專利名稱：具有密封檢驗通道和低泡沫回流通道的大容量分配頭的制作方法
本申請要求2001年7月12日申請的、在此引用作為參考的美國臨時申請60/305061的優(yōu)先權。
〔技術領域〕本發(fā)明涉及一種配件，具體地說，本發(fā)明涉及一種可輸送腐蝕和高純凈流體且具有多個流動通道的分配頭。
〔背景技術〕在半導體加工、制藥和化學品制造工業(yè)中，使用高純凈、高侵蝕和/或高腐蝕性液體。出于安全和質量方面的考慮，必須將這些液體裝在高可靠和完整的容器及分配系統(tǒng)中。用于輸送這些液體的連接件、管和配件必須由高惰性材料制成。人們發(fā)現含氟聚合物適合于在這些環(huán)境中使用。管通常由PFA制成，配件、閥元件和分配頭可由如PFA和PTFE這樣的元件及其它含氟聚合物構成。用于輸送這些液體的容器通常為高純凈聚乙烯制成的塑料桶，例如確定轉讓給Fluoroware，Inc.的美國專利No.6045000中所描述的，Fluoroware，Inc.是本發(fā)明所有者的前任公司。轉讓給FSI Corporation的美國專利US4699298和確定轉讓給Fluoroware，Inc.的美國專利US5108015都對適合于與這些桶一起使用的分配頭進行了描述。在此引用上述三個專利作為參考。
桶通常具有桶口，桶口帶有桶體插件，桶體插件包括連接到向上的同心連接套上的下向孔管道部分。蓋裝在桶口和桶體插件上，以便于運輸或儲藏桶。上述的分配頭與插件相連接，并具有連接到連接套上并與其密封接合的主流體通道。
在某些應用場合，當從桶上卸下分配頭時，需要自動切斷主流體通道中經過分配頭的流體流。這通常是通過一個設置在中心的彈簧加載的提升閥來完成的，在將分配頭連接到桶體插件上時，提升閥下降到開啟位置。在卸下分配頭時，這種提升閥閉合，并因此而避免在卸下分配頭時分配頭和主管道中的流體發(fā)生溢出。這種分配頭通常具有一個與中心支座元件相接觸的軸向接合部分，中心支座元件由多個輻條支承在插件的主流體通道中間。該結構允許流體在輻條之間流動。雖然輻條和中心支座元件干擾并限制了主流體流，但這種結構機械工作狀態(tài)良好。
分配頭通常具有通氣孔，以便于允許排出流體由經過連接在分配頭配件上的第二管道供應的氣體來代替。分配頭還可具有密封檢驗結構。分配頭通常具有多個密封到桶體插件和桶口上的同心O形環(huán)。密封檢驗結構構成位于分配頭上的一個配件，該配件與相鄰的O形環(huán)之間的封閉腔相連。分配頭中具有多個通道限制了主流體通道和提升閥所用的空間。因此，流量比理想的要小。
在很多應用場合，需要使所分配的流體回流到桶體中。這通常是通過設置在桶體的第二桶口上的第二分配頭來實現的。流體回流通常會產生泡沫，泡沫會產生一系列的問題，例如泡沫進入通氣孔并可能使分配頭和氣體注入管道的正常干燥區(qū)域發(fā)生阻塞或污染，以及在流體液位較低時難于使桶倒空。
總之，回流結構是需要的。在可進行提升切斷控制的分配頭中需要有較高的流動容量。在具有回流管道的桶上，設置防泡沫機構是有益的。
〔發(fā)明內容〕流體分配系統(tǒng)包括一個帶有桶口的桶體、一個桶體插件和一個分配頭，桶體插件包括插入到桶口中的下管，分配頭與下管相連，并具有超過已知分配頭的增強功能特征。在一個優(yōu)選實施例中，分配頭具有可將回流流體排泄到桶體插件下管周圍的環(huán)形空間中的回流管線。泡沫限制裝置進行工作可使回流過程中產生的泡沫最少或使其減少。在一個優(yōu)選實施例中，彈簧加載的提升閥可控制經過分配頭的主流體通道，在從桶口上卸下分配頭時，提升閥關閉。提升閥的結構設置成這樣，接合元件是一個環(huán)形元件，其具有沿軸向延伸的支承件，該環(huán)形元件安置在桶體插件的連接套上并與其相連接。連接套具有支座部分，并包括向內延伸的凸塊以便與提升閥的接合元件相接合。在進行接合時，分配頭和桶體插件一起具有一個基本上敞開的主通道，且唯一的障礙是向內延伸的凸塊。這種結構便于液體從桶體到分配頭自由地進行大容量流動。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的特點是，與普通分配頭和提升閥相比，本發(fā)明提升閥結構的流體流量較大。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的特點和優(yōu)點是，與類似的回流系統(tǒng)相比，回流流體產生的泡沫減少。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的特點和優(yōu)點是，流體可經用于分配流體的相同分配頭回流到桶體中。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的特點和優(yōu)點是，在分配頭上設有用于檢驗分配頭O形環(huán)的密封完整性的密封檢驗結構。
〔


〕圖1是本發(fā)明分配頭的透視圖。
圖2是本發(fā)明的流體分配系統(tǒng)的透視圖。
圖3是圖1所示分配頭的分解圖。
圖4是圖1所示分配頭的頂部平面圖。
圖5是圖1所示分配頭沿圖4的5-5剖視的橫截面圖，其示出了與桶體插件分離開的分配頭。
圖6是圖1所示分配頭沿圖4的5-5剖視的橫截面圖，其示出了連接到桶體插件上的分配頭。
圖7是圖1所示分配頭沿圖4的6-6剖視的橫截面圖。
圖8是圖3所示透視桶體插件的平面圖。
圖9是本發(fā)明的提升閥的正視圖。
圖10是提升閥的透視圖。
圖11是分配頭的頂部部分沿圖6的11-11剖視的橫截面圖。
〔具體實施方式
〕如圖1和2所示，圖示的流體分配系統(tǒng)通常包括桶體20、桶體插件22和分配頭24。桶體20通常由通過吹模法形成的多層聚乙烯制成。對于本申請，術語分配頭應當認為還包括流體回流頭。
桶體插件包括桶口連接部件30和下管32。圖3、4、5、6和7示出了分配頭和桶體插件的詳細結構。分配頭包括本體部分40，本體部分40包括上部42和下部44。多個配件46設置在上部42的頂部，并利用普通的連接件例如用于連接管最好是PFA管的Flaretek連接件連接到分配頭上。配件可連接到主流體通道50、回流流體通道52、通氣通道54和密封檢驗通道56上。圖11示出了這些通道，圖11是圖6沿11-11的橫截面圖。
上部42通過形成各個內部通道的整體壁部分60適當隔開。分配頭本體部分的上部42可通過Purebonded方式與下部44進行連接。授予Michael Osgar并指明轉讓給本發(fā)明的所有人Fluoroware，Inc.的美國專利US4929293就描述了對管端進行Purebonding連接的方法。這里作為參考對該專利進行引用。
提升閥70、O形環(huán)72和塑料彈簧74設置在下部的中心腔64中。當提升閥70閉合時，O形環(huán)72與提升閥70和整體壁60相接合并與其形成密封。塑料彈簧74向閉合位置偏壓提升閥70，并通過扣環(huán)76固定就位。在裝配好后，提升閥70、O形環(huán)72、彈簧74和扣環(huán)76如圖5所示進行布置。圖5所示的提升閥70處于閉合密封位置，其中，分配頭24還未完全與桶體插件22相嚙合。
圖9和10示出了提升閥70的詳細結構。O形環(huán)72在提升閥的中間部分82圍繞密封部分80延伸。第一端部86包括構造成環(huán)狀的接合部分88。支承件90從接合部分延伸到中間部分82。多個導向件94和一個中心導向件95從第二端部96伸出，以便可滑動地將提升閥保持在分配頭24的中心腔64中。彈簧74與第二端部96相接合，并在提升閥20和扣環(huán)76之間受到壓縮，如圖7所示，扣環(huán)76適當地固定在扣環(huán)槽102中。重要的是，提升閥具有敞開的中心區(qū)域106，以允許流體流入到桶體插件的連接套112中。
如圖3和8所示，桶體插件22支承著向上延伸的連接套112。桶體插件22具有中心流體流動通道130，通道130與分配頭24上的主流體分配通道52相連。多個環(huán)形回流通道132與分配頭24的回流通道50相連。多個通氣通道136與分配頭24的通氣通道54相連。密封表面設置在桶體插件的每個通道中間，以便如圖3、5和6所示與O形環(huán)138密封接合。下管連接套112可具有向內延伸的凸塊150，以便于與提升閥的環(huán)形接合部分88接合。下管32還具有多個鍵塊160，以確保通過設置在鍵塊元件166上相應的鍵塊164與合適的分配頭24相連接，而鍵塊元件166連接在分配頭24的本體部分上。另外，螺母180可轉動地與桶體插件22相嚙合，以便于將分配頭24固定連接到桶體插件22上。
圖1和7示出了泡沫減少元件192。泡沫減少元件192圍繞桶體插件22的下管32并與其相連接。泡沫減少元件192包括壁部分205、漏斗形部分208和排泄部分210。壁部分205和漏斗形部分208形成一個泡沫減少腔212，泡沫減少腔212上設有通氣孔216。泡沫減少元件192接收來自回流通道52經過分配頭24然后再經過桶體插件22流回的回流流體。在回流流體與桶體20中的剩余流體接觸之前，回流流體通常會開始起沫。泡沫減少元件192可減小回流流體的速度，并圍繞下管32排泄流體，從而對回流流體產生穩(wěn)定效應。泡沫減少元件192具有叉形頭230，其可接合在通過Purebond焊接制成的下管32上的焊道250的上方。
泡沫減少腔212使氣體與泡沫分離并通過通氣孔216排出，同時液體部分通常以穩(wěn)定的層流方式向下流動。這就避免了出現更多紊流，如果流體直接從桶體插件22排入桶體20并排出到桶體20內的流體面頂部，就會形成紊流。
因此，本發(fā)明由上述的部件構成，這些部件可單獨地用于分配頭或流體回流頭中。對于本申請，流體回流頭應包括在術語分配頭中。
在不脫離本發(fā)明任何必要特征的精神的情況下，本發(fā)明可以其它特定的方式來實現。因此，所述實施例在其各個方面都應當被認為是示例性的而不是限制性的，應當指出，是所附的權利要求書而不是前述的說明書表明了本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種可連接到桶體插件上的分配頭，該分配頭主要由含氟聚合物構成，并包括一個具有提升閥的主流體流動通道；提升閥具有一個環(huán)形接合部分和多個軸向支承件，該環(huán)形接合部分具有敞開的中心區(qū)域，所述支承件支承著接合部分；多個在支承件之間延伸的流體流動通道；提升閥布置成與桶體插件上的連接套相對，并形成經過環(huán)形接合部分中心的主流體分配通道，以提高流量。
2.根據權利要求1所述的分配頭，其中，桶體插件的連接套包括多個伸入到中心流體腔的凸塊，從而當分配頭插入到桶體插件中時，提升閥開啟，且基本上可達到流體自由流動。
3.根據權利要求1所述的分配頭，其還包括泡沫減少元件，以便于減少流體回流到桶體中時產生的泡沫。
4.根據權利要求3所述的分配頭，其中，泡沫減少元件包括一個具有通氣孔的腔，從而使氣體與泡沫分離開，并使氣體從腔中排出和液體流出腔外，液體基本上以層流的方式圍繞下管流動。
5.根據權利要求1所述的分配頭，其還包括一個密封檢驗通道，其與位于分配頭和桶體插件之間接合部處的兩個密封件中間的空間流體連通。
6.根據權利要求1所述的分配頭，其還包括一個回流流體通道，在不需要在桶體上添加開口的情況下，流體可經分配頭回流到桶體中。
7.根據權利要求1所述的分配頭，其還包括一個通氣通道，以便于允許氣體流入和流出桶體以補償桶體內流體體積的變化。
8.一種分配系統(tǒng)，其包括可連接到桶體的桶體插件上的分配頭；該桶體插件具有一個向桶體底部延伸的下管和一個連接套；該分配頭具有與下管流體連通的第一流體分配通道；和一個設置在第一流體分配通道中的提升閥，提升閥包括一個環(huán)形接合元件和多個支承件，該環(huán)形接合元件適合于與連接套相接合，該支承件將接合元件連接到密封部分上。
9.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，其還包括與桶體內部和第二回流流體通道流體連通的泡沫減少元件。
10.根據權利要求9所述的分配系統(tǒng)，其中，泡沫減少元件包括一個具有通氣孔的腔，從而使氣體與泡沫分離開并從腔中排出，且液體基本上以層流方式流出設置在第二通道中的腔。
11.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，其中，桶體插件的支座部分包括多個伸入到中心流體腔中的凸塊，從而當分配頭插入到桶體插件中時，提升閥開啟，且基本上可達到流體自由流動。
12.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，其還包括一個密封檢驗通道，其與位于分配頭和桶體插件之間接合部處的兩個密封件中間的空間流體連通。
13.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，提升閥還包括一個密封部分。
14.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，提升閥還包括用于向閉合位置偏壓提升閥的裝置，從而通過將分配頭插入到桶體插件中而開啟提升閥，并通過將分配頭從桶體插件中卸下而關閉提升閥。
15.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，分配頭還包括與桶體內部流體連通的第二回流流體通道。
16.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，分配頭還包括一個與桶體內部流體連通的通氣通道。
17.根據權利要求8所述的分配系統(tǒng)，分配頭還包括一個密封檢驗通道，其與位于分配頭和桶體插件之間接合部處的兩個密封件中間的空間流體連通。
18.一種用于分配頭的提升閥，該分配頭構造成可與桶體插件相連接，該分配頭主要由含氟聚合物構成，該桶體插件包括一個連接套，該提升閥包括一個環(huán)形接合元件，其適合于與連接套相接合；一個密封部分；多個用于將接合元件連接到密封部分上的支承件；和用于向關閉位置偏壓提升閥的裝置，從而當分配頭固定到桶體插件上時，提升閥就開啟，而當分配頭從桶體插件上卸下時，提升閥就自行關閉。
19.根據權利要求18所述的提升閥，其中，接合元件、密封部分和支承件形成一個敞開的中心區(qū)域，以便于在提升閥處于開啟位置時，允許流體經提升閥基本上自由地流入分配頭。
20.根據權利要求18所述的提升閥，其中，偏壓裝置包括塑料彈簧。
21.一種使流體經分配頭回流到桶體中的方法，該方法包括以下的步驟將桶體插件插入到桶體中，并將分配頭插入到桶體插件中，桶體插件包括一個連接套；在分配頭中，包括主流體通道、回流流體通道和通氣通道；將提升閥插入到主流體通道中，提升閥包括一個適合于與連接套相接合的環(huán)形接合元件、一個密封部分、多個用于將接合元件連接到密封部分上的支承件以及用于向關閉位置偏壓提升閥的裝置，從而通過將分配頭插入到桶體插件上而開啟提升閥；和將氣體通過通氣通道排入和排出桶體，以補償桶體中排液量。
22.根據權利要求21所述的方法，其還包括將一個泡沫減少元件設置在分配頭和桶體插件之間的步驟。
23.根據權利要求21所述的方法，其還包括在分配頭中包括一個密封檢驗通道的步驟，該密封檢驗通道與位于分配頭和桶體插件之間接合部處的兩個密封件中間的空間流體連通。
24.根據權利要求21所述的方法，其還包括通過將分配頭接合在桶體插件上并使接合元件與連接套相對從而克服彈簧的偏壓力并開啟提升閥的提升閥開啟步驟。
25.根據權利要求21所述的方法，其還包括通過主流體通道將流體引導出桶體并通過回流流體通道使流體回流到桶體中的步驟。
26.一種可連接到桶體插件上的分配頭，該分配頭主要由含氟聚合物構成，并包括一個具有提升閥的主流體流動通道；提升閥包括用于向關閉位置偏壓提升閥的裝置，從而通過將分配頭插入到桶體插件中而使提升閥開啟；一個回流流體通道；一個通氣通道；和一個泡沫減少元件，其與回流流體通道流體連通，以減少流體回流到桶體中時產生的泡沫。
27.根據權利要求26所述的分配頭，其中，泡沫減少元件包括一個具有通氣孔的腔，從而使氣體與泡沫分離開，并使氣體從腔中排出和液體流出腔外，液體基本上以層流的方式圍繞下管流動。
28.根據權利要求27所述的分配頭，其中，泡沫減少元件包括一個圓筒形部分和一個錐形部分。
29.根據權利要求26所述的分配頭，其中，提升閥具有一個帶有敞開的中心區(qū)域的環(huán)形接合部分和多個用于支承接合部分的軸向支承件，其中，桶體插件的連接套包括多個伸入到中心流體腔中的凸塊，以便在分配頭插入到桶體插件中時，開啟提升閥，并基本上達到自由流體流動。
30.根據權利要求26所述的分配頭，其還包括一個密封檢驗通道，其與位于分配頭和桶體插件之間接合部處的兩個密封件中間的空間流體連通。
31.一種在使液體經分配頭回流到桶體中時減少泡沫的方法，該方法包括以下的步驟將桶體插件插入到桶體中，并將分配頭插入到桶體插件中；在分配頭中，包括主流體通道、回流流體通道和通氣通道；將提升閥插入到主流體通道中，提升閥包括用于向關閉位置偏壓提升閥的裝置，從而通過將分配頭插入到桶體插件上而開啟提升閥；將泡沫減少元件設置在分配頭和桶體插件之間并與回流流體通道流體連通；和將氣體通過通氣通道排入和排出桶體，以補償桶體中排液量。
32.根據權利要求31所述的方法，其還包括在分配頭中包括一個密封檢驗通道的步驟，密封檢驗通道與位于分配頭和桶體插件之間接合部處的兩個密封件中間的空間流體連通。
33.根據權利要求31所述的方法，其還包括通過將分配頭接合在桶體插件上并使接合元件與連接套相對從而克服偏壓裝置的偏壓力并開啟提升閥的提升閥開啟步驟。
34.根據權利要求31所述的方法，其還包括通過主流體通道將流體引導出桶體并通過回流流體通道和泡沫減少元件使流體回流到桶體中的步驟。
全文摘要
一種分配頭(40)設有用于將回流流體排泄到桶體插件(22)的下管(32)周圍的環(huán)形空間中的回流通道(52)。泡沫減少元件(192)可使回流流體所產生的泡沫最少。在從桶口(30)上卸下分配頭(40)時，彈簧(74)加載的提升閥(70)關閉。密封檢驗通道(56)與位于分配頭(40)和桶體插件(22)之間接合部處的兩個密封件(138)中間的空間流體連通。
文檔編號F16L37/40GK1608029SQ02817822
公開日2005年4月20日 申請日期2002年7月11日 優(yōu)先權日2001年7月12日
發(fā)明者B·L·勞沃斯, J·M·亨南 申請人:誠實公司