波纹管膜片组件

技术领域

本公开的实施方式总体上涉及一种用于质量流量控制的系统和方法，更具体地涉及质量流量控制器的膜片。

背景技术

质量流量控制器用于调控气体到期望位置的质量流速。例如，一些质量流量控制器在处理气体被输送到处理用途的环境中(诸如在等离子体处理系统中)精确地调控质量流速。这样的质量流量控制器在调控质量流速中通常利用膜片的沿着气体的流路(也被称为“湿路(wetted path)”)的偏转。

质量流量控制器膜片通常包括圆形薄金属片，该圆形薄金属片的直径典型地为25mm以上，这可以允许大偏转(例如，60微米至100微米)；然而，具有较小占地面积(footprint)的质量流量控制器需要较小直径的膜片，这可能不满足某些用途所需的大偏转。

对这种较小占地面积的质量流量控制器的需求日益增长，因此在本领域中需要一种新的膜片设计，以解决目前的一些缺陷，特别是那些涉及在较小直径膜片中维持大偏转能力的缺陷。

发明内容

以下呈现了与本文所公开的一个或多个方面和/或实施方式相关的简要概述。因此，以下概述不应被认为是与所有预期方面和/或实施方式相关的广泛概述，也不应被认为是标识与所有预期方面和/或实施方式相关的重要或关键要素，或划定与任何特定方面和/或实施方式相关联的范围。因此，以下概述的唯一目的是在下面呈现的详细说明之前以简化形式呈现与本文公开的机构相关联的一个或多个方面相关的某些概念。

本公开的一些方面的特征可以是具有流路的质量流量控制器，所述流路包括控制阀腔，所述控制阀腔包括控制阀腔入口和控制阀腔出口。所述质量流量控制器包括：质量流量计，其被构造为测量流过所述流路的气体的质量流速；控制器，其被构造为响应于来自所述质量流量计的质量流速信号而提供致动器控制信号；和致动器，其被构造为响应于致动器控制信号而移动。所述质量流量控制器还包括膜片组件，所述膜片组件被构造为所述膜片组件的至少一部分在所述控制阀腔内可移动地伸缩。所述膜片组件包括：孔；侧壁，其从所述孔延伸并围绕中心轴线布置，所述侧壁包括多个回旋部；和提升阀，其包括面向所述孔的内表面和面向所述控制阀腔入口的外密封表面。推杆可以沿着所述中心轴线从所述提升阀的内表面延伸穿过所述孔，以使所述推杆能够联接到所述致动器。所述推杆可以响应于所述致动器的动作而沿着所述中心轴线移动，以使所述提升阀的外密封表面能够打开和关闭穿过所述控制阀腔的流路。

本公开的其它方面的特征可以是具有流路的质量流量控制器，所述流路包括控制阀腔，所述控制阀腔包括控制阀腔入口和控制阀腔出口。所述质量流量控制器可以包括：质量流量计，其被构造为测量流过所述流路的气体的质量流速；控制器，其被构造为响应于来自所述质量流量计的质量流速信号而提供致动器控制信号；和致动器，其被构造为响应于所述致动器控制信号而移动。所述质量流量控制器还可以包括膜片组件，所述膜片组件可以包括用于将所述控制阀腔密封成与所述致动器分开的部件、用于打开和关闭穿过所述控制阀腔的流路的部件以及联接在用于密封的所述部件和用于打开和关闭的所述部件之间的波纹管。推杆可以将所述膜片组件联接到所述致动器，使得所述膜片组件响应于所述致动器而移动。

附图说明

图1图示了具有膜片组件的质量流量控制器的示例性实施方式的截面图。

图2图示了具有膜片组件的图1的质量流量控制器的常开控制阀组件的放大截面图，其中膜片组件具有形成的带凸缘的顶表面。

图3图示了具有膜片组件的质量流量控制器的常开控制阀组件的示例性实施方式的截面图，其中膜片组件具有独立联接的带凸缘的顶表面。

图4图示了具有膜片组件和施力弹簧的质量流量控制器的常闭控制阀组件的示例性实施方式的截面图。

图5图示了具有膜片组件的质量流量控制器的常闭控制阀组件的示例性实施方式的截面图，其中膜片组件具有一体化推杆。

图6图示了具有膜片组件的质量流量控制器的常开控制阀组件的示例性实施方式的截面图，其中膜片组件与夹块一体化并具有形成的提升阀。

图7图示了具有膜片组件的质量流量控制器的常开控制阀组件的示例性实施方式的截面图，其中膜片组件与夹块一体化并具有独立联接的提升阀。

图8A图示了具有形成的带凸缘的顶表面的膜片组件的示例性实施方式的截面图。

图8B图示了具有独立联接的带凸缘的顶表面的膜片组件的示例性实施方式的截面图。

图9A图示了具有一体化推杆和形成的带凸缘的顶表面的膜片组件的示例性实施方式的截面图。

图9B图示了具有一体化推杆和独立联接的带凸缘的顶表面的膜片组件的示例性实施方式的截面图。

具体实施方式

本文使用的术语“示例性”是指“用作示例、实例或例示”。本文说明为“示例性”的任何实施方式不必一定要被解释为比其它实施方式优选或有利。

本公开可以使质量流量控制器的小直径膜片(例如，7mm至9mm)能够具有大偏转能力(例如，40微米至60微米)，这可以允许以比以前可行的更高流速(例如，20标准升/分钟(SLM))进行质量流量控制。另外，本公开可以使某些典型的质量流量控制器组成部件(诸如典型的控制阀组件的弹簧和推杆)能够从湿路中移除，从而能够防止这些组成部件的与气体暴露相关联的腐蚀或其它劣化。另外，本公开可以使质量流量控制器的控制阀组件能够在不需要传统上与控制阀相关联的弹簧的情况下进行操作。通过实施本公开的设备，可以获得质量流量控制器的显著改进，能够使具有较小占地面积的质量流量控制器更可靠。

本公开的一些实施方式可以包括具有流路的质量流量控制器，流路包括具有入口和出口的控制阀腔。质量流量控制器还可以包括质量流量计和控制器，质量流量计被构造为测量流过流路的气体的质量流速，控制器被构造为响应于来自质量流量计的质量流速信号提供致动器控制信号。质量流量控制器还可以包括致动器，致动器被构造为响应于致动器控制信号而移动。致动器例如可以通过压电致动器、螺线管致动器或本领域已知的其它致动器来实现。质量流量控制器还可以包括膜片组件，膜片组件被构造为膜片组件的至少一部分在控制阀腔内可移动地伸缩，这能够控制穿过流路的气流。膜片组件可包括：孔；侧壁，其从孔延伸并围绕中心轴线布置，侧壁包括多个回旋部；和提升阀，其包括面向孔的内表面和面向入口的外密封表面。具有多个回旋部的侧壁也可称为波纹管。这种独特的膜片组件设计，在本文中称作“波纹管膜片组件”(或更简单地称作“膜片组件”)，相比于传统的膜片组件可以以更小的直径实现更大的偏转。质量流量控制器还可以包括推杆，推杆沿着中心轴线从提升阀的内表面延伸穿过孔以能使推杆联接到致动器，其中推杆响应于致动器的动作而沿着中心轴线移动，以能够使提升阀的外密封表面打开和关闭穿过控制阀腔的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔的流路的部件。

在一些实施方式中，膜片组件可以包括带凸缘的顶表面，其中带凸缘的顶表面被构造为密封控制阀腔，能够使流路中的压力受到控制和维持。另外，通过带凸缘的顶表面提供的密封可以使推杆和其它质量流量控制器组成部件能够被保护以免暴露于流路内的气体，能够防止腐蚀或其它与气体相关的劣化。因此，带凸缘的顶表面可以提供用于将控制阀腔密封成与致动器分开的部件，并且波纹管可以联接在用于密封的部件(诸如带凸缘的顶表面)与用于打开和关闭穿过控制阀腔的流路的部件(诸如提升阀的外密封表面)之间。带凸缘的顶表面和提升阀均可以与膜片组件的侧壁形成为一体件，或者可替代地，带凸缘的顶表面和提升阀均可以是诸如通过焊接而联接到膜片组件的侧壁的加工件，其中带凸缘的顶表面被联接到孔附近并且提升阀被联接到与孔相反的端部。

在一些实施方式中，提升阀的内表面可以包括被构造为接收推杆的诸如锥形缺口等的凹部。这种凹部可以通过防止推杆的横向移动(可能破坏正确的阀关闭)而能够增加质量流量控制器的可靠性。

在其它实施方式中，推杆可以以形成为一个零件的方式与提升阀的内表面一体化。与上述提升阀凹部一样，推杆的一体化可以通过防止推杆横向移动而能够增加可靠性，并且还可以通过减少零件的数量实现更简化的坚固结构，从而能够限制与独立制造的零件的结合相关联的误差传播。

在一些实施方式中，膜片组件的回旋部或波纹管可以被构造为沿着膜片组件的中心轴线变形，并且在变形时施加回复力。当不受其它力的干扰时，该回复力可以诸如经由推杆将提升阀固定在默认的息止位置(resting position)。结果，膜片组件本身可以在质量流量控制器内起弹簧的作用，使质量流量控制器能够在没有传统上与控制阀相关联的附加弹簧的情况下进行操作。在一些实施方式中，膜片组件的类似弹簧的功能还可以用于与控制阀相关联的一个或多个弹簧协同工作，以实现具有改进功能的各种构造，诸如具有施加相反的回复力以增加膜片组件返回到默认的息止位置的趋势的弹簧和膜片组件的构造。可以改变回旋部的壁厚、弯曲度(tortuosity)和几何形状，以获得特别有效的弹簧比率(spring rate)。根据用途和质量流量控制器的设计，膜片组件的回复力可以用作例如压缩或膨胀弹簧力。

在一些实施方式中，提升阀的外密封表面可以定位在使得穿过控制阀腔的流路常开的默认息止位置。例如，提升阀的外密封表面的息止位置可以处于退缩状态，在控制阀腔的入口与出口之间留下不被阻碍的流路。推杆可以将提升阀推到伸长状态，使提升阀的外密封表面阻碍控制阀腔入口与出口之间的流路。随着来自推杆的力减小到正常水平，提升阀的外密封表面可以返回到默认的息止位置，使穿过控制阀腔的流路返回到流路常开的状态。

在其它实施方式中，提升阀的外密封表面可以定位在使得穿过控制阀腔的流路常闭的默认息止位置。例如，提升阀的外密封表面的息止位置可以处于伸长状态，阻碍控制阀腔的入口与出口之间的流路。由推杆施加到提升阀的力可以减小，这可以使提升阀的外密封表面退缩并在控制阀腔的入口与出口之间留下不被阻碍的流路。随着来自推杆的力增大到正常水平，提升阀的外密封表面可以伸出并返回到默认息止位置，使穿过控制阀腔的流路返回到流路常闭的被阻碍状态。

现在参照附图，图1图示了具有膜片组件130的质量流量控制器100的示例性实施方式的截面图。质量流量控制器100可以具有流路，流路接收穿过质量流量控制器入口102的气体，并将气体引入质量流量控制器100的旁路部104中，其中一些气体被分流到质量流量计106中并且随后在下游重新加入气体的主流路中。如果穿过控制阀腔110的流路处于打开的不被阻碍状态，则气体可以继续沿着流路穿过旁路部出口108到控制阀腔入口109并进入控制阀腔110。然后，气体可以沿着流路前进穿过控制阀腔出口111，并穿过质量流量控制器出口112离开质量流量控制器100。

可以使用质量流量控制器100的控制阀组件来调控沿着流路的气体的流动，其可以包括致动器114、动作增强组件116、推杆118、夹块120和膜片组件130。控制阀组件可以联接到质量流量控制器基板122。质量流量计106可以被构造为测量流过流路的气体的质量流速，并且基于气体的质量流速发出质量流速信号125。质量流量控制器100的控制器126可以被构造为基于并响应于来自质量流量计106的质量流速信号125向致动器114提供致动器控制信号127。质量流速设定点128可以经由质量流速设定点信号129传递到控制器126，并且控制器126可以将质量流速信号125与质量流速设定点信号129进行比较，以确定适当的致动器控制信号127并向致动器114发送适当的致动器控制信号127。致动器114可以被构造为响应于致动器控制信号127而移动，并且可以例如通过压电致动器、螺线管致动器或本领域已知的其它致动器来实现。致动器114可以与动作增强组件116交互，动作增强组件116可以放大致动器114的动作并将致动器114的动作传递到推杆118。推杆118可以与膜片组件130交互以提供可以使膜片组件130从退缩的常开状态伸长的力。

图2图示了具有膜片组件130的图1示例性实施方式的质量流量控制器100的常开控制阀组件200的放大截面图，其中膜片组件130具有可以形成为一体件的带凸缘的顶表面236。膜片组件130可以包括：孔231；侧壁234，其从孔231向下延伸并围绕中心轴线布置，侧壁234包括多个回旋部，形成波纹管；和提升阀232，提升阀232包括面向孔231的内表面和面向控制阀腔入口109的外密封表面。膜片组件130可以被构造为使得膜片组件130的至少一部分在控制阀腔110内可移动地伸缩，这能够控制穿过流路的气流。膜片组件130的设计相比于传统金属片膜片组件可以以更小的直径实现更大的偏转。推杆118可以沿着中心轴线从提升阀232的内表面延伸穿过孔231，以使推杆118能够经由动作增强组件116联接到致动器114，动作增强组件116可以通过铰链状机构放大致动器114的动作并将致动器114的动作传递到推杆118。致动器114和推杆118可以与具有倒圆角表面的动作增强组件116交互，倒圆角表面允许动作增强组件116在随着这种交互不产生过度应力的情况下枢转。推杆118可以响应于致动器114的动作而沿着中心轴线移动，以使提升阀232的外密封表面能够打开和关闭穿过控制阀腔110的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔110的流路的部件。

膜片组件130可以包括带凸缘的顶表面236，其中带凸缘的顶表面236被构造为密封控制阀腔110，能够使流路中的压力受到控制和维持。另外，由带凸缘的顶表面236提供的密封可以使推杆118和其它质量流量控制器部件能够被保护以免暴露于流路内的气体，能够防止腐蚀或其它与气体相关的劣化。因此，带凸缘的顶表面236可以提供用于将控制阀腔110密封成与致动器114以及动作增强组件116分开的部件。侧壁234或波纹管可以联接在用于密封的部件(诸如带凸缘的顶表面236)与用于打开和关闭穿过控制阀腔的流路的部件(诸如提升阀232的外密封表面)之间。所示的带凸缘的顶表面236在孔231附近与侧壁234形成为一体件，而提升阀232可以是诸如通过焊接而在与孔231相反的端部联接到侧壁234的诸如加工零件等的单独件。提升阀232的内表面可以包括被构造为接收可能具有倒圆角端部的推杆118的凹部(诸如锥形缺口)。这种凹部可以通过防止推杆118的横向移动(可能破坏正确的阀关闭)而能够增加质量流量控制器100的可靠性。然而，其它实施方式可能潜在地以各种推杆几何形状为特征，例如具有平坦端部的推杆，其可以直接与没有凹部的提升阀交互。

膜片组件130可以安装在控制阀腔110内，并且可以在夹块120与质量流量控制器基板122之间固定就位。膜片组件130的带凸缘的顶表面236可以安装在质量流量控制器基板122的孔口内，并由夹块120的突起保持就位，该突起延伸到孔口内并将带凸缘的顶表面236压入孔口内的唇部中以确保控制阀腔110的密封。诸如金属O形环等的O形环可以在孔口内布置在夹块120与质量流量控制器基板122之间。夹块120可以包括被构造为接收推杆118的凹部，并且夹块120可以经由例如螺钉或其它紧固件联接到质量流量控制器基板122。

膜片组件130的侧壁234的回旋部或波纹管可以被构造为沿着膜片组件130的中心轴线变形，并且在变形时施加回复力。当不受其它力干扰时，该回复力可以诸如经由推杆118向着常开的息止位置对提升阀232施力。结果，膜片组件130本身可以在质量流量控制器100内起弹簧的作用，使得能够在没有传统上与控制阀相关联的附加弹簧的情况下使质量流量控制器100进行操作。可以改变侧壁234的回旋部的壁厚、弯曲度和几何形状，以获得特别有效的弹簧比率。

提升阀232的外密封表面的息止位置可以定位在常开的退缩状态，使得穿过在控制阀腔入口109与控制阀腔出口111之间的控制阀腔110的流路常开并且不被阻碍；然而，膜片组件130示出为处于伸长的关闭状态，而不是打开的息止位置。推杆118可以将提升阀232推入这种伸长状态，使提升阀232的外密封表面阻碍控制阀腔入口109与控制阀腔出口111之间的流路。在一些情况下，提升阀232的外密封表面可以完全伸长成与控制阀腔入口109交互，并防止任何穿过控制阀腔110的流动。随着推杆118提供的力减小到正常的息止水平，提升阀232的外密封表面可以返回到常开的息止位置，允许膜片组件130的回复力使提升阀232的外密封表面退缩，并且使穿过控制阀腔110的流路返回到流路的常开状态。通过经由致动器114控制膜片组件130的这种伸缩可以调控穿过质量流量控制器100的气体的流动。

现在参照图3，图示了具有膜片组件330的质量流量控制器的常开控制阀组件300的示例性实施方式的截面图，其中膜片组件330具有独立联接的带凸缘的顶表面336。除了夹块320和膜片组件330的带凸缘的顶表面336的特征之外，图3的控制阀组件300与图2中绘示的控制阀组件200基本相同。特别地，膜片组件330的带凸缘的顶表面336和提升阀332均是诸如通过焊接而联接到膜片组件330的侧壁334的诸如加工零件等的单独件，其中带凸缘的顶表面336定位在孔331附近，提升阀332定位在与孔331相反的端部。所产生的带凸缘的顶表面336的厚度大于图2实施方式中形成的带凸缘的顶表面236的厚度。结果，与图2实施方式的孔231相比，孔331略长。另外，夹块320通过利用夹块320的平坦底面施加压力而将较厚的带凸缘的顶表面336保持就位，而不是如图2实施方式那样通过利用夹块120的突起施加压力，从而确保控制阀腔110的密封。带凸缘的顶表面336的这种密封构造可以使流路中的压力能够受到控制和维持。另外，由带凸缘的顶表面336提供的密封可以使推杆118和其它质量流量控制器组成部件能够被保护以免暴露于流路内的气体，从而能够防止腐蚀或其它与气体相关的劣化。因此，带凸缘的顶表面336可以提供用于将控制阀腔110密封成与致动器114以及动作增强组件116分开的部件。在所有其它方面，图3实施方式与图2实施方式相同。

现在参照图4，图示了具有膜片组件130和施力弹簧424的质量流量控制器的常闭控制阀组件400的示例性实施方式的截面图。除了控制阀组件400的常闭定位之外，图4的控制阀组件400与图2所示的控制阀组件200大体相同，该常闭定位通过设计有相关联的施力弹簧424的不同动作增强组件416和包含在质量流量控制器基板422内的略微不同的控制阀腔入口409实现。除了控制阀腔入口409以旁路部出口108附近的附加脊为特征之外，控制阀腔入口409总体上与图2实施方式中绘示的控制阀腔入口109相同。控制阀腔入口409可以是平坦的或者具有附加脊。附加脊是制作密封表面的不同方式。附加脊通过减小接触面积来增加提升阀232与控制阀腔入口409之间的压力。

动作增强组件416可以在支点417的相反两侧分别与推杆118和致动器114交互，以使致动器114的运动能够通过杠杆状机构被放大并传递到推杆118，从而改变由推杆118向提升阀232施加的力。例如，如果致动器114向下延伸或移动并在支点417的右侧向动作增强组件416施加力，则由于动作增强组件416在支点417左侧的部分可能会向上枢转，经由动作增强组件416施加到推杆118的力可能会减小，从而允许推杆118沿着膜片组件130的中心轴线向上移动。推杆118可以响应于致动器114的动作而沿着膜片组件130的中心轴线移动，以使提升阀232的外密封表面能够打开和关闭穿过控制阀腔110的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔110的流路的部件。

动作增强组件416可以与施力弹簧424交互，施力弹簧424在推杆118附近定位于支点417的左侧。动作增强组件416可以具有向上延伸到施力弹簧424的中心凹部中的突起，该突起可以使施力弹簧424在操作期间随时间推移维持其定位。施力弹簧424可以在与动作增强组件416相反的一端附接到控制阀组件400的壁，并且可以在变形时在动作增强组件416的顶表面上施加回复力。例如，当施力弹簧424随着提升阀232的外密封表面从伸长的息止状态退缩而被压缩时，施力弹簧424可以通过对动作增强组件416施加向下的力而对提升阀232的外密封表面朝向常闭的伸长息止状态施力。由施力弹簧424施加的力可以经由推杆118和动作增强组件416传到提升阀232。致动器114通过动作增强组件416可以抵消由施力弹簧424施加的力，以使提升阀232的外密封表面退缩并打开穿过控制阀腔110的常闭的流路。另外，膜片组件130的类似弹簧的功能也可以用于和与动作增强组件416相关联的施力弹簧424协同工作，诸如在施力弹簧424和膜片组件130施加相反的回复力的构造中，能够增大膜片组件130和提升阀232的外密封表面返回到默认的息止位置的趋势。可替代地，施力弹簧424和膜片组件130可以被构造为施加不相反的回复力，从而能够使施加到施力弹簧424和膜片组件130二者上的负载减小，从而能够延长两个零件的寿命。

提升阀232的外密封表面的息止位置可以定位于常闭的伸长状态，使得穿过控制阀腔入口409与控制阀腔出口111之间的控制阀腔110的流路常闭并被阻碍，如图所示。在一些情况下，提升阀232的外密封表面可以完全伸长成与控制阀腔入口409接合，并且防止任何穿过控制阀腔110的流。诸如通过致动器114的经由动作增强组件416传递到推杆118的动作可以减小由推杆118对提升阀232施加的力，这可以使提升阀232的外密封表面退缩，并在控制阀腔入口409与控制阀腔出口111之间留下不被阻碍的流路。随着由推杆118提供的力增大到正常的息止水平，提升阀232的外密封表面可以伸长并返回到常闭的息止位置，诸如当由致动器114施加到动作增强组件416的力随着致动器114向上移动或退缩而减小时，允许施力弹簧424和膜片组件130中的至少一者的回复力使提升阀232的外密封表面伸长并使穿过控制阀腔110的流路返回到流路的常闭的被阻碍状态。通过经由致动器114控制膜片组件130的这种伸缩可以调控气体的流动。

现在参照图5，图示了具有膜片组件530的质量流量控制器的常闭控制阀组件500的示例性实施方式的截面图，膜片组件530具有一体化推杆539。除了具有一体化推杆539的膜片组件530、略不同的动作增强组件516设计、以及没有施力弹簧，并且控制阀腔入口109与图2的实施方式中绘示的控制阀腔入口109相同以外，图5的控制阀组件500与图4中绘示的控制阀组件400大体相同。

膜片组件530可以具有以形成为一个零件的方式与提升阀532的内表面一体化的一体化推杆539。与前述实施方式的推杆一样，一体化推杆539可以沿着膜片组件530的中心轴线从提升阀532的内表面在侧壁534之间延伸并穿过附近具有带凸缘的顶表面的孔531，以使一体化推杆539能够经由动作增强组件516联接到致动器114，动作增强组件516可以放大致动器114的动作并通过杠杆状机构将致动器114的动作传递到一体化推杆539。一体化推杆539可以响应于致动器114的动作而沿着膜片组件530的中心轴线移动，以使提升阀532的外密封表面能够打开和关闭穿过控制阀腔110的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔110的流路的部件。一体化推杆539的一体化可以通过防止推杆横向移动而能够使可靠性增加，并且还可以通过减少零件的数量而能够实现更加简化、坚固的结构，从而能够限制与独立制造的零件的结合相关联的误差传播。

动作增强组件516可以在支点517的相反两侧与一体化推杆539和致动器114互动，以使致动器114的运动能够通过杠杆状机构被放大并传递到一体化推杆539，从而改变由一体化推杆539施加到提升阀532的力。例如，如果致动器114向下延伸或移动并在支点517的右侧对动作增强组件516施加力，则由于动作增强组件516的在支点517左侧的部分将会向上枢转，向上的力将会经由动作增强组件516施加到一体化推杆539，使一体化推杆539向上移动，并向上拉附接的提升阀532。

动作增强组件516可以将一体化推杆539的端部上的球形突起接收定位到支点517左侧的面向上的承窝(socket)中。膜片组件530可以用作弹簧，并且在变形时施加回复力，该回复力经由一体化推杆539传递到动作增强组件516的面向上的承窝，使得控制阀组件500能够以较少的所需零件起作用。例如，膜片组件530在从息止状态压缩时可以通过施加膨胀力对提升阀532的外密封表面朝向常闭的伸长息止状态施力，随着提升阀532的外密封表面从伸长息止状态退缩时，其可以对动作增强组件516施加向下的力。如上所述，致动器114可以抵消由膜片组件530施加到动作增强组件516的力，从而使提升阀532的外密封表面退缩，并打开穿过控制阀腔110的常闭流路。结果，一体化推杆539可以响应于致动器114的动作而沿着膜片组件530的中心轴线移动，以使提升阀532的外密封表面能够打开和关闭穿过控制阀腔110的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔110的流路的部件。

提升阀532的外密封表面的息止位置可以定位于常闭的伸长状态，使得穿过控制阀腔入口109与控制阀腔出口111之间的控制阀腔110的流路常闭并被阻碍，如图所示。在一些情况下，提升阀532的外密封表面可以完全伸长成与控制阀腔入口109交互，并防止任何穿过控制阀腔110的流。通过诸如致动器114的经由动作增强组件516传递到一体化推杆539的动作可以增大由一体化推杆539对提升阀532施加的向上的拉力，这可以使提升阀532的外密封表面退缩，并在控制阀腔入口109与控制阀腔出口111之间留下不被阻碍的流路。随着由一体化推杆539提供的向上拉力减小到正常的息止水平，提升阀532的外密封表面可以伸长并返回到常闭的息止位置，诸如当通过致动器114施加到动作增强组件516的力随着致动器114向上移动或退缩而减小时，允许膜片组件530的回复力使提升阀532的外密封表面伸长并使穿过控制阀腔110的流路返回到流路的常闭的被阻碍状态。通过经由致动器114控制膜片组件530的这种伸缩可以调控气体的流动。

现在参照图6，图示了具有膜片组件630的质量流量控制器的常开控制阀组件600的示例性实施方式的截面图，膜片组件630与夹块620一体化并具有形成的提升阀632。控制阀组件600可以联接到质量流量控制器基板622，如果穿过控制阀腔610的流路处于打开的不被阻碍的状态，则质量流量控制器基板622可以具有允许气体从旁路部出口608流到控制阀腔入口609并进入控制阀腔610的流路。于是，气体可以沿着流路前进穿过控制阀腔出口611，并穿过质量流量控制器出口612离开质量流量控制器。

膜片组件630可以包括：孔631；侧壁634，其从孔631向下延伸并围绕中心轴线布置，侧壁634包括形成波纹管的多个回旋部；和提升阀632，其包括面向孔631的内表面和面向控制阀腔入口609的外密封表面。膜片组件630可以被构造为使得膜片组件630的至少一部分在控制阀腔610内可移动地伸缩，这能够控制穿过流路的气流。膜片组件630的设计相比于传统金属片膜片组件可以以更小的直径实现更大的偏转。绘示的致动器114和动作增强组件116与图2实施方式的致动器和动作增强组件相同。推杆618可以从提升阀632的内表面沿着中心轴线延伸穿过孔631，以使推杆618能够经由动作增强组件116联接到致动器114，动作增强组件116可以通过铰链状机构放大致动器114的动作并将致动器114的动作传递到推杆618。致动器114和推杆618可以与具有倒圆角表面的动作增强组件116交互，以使动作增强组件116在随着该交互不产生过度应力的情况下枢转。推杆618可以响应于致动器114的动作而沿着中心轴线移动，以使提升阀632的外密封表面能够打开和关闭穿过控制阀腔610的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔610的流路的部件。

膜片组件630可以具有带凸缘的顶表面，带凸缘的顶表面诸如通过焊接而被一体化到夹块620中以形成单个零件，其中带凸缘的顶表面与夹块620的一体化被构造为密封控制阀腔610，从而能够使流路中的压力受到控制和维持。另外，通过将带凸缘的顶表面与夹块620一体化而提供的密封可以使推杆618和其它质量流量控制器组成部件能够被保护以免暴露于流路内的气体，从而能够防止腐蚀或其它与气体相关的劣化。因此，带凸缘的顶表面与夹块620的一体化可以提供用于将控制阀腔610密封成与致动器114以及动作增强组件116分开的部件。侧壁634或者波纹管可以联接在用于密封的部件(诸如一体化的带凸缘的顶表面和夹块620)与用于打开和关闭穿过控制阀腔610的流路的部件(诸如提升阀632的外密封表面)之间。提升阀632可以与膜片组件630的位于与孔631相反的端部的侧壁634形成为一体件。提升阀632的内表面可以包括被构造为接收可以具有倒圆端部的推杆618的诸如宽凹进等的凹部。这种凹部可以通过防止推杆618的横向移动(可能破坏正确的阀关闭)而能够增加质量流量控制器的可靠性。然而，其它实施方式可能潜在地以各种推杆几何形状为特征，例如具有平坦端部的推杆，其可以直接与没有凹部的提升阀交互。

膜片组件630可以安装在控制阀腔610和夹块620的凹部内，并且可以通过带凸缘的顶表面与孔631附近的夹块620以及夹块620的顶表面一体化而固定就位。诸如金属O形环等的O形环在膜片组件630的侧壁634附近在质量流量控制器基板622的孔口内可以布置在夹块620与质量流量控制器基板622之间。夹块620可以经由例如螺钉或其它紧固件联接到质量流量控制器基板622。

膜片组件630的侧壁634的回旋部或波纹管可以被构造为沿着膜片组件630的中心轴线变形，并且在变形时施加回复力。当不受其它力的干扰时，该回复力可以诸如经由推杆618向着常开的息止位置对提升阀632施力。结果，膜片组件630本身可以起施力弹簧的作用，使得能够在没有传统上与控制阀相关联的附加弹簧的情况下操作控制阀组件600。可以改变侧壁634的回旋部的壁厚、弯曲度和几何形状，以获得特别有效的弹簧比率。

提升阀632的外密封表面的息止位置可以定位在常开的退缩状态，使得穿过控制阀腔入口609与控制阀腔出口611之间的控制阀腔610的流路常开并且不被阻碍；然而，膜片组件630示出为处于伸长的关闭状态，而不是打开的息止位置。推杆618可以将提升阀632推入这种伸长状态，使提升阀632的外密封表面阻碍控制阀腔入口609与控制阀腔出口611之间的流路。在一些情况下，提升阀632的外密封表面可以完全伸长成与控制阀腔入口609交互，并防止任何穿过控制阀腔610的流。随着由推杆618提供的力减小到正常的息止水平，从而允许膜片组件630的回复力使提升阀632的外密封表面退缩并且使穿过控制阀腔610的流路返回到流路的常开状态时，提升阀632的外密封表面可以返回到常开的息止位置。通过经由致动器114控制膜片组件630的这种伸缩，控制阀组件600可以调控气体的流动。

现在参照图7，图示了具有膜片组件730的质量流量控制器的常开控制阀组件700的示例性实施方式的截面图，其中膜片组件730与夹块720一体化并具有独立联接的提升阀732。控制阀组件700可以联接到质量流量控制器基板722，如果穿过控制阀腔710的流路处于打开的不被阻碍的状态，则质量流量控制器基板722可以具有允许气体从旁路部出口708穿过孔口元件713流到控制阀腔入口709并且进入控制阀腔710的流路。通过提供影响流动的结构几何形状，孔口元件713可以更好地控制进入控制阀腔710的流的某些方面，诸如操作期间的方向性、速度和湍流。例如，孔口元件713可以提供较窄的几何形状以增大进入控制阀腔710的流速。于是，气体可以沿着流路前进穿过控制阀腔出口711，并穿过质量流量控制器出口712离开质量流量控制器。

膜片组件730可以包括：孔731；侧壁734，其从孔731向下延伸并围绕中心轴线布置，侧壁734包括形成波纹管的多个回旋部；和提升阀732，其包括面向孔731的内表面和面向控制阀腔入口709的外密封表面。膜片组件730可以被构造为使得膜片组件730的至少一部分在控制阀腔710内可移动地伸缩，这能够控制穿过流路的气流。膜片组件730的设计相比于传统金属片膜片组件可以以更小的直径实现更大的偏转。绘示的致动器114和动作增强组件116与图2实施方式的致动器和动作增强组件相同。推杆718可以从提升阀732的内表面沿着中心轴线延伸穿过孔731，以使推杆718能够经由动作增强组件116联接到致动器114，动作增强组件116可以通过铰链状机构放大致动器114的动作并将致动器114的动作传递到推杆718。致动器114和推杆718可以与具有倒圆角表面的动作增强组件116交互，倒圆角表面允许动作增强组件116在随着这种交互不产生过度应力的情况下枢转。推杆718可以响应于致动器114的动作而沿着中心轴线移动，以使提升阀732的外密封表面能够打开和关闭穿过控制阀腔710的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔710的流路的部件。

膜片组件730可以具有带凸缘的顶表面，带凸缘的顶表面诸如通过焊接而被一体化到夹块中以形成单个零件，其中带凸缘的顶表面与夹块720的一体化被构造为密封控制阀腔710，从而能够使流路中的压力受到控制和维持。另外，由带凸缘的顶表面与夹块720的一体化提供的密封可以使推杆718和其它质量流量控制器组成部件能够被保护以免暴露于流路内的气体，从而能够防止腐蚀或其它与气体相关的劣化。因此，带凸缘的顶表面与夹块720的一体化可以提供用于将控制阀腔710密封成与致动器114和动作增强组件116分开的部件。侧壁734或者波纹管可以联接在用于密封的部件(诸如一体化的带凸缘表面和夹块720)与用于打开和关闭穿过控制阀腔的流路的部件(诸如提升阀732的外密封表面)之间。提升阀732可以是诸如通过焊接而在与孔731相反的端部联接到侧壁734的诸如加工零件等的单独件。提升阀732的内表面可以包括被构造为接收可以具有倒圆端部的推杆718的诸如宽凹进等的凹部。这种凹部可以通过防止推杆718的横向移动(可能破坏正确的阀关闭)而能够增加质量流量控制器的可靠性。然而，其它实施方式可能潜在地以各种推杆几何形状为特征，例如具有平坦端部的推杆，其可以直接与没有凹部的提升阀交互。

膜片组件730可以安装在控制阀腔710和夹块720的凹部内，并且可以通过带凸缘的顶表面与孔731附近的夹块720以及夹块720的顶表面一体化而固定就位。诸如金属O形环等的O形环在膜片组件730的侧壁734附近在质量流量控制器基板722的孔口内可以布置在夹块720与质量流量控制器基板722之间。夹块720可以经由例如螺钉或其它紧固件联接到质量流量控制器基板722。

膜片组件730的侧壁734的回旋部或波纹管可以被构造为沿着膜片组件730的中心轴线变形，并在变形时施加回复力。当不受其它力的干扰时，该回复力可以诸如经由推杆718向着常开的息止位置对提升阀732施力。结果，膜片组件730本身可以起施力弹簧的作用，使得能够在没有传统上与控制阀相关联的附加弹簧的情况下操作控制阀组件700。可以改变侧壁734的回旋部的壁厚、弯曲度和几何形状，以获得特别有效的弹簧比率。

提升阀732的外密封表面的息止位置可以定位在常开的退缩状态，使得穿过控制阀腔入口709与控制阀腔出口711之间的控制阀腔710的流路常开并且不被阻碍；然而，膜片组件730示出为处于伸长的关闭状态，而不是常开的息止位置。推杆718可以将提升阀732推入这种伸长状态，使提升阀732的外密封表面阻碍控制阀腔入口709与控制阀腔出口711之间的流路。在一些情况下，提升阀732的外密封表面可以完全伸长成与布置在控制阀腔入口709内的孔口元件713交互，并防止任何穿过控制阀腔710的流。随着由推杆718提供的力减小到正常的息止水平，从而允许膜片组件730的回复力使提升阀732的外密封表面退缩并且使穿过控制阀腔710的流路返回到流路的常开状态时，提升阀732的外密封表面可以返回到常开的息止位置。通过经由致动器114控制膜片组件730的这种伸缩，控制阀组件700可以调控气体的流动。

现在参照图8A，图示了膜片组件830a的示例性实施方式的截面图，膜片组件830a具有诸如在图1、图2和图4的实施方式中绘示的膜片组件130中形成的带凸缘的顶表面。膜片组件830a可以是大致筒形，并且可以包括：孔831a；侧壁834a，其从孔831a向下延伸并围绕中心轴线840布置，侧壁834a包括形成波纹管的多个回旋部；和提升阀832a，其包括内表面和外密封表面，内表面面向孔831a，外密封表面可以包括被构造为与流路内的气体相互作用的、如图所绘示的凸缘。膜片组件830a可以被构造为可移动地伸缩，例如膜片组件830a的至少一部分沿着质量流量控制器的流路布置在控制阀腔内，这能够用于控制穿过流路的气流。膜片组件830a的设计相比于传统金属片膜片组件可以以更小的直径实现更大的偏转。提升阀832a的内表面可以包括被构造为接收推杆的诸如所绘的锥形缺口的凹部838a，该推杆可以具有诸如倒圆端部的各种几何形状的端部。该凹部可以通过防止推杆的横向移动(可能破坏正确的阀关闭)而能够增加质量流量控制器的可靠性。侧壁834a可以包围由凹部838a接收的推杆，使推杆能够从提升阀832a的内表面沿着中心轴线840延伸穿过孔831a从而能够联接到致动器。推杆可以响应于致动器的动作而沿着中心轴线840移动，以使提升阀832a的外密封表面能够例如打开和关闭穿过控制阀腔的流路，从而提供用于打开和关闭穿过控制阀腔的流路的部件。

膜片组件830a可以具有带凸缘的顶表面836a，带凸缘的顶表面836a横向延伸并且可以被构造为例如密封控制阀腔，从而能够使质量流量控制器的流路中的压力受到控制和维持。另外，由带凸缘的顶表面836a提供的密封能力可以使诸如致动器、动作增强组件、推杆或施力弹簧等的质量流量控制器组成部件能够被保护以免暴露于流路内的气体，从而能够防止腐蚀或其它与气体相关的劣化。因此，带凸缘的顶表面836a可以提供用于将控制阀腔密封成与致动器以及动作增强组件分开的部件，并且侧壁834a或波纹管可以联接在用于密封的部件(诸如带凸缘的顶表面836a)与用于打开和关闭穿过控制阀腔的流路的部件(诸如提升阀832a的外密封表面)之间。示出的带凸缘的顶表面836a可以与孔831a附近的侧壁834a形成为一体件，而示出的提升阀832a可以是诸如通过焊接而联接到与孔831a相反的端部处的侧壁834a的诸如加工零件等的单独件。带凸缘的顶表面836a可以提供用于固定膜片组件830a的部件。例如，膜片组件830a可以安装在质量流量控制器的控制阀腔内，并且带凸缘的顶表面836a可以被压在夹块与质量流量控制器基板之间，以将膜片组件830a固定就位。

膜片组件830a的侧壁834a的回旋部或波纹管可以被构造为沿着膜片组件830a的中心轴线840变形，并且当变形时施加回复力。例如，当不受其它力的干扰时，该回复力可以诸如经由推杆向着默认的息止位置对提升阀832a施力。结果，膜片组件830a本身可以在控制阀组件内起施力弹簧的作用，从而能够在没有传统上与控制阀相关联的附加弹簧的情况下进行操作。可以改变侧壁834a的回旋部的壁厚、弯曲度和几何形状，以获得特别有效的弹簧比率。膜片组件830a可包括诸如金属的非脆性材料，当变形时，非脆性材料可以使回复力更大，并保护膜片组件830a免于破裂。

现在参照图8B，图示了膜片组件830b的示例性实施方式的截面图，膜片组件830b具有独立联接的带凸缘的顶表面836b，诸如在图3实施方式中绘示的膜片组件330。除了带凸缘的顶表面836b和略厚的侧壁834b以外，图8B的膜片组件830b与图8A中绘示的膜片组件830a基本相同。如在图8A实施方式中那样，膜片组件830b可以是大致筒形，并且可以包括：孔831b；侧壁834b，其从孔831b向下延伸并围绕中心轴线840布置，侧壁834b包括形成波纹管的多个回旋部；和提升阀832b，其包括内表面和外密封表面，内表面面向孔831b且可以包括凹部838b，外密封表面可以包括被构造为与流路内的气体相互作用的、如图所绘示的凸缘。与图8A实施方式相比，膜片组件830b的带凸缘的顶表面836b和提升阀832b均是诸如通过焊接而联接到膜片组件830b的侧壁834b的诸如加工零件等的单独件，其中带凸缘的顶表面836b定位在孔831b附近，提升阀832b定位在与孔831b相反的端部。所产生的带凸缘的顶表面836b的厚度大于图8A实施方式的形成的带凸缘的顶表面836a的厚度。此外，侧壁834b包括延伸到带凸缘的顶表面836b中的长颈部850。

带凸缘的顶表面836a和836b是密封表面，因此，可以用金属O形环密封带凸缘的顶表面836a和836b。图8B的带凸缘的顶表面836b的较大厚度(与图8A的较薄的带凸缘的顶表面836a相比)能够更好地应对用金属O形环密封所需的力，而不会使带凸缘的顶表面836b变形或损坏。长颈部850允许将带凸缘的顶表面836b配合并焊接到膜片组件830b的侧壁834b。

在一些情况下，可以通过可替换的、可互换的组成部件更灵活地制造诸如带凸缘的顶表面836b和提升阀832b等的未形成的单独件。例如，提升阀832b的可替代设计可以在不改变整个膜片组件830b的制造工艺的情况下生产和互换，这可以潜在地降低生产成本。

现在参照图9A，图示了膜片组件930a的示例性实施方式的截面图，膜片组件930a具有诸如在图5实施方式中绘示的膜片组件530中的一体化推杆939a和形成的带凸缘的顶表面936a。图9A的膜片组件930a除了具有一体化推杆939a且缺少图8A实施方式的凹部838a之外，与图8A中绘示的膜片组件830a基本相同。如图8A实施方式中那样，膜片组件930a可以是大致筒形，并且可以包括：孔931a；侧壁934a，其从孔931a向下延伸并围绕中心轴线840布置，侧壁934a包括形成波纹管的多个回旋部；和提升阀932a，其包括内表面和外密封表面，内表面面向孔931a，外密封表面可以包括被构造为与流路内的气体相互作用的、如图所绘示的凸缘。

与图8A的实施方式相比，膜片组件930a可以具有以形成为一个零件的方式与提升阀932a的内表面一体化的一体化推杆939a。与前述实施方式的推杆一样，一体化推杆939a可以沿着膜片组件930a的中心轴线840从提升阀932a的内表面在侧壁934a之间延伸并穿过在附近具有带凸缘的顶表面936a的孔931a，以使一体化推杆939a可以联接到致动器。一体化推杆939a的顶端可以包括被构造为与例如质量流量控制器的动作增强组件或致动器交互的球形突起。一体化推杆939a可以例如响应于致动器的动作而沿着膜片组件930a的中心轴线840移动，以使提升阀932a的外密封表面能够打开和关闭穿过控制阀腔的流路，提供用于打开和关闭穿过控制阀腔的流路的部件。一体化推杆939a的一体化可以通过防止推杆横向移动而能够增加可靠性，并且还能够通过减少零件的数量来实现更简化的坚固结构，从而能够限制与独立制造的零件的结合相关联的误差传播。

现在参照图9B，图示了具有一体化推杆939b和独立联接的带凸缘的顶表面936b的膜片组件930b的示例性实施方式的截面图。除了带凸缘的顶表面936b和略厚的侧壁934b以外，图9B的膜片组件930b基本上与图9A中绘示的膜片组件930a相同。如在图9A实施方式中那样，膜片组件930b可以是大致筒形的，并且可以包括：孔931b；侧壁934b，其从孔931b向下延伸并围绕中心轴线840布置，侧壁934b包括形成波纹管的多个回旋部；和提升阀932b，其包括内表面和外密封表面，内表面面向孔931b，外密封表面可以包括被构造为与流路内的气体相互作用的、如图所绘示的凸缘。膜片组件930b可以具有以与提升阀932b形成为一个零件的方式与提升阀932b的内表面一体化的一体化推杆939b。与图9A实施方式相比，膜片组件930b的带凸缘的顶表面936b和具有一体化推杆939b的提升阀932b均是诸如通过焊接而联接到膜片组件930b的侧壁934b的诸如加工零件的单独件，其中带凸缘的顶表面936b定位在孔931b附近，提升阀932b定位在与孔931b反的端部。所产生的带凸缘的顶表面936b的厚度大于图9A实施方式的形成的带凸缘的顶表面936a的厚度。结果，与图9A实施方式的孔931a相比，孔931b略长。

对所公开的实施方式的前述说明是为了使本领域的任何技术人员都能够制作或使用本发明。这些实施方式的各种变型对于本领域技术人员来说是显而易见的，在不脱离本发明的主旨和范围的情况下，本文限定的通用原则可以应用于其它实施方式。因此，本发明并不旨在局限于本文所示的实施方式，而是符合与本文所公开的原则和新颖特征相一致的最宽范围。