雙流量閥及內部處理容器隔離系統的制作方法

專利名稱：雙流量閥及內部處理容器隔離系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體流量閥組件。
背景技術：
以小量或中等體積使用的工業氣體在環境溫度下儲存于加壓儲氣瓶中，該氣體在需要時從儲氣瓶中抽出。臨界溫度低于環境溫度的氣體在高壓下儲存，該壓力由儲氣瓶的設計壓力額定值確定。這些氣體的實例包括諸如氮氣、氧氣、氫氣、氦氣和甲烷的低沸點氣體，其從壓縮氣瓶中抽出而沒有相變。臨界溫度高于環境溫度的氣體在它們各自的蒸汽壓力下以壓縮飽和液體存儲在儲氣瓶中，并且這些液體隨著飽和蒸汽從儲氣瓶中抽出而汽化。這種液化壓縮氣體的普通實例為氯氣、氨氣和諸如丙烷和丁烷的輕質烴類。
在某些工業中對于如上所述的由儲氣瓶供給的極高純度的氣體存在需要。例如，極高純度的氣體在制造半導體和光電子器件、視頻顯示面板、光纖設備以及微機電系統的電子工業中使用。這種氣體的實例包括氯化氫、溴化氫、氟化氫、氯氣、氨氣、六氟化鎢、乙硅烷、二氯甲硅烷、三甲硅烷和三氯化硼。
對這些尤其是以液化壓縮氣體供給的氣體的更高純度等級的需要正在增加。目前存在使用在其內部具有嵌入式提純器的儲氣瓶或容器的趨勢，該提純器隨著存儲氣體抽出而將其提純，從而提供超純的氣體產物。在超純氣體供給系統領域中對具有更高提純能力和更長工作壽命的改進嵌入式提純器存在需要。對于當氣體沒有通過提純器抽出時使嵌入式提純器與該氣體隔離的方法同樣存在需要。這些需要由下文描述及隨后的權利要求所限定的本發明的實施例解決。

發明內容
本發明的實施例包括流體流量閥組件，其包括一具有外部端口和入口端的閥體，該入口端具有至少第一端口、第二端口和第三端口；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥。
本發明的另一個實施例涉及一流體流量閥，其包括(a)一具有外部端口和入口端的閥體，該入口端具有至少三個端口；(b)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第一密封件的第一閥，該第一密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(c)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第二密封件的第二閥，該第二密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(d)一連接第一閥的入口和位于閥體入口端的第一端口的第一流體通道以及連接第一閥的出口和位于閥體入口端的第二端口的第二流體通道；和(e)一連接第二閥的入口和位于閥體入口端的第三端口的第三流體通道以及連接第二閥的出口和閥體的外部端口的第四流體通道。
該流體流量閥組件還可以包括一位于閥體入口端的第四端口，一位于閥體內的附加外部端口，一設置在閥體內部并具有入口、出口、第三密封件的第三閥，該第三密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動，一連接第三閥的出口和位于閥體入口端的第四端口的第五流體通道以及連接第三閥的入口和閥體內的附加外部端口的第六流體通道。該第一和第二密封件中的任意一個可以包括柔性膜片，其適于密封地壓緊入口和出口以防止流體在入口和出口之間流動。
相關的實施例包括一種流體流量閥與流體處理容器的組件，包括(a)流體流量閥組件，其具有(1)一具有外部端口和入口端的閥體，該入口端具有至少三個端口；(2)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第一密封件的第一閥，該第一密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(3)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第二密封件的第二閥，該第二密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(4)一連接第一閥的入口和位于閥體入口端的第一端口的第一流體通道以及連接第一閥的出口和位于閥體入口端的第二端口的第二流體通道；和(5)一連接第二閥的入口和位于閥體入口端的第三端口的第三流體通道以及連接第二閥的出口和閥體的外部端口的第四流體通道；(b)一流體處理容器，包括入口、出口和設置在該容器內部的處理材料，其中處理容器適于處理流經容器的流體；和(c)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及連接流體處理容器的出口和一位于閥體入口端的第一端口的出口管。
該流體流量閥與流體處理容器的組件還可以包括一位于閥體入口端的第四端口，一位于閥體內的附加外部端口，設置在閥體內部并且具有入口、出口、第三密封件的第三閥，其第三密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動的，一連接第三閥的出口和位于閥體入口端的第四端口的第五流體通道以及一連接第三閥的入口和閥體內的附加外部端口的第六流體通道。
該流體流量閥與流體處理容器的組件還可以包括(d)一第一單向閥，其設置在流體處理容器的入口管和流體處理容器的出口管之間并且適于允許流體從出口管向入口管流動并且防止流體從入口管向出口管流動和(e)一第二單向閥，其設置在出口管中位于第一單向閥和流體處理容器的出口之間的位置處并且適于允許流體從流體處理容器的出口流向閥體入口端處的第三端口和防止流體從第三端口流向流體處理容器的出口。
設置在流體處理容器內部的流體處理材料可以從由吸附材料、吸收材料、催化材料、吸氣材料、過濾材料和它們的混合物組成的組中選取。
本發明的另一個相關實施例包括一種流體儲存和輸送系統，包括(a)一具有開口和內部的流體儲存容器；(b)一流體流量閥組件，包括具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口和第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在流體存儲容器內的開口中并且第一、第二和第三端口位于流體存儲容器內部；
(c)一流體處理容器，包括入口、出口和處理材料，該處理材料設置在該流體處理容器內部并且適于有選擇地處理流經容器的流體，其中流體處理容器設置在流體存儲容器內部；和(d)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及一連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管。
該流體存儲容器可以容納加壓氣體，并且該加壓氣體可以從由氮氣、氬氣、氦氣、氫氣、惰性氣體或氣體混合物組成的組中選取。可選擇地，該流體存儲容器可以容納加壓液化氣體，并且該加壓液化氣體可以從由氯化氫、溴化氫、氟化氫、氯氣、氨氣、六氟化鎢、乙硅烷、二氯甲硅烷、三甲硅烷和三氯化硼組成的組中選取。
該流體存儲容器可以包括一設置在容器內部并且適于產生一或多種化合物的反應器系統，其中該反應器系統適于向容器內部排放一或多種化合物。
設置在流體處理容器內部的處理材料可以從由吸附材料、吸收材料、催化材料、吸氣材料、過濾材料和它們的混合物組成的組中選取。
本發明的可選擇的實施例涉及一種用于存儲和分配流體的方法，包括(a)提供一種加壓流體存儲及輸送系統，包括(1)一具有開口和內腔的流體存儲容器；(2)一流體流量閥組件，包括具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在流體存儲容器內的開口中并且第一、第二和第三端口位于流體存儲容器內部；(3)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在該容器內部，其中流體處理容器設置在流體存儲容器內部并且適于處理由流體存儲容器內部提供并且流經流體處理容器的流體；和(4)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及一連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管；(b)在維持第一和第二閥處于閉合位置的同時將流體引入流體存儲容器中；(c)打開第一閥和第二閥，從而將各閥置于打開位置；和
(d)從流體存儲容器中通過第一閥抽出流體，將流體引入流體處理容器，通過與處理材料相接觸來處理流體，將處理過的流體從流體處理容器中抽出，通過第二閥輸送處理過的流體，并且經外部端口抽出處理過的流體。
該流體流量閥組件可以一包括位于閥體入口端的第四端口；閥體內的加注端口；一設置在閥體內部并且具有入口、出口的第三閥，該第三閥適于當閥處于打開位置時允許流體從入口向出口流動并且當閥處于關閉位置時防止流體從入口向出口流動；一連接第三閥出口和位于閥體入口端的第四端口的第五流體通道；和一連接第三閥的入口和閥體內的加注端口的第六流體通道。該流體存儲容器可以通過將流體引入加注端口中、穿過處于打開位置的第三閥并且流入流體存儲容器中而填充，同時維持第一和第二閥處于關閉位置，并且通過將第三閥置于關閉位置而終止流體存儲容器的填充。
該加壓流體存儲及輸送系統可以包括(5)一第一單向閥，其設置在流體處理容器的入口管和流體處理容器的出口管之間并且適于允許流體從出口管向入口管流動并且防止流體從入口管向出口管流動和(6)一第二單向閥，其設置在出口管中位于第一單向閥和流體處理容器的出口之間的位置處并且適于允許流體從流體處理容器的出口流向閥體入口端處的第三端口和防止流體從第三端口流向流體處理容器的出口。該流體存儲容器可以通過將第一和第二閥置于打開位置，將流體引入產品輸送端口，穿過第一閥，穿過第一單向閥，穿過第二閥并且流入流體存儲容器而填充，并且通過將第一和第二閥全部置于關閉位置而終止流體存儲容器的填充。
本發明的另一個可選實施例涉及一種用于產生化學產品的系統，包括(a)一具有開口和內部主容器；(b)一流體流量閥組件，包括具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在主容器內的開口中并且其中第一、第二和第三端口位于主容器內部；(c)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在該流體處理容器內部，其中流體處理容器設置在主容器內部并且適于處理由主容器內部提供并且流經流體處理容器的流體；
(d)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及連接流體處理容器的出口和一位于閥體入口端的第一端口的出口管；和(e)一反應器系統，其設置在主容器內部并且適于產生不純的化學產品并將該不純的化學產品排放到主容器的內部。
該反應器系統為電化學三氫化砷發生器，其適于通過電化學反應從含砷金屬中產生潮濕的三氫化砷氣體。用于產生化學產品的該系統可以適于在主容器的內部維持亞大氣壓力。設置在流體處理容器內部的處理材料可以為干燥材料，其適于從潮濕的三氫化砷氣體中去除水分。
本發明的另一可選實施例包括一種用于產生純凈化學產品的方法，包括(a)提供一種化學產生系統，其包括(1)一具有開口和內部的主容器；(2)一流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口和第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在主容器內的開口中并且其中第一、第二和第三端口位于主容器內部；(3)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在流體處理容器內部，其中流體處理容器設置在主容器內部并且適于處理由主容器內部提供并且流經流體處理容器的流體；(4)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及一連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管；和(5)一反應器系統，其設置在主容器內部并且適于產生不純的化學產品并將該不純的化學產品排放到主容器的內部；(b)產生不純的化學產品并且將該不純的化學產品排放到主容器的內部；和(c)使該不純的化學產品通過流體處理容器以提供純凈的化學產品并且通過第二閥和閥體的外部端口將純凈的化學產品抽出。
該反應器系統為電化學三氫化砷發生器，其適于通過電化學反應從含砷金屬中產生潮濕的三氫化砷氣體。用于產生化學產品的該系統可操作以在主容器的內部維持亞大氣壓力。通過設置在流體處理容器內部的干燥氣體可以將水分從潮濕的三氫化砷氣體中去除。
本發明的另一實施例包括一種用于產生化學產品的方法，包括(a)提供一種化學產生系統，其包括(1)一具有開口和內部的主容器，該內部容納第一反應成分；(2)一流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口及第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在主容器內的開口中并且其中第一、第二和第三端口位于主容器內部；(3)一包括入口、出口和第一反應成分的流體處理容器，該第一反應成分設置在該流體處理容器的內部，其中流體處理容器設置在主容器中；和(4)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及連接流體處理容器的出口和一位于閥體入口端的第一端口的出口管；(b)使第一反應成分通過第一閥并流入流體處理容器；(c)使第一反應成分和第二反應成分反應以形成產品成分，并且將該產品成分從流體處理容器中抽出；和(d)將該產品成分通過第二閥和外部端口抽出。


圖1為根據本發明實施例的流體存儲及輸送系統的橫截面示意圖。
圖2為根據本發明另一實施例的流體存儲及輸送系統的橫截面示意圖。
圖3為在圖1和2的流體存儲及輸送系統中使用的流體流量閥組件的側視圖。
圖4為沿圖3的流體流量閥組件的4-4的剖面圖。
圖5為圖3的流體流量閥旋轉90度的側視圖。
圖6為沿圖5的流體流量閥組件的6-6的剖面圖。
具體實施例方式
在本發明實施例中使用單主體、雙閥儲氣瓶閥組件，用于隔離位于主容器或存儲容器中的一或多個處理容器。該閥防止主容器容納物在填充、輸送或存儲期間的連通。該內部容器或容器可以具有諸如存儲容器、反應器、提純器和電解室的任何處理功能。
傳統的氣瓶，包括容納高于其臨界溫度的氣體的高壓氣體儲氣瓶和容納處于其平衡蒸汽壓下的飽和液體的液化氣體儲氣瓶，提供了用于安全存儲和運輸這些氣體和液體的裝置。目前存在使用在其內部具有嵌入式提純器的儲氣瓶或容器的趨勢，該提純器隨著存儲氣體抽出而將其提純，從而提供超純的氣體產物。本發明的實施例可以應用于此類嵌入式提純器。
本發明的其它實施例還可以包括在主容器或儲氣瓶中存儲或產生氣態產物的可選手段。例如，儲氣瓶可以容納用于產生三氫化砷(AsH3)的內部電解電池。在另一個可選方案中，主容器或儲氣瓶可以容納在壓力下吸附于固體吸附劑上的氣體，其中當壓力降低時氣體釋放以排出。在這些可選方案中的任意一個中，產品氣體可以在最終抽出之前通過與處理容器中的處理材料相接觸來處理或提純，該處理容器位于主容器或存儲氣瓶內部。該單個主體、雙閥儲氣瓶閥組件可以安裝在儲氣瓶的出口中并且以兩個模式中的任意一個操作。在用于儲氣瓶的填充、存儲和運輸期間的第一模式中，儲氣瓶閥組件中的兩個閥都關閉以將內部處理容器中的處理材料與儲氣瓶的容納物隔離。在將純凈的產品氣體從儲氣瓶中抽出期間使用的第二模式中，儲氣瓶閥組件中的兩個閥都打開以使來自儲氣瓶的存儲或產生的氣體穿過用于最終提純的內部處理容器。
位于主容器或儲氣瓶中的一或多個內部處理容器或腔室可以適于完成若干個不同的單元操作。例如，在該實施例中，其中三氫化砷(AsH3)由位于主容器或儲氣瓶內部的電解發生器產生，容納吸附干燥材料的內部處理容器可用于從粗制生成的三氫化砷中去除水分。在儲氣瓶運輸期間，位于雙閥儲氣瓶閥組件中的兩個閥都關閉以將儲氣瓶與大氣隔離并且將容納干燥材料的內部處理容器與電解電池隔離以防止來自電池的水蒸氣在運輸或存儲期間浸透吸附劑。
在另一個實施例中，該雙閥儲氣瓶閥組件可以安裝在儲氣瓶中，該儲氣瓶用作現場生成氣體的反應容器。在該應用中，儲氣瓶備有兩個內部處理容器，每個處理容器容納不同的反應材料。所述兩個容器在運輸或存儲期間通過關閉位于雙閥儲氣瓶閥組件中的兩個閥來保持隔離狀態。為了操作用于現場產生氣體的系統，所述兩個內部處理容器允許通過打開兩個閥進行連通，通過從儲氣瓶抽出氣體產物使得反應物材料從第一處理容器向發生反應的第二處理容器流動。
第三實施例是使用嵌入式提純器用于液體或液化氣體的存儲、運輸和提純。該主容器或儲氣瓶存儲流體，并且內部處理容器或腔室容納吸附提純材料。所述兩室在填充、運輸和存儲期間通過關閉兩個閥來隔離，使得吸附劑保持隔離。該儲氣瓶內部和內部處理容器隨后通過打開兩個閥處于流體連通，存儲流體憑此被吸附劑提純并且提純產物從儲氣瓶中抽出。
內部流體處理容器、流體流量閥組件、流體存儲容器以及相關管路可以由不銹鋼、優選地由諸如AISI316的奧氏體不銹鋼制成。可選地，碳鋼、低合金鋼、銅、銅合金類、鎳、鎳合金(諸如HastelloyC22等等)、銅鎳合金及其它類似的金屬合金可以在某些應用中優選采用。諸如工程聚合物(例如，聚偏二氟乙烯(KynarTM))、玻璃和陶瓷材料在某些選定應用中也是可行的。
儲氣瓶中的流體可以是高于其臨界溫度的任何氣體，諸如氮氣、氬氣、氦氣、氫氣、惰性氣體或氣體混合物。可選地，儲氣瓶中的流體可以是包括共存的汽相與液相的壓縮液化氣體。典型的壓縮液化氣體可以包括，例如氯化氫、溴化氫、氟化氫、氯氣、氨氣、六氟化鎢、乙硅烷、二氯甲硅烷、三甲硅烷和三氯化硼。可選地，不局限于此的其它壓縮液化氣體可以存儲在儲氣瓶中。
此處應用于液體或氣體流的術語“處理”限定為使所述液氣流的物理和/或化學性能發生改變的任何操作。處理可以包括，例如吸附性提純、吸收性提純、吸氣、化學反應、電化學反應和氣體洗滌。
此處使用的不定冠詞“一”當應用于說明書和權利要求中所描述的本發明實施例中的各種特征時意味著一或多個。“一”的使用不局限于單個特征的含義，除非這種限制特別說明。單或復數名詞或名詞短語之前的定冠詞“該”表示特別指定的特征并且取決于使用該特征的上下文可以具有單數或復數含義。形容詞“任何”意味著任何數量中不加區分的一個、一些或全部。放置在第一實體和第二實體之間的術語“和/或”意味著(1)第一實體、(2)第二實體以及(3)第一實體和第二實體中的一個的含義。
圖1的示意圖顯示了本發明的示例性實施例。在該圖中，雙閥流體流量閥組件1安裝在儲氣瓶2中，該儲氣瓶包括密封地附到或連接到儲氣瓶主體5上的頂部3。閥組件可以通過管螺紋密封、焊接、密封法蘭或任何其它適當的方法連接到頂部3上。頂部3通過密封件7連接到主體5上，該密封件例如可以為壓緊在所示密封面之間的O形環或墊片密封。可選地，可以使用法蘭密封(未示出)。在另一個可選方案中，雙閥流體流量閥組件1可以通過螺接到高壓氣瓶(未示出)中而安裝。
閥組件1包括閥體9，該閥體包括分別具有外部手柄或扳手連接器15和17的集成第一閥11和集成第二閥13。如圖所示，閥體的入口端密封地插入到頂部3中，入口端具有三個端口19、21和23，并且閥體具有出口25。閥11的出口經流體通道27連接到端口19并且閥11的入口經流體通道29連接到端口21。閥13的入口經流體通道31連接到端口23并且閥13的出口連接到出口25。流體處理容器33位于氣瓶主體5的內部，并且該容器具有入口35和出口37。端口19和入口35通過入口管36連接，并且端口23和出口37通過出口管39連接。流體處理容器容納處理材料，該處理材料包括例如吸附材料、吸收材料、催化材料、吸氣材料和過濾材料。
當閥11關閉時，儲氣瓶2中的液體或氣體與流體處理容器33中的處理材料隔絕。當閥13關閉時，整個系統與周圍大氣隔絕。當閥11和13打開時，液體或氣體從儲氣瓶內部經端口21、通道29、閥11、通道27、端口19和入口管37流入處理容器33中。該液體或氣體在容器33中反應或提純，并且提純產物經出口管39、端口23、流體通道31、閥13和出口25流動。
在本發明的一實施例中，儲氣瓶2的內部包括適于在內部產生氣體的氣體發生裝置41。該發生裝置可以為例如用于生產三氫化砷(AsH3)的電解發生器。在該實施例中，潮濕的三氫化砷氣體由含砷金屬通過電化學反應制得，其流入儲氣瓶2的內部，并且通過穿過處理容器33中的干燥吸附材料提純。在儲氣瓶的運輸和存儲期間，閥11和13關閉以使干燥吸附材料與氣體發生裝置41隔離，并且在操作期間，閥13和15打開。
儲氣瓶主體5可以充滿液體或液化氣體并且頂部3密封地連接到主體上以形成儲氣瓶2。可選地，儲氣瓶2可以在被分開的加注管和閥(未示出)密封關閉之后填充。在另一個可選方案中，閥體9可以改型以包括另一集成閥(未示出)，該閥具有連接到附加外部端口的入口和經第四流體通道連接到閥體9入口處的第四端口的出口。該附加的外部端口和閥可以用來填充儲氣瓶2。
圖2中圖示了用于填充儲氣瓶2的另一可選方案。在該可選方案中，如圖所示，處理容器33的入口和出口管路通過在入口管36和出口管39之間安裝單向閥43而改型。單向閥43允許從出口管39向入口管36的流動并且防止反向流動。單向閥45如圖所示安裝在出口管39中以允許流出處理容器33并且防止沿相反方向流入處理容器33。該改型可以用來通過打開閥11和13并且經出口25引入流體而填充密封的儲氣瓶2。該流體通過閥13、通道31、管39、單向閥43、管36、通道27、閥11和通道29流入儲氣瓶2的內部。當流體從儲氣瓶經閥13抽出時，閥組件參照圖1以如上所述的方式工作。
在圖1的實施例中，閥11具有位于閥內部的密封件或密封機構，該閥由手柄15操作以當閥打開時允許流體從通道29向通道27流動，并且當閥關閉時防止流體從通道29向通道27流動。還是在圖1的實施例中，閥13具有位于閥內部的密封件或密封機構，該閥由手柄17操作以當閥打開時允許流體從通道31向出口25流動，并且當閥關閉時防止流體從通道31向出口25流動。
在圖2的實施例中，閥11中的密封件或密封機構當閥打開時允許流體從通道29向通道27或從通道27向通道29流動(取決于所用操作模式)，并且當閥關閉時防止流體從通道29向通道27或從通道27向通道29流動(取決于所用操作模式)。還是在圖2的實施例中，閥13中的密封件或密封機構當閥打開時允許流體從出口25向通道31或從通道31向出口25流動(取決于所用操作模式)，并且當閥關閉時防止流體從出口25向通道31或從通道31向出口25流動(取決于所用操作模式)。
閥11和13中的任意一個或兩個可以是隔膜型閥，其中密封件或密封機構為分別由手柄15和/或17操作的隔膜。可選地，閥11和17中的任意一個或兩個可以為現有技術中提供等效密封功能的任何其它類型的閥。
圖1和2的系統可以用于可選的處理功能。例如，反應成分A可以存儲在儲氣瓶2的內部并且另一反應成分B可以存儲在處理容器33中。成分A和B當閥11和13關閉時被隔離。當閥11和13打開時，成分A通過通道29、閥11和通道36流入處理容器33中，成分A和B在該處理容器中反應以形成一或多種反應產物。這些反應產物通過出口管39、通道31、閥13和端口25抽出。在另一個可選方案中，兩個容器可以安裝在儲氣瓶2內，一個容器容納反應成分A，另一個容器容納反應成分B。這些容器可以安裝在儲氣瓶2內，使得兩者可以隔離，并且儲氣瓶2可以為這兩個容器提供安全的外殼。這可以在圖2所示系統的變型中實現，其中第二內部容器(未示出)安裝在閥45和通道31的入口之間的出口管路39中。成分A在壓力下存儲于容器33中，并且成分B在壓力下存儲于第二內部容器中。當閥11和13關閉時，成分A和B被隔離。當閥11和13打開時，成分A通過單向閥45流入第二內部容器中，成分A在該第二容器中與成分B反應以形成一或多種產物成分，其隨后流過通道31、閥13和端口25。
圖3顯示了如上所述的單主體、雙閥儲氣瓶閥組件例子的外部視圖。如圖1所示，閥體9具有兩個集成的內部閥和流體通道。所述兩個內部閥11和13分別由手柄301和303操作。可選地，出于安全的目的，手柄301可以被扳手操作閥桿所取代。入口端305在需要時可以被旋入到螺紋的儲氣瓶入口或法蘭儲氣瓶頂部中。出口307相當于圖1的出口25。
圖4中顯示了圖3的截面4-4，其中閥401相當于圖1中的閥13，并且流體通道403、405和407分別相當于圖1中的通道31、29和27。圖4的端口409、411和413分別相當于圖1中的端口23、21和19。圖4圖示出例如通過密封螺紋連接的示例性儲氣瓶415中的單主體、雙閥儲氣瓶閥組件的裝配。示例性的儲氣瓶蓋417可以用于在按規定進行運輸和存儲期間保護儲氣瓶閥組件。
圖5為圖3旋轉90度的外部視圖，其示出了主體9、手柄301和手柄303。圖6為圖5的6-6截面，其示出了分別相當于圖1中閥13和15的閥401和601。出口307相當于圖1的出口25，流體通道405相當于通道29，并且端口411相當于端口21。
權利要求
1.一種流體流量閥組件，包括一閥體，它具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口和第三端口的入口端；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥。
2.一種流體流量閥組件，包括(a)一具有外部端口和具有至少三個端口的入口端的閥體；(b)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第一密封件的第一閥，該第一密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(c)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第二密封件的第二閥，該第二密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(d)一連接第一閥的入口和位于閥體入口端的第一端口的第一流體通道以及連接第一閥的出口和位于閥體入口端的第二端口的第二流體通道；以及(e)一連接第二閥的入口和位于閥體入口端的第三端口的第三流體通道以及一連接第二閥的出口和閥體的外部端口的第四流體通道。
3.如權利要求2所述的流體流量閥組件，還包括一位于閥體入口端的第四端口、一位于閥體內的附加的外部端口、一設置在閥體內部并具有入口、出口、第三密封件的第三閥，該第三密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動，連接第三閥的出口和位于閥體入口端的第四端口的第五流體通道以及連接第三閥的入口和閥體內的附加的外部端口的第六流體通道。
4.如權利要求2所述的流體流量閥組件，其中第一和第二密封件中的任何一個都包括柔性膜片，其適于密封地壓緊入口和出口以防止入口和出口之間的流體流動。
5.一種流體流量閥與流體處理容器的組件，包括(a)流體流量閥組件，其具有(1)一具有外部端口和帶有至少三個端口的入口端的閥體；(2)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第一密封件的第一閥，該第一密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(3)一設置在閥體內部并且具有入口、出口和第二密封件的第二閥，該第二密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動；(4)一連接第一閥的入口和位于閥體入口端的第一端口的第一流體通道以及一連接第一閥的出口和位于閥體入口端的第二端口的第二流體通道；和(5)一連接第二閥的入口和位于閥體入口端的第三端口的第三流體通道以及一連接第二閥的出口和閥體的外部端口的第四流體通道；(b)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在容器內部，其中處理容器適于處理流經該容器的流體；和(c)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及連接流體處理容器的出口和一位于閥體入口端的第一端口的出口管。
6.如權利要求4所述的流體流量閥與流體處理容器的組件，還包括一位于閥體入口端的第四端口、一位于閥體內的附加的外部端口、一設置在閥體內部并具有入口、出口、第三密封件的第三閥，該第三密封件適于當閥打開時允許流體從入口向出口流動并且當閥關閉時防止流體從入口向出口流動，一連接第三閥的出口和位于閥體入口端的第四端口的第五流體通道以及一連接第三閥的入口和閥體內的附加的外部端口的第六流體通道。
7.如權利要求5所述的流體流量閥與流體處理容器的組件，包括(d)一第一單向閥，其設置在流體處理容器的入口管和流體處理容器的出口管之間并且適于允許流體從出口管向入口管流動并且防止流體從入口管向出口管流動；和(e)一第二單向閥，其設置在出口管中位于第一單向閥和流體處理容器的出口之間的位置處并且適于允許流體從流體處理容器的出口流向閥體入口端處的第三端口和防止流體從第三端口流向流體處理容器的出口。
8.如權利要求5所述的流體流量閥與流體處理容器的組件，其中設置在流體處理容器內部的流體處理材料從由吸附材料、吸收材料、催化材料、吸氣材料、過濾材料及它們的混合物組成的組中選取。
9.一種流體存儲和輸送系統，包括(a)一具有開口和內部的流體儲存容器；(b)一流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在流體存儲容器內的開口中并且第一、第二和第三端口位于流體存儲容器內部；(c)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在容器內部并且適于有選擇地處理流經容器的流體，其中流體處理容器設置在流體存儲容器內部；和(d)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及一連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管。
10.如權利要求9所述的流體存儲和輸送系統，其中流體存儲容器容納加壓氣體。
11.如權利要求10所述的流體存儲和輸送系統，其中該加壓氣體可以從由氮氣、氬氣、氦氣、氫氣、惰性氣體或氣體混合物組成的組中選取。
12.如權利要求9所述的流體存儲和輸送系統，其中流體存儲容器容納加壓液化氣體。
13.如權利要求12所述的流體存儲和輸送系統，其中該加壓液化氣體可以從由氯化氫、溴化氫、氟化氫、氯氣、氨氣、六氟化鎢、乙硅烷、二氯甲硅烷、三甲硅烷和三氯化硼組成的組中選取。
14.如權利要求9所述的流體存儲和輸送系統，其中該流體存儲容器還包括設置在容器內部并且適于產生一或多種化合物的反應器系統，其中該反應器系統適于向容器內部排放一或多種化合物。
15.如權利要求9所述的流體存儲及輸送系統，其中設置在流體處理容器內部的處理材料從由吸附材料、吸收材料、催化材料、吸氣材料、過濾材料及它們的混合物組成的組中選取。
16.一種用于存儲和分配流體的方法，包括(a)提供一種加壓流體存儲及輸送系統，包括(1)一具有開口和內腔的流體存儲容器；(2)一流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在流體存儲容器內的開口中并且第一、第二和第三端口位于流體存儲容器內部；(3)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在容器內部，其中流體處理容器設置在流體存儲容器內部并且適于處理由流體存儲容器內部提供并且流經流體處理容器的流體；和(4)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及一連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管；(b)在維持第一和第二閥處于閉合位置的同時將流體引入流體存儲容器中；(c)打開第一閥和第二閥，從而將各閥置于打開位置；和(d)從流體存儲容器通過第一閥抽出流體，將流體引入流體處理容器，通過與處理材料相接觸來處理流體，將處理過的流體從流體處理容器中抽出，通過第二閥輸送處理過的流體，并且經外部端口抽出處理過的流體。
17.如權利要求16所述的方法，其中流體流量閥組件還包括一位于閥體入口端的第四端口；一閥體內的加注端口；一設置在閥體內部并且具有入口、出口的第三閥，該第三閥適于當閥處于打開位置時允許流體從入口向出口流動并且當閥處于關閉位置時防止流體從入口向出口流動；連接第三閥出口和位于閥體入口端的第四端口的第五流體通道；和連接第三閥的入口和閥體內的加注端口的第六流體通道；并且其中流體存儲容器通過將流體引入加注端口中、穿過處于打開位置的第三閥并且流入流體存儲容器中而填充，同時維持第一和第二閥在關閉位置，并且通過將第三閥置于關閉位置而終止流體存儲容器的填充。
18.如權利要求16所述的方法，其中加壓流體存儲和輸送系統還包括(5)一第一單向閥，其設置在流體處理容器的入口管和流體處理容器的出口管之間并且適于允許流體從出口管向入口管流動并且防止流體從入口管向出口管流動；和(6)一第二單向閥，其設置在出口管中位于第一單向閥和流體處理容器的出口之間的位置處并且適于允許流體從流體處理容器的出口流向閥體入口端處的第三端口和防止流體從第三端口流向流體處理容器的出口；并且其中流體存儲容器通過將第一和第二閥置于打開位置，將流體引入產品輸送端口，穿過第一閥，穿過第一單向閥，穿過第二閥并且流入流體存儲容器而填充，并且通過將第一和第二閥全部置于關閉位置而終止流體存儲容器的填充。
19.一種用于產生化學產品的系統，包括(a)一具有開口和內部的主容器；(b)一流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在主容器內的開口中并且其中第一、第二和第三端口位于主容器內部；(c)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在流體處理容器內部，其中流體處理容器設置在主容器內部并且適于處理由主容器內部提供并且流經流體處理容器的流體；(d)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及一連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管；和(e)一反應器系統，其設置在主容器內部并且適于產生不純的化學產品并將該不純的化學產品排放到主容器的內部。
20.如權利要求19所述的系統，其中該反應器系統為電化學三氫化砷發生器，其適于通過電化學反應從含砷金屬中產生潮濕的三氫化砷氣體。
21.如權利要求19所述的系統，其中用于產生化學產品的該系統適于在主容器的內部維持亞大氣壓力。
22.如權利要求20所述的系統，其中設置在流體處理容器內部的處理材料為適于從潮濕的三氫化砷氣體中去除水分的干燥材料。
23.一種用于產生純凈化學產品的方法，包括(a)提供一種化學產生系統，其包括(1)一具有開口和內部的主容器；(2)一流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在主容器內的開口中并且其中第一、第二和第三端口位于主容器內部；(3)一包括入口、出口和處理材料的流體處理容器，該處理材料設置在流體處理容器內部，其中流體處理容器設置在主容器內部并且適于處理由主容器內部提供并且流經流體處理容器的流體；(4)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及一連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管；和(5)一反應器系統，其設置在主容器內部并且適于產生不純的化學產品并將該不純的化學產品排放到主容器的內部；(b)產生不純的化學產品并且將該不純的化學產品排放到主容器的內部；和(c)使該不純的化學產品通過流體處理容器以提供純凈的化學產品并且通過第二閥和閥體的外部端口將純凈的化學產品抽出。
24.如權利要求23所述的系統，其中該反應器系統為電化學三氫化砷發生器，其適于通過電化學反應從含砷金屬中產生潮濕的三氫化砷氣體。
25.如權利要求23所述的系統，其中用于產生化學產品的該系統被操作以在主容器的內部維持亞大氣壓力。
26.如權利要求24所述的系統，其中通過設置在流體處理容器內部的干燥材料將水分從潮濕的三氫化砷氣體中去除。
27.一種用于產生純凈化學產品的方法，包括(a)提供一種化學產生系統，其包括(1)一具有開口和內部的主容器，該內部容納第一反應成分；(2)一流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥；其中閥體可密封地安裝在主容器內的開口中并且其中第一、第二和第三端口位于主容器內部；(3)一包括入口、出口的流體處理容器，并且第一反應成分設置在該流體處理容器的內部，其中流體處理容器設置在主容器中；和(4)一連接流體處理容器的入口和位于閥體入口端的第二端口的入口管以及連接流體處理容器的出口和位于閥體入口端的第一端口的出口管；(b)使第一反應成分通過第一閥并流入流體處理容器；和(c)使第一反應成分和第二反應成分反應以形成產品成分，并且將該產品成分從流體處理容器中抽出；和(d)將該產品成分通過第二閥和外部端口抽出。
全文摘要
流體流量閥組件，包括一具有外部端口和具有至少第一端口、第二端口、第三端口的入口端的閥體；一設置在閥體內部并且適于控制第一和第二端口之間的流體流動的第一閥；以及一設置在閥體內部并且適于控制第三端口和外部端口之間的流體流動的第二閥。
文檔編號F17C1/00GK1858470SQ200610084008
公開日2006年11月8日 申請日期2006年4月18日 優先權日2005年4月18日
發明者S·A·克爾, B·J·A·殷曼, A·G·特斯魯基斯, J·R·李恩侯特斯, J·R·菲利普斯 申請人:氣體產品與化學公司