CN1198749C - 一种容器系统 - Google Patents

Abstract

一种吹塑成型模制圆桶(22)，其圆桶端部(35)包括带有螺纹(80)的颈部(38)和端部开口(39)。向下管组件(26)设置在所述端部开口中并带有向上延伸的螺纹接头(104)。分配头(32)安装到圆桶端部并带有螺纹接合部分(148)，可与向上延伸的螺纹接头密封。在一个优选实施例中，分配头上的螺帽(156)与带有螺纹的颈部相啮合，而且当松开固定螺帽时，可提供使螺纹接合部分与螺纹接头分离的轴向脱开力，螺纹接头的分离发生在螺纹固定螺帽脱开颈部螺纹之前。

Description

一种容器系统

技术领域

本发明涉及容器系统，更具体地讲，特别是涉及用于半导体加工工业的容器系统，包括塑料圆桶，圆桶带有端口和用来连接或封闭所述端口的装配组件。

背景技术

吹塑成型模制热塑圆桶在很多应用中已取代了钢圆桶。尤其是在半导体加工工业，所容纳的化学物质是高纯度的并具有很强的腐蚀性，可与金属发生反应，当与金属接触时会产生污染。这种塑料圆桶通常是通过高密度聚乙烯吹塑成型模制而成。因此应当除掉与圆桶和装配组件系统中液体接触的聚乙烯(PE)中的所有添加剂，因为这类添加剂会扩散到高纯度化学物质中而使其受到污染。这种圆桶应服从运输部的规定，该规定要求圆桶外部带有紫外线抑制剂以防止或最大程度地减少圆桶的老化。通过在圆桶的吹塑成型模制过程中采用多层型坯已经解决了要求圆桶外部的聚乙烯带有添加剂而内部与液体接触面的聚乙烯具有高纯度的问题。

已知的容纳和分配高纯度化学物质的塑料圆桶容器系统在结构上十分复杂，带有许多密封件，因此价格较高。这种高成本决定了系统部件必须多次使用而不能只用一次。其复杂性在某种程度上是由在克服吹塑成型模制加工缺陷的同时还必须提供高完整性的端口接头和封盖所造成的。这些缺陷主要与吹塑成型模制加工中端口形成螺纹面和密封面时所固有的高误差有关。通常，这种系统在圆桶的颈部使用内螺纹，该内螺纹在吹塑成型模制加工过程中形成。第二装配件将与颈部螺纹接合，夹住并沿轴向压紧第二装配件和顶部边缘之间或第二装配件和至少颈部朝上表面之间的密封环，于是注射模制的第二装配件将提供适当精度的螺纹面和密封面以安装封盖或分配头。例如，可参见美国专利号5,526,956；5,511,692；5,667,253；5,636,769和5,108,015，所有这些专利都被引用参考。通常，第二装配件与封盖或分配头之间的这种连接使用轴向承载的O型圈。在这样的容器系统中，必须经常更换轴向承载的O型圈，且对分配头和封盖的拧紧扭矩要求十分严格。因此需要有一种能够使O型圈寿命较长且对拧紧扭矩要求不那么严格的密封系统。

另外，这些第二装配件通常需要有相当大的环形空间，因为要与端口颈部的内螺纹相啮合。这种空间要求限制了流体管道的可用空间。而且，内螺纹很难清洁。

这种容器系统可使用分配头和向下管组件，通过吸力抽出圆桶中的化学物质。通常，这种分配头和向下管组件在结构上十分复杂，带有若干密封面，因此要求精确模制或加工。所以需要有一种使用简单的分配头和向下管组件的容器系统，并使密封面的数目减少到最少。

需要提供一种简单的容器系统，其可提供封盖和分配头的密封面和连接面，以应用于半导体加工工业的高纯度化学物质。这种系统应当具有结构简单的部件，O型圈的数目最少，并能提供具有高度完整性的连接件和封盖。

用于这种端口的封盖可以有或不设通风孔并可带有阀门以排出圆桶积累的压力。这类封盖通常由带有外露开口、小孔、加工槽的多个部件构成，这些部件之间有接合面。这样的开口、接合面、凹槽和小孔会成为杂质、污染物、圆桶中物质或其它物质的聚集点。而且，这样的开口、小孔和接合面形成圆桶内物质泄漏的通道或污染物进入圆桶内的入口。因此需要有一种小孔、通孔和部件之间接合面数目最少的封盖。这种封盖最好具有完全覆盖颈部的光滑外壳，没有任何暴露的小孔、开口或封盖各部件之间的接合面。

另外，与第二装配件上的封盖不同，直接与内螺纹密封的封盖，如一种插塞，则要求直接压紧所述插塞，而要求与圆桶内物质接触的封盖部分不含防紫外线添加剂必然使插塞的外面也没有紫外线抑制剂，插塞外面并不处于理想的状况。因此需要这样的封盖，其拧紧到颈部螺纹上的部件不同于密封颈部开口并暴露于圆桶内物质的部分。

通过用固定螺帽将分配头的凸缘固定到端口可以将传统的分配头安装在端口上。通常，固定螺帽只提供向下的力或拧紧力。拆除分配头以及拆开分配头中的任何流体连接件都是通过单独的手工操作来进行。即，首先松开固定螺帽，然后向上提起分配头。当分配头中的流体连接件是轴向连接的同心部件时，所述手工操作分离可能会遇到一定的机械阻力。所述阻力可能导致连接件突然意外松开和分离，使得残余液体从同心部件中溅出。尤其是，在如半导体加工工业等工业领域中，所涉及的液体可能是高腐蚀性的，可造成严重的人身伤害事件。

因此要求有这样一种系统，在将分配头拆下的时候，能够安全可控地松开分配头中的液体连接件。

发明内容

在优选实施例中，吹塑成型模制圆桶的端口包含带有外部梯形螺纹的颈部和带有凸肩的端部开口。卡扣型向下管组件位于所述凸肩并带有向上延伸的螺纹接头，分配头或封盖设置在端口内并用带螺纹的固定螺帽加以固定。分配头带有延伸到螺纹接合部分并与向上延伸螺纹接头形成密封的第一流体管，以及通往螺纹接头周围环形空间的第二流体管，用来形成回流管路或提供替代所抽出液体的空气或气体。在优选实施例中，带螺纹的螺帽可提供轴向紧固力，而且当松开固定螺帽时，可提供使螺纹接合部分与螺纹接头分离的轴向脱离力。

在其它优选实施例中，封盖最好包含圆柱形的内套管部分以接合密封套管的圆桶形密封面，比如通过O形圈，封盖中具有通道，通道包括颈部螺纹和固定件上相配合的梯形螺纹之间的螺纹间隙。在通道中可以布置微孔膜，使得气体能够通过，但防止圆桶中液体泄漏。

本发明的一个优点和特征是，向下管组件可简单地下降卡扣在适当位置。

本发明的一个优点和特征是，带有螺纹接头的向下管组件提供了一种连接简单但能形成具有高度完整性的可靠密封。

本发明的一个优点和特征是，简化的向下管组件很容易装配，制造成本较低，因此促进了圆桶和向下管组件的一次性使用。

本发明的一个优点和特征是，当如上所述将封盖安装在多层的圆桶上时，封盖的所有外露聚乙烯都含有紫外线抑制剂，而所有暴露于圆桶内物质的聚乙烯则不含紫外线抑制剂。而且，封盖的两个组成部件只须宽松地连接在一起就可以实现密封。也就是说，扭矩不会从外壳传递到与颈部螺纹接合的另外的部件上。此外，对外壳部分拧紧的严格要求被降到最小，因为封口片的径向密封并不依靠拧紧外壳部分。

本发明还有的一个优点和特征是，固定螺帽使得分配头和向下管组件之间的液体连接部分能够可控地分开。这种可控分离使分离过程具有很高的安全性。

附图说明

图1是容器系统的正面图，其中圆桶和封盖的一部分被剖开以显示具体的细部；

图2是显示用来制造本发明圆桶的吹塑成型模制设备的剖视图；

图3是显示塑料圆桶的分配头和端口的剖视图；

图3A是带有另一种螺纹接合部分的分配头的剖视图；

图4是圆桶的向下管组件、分配头和端口的分解图；

图5是向下管组件的透视图；

图6是根据本发明的套管的透视图；

图7是根据本发明的位于端口的封盖的剖视图；

图8是显示根据本发明的与圆桶端口接合的封盖的部分详细剖视图；

图9是根据本发明的封口片的底视图；

图10是图9中封口片的顶视图；

图11是封盖外壳部分的透视图；

图12是具有可控分离性能的分配头的分解透视图；

图13是图12中分配头主体的正面图和局部剖视图；

图14是推力件的平面图；

图15是根据本发明的一种分配头主体的剖视图；

图16是根据本发明的一种分配头主体的剖视图；

图17是根据本发明的一种分配头主体的剖视图。

具体实施方式

参见图1，图中示出了根据本发明的容器系统，该系统用数字20来表示。

本发明的主要部件是带有熔合粘结套管24的吹塑成型模制圆桶22、向下管组件26、以及可以是分配头32或封盖34的端口装配组件30。这种圆桶包含两个端口35、36，每个端口都具有颈部38和端部开口39。

这种吹塑成型模制圆桶与本技术领域中已知的那些圆桶类似，也具有基本上平面的底部40、基本上平面的顶部42、上圆桶边44和下圆桶边46。并具有基本上是圆柱形的侧壁48和通常用来容纳超纯化学物质52的中空内部50。

参见图2，图2是示出适用于形成这种吹塑成型模制圆桶的常见吹塑成型模制设备的剖视图。吹塑成型模制设备56具有型坯挤出部分58、一对半模60和62、以及吹制销64。在优选实施例中，吹制销64带有在开始进行吹塑成型模制加工之前套在表面的注射套管70。当模具部分合拢时，型坯被挤压到所述注射模制套管部分并熔合粘结到一起。模具部分76、78带有螺纹成形面80，从而在吹塑模制圆桶的颈部38上形成外部梯形螺纹。

套管可以具有适当的结构以形成牢固的机械连接。

参见图3、4、5和6，图中示出了端口35、端口装配组件30和向下管组件26的细节。图4是向下管组件26、端口35和分配头32的分解图。端口35包含由颈部38和套管24构成的管颈37。颈部38具有外部梯形螺纹80、顶部边缘82和端部开口39。图6中以透视图示出颈部38中的套管24。套管带有上凸缘86和第一接合构件90，其中第一接合构件90设计成带有支承面92的凸肩。套管具有基本上是圆柱形的内表面94并包含O型密封面98和朝下的指状接合部分99。注意端口35具有轴线A，颈部与圆柱形内表面94是同轴和同心的。

继续参考图3、4和5，向下管组件26包括向下管102、螺纹接头104和环形支承件108，其中螺纹接头104构成向上延伸的液体连通部分。环形支承件108具有外缘110和若干环形布置的通道112。在外缘110上是设计成向下延伸指状件的第二接合构件116，带有倾斜楔形部分120和接合面122。环形支承件还带有设计成凸缘形状的限位件126。具体参考图3，向下管组件26下降到端部开口39中而“卡”在和落在套管上面，并在凸肩90处与套管24接合。指状件116的接合面122锁定在凸肩的下表面。环形支承件的凸缘126落在凸肩上面。在图3中示出了四个第二接合构件116，其中两个以横断面示出。

在优选实施例中，颈部38与套管24在接合面132熔合粘结到一起。在具体应用中也可以采用其它的密封方法如焊接、胶粘、螺纹连接。

继续参考图3，分配头32包括带有中心第一流体管142和第二流体管144的主体140。分配头32带有向下延伸的液体连通部分，形成扩口管形状的螺纹接合部分148，扩口管的尺寸可装配到螺纹接头104上并与之密封接合。图3A示出了螺纹接合部分148的一个实施例，  其具有带有收缩段149的内腔147。环绕螺纹接头104和螺纹接头部分148的是环形空间152。所述环形空间与第二流体管144是流体连通的。沿环形通道112也与环形空间152相连通，从而使第二流体管144与圆桶顶部42附近的内部50连通。分配头还具有螺帽形状的固定件156，带有形状和大小可与颈部38上的外部梯形螺纹相配合的内部梯形螺纹160。分配头带有将第一流体管和第二流体管分别连接到管路系统的两个连接件部分164、166。所示连接件部分可采用本发明的专利受让单位Fluoroware公司以商标FlareTek销售的扩口管连接件。

主体140适合用化学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)。主体具有带圆形外周174的圆柱形部分170，在所示实施例中其圆形外周174包含O型凹槽。主体还带有沿径向向外延伸的凸缘部分180，可与固定件156接合并夹在所述固定件与套管的顶面182之间。分配头和端口之间的主密封在O型圈186处，在本实施例中，基本上是一种纯径向的密封。换句话说，固定件156将分配头夹紧到端口上所提供的轴向力不会影响到O型圈186的压缩，也不会影响到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胶(FEP)中的硅制成。第二密封可以由凸缘180和套管顶面182之间的接合面188来形成。

螺纹接合部分148具有适当的尺寸，使得由固定件提供的夹紧力能够将凸肩191及其环形接合面192定位在包围螺纹接头104开口196的上周边表面上。因此螺纹接合部分148在上周边表面处形成密封，且其尺寸可使得在所述扩口管的圆柱形部分198与螺纹接头的圆柱形外表面199之间还形成径向密封。第一流体管的尺寸与向下管组件的内孔206一致。

向下管组件可以由单独注射模制而成或由机械加工塑料部件制成，最好是由化学惰性的塑料如PFA制成，可以用焊接或者其它的方法将它们适当地连接在一起。

参见图7、8、9、10和11，图中示出了封盖34及其部件组成的端口装配组件30。封盖包括封口片220构成的主体212，封口片220可转动地接合设计成外壳部分222的固定件中，外壳部分222在基本上是圆柱形的侧壁230带有内部梯形螺纹226，侧壁230与具有外缘234的顶部232成为一个整体。封口片220带有向下延伸的具有圆形外缘242的圆柱形部分240，圆形外缘242具有O型凹槽以支承O型圈244。所述O型圈沿半径方向与套管24的圆柱形内表面94密封。封口片可以是实心的不带孔，或者可以带有固定在凹进部分252的微孔膜250，具有穿过封口片延伸到外壳部分和封口片之间内部空间264中的孔260，构成路径270。该路径进一步延伸到并包括内部梯形螺纹226和管颈部38的外部梯形螺纹80之间的螺纹间隙266。梯形螺纹具有构成路径270的所述间隙266，不管封盖是紧密地还是松动地固定在管颈38上。

在优选实施例中，封盖的外壳部分222中可以有防紫外线的添加剂。封口片220最好是用超纯聚乙烯制成，不带添加剂如紫外线抑制剂。封口片可以用与圆桶的内接触面290相同的高纯聚乙烯制成。参见图7，三层的圆桶壁用虚线画出。内层290可以是超纯聚乙烯。外层292通常可以用带有紫外线抑制剂的聚乙烯制成。中间层294可以利用模制加工或再循环使用圆桶的再循环废聚乙烯制成。因此有了图7所示多层的圆桶和封盖，带有紫外线抑制剂的聚乙烯就不会暴露于圆桶中的物质，而且当盖好封盖时，超纯聚乙烯也不会暴露于外面。

参见图8，图中示出了本发明的重要特征，更具体地说是O型圈244。O型圈的密封面98位于直立的基本上是垂直的无凹槽的圆柱形侧壁298上。因此，O型圈在轴向荷载最小或没有轴向荷载的情况下形成密封，基本上是完全径向负载的密封可以使密封寿命更长且对固定件222的拧紧要求不那么严格。

参见图12，13和14，图中示出了本发明特定实施例中可控分离特征的细节。分配头主体140带有固定螺帽156压紧在端口颈部上的凸缘部分180。在本实施例中，带有切口部分314的角撑板3 12形成接合部分316，当拧松固定螺帽156以脱离分配头和拆开流体连接部分如螺纹接头与螺纹接合部分时，推力件322作用在该接合部分316上。类似地，与第一接合部分316相对布置的第二接合部分320形成推力接收部分。带有狭缝330的推力件322是用弹性硬质塑料制成，狭缝330使得推力件能够张开以便安装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。推力件还带有较薄部分336，使得推力件能够更加容易地放置在分配头主体140上，以及容易从分配头主体140上脱离。弹性O型圈340安装在环形凹槽344中使推力件适当地定位在分配头主体140上。推力件中孔344做成适当的形状以符合分配头主体的外部形状。这特别适合于分配头主体的壁厚保持最小的情况。

当固定螺帽和分配头固定在端口颈部时，拧松固定螺帽向上推动推力件，而且同时向上推动分配头主体的接合部分316、320。这使螺纹接合部分在螺纹接头上沿轴向滑动而脱离螺纹接头。固定螺帽的螺纹部分348和螺纹接合部分的长度具有适当的尺寸，使得螺纹接头与螺纹接合部分能够在从端口颈部上完全拧松固定螺帽之前分离。

参见图15、16和17，图中示出了另外一些接合件，这些接合件可以与固定螺帽或中间推力件接合而在分配头主体上形成向上的分离力以分离流连接部分。这些实施例都使用螺纹固定螺帽和颈部螺纹构成的提升机构139。图15示出了分配头主体140上的另外螺纹352和能够对接合件的位置进行调整的螺纹接合件354。图16示出了固定螺帽可向下在上面滑过的整体楔形接合件，能有效地防止固定螺帽向上滑动而将其锁定。图17示出了可压配合到分配头主体的塑料销360。

在不违背本发明精神或基本特征的情况下，还可以用其它特定方式来实施本发明，因此本实施例在各方面都被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围是由所附权利要求而非由上述说明来确定。

Claims (11)

1.一种容器系统，包括：

塑料圆桶，其顶部带有端口，所述端口具有端部开口，颈部从所述顶部向上延伸并与之整体形成，所述颈部带有螺纹并具有垂直轴线；

固定在所述颈部的向下管，朝所述圆桶的底部向下延伸，所述向下管包括向上延伸的流体连接部分，所述流体连接部分具有向上延伸到所述端部开口的圆柱形密封表面；

端口装配组件，可接合到所述端口，所述组件的主体外圆周的尺寸加工成可安装在所述端部开口中，相配合的圆柱形连接部分设计成可滑动地直接与所述向上延伸的流体连接部分的圆柱形密封表面密封连接，而且当所述主体沿轴线方向向上相对所述圆桶上升到分离高度时，所述相配合的连接部分与所述向上延伸的流体连接部分分离，所述端口装配组件还包括带有螺纹的固定件，所述固定件可在所述主体上转动而与所述颈部螺纹啮合或松开，其特征在于，所述固定件沿轴向压紧在所述主体上，从而当所述固定件沿松开方向转动时，所述固定件使所述主体沿轴向向上提升，当所述主体到达松开高度时，所述固定件与所述颈部螺纹脱离，其中所述松开高度在所述主体的分离高度之上。

2.根据权利要求1所述的容器系统，其特征在于，所述向上延伸的连接部分设计成螺纹接头，而所述相配合的连接部分是向下延伸的螺纹接合部分。

3.根据权利要求1所述的容器系统，其特征在于，所述向下管是向下管组件的一部分，所述组件可以下降卡扣到所述端部开口。

4.根据权利要求1所述的容器系统，其特征在于，所述端口带有向内延伸的凸肩，所述向下管组件与所述凸肩接合使所述向下管组件固定在适当的位置。

5.根据权利要求1所述的容器系统，其特征在于，所述固定件是带有内螺纹的螺帽，而所述颈部带有外螺纹。

6.一种容器系统，包括分配头和圆桶，所述圆桶包括构成端部开口的颈部和固定在所述端部开口中的向下管组件，所述向下管组件包含向上延伸的带有圆柱形密封面的螺纹接头，所述颈部带有螺纹，所述分配头包含主体、固定螺母和螺纹接合部分，所述螺纹接合部分设计成具有圆柱部分的扩口管，所述圆柱部分可滑动地与所述螺纹接头的所述圆柱密封面形成密封，所述主体可密封到所述端部开口并可沿轴向连接到所述向下管组件上，在所述向下管组件的螺纹接头和所述螺纹接合部分之间形成流体密封，所述固定螺帽可相对于所述主体转动，与所述颈部的螺纹接合，当沿拧紧方向转动时可将所述分配头固定到所述圆桶的所述端部开口，而当沿松开方向转动时可使所述分配头从所述圆桶上脱离，其特征在于，所述固定螺帽沿轴向压紧在所述主体上，从而当沿松开方向转动所述固定螺帽时，所述主体沿轴向向上升，其中，所述固定螺帽和所述颈部设计成可使所述固定螺帽脱离所述颈部螺纹之前，所述螺纹接合部分可滑动地与所述螺纹接头分离。

7.根据权利要求6所述的容器系统，其特征在于，所述向上延伸连接部分设计成螺纹接头，而所述配合的连接部分是向下延伸的螺纹接合部分。

8.根据权利要求6所述的容器系统，其特征在于，所述向下管组件可以下降卡扣到所述端部开口。

9.根据权利要求6所述的容器系统，其特征在于，所述端口带有向内延伸的凸肩，所述向下管组件与所述凸肩接合使所述向下管组件固定在适当的位置。

10.根据权利要求6所述的容器系统，其特征在于，所述固定螺帽带有内螺纹，而所述颈部带有外螺纹。

11.根据权利要求6所述的容器系统，其特征在于，所述分配头主体是用含氟聚合物制成的。

Images