于打開(kāi)位置即如圖2B所示全部或者完全打開(kāi)時(shí)，控制帽100的表面108與圓盤26的表面34以接觸方式相接合。
在閥10的本體12內(nèi)設(shè)置有彈簧112。在所示意的實(shí)施例中，該彈簧112為盤簧并且設(shè)置在控制帽100的內(nèi)部空腔106中。彈簧112圍繞閥桿24同軸的設(shè)置并且在由控制帽100形成的內(nèi)部平臺(tái)114以及圓盤26的第二軸向定向表面34之間軸向延伸。彈簧112的尺寸設(shè)置為朝向圓盤26的第二軸向定向表面34連續(xù)的施加偏壓力，該壓力沿著在圖2A中的箭頭116所示的第二軸向方向發(fā)生作用，該方向與前述的由箭頭115所示的方向相對(duì)。因此，在非操作位置，即當(dāng)壓力空氣未經(jīng)由通道44供給到空腔20的部分48從而在空腔20的部分48中存在大氣壓力時(shí)，由彈簧112朝向圓盤26的表面34所施加的偏壓力迫使閥塞64抵靠并且與閥座62形成密封接合，由此關(guān)閉第二通道72并且使得閥10處于如圖2A所示的關(guān)閉位置。如隨后描述的，當(dāng)空腔48中的壓力朝向圓盤26的表面32施加大于由彈簧112施加在圓盤26的表面34上的偏壓力的作用力時(shí)，則閥10處于如圖2B所示的打開(kāi)位置。
O形環(huán)118設(shè)置在形成于沖程控制帽100中的凹槽120內(nèi)并且與閥12的本體部14的內(nèi)表面42形成接觸式接合。閥10的沖程110可以通過(guò)調(diào)節(jié)沖程控制帽100在本體部14中的位置而進(jìn)行改變。更具體的，沖程控制帽100可以進(jìn)一步的擰入本體部14中以降低沖程100的大小，或者控制帽100可以沿著減小控制帽100在本體部14中的螺紋接合程度的方向旋轉(zhuǎn)以增加沖程110的大小。通過(guò)控制帽100的表面122中的防竄改鍵槽或者槽(未示出)可以有助于將控制帽100從本體部14中擰入或者擰出。彈性O(shè)形環(huán)118與本體部14的內(nèi)表面42的接觸式接合產(chǎn)生當(dāng)控制帽100擰入或者擰出本體部14時(shí)應(yīng)該加以克服的摩擦力。因此，O形環(huán)118對(duì)于防止在無(wú)意中可能發(fā)生的例如在振動(dòng)環(huán)境中改變閥10的沖程110是有效的。
扣環(huán)124設(shè)置在形成于本體部14的內(nèi)表面42中的凹槽126內(nèi)并且從表面42徑向向內(nèi)的延伸。該扣環(huán)124具有通過(guò)第二距離130與圓盤26的第二軸向定向表面34相間隔的軸向定向環(huán)形表面128。對(duì)于在一般操作中所期望的沖程110的范圍，該第二距離130大于閥10的沖程110，即距離130大于沖程110的最大期望值。因此，在一般操作中，扣環(huán)124將不會(huì)接觸圓盤26的第二軸向定向表面34。該扣環(huán)124對(duì)于將閥桿24和活塞元件或者圓盤26保持在閥10的本體12內(nèi)提供冗余的支持特征。
在本體部14中形成第二空腔132。該第二空腔132為環(huán)形空腔并且具有靠近隔膜52的撓性片60設(shè)置的第一軸向端部134。第四、或者排放通道136形成在閥10的本體12中。在所示意的實(shí)施例中，通道136形成在本體部14中并且與第二空腔132形成流體連通?？涨?32與通道136的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了下述的兩個(gè)功能。首先，空腔132和通道136防止了隔膜52的撓性片60被任何存在于鄰近撓性片60的空腔132中的壓力空氣施加反壓力，這是通過(guò)使得這種流體通過(guò)通道136泄漏至閥10的外部而實(shí)現(xiàn)的。如果撓性片60將被施加反壓力，則撓性片60發(fā)生撓曲的能力將被損害，這將是所不被期望的，如通過(guò)對(duì)閥10的操作的隨后描述可以理解的。而且，如果撓性片60在操作中發(fā)生破裂，則通過(guò)通道76進(jìn)入閥10的任何壓力流體將通過(guò)空腔132以及通道136從閥10中流出，由此對(duì)含有閥10的任何系統(tǒng)的操作人員提供故障指示。
O形環(huán)138在內(nèi)部空腔20的部分48和環(huán)形空腔132中間的軸向位置處以圍繞閥桿24的關(guān)系設(shè)置在本體部14內(nèi)以防止任何壓力空氣從空腔20的部分48泄漏。該O形環(huán)138利用墊圈140和扣環(huán)142保持在位。
參考圖2A、2B和圖3可以進(jìn)一步理解閥10的操作，圖3為結(jié)合有閥組件152的流體配送系統(tǒng)150的簡(jiǎn)化的示意圖。該閥組件152具有本發(fā)明的閥10以及固定到閥10上的流體配送端頭92。流體配送系統(tǒng)150具有壓力空氣源154。壓力空氣從空氣源154離開(kāi)通過(guò)管道155進(jìn)入在156示意的控制器，并且隨后通過(guò)與控制器156流體連接的另一個(gè)管道158以及三端口雙向電控電磁閥162的第一壓力進(jìn)口端160。閥162還具有第二通氣端164以及第三端166。當(dāng)閥162斷電時(shí)，通氣端口164與端口166形成流體連接從而閥10的空腔20的部分48內(nèi)的壓力空氣被排放到大氣中，如隨后所描述的。當(dāng)閥162通電時(shí)，閥162的端口160和166形成流體連接，從而壓力空氣能夠從閥162通過(guò)端166排出并且隨后流經(jīng)管道168進(jìn)入與閥10相連接的管接頭30。
控制器156可以為本發(fā)明受讓人所制造的ValveMateTM7000，或者可以為各種其它的控制器?？刂破?56具有各種控制按鈕、一個(gè)或者多個(gè)數(shù)字式指示器、壓力調(diào)節(jié)器以及允許使得各種參數(shù)例如閥162的打開(kāi)時(shí)間并且由此閥10的打開(kāi)時(shí)間可編程的內(nèi)部邏輯線路。控制器156的上述構(gòu)件未予示出或者描述，因?yàn)樗鼈円子跒楸绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解?？刂破?56和閥162經(jīng)由纜線170電連接。閥10的打開(kāi)時(shí)間是在流體從閥10以及配送端頭92排放出去之后對(duì)于釋放到以172示意的工件上的流體量的基本控制。
流體配送系統(tǒng)150還具有容納有流體176的存儲(chǔ)器174。流體176可以為各種流體。在一種應(yīng)用中，其中工件172為DVD，流體176可以為UV固化樹(shù)脂或者用于粘結(jié)工藝的類似流體。在另一種應(yīng)用中，其中工件172為高密度磁盤(CD)，則流體176可以為UV固化樹(shù)脂或者用于涂覆工藝的類似流體。
系統(tǒng)150還具有壓力氣體源178，其通過(guò)管道180、壓力調(diào)節(jié)器182以及管道184向存儲(chǔ)器174提供氣體，從而該氣體向存儲(chǔ)器174中的流體176施加壓力。存儲(chǔ)器174具有卸壓閥186以防止存儲(chǔ)器174內(nèi)形成過(guò)壓。
壓力流體176經(jīng)過(guò)與連接至閥10的流體管接頭68形成流體連通的管道188從存儲(chǔ)器174排出。然后壓力流體通過(guò)通道70和76并且經(jīng)由存儲(chǔ)器78中的開(kāi)口進(jìn)入存儲(chǔ)器78中。當(dāng)閥10處于關(guān)閉位置時(shí)，如圖2A所示，存儲(chǔ)器78與通道72不形成流體連通，并且壓力流體176在存儲(chǔ)器78中被阻塞。
而且，當(dāng)閥處于圖2A所示的關(guān)閉位置時(shí)，位于內(nèi)部空腔20的部分48中的任何壓力氣體(即加壓為超出大氣壓力)通過(guò)通道44、管接頭30、管道168、閥162的端口166排出并且經(jīng)由閥162的端口164排至大氣中。相應(yīng)的，由彈簧112沿著箭頭116所示的第二軸向方向朝向圓盤26的軸向定向表面34施加的偏壓作用力迫使閥10的插塞64抵靠在底座62上，從而通道72被關(guān)閉，由此阻止流體176從閥10排出。
當(dāng)電磁閥162通電時(shí)，壓力空氣通過(guò)管道168流至管接頭30并且進(jìn)入閥10的通道44中。空氣經(jīng)過(guò)包括腿部46的通道44進(jìn)入內(nèi)部空腔20的部分48中，所述部分48靠近活塞22的圓盤26的軸向定向表面32設(shè)置。壓力空氣沿著箭頭115所示的第一軸向方向朝向表面32施加作用力。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)空氣具有至少為70psig的壓力時(shí)，則作用在表面32上的作用力大于彈簧112施加在表面34上的偏壓力。因此，閥桿24和圓盤26沿著方向115相對(duì)于本體12軸向移動(dòng)從而閥10處于圖2B所示的打開(kāi)位置。但是，可以理解，在其它實(shí)施例中，根據(jù)彈簧112的相關(guān)參數(shù)、圓盤26的尺寸等，沿著方向115相對(duì)于本體12移動(dòng)閥桿24和圓盤26的所需空氣壓力可以改變。
隔膜52的撓性片60如圖2B所示發(fā)生撓曲，使得隔膜52的中空?qǐng)A柱部54并且由此密封元件或者閥塞64沿著方向115與閥桿24和圓盤26一起移動(dòng)。這使得閥10的插塞64從底座62產(chǎn)生位移，而這又使得存儲(chǔ)器78以及通道70和76與通道72形成流體連通。因此，壓力流體176流經(jīng)通道72，并且在該通道處從閥10排放至配送端頭92。通道72與端頭92的中空配送針93流體連通。因此，壓力流體176從端頭92的中空配送針93排出到工件172上。
閥10可以安裝在具有安裝在自動(dòng)機(jī)械的部件上的系統(tǒng)150的其它構(gòu)件例如控制器156、閥162以及管道158和168的自動(dòng)機(jī)械(未示出)的機(jī)械手(未示出)上。系統(tǒng)150的其它的構(gòu)件如存儲(chǔ)器174，例如可以安裝在地面上或者鄰近該自動(dòng)機(jī)械的其它表面上。撓性軟管可以用于系統(tǒng)150的至少一些管道，如用于容納安裝在可移動(dòng)機(jī)械手上的閥10所需要的。
閥座62以及密封元件或者插塞64的基本為平面的設(shè)計(jì)形式，使得閥10能夠在當(dāng)前的現(xiàn)有流體配送閥例如由本發(fā)明受讓人的全資子公司EFD公司制造的750系列的大約一半沖程的狀態(tài)下提供全流量。這是因?yàn)椋啾扔陂y10的閥座62和密封元件或者插塞64的基本為平面的設(shè)計(jì)形式，750系列使用錐形的閥塞/閥座結(jié)構(gòu)。因此，在閥10中可以更快的實(shí)現(xiàn)所配送流體的全流量。
在一個(gè)實(shí)施例中，閥10為具有較小沖程110的微型隔膜閥。例如，沖程110可以約為0.025英寸。在該實(shí)施例中，閥10還具有較小的總體尺寸或者包絡(luò)面。例如，在該實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于本體部12和14的外直徑的閥10的最大寬度約為0.75英寸(19.05mm)。在該實(shí)施例中，在閥桿24的近端部28的端表面29和連接器86的遠(yuǎn)端表面87之間測(cè)量的閥10的總長(zhǎng)度約為2.5英寸(63.61mm)。在該實(shí)施例中，閥10的重量約為1.62盎司(45.9g)。將其與通過(guò)閥的側(cè)壁提供控制氣體的750系列的現(xiàn)有隔膜閥的下述尺寸和重量進(jìn)行對(duì)照約為1.06英寸(26.97mm)的最大寬度；約為3.18英寸(80.91mm)的總長(zhǎng)度；約為6.4盎司(181.3g)的重量。本發(fā)明的閥10相對(duì)于現(xiàn)有750系列的閥實(shí)現(xiàn)了上述的尺寸和重量的降低，而同時(shí)提供與750系列的閥基本相同的功能特征。例如，閥10提供基本相同的流量特征，包括最大流量，并且對(duì)于不同的液相沉積而言實(shí)現(xiàn)了基本相同的濃度，而且提供不產(chǎn)生氣泡的流體配送。而且，保持了可靠的閥關(guān)閉狀態(tài)，以及調(diào)節(jié)流量的能力，并且相對(duì)于750系列的閥中使用的隔膜而言，所含有的隔膜52的使用壽命基本沒(méi)有被改變。
閥10相對(duì)于上述現(xiàn)有閥在重量和尺寸方面的顯著降低，帶來(lái)多種優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)閥10安裝在機(jī)械手上時(shí)，閥重量的降低提高了在生產(chǎn)環(huán)境中所需的時(shí)間內(nèi)機(jī)械手繞著多個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)并且從一個(gè)位置移動(dòng)至另一個(gè)位置的能力。而且，閥10的降低的重量能夠提高使用該閥10的自動(dòng)機(jī)械的使用壽命。
而且，當(dāng)安裝在機(jī)械手上時(shí)，閥10提高了其它裝置觸及工件的能力，所述工件從閥10接收流體例如壓力流體176。
雖然上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例特別詳細(xì)的加以描述，應(yīng)該理解，在不背離如限定在隨后的權(quán)利要求中的本發(fā)明的真正精神和范圍的前提下，可以做出各種修改、替代和改變。因此本發(fā)明并不局限于所描述的特定實(shí)施例，而是僅僅局限于所附權(quán)利要求中限定的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于流體配送系統(tǒng)中的閥，包括具有內(nèi)部空腔的閥體；安裝在所述閥體內(nèi)用以在打開(kāi)和關(guān)閉位置之間進(jìn)行軸向移動(dòng)的閥桿，所述閥桿具有致動(dòng)空氣通道，該通道具有空氣進(jìn)口和空氣出口，所述空氣進(jìn)口適于連接至壓力致動(dòng)空氣源并且所述空氣出口與所述內(nèi)部空腔相連通；由所述閥桿承載并且設(shè)置在所述內(nèi)部空腔中的活塞元件；流體進(jìn)口、流體出口以及位于所述流體進(jìn)口和所述流體出口之間的閥座，由此當(dāng)壓力致動(dòng)空氣通過(guò)所述致動(dòng)空氣通道被引入所述內(nèi)部空腔中并且作用于所述活塞元件時(shí)，所述閥桿能夠相對(duì)于所述閥座從所述關(guān)閉位置朝向所述打開(kāi)位置移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的閥，其中所述致動(dòng)空氣通道通過(guò)所述閥桿的一部分軸向延伸并且通過(guò)所述活塞元件軸向延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的閥，還包括固定到所述閥桿上并且與其一起軸向移動(dòng)的基本為平面狀的密封元件；并且所述閥座基本為平面狀的；當(dāng)所述閥桿處于所述打開(kāi)位置時(shí)，所述基本為平面狀的密封元件與所述基本為平面狀的閥座相間隔；當(dāng)所述閥桿處于所述關(guān)閉位置時(shí)，所述基本為平面狀的密封元件設(shè)置為與所述基本為平面狀的閥座形成接觸和密封接合，因而流體出口受到密封。
4.如權(quán)利要求1所述的閥，其中所述活塞元件為圓盤并且壓力致動(dòng)空氣在所述圓盤上施加沿著第一軸向方向起作用的作用力；并且所述閥還包括設(shè)置在所述本體中的彈簧，所述彈簧在所述圓盤上施加偏壓力，所述偏壓力沿著與所述第一軸向方向相對(duì)的第二軸向方向起作用；當(dāng)由壓力致動(dòng)空氣施加在所述圓盤上的作用力大于由所述彈簧施加在所述圓盤上的偏壓力時(shí)，所述閥桿設(shè)置為處于打開(kāi)位置；當(dāng)由所述彈簧施加在所述圓盤上的偏壓力大于由壓力致動(dòng)空氣施加在所述圓盤上的作用力時(shí)，所述閥桿設(shè)置為處于關(guān)閉位置。
5.如權(quán)利要求4所述的閥，還包括設(shè)置在所述本體中的沖程控制帽，所述沖程控制帽與所述本體相接合，所述控制帽具有內(nèi)部空腔和軸向定向表面，所述軸向定向表面設(shè)置在所述控制帽的遠(yuǎn)端；所述控制帽的所述軸向定向表面設(shè)置為與所述圓盤形成相對(duì)的關(guān)系；當(dāng)所述閥桿處于所述關(guān)閉位置時(shí)，所述控制帽的所述軸向定向表面以一定距離與所述圓盤相間隔，所述距離等于所述閥的沖程。
6.如權(quán)利要求1所述的閥，還包括形成在所述本體中的流體存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器設(shè)置為與所述閥座形成圍繞關(guān)系；當(dāng)所述閥桿處于所述打開(kāi)位置并且當(dāng)所述閥處于所述關(guān)閉位置時(shí)，所述存儲(chǔ)器與所述流體進(jìn)口形成流體連通；當(dāng)所述閥桿處于所述打開(kāi)位置時(shí)，所述存儲(chǔ)器與所述流體出口形成流體連通，當(dāng)所述閥處于所述關(guān)閉位置時(shí)，阻止在所述存儲(chǔ)器和所述流體出口之間形成流體連通。
7.如權(quán)利要求5所述的閥，其中當(dāng)所述閥桿處于所述打開(kāi)位置時(shí)，所述控制帽的所述軸向定向表面與所述圓盤形成接觸接合。
8.如權(quán)利要求5所述的閥，其中所述本體具有形成所述內(nèi)部空腔的內(nèi)表面，所述閥還包括設(shè)置在形成于所述本體的所述內(nèi)表面中的凹槽中的扣環(huán)，所述扣環(huán)從所述內(nèi)表面徑向向內(nèi)的延伸，所述扣環(huán)具有以第二距離與所述圓盤相間隔的軸向定向環(huán)形表面，所述第二距離大于所述閥的所述沖程。
9.如權(quán)利要求1所述的閥，還包括隔膜，其具有固定至所述本體的第一部分、固定至所述閥桿的第二部分以及將所述第一和第二部分相互連接的第三撓性部分。
10.如權(quán)利要求9所述的閥，其中所述隔膜的所述第二部分是設(shè)置于中心的、中空的圓柱形部分；所述隔膜的所述第一部分是設(shè)置在所述中空?qǐng)A柱部的徑向外部的環(huán)形部分；所述隔膜的所述第三部分是撓性片，所述撓性片將所述環(huán)形部分和所述中空?qǐng)A柱部分相互連接。
11.如權(quán)利要求10所述的閥，其中所述本體具有第一本體部和以螺紋方式與所述第一本體部相接合的第二本體部；所述隔膜的所述環(huán)形部分固定在所述第一和第二本體部之間。
12.如權(quán)利要求5所述的閥，還包括設(shè)置在形成于所述沖程控制帽中的凹槽中的O形環(huán)，所述O形環(huán)與所述本體形成接觸接合；所述O形環(huán)可操作以所述沖程的無(wú)意中改變。
13.如權(quán)利要求1所述的閥，還包括形成在所述本體中的第二空腔，所述第二空腔是具有靠近所述隔膜設(shè)置的第一軸向端部的環(huán)形空腔；以及形成在所述本體中并且通過(guò)所述本體的外表面延伸的排放通道，所述排放通道與所述第二空腔形成流體連通。
14.一種用于流體配送系統(tǒng)中的閥，包括具有內(nèi)部空腔的閥體；安裝在所述閥體內(nèi)用以在打開(kāi)和關(guān)閉位置之間進(jìn)行軸向移動(dòng)的閥桿；具有致動(dòng)空氣進(jìn)口和致動(dòng)空氣出口的致動(dòng)空氣通道，所述空氣進(jìn)口適于連接至壓力致動(dòng)空氣源并且所述空氣出口與所述內(nèi)部空腔相連通；由所述閥桿承載并且設(shè)置在所述內(nèi)部空腔中的活塞元件；固定到所述閥桿上并且與其一起軸向移動(dòng)的基本為平面狀的密封元件；流體進(jìn)口、流體出口以及位于所述流體進(jìn)口和所述流體出口之間的基本為平面狀的閥座，由此當(dāng)壓力致動(dòng)空氣通過(guò)所述致動(dòng)空氣通道被引入所述內(nèi)部空腔中并且作用于所述活塞元件時(shí)，所述閥桿和所述密封元件相對(duì)于所述閥座從所述關(guān)閉位置朝向所述打開(kāi)位置移動(dòng)。
15.如權(quán)利要求14所述的閥，其中所述致動(dòng)空氣通道通過(guò)所述閥桿的一部分軸向延伸并且通過(guò)所述活塞元件軸向延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的閥，還包括隔膜，其具有固定至所述閥桿以便與其一起軸向移動(dòng)的設(shè)置在中心的中空?qǐng)A柱形部分。所述密封元件為所述隔膜的中空?qǐng)A柱部的基本為平面狀的圓形端部。
17.如權(quán)利要求16所述的閥，其中所述隔膜還具有設(shè)置在所述中空?qǐng)A柱部的徑向外部的環(huán)形部分，以及撓性片，所述撓性片將所述環(huán)形部分和所述中空?qǐng)A柱部相互連接。
18.一種用于流體配送系統(tǒng)中的閥組件，包括閥；以及連接至所述閥的流體配送端頭，所述端頭具有中空的配送針；所述閥具有具有內(nèi)部空腔的閥體；安裝在所述閥體內(nèi)用以在打開(kāi)和關(guān)閉位置之間進(jìn)行軸向移動(dòng)的閥桿，所述閥桿具有致動(dòng)空氣通道，該通道具有空氣進(jìn)口和空氣出口，所述空氣進(jìn)口適于連接至壓力致動(dòng)空氣源并且所述空氣出口與所述內(nèi)部空腔相連通；由所述閥桿承載并且設(shè)置在所述內(nèi)部空腔中的活塞元件；流體進(jìn)口、流體出口以及位于所述流體進(jìn)口和所述流體出口之間的閥座，當(dāng)壓力致動(dòng)空氣通過(guò)所述致動(dòng)空氣通道被引入所述內(nèi)部空腔中并且作用于所述活塞元件時(shí)，所述閥桿相對(duì)于所述閥座從所述關(guān)閉位置朝向所述打開(kāi)位置移動(dòng)。固定到所述本體的端頭鎖緊螺母，所述流體配送端頭由所述螺母鎖緊；所述流體配送端頭具有與所述閥的所述流體出口形成流體連通的中空針。
19.如權(quán)利要求18所述的閥組件，其中所述端頭鎖緊螺母具有環(huán)形凹部；所述流體配送端頭具有轂，所述轂設(shè)置在所述凹部?jī)?nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于流體配送系統(tǒng)中的閥。該閥具有帶內(nèi)部空腔的本體以及閥桿，閥桿安裝在閥體內(nèi)在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間軸向運(yùn)動(dòng)。該閥桿具有致動(dòng)空氣通道，該通道具有空氣進(jìn)口和空氣出口，該空氣進(jìn)口適于連接在壓力致動(dòng)空氣源上。該空氣出口與內(nèi)部空腔相連通。該閥還具有由閥桿承載并且設(shè)置在內(nèi)部空腔中的活塞元件。該閥還具有流體進(jìn)口、流體出口以及設(shè)置在流體進(jìn)口和流體出口之間的閥座，由此當(dāng)壓力致動(dòng)空氣通過(guò)致動(dòng)空氣通道被引入內(nèi)部空腔中并且作用于活塞元件上時(shí)，閥桿能夠相對(duì)于閥座從關(guān)閉位置朝向打開(kāi)位置移動(dòng)。
文檔編號(hào)F16K31/122GK1796844SQ20051011335
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者瓦倫·N·斯特朗 申請(qǐng)人:諾信公司