[发明专利]用于接合高纯度流体通路的超密封垫圈

说明书

一种用于在对置的流体输送设备元件之间建立高纯度流体通路连接的环形垫圈，所述对置的流体输送设备元件具有与所述垫圈接触的至少一个简单平坦表面。至少一个设备元件的面典型地具有用于容纳垫圈的圆形沉孔凹陷，但不是必需的。垫圈具有被孔穿过的本体，所述孔创建流体通路并且定义径向内表面，本体还具有径向外表面、第一轴向端表面和第二轴向端表面。第一和第二轴向端表面中的至少一个具有与垫圈密封区域径向相邻的应力集中特征，所述密封区域被构造为与对应的流体管道端口的面表面接触。应力集中特征可以是与垫圈轴向端表面密封区域相邻设置的凹槽或多个腔体。

本申请是申请日为2015年4月16日、申请号为201580020189.3、题为“用于接合高纯度流体通路的超密封垫圈”的发明专利申请的分案申请，该母案申请为PCT国际申请PCT/US2015/026093的国家阶段申请。

相关申请的交叉引用

本申请依据美国法典第35卷第119(e)节要求2014年4月17日提交的序号为61/980,823、标题为“ULTRA-SEAL GASKET FOR JOINING HIGH PURITY FLUID PATHWAYS”的美国临时申请的优先权，该申请通过引用整体合并于此。

技术领域

背景技术

本发明的实施例涉及用于密封流体通路的各部分之间的接头(joint)的、可锻的、主要是金属的垫圈(gasket)。接口(interface)结构和相关垫圈的许多组合在流体输送设备的设计中是众所周知的。这些结构包括法兰(flange)、压盖(gland)、组件连接、以及其他功能件，其使得各种设备元件能够机械地装配，形成各种互连的流体通路。代表性流体输送设备可见于生产精细化学品、石油产品、平板电子显示器或半导体的工业设备中，并且可能受到真空、或压力、或纯度的要求以及它们的组合。半导体制造设备中意图用于操纵工艺材料的元件之间的流体通路通常需要注意维持所输送的反应物的高纯度，并且通常还具有比例如在石油化工厂中使用的流体通路小得多的横截面。在许多情况下，从业者已经发现金属垫圈提供优于聚合物材料的卓越性能，尤其是关于工艺流体或污染物通过垫圈的扩散以及随之而来的对不期望泄漏的抵抗性而言。

一种已知类型的流体通路接头使用环形垫圈，起初在径向方向上是平坦的，在轴向上被挤压在标称相同形状的环状突起之间，环状突起围绕对置的设备元件的圆形管道开口。环状突起在轴向上被压向彼此，导致可延展的金属垫圈的永久塑性形变，产生将抵抗甚至很难的泄露的密封结构以包含诸如氦之类的流体。这种接头的代表性例子可见于以下专利中：颁发给Carlson和Wheeler的美国专利No.3,208,758(熟知为法兰)、颁发给Callahan和Wennerstrom的美国专利No.3,521,910(熟知为接头)、以及颁发给Harra和Nystrom的美国专利No.4,303,251。

另一种已知类型的流体通路接头使用预定横截面轮廓的环形垫圈，其被挤压在标称相同形状的环状突起之间，环状突起围绕对置的设备元件的圆形管道开口。这种接头的代表性例子可见于以下专利中：颁发给Leigh的美国专利No.4,854,597、颁发给McGarvey的美国专利No.5,505,464、以及颁发给Ohmi等人的美国专利No.6,135,155(W-Seal接头类型的早期版本)。Ohmi等人的专利额外提供用于在接头组装期间保持垫圈并且使垫圈居中的单独固位(retainer)部件。其他的单独固位结构也可见于以下专利中：颁发给Barber和Aldridge的美国专利No.5,673,946和No.5,758,910、以及颁发给Ohmi等人的美国专利No.7,140,647。