专利名称：按标准形式设计的表面安装歧管的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于流体系统的歧管，尤其涉及一种按标准形式设计的气体，所述分配系统在诸如用于制造半导体晶片的洁净室环境的高纯度流体系统和腐蚀性流体系统中使用。
背景技术：
本申请要求1998年3月5日提交的U.S.在先申请No.60/076,871的利益。
为制造半导体，工业上使用各种高纯度气体。这些气体由一个系统控制，该系统由高纯度阀、调节器、压力转换器、流量控制器和其它通过焊接和高纯度金属封装连接到一起的零件构成。在许多应用中不希望有这些连接件，因为它们会增加用于焊接操作的额外的时间和费用，增加零件之间的不必要的空间，并使更换位于其它零件之间的零件变得困难。并且，这些系统采用典型的常规设计和制造，这使得制造成本和更换零件的采购费用非常昂贵。
为了克服这些问题，近来已把新的按标准形式设计的歧管系统引入工业生产中。重新配置了这些系统的典型零件，如阀、压力调节器和其它典型的流体零件，使得它们的入口、出口以及连接机构与表面安装歧管相容。这些歧管一般由按标准形式设计的标准块组成，所述标准块由高纯度金属加工制成，并具有已加工好的内部流动通道。这些现有技术按标准形式设计的系统通常在零件和面对的标准块之间使用金属密封，以确保精密的无泻漏密封的整体性。这种系统的一个目的是使用基于工业标准的表面安装标准结构，从而允许表面安装零件的可替代性。
现有技术上述类型系统的一个缺点是整个标准块由高纯度金属制成。因此没有有效地利用资金和自然资源。并且，这些标准块零件还具有由在单个标准块中加工多个通道的复杂性造成的更高的制造成本，以及由于制造复杂性形成的更高的昂贵废料的代价。而且，连接标准块要求在它们之间使用连接密封件，这需要额外的制造时间，连接标准块还要求紧固件有合适的固定和装配力矩，以保证紧密密封。
发明概述因此希望提供一种按标准形式设计的歧管结构，该结构可省去标准连接块之间的密封件，显著减少所用昂贵材料的数量，导致制造一种更简单和低廉的系统，同时提供了减小的系统占地面积或外壳，该系统达到或超过现有系统的性能、完整性和可靠性。
本发明一方面提供了一种供流体歧管系统使用的桥接配件，该配件用于与两个或多个诸如阀、调节器、压力转换器、流量控制器和类似零件的流体零件以流体相通。桥接配件包括与第二肘形配件相连的第一肘形配件，相连的肘形配件具有一内部流体通道。桥接配件的内部通道具有一入口端和一出口端，入口端与第一流体零件的出口以流体相通，桥接配件出口端与第二流体零件的入口端以流体相通。
本发明另一方面提供了一种供流体歧管系统使用的桥接配件，该配件用于与三个或多个流体零件以流体相通，其中所述流体零件的一个或多个具有单一开口。桥接配件包括第一和第二肘形配件，肘形配件具有与T形配件相连的相应的端部。T形配件位于肘形配件之间，每个肘形配件和T形配件具有相互以流体相通的内部流体通道。配件的内部通道具有入口端和第一和第二出口端，入口端与第一流体零件的出口以流体相通，流体通道的出口端分别与第二和第三流体零件的入口端以流体相通。
本发明又一方面提供了一种按标准形式设计的流体歧管系统，该系统与一个或多个表面安装型流体零件连接，流体零件具有一个入口和一个出口，按标准形式设计的系统包括具有从其中穿过的内部流体通道的一个或多个桥接配件；桥接配件的内部通道具有一个用于连接第一流体零件的出口的入口端和一个用于连接第二流体零件的入口的出口端，从而当系统组装后桥接配件的内部流体通道与第一和第二流体零件以流体相通。
最后，本发明提供了一种按标准形式设计的流体歧管系统，该系统用于与一个或多个包括一个入口和一个或多个出口的流体零件相连。歧管系统包括一个或多个桥接配件，桥接配件具有一个入口端和一个出口端和一个连接所述端部的内部通道。系统还包括一个定位板，定位板具有一个用于在其上安装流体零件的上表面和多个与流体零件的入口和出口对齐的孔。定位板具有一个用于安装桥接配件的下表面。每个桥接配件的入口端与流体零件的出口以流体相通，每个桥接配件的出口端与另一个流体零件的入口以流体相通。
通过连同附图一起的详细说明书和随后的权利要求，本发明的上述和其它优点将会更清楚。
附图的简要描述本发明在某些部件和部件的布置方面可采取实际的形式，说明书中将详细地说明本发明的最佳实施例，并在作为说明书一部分的附图中图示本发明的最佳实施例，其中
图1是完整的歧管装置的立体图，显示了包括本发明特征的典型零件和密封件；图2是图1所示的包括本发明特征的典型零件和密封件和歧管装置的分解立体图；图3是图2的部分歧管的分解纵剖视图，显示了在两个部分示出的气体桥接配件之间的一个完整的气体桥接配件和任选的典型密封件；图3a是图2的已组装的歧管部分的横截面图；图3b是另一气体桥接配件的横截面图，除了显示在图3和图3a中示出的完整气体桥接配件中的两个肘形配件和管式部分之外，该配件还包括T形配件和附加的管式部分；图4是本发明另一歧管系统的立体图，该系统包括在不同方向延伸的多个流动通道。
发明的详细描述参照附图，图1-4显示了一种独特的歧管系统，其中附图仅仅是为了说明本发明的最佳实施例，而不限制本发明。例如，作为用于制造半导体装置的高纯度按标准形式设计的气体分配系统和其它必须耐流体腐蚀的流体系统的一部分，如图中所示和说明的本发明是非常有用的。本发明不限于在高纯度流体系统中使用，可用于涉及流体流量控制的任何应用。
参照附图，尤其是附图1，显示了与流体流量控制零件组装在一起的按标准形式设计的流体歧管系统10，流体流量控制零件诸如阀12、流量调节器13、过滤器14和类似零件。流体零件和本发明一起使用，但不是本发明的一部分。流体零件12-14最好是表面安装型零件，每个零件具有一个入口16，还包括一个或多个出口18，如图3A所示，从而使流体通向流体零件。一系列的流体零件紧固件22穿过流体零件基座凸缘上的孔24，将零件固定到按标准形式设计的歧管系统10上。
本发明的按标准形式设计的歧管系统10可以包括一个或多个桥接配件50、一个任选的定位板30、一个任选的底板40、任选的端部配件45和任选的密封件60。下面更详细地说明这些零件。如图3所示，桥接配件50是两个肘形配件，图示的这两个肘形配件通过任选的管式延长部分54相连接，管式延长部分通过诸如轨迹焊的常规方法连接到肘形配件52相应的端部。肘形配件52具有内部流体通道56，该流体通道具有入口端58和出口端62,64，入口端58相对于出口端62,64呈90度角取向。任选的管式延长部分54具有一内部流体通道，该通道与两个相邻的肘形端部配件52的邻接流体通道相连，从而在桥接配件50的内部形成一U形流体通道，该通道具有入口端62和出口端64。如图3A所示，桥接配件50的入口端62和流体零件12的相应的出口18以流体相通，桥接配件50的出口端64与相邻流体零件13的入口以流体相通。这样，桥接配件50作为一个“桥”在相邻流体零件12,13之间输送流体，不需要用金属在相邻的桥接配件50之间进行金属密封，而现有技术按标准形式设计的部件的相邻部件的配合通常需要上述的金属密封。桥接配件50最好由诸如316或SCQ的不锈钢或其它适合与半导体加工用流体一起使用的材料构成。对于一般的工业应用，任何合适的材料，例如塑料或金属都可用于本发明。
如图1所示，按标准形式设计的系统10还可以包括端部配件45，该端部配件包括一个具有90度角的内部通道的肘形配件，所述内部通道与例如标准VCR型配件的标准配件46或其它适于与流体管路连接的配件相连。端部配件45可用作与管路(未显示)相连的入口配件或出口配件。这样，肘形配件的出口或入口端连接到流体零件的相应的入口或出口端。端部配件45最好由不锈钢、316不锈钢、SCQ不锈钢或其它适合与半导体工艺用流体一起使用的材料构成。对于一般的工业应用，端部配件45可由任何合适的材料，例如塑料或金属构成。
本发明的按标准形式设计的歧管系统10还可以任选地包括一底板40。底板40可包括一平板，但该平板最好具有一内部槽42，用于在其中放置和安装多个桥接配件50和端部配件45。桥接配件的每个肘形配件52和端部配件45都具有精确尺寸的外形体，所述外形体与槽42的形状相配合。肘形配件52的外形最好是矩形或正方形，但不必须这样。形成槽42的内侧壁44最好具有一适当的尺寸，以紧密地安放正方体，或者两个相对的侧壁具有一合适的尺寸，以安放矩形体。本发明不限于上述的形状，任何相对于肘形配件52的外形体互补形状的槽都可用于本发明。底板40可由任何适当的材料，例如金属构成，但最好由成本低、重量轻的材料，例如铝制成。
在本发明的一个实施例中(未显示)，槽42足够深，使得桥接配件50和端部配件45能够全部放在槽42中，使得在桥接配件的入口62和出口64和相对的槽壁44之间可形成用于放置密封件60的凹槽。在本实施例中，为了组装所述系统，将桥接配件50插入底板40的槽42中，从而间隔配置桥接配件50，使得邻接桥接配件52之间具有最小间隙。然后，将流体零件12-14的入口和出口与相关桥接配件的相应出口和入口仔细对齐。例如，为了使流体相通，第一桥接配件50的入口端与第一流体零件的出口对齐。接下来，将第一桥接配件的出口与相邻第一流体零件的第二流体零件的入口对齐。仔细对齐入口和出口后，将紧固件22穿过流体零件的凸缘26插入底板40的配合孔中(未显示)，使流体零件安装到底板40上。
歧管系统10最好还包括密封件60，该件安装在桥接配件50和流体零件的配对入口/出口之间。密封件60可由任何合适的材料制成，诸如弹性体、塑料、合成橡胶或聚合物材料，最好是软金属，例如镍。C形密封件以及组合密封件也可以用于列举的附加实施例。可以和本发明一起使用的其它密封技术对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
在如图2,3和3A说明的本发明的第二实施例中，本发明可使用一任选的定位板30。定位板30具有多个与桥接配件50的安装端62,64对中的孔。桥接配件50的端部最好比定位板30的厚度略短，从而可形成用于在其中安装密封件60的凹槽。定位板30还具有对中的用于在其中安装紧固件22的孔32。这样，为了按照本发明的第二实施例组装所述系统，将桥接配件放在底板40的槽42中，然后将定位板的孔与桥接配件50的入口和出口对齐。然后，定位板降低到这样的位，使桥接配件50的端部插入并穿过定位板30的对中孔34。接下来，将紧固件36插入底板上的用于安装的对中孔38中，并插到定位板30的对中孔39中。最后，利用紧固件22将流体零件12-14紧固到定位板30上。
图3b显示了另一种形式的T形桥接配件70的实施例。桥接配件70可与三个相邻的流体零件一起使用，其中中间的流体零件只有一个入口，例如压力传感器。桥接配件70包括两个肘形配件52，每个肘形配件具有一个与T形配件72以流体相通的内部流体通道。T形配件72具有一个入口端74和两个出口端76,78。T形配件70的出口端76与单一入口流体零件，例如压力传感器以流体相通。T形配件的出口端78与桥接配件的出口端80以流体相通。这样，T形桥接配件70具有一个入口端82和两个出口端76和80，可以用来在三个相邻的流体零件之间“桥接”或传送流体，其中中间流体零件只有单一开口。
图4显示了定位板80的另一个实施例，所设计的定位板80供流体在多个流动通道A,B,C和D中流动的情况使用。为了更好地说明本发明，相对于桥接配件50显示了定位板的背面(即，与图2相反)。在定位板的孔中的桥接配件50的布置可以使来自一个或多个流动通道的流体组合或混合。因此，如图4所示，显示的四个单独的流动通道通过流体零件(未显示)按所希望的比例组合在一起，这导致系统出口86的流体由按所希望比例混合的流体A,B,C和D组成。通过使用诸如阀的流体零件可以完成上述功能，所述阀具有三叉口结构(在位置84)，以实现单独的流动通道中的不同流体的混合。要说明的是，为了获得上述所希望的结果，桥接配件50组合成“钉板”(pegboard)型排列。因此，桥接配件50用于互连或连接单独的流动通道，以获得流体混合，而不需要任何特殊的匹配零件。作为一种所需要的有三个开口的特殊块，这明显优于现有技术的块形标准设计。
在本发明的该实施例中，定位板80可用来同时作为桥接配件50的支承体和“定位器”，而不需要一个支承板。桥接配件50还可包括一个螺纹端部(未显示)，该端部能插入定位板80的匹配的螺纹孔82中。桥接配件50的端部62，64还可以压装到定位板80的匹配孔82中，或通过固定夹(未显示)安装到定位板上。其它的安装方法对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
在本发明的本实施例中，桥接配件50的端部62,64的高度可以变化，只要高度足以供多层桥接配件(未显示)用。这种交叉层特征是非常有用的，例如，如果希望将管路A中的清洗气体供给其它气体管路B,C和D。为了实现这一点，需要一种改进的桥接配件50，该配件还包括一个用于与上层桥接配件相配合的T形配件。T形配件位于如图3b所示的肘形配件之间，并具有与肘形配件的内部流体通道相通的内部流体通道。然而，与图3b不同，T形配件的开口与肘形配件的开口反向180℃，以与位于另一层的桥接配件的T形配件相配合。因此，本发明的本实施例产生具有多流体流动通道的流体歧管系统，所述通道能在多个方向延伸。而且，本实施例提供了气体流动通道的多个或三个方向的分层，其中一层的流体流动通道可与其它层的流体流动通道以流体相通。
总之，本发明提供了一种桥接配件，该配件可用来形成与流体零件相连的气体或流体流动通道，流体零件最好是表面安装零件。这些桥接配件消除了现有技术相邻标准块之间所需的配合密封的需求，并且制造更为简单和低廉。而且，本发明使在多个方向和层面的多流体流动通道容易安装。本发明还提供了流体零件的可替代性，同时可以容易地接近零件以容易维修。
已经图示和说明了本发明的最佳实施例，应该认为各种变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本发明不限于这里图示和说明的具体实施例，而是通过参照所附的权利要求来确定本发明的真正范围和实质。
权利要求
1．一种供流体歧管系统使用的桥接配件，该配件用于与两个或多个诸如阀、调节器、压力转换器、流量控制器等的流体零件流体相通，桥接配件包括与一第二肘形配件相连的一第一肘形配件，所述相连的肘形配件具有一贯通其中的内部流体通道；所述桥接配件的所述内部通道具有一入口端和一出口端，所述入口端与第一流体零件的出口流体相通，所述桥接配件的所述出口端与第二流体零件的入口流体相通。
2．如权利要求1所述的桥接配件，还包括设置在桥接配件的内部通道和流体零件开口之间并进行密封的多个金属密封件。
3．如权利要求1所述的桥接配件，其特征在于桥接配件由不锈钢材料制成。
4．一种供流体歧管系统使用的桥接配件，该配件用于与三个或多个流体零件流体相通，其中所述流体零件中的一个或多个具有单一开口，桥接配件包括一第一和第二肘形配件，肘形配件具有与一T形配件连接的相应端部；所述T形配件位于所述肘形配件之间；每个所述肘形配件和所述T形配件具有相互流体相通的一内部流体通道；所述配件的所述内部通道具有一入口端和一第一和第二出口端，所述入口端与第一流体零件的一出口流体相通，所述流体通道的所述出口端分别与第二和第三流体零件的一入口流体相通。
5．一种按标准形式设计的流体歧管系统，该系统用于与一个或多个表面安装型流体零件连接，流体零件具有一入口和一出口，按标准形式设计的系统包括具有从其中通过的内部流体通道的一个或多个桥接配件；所述桥接配件的所述内部通道具有一个用于连接第一流体零件的出口的入口端和一个用于连接第二流体零件的入口的出口端，从而当组装系统时所述桥接配件的所述内部流体通道与所述第一和第二流体零件流体相通。
6．如权利要求5所述的按标准形式设计的系统，还包括一个底板，用于以紧密间隔方式支承所述桥接配件并在其上安装所述流体零件，其中所述底板支承所述桥接配件并将所述桥接配件连接到所述流体零件。
7．如权利要求5所述的按标准形式设计的系统，其特征在于所述底板还包括一个用于以紧密间隔方式在其中插入所述桥接配件的槽。
8．如权利要求5所述的按标准形式设计的系统，还包括一个或多个用于密封所述桥接配件的端部和流体零件的开口之间的连接的密封件。
9．如权利要求5所述的按标准形式设计的系统，还包括一个安装在所述流体零件和所述底板之间的定位板；所述定位板还包括用于在其上安装所述流体零件的定位孔；所述定位板具有对齐的开口孔，用于在其中接纳所述桥接配件的所述入口和出口端，使得所述流体零件的所述入口和出口与所述桥接配件的所述入口和出口端流体相通。
10．如权利要求9所述的按标准形式设计的系统，其特征在于在定位板上表面和所述桥接配件的入口和出口端之间设置一个用于接纳密封垫的凹槽。
11．如权利要求10所述的按标准形式设计的系统，其特征在于所述密封垫是金属。
12．一种按标准形式设计的流体歧管系统，该系统用于与一个或多个包括一入口和一个或多个出口的流体零件相连，歧管系统包括一个或多个桥接配件，桥接配件具有一个入口端和一个出口端和一个连接所述端部的内部通道；一定位板，定位板具有一个用于在其上安装所述流体零件的上表面和多个与所述流体零件的入口和出口对齐的孔；所述定位板具有一个用于安装所述桥接配件的下表面；每个所述桥接配件的入口端与流体零件的出口流体相通，每个所述桥接配件的出口端与另一个流体零件的入口流体相通。
13．如权利要求12所述的按标准形式设计的系统，其特征在于在定位板上表面和所述桥接配件的入口和出口端之间接纳一个用于接纳密封垫的凹槽。
14．如权利要求13所述的按标准形式设计的系统，其特征在于所述密封垫是金属。
15．如权利要求12所述的按标准形式设计的系统，其特征在于设置固定夹以将所述桥接配件固定于所述定位板。
16．如权利要求12所述的按标准形式设计的系统，其特征在于所述桥接配件的所述端部压装到所述定位板的所述孔中。
17．如权利要求12所述的按标准形式设计的系统，其特征在于所述桥接配件中的一个或多个还包括位于第一和第二肘形配件之间的T形配件；所述T形配件和所述肘形配件具有相互流体相通的内部流体通道；所述T形配件具有与所述肘形配件开口相对的开口，并与另一层的桥接配件对齐配合。
全文摘要
按标准形式设计的歧管系统用于以减小的面积使流体系统的流体零件相互连接。该系统由一个或多个具有内部流体通道的桥接配件(52)组成,流体通道的入口端与第一流体零件的出口以流体相通,流体通道的出口端与第二流体零件的入口相通。桥接配件可以安装在用于结构支承的底板(40)的槽中。可以采用一个任选的定位板(30),该定位板安装在桥接配件的端部的上方,以使流体零件的入口和出口与桥接配件的入口和出口端对齐。桥接配件也可以在多个方向安装到定位板上,形成多个流动通道。另外，桥接配件可以重叠以形成多个层面,其中一层的桥式配件可以与另一层的桥接配件以流体相通。本发明还可包括设置在凹槽中的密封件,凹槽在流体端口和匹配的桥接配件端部之间。
文档编号F16K11/10GK1298478SQ99805445
公开日2001年6月6日 申请日期1999年3月5日 优先权日1998年3月5日
发明者P·G·埃德斯莫雷 申请人:斯瓦戈洛克公司