CN1373842A - 积木式表面安装的汇流管组合件 - Google Patents

Abstract

一种积木式汇流管系统,用来在一个缩小的区域内将流体系统的各个流体用构件连接在一起。该系统由一个或多个桥配件(50)构成,桥配件内设有内部流体通道,其输入端与第一流体用构件(12、14)的输出口连通,而输出端与第二流体用构件的输入口连通。桥配件还可具有两个或更多的口,其中一个可与在另一基底层上的汇流管连通。桥配件可装在支撑板(40)的沟道(42)内,在结构上予以支承,或装在尺寸可变的沟道模块内。还可任选地在桥配件的输入和输出端之上安装一块定位板(30)用来使流体构件的输入和输出口与桥配件上的输入和输出端对准。桥配件还可以多个方向形成多条流动路径的方式装在定位板上。另外,桥配件可叠置形成多层使一个层内的桥配件与另一层内的桥配件在流体流动上互相连通。本发明还可具有设在流体口(34)和配合的桥配件端之间的凹部内的密封件(60)。

Description

积木式表面安装的汇流管组合件

                  本发明领域

本发明总的涉及流体系统的汇流管，更具体点说，涉及一种积木式(可拆拼组合的)气体分布系统，用于高纯度流体系统和腐蚀性流体系统例如用来制造半导体晶片的气体系统。

                本发明的背景

本申请要求1999.03.05申请的国际专利申请PCT/US 99/04973和1998.05.18申请的美国临时申请No.60/085,817及1998.09.29申请的美国临时申请No.60/102,277的权益。

为了制造半导体，工业采用各种高纯度气体。这些气体由高纯度的阀门、调节器、压力传感器、质量流量控制器和其他构件用焊接和高纯度金属密封配件连接在一起而构成的系统控制着。这些连接在某些用途上可能是不需要的，因为它们增加了焊接操作的增添的时间和费用、及在构件之间不必要的空档并使人们难于更换一个在其他两个构件之间的构件。另外，这些系统一般按惯例设计和制造，致使制造费用和更换零件的取得十分昂贵。

为了克服这些问题，近年来在该工业中引入了新的积木式集流腔系统。这些系统中的典型构件如阀门、压力调节器和其他典型的流体用构件曾被重新设计使它们的输入口、输出口和连结机构都可与多个表面安装的汇流管配合。这些汇流管典型地具有由高纯度金属机加工制成的模块(积木块)和机加工的内部流动通道。这些现有技术的积木式系统一般在构件和模块面之间使用金属密封并在模块各个面的外侧上进行面密封的机加工以资与配合的模块密封接合。这种系统的一个目的是要使用根据工业标准的表面安装的标准设计来得到表面安装构件的互换性。

这种现有技术的积木式系统的一个缺点是整个模块要由高纯度金属制成。而且这些模块构件由于要在单个模块内机加工制出多条通道的复杂性具有较高的制造费用并且由于制造的复杂性还具有形成昂贵废品的较高风险。另外，配合在一起的模块需要在它们之间进行配合密封，而这需要增添机加工时间，还需要适当的安装和紧固件的装配扭力才能保证不泄漏地密封。

                      本发明综述

因此需要有一种积木式汇流管设计，它能消除配合模块之间的密封，显著减少昂贵材料的使用量，造成一个制造起来较简单和较不费钱的系统，同时提供一个缩小的系统立足点式包络面，可以满足或超过现有系统的性能、整体性和可靠性。

本发明在一个方面提供一种桥配件，供流体汇流管系统内使用，以资与一个或多个流体用构件如阀门、调节器、压力传感器、质量流量控制器等内的流体连通。该桥配件具有一个第一弯头配件与一个第二弯头配件连接，连接的弯头配件具有一条贯通的内部流体通道。桥配件的内部通道有一输入端和一输出端，输入端与第一流体用构件的输出口的流体连通，而桥配件的输出端与第二流体用构件的输入口的流体连通。

本发明在另一方面提供一种桥配件，供流体汇流管系统内使用，以资与三个或更多的流体用构件的流体连通，其中一个或多个所说流体用构件只有一个单一的口。桥配件具有一个第一弯头配件和一个第二弯头配件，它们各有一端连接在一个T形配件上。T形配件位在两个弯头配件之间，每一弯头配件和T形配件内的流体通过一条内部流体通道互相连通。这些配件的内部通道具有一个输入端及第一和第二输出端，输入端与第一流体用构件的输出口的流体连通，而流体通道的输出端则分别与第二和第三流体用构件的流体连通。

本发明在还有另一个方面提供一种积木式流体汇流管系统，可用来与一个或多个各有一个输入口和一个输出口的表面安装型流体用构件连接。该积木式系统具有：一个或多个桥配件各有一条内部流体通道在其内贯通；桥配件的内部通道有一个输入端与第一流体用构件的输出口连接，并有一个输出端与第二流体用构件的输入口连接，从而当该系统被装配时，桥配件的内部流体通道可与第一和第二流体用构件的流体连通。

另外，本发明还提供一种积木式的流体汇流管系统可用来与一个或多个各有一个输入口和一个或多个输出口的流体用构件连接。该汇流管系统具有一个或多个桥配件，其上各有一个输入端和一个输出端并有一条内部通道贯通地连接所说这些端。该系统还包括一块定位板，其上有一上表面用来将流体用构件安装在其上，和多个与流体用构件的输入口和输出口对准的孔。定位板还有一个下表面用来将桥配件安装在其上。每一个桥配件的输入端与一个流体用构件的输出口的流体连通，而每一个桥配件的输出端与另一个流体用构件的输入口的流体连通。

在下面的结合附图所作的较优实施例的详细说明和 中，本发明的以上这些和另外一些特点和优点将更明白地显示出来。

                     附图简要说明

图1为一完整的汇流管组合件的透视图，其中示出体现本发明特点的代表构件和密封件；

图2为图1所示汇流管组合件及其能体现本发明特点的代表构件和密封件的分解透视图；

图3为图2中的汇流管的一部分的分解立视图，其中示出位在两个部分示出的气体桥之间的一个完整的气体桥和一个任选的代表密封件；

图3A为图2中装配好的汇流管部分的剖视图；

图3B为图3和3A所示完整的气体桥8的一个可替代的气体桥的剖视图，该桥在两个弯头和管段之外还采用一个T形配件和一个增添的管段；

图4为本发明的一个可替代的汇流管系统，该系统具有在各个方向上延伸的多条流动路径；

图5为能体现本发明特点的汇流管组合件的一个可替代实施例的分解透视图；

图5A-D为本发明的保持夹的透视图；

图6为两个桥配件50和相应的密封保持件90及与图5所示组合件配合的流体用表面构件的部分分解的纵向剖视图；

图7为一个包括多条流体管线的较复杂的流体系统的平面视图；

图8为在上、下基底层采用多条流动沟道的图1中汇流管组合件的另一个实施例的透视图；

图9和9A为两个汇流管支座和一条交叉吹洗沟道的透视图；

图10A-D示出两个在端部连接的支座在装配时的各个阶段，图10D还带有剖面图；

图11A和11B示出一个可替代的实施例用来连接在如同图8的汇流管组合件中使用的支座；

图12A和12B示出一个其内装有止回阀的支座；

图13为本发明的汇流管组合件的另外一个实施例；

图14A为图13所示本发明在流动用构件从汇流管组合件上拿走后的透视图；

图14B为图14A所示本发明的顶视图；

图15A、15B和15C分别示出流动桥的一个可替代实施例的透视图、顶视图和侧视图；

图16A-16C分别示出一个降落流动桥的透视图、顶视图和侧视图；

图17-19分别为图14B所示本发明在17-17、18-18、和19-19的方向上的剖视图；

图20A、20B和20C分别示出流动桥的一个可替代的实施例的透视图、顶视图和侧视图；

图21示出大小不同的两个多口流动桥的透视图；

图22A-22B分别示出一个密封保持件的透视图和侧视图，而图22C示出图22A-B的密封保持件与降落流动桥一起使用时的情况；

图23A-23C分别示出密封保持件的一个可替代的实施例的透视图和侧视图；

图24A-24C分别示出密封保持件的另一个可替代的实施例的透视图和侧视图；

图25A和25B分别示出具有管道安装凸缘的汇流管支座的一个可替代实施例的顶视图和透视图；

图26为一带有保持器箍的下支座汇流管的透视图；

图27A为图26中的汇流管在27A-27A的方向上的侧视图，而图27B-27D为上、下支座的剖视图，其中示出下支座的一个可替代的实施例；

图28为上、下支座的一个可替代的实施例的透视图；

图29A和29B分别示出一个被加热的汇流管组合件的预加载和加载的状态；及

图30A和30B示出上基底层的可替代实施例的剖视图和透视图。

                       本发明详细说明

现在参阅附图，这些附图只是为了说明本发明的较优实施例用的，而不是为了要限制它，图1-30示出一个独特的汇流管系统，它可作为高纯度积木式气体分布系统的一部分用于半导体器件的制造或其他必须承受腐蚀性流体的流体系统内。本发明并不限于用在高纯度流体系统中，也可用于涉及流体流动控制的任何一种用途上。另外，本文所示出和说明的本发明各个方面可视具体用途的需要分开使用或成为各种组合使用。再者，虽然本文所说明的较优实施例结合的是示范的积木式汇流管设计，但本行业的行家马上会知道，本发明也可用于其他积木式系统的设计。

参照图1，其中示出一个积木式流体汇流管系统10和流体流动控制构件如阀门12、流量调节器13、过滤器14等。流体用构件可与本发明连接使用，但不是本发明的部分。流体用构件12-14最好为表面安装型构件，每个构件有一输入口16并可另外具有一个或多个输出口18如图3A所示，这些口子使流体可与该流体用构件连通。用一系列的紧固件22穿过流体用构件的基体凸缘26上的孔24使可将构件固定到积木式汇流管系统上。

本发明的积木式汇流管系统10可具有一个或多个桥配件50、一个任选的定位板30、一个任选的支撑板40、任选的端配件45和任选的密封件60。这些元件将在下面较详细地说明。桥配件50如图3所示，可以是两个弯头配件52的型式，在该型式中，用传统的方法如焊接将一根任选的管子延伸段54的两端分别连接到两个弯头配件52的相关端上从而连结成一个整体。弯头配件52具有一条内部流体通道56，设有一个输入端58和一个输出端62、64，输入端58具有一个相对于输出端62、64为90度的取向。任选的管子延伸段具有一条内部流体通道能将两个邻近弯头配件的邻近流体通道连接起来，这样就在桥配件50的内部形成一条U形流体通道，通道设有一个输入端62和一个输出端64。

如图3A所示，桥配件50的输入端62与流体用构件12的相关的输出孔18在流体流动上连通，而桥配件50的输出端64与邻近的流体用构件13的输入口16在流体流动上连通。这样桥配件50就能像“桥”那样作用使流体能在相邻的流体用构件如12、13之间转移，而可不需在相邻的桥配件50之间作出金属对金属的密封，这是在现有技术的相邻模块配合时一般需要的做法，最好桥配件由不锈钢如316、哈斯特合金(hastalloy，耐盐酸耐高温镍基合金)、半导体用优质材料(SCQ)、或其他适宜与半导体加工液一起使用的材料制成。但对于一般的工业用途，任何一种合适的材料如塑料或金属都可在本发明中使用。

另外，桥配件50具有缩小的尺寸，因此积木式汇流管所需昂贵材料的数量能显著减少。现有技术的积木式系统使用的积木式汇流管模块(表面安装的构件设在其上)由昂贵的材料制成，内部气体流动路径是在其内用机加工整体制造出来。随着半导体工业的积木式气体系统构件的走向标准化，这些积木式汇流管模块构件便有一个标准的上凸缘安装表面区为的是要用来与表面安装的流动用构件的标准凸缘配合，使表面安装的流动用构件可以互换，这样现有技术的积木式构件模块便要使用大量的昂贵材料。而本发明提供的气体流动通道是由桥配件50形成的，与传统的现有技术的积木式构件模块相比，桥配件50所用昂贵材料的体积被显著地减少。这样便可造成一个具有较经济的气体流动路径的汇流管，比现有技术的构件模块更便宜也更容易制造。

如图1所示，积木式系统10还可具有端配件45，该端配件是将一具有90度内部通道的弯头配件连接到一个标准配件46如Swaglok VCR^配件(美国Ohio州Cleyeland市的Swagelok公司生产)那样的标准的面式配件或其他合适的配件上以资用来与流体的管线连接。该端配件45可被用作与流体管线(未示出)配合的输入配件或输出配件。这样，弯头配件的输出式输入端被连接到流体用构件的相关的输入或输出端上。最好端配件45的材料为不锈钢、316不锈合金、不锈SCQ或其他适宜与半导体加工液或对特定用途有利的流体一起使用的材料。对于一般的工业用途，端配件45可由任何一种合适的材料如塑料或金属构成。

本发明的积木式汇流管系统10还可任选地具有一块支撑板40。该支撑板40可以是一块平板，但最好具有内部凹槽或沟道42以资用来接纳多个桥配件50和端配件45而将它们设置在其内。桥配件50和端配件45的每一个弯头配件52都具有一个尺寸合适、外部成形的体与凹槽或沟道42的形状配合以资防止桥配件50在沟道42内旋转。最好但并非必需将弯头配件52的外形制成长方形或正方形。并且最好形成沟道42的两个相对的内侧壁44具有合适的尺寸可用来紧密地接纳方形或长方形的体。本发明并不限于上述形状，任何一种对弯头配件52的成形的体具有互补形状的沟道都可在本发明中使用。支撑板40可由任何一种合适的材料如金属和金属基体复合材料构成，但最好用价格低、重量轻的材料如铝制成。根据用途也可使用非金属材料如塑料。

最好汇流管系统10还具有密封件60，以便将它们接纳在配合的桥配件50的输入/输出口和流体用构件之间。密封件60可由任何一种合适的材料如人造橡胶、塑料、橡胶或聚合物材料制成，并且最好为软金属如镍。C形的密封件也可使用，复合的密封件是另外的可使用的例子。其他可结合本发明使用的密封技术对本待业具有一般技能的人员来说都是显而易见的。

在图2、3和3A所示的本发明的第二实施例中，本发明采用了一块任选的定位板30。该定位板30设有多个对准的孔用来将桥配件50的端头62、64接纳在其内。桥配件50的端头最好略短于定位板30的厚度，这样便可形成一个凹部可用来将密封件60接纳在其内。定位板30另外还具有多个对准的孔32可用来将紧固件22接纳在其内。这样为了按照本发明的第二实施例装配该系统，须将桥配件放置在支撑板40的沟道42内，然后将定位板的孔与桥配件50的输入端和输出端对准，再将定位降下到位置上使桥配件50的端头插入并通过定位板30上的对准的孔34。然后将紧固件36插入并通过支撑板上对准的孔38以便被接纳到定位板30上对准的孔39内。最后，用紧固件22将流体用构件12-14固定到定位板30上。

一个桥和T形配件的实施例在图3B中示出。这个桥配件70可被用来与三个相邻的流体用构件连接，其中中间的流体用构件只有一个输入口，例如一个压力传感器，或一个分流器，分流器用来使一部分流体重新取向沿着另一条流动路径流动。桥配件70具有两个弯头配件52，每一个弯头配件各有一条内部流体通道在流体流动上与T形配件72连通。T形配件72有一个输入端74和两个输出端76、78。T形配件70的输出端76与一个只有单一输入口的流体用构件在流体流动上连通。T形配件的另一输出端78与桥配件的输出端80在流体流动上连通。这样，桥和T形配件就有一个输入端82和两个输出端76和80，可以用来在三个相邻的流体用构件之间“搭桥”或转移流动，其中中间的流体用构件只有一个单一的口子通过配件70与流动通道在流体流动上连通。

图4示出定位板80的另外一个实施例，它被设计用于多条流动路径A、B、C和D的流体流动。为了较好地说明本发明，图中示出定位板相对于桥配件50的后侧(即图2中定位板的后面)。桥配件50在定位板众多孔眼内的布置使得来自一条或多条流动路径的流体得以结合或混合。这样如图4所示，四条独立流动路径的流体A、B、C和D便在位置84等处被流体用构件如具有三个口子的阀门按所需的比例混合在一起，最后从系统的流体输出口86排出。注意桥配件50是以“销钉板”式样的布置组合在一起，用来将分开的流动路径互连或连接来完成流体的混合，而可不需任何一个专门定位的构件。与现有技术的模块积木式设计的需要有特制的具有三个口子的模块相比，这是一个突出的优点。

在本发明的这个实施例中，定位板80既可被用作桥配件50的支撑板又可被用作“定位板”，因此可毋需支撑板。桥配件50还可具有一个带螺纹的端头(未示出)，可被插入到定位板80的对准的带螺纹的孔82内。桥配件50的端头62、64也可被压入配合到定位板80的对准的孔82内或被保持夹(未示出)连结到定位板上。其他可用的连结设施是本行业具有一般技术的人员都知道的。

在本发明的这个实施例中，桥配件50的端头62、64还可将其高度改变到足够建立起多层桥配件(未示出)。这种交叉层的特点是有用的，例如当需要将管线A内的冲洗气体提供到其他气体管线B、C和D内时。为了完成这一点，需要有一个修改的桥配件50，其上添设一个T形配件以便用来与上层的桥配件配合。该T形配件将被设在图3B所示的两个弯头配件之间，并有一个内部流体通道与弯头配件的内部流体通道连通。但与图3B不同，T形配件的孔将与弯头配件的孔在方向上成180°的反对为的是与位在另一层的桥配件的T形配件配合。这样，本发明的这个实施例便可造成一个具有多条流体流动路径的流体汇流管系统，并且所说路径能在多个方向上延伸。另外，这个实施例可以得到多层或三维层的流体流动路径，其中一层的流体流动路径可与另一层的流体流动路径在流体流动上连通。

在如图5和6所示的本发明另外一个可替代的实施例中，任选的定位板30已被取消。替代它的是被任选的柔性保持件90夹持在位的密封件60。保持件90由薄而柔性的材料如塑料或金属制成，商业上可从EG&G公司得到供售。保持件90的孔92与支撑板或沟道板40的孔32对准以便供紧固件22插入而被接纳到孔32内。密封件60如C形密封件被一个或多个支承件92夹持在位。密封件60被精确地定位在保持件90内使当孔92与紧固件22对准时，密封件60精确地与流体用构件12、14的输入口16和输出口18及邻接的流动桥50的相关的输出口64和输入口62对准。流动桥配件50已被修改，垂直的管子延伸段已被取消，这样当流动桥50被定位在沟道内时，输入和输出端62、64与沟道模块40的上表面43齐平或略为低下。另外，图5示出构成流动桥50的弯头配件52的不同形状。所示弯头配件52具有一个长方形的体，其内的内部流体通道被这样机械加工，使输入端对输出端的取向大约为90度。最好流动桥50在其输入口和输出口62、64的周围另外有一个圆形的凹进区域以便用来将密封件60部分接纳在其内。

如同图5所示，在所有弯头配件52都被固定在一起构成流动桥50以后，将流动桥50放置在支撑板40的沟道内。可将任选的保持夹95接纳在每一个流动桥的周围借以将该桥保持在沟道内。保持夹95可被插置在每一个流动桥50的、例如在两个相邻弯头配件52之间形成焊接互连部的颈部缩小的区域的周围。图5A示出的保持夹的外形最好为U形，具有两条平行而间距比沟道宽度宽的曲线的腿9b使它具有弹簧状的特性。这样当将两条平行的腿插置在沟道内流动桥50的周围时，由于两腿9b的弹簧力使两腿以摩擦力与沟道侧壁接合，流动桥就被保持在沟道内。另外，保持夹的可替代的实施例在图5B-D中示出。

进一步可知道，如同图7所示的支撑板或沟道板40除了包括多条有流动桥50定位在其内的沟道42以资用来在第一方向上运送对准的流体用构件的流体流动外，还包括一条或多条有流动桥定位在其内的横向互连的或分支的沟道41以资用来在第二方向上运送流体。这样便可形成多条流动路径使流体能越过不同的流动管线混合。分支沟道43最好沿横向越过在第一方向上的沟道42而延伸到其他邻近的沟道42上。这一点将是有用的，例如在需要冲洗空气或混合在一起的流体流的流体系统中。

接下来参阅图8，按照本发明的另一个方面，现在说明使用多个流动沟道汇流管的汇流管布置的交叉冲洗的细节。每一个流动沟道汇流管的基本构件可与上面说明的实施例相同，只是有少许修改，这里将简要说明。

在图8中，设有三个流动沟道汇流管100、102和104，就基本结构的构件而言，每一个汇流管都与另外两个相似，因此这里只详细说明其中一个。在本实施例中，这三个汇流管100、102和104一般互相平行且在同一平面上。举例说，第一流道沟道汇流管100包括一连串支座结构106端头对端头地连接在一起形成一个气体的棍状汇流管。其他两个汇流管102和104包括支座109，也具有各种可有的流动路径形状。每一个支座106以示范的方式在图9中示出。在本例中，每一个支座106至少大到有一个表面安装的构件10安装在其上。或者，各个或所有支座可被延长使得多于一个的表面安装的构件能被安装在其上，例如图5所示的实施例。还有一个可替代的做法是用具有足够长度的单一支座106来将所有需要的表面安装的构件容纳在一个特制的气体棍内。

参阅图9，其中示出两个相互邻近放置的支座106、109，它们是从图8的汇流管100、102或104中取出的。每一个支座结构或组合件106在某些方面都与图5所示的基本支座结构相似，如支座包括一个沟道模块108，在其内制有一条沟道110，至少有一个或多个流动桥模块构成的流动桥50被紧密地接纳在沟道110内，并且如果需要可用一夹子95(未示出)将它固定在沟道内。如图5所示，当流动控制装置装在支座106上时，流动桥50的两个口62、64将与表面安装的流动控制装置(未示出)的输入口和输出口16、18对准。

如同早先说明过的实施例那样，密封件如C形密封件50可被用来在装置的口12、14和桥模块114、116之间形成对流体紧密的连接。而端部邻接的支座(例如图8中的106a和106b)的流动桥模块30可用管子延伸段焊接在一起。

按照本发明，沟道模块108最好用费用重量轻的材料如铝制成，而要传送半导体加工气体用的流动桥模块30则由较贵的半导体用优质钢制成。

如图9所示，三个气体棍状汇流管100、102和104可用一个或多个交叉布置的冲洗沟道120机械地连接或互连在一起成为一个单独的组合件。在这个实施例中，交叉的冲洗沟道120一般互相平行且在同一平面上，并被装在汇流管102、104、106的下侧。冲洗流动沟道例如能被用来将冲洗气体供应到每一个气体棍状汇流管100、102、104上。

每一条冲洗沟道120都可从价廉的金属模块如铝或非SCQ不锈钢用机械加工出来。冲洗沟道120可包括用来接纳相关支座106的凹槽122，这样在装配时可简化对准手续。冲洗沟道120在其内制有一条纵向的凹槽124可用来紧密地接纳多个冲洗桥模块126，这些桥模块例如可以用管子延伸段端头接端头地焊接成一整体。冲洗桥模块126的制造和互连基本上与流动桥模块50相似。在冲洗桥模块126上设有一个冲洗口128，该口通过一根具有直通流动路径的导管130与表面安装的构件10(在图9中未示出)的冲洗口在流体流动上连通，导管130是通过在上面安装的支座106中的孔安装的。如果需要可用一个适配器或过渡管模块132来提供冲洗口133以便与表面安装构件10连接。如图9所示，过渡管132可用来例如与两个桥配件50组合以便将冲洗气体供应到三口阀门上。这样位在过渡管132两侧的桥配件的一端连同过渡管132便形成相邻的三个口114、133、116，其中133为冲洗口。为了简洁起见，在图9中桥配件的其他端被省略。

合适的密封件如C形密封件可被用来在冲洗模块126和导管130之间以及在导管130和过渡模块132及/或表面安装构件的冲洗口之间提供对流体紧密的连接。图5A-D所示的保持夹95可被用来将冲洗模块126夹持在纵向凹槽124内特别是在运输时。过渡管132可被设置在沟道110内，这样当将装置10装在支座106上时，过渡管132便可与流动控制装置10的冲洗口对准。在图5和图8的实施例中，冲洗口位在输入和输出流动口之间的中间区域内。

参阅图10A-D，每一支座106在其两个对侧靠近底壁142的地方制有纵向槽140a和140b。在这个示范实施例中，该槽140在支座的整个长度上延伸但并非必要这样做。该槽只需有足够长度能够容纳连接栓即可，这将在下面说明。每一支座106还包括多个带螺纹的螺钉孔144，最好在每一角上有一个，该孔通过支座向下延伸至少到达槽140。

两个支座106a和106b由连接栓146，在本例中为一对连接栓146a和146b端对端地连接在一起。每一个连接栓146大约有一半被滑动地接纳在两个支座106a和106b的邻接槽140的相关端部内。在本例中，第一连接栓146a配装在第一支座106a的槽140a内和第二支座106b的相应的槽140a内。连接栓146最好不要比槽140宽，使支座保持光滑的侧壁外廓。连接栓146设有一般与螺钉孔144对准的孔148。带螺纹的定位螺钉150能旋入到孔144内并且具有足够的长度还能旋入到连接栓146上的孔148内。但为了牢固地将两个支座106a和106b保持在一起，当支座106a和106b在端部对接时，连接栓孔148的间距与定位螺钉的间距相比，最好制有小量的偏差，例如为0.020英寸。这样，当定位螺钉150被旋入到连接栓148的孔内时，支座106a和106b将被拉紧在一起如图10D所示。

现在再一次参阅图8和9A，某些支座120还被连接到交叉的冲洗沟道120上。交叉冲洗沟道120具有可接纳安装螺栓180的带螺纹的孔152。在示范的实施例中，搁置交叉冲洗沟道120的支座设有一块安装板182，其上包括一个向外伸出的凸缘184。凸缘184包括与冲洗沟道孔152对准的贯通孔，因此螺栓180能将支座106固定到交叉冲洗沟道120上。由于在单独的气体棍内的多个支座106通过连接栓被互相连接着，图8中的整个组合件是一个牢靠地保持在一起的坚固的组合件。在图11A的可替代的实施例中，连接销164被采用，支座106设有凸缘172和与冲洗沟道孔152对准的相应的孔。这样，螺栓180便可将支座固定到冲洗沟道120上。

参阅图11A和11B，其中示出使支座106端头互连的一个可替代的实施例。在原来开槽140的地方，每一个支座106在其邻接面上(如图11中106a和106b的邻接面)设有沿纵向延伸的孔160并且是在接纳流动桥的沟道110的两侧。圆销162被适度地接纳在孔160内。每一销162都延伸到相应而对准的孔160内以资将支座106a、106b连接在一起。每一销162还可包括低凹部164。定位螺钉166可通过对准的螺钉孔168旋入到低凹部164与销162接合，这样销162便可牢固地保持在支撑件体160内。低凹部164的轴向间距可略微偏离螺钉孔168的间距，使当螺钉166被旋紧时支座能被拉紧。

在这实施例中，支座106设有从基部伸出的唇部172以便可用螺栓将支座固定到交叉的冲洗沟道120上(在图11中没有示出，但可看图9和9A)。

图12A和12B示出本发明的另一方面。在这实施例中，图8的气体棍内使用的支座中的一个支座200被修改为包括一个中心孔202，该中心孔202向支座内的流动模块凹槽110开通。有一止回阀组合件204被插置在孔202内。止回阀包括一个输入口206和一个输出口208。如从图12A可清楚地看见，止回阀204包括一个插置到沟道110内的流动模块210。另外的流动模块30(未示出)能在止回阀模块210的任一侧插置到凹槽110内。止回阀204例如能被用来制止冲洗气体的回流。在这样一个例子中，止回阀模块210将被用来替代过渡模块132(图9)。

接下来参阅图13，按照本发明的另一方面，一个多层的汇流管装置300被示出，该装置可用来导引流体在两个或更多的平面上的多条流动路径内流动。基本的系统构件如同上面在各实施例中说明的那样，但有若干修改，简要说明如下。汇流管系统300具有一块任选的基板310和任选的支承模块312，该模块可用来使系统在安装之前进行装配。如图14A、14B和15所示，在流动用构件拿掉后，该系统具有一个上基底层314和一个下基底层316。上基底层314具有多个沟道模块40，这些沟道模块可具有可变的长度并且还可在平行取向的同时紧密地间隔开如图所示。沟道模块40可用紧固件固定在支承模块312上，支承模块312又可固紧到支承板310上。

流动桥50被定位在沟道模块40的每一条沟道42内，这从图15A-15C和图16A-C可清楚地看到。如图15A所示，流动桥50的另一个实施例具有两个正方形的弯头配件52用管子延伸段将它们连接在一起形成一条U形的流体通道。流动桥50的输入口和输出口最好与沟道模块40的上表面43齐平或略微低凹到上表面之下。流动桥50的输入口和输出口62、64有一个低凹的区域可用来将密封件60接纳在其内，使密封件能被保持在流动桥的口子64、62和流动用构件12-14的配合口16、18之间。

图16A-C示出的降落桥320可用来使在上基底层内的流动用构件和在下基底层内的邻近的流动桥或多口流动桥400(见图21)之间在流动上互相连通。如图16A所示，降落桥320由一个弯头配件52和一个具有足够长度的管子延伸段324的T形配件322构成使其输入口326与在下基底层316内的流动桥50或多口流动桥400的对准的口在流体流动上互相连通。降落桥320还具有两个上基底层314的口子328、330和一个下基底层的口子326。口子328、330具有一个低凹的圆形区域332用来接纳密封件如O形环、金属垫圈、C形密封件或其他本行业所知道的人造橡胶/聚合物密封件。降落桥320被定位在沟道模块40的沟道内使管子延伸段324被接纳在沟道壁42的孔325内(见图14B)。管子延伸段的口子326与图19中的多口流通桥400在流体流动上连通。

降落桥320的口子326、328、330可起到输入口或输出口的作用，这取决于流动的方向。例如，如果下基底层316的多口流动桥400被用来将冲洗气体向上提供到流体用构件12、14上，那么口子326将起到输入口的作用，而为了将冲洗气体提供给邻近的流动用构件，口子328、330将起到输出口的作用。另一个例子是，口子328、330中的一个口子被连接到流体用构件的两路阀12上使该流体根据阀门的设定和流动的方向能被导引到上面的或下面的基底层314、316上。这样降落桥320的设计将使气流能在从一个基底层到另一个基底层的任何一个方向上流动。降落桥320的一个可替代的实施例是上面说明过的过渡管132，该管采用了直通的流动路径。这个设计在与三路阀和两个邻近的流动桥50组合时最为有用。过渡管可被连接到阀门的中间口上以便用来从下基底层将冲洗气体提供到阀门上。

为了使降落桥320的口子326和位在下基底层316内的流动桥50的口子16、19之间的密封容易进行，如图22A-C所示的降落夹350可任选使用借以使密封件60与口子326保持密封的关系。降落夹350可使密封件60在两个配合的口子之间的适当定位容易进行。降落夹350具有一个柔性的C形凸缘，它被接纳在降落桥320的凸缘352上。任选的缺口使夹350能以较大的柔性安装在凸缘352上。为了将夹350安装到凸缘352上，首先须通过开口358插入密封件60将它安装在下边缘356上，其次须通过开口358将降落桥320的凸缘352插入使它与夹350的上边缘359接口。图23A-B示出降落夹的一个可替代的实施例360。在该实施例中，上边缘362与降落桥320的凸缘352接合，但允许夹360可从其侧开口和顶开口安装到桥320上。图24A示出降落夹的另一个实施例370，它被接纳在降落桥320的圆筒形凹槽372内。夹370的形状与图22A-C所示的降落夹350相似，但没有上边缘359。夹370是在密封件已被插置在桥320的凹槽372内后才被插置在其内的，并且由于一个弹簧似的作用使它略微被压迫而被保持在凹槽内。最后，图24B降24C示出降落夹的另外一个实施例380，该夹利用多个在端部圆周上的小突起的弹簧状作用保持在降落桥320的管子延伸部324的外直径上。圆周上的凹洼384利用箍的应力将密封件保持在夹380内。凹洼384形成一个比密封件直径略小的直径从而构成一个压配合将密封件保持在保持夹380内。上述降落夹的任何一个实施例都可用任何一种柔性材料如塑料或金属构成。

如上所述，下基底层316具有多个如图20A-C和图21所示的流动桥50及/或多口流动桥400。多口流动桥400具有一个或多个输入口402和一个或多个输出口404，这些口可与上基底层314内的降落桥320的口子在流体上连通。多口流动桥400可由两个具有长方形体的弯头配件52和一个最好具有长方形体的中段410，及一条设有一个或多个口子404的内部直通流动路径构成。另外，多口流动桥400也可不用一个弯头配件52而用一个标准的端配件如VCR式配件来构成。

下支撑层316可具有长度可变且有槽可用来接纳加热元件(未示出)的沟道模块40。沟道模块40通过紧固件422被固定到位在上基底层316内的沟道模块上。紧固件422被定位在上沟道模块的孔414内并进入到下沟道模块40的对准的孔416内。这样沟道模块40便可容易地与上基底层脱离连接并从下面滑出，从而可较易接近基底层。

图25B示出沟道模块的一个可替代的实施例500，该模块具有小片凸缘502可与邻近的沟道模块的邻近凹部504互相配合或互锁。在小片凸缘502上设有安装孔506可用来将紧固件(未示出)接纳在其内。小片凸缘502的互锁使模块500能够靠近排列，同时使紧固件可被接近，不需移开表面安装的流动用构件12-14。下基底层的沟道模块40可通过固定在斜角相对的孔508内的紧固件固定到沟道模块500上。这样整个沟道模块500连同安装在其上的流体用构件12-14便可容易地从组合件上取出，因为将沟道模块500固定在支承模块312和下基底层316上的紧固件完全可以通过小片凸缘502来接近。

在图26和27A所示的本发明的另一个方面，流动桥50或多口流动桥400可通过箍550固定到上基底层316的沟道模块40上。箍550可具有可变的长度并具有一条在其内形成的沟道552可用来接纳并支承流动桥50和多口流动桥400。该箍可通过紧固件554或其他任何一种机械技术人员所熟知的方法固定到沟道模块40上。沟道模块40可任选地具有凹槽556以便用来将多口流动桥400或流动桥50部分接纳在其内。

气体汇流管系统的某些用途需要加热的气体，这可用设在汇流管模块的槽如沟道模块40的槽560内的加热元件570来完成。其他加热元件如加热带也可使用。如果构件由不同的材料制成，那么气体路径构件40、50的加热将造成不同的热膨胀。对半导体系统，流动桥50最好用前述半导体用优质材料来构成，同时铝可优先地用于汇流管沟道模块40上。铝制沟道模块40将以比钢制流动桥50大的比率热膨胀，结果在流动桥50和表面构件12的配合口或在上基底层内的构件之间造成一个间隙。如在图29A中以放大的方式示出，为了补偿热膨胀，该系统可被设计成须预加载荷。要做到这一点，可将流动桥50或多口桥400的高度制造得比沟道的高度略大，使当系统被加热到其操作温度时，流动桥40或多口桥400的上表面将与沟道的上表面齐平如图29B所示。另外，螺栓22被预加载荷使当系统被加热到其操作温度时，螺栓在其内具有足够的张力。

其他用来补偿热膨胀的方法如图27B-C所示。冲压件580具有一个在其内形成的沟道以便用来将多口桥400或流动桥50接纳在其内。沟道582具有一个抬高的突起部584能起弹簧状作用。冲压件580最好由钢制成并被支承在两个最好也是由钢制成的支架600之间。冲压件580和支架600可用紧固件固定到上基底层上，上基底层可由不同的材料如铝制成。为了补偿系统的热膨胀，流动桥50或多口桥400的高度被制造得略大于冲压件的沟道的高度，这样由于抬高突起部的弹簧状特性会造成其变形。而当该系统被加热到其操作温度时由于抬高突起部584返回到其原来形状，流动桥50或多口桥400的上表面将与沟道的上表面齐平。其时抬高突起部584的作用宛如一弹簧，它可使流动桥50或多口桥400升高和降低以此来补偿上基底层和下基底层在热膨胀上的不匹配。或者，冲压件可被制造成一个U形沟道有一个弹簧590放置在其内如图27C所示。任何一种弹簧都可使用，例如一个波形弹簧。图27D示出本发明的另一个方案，它与图27C相似但弹簧被去掉并且角部603被切去如图27D所示。由于冲压件角部581较少接合在角部605上，冲压件580便可像一个悬臂的“弹簧”那样作用，其角部581能向下弯曲，这样便可给较大的多口桥400留出空间。当该系统加热时，金属冲压件以比多口桥400大的速率进行热膨胀，这样就使金属冲压件卸载如上所述。

图28示出本发明的另外一个实施例，其中上基底层316由两种不同的材料制成。如图28所示，一块基板610连同形成侧壁622的侧条620构成一个U形沟道模块。基板600可由钢或金属材料制成，而侧壁620可由不同的较轻和较廉的材料如铝制成。采用钢的侧条和钢板造成的沟道模块与由SCQ材料制成的流动桥50可减少在热膨胀上的不匹配。

图30A和30B示出沟道模块的还有另外一个实施例700。如图30A所示，采用一块可由钣金属制成的基板710连同由多少成U形的钣金属冲压件制成的侧壁便可完成一个重量轻、化费不多的沟道模块700。，设有一个凹进的区域使紧固件除了能将侧壁结构固定到基板上以外，还能使紧固件的头部与装在沟道内的流动桥50或多口桥400的上表面齐平。图30B为图30A的变型，其中上冲压件730具有外壁和在其内形成的U形沟槽，与上冲压件配合的下基板具有成为凸缘的端头，该端头被焊接到外壁的内部。

虽然本发明已就较优实施例作了说明，但应知道本行业的行家显然能作出各种变型。因此本发明不应限于所说明的实施例，本发明的实际的范围和精神应以所附的权利要求为准。

Claims (28)

1.一种用于流体汇流管系统的桥配件，在流体的流动上与一个或多个流体用构件如阀门、调节器、压力传感器、质量流量控制器等连通，该桥配件具有：

一个与第二配件连接的第一配件，所说两个连接的配件具有一条贯通的内部流体通道；所说桥配件的所说内部通道具有一个输入端和一个输出端，所说输入端在流体的流动上与第一流体用构件的输出口连通，所说桥配件的所说输出端在流体的流动上与第二流体用构件的输入口连通。

2.按权利要求1的桥配件，其特征在于还具有多个金属密封件插置在桥配件的内部通道和流体用构件的口子之间并予以密封。

3.按权利要求1的桥配件，其特征为，桥构件有一U形的流体通道。

4.按一种用于流体汇流管系统的桥配件，其特征在于在流体的流动上与三个或更多的流体用构件连通，其中一个或多个所说流体用构件只有一个口子，该桥配件具有：

第一和第二弯头配件各有一端连接到T形配件上；所说T形配件位在所说两个弯头配件之间；所说两个弯头配件和T形配件有一条内部流体通道使它们在流体流动上互相连通；

所说配件的所说内部通道有一个输入端及第一和第二两个输出端，所说输入端在流体流动上与第一流体用构件的输出口连通，所说流体通道的所说两个输出端在流体流动上分别与第二和第三流体用构件的输入口连通。

5.一种用来将一个或多个表面安装型流体用构件连接起来的积木式流体汇流管，具有一个输入口和一个输出口，该积木式系统具有：

一个或多个桥配件有一条内部流体通道在其内贯通；所说桥配件的所说内部通道有一个输入端用来与第一流体用构件的输出口连接，还有一个输出端用来与第二流体用构件的输入口连接，从而在装配好的系统内所说桥配件的所说内部流体通道在流体流动上与所说第一和第二流体用构件连通。

6.按权利要求5的积木式汇流管，其特征在于，还具有一块支撑板用来以紧密间隔开的方式支承所说桥配件，并将所说流体用构件安装在其上，其中，所说支撑板支承所说桥配件并使它与所说流体用构件连接。

7.按权利要求5的积木式汇流管，其特征为，所说支撑板还具有一条凹槽用来以紧密间隔开的方式将所说多个桥配件插置在其内。

8.按权利要求5的积木式汇流管，其特征在于还具有一个或多个密封件用来使桥配件的所说端头和流体用构件的口子之间的连接密封。

9.按权利要求5的积木式汇流管，其特征在于还具有一块安装在所说流体用构件和所说支撑板之间的定位板；所说定位板还具有对准的孔可用来将所说流体用构件安装在其上；所说定位板具有对准的作为口子的孔用来将所说桥配件的所说输入端和输出端接纳在其中使所说流体用构件的输入口和输出口与所说桥配件的所说输入端和输出端在流体流动上连通。

10.按权利要求9的积木式汇流管，其特征为，在定位板上表面与所说桥配件的输入端和输出端之间设有一个低凹部用来接纳密封垫。

11.按权利要求10的积木式汇流管，其特征为，所说密封垫是金属的。

12.一种用来将具有一个输入口及一个或多个输出口的一个或多个流体构件连接起来的积木式流体汇流管，该汇流管系统具有：

一个或多个桥配件，各有一个输入端、一个输出端和一条将所说两端连通的内部通道；

一块定位板具有一个上表面用来将所说流体用构件安装在其上，还有多个孔分别与所说流体用构件的输入口和输出口对准。

13.按权利要求12的积木式系统，其特征为，在定位板上表面与所说桥配件的输入端和输出端之间设有一个用来接纳密封垫的低凹部。

14.按权利要求13的积木式系统，其特征为，所说密封垫是金属的。

15.按权利要求12的积木式系统，其特征为，设有保持夹用来将所说桥配件固定在所说定位桥上。

16.按权利要求12的积木式系统，其特征为，所说桥配件的所说端头被压配合到所说定位板的所说孔内。

17.按权利要求12的积木式系统，其特征为，所说桥配件还具有一个位在第一和第二弯头配件之间的T形配件；所说T形配件和所说弯头配件有一条内部流体通道在流体流动上互相连通；所说T形配件有一个与所说弯头配件的口子反对的口子，并与另一层的一个桥配件对准以资与它配合。

18.将一种用来将流体供给气体流动构件，如阀门、过滤器、质量流量控制器等的积木式流动系统，具有一个输入口和一个输出口，该系统具有：

一个或多个各有一个输入口和一个输出口的桥配件，其中，所说桥配件的输入口被连接到所说流动构件的输出口上，而所说桥配件的输出口被连接到邻近一个流动构件的输入口上；

一个或多个构成第一基底层的沟道模块，在其内设有一条凹槽，用来接纳所说桥配件；

所说桥配件具有这样的外形，当它被安置在凹槽内时不会转动。

19.按权利要求18的流动系统，其特征为，一个或多个所说沟道模块还具有一个交叉的沟道分支，用来将流动桥接纳在其内，以资用来将流体从一排内的一个沟道模块导引到另一排内的另一个沟道模块上。

20.按权利要求18的积木式流动系统，其特征在于，还具有一个第二基底层，层内有一凹槽，用来接纳一个或多个流动桥，每一所说桥都各有一个输入口和一个输出口。

21.按权利要求18的系统，其特征为，所说第一基底层的所说凹槽具有与所说第二层内的所说流动桥的所说口对准的孔，在所说上基底层内至少其中一个流动桥有一个口被接纳在所说沟道孔内，并且与一个流动桥的一个口对准而密封地接合，从而流体可从一个基底层流动到另一个基底层。

22.按权利要求19的系统，其特征为，所说第二基底层由一个或多个其内各制有沟道的沟道模块相应；所说模块被安装在所说第一基底层上。

23.按权利要求19的系统，其特征为，所说第二基底层由一个或多个多口流动桥构成。

24.按权利要求18的积木式流动系统，其特征在于，还具有一个由一个或多个流动桥构成的第二基底层，每一所说桥都各有一个输入口和一个输出口；所说流动桥用其内有一槽可接纳所说桥的箍固定到所说第一基底层的所说沟道模块上。

25.一种用于积木式流动系统的积木式流动模块，具有小片凸缘，可用来固定所说模块；所说小片凸缘错开排列；借以使所说模块的小片凸缘与邻近模块的小片凸缘互锁。

26.一种用于积木式流动系统的降落桥配件，该配件具有一个设有上支座面口的配件，用来连接到流体构件的一个对准的口上，和一条连接到T形配件孔的弯头形流体通道；所说T形配件有一条从上支座面口到相对的下支座面口的内部流体通道，这样流体流动便可从一个基底层被导至另一个基底层。

27.一种积木式流动系统，具有各设有沟道的一个或多个积木式模块，可用来将一个或多个流动桥接纳在其内；所说流动桥是由热膨胀系数比所说沟道的材料小的材料制成的；所说流动桥被接纳在所说沟道内，而流动桥的顶表面在不加热的状态下比所说沟道的顶表面高出一个规定的距离；用紧固件将一个或多个表面安装构件的凸缘安装到所说沟的表面上；所说紧固件被预加载荷到一个规定的张力，其中，所说系统被预加载荷，这样当所说系统被加热到规定的温度时，所说沟道顶表面的高度便可大致与所说流动桥的所说顶表面齐平。

28.一种积木式流动系统具有：

一个或多个冲压件，其内制有一条沟道，用来接纳一个或多个流动桥，所说沟道的底壁制有一个弹簧似的抬高的突起部；

所说流动桥由热膨胀系数比所说沟道材料小的材料制成；所说流动桥被接纳在所说沟道内，其时所说突起部被压低，其中，所说系统被预加载荷，这样当所说系统被加热到规定的温度时，所说沟道顶表面的高度便可大致与所说流动桥的所说顶表面齐平。

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