TWI837365B - 用於液體分配系統及連接套管的接頭 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種用於組裝高純度液體分配系統之方法及裝置。對套管之遠端部分進行加熱隨後將其推動到套筒上，使得該遠端部分可在該套筒上具有收縮密封配合，從而減少偶然或無意中自配件拉出該套管之情形。亦可達成其他益處，諸如流動通過接頭及該套管之液體之最小流動限制。

Description

用於液體分配系統及連接套管的接頭

相關申請案之交叉參考

不適用

鄭重聲明：聯邦資助的研究/開發

不適用

本發明係關於一種用於組裝高純度液體分配系統的方法及裝置。

高純度液體分配系統需要各種套管與其他組件彼此連接，該等套管及其他組件控制用於製造半導體的液體之流動。該液體分配系統在高溫及高於大氣壓之壓力下操作，且因此具有某些獨特需求。在組裝此等類型之高純度液體分配系統方面存在某些缺點。

因此，所屬技術領域中需要一種經改良的用於組裝高純度液體分配系統的方法及裝置。

本文所描述之各種態樣解決所屬技術領域中的缺點。舉例而言，示出一種用於組裝高純度液體分配系統、套管、套筒、配件及管套螺母的機器。 另外，本文描述一種利用該機器、套管、套筒、配件及管套螺母來組裝該高純度液體分配系統的方法。本文所描述之方法及裝置實現套管與套筒之間的收縮密封配合連接，以在接頭經組裝時改良該套管之拉出強度。此外，接頭之變形最小化，從而使通過接頭之流體流動限制最小化。另外，在已安裝管套螺母之前以及在已安裝管套螺母且自配件移除之後，接頭之內徑相同。

更特定言之，揭示一種將由PFA材料製成之套管接合至由PFA材料製成之套筒的方法。該方法可包含以下步驟：將加熱主體加熱至比PFA材料之軟化溫度低至少攝氏15度；將該套管之遠端部分安置在該加熱主體中形成的孔中，直至該套管之該遠端部分呈可彎曲狀態；將套筒安置在心軸之圓柱形支柱上；用手抓住該套管；在用該手抓住該套管的同時，將該套管之該遠端部分自該加熱主體之該孔拉出；在該移除步驟之後10秒內，將該經加熱套管之該遠端部分推到該圓柱形支柱及該套筒上；在該推動步驟之後10秒內，立即自該心軸之該圓柱形支柱移除經附接之套管及套筒；將該套管之該遠端部分維持在溫度介於攝氏15度與攝氏38度之間的空氣中，直至該套管之該遠端部分之溫度低於攝氏38度。

該方法可進一步包含以下步驟：使該套管之內徑以快於該套管之外徑的速率減小，以使該套管之該遠端部分收縮至該套筒上。

在該方法中，該推動步驟可包括以下步驟：推動該經加熱套管之該遠端部分，直至該套管之該遠端部分之遠端接觸該套筒之止擋凸緣。

在該方法中，該套管之內表面與該套筒之外表面之間沿著擴大部分及直徑減小圓柱區段之長度的連接百分比可等於或大於75%。該連接百分比可在90%與96%之間。

在該方法中，該移除步驟可在該推動步驟之後的3秒內進行。

在該加熱步驟中，該加熱主體可經加熱至攝氏250度與攝氏290度 之間的溫度。

在另一態樣中，揭示一種用於將套管安裝至套筒的機器。該機器可包含：加熱主體，其具有孔，該孔具有大於該套管之外徑的內徑，且該孔具有大於該套筒之3/4長度的深度；加熱器，其與該加熱主體熱連通以將熱量自該加熱器傳遞至該加熱主體，從而使該加熱主體之溫度上升至該套管之材料的約軟化溫度；控制器，其與該加熱器電連通且可用於開啟及關閉該加熱器；及心軸，其鄰近該控制器，該心軸具有界定小於該套管之內徑的外徑的圓柱形支柱。

該心軸可進一步具有在接合位置與脫離位置之間可滑動地安置在該圓柱形支柱之遠端部分上的保持套筒。在該接合位置中，複數個臂相比於該保持套筒位於該脫離位置之情形自該保持套筒及該圓柱形支柱之中心軸向外展開至更大程度。

在另一態樣中，揭示一種將套管附接至配件的方法。該方法可包含以下步驟：提供安置在套筒上方的套管，該套筒及該套管在彼此接合時界定在底座與該套筒之擴大部分之頂點之間延伸且具有錐形組態的配合按壓表面，該套管及該套筒之該配合按壓表面在該套筒之錐形表面的至少75%長度上彼此連接；將該套管及該套筒插入該配件中；將螺母旋擰至該配件之螺紋上，使得該螺母之按壓表面接觸且推壓與該配合按壓表面對準的該套管之外表面；將該螺母向下扭轉至該配件上；藉由將該螺母向下扭轉至該配件上達到一預定位準，來增加該錐形表面處該套管與該套筒之間的連接。

在該方法中，該經增加連接之增加量可為至少2%。

在該方法中，在將該螺母向下扭轉至該配件上之後，該連接百分比可為98%或更大。在該方法中，該螺母可以受該套筒、套管及配件總體之彈性限制所限的位準而被扭轉至該配件上，使得若在該扭轉步驟之後移除該螺母，則該套筒之內徑保持與在將該螺母扭轉至該配件上之前相同。

10:加熱機器

12:套管

14:套筒

16:配件

18:管套螺母

20:接頭

22:流體/液體

24:加熱主體

26:底座

28:控制器

30a:心軸

30b:心軸

30c:心軸

30d:心軸

30e:心軸

32:把手

34:電線

36:支柱

38a:孔

38b:孔

38c:孔

38d:孔

38e:孔

40:遠端部分

41:外徑

42:內徑

44:深度

46:密封長度

48:內表面

50:支柱

52:護套

54:螺釘/外徑

56:止動表面

58:遠端

60:相對端部

62:肩表面

64:滑動保持套筒

66:臂/支柱

67:支柱

68:上部凹槽

70:下部凹槽

72:突出部

74:斜面

76:遠端

78:邊緣

80:內徑

82:外表面

83:間隙/凸緣

86:螺紋

88:螺紋

90:扳手表面

92:斜切表面

94:擴大部分

96:豎直圓柱表面

98:豎直部分

100:豎直部分

102:台階

104:凹口

106:突出部

108:內徑

110:內徑

111:中心軸

112:外徑

113:角度

114:錐形表面

115:長度

116:錐形表面

118:圓柱表面

120:直徑減小圓柱區段

122:外徑

124:長度/較短套管

126:齒形突出部

128:內徑

130:螺母孔

132:壓力表面

133:長度

134:台階表面

根據以下描述及圖式，將更佳地理解本文中揭示之各種具體實例的此等及其他特徵與優點，在圖式中相同編號始終係指相同部分，且其中：[圖1]為用於接合套管與套筒的加熱機器的立體圖；[圖2]為圖1中示出的心軸之前視圖，該心軸上方安置有套筒；[圖2A]為圖2中示出的心軸及套筒之橫截面視圖；[圖2B]為圖2A中示出的心軸及套筒之放大圖；[圖3]為心軸與安置於心軸上之套筒及處於向上位置之滑動保持套筒的前視圖；[圖3A]為圖3中示出的心軸及套筒之橫截面；[圖3B]為圖3A中示出的心軸及套筒之放大圖；[圖4]為心軸及套筒之前視圖，其中滑動保持套筒處於向下位置；[圖4A]為圖4中示出的心軸及套筒之橫截面視圖；[圖4B]為圖4A中示出的心軸及套筒以及安置於其上方的套管之放大圖；[圖5]為管套螺母、套管、套筒及配件之立體圖；[圖5A]為管套螺母、套管、套筒及配件之前視圖；[圖6]為彼此對準的套管及套筒在彼此附接之前的前視圖；[圖7]為套管與套筒在彼此附接之後的前視圖；[圖8]為與配件對準的經接合之套管及套筒在彼此附接之前的前視圖；[圖9]為經接合之套管及套筒與配件在彼此附接之後的前視圖；[圖10]為管套螺母與經接合之套管、套筒及配件在管套螺母附接至配件之前的前視圖；[圖11]為管套螺母與經接合之套管、套筒及配件在螺母旋擰至圖10中示出的 配件上之後的前視圖；[圖12]為圖11中示出的總成之直立視圖；[圖12A]為圖12中示出的總成之橫截面視圖；[圖13]為配件之立體圖；[圖13A]為圖13中示出的配件之前視圖；[圖13B]為圖13A中示出的配件之放大橫截面視圖；[圖14]為套筒之立體圖；[圖14A]為圖14中示出的套筒之前視圖；[圖14B]為圖14A中示出的套筒之放大橫截面視圖；[圖15]為套管之立體圖；[圖15A]為套管之前視圖；[圖15B]為圖15A中示出的套管之橫截面視圖；[圖16]為管套螺母之立體圖；[圖16A]為圖16中示出的管套螺母之前視圖；且[圖16B]為圖16A中示出的管套螺母之橫截面視圖。

現參看圖式，揭示包括用於形成高純度液體分配系統中使用之接頭20(參見圖12A)的加熱機器10(參見圖1)的各種態樣。接頭20可包括套管12(參見圖12A、圖15至圖15B)及配件16(參見圖12A、圖13至圖13B)。套管12可附接至套筒14(參見圖12A、圖14至圖14B)。組合之套管12/套筒14可藉由管套螺母18(參見圖12A、圖16至圖16B)附接至配件16。本文所描述之接頭20可具有高到足以承受高純度液體分配系統之操作壓力及溫度的套管拉出力(亦即，自配件16拉出套管12所需的力)。接頭20之高拉出強度藉由以下中之一或多者實 現：在用機器10對套管12進行加熱之後且在該套管處於應力消失狀態(亦即，可彎曲狀態)時將該套管附接至套筒14；使套管12之內表面48(參見圖15B)以比套管12之外表面82(參見圖15B)更快的速率冷卻；以及使組合之套管12及套筒14氣冷，使得組合之套管/套筒在冷卻後呈應力消失狀態。此外，接頭20不會明顯限制通過高純度液體分配系統的液體流量，此係由於在將管套螺母18扭轉至緊固水準之後接頭20之內徑不會明顯小於套管12之內徑42。在配件上向下扭轉螺母之後，接頭之內徑可比套管之內徑小約0%至5%，且更佳1%至2%(例如1.5%)。接頭20之內徑的最小減少藉由提供管套螺母18之具有較大面積之壓力表面132(參見圖16B)來實現，該壓力表面在較大面積上將壓力施加至套筒14。另外，可以接頭20不超出其彈性限制之水準將螺母18緊固至配件16上。此意謂，在以操作扭矩將管套螺母18緊固至配件16上之前以及在自配件16移除管套螺母18之後，接頭20之內徑相同。

更特定言之，現參看圖1，機器10幫助將套管12連接至套筒14。機器10可具有加熱主體24。加熱主體24可與加熱器(圖中未示)熱連通。在加熱由氟化乙烯丙烯(fluorinated ethylene propylene；FEP)或全氟烷氧基(perfluoroalkoxy；PFA)材料製成之套管12時，加熱器可將加熱主體24加熱至高達攝氏180度至攝氏310度之溫度。加熱主體24可附接至底座26。底座26亦可用於固定控制器28及心軸30a至30e。把手32可附接至底座26，以允許使用者在組裝高純度液體分配系統時將機器10提起並移動至不同位置。機器10之控制器28及加熱器可由電插座供電，該電插座經由電線34供應電力。

加熱主體24可安置在豎直定向上。加熱主體24可附接至支柱36，該支柱將加熱主體24固持在向上方向。向上方向意謂孔38a至38e可具有豎直配向的中心軸。以此方式，待插入孔38a至38e中之一者中的套管12亦豎直配向。位於加熱主體24以外的套管12可由人手抓住，首先將套管12插入孔38a至38e中，接著 在套管12之遠端部分40已達到所需溫度之後，使用者可自加熱主體24移除套管12且將套管12之遠端部分40(參見圖15B)推動到已置放於心軸30a至30e中之一者上的套筒14上。

套管12可具有由其外徑41(參見圖15B)界定的各種大小。套管12可具有四分之一吋外徑、八分之三吋外徑、二分之一吋外徑、四分之三吋外徑、一吋外徑及一又二分之一吋外徑。亦涵蓋介於此等大小之間的其他大小。此等套管大小中之每一者可具有不同內徑44(參見圖1)。孔38a至38e可具有比套管12之外徑41略大(例如，大約3%至5%)的內徑。以此方式，套管12之遠端部分40可插入適當的孔38A至38E中。套管12之內徑42可等於且介於0.125吋與2吋之間。借助於實例而非限制，1/4吋外徑套管之內徑42可為5/32吋，3/8吋外徑套管之內徑42可為1/4吋，1/2吋外徑套管之內徑42可為3/8吋，3/4吋外徑套管之內徑42可為5/8吋，且1吋外徑套管之內徑42可為7/8吋。

借助於實例而非限制，一吋外徑套管12可插入孔38e中，孔38e可具有比1吋略大的內徑(例如，孔38e之ID可為約1.01吋)。1/4吋孔、3/8吋孔38b、1/2吋孔及0.75吋孔38d可具有介於且等於比外徑大0.005至0.010吋的略大內徑。孔38a至38e可具有深度44(參見圖1)，該深度約等於套筒14之密封長度46或比該密封長度大約八分之一吋。套筒14之密封長度46係在將套管12接合至套筒14時套管12之內表面48(參見圖15B)所接觸的區域。

加熱主體24可由金屬材料製成。為了將套管12之遠端部分40插入孔38中，使用者可用手抓住套管12不進入孔38中的部分。使用者將遠端部分40推入適當的孔38a至38e中，等待直至遠端部分40被加熱至適當溫度，隨後將套管12之遠端部分40自孔38ae中拉出。

為了開啟或關閉對加熱主體24進行加熱的加熱器，使用者可操作控制器28。另外，經由控制器，使用者可將加熱主體24之溫度升高或降低至適當 溫度。控制器28可具有用於控制加熱器的按鈕、旋鈕、壓敏螢幕。對於由FEP材料製成之套管，加熱主體24可加熱至攝氏160度(亦即，介於攝氏140度至攝氏180度之間)，且對於由PFA材料製成之套管，加熱主體24可加熱至約攝氏270度(亦即，介於攝氏250度至攝氏290度之間)。

現參看圖2至圖4B，此等圖中呈現圖1中示出的心軸30a至30e中之一者。心軸30可藉由支柱50附接至底座26。可藉由螺釘54將保護性護套52(圖1)附接至支柱50以減輕對人員的傷害。舉例而言，若不使用護套，則將超過攝氏200度的經加熱套管12可被組裝接頭20的人員觸碰到且灼傷該人員。護套提供保護性屏障。此外，護套亦可充當絕熱層。如本文所論述，套管12之內表面48比套管12之外表面82更快冷卻。藉由將護套52置放在心軸30周圍，護套52可充當套管12之外表面82的絕熱層以保留套管之遠端部分內的熱量。儘管護套52經描述為有助於促使套管之外表面82比套管之內表面48更快更慢冷卻，但護套並非促使內表面48比外表面82更快冷卻的必要組件。支柱67(參見圖2B)及滑動保持套筒64(參見圖2B)之熱傳遞係數可足夠，使得即使在沒有護套52的情況下，當套管12及套筒14在溫度介於攝氏20度與攝氏44度之間的環境空氣中冷卻時，套管12之內表面48亦比套管12之外表面82更快冷卻。出於簡明及清楚之目的，圖2至圖4B中示出的心軸30a至30e經展示為不具有護套52。

心軸30a至30e可具有外徑54及止動表面56，如圖2B中所示。當套筒14安置在心軸38a至38e上方時，如圖3B中所示，套筒14之遠端58(參見圖2B)接觸止動表面56。在此位置中，套筒14之相對端部60與心軸30a至30e之肩表面62對準。

心軸30a至30e可具有滑動保持套筒64。滑動保持套筒64可移動至向上位置(如圖3B中所示)及向下位置(如圖4B中所示)。滑動保持套筒64可具有複數個臂66(參見圖3及圖4)，該等臂在滑動保持套筒64自向上位置(參見圖 3)轉變至向下位置(參見圖4)時展開，如圖4中所示。

心軸30a至30e之支柱67可界定外徑54、肩表面62及固持鎖扣。固持鎖扣防止滑動保持套筒64移動離開支柱66，且界定滑動保持套筒64之向上位置及向下位置。特定言之，支柱66可具有上部凹槽68(參見圖4B)及下部凹槽70(參見圖3B)。滑動保持套筒64可具有突出部72，當滑動保持套筒64處於向上及向下位置時，該突出部容納至上部凹槽68及下部凹槽70中。當滑動保持套筒64處於向下位置時，如圖4B中所示，臂66由於肩表面62向外推動臂66而展開。

在此向下位置中，臂66之遠端部分停留在由斜面74(參見圖4B及圖14B)及肩表面62(參見圖4B)形成的間隙內。因此，在將套管12推動到套筒14上時，套管14之遠端76(參見圖4B)不會由於套筒14之邊緣78(參見圖3B)與內徑80(參見圖3B)之間的間隙或凸緣83(參見圖3B)而被套筒14之邊緣78掛住或阻礙。然而，由於保持套筒64之臂66之遠端部分抵靠斜面74平接，因此套管12與套筒14之任何未對準藉由經展示處於圖4B中之位置的臂66校正，使得套管12之遠端76不會被套筒之邊緣78掛住。

在將套管12推動到套筒14上時，套管之內表面接觸套筒之外表面。經由此接觸，來自套管之內表面的熱量以比熱量傳遞出套管之外表面的速率更快的速率傳遞出內表面。當套管12安置在套筒14上方及支柱67上時，心軸30a至30e之支柱67及滑動保持套筒64以及套筒14可能夠以大於套管之外表面82(參見圖15B)的速率自套管12之經加熱遠端部分40之內表面48吸走熱量，使得套管12之內表面48可以快於套管12之外表面82的速率縮小。支柱67可由熱傳遞係數高於空氣的材料製成。借助於實例而非限制，支柱67可由金屬材料製成，包括(但不限於)鋁。此外，支柱67之外部表面可具有鎳合金塗層，以進一步有助於將熱量迅速傳遞出套管12之內表面48且經由套管12之內表面48傳遞至支柱67中。亦設想，套筒14可能夠以快於暴露於空氣之外表面的速率自套管之遠端部分之內 表面吸走熱量。

此外，為了促進將熱量傳遞出套管之內表面48，滑動保持套筒64可由與套管12及套筒14相同的材料製成。較佳地，套管12及套筒14可由氟化乙烯丙烯(FEP)或全氟烷氧基(PFA)材料製成。儘管套管12及套筒14可由相同材料製成，但亦設想，套管12及套筒14可由不同材料製成，包括(但不限於)套管12可由FEP材料製成且套筒14可由PFA材料製成的情形，且反之亦然。

視情況，亦設想，亦可將熱電冷卻器附接至支柱67，以主動地自支柱67吸走熱量，從而使套管12之內表面48比套管之外表面82更快地冷卻。又，亦設想，可將散熱器附接至支柱67，以進一步自支柱67吸走熱量，使得內表面48比套管12之外表面82更快地冷卻。

心軸38a至38e經展示為具有滑動保持套筒64，其目的係減少套管12之遠端76被套筒14之斜面74所形成之邊緣78掛住之情形。然而，亦設想，套筒14可經製造成不具有斜面74，使得套筒14之相對端部60具有並未與支柱67之外表面間隔開間隙或凸緣83的銳邊。套筒14之相對端部60上不存在可能掛住套管12之遠端76的凸緣83。就此而言，不需要滑動保持套筒64。

滑動保持套筒64、支柱67、套筒14及套管12可為圓柱形。圖式中示出的此等組件之橫截面之特徵可界定為繪示穿過組件64、67、14及12之中心軸的任何橫截面。此同樣可適用於管套螺母18及配件16，不同之處為螺母18之外表面及其上形成的螺紋。

現參看圖5及圖13至圖16B，示出配件16、套筒14、套管12及管套螺母18。如圖13至圖13B中所示，配件16可在配件16之相對端部上具有螺紋。然而，亦設想，配件16可僅在配件16的一側上具有螺紋86，且配件16之另一側可為管狀結構，諸如彎管、套管、閥門或其他組態。配件16之螺紋86可與管套螺母18之螺紋88(參見圖16B)匹配。配件16亦可具有扳手表面90以幫助保持配件16靜 止，同時將管套螺母18緊固至配件16上。

現參看圖13B，配件16可具有斜切表面92，該斜切表面容納由於套筒14之擴大部分94(參見圖14B)而朝外張開的套管12。配件之斜切表面92可與套筒14之錐形表面116具有相同角度。配件16亦可具有豎直圓柱表面96，其容納套管12之豎直部分98(參見圖12A)及套筒14之豎直部分100(參見圖12A)。圖14B繪示套筒14之豎直區段100。豎直區段100亦可具有台階102。然而，即使具有台階102，豎直區段仍可被視為豎直的。配件16亦可具有凹口104，其容納套筒14之突出部106(參見圖14B)。此配件16亦可界定內徑108，該內徑可等於套管12之內徑42(參見圖15B)。如圖12A中所示，當組裝時，流動通過套管12的流體22亦流動通過套筒14及配件16。然而，由於配件16之內徑108及套筒之內徑110(參見圖14B)等於套管12之內徑42，因此流體22維持層流通過接頭20，並且不會對通過該接頭的液體22之流動帶來任何明顯摩擦。

現參看圖14至圖14B，示出套筒14。套筒14界定在其頂點處具有外徑112的擴大部分94。頂點可為平坦的圓柱表面。此外，擴大部分94可具有兩個錐形表面114、116。錐形表面114自邊緣78延伸至頂點之圓柱表面118。錐形表面116可自擴大部分94之頂點延伸至直徑減小的圓柱區段120。直徑減小的圓柱區段之外徑112可小於擴大部分94之外徑112。如本文所論述，套筒14之斜面74視情況存在。

套筒14之錐形表面114可被稱為壓力表面。錐形表面114可與套筒14之中心軸111(參見圖14B)呈等於且介於10度與65度之間的角度113(參見圖14B)。較佳地，角度113可與中心軸111呈15度及45度(例如，30度)。錐形表面114之長度115可等於或介於套筒14之長度117的10%至27%，且更佳17%至20%。借助於實例而非限制，用於1/4吋外徑套管的套筒之錐形表面114之長度115為0.090吋，用於3/8吋外徑套管的套筒之錐形表面114之長度115為0.127吋，用於1/2 吋外徑套管的套筒之錐形表面114之長度115為0.132吋，用於3/4吋外徑套管的套筒之錐形表面114之長度115為0.173吋，且用於1吋外徑套管的套筒之錐形表面114之長度115為0.218吋。具有不同大小外徑的套管的長度115可經設定大小以符合上文所描述的比率。錐形表面114之長度115在較大面積上接收藉由管套螺母施加至其之力，從而將負荷分散在套筒14上，且減少在將螺母18扭轉至配件16上時套筒14之內凹變形或內徑110減少。如圖12A中所示，由於管套18被旋擰至配件16上，因此管套18將套管12推壓在壓力表面114上。藉此，套筒14被進一步推入配件16中。此外，錐形表面116壓在套管12上，該套管12亦壓在配件16之斜切表面92上。換言之，套管12包夾在配件16之斜切表面92與套筒14之錐形表面116之間，如圖12A中所示。此在錐形表面116與同其接觸的套管之內表面之間形成液密密封，以防止液體22自接頭20流出。錐形表面116可具有與錐形表面114相同的尺寸。錐形表面116可與錐形表面114呈鏡面組態，或錐形表面116可不同於錐形表面114但在本文針對錐形表面114所陳述的範圍內。

此外，如本文所論述，在將套管12之遠端部分40推動到套筒14之擴大部分94上時，套管12之遠端部分40呈可彎曲狀態。在可彎曲狀態中，套管之遠端部分40經加熱，且其彈性範圍增加。此外，套管12之遠端部分40內的應力消失。在將套管12之遠端部分40推動到擴大部分94上時，套管之遠端部分40之拉伸不會超出可彎曲遠端部分之彈性限制。此外，預期擴大部分94可使套管12之遠端部分40拉伸超出其彈性限制但未明顯超出，使得在遠端部分40冷卻後，套管12之內徑42不會回降到套筒14之直徑減小圓柱區段120之外徑122。在套管12之遠端部分40冷卻後，套管之遠端部分40之冷卻以及套管之遠端部分40之彈性可足以縮小或減小套管之內徑42，使得套管之遠端部分40之內表面可擠壓套筒14之直徑減小圓柱區段120及錐形表面116。套管之內表面48對套筒14之擠壓形成連接，其中在套管之內表面48與套筒14之外表面之間，沿擴大部分94之長度之超過75% 及至多95%(例如，更佳90%至95%)以及直徑減小圓柱區段120不存在間隙。套管12並未與套筒14之錐形表面116間隔開。套管12之遠端部分40縮小且彈性地擠壓套筒14，以增強遠端部分40之間的封閉連接，且更特定言之增強推壓在套筒14之錐形表面116上的套管12之部分之間的封閉連接。為了將套管12自套筒14拉出，將必須超出套管12之彈性限制。因此，套管12自套筒14之拉出力高到足以承受高純度液體分配系統之操作條件。

現參看圖15至圖15B，示出套管12。套管12可具有長度124，該長度足夠長，使得使用者可用手抓住套管且仍然將遠端部分40插入加熱主體24之孔38中。亦設想，代替用人手抓住套管12，在需要於高純度液體分配系統中安裝較短套管124的情況下，可藉由握持構件來握持套管。

現參看圖16至圖16B，示出管套螺母18。管套螺母18的外部側可具有齒形組態。此等齒形突出部126有助於施加扭矩以將螺母18緊固至配件上。管套螺母18具有大於套管12之外徑41的內徑128。此允許在組裝接頭20期間將套管12插入螺母18之孔130中。管套螺母18亦具有壓力表面132。借助於實例而非限制，1/4吋外徑(O.D.)套管之壓力表面132之長度133為0.079吋，3/8吋外徑套管之壓力表面132之長度133為0.099吋，1/2吋外徑套管之壓力表面132之長度133為0.099吋，3/4吋外徑套管之壓力表面132之長度133為0.115吋，1吋外徑套管之壓力表面132之長度133為0.140吋。具有不同大小外徑的套管的長度133(參見圖16B)可經設定大小以符合上文所描述的比率。借助於實例而非限制，長度133可介於套筒之錐形表面之長度115(參見圖14B)的40%至95%之間。更佳地，長度133可為長度115之75%±15%。壓力表面132可具有錐形組態，其可與套筒14之錐形表面114(參見圖12A)具有相同角度。在組裝接頭20期間，管套18之壓力表面132在套筒14之錐形表面114之位置處推壓在套管12之外部表面上。套管12之遠端部分40經加熱，使得其適配套筒14之輪廓。因此，管套螺母18不會鑿入套管12 之外部表面，且不會對套管12造成應力集中。此外，管套螺母18不會向套管12施加尖銳的針點型壓力。實際上，螺母18經由壓力表面132在較大面積上將力傳遞至套筒，以更好地分散施加至套管12及套筒14的壓力。此情形使得套筒14之變形減少，且由此引起通過套筒14之流體流動22之最小中斷。此外，在將管套螺母18向下扭轉至配件16上時，套管之內表面與套筒之外表面之間沿擴大部分及直徑減小圓柱區段120之長度的連接百分比可增加超過2%(例如，75%至77%、95%至97%、或90%至95%至92%至97%)。較佳地，在將管套螺母18向下扭轉至配件16上時，套管之內表面與套筒之外表面之間沿擴大部分及直徑減小圓柱區段122之連接百分比可增加為99%至100%。

為了組裝高純度液體分配系統，將套管12附接至套筒14。視高純度液體分配系統中所需要，此等套筒14用於將套管12附接至各種配件16。為了將套管12安裝至套筒14，使用者開啟加熱機器10以對加熱主體24進行加熱。將加熱主體24之溫度設定為取決於製成套管12之材料類型的溫度。使用者可經由機器10之控制器28來控制加熱主體24之溫度。一旦加熱主體24已被加熱至所需溫度，則使用者抓住套管12且將套管12之遠端部分40插入適當的孔38a至38e中。加熱主體24隨後對套管12之遠端部分40進行加熱，直至遠端部分40達到等於且介於套管材料之軟化溫度之低於攝氏15度與套管材料之熔化溫度之間的溫度。較佳地，加熱主體24將套管12之遠端部分40至少加熱至套管材料之軟化溫度。此時，套管12之遠端部分40之特徵可界定為呈可彎曲狀態。通常，套管12之遠端部分40在加熱主體24中保持約45秒，使得遠端部分40之溫度可達到與加熱主體24之溫度相同的溫度。當套管12之遠端部分40呈可彎曲狀態時，套管12之內徑及外徑將增加約3%至4%。此情形使得更容易將套管12之遠端部分40推動到套筒14之擴大部分94上。此外，可彎曲狀態增加材料之彈性限制，使得當套管12之遠端部分40越過套筒14之擴大部分94時，套管12在套筒14之擴大部分94上的拉伸不會超出加熱 條件中套管12之遠端部分40之彈性限制。若在將套管12之遠端部分40推動到套筒之擴大部分94上時，該遠端部分40超出其彈性限制，則僅略微超出彈性限制，使得套管12之遠端部分40可在套筒14上彈性閉合。

一旦套管12之遠端部分40已在加熱機器10之加熱主體24中達到可彎曲狀態，即自加熱主體24移除套管12之遠端部分40。在自加熱主體24移除套管12之遠端部分40之前，將滑動保持套筒64移動至向上位置，如圖2B中所示。隨後將套筒14安置在心軸30之支柱67上方。套筒14之遠端58與心軸30之止動表面56接觸，如圖3B中所示。將滑動保持套筒64移動至向下位置，如圖4B中所示。可將套管12自加熱主體24移除，隨後插到套筒14上，如圖4B中所示。套管12與套筒14之任何未對準可藉由滑動保持套筒64之臂66校正，該等臂向外張開且安置在套筒14之斜面74及肩表面62內，如圖4B中所示。

套管12之內徑42的大小較佳經設定成等於或介於套筒14之內徑110與套筒14之直徑減小圓柱區段120之外徑122之間。較佳地，套管12之內徑42等於套筒14之內徑110。在將套管12之遠端部分40插到擴大部分94上時，遠端部分40向外拉伸。由於遠端部分40經加熱成呈可彎曲狀態，因此套管12之遠端部分40的彈性限制之範圍增加。因此，當遠端部分40由於套筒14之擴大部分94而向外拉伸時，其較佳不過度延伸超出遠端部分40之彈性限制。更佳地，遠端部分40保持在彈性限制內。當遠端部分移動通過擴大部分94之頂點時，遠端部分40由於其彈性而縮小或往回閉合，且擠壓錐形表面114、116及直徑減小圓柱區段120。

此外，由於支柱67之材料、支柱67上之塗層、滑動保持套筒64之材料及套筒14自身能夠比空氣更快地傳遞熱量，因此熱量傳遞出套管12之內表面48的速率大於熱量傳遞出套管12之外表面的速率。換言之，此等組件全體或作為系統之熱傳遞係數大於空氣之係數。由於套管12之內表面48以快於外表面82之速率冷卻，因此遠端部分40在套筒14上進一步縮小，從而形成在套管12與套筒 14之間具有緊密配合表面的接頭。在將套管12插到套筒14上時，插入套管12之遠端76，直至套管之遠端76接觸套筒14上之台階表面134。由於套管12之遠端部分40具有可撓性，因此使用者能夠推動套管12，直至套管12之遠端76接觸套筒14之台階表面134。又，由於末端表面76與台階表面134之間的接觸，因此在管套螺母18將套管12及套筒14進一步推動至配件16中時，力自套管12之遠端76轉移至台階表面134中，以進一步輔助總成或接合總成20之接合。一旦套管12之遠端部分40完全插到套筒14上，則使用者可等待1至3秒，隨後自心軸30移除套管12之遠端部分40及套筒14。使用者提起套管12以自心軸30移除套筒14及套管12。當使用者提起套管時，套筒14向上推動滑動保持套筒64，以向內拉動臂66且允許自心軸30移除套筒14。套管12之遠端部分40接著可在組裝接頭20之前經氣冷。氣冷允許套管之遠端部分40及套筒14在冷卻後應力消失。一旦遠端部分40經氣冷，則套管12之內表面48與套筒14之外表面之間存在緊密配合接觸。此外，遠端部分40位於擴大部分94之頂點與台階表面134之間的部分再成形為彼組態。

在遠端部分40冷卻之後，遠端部分之彈性限制現在較小。為了自套筒移除套管12之遠端部分40，位於套筒之擴大部分94之頂點與台階表面134之間的套管12之部分必須拉伸得較大。此由於套管12之經冷卻遠端部分40的彈性限制減小而難以做到。此有助於將套管12保持在套筒14上。

現參看圖5至圖12A，論述接頭20之組裝。特定言之，套管12之遠端部分40可安置在套筒14上方，如上文所論述。此在圖6及圖7中示出。在將套管12附接至套筒14之後，將套筒14插入配件16中，如圖8及圖9中所示。將套筒之突出部106插入配件16之凹口104中(圖12A)。隨後可將管套螺母18旋擰至配件16上，如圖10及圖11中所示。

圖12A中示出接頭20之橫截面。可向下扭轉管套螺母18以經由螺母18之壓力表面132向套筒14施加壓力。力經由套管12轉移至套筒14之錐形表面 114中。此壓力之軸向方向分量向配件16之斜切表面92與套筒14之錐形表面116之間的套管12施加壓縮力，從而在其間形成液密密封。

管套螺母18之壓力表面132亦對錐形表面114施加向內的力。向內的力垂直於軸向方向。然而，由於壓力表面132在較大面積上施加該力，因此在套筒14之錐形表面114附近出現套筒14之最小內凹變形。借助於實例而非限制，套筒14之內徑將減小等於且介於0.25%與1.75%之間，且更佳可達成約1%之最小減小。管套螺母18以套筒14之內徑110變回其在管套螺母18扭轉至配件16上之前的原始內徑的水準扭轉至配件16上。換言之，針對1.00吋外徑套管，在遠端部分40連接至套筒14之前，套筒具有大小為0.87吋之內徑110。在套管12之遠端部分連接至套筒14之後，套筒14之內徑110由於套管12施加至套筒之壓縮力而略微變小。當套管12及套筒14插入配件16中時，套筒14亦可施加向內的壓縮力以進一步減小套筒14之內徑110。在將管套螺母18向下扭轉至配件16上時，螺母18之壓力表面132對套管12及套筒14施加向內壓力。較佳地，在向下扭轉螺母18且移除之後，套管12的內徑與接頭20在將螺母18向下扭轉在配件16上之前的內徑相同。接頭20之內徑藉由將圓形量規插入接頭中來測定。施加至螺母18之扭矩不會導致接頭20超出其彈性限制。換言之，在將螺母向下扭轉在配件16上之前，測定接頭20之內徑。將螺母向下扭轉至配件上，隨後移除。最佳地，檢測接頭20之內徑，以確保內徑與在將螺母18向下扭轉在配件16上之前相同。最大扭矩為在將螺母18扭轉且自配件16移除之後接頭20之內徑將要變小的水準。

其中採用接頭20之高純度液體分配系統可在等於且介於攝氏21度與攝氏200度之間的液體溫度及37磅/平方吋與276磅/平方吋之間的壓力下操作。高純度液體分配系統亦被稱作化學分配系統，且亦簡稱為CCSS、CDS或SDS，且係指流體或液體藉由系統載運。本文所論述之高純度液體分配系統可載運具有0至14之間的高酸性的液體，且可載運諸如硫酸之流體。本文所描述之接頭20 可符合標準Semi F57-0301標準。

上述描述係以實例而非限制之方式給出。鑒於上述揭示內容，所屬技術領域中具有通常知識者可設計出屬於本文所揭示之本發明之範圍及精神內的變化。此外，本文所揭示之具體實例之各種特徵可單獨使用或與彼此以不同組合使用，且不意欲受本文所描述之特定組合限制。由此，申請專利範圍之範圍不受所說明具體實例限制。

10:加熱機器

12:套管

24:加熱主體

26:底座

28:控制器

30a:心軸

30b:心軸

30c:心軸

30d:心軸

30e:心軸

32:把手

34:電線

36:支柱

38a:孔

38b:孔

38c:孔

38d:孔

38e:孔

44:深度

52:護套

Claims (10)

1. 一種用於液體分配系統並連接到套管的接頭，該套管係由PFA材料所製成，該接頭包含：由PFA材料所製成的套筒，該套筒界定一密封長度和一總長度，該密封長度由一擴大部分和一圓柱形部分所界定，該總長度由該擴大部分、該圓柱形部分和一遠端部分所界定，該擴大部分的外徑大於該圓柱形部分的外徑，該擴大部分具有與該套筒的中心軸線成斜角的錐形表面，該錐形表面具有一長度，且該錐形表面的該長度等於或介於該套筒之該總長度的10%至27%，其中該套管可插入到該擴大部分和該圓柱形部分上；一配件，其具有螺紋、用於接合該遠端部分之突出部的凹口、與一內表面，該套管係被配置在該配件的該內表面和該套筒的該擴大部分和該圓柱形部分之間；及具有剛性壓力表面的管套螺母，該剛性壓力表面具有錐形組態以及與該配件的該等螺紋接合的螺紋，該剛性壓力表面的長度短於該套筒的該錐形表面的該長度，且該剛性壓力表面的該長度係完全位於該套筒的該錐形表面的頂點下方，在該管套螺母接合到該配件之前，該剛性壓力表面與該管套螺母的中心軸線成斜角，當該管套螺母接合到該配件時，該管套螺母的該中心軸線與該套筒的該中心軸線同軸地對齊，當該管套螺母完全地擰緊在該配件上時，該剛性壓力表面均勻地壓在該套筒的該錐形表面上，使該接頭液密密封；其中，該剛性壓力表面與該管套螺母為一體地形成，並在該管套螺母與該配件接合和脫離時保持相同的斜角。
2. 如請求項1之接頭，其中該剛性壓力表面的該長度為該錐形表面的該長度的40%至95%。
3. 如請求項2之接頭，其中該剛性壓力表面的該長度為該錐形表面 的該長度的60%至90%。
4. 如請求項1之接頭，其中該錐形表面與該套筒的該中心軸線的夾角等於或介於10度與65度之間。
5. 如請求項4之接頭，其中該錐形表面與該套筒的該中心軸線的該夾角等於或介於15度與45度之間。
6. 如請求項1之接頭，其中該剛性壓力表面為圓錐形，且該剛性壓力表面的角度等於該套筒的該錐形表面的角度。
7. 如請求項1之接頭，其中，該套管的一端部被加熱至該套管的軟化溫度，且與該套筒接合的該套管的該端部的內部以比該套管的外部更快的速率冷卻，以在該套筒上擠壓該套管的內表面。
8. 如請求項7之接頭，其中在該套管的該內表面與該套筒的該擴大部分的長度的至少75%之間不存在間隙。
9. 如請求項1之接頭，其中當該管套螺母完全地擰緊在該配件上時，該剛性壓力表面不可彎曲。
10. 如請求項1之接頭，其中當該管套螺母完全地擰緊在該配件上時，該管套螺母的該剛性壓力表面保持在該管套螺母之材料的彈性限制內。

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