TW201610122A - 高扭矩聚合物接頭 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種適用於流體處理系統之高扭矩聚合物接頭。該等接頭特別適用於具有1英吋或更大之直徑的流體處理接頭。所揭示之接頭之各種實施例含納用於固定該等接頭之板手，該等板手用於將該等接頭旋緊至一期望之扭矩。

Description

高扭矩聚合物接頭 【優先權聲明】
本申請案主張2014年8月26日提出申請之第61/042,120號美國臨時專利申請案及2014年12月30日提出申請之第62/098,116號美國臨時專利申請案之權利，該等申請案之揭示內容皆以引用方式全文併入本文中。
本發明概言之係關於用於液體處理之連接器接頭，且更特定而言，係關於用於高純度化學處理之高扭矩聚合物接頭。
提供耐腐蝕性及高純度之流體處理系統在先進技術中具有許多應用。此等應用包括太陽能、LED、平板顯示器技術以及在半導體工業中用於例如光刻、大宗化學品輸送、化學機械拋光、濕式蝕刻及清潔等應用。為提供高純度應用所需要之耐腐蝕性、惰性特性，用於此類液體處理系統之當前接頭係由全氟烷氧基烷烴(perfluoroalkoxy alkane；PFA)、乙烯-四氟乙烯(Ethylene tetrafluoroethylene；ETFE)、及氟化乙烯丙烯(Fluorinated ethylene propylene；FEP)製成。除了提供非腐蝕及惰性構造之外，許多含氟聚合物如PFA係可注模成型。
幾種類型之連接器接頭可供使用且被稱為主鎖(Primelock)接頭及支柱(Pillar)接頭且通常連接被成形為球莖狀之一管端與一環形間 隔件以及利用該環形間隔件來連接該管端。
雖然使用可熔融加工樹脂(melt processible resin)已提供惰性、耐性及將流體處理系統之組件模製成型為幾乎任何形狀或大小之能力，但該材料之抗拉強度及耐壓強度低於用於接頭之習用金屬。舉例而言，PFA之抗拉強度係為24MPa(兆帕或106帕)，FEP之抗拉強度係為23MPa，且ETFE之抗拉強度係為40至46Mpa。相比之下，316不銹鋼之抗拉強度係為276Mpa。管道組件上之接頭具有被旋緊於該接頭之本體上之一螺母。該接頭本體通常係為一管道組件或設備之一整體或一體部件，例如一T形接頭、一節流器、一彎頭、一閥門、一過濾器、一量測器件、或其它設備或裝置。通常，特別是對於較大的接頭而言，為旋緊該螺母，必須固定該本體。通常，此可由將接納一習用開口板手之平行面之該本體上之平面提供。該等平面可係具有一習用螺母之形狀之一六角之一部分或係其中該接頭本體係例如一「T」形接頭之一部分之二個平面。通常，該等平面在該本體上間隔開內部流體流動管道之直徑之20至60%之一距離。特別是對於較大的PFA接頭而言，例如對於1½英吋的流動管道或更大的流動管道而言，由於旋緊接頭所需之高扭力(其通常係為250英吋-磅力或更大)連同該材料之固有滑性及易壓縮性，故利用此類習用板手來固定該本體可導致該板手自該本體滑落，潛在地損壞該本體，及/或使該接頭之充分旋緊成問題。
用於較大的聚合物耦合器之改良接頭及旋緊附件與方法將係為一受歡迎的貢獻。
在本發明之各種實施例中，提供適用於超純應用(例如適用於電子、太陽能、LED及平板顯示器技術領域且通常適用於半導體製造工 業)之高扭矩聚合物接頭及工具。本發明之一些實施例提供用於液體處理系統之耦合接頭。該等接頭提供旋緊該等接頭、特別是其中旋緊該等接頭所需之扭矩係為約250英吋-磅力或更大之具有例如大於1英吋或大於1½英吋等大外徑之接頭之一改良能力。
本文所揭示之實施例適用於由本申請案之擁有者所擁有之主鎖(PrimeLock)接頭、支柱接頭、擴口接頭、及其它接頭。實例性接頭由第6601879號、第6776440號、第7789433號、第51544453號、第6409222號美國專利例示，該等專利除了本文所含明確定義及專利申請範圍之外以引用方式全文併入本文中。此等專利之組件及特徵可適用於本文所揭示之各種實施例。
高純度液體處理系統在例如太陽能、LED、平板顯示器技術之工業中及在例如光刻、大宗化學品輸送、化學機械拋光、濕式蝕刻及清潔等應用之半導體工業中具有許多應用。此外，對在此等應用中使用之腐蝕性化學品之使用因對化學品之組件具有影響進而可導致對該等組件之腐蝕及化學品至環境中之瀝濾而排除對一些習用液體處理技術之使用。此類物質最近係為一新歐盟指令之主題以限制在電子設備(例如半導體工業中之彼等電子設備)中使用之此類物質之存在。
由於使用腐蝕性化學品，故有時在增加之壓力下，業界已開始使用由惰性聚合物組件製成之零部件。此類組件包括在大宗液體處理系統中使用之接頭、管道系統及閥門。此類惰性聚合物包含因氟化聚合物之增加之穩定性及易熔融之可能性而含有氟之彼等聚合物。然而，雖然此類聚合物係惰性的且適用於腐蝕性化學品，但其容易變形(與例如鋼或鐵等硬質材料相比)且具有一低抗拉強度而且比金屬滑。因此，接頭越大必須 施加以充分旋緊接頭之扭矩就越大。然而，由於此類接頭之設計，接頭上幾乎不存在用於在將螺紋組件旋緊於接頭上之同時牢固地保持接頭之空間。
在結構上，在本發明之各種實施例中，揭示一種用於流體處理之連接器接頭，該連接器接頭包含一耦合腿，該耦合腿界定延伸穿過該耦合腿之一孔，該耦合腿及該孔係以一腿軸線為中心同心，該耦合腿包含一頸部、一肩部、一螺紋部、及一短接管部(nipple portion)，該肩部遠離該頸部延伸，該螺紋部遠離該螺紋部延伸，該短接管部遠離該螺紋部延伸，該頸部包含自該頸部沿徑向向外延伸之複數個鎖定特徵。一螺母與該耦合腿之該螺紋部進行螺紋嚙合。該耦合腿與該螺母可由一可熔融加工樹脂製成。在各種實施例中，該連接器接頭係模製成型及/或機械加工成型。在一些實施例中，該連接器接頭係由全氟烷氧基烷烴(PFA)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、及氟化乙烯丙烯(FEP)至少其中之一製成。
在本發明之一些實施例中，該等鎖定特徵包含以該腿軸線為中心以均勻角度間隔分佈之複數個突起。該等鎖定特徵亦可包含一凸緣部，該凸緣部以該相應腿軸線為中心同心並自該頸部沿徑向向外延伸。在一些實施例中，各該等突起自該凸緣部向遠側延伸及自該肩部向近側延伸。該等突起可係為至少三個突起，且在一些實施例中，不多於八個突起。在一些實施例中，該等突起係為四個突起。在各種實施例中，各該等突起包含複數相對之平面側及一平面頂部，該等相對之平面側以該腿軸線為中心面朝切線方向，且該平面頂部自該腿軸線沿徑向面朝外。
在本發明之一些實施例中，該等鎖定特徵包含一凸緣及複數個分隔壁，該凸緣自該頸部沿徑向向外延伸，該等分隔壁自該凸緣向遠側 延伸，該凸緣及該等分隔壁共同界定複數個腔。在一些實施例中，各該等腔可自該頸部之一遠端搆及。在各種實施例中，該連接器接頭包含一鎖定環，該鎖定環界定一鎖定環軸線並以該鎖定環軸線為中心同心，該鎖定環包含一內表面，該內表面包含朝該鎖定環軸線沿徑向向內凸出之一或多個凸片，該一或多個凸片用以配合於該等腔其中之一或多者中。該鎖定環包含一外表面，該外表面可包含沿徑向向外凸出之複數個肋，該等肋以該鎖定環軸線為中心均勻地分佈且平行於該鎖定環軸線以界定複數個通道。在一些實施例中，該鎖定環之該一或多個凸片設置於該頸部之該等腔其中之該一或多者中，該等分隔壁接觸該一或多個凸片，俾使該鎖定環不能相對於該頸部旋轉。在一些實施例中，該鎖定環之該一或多個凸片設置於該頸部之該等腔其中之該一或多者內，該等分隔壁接觸該一或多個凸片，以將該鎖定環限制至以該鎖定環軸線為中心相對於該頸部處於一旋轉範圍內。在一些實施例中，該旋轉範圍係小於15度；在一些實施例中，旋轉範圍係小於10度；在一些實施例中，旋轉範圍係小於5度；在一些實施例中，旋轉範圍係小於2度。
在本發明之一些實施例中，該等鎖定特徵包含位於該頸部之相對側上之複數個間隔件，該等間隔件正交於該腿軸線延伸並包含複數個第一相對端及複數個第二相對端，其中該等間隔件之該等第一相對端界定一第一平面，且該等間隔件之該等第二相對端界定一第二平面，該第一平面與該第二平面相互平行且位於該耦合腿之相對側上。該等間隔件可係為複數管狀部，該等管狀部界定貫穿其之一通路以及位於該等第一相對端及該等第二相對端上之複數個開口。該等管狀部可界定一圓形橫截面。
在本發明之各種實施例中，揭示一種用於旋緊具有該等突起 之該連接器接頭之板手，該板手包含：一第一頭部，具有一本體部；一第一腿及一第二腿，自該本體部在相反方向上延伸；一第一齒，與該第一腿協同地在該第一腿上界定一第一凹口；一第二齒，與該本體部協同地在該本體部上界定一第二凹口；以及一端部隆起(end boss)，界定於該第二腿之一遠端，其中該第一凹口、該第二凹口、及該端部隆起係以一旋轉軸線為中心。在一些實施例中，該板手包含一握把部，其中該第一頭部設置於該握把部之一第一端，該握把部界定一握把軸線。亦可包含位於該握把部之一第二端之一第二頭部，該第二頭部包含一弓形扳手部(arcuate spanner portion)，該弓形扳手部具有一內表面，複數個齒自該內表面上突出。在各種實施例中，該第一凹口界定一第一導入部(lead in)，且該第二凹口界定一第二導入部。在一些實施例中，該本體部係以該握把軸線為中心；在其它實施例中，該握把軸線穿過該第一腿及該第二腿其中之一。
在本發明之各種實施例中，揭示一種安裝具有該等突起之該連接器接頭之方法，該方法包含：提供至少一個如上所述之扳手；提供一組安裝說明，該等安裝說明包含：藉由使該扳手之該第一凹口接觸該等突起其中之一第一突起、該第二凹口接觸該等突起其中之一第二突起、且該隆起端部接觸該等凹口其中之一第三凹口來固定該連接器接頭；以及將該螺母旋緊至該耦合腿之該螺紋部。
在一些實施例中，該板手提供一本體，該本體具有自該本體垂直地延伸之至少二個銷，該等銷之尺寸及配置適以與設置於一接頭之表面上之一或多個管狀部配合。在其它實施例中，該板手具有自該本體垂直地延伸之二個腿，而在另一些其它實施例中，該板手具有自該本體延伸之二個腿並具有四個銷，每二個銷在各該二個腿上彼此對準。該等銷之尺寸 及配置適以與設置於該接頭本體上之一第一管狀部及一第二管狀部之第一開口及第二開口配合。
該等方法之各種實施例之此等及其它特徵及優點闡述於根據本發明之方法之各種實施例之以下詳細說明中，或自根據本發明之方法之各種實施例之以下詳細說明中顯而易見。
10‧‧‧連接器接頭
11‧‧‧孔
12‧‧‧接頭本體
13‧‧‧腿軸線
14‧‧‧耦合腿
16‧‧‧平面
20‧‧‧頸部
21‧‧‧鎖定特徵
22‧‧‧凹槽或腔
22a‧‧‧腔
22b‧‧‧腔
23‧‧‧凸緣
24‧‧‧肩部
25‧‧‧分隔壁
26‧‧‧螺紋部
28‧‧‧短接管部
30‧‧‧卡圈或鎖定環
31‧‧‧鎖定環軸線
32‧‧‧內表面
34‧‧‧外表面
36‧‧‧凸片
37‧‧‧通道
38‧‧‧肋
40‧‧‧連接驗證環
41‧‧‧環軸線
42‧‧‧鎖定凸片
44‧‧‧外表面
45‧‧‧內表面
46‧‧‧外環部
47‧‧‧近端
48‧‧‧遠端
49‧‧‧凸緣部
50‧‧‧螺母
52‧‧‧螺母軸線
55‧‧‧內表面
56‧‧‧螺紋部
57‧‧‧通道
58‧‧‧肋
59‧‧‧外表面
60‧‧‧孔
62‧‧‧管道系統
110‧‧‧習用接頭
112‧‧‧接頭本體
116‧‧‧平面部
180‧‧‧板手
182‧‧‧齒
184‧‧‧內表面
186‧‧‧弓形板手部
210‧‧‧連接器接頭
211‧‧‧間隔件
212‧‧‧管狀部
214‧‧‧開口
216‧‧‧第一相對端
218‧‧‧管軸線
222‧‧‧笛卡兒座標
280‧‧‧板手
280a‧‧‧握把
280b‧‧‧本體
280c‧‧‧叉臂
280d‧‧‧磁軛
282‧‧‧板手
282a‧‧‧握把
282b‧‧‧本體
282c‧‧‧腿
282d‧‧‧磁軛
282e‧‧‧內面
284‧‧‧板手
284a‧‧‧握把
284b‧‧‧本體
284c‧‧‧相對之腿
284d‧‧‧磁軛
284e‧‧‧內面
284f‧‧‧銷
284g‧‧‧中心軸線
284h‧‧‧分叉接頭
310a‧‧‧連接器接頭
310b‧‧‧連接器接頭
312‧‧‧凸緣/凸緣部
314‧‧‧平面側
316‧‧‧平面頂部
318‧‧‧突起
320‧‧‧右圓柱座標系統
380‧‧‧板手
380a‧‧‧握把部
380b‧‧‧本體部/本體
380c‧‧‧第一腿
380d‧‧‧第二腿
380e‧‧‧握把軸線
382‧‧‧齒
382a‧‧‧凹口
382b‧‧‧導入部
384‧‧‧齒
384a‧‧‧凹口
384b‧‧‧導入部
386‧‧‧端部隆起
388‧‧‧旋轉軸線
480‧‧‧雙頭板手
480a‧‧‧握把部
480b‧‧‧第一頭部
480e‧‧‧第二頭部
480f‧‧‧口
490‧‧‧雙頭板手
490b‧‧‧旋轉偏置第一頭部
494‧‧‧孔
CCW‧‧‧方向
CW‧‧‧方向
d‧‧‧尺寸
X‧‧‧軸線
Y‧‧‧軸線
Z‧‧‧軸線
θ‧‧‧角
第1A圖係為其中組裝有扭矩螺母及硬體之一習用流體接頭之一前立面圖；第1B圖係為在組裝時第1A圖之流體接頭之一前剖視圖；第2A圖係為在本發明之一實施例中一連接器接頭之一前立體圖；第2B圖係為在本發明之一實施例中第2A圖之連接器接頭之一接頭本體及複數個耦合腿之一前立體圖；第2C圖係為第2A圖之連接器接頭之一剖視圖；第3圖係為在本發明之一實施例中第2A圖之連接器接頭之一局部分解前立體圖；第4圖係為在部分組裝時第2A圖之接頭之一立體圖；第4A圖係為在第4圖之連接器接頭上使用之一連接驗證環之一立體圖；第4B圖係為在本發明之一實施例中第4圖之接頭之一鎖定環之一立體圖；第4C圖係為在第4圖之連接器接頭上使用之一螺母之一立體圖； 第5A圖例示用於旋緊連接器接頭之習用板手；第5B圖係為旋緊一習用螺母之一習用板手之一立體圖；第5C圖係為第5B之一局部放大圖；第6A圖係為在本發明之一實施例中一連接器接頭之一立面圖；第6B圖係為在本發明之一實施例中第6A圖之連接器接頭之一本體及複數個耦合腿之一底前立體圖；第7A圖至第7C圖係為在本發明之實施例中適用於旋緊第6A圖之連接器接頭之專用板手之平面圖；第8A圖至第8C圖分別例示在本發明之實施例中對第7A圖至第7C圖所示板手之使用；第9A圖係為在本發明之一實施例中一連接器接頭之一前立體圖；第9B圖係為在本發明之一實施例中一連接器接頭之一本體及複數個耦合腿之一前立體圖；第9C圖係為第9B圖之一局部放大圖；第10圖係為在本發明之一實施例中用於旋緊第9圖之接頭之一專用板手之一平面圖；第11圖係為與第9圖之連接器接頭嚙合之第10圖之板手之一局部剖視圖；第12圖係為在本發明之一實施例中用於旋緊第2A圖及第9圖之連接器接頭之一專用板手之一立體圖； 第13圖係為在本發明之一實施例中用於旋緊第2A圖及第9圖之連接器接頭之一改進型專用板手之一立體圖；以及第14圖係為在本發明之一實施例中使用第12圖及第13圖之板手之一連接器接頭之一旋緊程序之一立體圖。
參照第1A圖及第1B圖，繪示一習用接頭110。第1B圖之接頭本體112包含呈第1A圖所示接頭之橫截面形式之硬體150。接頭本體112提供一小平面部116，該小平面部適於在將螺母150旋緊於該接頭上之同時保持該接頭。由於旋緊大直徑接頭所需之高扭矩及接頭本體112之低抗拉強度，由平面部116提供之小表面區域通常無法使一板手牢固地保持接頭本體112以在該接頭斷裂或平面部116之表面區域變形之前旋緊一螺母150。
識別到此不足，本發明之該等實施例已被開發用於液體處理系統。
參照第2A圖至第4C圖，一連接器接頭10繪示於本發明之一實施例中。連接器接頭10包含一接頭本體12及至少一個耦合腿14。每一耦合腿14皆界定以一腿軸線13為中心同心之一孔11，該孔11穿過耦合腿14及本體12。連接器接頭10可包含位於接頭本體12之橫向側上之相對之平面16且更包含可係為相同之三個耦合腿14。對於連接器接頭10之所示實施例而言，每一耦合腿14皆包含一頸部20、遠離該頸部20之一螺紋部26、以及遠離該螺紋部26之一短接管部28。在各種實施例中，一肩部24將頸部20與螺紋部26分隔開。本文中，一耦合腿之「遠側」方向係為自頸部20朝短接管部28延伸之方向。
雖然第2A圖至第4C圖所示之實例性實施例具有三個相同之耦合腿14，但該等耦合腿14可具有不同之直徑及長度，且可係為階梯下降型接頭或階梯上升型接頭。此外，雖然所示之連接器接頭10係為一「T」形直通連接器，但亦可涵蓋其它合適之接頭類型，包含但不限於一單接頭、一雙接頭、一十字接頭、一節流器、一彎頭、一閥門、一過濾器、一量測器件、或其它設備或裝置。
在一些實施例中，頸部20包含一或多個鎖定特徵21。對於連接器接頭10而言，鎖定特徵21包含一凸緣23及自頸部20沿徑向向外延伸之至少一個分隔壁25。對於連接器接頭10之所示實施例而言，存在自凸緣23向遠側延伸且實質上平行於腿軸線13之複數個分隔壁25。凸緣23與分隔壁25界定一或多個凹槽或腔22。腔22可自頸部20之遠端搆及。
在某些實施例中，連接器接頭10包含以一鎖定環軸線31為中心同心之一卡圈或鎖定環30(第4B圖)。鎖定環30包含一外表面34及一內表面32。內表面32可包含自內表面32沿徑向向內凸出之一或多個凸片36，凸片36被配置成與頸部20之腔22配合。在一些實施例中，複數個肋38界定於鎖定環30之外表面34上，肋38平行於鎖定環軸線31延伸。肋38可以鎖定環軸線31為中心均勻地分佈。該等肋38在鎖定環30之外表面34上界定複數個通道37，通道37以與肋38同樣之方式平行於鎖定環軸線31延伸。
在一些實施例中，頸部20提供二或更多個腔22，其中該等腔至少其中之一(例如，第3圖之腔22b)具有不同於其它腔(例如，第3圖之腔22a)之尺寸。對於連接器接頭10之所示實施例而言，不同之尺寸藉由以腿軸線13為中心之一不同之角度尺寸來實現。鎖定環30之對應凸片36之尺寸可適以與腔22中之一對應者配合，藉此提供鎖定環30與頸部20之間之一 鍵合關係。技術者將識別到其它方法來使腔22與凸片36之尺寸不同，包括使徑向深度及厚度不同及/或使腔22與凸片36之徑向深度及厚度不同。
在一些實施例中，連接器接頭10包含一連接驗證環40(第4A圖)。連接驗證環40以一環軸線41為中心同心且包含一外表面44及一內表面45。在某些實施例中，連接驗證環40包含一外環部46及一凸緣部49，該外環部46具有一近端47及一遠端48，該凸緣部49自外環部46之近端47沿徑向向內(即，朝環軸線41)延伸。連接驗證環40可包含自內表面46凸出之一或多個鎖定凸片42。在所示實施例中，鎖定凸片42自外環部46沿徑向向內延伸及自凸緣部49沿軸向(即，平行於環軸線41)延伸。
在各種實施例中，螺紋部26被配置成螺紋嚙合一螺母50(第4C圖)。螺母50係以一螺母軸線52為中心同心。在一些實施例中，螺母50包含界定一孔60及一螺紋部56之一內表面55(第4C圖)，螺紋部56被配置成與耦合腿14之螺紋部26配合。在所示實施例中，螺母50之一外表面59包含複數個肋58，該等肋58以外表面59為中心對稱地設置且平行於螺母軸線52延伸。該等肋58在該螺母之外表面59上界定複數個通道57，通道57以與肋58同樣之方式平行於螺母軸線52延伸。螺母50上之肋58及通道57之尺寸及間隔可與鎖定環30上之肋38及通道37之尺寸及間隔相同。
參照第5A圖至第5C圖，繪示藉由一板手180旋轉螺母50。板手180具有複數個齒182，該等齒182規則地設置於一弓形板手部186之一內表面184上。在一個實施列中，鎖定環30及螺母50之通道37及57之間隔與板手180之齒182之間隔之尺寸適以操作對準。
在各種實施例中，用於安裝連接器接頭10之一組安裝說明按下述方式提供於一有形及非暫時性媒體上：在組裝時，連接器接頭10之各 種組件如第3圖所示設置用於與一管道系統62耦合。鎖定環30沿腿軸線13及在肩部24上方定向並滑動至頸部20上，俾使凸片36對齊於腔22內。在放置鎖定環30之後，連接驗證環40放置於耦合腿14上且對齊抵靠在肩部24上。螺母50擰至該耦合腿之螺紋部26上，直到螺母50之孔60鄰接或幾乎鄰接耦合腿14之短接管部28。管道系統62插入穿過螺母50之孔60並進入短接管部28。螺母50可藉由下述方式旋緊：使用板手180來嚙合鎖定環30之肋38及通道37，藉此在使用一單獨的板手180來嚙合螺母50之肋58之同時使連接器接頭10保持穩定。在某些實施例中，旋緊螺母50對管道系統62施加一壓縮力。
在各種實施例中，安裝說明作為一套組之一部分與該接頭10及/或該板手180或該等板手180一起提供。本文中，一「有形及非暫時性媒體」包含一紙質文件、一電腦可讀取儲存媒體(例如一光碟、硬碟、隨身碟或其它合適的有形媒體)其中之一或多者。在一些實施例中，該電腦可讀取儲存媒體係為保存並儲存供一指令執行器件使用之指令之一有形器件。本文使用之一有形及非暫時性媒體不應被解釋為暫時訊號本身(例如無線電波或其它自由傳播電磁波)、經由一波導或其它傳輸媒體傳播之電磁波(例如，穿過一光纖纜線之光脈衝)、或經由一導線傳輸之電訊號。
在功能上，頸部20之腔22內之鎖定環30之凸片36限制鎖定環30相對於頸部20之旋轉。在一些實施例中，連接器接頭10藉由一間隙配合組裝至頸部20，該間隙配合中鎖定環30相對於頸部20之一旋轉範圍受到限制。在一些實施例中，該旋轉範圍小於15°；在一些實施例中，該旋轉範圍小於10°；在一些實施例中，該旋轉範圍小於5°；在一些實施例中，該旋轉範圍小於2°。
在一些實施例中，不是一間隙配合，而是在鎖定環30與頸部 20之間實施一壓入配合，且該旋轉範圍實際上係為零。即，鎖定環30不可相對於頸部20旋轉。不可旋轉條件可例如藉由將凸片36其中之一或多者之尺寸設計成適以壓入配合至相應凹槽22中來實現。在一些實施例中，不可旋轉條件可藉由使用一黏合劑將鎖定環30黏接至頸部20或藉由一熔融過程來實現。
該等齒182與該等肋38及58之嚙合使鎖定環30及螺母50之外表面34及59上之剪切負荷遍佈於較例如習用接頭110(第1A圖及第1B圖)之平面116之隅角遍佈為大之一區域。此外，萬一該扭矩使鎖定環30變形的話，則該變形之鎖定環可至少對於其中鎖定環30間隙配合至頸部20之鎖定特徵21上之各種實施例而言容易更換。
連接驗證環40之功能係為提供螺母50適當固定至耦合腿14之視覺及聽覺驗證，如例如可在2015年8月24日最後一次訪間之http：//www.entegrisfluidhandling.com/Documents/3110-7235-0313.pdf上獲得之2013年3月公佈之「PrimeLock®最小管接頭」P/N 01-1023457(版本C 03/13)中所述，該論文之揭示內容除了本文所含明確定義之外以引用方式全文併入本文中。
參照第6A圖及第6B圖，一連接器接頭210繪示於本發明之一實施例中。連接器接頭210可包含許多以相同編號之數字參考符號指示之與連接器接頭10相同之組件及屬性。對於連接器接頭210而言，頸部20之鎖定特徵21係為與該腿軸線13正交延伸之間隔件211，間隔件211各自具有複數個第一相對端216及複數個第二相對端216。在各種實施例中，該等間隔件之該等第一相對端216界定一第一平面，且該等間隔件之該等第二相對端216界定一第二平面。在一些實施例中，該第一平面及該第二平面彼此平行 且跨在位於相對側之耦合腿14上。
在連接器接頭210之所示實施例中，間隔件211係為複數個管狀部212，該等管狀部界定貫穿該等管狀部之一通路及位於管狀部212之相對端216之複數個開口214。管狀部212各自界定複數個管軸線218，該等管軸線218在一方向(例如，平行於第6B圖之一笛卡兒座標222之z-軸線)上延伸，該方向與腿軸線13之一方向(例如，平行於笛卡兒座標222之x-軸線)實質上正交。在各種實施例中，位於連接器接頭210之一給定側上之端216處於與管軸線218正交(即，平行於笛卡兒座標222之x-y平面軸線)之一共同平面上，俾使各該管狀部212之相對端216處於彼此平行之二個平面上。
參照第7A圖至第7C圖，與連接器接頭210一起使用之各種板手280、282及284繪示於本發明之實施例中。板手280(第7A圖)包含一握把280a及一磁軛280d，該磁軛280d包含一本體280b及二個叉臂280c。該等叉臂280c之尺寸及配置適以滑動配合於位於連接器接頭210之頸部20之管狀部212內。
管狀部212繪示為具有圓形橫截面。然而，亦涵蓋其它橫截面幾何形狀，包括但不限於矩形、方形、三角形、多邊形及橢圓形。
板手282(第7B圖)包含一握把282a及一磁軛282d，該磁軛282d包含一本體282b及一對自該本體282b延伸之相對之腿282c。相對之腿828c包含彼此面對之內面282e。板手282適用於其中各該管狀部212之相對端216處於彼此平行之二個表面上之連接器接頭210之實施例。該等腿282c以使得能夠與管狀部212之相對端216滑動嚙合之一內尺寸Z間隔開。在操作中，板手282之腿282c對齊於頸部20之管狀部212之端部216上，以穩定連接器接頭210。
板手284(第7C圖)包含一握把284a及一磁軛284d，該磁軛284d包含一本體284b，一對相對之腿284c自該本體284b延伸。相對之腿284c包含彼此面對之內面284e及自各該內面284e朝每一個腿284c之一中心軸線284g凸出之至少一個銷284f。每一個腿284c上之每一個銷284f之尺寸及配置適以滑動配合於位於連接器接頭210之頸部20上之管狀部212內。板手284係為組裝於連接器接頭210上之一雙件板手。板手284之分叉可以各種方式製成，包括製成於中心軸線284g處、或製成於腿284c其中之一之基部處，後者藉由一分叉接頭284h繪示於第7C圖中。
參照第8A圖至第8C圖，板手280、282及284分別在本發明之實施例中繪示為處於操作中。對於板手280(第8A圖)而言，銷280c插入連接器接頭210之管狀部212中。使用板手280來穩定連接器接頭210，螺母50然後可例如以伴隨第5A圖至第5C圖所示之方式使用板手180旋緊至連接器接頭210上。螺母50之扭矩對銷280c施加一彎曲力矩及一剪切負荷，且亦可使管狀部212其中之一靠在本體280b上。
對於板手282(第8B圖)而言，腿282c在頸部20之管狀部212之相對端216上方滑動。內面282e對齊抵靠在管狀部212之相對端216上，以穩定連接器接頭210。使用板手282來穩定連接器接頭210，螺母50然後可例如以伴隨第5A圖到第5C圖所述之方式使用板手180旋緊至連接器接頭210上。在螺母50之扭轉期間，管狀部212之端部216可靠在內面282e上，以抵銷由螺母50之扭轉產生之力。
對於板手284(第8C圖)而言，分叉板手284之一第一部分(舉例而言，第7C圖之未分叉之握把284a、本體284b及腿284c)之該(等)銷284f插入頸部20之該(等)管狀部212之該(等)端部216中。然後，分叉 板手284之一第二部分(舉例而言，第7C圖中之分叉之腿284c)之該(等)銷284f插入頸部20之該(等)管狀部212之該(等)相對端216中。在銷284f插入管狀部212中之後，分叉板手284之該二個部分然後藉由可由技術者獲得之各種方式中之任一者(例如，藉由一緊固件、夾具及/或插套)以可脫開之方式接合。使用板手284來穩定連接器接頭210，螺母50然後例如以伴隨第5A圖至第5C圖所述之方式使用板手180旋緊至連接器接頭210上。螺母50之扭轉對銷284f施加一彎曲力矩及一剪切負荷，且亦可使管狀部212其中之一靠在腿284c其中之該一或多者上。
在各種實施例中，用於根據伴隨第8A圖至第8C圖其中之一或多者之組裝說明安裝連接器接頭210之一組安裝說明提供於一有形及非暫時性媒體上。該等安裝說明可作為一套組之一部分與接頭210及/或板手280、282、284其中之一或多者一起提供。
參照第9A圖至第9C圖，連接器接頭310a及310b繪示於本發明之實施例中。連接器接頭310a、310b共同地及一般地稱為一個(多個)連接器接頭310，且可包含許多以相同編號之數字參考符號指示之與連接器接頭10及210相同之組件及屬性。對於連接器接頭310而言，頸部20之鎖定特徵21係為突起318。突起318以均勻角度間隔安置於頸部20周圍(例如，四個突起318在腿軸線13周圍以90°間隔開，如第9A圖及第9B圖所示)，且可平行於相應耦合腿14之腿軸線13延伸。
在一些實施例(第9B圖及第9C圖之連接器接頭310b)中，鎖定特徵21包含一凸緣312，該凸緣312以相應腿軸線13為中心同心並自頸部20沿徑向向外延伸，其中突起318自凸緣部312向遠側延伸及自肩部24向近側延伸。在一些實施例中，突起318各自界定一立方體形狀，其中相對之 平面側314面朝切線方向且一平面頂部316沿徑向面朝外。(本文中，「沿切線方式」係為沿一右圓柱座標系統320之一θ方向，且「沿徑向」係為沿右圓柱座標系統320之一徑向方向。)
參照第10圖，設計用於連接器接頭310之一板手380繪示於本發明之一實施例中。板手380包含一握把部380a、一本體部380b、一第一腿380c及一第二腿380d。握把部380a係以一握把軸線380e為中心。板手380亦具有一齒382及一齒384，齒382與第一腿380c協同地在腿380c上界定一凹口382a，齒384與本體380b協同地界定一凹口384a。第二腿380d之端部界定端部隆起386。在所示實施例中，凹口382a及384a係以一旋轉軸線388為中心。在一個實施例中，凹口382a及384a圍繞旋轉軸線388以一直角為中心。凹口382a及384a可各自分別界定一導入部382b及384b。在所示實施例中，凹口384a係以握把軸線380e為中心。
參照第11圖，一板手380於第9A圖之截面11-11處之嚙合繪示於本發明之一實施例中。在操作中，凹口382a及384a以及端部隆起386嚙合相應突起318。齒382與突起318其中之一之側314其中之一嚙合，且板手380圍繞嚙合突起318旋轉，直到齒384及端部隆起386與相應突起318接觸。當完全嚙合時，每一個齒382及384皆與平面側314其中之一及一相應突起318之平面頂部316接觸，且端部隆起386與一相應突起318之側314其中之一接觸。導入部382b及384b之尺寸適以使板手380能夠在此旋轉運動期間在相應突起318上方滑動或經過。熟習此項技術者將瞭解，若螺母50係藉由一順時針旋轉旋緊，則板手380嚙合突起318，以對連接器接頭310施加一逆時針扭轉力以旋緊螺母50。
在各種實施例中，用於根據伴隨第11圖之組裝說明來安裝連 接器接頭310之一組安裝說明提供於一有形及非暫時性媒體上。該等安裝說明可作為一套組之一部分與接頭310及/或板手380一起提供。
參見第12圖，一雙頭板手480繪示於本發明之一實施例中。該雙頭板手480具有一握把部480a、一第一頭部480b及一第二頭部480e。第一頭部480b具有許多以相同編號之數字參考符號指示之與板手380(第10圖)相同之組件及屬性。在第12圖之實施例中，第二頭部480e之設計及配置適以與螺母50配合且亦適以與連接器接頭10(例如，第2A圖)之鎖定環30配合。因此，板手頭部480e包含具有適於與螺母50及鎖定環30配合之一尺寸‘d’之一口480f，其中齒182沿第一頭部480b之弓形板手部186間隔開以與鎖定環30及螺母50之肋38及58配合。
在功能上，突起318之平面側314及平面頂部316提供用於對齊凹口382a及384a之一隅角(其可係尖角或圓角)以及用於對齊端部隆起386之一垂直支承表面。平面側316及平面頂部316因此防止或抑制板手380、480在操作中滑動。
在一些實施例中，板手380用於穩定連接器接頭310。板手380可與另一板手(例如板手180(第5A圖)、板手380(第10圖))或另一板手480之第一頭部480b結合使用。一第二板手用於旋緊螺母50。另一選擇為，一雙頭板手480之第二頭部480e可用於穩定連接器接頭310，而不是板手380。
參照第13圖，具有一旋轉偏置第一頭部490b之一雙頭板手490繪示於本發明之一實施例中。雙頭板手490包含許多以相同編號之數字參考符號指示之與雙頭板手480相同之組件及屬性。另外，旋轉偏置第一頭部490b包含許多以相同編號之數字參考符號指示之與第一頭部480b相同之 組件及屬性。對於旋轉偏置第一頭部490b而言，凹口384a圍繞旋轉軸線388以與握把軸線380e旋轉偏置之一角θ為中心。在各種實施例中，角θ在15°至60°且包含15°及60°之範圍內。角θ之非限制性實例係為45°及30°。
在功能上，旋轉偏置第一頭部490b使該板手能夠在其中一「直」板手(即，各自具有一有效θ=0°之板手380或雙頭板手480)例如因位於設備之兩個外部件之間以限制對接頭310之角搆及而無法有效地耦合至該接頭之應用情況下耦合至接頭310之突起318。
在各種實施例中，握把部480a包含界定一孔494之結構。孔494可係為一方形形狀，且其尺寸適以含納一標準棘輪(例如，一½英吋棘輪或一¼英吋棘輪)之驅動器。孔494藉此使得能夠與一棘輪耦合以對接頭310施加一扭轉力。孔494亦可用於將板手480或490儲存在一懸掛安裝架(例如，一栓板)上以便易於搆及。
參照第14圖，一對雙頭板手之操作繪示於本發明之一實施例中。在第14圖之繪圖中，該對雙頭板手中之一第一者係為具有旋轉居中第一頭部480b之「直」雙頭板手480且該對中之一第二者係為具有旋轉偏置第一頭部490b之雙頭板手490。藉由此設置，使用者可選擇該等雙頭板手中之哪一個提供對頸部20之突起318之最有利搆及，並使用該對雙頭板手中之另一者之第二端480e來調節接頭310之螺母50。雙頭板手480及490然後沿相反旋轉方向扭轉以將螺母50固定至耦合腿14。在第14圖之繪圖中，雙頭板手480逆時針地(counterclockwise；CCW)扭轉且雙頭板手490順時針地(clockwise；CW)扭轉，CCW方向及CW方向係以腿軸線13為中心及相對於耦合腿14之一遠側到近側端視圖。
在各種實施例中，用於根據伴隨第14圖之組裝說明來安裝連 接器接頭310之一組安裝說明提供於一有形及非暫時性媒體上。該等安裝說明可作為一套組之一部分與接頭310及/或板手480、490一起提供。
應進一步指出的是，該對雙頭板手480及490不僅適於旋緊連接器接頭310，而且適於旋緊連接器接頭10。即，板手480、490其中之一之第二頭部480e可用於嚙合鎖定環30以穩定連接器接頭10，而板手490、480中之另一者之第二頭部480e可用於旋緊螺母50。
本文所示及所述之各種板手380、480、490可由合適硬度之一聚合物材料製成以耐受扭矩施加應力，同時提供減輕接頭310之損壞之某一良率。在其它實施例中，本文所示及所述之板手380、480、490係由一金屬如鋁或不銹鋼製成。通常具有更高強度之金屬板手一般可製成具有小於一聚合物板手之厚度以搆及更狹小的空間。
本發明之各種實施例亦可實施例如2015年4月30日公佈之第WO 2015/061501號國際公開案所揭示之一防旋轉器件，該公開案之揭示內容除了本文所含明確定義及專利申請範圍之外以引用方式併入本文中。本文所揭示之防旋轉器件限制可因例如熱循環或熱振動而發生之螺母50之鬆動旋轉。
已參照本發明之具體實施例詳細闡述了本發明之實施例，但應瞭解，在不背離由申請專利範圍界定之本發明實施例之精神及範圍之條件下，可具有眾多變化形式及修改形式。同樣地，熟習此項技術者將認識到，在不背離本發明實施例之精神及範圍之條件下，申請專利範圍中之某些步驟之次序可組合、刪除或重新排列。
10‧‧‧連接器接頭
12‧‧‧接頭本體
13‧‧‧腿軸線
14‧‧‧耦合腿
16‧‧‧平面
21‧‧‧鎖定特徵
22‧‧‧凹槽或腔
22a‧‧‧腔
22b‧‧‧腔
23‧‧‧凸緣
24‧‧‧肩部
25‧‧‧分隔壁
26‧‧‧螺紋部
28‧‧‧短接管部
30‧‧‧卡圈或鎖定環
38‧‧‧肋
40‧‧‧連接驗證環
42‧‧‧鎖定凸片
50‧‧‧螺母
58‧‧‧肋
62‧‧‧管道系統

Claims (36)

  1. 一種用於流體處理之連接器接頭，包含：一耦合腿(coupling leg)，界定延伸貫穿該耦合腿之一孔，該耦合腿及該孔係以一腿軸線為中心同心，該耦合腿包含一頸部、一肩部、一螺紋部、及一短接管部(nipple portion)，該肩部遠離該頸部延伸，該螺紋部遠離該螺紋部延伸，該短接管部遠離該螺紋部延伸，該頸部包含自該頸部沿徑向向外延伸之複數個鎖定特徵；以及一螺母，與該耦合腿之該螺紋部進行螺紋嚙合，其中該耦合腿與該螺母係由一可熔融加工樹脂(melt processible resin)製成。
  2. 如請求項1所述之連接器接頭，其中該等鎖定特徵包含以該腿軸線為中心以均勻角度間隔分佈之複數個突起。
  3. 如請求項2所述之連接器接頭，其中該等鎖定特徵包含一凸緣部，該凸緣部以該相應腿軸線為中心同心並自該頸部沿徑向向外延伸。
  4. 如請求項3所述之連接器接頭，其中各該等突起自該凸緣部向遠側延伸及自該頸部向近側延伸。
  5. 如請求項2所述之連接器接頭，其中該等突起係為至少三個突起且不多於八個突起。
  6. 如請求項5所述之連接器接頭，其中該等突起係為四個突起。
  7. 如請求項2至6中任一項所述之連接器接頭，其中各該等突起包含複數相對之平面側及一平面頂部，該等相對之平面側以該腿軸線為中心面朝切線方向，且該平面頂部自該腿軸線沿徑向面朝外。
  8. 如請求項1所述之連接器接頭，其中該等鎖定特徵包含一凸緣及複數個分隔壁，該凸緣自該頸部沿徑向向外延伸，該等分隔壁自該凸緣向遠側延伸，該凸緣及該等分隔壁共同界定複數個腔。
  9. 如請求項8所述之連接器接頭，其中各該等腔可自該頸部之一遠端搆及。
  10. 如請求項9所述之連接器接頭，包含一鎖定環，該鎖定環界定一鎖定環軸線並以該鎖定環軸線為中心同心，該鎖定環包含一內表面，該內表面包含朝該鎖定環軸線沿徑向向內凸出之一或多個凸片，該一或多個凸片用以配合於該等腔其中之一或多者中。
  11. 如請求項10所述之連接器接頭，其中該鎖定環包含一外表面，該外表面包含沿徑向向外凸出之複數個肋，該等肋以該鎖定環軸線為中心均勻地分佈且平行於該鎖定環軸線以界定複數個通道。
  12. 如請求項9所述之連接器接頭，其中該鎖定環之該一或多個凸片設置於該頸部之該等腔其中之該一或多者中，該等分隔壁接觸該一或多個凸片，俾使該鎖定環不能相對於該頸部旋轉。
  13. 如請求項10所述之連接器接頭，其中該鎖定環之該一或多個凸片設置於該頸部之該等腔其中之該一或多者內，該等分隔壁接觸該一或多個凸片，以將該鎖定環限制至以該鎖定環軸線為中心相對於該頸部處於一旋轉範圍內。
  14. 如請求項13所述之連接器接頭，其中該旋轉範圍係小於15度。
  15. 如請求項14所述之連接器接頭，其中該旋轉範圍係小於10度。
  16. 如請求項15所述之連接器接頭，其中該旋轉範圍係小於5度。
  17. 如請求項16所述之連接器接頭，其中該旋轉範圍係小於2度。
  18. 如請求項1所述之連接器接頭，其中該等鎖定特徵包含位於該頸部之相對側上之複數個間隔件，該等間隔件正交於該腿軸線延伸並包含複數個第一相對端及複數個第二相對端，其中該等間隔件之該等第一相對端界定一第一平面，且該等間隔件之該等第二相對端界定一第二平面，該第一平面與該第二平面相互平行且位於該耦合腿之相對側上。
  19. 如請求項18所述之連接器接頭，其中該等間隔件係為複數管狀部，該等管狀部界定貫穿其之一通路以及位於該等第一相對端及該等第二相對端上之複數個開口。
  20. 如請求項19所述之連接器接頭，其中該等管狀部界定一圓形橫截面。
  21. 一種用於旋緊如請求項7所述之連接器接頭之扳手，該扳手包含：一第一頭部，具有一本體部；一第一腿及一第二腿，自該本體部在相反方向上延伸；一第一齒，與該第一腿協同地在該第一腿上界定一第一凹口；一第二齒，與該本體部協同地在該本體部上界定一第二凹口；以及一端部隆起(end boss)，界定於該第二腿之一遠端，其中該第一凹口、該第二凹口、及該端部隆起係以一旋轉軸線為中心。
  22. 如請求項21所述之扳手，包含一握把部，其中該第一頭部設置於該握把部之一第一端，該握把部界定一握把軸線。
  23. 如請求項21所述之扳手，包含位於該握把部之一第二端之一第二頭部，該第二頭部包含一弓形扳手部(arcuate spanner portion)，該弓形扳手部具有一內表面，複數個齒自該內表面上突出。
  24. 如請求項21至23中任一項所述之扳手，其中該第一凹口界定一第一導入部(lead in)，該第二凹口界定一第二導入部。
  25. 如請求項24所述之扳手，其中該本體部係以該握把軸線為中心。
  26. 如請求項24所述之扳手，其中該握把軸線穿過該第一腿及該第二腿其中之一。
  27. 一種安裝如請求項7所述之連接器接頭之方法，包含：提供至少一個如請求項23所述之扳手；提供一組安裝說明，該等安裝說明包含：藉由使該扳手之該第一凹口接觸該等突起其中之一第一突起、該第二凹口接觸該等突起其中之一第二突起、且該隆起端部接觸該等凹口其中之一第三凹口來固定該連接器接頭；以及將該螺母旋緊至該耦合腿之該螺紋部。
  28. 如請求項27所述之方法，其中：該至少一個如請求項23所述之扳手係為二個扳手，該二扳手其中之一第一扳手係為如請求項25所述之扳手，且該二扳手其中之一第二扳手係為如請求項26所述之扳手；以及該等安裝說明包含：在該固定該連接器接頭之步驟中使用該第一扳手及該第二扳手其中之一；以及使用該第一扳手及該第二扳手其中之另一者旋緊該螺母。
  29. 如請求項1所述之連接器接頭，其中該連接器接頭係模製成型。
  30. 如請求項1所述之連接器接頭，其中連接器接頭係機械加工成型。
  31. 如請求項1所述之連接器接頭，其中該連接器接頭係由全氟烷氧基烷烴(perfluoroalkoxy alkane；PFA)、乙烯-四氟乙烯(ethylene tetrafluoroethylene；ETFE)、及氟化乙烯丙烯(fluorinated ethylene propylene；FEP)製成。
  32. 一種與在流體處理系統中使用之接頭一起使用的扳手，包含：一本體，至少二個銷，自該本體垂直地延伸，該等銷之尺寸及配置適以與設置於一流體處理接頭之本體上之至少二個管狀部配合。
  33. 如請求項32所述之扳手，其中該扳手具有垂直於該本體之二相對之腿，且該等銷係相對地分佈於該等腿上，且該等銷之尺寸及配置適以與該接頭上之至少一個管狀部配合。
  34. 如請求項33所述之扳手，其中該扳手具有相對地分佈於該等腿上之四個銷，該等銷之尺寸及配置適以與設置於該接頭上之一第一管狀部及一第二管狀部之一第一開口及一第二開口配合。
  35. 如請求項34所述之扳手，其中該扳手係可分離的且包含一第一部件及一第二部件，該第一部件及該第二部件分別被配置成使該第一部件與一第一管狀部之一第一端及一第二管狀部之該第一端配合、且該第二部件與該第一管狀部之該第二端及該第二管狀部之該第二端配合。
  36. 一種用於與在流體處理系統中使用之接頭一起使用的扳手，包含：一本體，至少二個相對之腿，自該本體垂直地延伸，該等腿包含一第一腿及一第二腿，該第一腿及該第二腿之尺寸及配置適以使該第一腿用以嚙合 一第一間隔件之一第一端及一第二間隔件之該第一端、且該第二腿用以嚙合該第一間隔件之該第二端及該第二間隔件之該第二端，該第一間隔件及該第二間隔件設置於一連接器接頭之該頸部上。
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