專利名稱：一種容器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容器系統(tǒng)，更具體地講，特別是涉及用于半導(dǎo)體加工工業(yè)的容器系統(tǒng)，包括塑料圓桶，圓桶帶有端口和用來連接或封閉所述端口的裝配組件。
已知的容納和分配高純度化學(xué)物質(zhì)的塑料圓桶容器系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上十分復(fù)雜，帶有許多密封件，因此價(jià)格較高。這種高成本決定了系統(tǒng)部件必須多次使用而不能只用一次。其復(fù)雜性在某種程度上是由在克服吹塑成型模制加工缺陷的同時(shí)還必須提供高完整性的端口接頭和封蓋所造成的。這些缺陷主要與吹塑成型模制加工中端口形成螺紋面和密封面時(shí)所固有的高誤差有關(guān)。通常，這種系統(tǒng)在圓桶的頸部使用內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋在吹塑成型模制加工過程中形成。第二裝配件將與頸部螺紋接合，夾住并沿軸向壓緊第二裝配件和頂部邊緣之間或第二裝配件和至少頸部朝上表面之間的密封環(huán)，于是注射模制的第二裝配件將提供適當(dāng)精度的螺紋面和密封面以安裝封蓋或分配頭。例如，可參見美國(guó)專利號(hào)5,526,956；5,511,692；5,667,253；5,636,769和5,108,015，所有這些專利都被引用參考。通常，第二裝配件與封蓋或分配頭之間的這種連接使用軸向承載的O型圈。在這樣的容器系統(tǒng)中，必須經(jīng)常更換軸向承載的O型圈，且對(duì)分配頭和封蓋的擰緊扭矩要求十分嚴(yán)格。因此需要有一種能夠使O型圈壽命較長(zhǎng)且對(duì)擰緊扭矩要求不那么嚴(yán)格的密封系統(tǒng)。
另外，這些第二裝配件通常需要有相當(dāng)大的環(huán)形空間，因?yàn)橐c端口頸部的內(nèi)螺紋相嚙合。這種空間要求限制了流體管道的可用空間。而且，內(nèi)螺紋很難清潔。
這種容器系統(tǒng)可使用分配頭和向下管組件，通過吸力抽出圓桶中的化學(xué)物質(zhì)。通常，這種分配頭和向下管組件在結(jié)構(gòu)上十分復(fù)雜，帶有若干密封面，因此要求精確模制或加工。所以需要有一種使用簡(jiǎn)單的分配頭和向下管組件的容器系統(tǒng)，并使密封面的數(shù)目減少到最少。
需要提供一種簡(jiǎn)單的容器系統(tǒng)，其可提供封蓋和分配頭的密封面和連接面，以應(yīng)用于半導(dǎo)體加工工業(yè)的高純度化學(xué)物質(zhì)。這種系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的部件，O型圈的數(shù)目最少，并能提供具有高度完整性的連接件和封蓋。
用于這種端口的封蓋可以有或不設(shè)通風(fēng)孔并可帶有閥門以排出圓桶積累的壓力。這類封蓋通常由帶有外露開口、小孔、加工槽的多個(gè)部件構(gòu)成，這些部件之間有接合面。這樣的開口、接合面、凹槽和小孔會(huì)成為雜質(zhì)、污染物、圓桶中物質(zhì)或其它物質(zhì)的聚集點(diǎn)。而且，這樣的開口、小孔和接合面形成圓桶內(nèi)物質(zhì)泄漏的通道或污染物進(jìn)入圓桶內(nèi)的入口。因此需要有一種小孔、通孔和部件之間接合面數(shù)目最少的封蓋。這種封蓋最好具有完全覆蓋頸部的光滑外殼，沒有任何暴露的小孔、開口或封蓋各部件之間的接合面。
另外，與第二裝配件上的封蓋不同，直接與內(nèi)螺紋密封的封蓋，如一種插塞，則要求直接壓緊所述插塞，而要求與圓桶內(nèi)物質(zhì)接觸的封蓋部分不含防紫外線添加劑必然使插塞的外面也沒有紫外線抑制劑，插塞外面并不處于理想的狀況。因此需要這樣的封蓋，其擰緊到頸部螺紋上的部件不同于密封頸部開口并暴露于圓桶內(nèi)物質(zhì)的部分。
通過用固定螺帽將分配頭的凸緣固定到端口可以將傳統(tǒng)的分配頭安裝在端口上。通常，固定螺帽只提供向下的力或擰緊力。拆除分配頭以及拆開分配頭中的任何流體連接件都是通過單獨(dú)的手工操作來進(jìn)行。即，首先松開固定螺帽，然后向上提起分配頭。當(dāng)分配頭中的流體連接件是軸向連接的同心部件時(shí)，所述手工操作分離可能會(huì)遇到一定的機(jī)械阻力。所述阻力可能導(dǎo)致連接件突然意外松開和分離，使得殘余液體從同心部件中濺出。尤其是，在如半導(dǎo)體加工工業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域中，所涉及的液體可能是高腐蝕性的，可造成嚴(yán)重的人身傷害事件。
因此要求有這樣一種系統(tǒng)，在將分配頭拆下的時(shí)候，能夠安全可控地松開分配頭中的液體連接件。
在其它優(yōu)選實(shí)施例中，封蓋最好包含圓柱形的內(nèi)套管部分以接合密封套管的圓桶形密封面，比如通過O形圈，封蓋中具有通道，通道包括頸部螺紋和固定件上相配合的梯形螺紋之間的螺紋間隙。在通道中可以布置微孔膜，使得氣體能夠通過，但防止圓桶中液體泄漏。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和特征是，向下管組件可簡(jiǎn)單地下降卡扣在適當(dāng)位置。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和特征是，帶有螺紋接頭的向下管組件提供了一種連接簡(jiǎn)單但能形成具有高度完整性的可靠密封。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和特征是，簡(jiǎn)化的向下管組件很容易裝配，制造成本較低，因此促進(jìn)了圓桶和向下管組件的一次性使用。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和特征是，當(dāng)如上所述將封蓋安裝在多層的圓桶上時(shí)，封蓋的所有外露聚乙烯都含有紫外線抑制劑，而所有暴露于圓桶內(nèi)物質(zhì)的聚乙烯則不含紫外線抑制劑。而且，封蓋的兩個(gè)組成部件只須寬松地連接在一起就可以實(shí)現(xiàn)密封。也就是說，扭矩不會(huì)從外殼傳遞到與頸部螺紋接合的另外的部件上。此外，對(duì)外殼部分?jǐn)Q緊的嚴(yán)格要求被降到最小，因?yàn)榉饪谄膹较蛎芊獠⒉灰揽繑Q緊外殼部分。
本發(fā)明還有的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)和特征是，固定螺帽使得分配頭和向下管組件之間的液體連接部分能夠可控地分開。這種可控分離使分離過程具有很高的安全性。
圖4是圓桶的向下管組件、分配頭和端口的分解圖；圖5是向下管組件的透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的套管的透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的位于端口的封蓋的剖視圖；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的與圓桶端口接合的封蓋的部分詳細(xì)剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的封口片的底視圖；

圖10是圖9中封口片的頂視圖；圖11是封蓋外殼部分的透視圖；圖12是具有可控分離性能的分配頭的分解透視圖；圖13是圖12中分配頭主體的正面圖和局部剖視圖；圖14是推力件的平面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的一種分配頭主體的剖視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的一種分配頭主體的剖視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的一種分配頭主體的剖視圖。
本發(fā)明的主要部件是帶有熔合粘結(jié)套管24的吹塑成型模制圓桶22、向下管組件26、以及可以是分配頭32或封蓋34的端口裝配組件30。這種圓桶包含兩個(gè)端口35、36，每個(gè)端口都具有頸部38和端部開口39。
這種吹塑成型模制圓桶與本技術(shù)領(lǐng)域中已知的那些圓桶類似，也具有基本上平面的底部40、基本上平面的頂部42、上圓桶邊44和下圓桶邊46。并具有基本上是圓柱形的側(cè)壁48和通常用來容納超純化學(xué)物質(zhì)52的中空內(nèi)部50。
參見圖2，圖2是示出適用于形成這種吹塑成型模制圓桶的常見吹塑成型模制設(shè)備的剖視圖。吹塑成型模制設(shè)備56具有型坯擠出部分58、一對(duì)半模60和62、以及吹制銷64。在優(yōu)選實(shí)施例中，吹制銷64帶有在開始進(jìn)行吹塑成型模制加工之前套在表面的注射套管70。當(dāng)模具部分合攏時(shí)，型坯被擠壓到所述注射模制套管部分并熔合粘結(jié)到一起。模具部分76、78帶有螺紋成形面80，從而在吹塑模制圓桶的頸部38上形成外部梯形螺紋。
套管可以具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)以形成牢固的機(jī)械連接。
參見圖3、4、5和6，圖中示出了端口35、端口裝配組件30和向下管組件26的細(xì)節(jié)。圖4是向下管組件26、端口35和分配頭32的分解圖。端口35包含由頸部38和套管24構(gòu)成的管頸37。頸部38具有外部梯形螺紋80、頂部邊緣82和端部開口39。圖6中以透視圖示出頸部38中的套管24。套管帶有上凸緣86和第一接合構(gòu)件90，其中第一接合構(gòu)件90設(shè)計(jì)成帶有支承面92的凸肩。套管具有基本上是圓柱形的內(nèi)表面94并包含O型密封面98和朝下的指狀接合部分99。注意端口35具有軸線A，頸部與圓柱形內(nèi)表面94是同軸和同心的。
繼續(xù)參考圖3、4和5，向下管組件26包括向下管102、螺紋接頭104和環(huán)形支承件108，其中螺紋接頭104構(gòu)成向上延伸的液體連通部分。環(huán)形支承件108具有外緣110和若干環(huán)形布置的通道112。在外緣110上是設(shè)計(jì)成向下延伸指狀件的第二接合構(gòu)件116，帶有傾斜楔形部分120和接合面122。環(huán)形支承件還帶有設(shè)計(jì)成凸緣形狀的限位件126。具體參考圖3，向下管組件26下降到端部開口39中而“卡”在和落在套管上面，并在凸肩90處與套管24接合。指狀件116的接合面122鎖定在凸肩的下表面。環(huán)形支承件的凸緣126落在凸肩上面。在圖3中示出了四個(gè)第二接合構(gòu)件116，其中兩個(gè)以橫斷面示出。
在優(yōu)選實(shí)施例中，頸部38與套管24在接合面132熔合粘結(jié)到一起。在具體應(yīng)用中也可以采用其它的密封方法如焊接、膠粘、螺紋連接。
繼續(xù)參考圖3，分配頭32包括帶有中心第一流體管142和第二流體管144的主體140。分配頭32帶有向下延伸的液體連通部分，形成擴(kuò)口管形狀的螺紋接合部分148，擴(kuò)口管的尺寸可裝配到螺紋接頭104上并與之密封接合。圖3A示出了螺紋接合部分148的一個(gè)實(shí)施例，其具有帶有收縮段149的內(nèi)腔147。環(huán)繞螺紋接頭104和螺紋接頭部分148的是環(huán)形空間152。所述環(huán)形空間與第二流體管144是流體連通的。沿環(huán)形通道112也與環(huán)形空間152相連通，從而使第二流體管144與圓桶頂部42附近的內(nèi)部50連通。分配頭還具有螺帽形狀的固定件156，帶有形狀和大小可與頸部38上的外部梯形螺紋相配合的內(nèi)部梯形螺紋160。分配頭帶有將第一流體管和第二流體管分別連接到管路系統(tǒng)的兩個(gè)連接件部分164、166。所示連接件部分可采用本發(fā)明的專利受讓單位Fluoroware公司以商標(biāo)F1areTek銷售的擴(kuò)口管連接件。
主體140適合用化學(xué)惰性的塑料如含氟聚合物注射模制形成，比如用烷氧基全氟(PFA)。主體具有帶圓形外周174的圓柱形部分170，在所示實(shí)施例中其圓形外周174包含O型凹槽。主體還帶有沿徑向向外延伸的凸緣部分180，可與固定件156接合并夾在所述固定件與套管的頂面182之間。分配頭和端口之間的主密封在O型圈186處，在本實(shí)施例中，基本上是一種純徑向的密封。換句話說，固定件156將分配頭夾緊到端口上所提供的軸向力不會(huì)影響到O型圈186的壓縮，也不會(huì)影響到O型圈186所形成的密封完整性。O型圈可以用氟化乙丙烯橡膠(FEP)中的硅制成。第二密封可以由凸緣180和套管頂面182之間的接合面188來形成。
螺紋接合部分148具有適當(dāng)?shù)某叽?，使得由固定件提供的夾緊力能夠?qū)⑼辜?91及其環(huán)形接合面192定位在包圍螺紋接頭104開口196的上周邊表面上。因此螺紋接合部分148在上周邊表面處形成密封，且其尺寸可使得在所述擴(kuò)口管的圓柱形部分198與螺紋接頭的圓柱形外表面199之間還形成徑向密封。第一流體管的尺寸與向下管組件的內(nèi)孔206一致。
向下管組件可以由單獨(dú)注射模制而成或由機(jī)械加工塑料部件制成，最好是由化學(xué)惰性的塑料如PFA制成，可以用焊接或者其它的方法將它們適當(dāng)?shù)剡B接在一起。
參見圖7、8、9、10和11，圖中示出了封蓋34及其部件組成的端口裝配組件30。封蓋包括封口片220構(gòu)成的主體212，封口片220可轉(zhuǎn)動(dòng)地接合設(shè)計(jì)成外殼部分222的固定件中，外殼部分222在基本上是圓柱形的側(cè)壁230帶有內(nèi)部梯形螺紋226，側(cè)壁230與具有外緣234的頂部232成為一個(gè)整體。封口片220帶有向下延伸的具有圓形外緣242的圓柱形部分240，圓形外緣242具有O型凹槽以支承O型圈244。所述O型圈沿半徑方向與套管24的圓柱形內(nèi)表面94密封。封口片可以是實(shí)心的不帶孔，或者可以帶有固定在凹進(jìn)部分252的微孔膜250，具有穿過封口片延伸到外殼部分和封口片之間內(nèi)部空間264中的孔260，構(gòu)成路徑270。該路徑進(jìn)一步延伸到并包括內(nèi)部梯形螺紋226和管頸部38的外部梯形螺紋80之間的螺紋間隙266。梯形螺紋具有構(gòu)成路徑270的所述間隙266，不管封蓋是緊密地還是松動(dòng)地固定在管頸38上。
在優(yōu)選實(shí)施例中，封蓋的外殼部分222中可以有防紫外線的添加劑。封口片220最好是用超純聚乙烯制成，不帶添加劑如紫外線抑制劑。封口片可以用與圓桶的內(nèi)接觸面290相同的高純聚乙烯制成。參見圖7，三層的圓桶壁用虛線畫出。內(nèi)層290可以是超純聚乙烯。外層292通?？梢杂脦в凶贤饩€抑制劑的聚乙烯制成。中間層294可以利用模制加工或再循環(huán)使用圓桶的再循環(huán)廢聚乙烯制成。因此有了圖7所示多層的圓桶和封蓋，帶有紫外線抑制劑的聚乙烯就不會(huì)暴露于圓桶中的物質(zhì)，而且當(dāng)蓋好封蓋時(shí)，超純聚乙烯也不會(huì)暴露于外面。
參見圖8，圖中示出了本發(fā)明的重要特征，更具體地說是O型圈244。O型圈的密封面98位于直立的基本上是垂直的無凹槽的圓柱形側(cè)壁298上。因此，O型圈在軸向荷載最小或沒有軸向荷載的情況下形成密封，基本上是完全徑向負(fù)載的密封可以使密封壽命更長(zhǎng)且對(duì)固定件222的擰緊要求不那么嚴(yán)格。
參見圖12，13和14，圖中示出了本發(fā)明特定實(shí)施例中可控分離特征的細(xì)節(jié)。分配頭主體140帶有固定螺帽156壓緊在端口頸部上的凸緣部分180。在本實(shí)施例中，帶有切口部分314的角撐板312形成接合部分316，當(dāng)擰松固定螺帽156以脫離分配頭和拆開流體連接部分如螺紋接頭與螺紋接合部分時(shí)，推力件322作用在該接合部分316上。類似地，與第一接合部分316相對(duì)布置的第二接合部分320形成推力接收部分。帶有狹縫330的推力件322是用彈性硬質(zhì)塑料制成，狹縫330使得推力件能夠張開以便安裝并定位在固定螺帽的上面、第一和第二接合部分316、320的下面。推力件還帶有較薄部分336，使得推力件能夠更加容易地放置在分配頭主體140上，以及容易從分配頭主體140上脫離。彈性O(shè)型圈340安裝在環(huán)形凹槽344中使推力件適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诜峙漕^主體140上。推力件中孔344做成適當(dāng)?shù)男螤钜苑戏峙漕^主體的外部形狀。這特別適合于分配頭主體的壁厚保持最小的情況。
當(dāng)固定螺帽和分配頭固定在端口頸部時(shí)，擰松固定螺帽向上推動(dòng)推力件，而且同時(shí)向上推動(dòng)分配頭主體的接合部分316、320。這使螺紋接合部分在螺紋接頭上沿軸向滑動(dòng)而脫離螺紋接頭。固定螺帽的螺紋部分348和螺紋接合部分的長(zhǎng)度具有適當(dāng)?shù)某叽?，使得螺紋接頭與螺紋接合部分能夠在從端口頸部上完全擰松固定螺帽之前分離。
參見圖15、16和17，圖中示出了另外一些接合件，這些接合件可以與固定螺帽或中間推力件接合而在分配頭主體上形成向上的分離力以分離流連接部分。這些實(shí)施例都使用螺紋固定螺帽和頸部螺紋構(gòu)成的提升機(jī)構(gòu)139。圖15示出了分配頭主體140上的另外螺紋352和能夠?qū)雍霞奈恢眠M(jìn)行調(diào)整的螺紋接合件354。圖16示出了固定螺帽可向下在上面滑過的整體楔形接合件，能有效地防止固定螺帽向上滑動(dòng)而將其鎖定。圖17示出了可壓配合到分配頭主體的塑料銷360。
在不違背本發(fā)明精神或基本特征的情況下，還可以用其它特定方式來實(shí)施本發(fā)明，因此本實(shí)施例在各方面都被認(rèn)為是說明性的而非限制性的，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求而非由上述說明來確定。
權(quán)利要求
1.一種容器系統(tǒng)，包括塑料圓桶，其頂部帶有端口，所述端口具有端部開口，頸部從所述頂部向上延伸并與之整體形成，所述頸部帶有螺紋并具有垂直軸線；固定在所述頸部的管子，朝所述圓桶的底部向下延伸，所述向下管包括向上延伸到所述端部開口中并向上延伸的流體連接部分；端口裝配組件，可接合到所述端口，所述組件的主體外圓周的尺寸加工成可安裝在所述端部開口中，相配合的連接部分設(shè)計(jì)成可滑動(dòng)地與所述向上延伸的連接部分密封連接，而且當(dāng)所述主體沿軸線方向向上升到分離高度時(shí)，所述相配合的連接部分與所述向上延伸的連接件分離，所述端口裝配組件還包括帶有螺紋的固定件，所述固定件可在所述主體上轉(zhuǎn)動(dòng)而與所述頸部螺紋嚙合或松開，當(dāng)沿松開方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述固定件時(shí)，所述固定件沿軸向壓緊在所述主體上使所述主體沿軸向向上提升，當(dāng)所述主體到達(dá)松開高度時(shí)，所述固定件與所述頸部螺紋脫離，其中所述松開高度在所述分離高度之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述向上延伸連接部分設(shè)計(jì)成螺紋接頭，而所述相配合的連接部分是向下延伸的螺紋接合部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述向下管是向下管組件的一部分，所述組件可以下降卡扣到所述端部開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述端口帶有向內(nèi)延伸的凸肩，所述向下管組件與所述凸肩接合使所述向下管組件固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述固定件是帶有內(nèi)螺紋的螺帽，而所述頸部帶有外螺紋。
6.一種容器系統(tǒng)，包括分配頭和圓桶，所述圓桶包括構(gòu)成端部開口的頸部和固定在所述端部開口中的向下管組件，所述頸部帶有螺紋，所述分配頭包括主體和固定螺帽，所述主體可密封到所述端部開口并可沿軸向連接到所述向下管組件上，與所述向下管組件形成流體密封，所述固定螺帽可相對(duì)于所述主體轉(zhuǎn)動(dòng)，與所述頸部的螺紋接合，當(dāng)沿?cái)Q緊方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可將所述分配頭固定到所述圓桶的所述端部開口，而當(dāng)沿松開方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可使所述分配頭從所述圓桶上脫離，當(dāng)沿松開方向轉(zhuǎn)動(dòng)所述固定螺帽時(shí)，所述固定螺帽沿軸向壓緊在所述主體上而使所述主體沿軸向向上升，其中，所述固定螺帽和所述頸部設(shè)計(jì)成可使得在所述固定螺帽脫離所述頸部螺紋之前，所述主體與所述向下管組件分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述向上延伸連接部分設(shè)計(jì)成螺紋接頭，而所述配合的連接部分是向下延伸的螺紋接合部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述向下管組件可以下降卡扣到所述端部開口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述端口帶有向內(nèi)延伸的凸肩，所述向下管組件與所述凸肩接合使所述向下管組件固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述固定螺帽帶有內(nèi)螺紋，而所述頸部帶有外螺紋。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的容器系統(tǒng)，其特征在于，所述分配頭主體是用含氟聚合物制成的。
全文摘要
在優(yōu)選實(shí)施例中，吹塑成型模制圓桶的端口包含帶有外部梯形螺紋的頸部和帶有凸肩的端部開口?？坌拖蛳鹿芙M件位于所述凸肩上并帶有向上延伸的螺紋接頭。分配頭或封蓋可放置在端口內(nèi)并周帶螺紋的固定螺帽加以固定。分配頭帶有延伸到螺紋接合部分而與向上延伸螺紋接頭形成密封的第一流體管，以及通往螺紋接頭周圍環(huán)形空間的第二流體管，用來形成回流管路或提供替代抽出液體的空氣或氣體。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述帶螺紋的螺帽提供軸向緊固力，而且當(dāng)松開固定螺帽時(shí)還提供使螺紋接合部分與螺紋接頭分離的軸向脫離力，螺紋接頭的分離發(fā)生在螺紋固定螺帽脫離頸部螺紋之前。
文檔編號(hào)B67D7/76GK1449350SQ01814602
公開日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
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