CN112997032B - 具有位置指示器的阀系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种阀系统，其具有阀位置指示器。所述阀位置指示器允许从一或多个观看位置观看阀位置。在一个实例中，所述阀位置指示器包含阀组合件上的侧阀打开/关闭指示器及顶阀打开/关闭指示器。指示器锁定机制将所述阀位置指示器牢固锁定成与控制阀的位置对准。

Description

具有位置指示器的阀系统
背景技术
流体分配系统通常包含耦合到流体存储瓶的阀组合件。此系统的一个实例是耦合到储气罐的阀组合件。通常难以明显确定阀组合件是打开、部分打开或关闭的。缺少适合阀位置指示器可引起阀不知不觉打开以导致危险情形。阀位置指示器还必须足够稳固以在用于许多打开/关闭操作期间时以故障安全方式操作。
公开专利申请案WO2017/060310A1揭示一种装置的打开及/或关闭状态的指示器，所述装置控制流体的流量(例如用于压缩气体的分接头或减压器)，所述指示器包括：套筒形支撑件，其用于与所述装置的主体的突出部分可旋转地接合且致动主轴从其沿所述装置的纵向轴线延伸；指示器套筒，其沿所述支撑件轴向滑动；转子，其用于固定到所述主轴且使其周边包括具有弯曲轮廓的至少一条轨道；及至少一条轨道从动件，其从所述指示器套筒径向延伸穿过支撑件中的纵向槽且与所述至少一条轨道接合。
进一步来说，在若干半导体设施中，流体存储瓶位于不同定向上。在此情况中，可能难以检查阀是完全关闭或打开。此可能引起混淆且在操作条件中产生障碍。另外，在如半导体活动的某些应用中，包含打开/关闭指示器的气瓶的阀需要特别稳固。
由于这些及其它原因，需要本发明。
发明内容
在一或多个实例中，本发明实施例提供一种阀系统或气体存储及输送系统，其具有含唯一阀位置指示器的阀组合件。所述阀位置指示器允许从一或多个观看位置观看阀位置。所述阀位置指示器包含阀打开/关闭指示器阀组合件。此外，所述打开/关闭指示器位于所述阀组合件的顶部或所述阀组合件的底部上或所述控制阀的顶部及所述阀组合件的侧两者上。所述阀位置指示器与所述阀组合件的主体螺纹接合且由锁环牢固锁定。
附图说明
图1说明具有阀位置指示器的阀系统的实例。
图2是图1的阀系统的俯视图。
图3是说明具有阀打开位置中的阀位置指示器的阀系统的实例的侧视图。
图4是说明具有阀关闭位置中的阀位置指示器的阀系统的实例的侧视图。
图5是说明图1的阀系统的实例的横截面图。
图6说明阀位置指示器的一个实例。
图7是说明顶阀位置指示器的实例的另一剖视图。
图8及图9是关闭位置中的阀位置指示器的另一实施例的视图。
图10是说明具有一对准锁定机构的阀位置指示器的一个实例的剖视图。
具体实施方式
在具体实施方式中，参考附图，附图构成本发明的一部分且附图中通过说明来展示其中可实践本发明的特定实施例。在此方面，参考所描述的(若干)图的定向来使用方向术语，例如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前导”、“尾随”等。因为可以许多不同定向定位本发明的实施例的组件，所以方向术语用于说明而绝非限制。应了解，可在不背离本发明的范围的情况下利用其它实施例及进行结构或逻辑改变。因此，详细描述不应被视为意在限制，且本发明的范围由所附权利要求书界定。
在一或多个实例中，本发明实施例提供用作流体分配及存储封装的阀系统及气体存储及输送系统。流体通常在压力下存储在瓶中。例如，一种类型的气体存储及输送系统为气瓶。阀组合件包含可平移到完全打开位置与完全关闭位置之间的流量控制阀。阀组合件中的流量控制阀的位置可由阀致动器(例如手动手轮或气动致动器)改变。
一般来说，气瓶(即，存储容器)包含侧壁及内部且可为已知用于以任何压力存储、处置及输送试剂气体或流体的类型。侧壁经设计以承受安全超过由容器容纳的气体的所要最大建议压力的压力。
某些实例存储容器包含容器的内部处的吸附剂材料及内部处的反应气体。结合阀系统，其用于传送与耦合到存储及输送系统的阀组合件中的流量控制阀有关的信息的新颖及发明方法中。
在存储及输送系统的另一实例中，系统的内部容纳气态反应气体，当容器在使用反应气体的位置处于环境温度(例如，处于所要操作温度)时，气态反应气体处于低于大气压的压力(次大气压)。在任何特定及相关工业或应用中，环境温度及操作温度可为使用容器来处置、存储、处理、运输或使用反应气体的任何温度。
气瓶可关闭，但通常包含选择性允许反应气体添加到容器的内部或从容器的内部移除的开口，例如可包含可打开及关闭的阀的排出口。流量或压力调节机构(例如压力阀或流量计量装置)可在排出口处附接到阀。为实现来自容器的反应气体流的所要压力或流速，压力调节器、流量计或其它流量调节装置可位于容器内部外的阀头处。替代地或另外，一或多个压力调节器、流量计或其它流量调节装置可任选地连接到容器开口但在容器内，在容器内部处；容器的内部处无需内部流量调节机构且可从本发明的容器排除内部流量调节机构。
根据所描述容器及方法的某些实例实施例，流量调节机构可经设计以在低于一个大气压的压力下操作以允许在次大气压下从容器内部移除反应气体。例如，第6,132,492号美国专利及第WO 2017/008039号PCT公开专利中描述流体供应容器及附属物品的实例，例如一般可根据本发明来使用的类型的流量阀及压力阀，这些文献的全部内容以引用的方式并入本文中。
实例气瓶可在容器内部容纳吸附剂(又称固相物理吸着剂煤质)。吸附剂对一或多种反应气体(例如一或多种有害反应气体)具有吸附亲和力。因而，吸附剂可用于选择性(例如)可逆地吸附及解吸到吸附剂上的反应气体以允许反应气体：首先以引起反应气体吸附到吸附剂上的方式输送到容器中；接着允许所吸附的反应气体(与还在容器内部的定量的解吸气态反应气体平衡)以在接近大气压下(优选地在次大气压下)存储在关闭容器内部内；且最终允许反应气体从吸附剂解吸(例如，在真空下)且优选地仍在接近大气压下(例如在次大气压下)作为气态反应气体透过容器中的开口从容器移除。基于吸附剂的流体供应系统及容器的实例包含可购自美国马萨诸塞州比勒利卡的应特格公司(Entegris,Inc.,Billerica,Massachusetts,USA)的产品，例如商标为SDS、PDS及SAGE。
已知且可适用于本文中所描述的容器中的吸附剂材料的非限制性实例包含：聚合吸附剂，例如微孔TEFLON、大网状聚合物、有机聚合物、玻璃域聚合物；磷硅酸铝(ALPOS)；黏土；沸石、有机金属骨架、多孔硅；蜂窝基质材料；活性炭；及其它碳材料及其它类似材料。碳吸附剂材料的一些实例包含：通过热解合成烃树脂(例如聚丙烯腈、磺化聚苯乙烯-二乙烯苯等)所形成的碳；纤维素炭；木炭；由天然原材料(例如椰壳、沥青、木材、石油、煤炭等)形成的活性炭。
所描述的气瓶可实质上填充有适合吸附剂材料的床。吸附剂可呈任何形状、形式、大小等以高效率及可逆地将反应气体吸附到吸附剂上以在次大气压下存储在容器中。大小、形状及例如孔隙率的物理性质可影响吸附剂(用于吸附反应气体)的容量及吸附剂的填充密度及空隙(填隙空间)容积，且可基于存储容器系统的因子(包含反应气体的类型、吸附剂的类型、容器的操作温度等)的平衡来选择这些因子。吸附剂材料可具有任何适合大小、形状、孔隙率、大小范围及大小分布。有用形状及形式的实例包含珠粒、颗粒、丸粒、片剂、壳、鞍形、粉末、不规则状微粒、压型单块、任何形状及大小的挤出物、布或网状材料、蜂窝基质单块及复合物(吸附剂与其它组分的复合物)及上述类型的吸附剂材料的捣碎或压碎形式。
这些类型的实例容器在内部容纳承载与气态形式的反应气体平衡的物理吸附反应气体的吸附剂。反应气体(在任何类型的容器中，在任何压力下)可为被认为有害、有毒或否则存在安全风险的类型的有害反应气体。有毒及其它有害特种气体用于许多工业应用中，例如用于包含以下每一者的用途：离子植入、外延生长、等离子体蚀刻、反应性离子蚀刻、金属化、物理气相沉积、化学气相沉积、光刻、清洁及掺杂，且这些用途是半导体、微电子、光伏打及平板显示装置及产品的制造的部分。然而，所描述的气瓶或方法的使用可应用于其它应用及其它工业中所使用的反应气体，因为由本发明方法及容器提供的提高安全水平一般适用于任何商业或工业环境中的反应气体及容器及用于任何目的或应用。所描述的容器及方法与任何反应气体(尤其是有害、有毒或否则危险反应气体)一起使用。然而，目前所描述的容器及方法的效用不受限于以低到中等压力(例如约1个大气压)所容纳的特定反应气体或气体。用于所描述的容器及方法的反应气体的说明性实例包含以下非限制性气体：硅烷、甲基硅烷、三甲基硅烷、氢气、甲烷、氮气、一氧化碳、乙硼烷、BF3、胂、膦、光气、氯气、BCl3、B2D6、六氟化钨、氟化氢、氯化氢、碘化氢、溴化氢、锗烷、氨气、锑化氢、硫化氢、氰化氢、硒化氢、碲化氢、氘化氢化物、三甲基锑化氢、卤化物(氯、溴、碘及氟)、NF3、ClF3、GeF4、SiF4、AsF5、有机化合物、有机金属化合物、烃及有机金属V族化合物(例如(CH3)3Sb)。对于这些化合物中的每一者，考虑所有同位素。
替代地，气瓶可包含内部压力调节类型、容器的内部容积，其中反应气体位于内部容积中。反应气体的实例包含(但不限于)硅烷、乙硼烷、胂、膦、氯气、三氯化硼、三氟化硼、B2H6、六氟化钨、三甲基锑化氢、氟化氢、氯化氢、碘化氢、溴化氢、锗烷、氨气、锑化氢、硫化氢、硒化氢、碲化氢、GeF4、SiF4、NF3、甲基硅烷、三甲基硅烷、氢气、甲烷、氮气、一氧化碳、溴、碘及氟有机金属化合物、AsF5、烃、有机金属化合物，它们包含所有同位素。在本发明的替代实施例中，气瓶可容纳两种或更多种反应气体，其中两种或更多种反应气体包括至少掺杂剂源气体、稀释气源及任选的补充气源。掺杂剂源可包含(但不限于)浓化三氟化硼(eBf3)、浓化四氟化锗(eGeF4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、四氟化锗、乙硼烷(B2H6)及浓化乙硼烷(eB3H6)。稀释气体可包含(但不限于)氢气、氙气及其它稀有气体。
压力调节容器的实例可购自应格特公司(美国马萨诸塞州比勒利卡)，商标为VAC。
耦合到气瓶的阀系统包含阀组合件及唯一阀位置指示器。阀位置指示器允许从一或多个观看位置观看阀位置。在一个实例中，阀位置指示器包含侧阀打开/关闭指示器及顶阀打开/关闭指示器。指示器锁定机构牢固对准及锁定阀体上的阀位置指示器。
图1说明阀系统100的一个实例。阀系统100包含位于阀体104内的阀组合件102。阀组合件102包含耦合到控制阀(位于阀体内)的阀致动器106(在一个实例中为所展示的手轮108)。阀体104包含流体排出口，也称为填充口或抽气口114。阀体进一步包含用于将阀系统耦合到气瓶118的连接组合件116。阀可任选地含有其中定位112的减压装置。
阀系统100包含可操作地耦合到阀组合件102的阀位置指示器120。阀位置指示器120允许从阀组合件102上的一或多个定向121a、121b观看控制阀位置。在一个实例中，阀位置指示器120包含侧(垂直)阀位置指示器122及顶(水平)阀位置指示器124。侧阀位置指示器122允许从阀系统100的一侧观看阀位置。阀位置指示器120进一步包含侧观看口130。阀打开或阀关闭指示可从阀系统的一侧(以132指示)透过观看口130来观看。
以一种类似方式，顶阀位置指示器允许从阀系统100的顶侧上的位置121a观看当前控制阀位置(打开或关闭)。图2是阀系统100的俯视图且说明顶部位置指示器124的实例。阀系统100包含致动器手轮108。手轮108包含用于观看阀的位置(在136处)的观看口134。在一个实例中，由用于阀关闭的C或用于阀打开的O指示阀位置136。替代地或除此阀位置状态缩写之外，使用色彩来指示阀位置以实现与语言无关的操作。在另一实例中，手轮108进一步包含中央部分138，其清晰可见以允许透过手轮中央部分138来观看顶部位置指示器。
根据本发明，本发明的某些实施例可仅具有侧打开/关闭指示器或顶打开/关闭指示器。
再次参考图1，阀系统100包含指示器锁定机构140。指示器锁定机构140操作以使阀位置指示器120与阀组合件102对准且特定来说，与阀组合件102内的控制阀的位置对准。在一个实例中，指示器锁定机构140使阀位置指示器120相对于阀组合件102牢固保持在适当位置中。
在图1中，指示器锁定机构140定位成紧邻阀位置指示器120(下方)且包含锁定螺母。指示器锁定机构首先在控制阀上方的位置中螺合到阀体上。接着，阀位置指示器螺合到阀体104上且与阀组合件内的控制阀的位置对准。接着，将指示器锁定机构140紧旋到阀位置指示器上以使阀位置指示器相对于阀组合件控制阀锁定在适当位置中。此允许正确、可重复操作阀位置指示器120。
图3及图4进一步说明阀位置指示器120的一个实例，其从一侧参考视角指示完全打开或完全关闭位置中的阀组合件控制阀。在图3中，侧阀位置指示器122指示控制阀处于完全打开位置中。在一个实例中，此由绿侧壁144上的字母OPEN指示。在图4中，操作阀致动器106以将控制阀从完全打开位置移动到完全关闭位置。此通过旋转手轮108以146指示，直到达到完全关闭位置。在观看窗130内，在一个实例中，旋转手轮108操作以相对于红侧壁148移动绿侧壁144。在所说明的一个实例中，旋转手轮108操作以在控制阀到达完全关闭位置时将绿侧壁144升离视野(由箭头150指示)。此导致侧阀位置指示器122指示控制阀完全关闭位置状态。
图5是说明阀系统500的一个实例的横截面图，阀系统500类似于本文中先前所描述的阀系统100。阀系统500包含可操作地定位在阀体504内的阀组合件502。阀组合件502包含下主轴510及密封表面/阀座(大体上以511说明)，其经操作以调节来自气体存储及输送系统的流体流动通过阀组合件502。在操作中，阀系统500经由阀致动器506手轮508来操作以使控制阀510移动在打开位置与关闭位置之间。
阀位置指示器520还以横截面图说明且包含侧阀位置指示器522及顶阀位置指示器524。侧阀位置指示器522包含第一(阀关闭)套筒526及第二(阀打开)套筒528。在操作中，第一套筒526可通过操作阀致动器506来相对于第二套筒528移动以使控制阀510移动在阀打开位置与阀关闭位置之间。透过观看口530来视觉上指示控制阀510的位置。阀锁定机构540将阀位置指示器锁定在适当位置中且与控制阀510的位置对准。本说明书稍后将详细解释阀锁定机构540的实例。
还参考图6到9。在一个实例中，阀关闭套筒呈红色且处于侧阀位置指示器522内的固定位置中。阀打开套筒呈绿色且可相对于阀关闭套筒移动(由箭头525指示)。阀打开套筒耦合到阀致动器506。通过操作阀致动器506(由箭头527指示)以将控制阀510从关闭位置移动到阀打开位置，阀打开套筒在阀关闭套筒上方移动且可在观看口530前面看到。例如，参阅图6。
图7说明顶阀位置指示器524的一个实例。手轮508从阀致动器506移除且未展示。顶阀位置指示器524固定牢固到阀组合件502。在所说明的实例中，顶阀位置指示器524包含定位在第二(阀打开)绿盘546上方的第一(阀关闭)红盘544。第一盘544及第二盘546经由螺钉来牢固到阀组合件502。在操作中，第一盘544及第二盘546与顶部观看口及控制阀510对准。阀致动器506的操作使控制阀510从关闭位置移动到打开位置导致在控制阀处于关闭位置中时透过观看口展示第一红盘及在控制阀510处于打开位置中时透过观看口展示第二绿盘。图8及图9进一步说明控制阀处于阀关闭位置中时的阀位置指示器520。在其它实施例中，位置指示器可呈贴纸的形式以指示打开及关闭位置。
图10说明指示为阀位置指示器1120的阀位置指示器的一个实例的部分剖视图。阀锁定机构1140内置到位置指示器1120中，且可类似于本文中先前所描述的阀锁定机构140。在此实例中，阀锁定机构1140呈锁环的形式以促进阀位置指示器相对于控制阀(例如控制阀510)可操作地对准及锁定在适当位置中。
阀位置指示器1120包含可安装到阀体104阀帽螺母螺纹上的螺纹外壳。在一个实例中，阀对准机构1140是阀位置指示器外壳的部分且经螺合以匹配阀体螺母螺纹。以一种类似方式，阀位置指示器固定红套筒也经螺合以匹配阀体螺母螺纹(以1141指示)。在操作中，阀锁定机构首先向下螺合到阀体阀帽螺母螺纹上。接着，阀位置指示器1120(且特定来说，红套筒)螺合到阀体螺母螺纹上且与控制阀510的位置对准。此允许无限旋转调整以使套筒与控制阀位置对准。一旦套筒在适当位置中对准，就将呈锁环的形式的阀锁定机构1140螺合回红套筒中以将其锁定在适当位置中且将其锁定成与控制阀510对准。
在另一实例中，螺纹外壳呈全螺纹套筒的形式，其与阀体上的阀帽螺母螺纹匹配。另外，阀锁定机构是开槽附件，其操作以使实际控制阀位置与阀位置指示器对准且将指示器锁定在适当位置中。在操作中，阀位置指示器螺合到阀体的阀帽螺母螺纹上。阀位置指示器旋转到其中阀位置指示器与控制阀的位置适当对准的位置。接着，使用开槽螺钉连接来将阀位置指示器锁定成适当对准。在一个实例中，呈螺钉的形式的锁定机构牢固到开槽附件中以将阀位置指示器锁定在适当位置中。此导致阀位置指示器与阀体之间的非常持久对准。
具有一或多个阀位置指示器的本文中所揭示的阀系统适合与许多不同阀及许多流体排出及存储系统一起使用。第2017/0122496A1号及第2017/0248275A1号美国公开专利申请案说明适合与本发明一起使用的一或多个阀及流体排出及存储封装的实例。
此外，本发明的存储及输送系统可有用地含有以下每一者或由以下每一者组成：标准气瓶或其它可加压容器及耦合到容器的瓶阀或其它流量分配组合件(调节器、监测器、传感器、导流构件、压力控制器、质量流量控制器、管道、阀调组件、仪表、自动启动及关闭装置等)，其中瓶容纳吸附剂材料及反应气体，反应气体呈吸附附着气体与气态附着气体之间的平衡状态中。
尽管本文已说明及描述特定实施例，但所属领域的一般技术人员应了解，可在不背离本发明的范围的情况下以各种替代及/或等效实施方案取代所展示及描述的特定实施例。本申请案希望涵盖本文中所论述的特定实施例的任何调适或变动。因此，希望本发明仅由权利要求书及其等效物限制。

Claims (14)

1.一种阀系统，其包括：
控制阀；
阀组合件，其操作以打开及关闭所述控制阀；
锁环；以及
阀位置指示器，其包含阀打开/关闭指示器，
其中所述打开/关闭指示器位于所述阀组合件的顶部或所述阀组合件的底部上，或同时位于所述控制阀的顶部及所述阀组合件的侧两者上；且
其中所述阀位置指示器与所述阀组合件的主体螺纹接合且通过所述锁环来牢固锁定成与所述控制阀的位置对准，
其中所述锁环连接到所述阀位置指示器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中指示器锁定机构包括与所述阀位置指示器配合的开槽附件。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述阀打开/关闭指示器包含第一套筒及第二套筒，所述第二套筒可相对于所述第一套筒移动以将所述阀打开/关闭指示器从指示关闭阀改变到指示打开阀。
4.根据权利要求1所述的阀系统，所述阀系统包括耦合到所述阀系统的气瓶。
5.根据权利要求4所述的阀系统，其中所述气瓶包括：
内部容积；
反应气体，其位于所述内部容积内；及
外部压力面。
6.根据权利要求4所述的阀系统，其中所述气瓶包括：
内部容积；
吸附剂，其位于所述内部容积内，所述吸附剂对反应气体具有吸附亲和力以容纳吸附气体作为与所述内部处的气态吸附气体平衡的所述吸附剂上的吸附反应气体；
气态流体流动口；及
外表面。
7.根据权利要求6所述的阀系统，其中所述吸附剂选自包括碳、活性炭、沸石、多孔有机聚合物及有机金属骨架的材料。
8.根据权利要求6所述的阀系统，其中所述吸附剂能够吸附选自以下每一者的气体：硅烷、乙硼烷、胂、膦、氯气、三氯化硼、三氟化硼、B2H6、六氟化钨、三甲基锑化氢、氟化氢、氯化氢、碘化氢、溴化氢、锗烷、氨气、锑化氢、硫化氢、硒化氢、碲化氢、GeF4、SiF4、NF3、甲基硅烷、三甲基硅烷、氢气、甲烷、氮气、一氧化碳、溴、碘及氟有机金属化合物、AsF5、烃、有机金属化合物，它们包含所有同位素。
9.根据权利要求4所述的阀系统，其中所述气瓶是压力调节瓶，所述压力调节瓶包括：
内部容积；
至少一个反应气体，其位于所述内部容积中；
一或多个压力调节器；及
外表面。
10.根据权利要求9所述的阀系统，其中所述反应气体是选自以下每一者的气体：硅烷、乙硼烷、胂、膦、氯气、三氯化硼、三氟化硼、B2H6、六氟化钨、三甲基锑化氢、氟化氢、氯化氢、碘化氢、溴化氢、锗烷、氨气、锑化氢、硫化氢、硒化氢、碲化氢、GeF4、SiF4、NF3、甲基硅烷、三甲基硅烷、氢气、甲烷、氮气、一氧化碳、溴、碘及氟有机金属化合物、AsF5、烃、有机金属化合物，它们包含所有同位素。
11.根据权利要求9所述的阀系统，其中所述气瓶包括两种或更多种反应气体。
12.根据权利要求11所述的阀系统，其中所述两种或更多种反应气体包括至少一种掺杂剂源气体、稀释气源及任选的补充气源。
13.根据权利要求12所述的阀系统，其中所述掺杂剂源气体选自eBF3、eGeF4、CO、CO2、GeF4、B2H6及eB2H6。
14.根据权利要求12所述的阀系统，其中所述稀释气源为氢气。
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