用于流体通道连接处的密封垫圈制造技术

一种适用于高纯度流体输送系统的延展性垫圈。垫圈具有位于相对两侧的平坦轴向端表面密封区域，还包含一位于第一侧的内凸唇与一位于第二侧的外凸唇。二凸唇通过与一个或多个结合的流体输送元件的接面上的结构结合使垫圈于一流体输送管线内对齐，并同时提供正常装卸与流体输送系统组装时密封区域的防护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于密封流体通道各部分之间接头的金属垫圈。
技术介绍
许多介面结构与相关垫圈的组合常见于流体输送系统的设计中。这些结构包括凸缘(flange)、密封盖(glands)、元件连接件以及其他能使各种系统元件的机械组合形成相互连接的流体通道结构布局的元件。代表性的流体输送装置可见于，例如，在生产精致化工产品、石油产品或半导体与可能承受真空或压力或纯度要求以及依据上述要求的组合的工业设备中。流体通道在半导体制造设备内用于控制制程材料的元件中通常需要维持所输送的反应物的高纯度且一般具有远小于例如石化厂的流体通道截面积。在许多情况下，从业人员发现金属垫圈可提供优越的性能，特别是关于制程流体或污染物扩散通过垫圈，以及对后续不良渗漏的抵抗性，因此偏好金属垫圈而不使用聚合物材料垫圈。一个已知的流体通道连接类型使用一环形平坦金属垫圈，此垫圈受压于二形状应相同且环绕相对装置元件的圆形通道开孔的环状凸出之间。环状凸出沿轴向延伸朝向彼此，造成具有延展性的金属垫圈的永久塑性变形，以产生可阻挡甚至是难以包含在内的流体例如氦气的泄漏的密封效果。此种连接处代表性的例子可见于，例如，授予给Carlson与Wheeler的3,208,758号的美国专利(熟知的凸缘)，授予给Callahan与Wennerstrom的3,521,910号美国专利(熟知的配件)，以及颁发给Harra与Nystrom的4,303,251号美国专利。另一个已知的流体通道连接类型使用一复杂形状环形平坦金属垫圈，此垫圈受压于二形状应相同且环绕相对装置元件的圆形通道开孔的环状凸出之间。此种连接处代表性的例子公开于授予给Leigh的4,854,597号美国专利，授予给McGarvey的5,505,464号美国专利以及授予给Ohmi的6,135,155号美国专利(现今工业界众所周知W密封接头型式的早期版本)。6,135,155号美国专利另外提供一单独的保持件(retainer)，可在连接头组合时维持垫圈的位置并使垫圈维持在中心处。此种单独的保持件结构同样可见于颁发给Barber与Aldridge的5,673,946号美国专利与5,758,910号美国专利，以及颁发给Ohmi的7,140,647号美国专利。另一个已知的流体通道接头，工业界常称为C密封接头型式，使用一具有复杂形状的环形金属垫圈，此垫圈在二相对装置元件之间被压缩，其中至少一元件的表面具有一圆形沉孔凹槽以容纳此垫圈。这种接头的代表性示例揭露于，例如，授予给Nicholson的5,354,072号美国专利，授予给Ma的6,042,121号美国专利，授予给Doyle的6,357,760号美国专利与6,688,608号美国专利，以及授予给Spence与Felber的6,409,180号美国专利。授予给Spence与Felber的6,409,180号美国专利另外公开了一种单独的保持件(retainer)，可在连接头组合时维持垫圈的位置并使垫圈维持在中心处。此种单独的保持件结构同样可见于授予给Swensen的5,730,448号美国专利，授予给Kojima与Aoyama的5,984,318号美国专利，授予给Doyle的6,845,984号美国专利，以及授予给Whitlow的6,945,539号美国专利。还有另一种已知的流体通道接头类型，工业界称为Z密封类型，使用一环形金属垫圈，此垫圈在二相对装置元件之间被压缩，其中环绕圆形通道开孔的接合特征产生角剪切进入垫圈。此种角剪切接头揭露于授予给本案专利技术人KimNgocVu的5,803,507号美国专利与6,394,138号美国专利，其同样使用保持件结构。上述所有专利的全部内容均一并纳入参照。在前面大多数的设计示例中，在接头结合之前有相当大的风险会刮损垫圈相对的一面，而此种损坏会造成接头无法满足无泄露的要求。通过一单独的保持件将垫圈置于其中可提供流体通道管线部份与穿过垫圈的中心通道之间所需的对准一致性，但却会导致不必要的额外成本花费。在一些用于半导体制程的流体传输系统中，有同时使用多种类型的通道管线接头的情况，这种情况需要设备维护人员累积各种不必要的备用垫圈的大量库存。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是通过提出一种容易制造的单件具延展性金属垫圈并自动置中地置入密封区域的防护以解决前述的问题。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提供的垫圈是一环状部分，此环状部分可被描述为由一旋转的具有环绕该环的中心轴的特定特征的截面轮廓产生的凸环。垫圈可方便地使用在例如车床或螺纹切削机台自固体原料加工或制成管状，但其他的制程，例如冲压或结合适当退火程序的铸造制程，也可纳入考虑。从业人员可理解为通过使用由模塑或加工成型的高分子材料垫圈，例如氟素树脂(PFA)，也可获得密封区域保护与自动置中的优点，但抵抗制程流体或污染物扩散的能力会减少。垫圈凸环一般具有一大致对应于流体通道管线内直径的内直径，以及一由结合的装置元件限制的外直径。垫圈凸环具有一与垫圈中心流体通道孔的轴垂直的第一轴向端表面密封区域，第一轴向端表面密封区域一般为平坦。垫圈凸环还具有一相对于第一轴向端表面密封区域的第二轴向端表面密封区域，第二轴向端表面密封区域与垫圈中心流体通道孔的轴垂直，第二轴向端表面密封区域一般为平坦。一具有足够轴向延伸的内凸唇环绕第一轴向端表面密封区域以保护第一轴向端表面密封区域，并具有一比第一密封区域小的直径。一具有足够轴向延伸的外凸唇环绕第二轴向端表面密封区域以保护第二轴向端表面密封区域，并具有一比第二密封区域大的直径。内凸唇与外凸唇可各自轴向延伸一超出对应相邻密封区域的适当距离(例如0.010英寸)。内凸唇与外凸唇可具有最多任何凸面轮廓，但一具有锥面侧的平滑曲面最外围部分比较容易机械加工，并将在半导体设备一般使用的洁净室条件下流体输送装置组装时擦伤或刮伤垫圈的机会减到最小。垫圈可方便地使用例如车床或螺纹切削机台自固体原料加工或制成管状，但其他的制程，例如冲压或结合适当退火程序的铸造制程，也可纳入考虑。从业人员将可理解为通过使用由模塑或加工成型的高分子材料垫圈，例如氟素树脂(PFA)，也可获得密封区域保护与自动置中的优点，但抵抗制程流体或污染物扩散的能力会减少。当使用圆棒原料时，本专利技术认为较佳的材料为不锈钢或其他适合的材料，例如赫斯特耐酸合金(Hastelloy)C276或C22。欲与角剪切型式接头一起使用的垫圈中平坦第一轴向端表面密封区域的内直径通常与平坦第二轴向端表面密封区域的外直径大致相同。另一实施例的垫圈中平坦第一轴向端表面密封区域的内直径通常与平坦第二轴向端表面密封区域的外直径大致相同。另一实施例的垫圈中平坦第一轴向端表面密封区域的内直径小于平坦第二轴向端表面密封区域的外直径，以便与型接头一起使用。本专利技术的垫圈的一有用的替换版本没有任何穿过垫圈材料的孔，因而可产生一无空隙密封作用以防止流体通过一流体通道如
所周知。本专利技术的垫圈的更进一步的变化版本具有一个或多个穿过垫圈材料的孔，而不是一较大的中央孔，以减少或限制流体通过一流体通道如
所周知(请参见7,874,208号美国专利使用角剪切型式接头的此功能的应用示例)。更特别的是，本专利技术揭露的实施例中提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高纯度流体输送系统的具延展性垫圈，所述垫圈包含一第一侧、一相对的第二侧以及一外周围部分，所述垫圈还包含一位于所述第一侧的内凸唇与一位于所述第二侧的外凸唇，其中所述内凸唇与所述外凸唇的周围彼此相距隔开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适用于高纯度流体输送系统的具延展性垫圈，所述垫圈包含一第一侧、一相对的第二侧以及一外周围部分，所述垫圈还包含一位于所述第一侧的内凸唇与一位于所述第二侧的外凸唇，其中所述内凸唇与所述外凸唇的周围彼此相距隔开。2.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈为圆形。3.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈为金属。4.如权利要求3所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈为以圆棒原料加工制成。5.如权利要求4所述的垫圈，其特征在于其中所述圆棒原料包含不锈钢或赫斯特耐酸合金(Hastelloy)。6.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈为高分子材料制成。7.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈包含一具有定义中央轴向孔的内周围的凸环。8.如权利要求1所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈的第一侧包含所述内凸唇的一设置向外的平坦第一密封区域。9.如权利要求8所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈的第二侧包含所述外凸唇的一设置向外的平坦第二密封区域。10.如权利要求9所述的垫圈，其特征在于其中所述垫圈的第一侧为所述垫圈的第二侧的一镜像。11.如权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：游金恩国，
申请(专利权)人：游金恩国，维斯塔戴尔德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US