模塊化加熱器系統的製作方法

2023-09-18 01:22:00

專利名稱：模塊化加熱器系統的製作方法
技術領域：
本公開總體上涉及使用在管線中的電加熱器，更具體地，涉及使用在輸氣管線和泵吸管線(例如作為示例的半導體加工系統)中的電加熱器。
背景技術：
本節中的陳述僅提供與本公開相關的背景信息且可以不構成現有技術。從例如油井或水庫之類的供給源供給諸如油、氣、水等之類的流體需要通過導管等傳輸這種流體。除了將流體保持在等於或高於某一溫度以外，通常還必須保持流體在導管內自由地或不受限制地流動。目前，通常圍繞管道使用呈電纜或帶的形式的在本領域中稱為「伴熱裝置」的電加熱器，以向管道及由此向流體提供熱。另外，管道和伴熱裝置有時由熱絕緣護套包圍以減小向周圍環境的熱損失。伴熱電纜因它們的相對簡單性和低成本而成為用於加熱這種流體管道的常用設備。通常，伴熱電纜沿管道的長度設置或者圍繞管道包繞並且在規則的間隔處利用箍帶、 保持綁帶或其他合適的緊固件緊固，這些其他合適的緊固件如在Montierth等人的美國專利No. 5，294，780、Barth等人的美國專利No. 5，086，836、Montierth等人的美國專利 No. 4，791，277、Leavines 的美國專利 No. 4，152，577、Horner 的美國專利 No. 4，123，837、 Johnson的美國專利No. 3，971，416以及Bilbro的美國專利再發行No. 29，332中所示。將伴熱電纜緊固至管或管道已經被證實為耗時且費力，特別是對於公用事業管線的更換和連續製造工藝等等，這些過程中時間很關鍵。為了加快公用事業管線的更換，美國專利No. 6，792，200提出了一種預製伴熱管， 其中要被加熱的管、伴熱裝置、以及用於將伴熱裝置電連接至電源的連接器事先被固化且一體形成，並且在更換老舊管的需求出現之前被庫存。雖然該預製管就公用事業管線的更換而言節約了一些時間，但是其需要定製的伴熱管，從而增加了非期望的庫存空間以及製造和維護費用。

發明內容
在一個形式中，提供了一種加熱器系統，其包括多個鉸接的承載構件，每一個鉸接的承載構件都限定有內周表面、外接收部分、和端部分。多個伴熱節段設置在鉸接的承載構件的外接收部分內，伴熱節段限定出端部分。端配件設置在鉸接的承載構件的端部分和伴熱節段的端部分的附近。第一蓋部圍繞鉸接的承載構件和伴熱節段的至少一部分設置，第一蓋部緊固至端配件，而第二蓋部與第一蓋部可操作地接合且適於圍繞鉸接的承載構件和伴熱節段的至少一部分可拆卸地設置。在另一形式中，提供了一種加熱器系統，其包括至少一個伴熱節段、與伴熱節段相鄰設置的第一絕緣構件、以及與第一絕緣構件相對且與伴熱節段相鄰設置的第二絕緣構件。第一和第二絕緣構件相互緊固且包覆伴熱節段。在又一形式中，提供了一種加熱器系統，其包括具有本體的熱絕緣護套，所述本體限定有外壁和內壁，所述本體包括至少一個沿內壁設置的凹穴。至少一個被包封的加熱元件設置在凹穴內，所述被包封的加熱元件包括至少一個伴熱節段、與伴熱節段相鄰設置的第一絕緣構件、以及與第一絕緣構件相對且與伴熱節段相鄰設置的第二絕緣構件。第一和第二絕緣構件相互緊固且包覆伴熱節段。蓋部圍繞熱絕緣護套設置。在又一形式中，提供了一種加熱器系統，其包括多個鉸接的承載構件，每個鉸接的承載構件限定有內周表面、外接收部分、和端部分。多個伴熱節段設置在鉸接的承載構件的外接收部分內，伴熱節段限定出端部分。端配件設置在鉸接的承載構件的端部分和伴熱節段的端部分的附近。柔性蓋部與端配件可操作地接合且適於圍繞鉸接的承載構件和伴熱節段的至少一部分可拆卸地設置。從本文提供的描述中，其他應用領域將變得明顯。應當理解，描述和具體的示例是出於僅說明的目的且並非意在限定本公開的範圍。


從詳細的描述和附圖中，將更全面地理解本公開，圖中圖1是示意圖，示出了將模塊化伴熱組件應用至被加熱的半導體輸氣管線和泵吸管線的一種應用；圖2是圍繞輸氣管線或泵吸管線設置的現有技術的伴熱電纜的立體圖；圖3是現有技術的伴熱電纜的立體剖視圖；圖4是圖3所示的現有技術的伴熱電纜沿線3-3截取的橫截面圖；圖5是根據本公開的第一實施例的緊固至管道系統的模塊化伴熱組件的立體圖；圖6是根據本公開的教導的圖5所示的模塊化伴熱組件的分解立體圖；圖7是根據本公開的教導構建的圖5和圖6所示的伴熱節段的立體圖；圖8是根據本公開的教導的圖7所示的伴熱節段的端視圖；圖9是根據本公開的教導構建的用於被加熱管道的熱絕緣護套的立體圖；圖10是根據本公開的教導構建的且具有可選的凹穴構型的熱絕緣護套的端視圖；圖11是根據本公開的教導構建的用於被加熱管道的熱絕緣護套的另一形式的立體圖；圖12是根據本公開的教導構建的用於被加熱管道的熱絕緣護套的又一形式的立體圖3是根據本公開的教導構建的用於被加熱管道的熱絕緣護套的又一形式的立體圖；圖14是根據本公開的教導構建的模塊化伴熱組件的另一實施例的立體圖；圖15是根據本公開的教導的圖14所示的模塊化伴熱組件的另一立體圖；圖16是根據本公開的教導的圖15所示的模塊化伴熱組件的分解立體圖；圖17是根據本公開的教導的連接器組件的後部立體圖；圖18是根據本公開的教導的連接器組件的分解立體圖；圖19是根據本公開的教導構建的配件加熱器組件的局部立體圖；圖20是根據本公開的教導構建的配件加熱器組件的另一局部立體圖；圖21是根據本公開的教導構建的且具有卡扣特徵的外殼的可選實施例的立體圖；圖22是根據本公開的教導構建的且與殼構件接合的蓋部的立體圖；圖23是根據本公開的教導的與殼構件接合的蓋部的側視圖；圖M是根據本公開的教導構建的且利用承載裝置的伴熱組件的另一形式的立體圖；圖25是根據本公開的教導的具有承載裝置的伴熱組件的分解立體圖；圖^a是根據本公開的教導構建的承載裝置的可選形式的端視圖；圖^b是根據本公開的教導構建的承載裝置的另一可選形式的端視圖；圖27是根據本公開的原理構建的加熱器系統的立體圖；圖觀是根據本公開的原理構建的加熱器系統的放大立體圖；圖四是根據本公開的原理構建的加熱器系統的分解立體圖；圖30是根據本公開的原理構建的鉸接的承載構件和伴熱節段的端視圖；圖31是根據本公開的原理構建的鉸接的承載構件和伴熱節段的端視圖；圖32是根據本公開的原理構建的鉸接的承載構件和伴熱節段的分解端視圖；圖33是根據本公開的原理構建的相對於彼此圍繞目標旋轉的鉸接的承載構件和伴熱節段的橫截面圖；圖34是根據本公開的原理構建的加熱器系統的不同內部部件的立體圖；圖35是根據本公開的原理構建的加熱器系統的端視圖，其示出了蓋部、支座、以及保持構件；圖36是立體圖，示出了根據本公開的原理構建的多個承載構件和電阻加熱元件；圖37是根據本公開的原理構建的具有混合形式的蓋部的加熱器系統的立體圖；圖38是根據本公開的原理的加熱器系統的橫截面圖，其示出了容納有加熱目標配件的蓋部；圖39是根據本公開的原理構建的第二柔性蓋部的俯視圖；圖40是根據本公開的原理構建的具有柔性絕緣護套的連接器組件的立體圖；圖41是根據本公開的原理的從連接器組件中鬆開的柔性絕緣護套的立體圖；圖42是根據本公開的原理的連接器組件的橫截面圖；圖43是根據本公開的原理構建的具有伴熱節段和絕緣構件的加熱器系統的立體圖44是根據本公開的原理的圖43的分解圖；圖45是根據本公開的原理的圖43所示的加熱器系統的橫截面圖；圖46是根據本公開的原理構建的且圍繞彎曲的加熱目標設置的加熱器系統的立體圖；圖47是根據本公開的原理使其蓋部鬆開的圖46所示的加熱器系統的立體圖；圖48是根據本公開的原理的與圖46所示的加熱器系統相似的加熱器系統的橫截面圖；圖49是根據本公開的原理構建的具有柔性蓋部的加熱器系統的立體圖；圖50是安裝有根據本公開的原理的圖49所示的加熱器系統的柔性蓋部的橫截面圖。在附圖中的若干視圖中，相應的附圖標記指示相應的部件。
具體實施例方式以下的描述在本質上是僅示例性的且並非用於限定本公開、應用或使用。現在更詳細地描述根據本公開的加熱器的結構。一開始，應當理解，整個說明書中所使用的詞語「管道」包括但不限於導管、管、以及其他被包封的或部分被包封的構件以用於傳輸流體或其他材料，比如粉末或漿體。由本文描述的管道所承載的材料包括固體、液體、和氣體並且可以包括作為示例的在半導體加工設備內傳輸的流體。下面參照這種半導體加工設備對優選實施例的描述在本質上是僅示例性的且絕不用於限制本公開、其應用或使用。因此，本公開的教導並不限於半導體加工設備並且能夠被應用至任意的管道系統而保持在本公開的範圍內。參照圖1，示出了半導體加工系統10，其通常包括從遠程的氣體輸送系統延伸至加工工具的被加熱的輸氣管線12、以及從加工工具如所示地經多個部件延伸至滌氣裝置的被加熱的泵吸管線14。在操作期間，輸氣管線12和泵吸管線14必須根據特定的工藝需求被加熱，該加熱典型地利用如圖2所示的伴熱電纜16完成。伴熱電纜16如所示地沿著輸氣管線12或泵吸管線14的長度設置或包繞，並且利用玻璃帶18或其他緊固設備緊固至輸氣管線12或泵吸管線14。另外，絕緣件20通常圍繞伴熱電纜16設置以減小向外部環境的熱損失。絕緣件20典型地圍繞伴熱電纜16包繞且圍繞輸氣管線12或泵吸管線14通過分離的帶片或繫繩緊固在合適的位置。參照圖3和圖4，更詳細地示出了和描述了伴熱電纜16的結構和材料。伴熱電纜 16典型地包括一對總線導體22，該對總線導體22由用作加熱元件的半導體聚合物材料M 包圍。介電材料或絕緣體材料26包圍半導體聚合物材料M，該半導體聚合物材料M可選地由如所示的金屬編織材料觀包圍以用於另外的功能性，比如接地平面。另外，外護套30 包圍金屬編織材料觀以保護整個組件，並且外護套30典型的是絕緣材料，比如熱塑性塑料。雖然與其他加熱器系統相比具有相對較低的成本，但是伴熱電纜16必須在現場被切割成長度段且拼接到合適的連接器或端子內，這通常耗時且費力。另外，伴熱電纜16 因其有限的覆蓋區域以及通過相對簡陋的設備緊固至管道而不能如其他加熱器系統一樣地提供沿管道長度的相對均勻的加熱曲線。伴熱電纜16因它們的硬度且難以形成管道的形狀而提供了與管道的僅偶然的接觸。現在參照圖5至圖8，根據本公開的第一實施例的適於使用在半導體加工系統10 中的模塊化伴熱組件被示出，並且整體上由附圖標記50指示。模塊化伴熱組件50包括用於接觸且加熱半導體加工系統10的管道13的伴熱節段52。模塊化伴熱組件50還包括連接器M，連接器M用於緊固相鄰的伴熱節段52並且用於將模塊化伴熱組件50緊固至半導體加工系統10的部件上，正如在下面更詳細描述的。伴熱節段52優選地形成為如所示的細長形狀，並且包括彎曲部分56和一對沿彎曲部分56的縱向方向延伸的相對的鎖定邊緣58。彎曲部分56具有限定有開口槽62的內表面60，該開口槽62用於圍繞管道13設置。內表面60優選地互補於管道13的外表面以允許將伴熱節段52緊固至管道13。彎曲部分56優選地包圍管道13的全部外表面的至少一半，以提供從伴熱節段52到管道13的更均勻的熱傳遞，並且允許伴熱節段52通過鎖定邊緣58圍繞管道13自鎖定。如所示，鎖定邊緣58沿橫向於彎曲部分56的縱向軸線的方向間隔開，並且構造成有利於將伴熱節段52安裝至管道13。因為伴熱材料是柔性的，所以當伴熱節段的槽62圍繞管道13設置時，鎖定邊緣58能夠向外撓曲，並且然後在被釋放時被偏置抵靠管道13以將伴熱節段52緊固至管道13。如進一步所示，一對導體64設置在伴熱節段52內，優選地如所示的沿鎖定邊緣 58設置，其中導體64從相對端部66和68向外延伸。導體64構造成用於連接至電源(未示出)以用於沿著伴熱節段52提供熱。如下面更詳細描述的，導體64還適於連接至相鄰的伴熱節段52或相鄰的連接器M。雖然在圖5至圖8中未示出，但是應當理解，伴熱節段 52包括半導體聚合物材料，包圍半導體聚合物材料的介電材料或絕緣體材料，並且可以還包括如前述的用於接地平面的可選的材料及外護套。出於清楚的目的，這些單獨的材料未與伴熱節段52 —起示出。伴熱節段52優選地預形成為與管道13的不同尺寸、例如外徑對應的尺寸。還能夠根據用於管道13的特定節段的期望長度將伴熱節段52切割成長度段。優選地，伴熱節段52設置成標準尺寸和長度以易於在比如如所示的半導體加工系統10之類的管道系統內進行修理和更換。因此，根據本公開的教導的加熱器系統的模塊化結構有利於容易適於管道系統的相對低成本的加熱器系統。現在參照圖9，用於伴熱管道或被加熱管道(未示出)的熱絕緣護套整體上由附圖標記400指示。熱絕緣護套400優選地限定有具有外壁403和內壁404的管狀絕緣本體 402，該內壁404限定有用於接收被加熱管道(可以是如前所述的被加熱管道)的槽406。 內壁404限定有凹穴408以容置如前述的沿管道的長度設置的常規的伴熱電纜。可選地， 凹穴408可以採取任意數目的形狀，比如如圖10所示的弧形凹穴410，以容納如此處示出和描述的伴熱節段52。因此，凹穴408的形狀設計成鏡像於或符合於伴熱節段的形狀而無論該形狀可能是什麼。另外，具有凹穴408的熱絕緣護套400能夠可選地設有狹縫412，使得護套400能夠變形並且設置在管道上而不會沿管道的長度滑動。此外，處於如所示構型中的熱絕緣護套400能夠用於將一個或更多個伴熱節段抵靠管道準確地定位以用於控制向環境的熱損失的目的。參照圖11，用於被加熱管道的熱絕緣護套的另一形式整體上由附圖標記420指示。熱絕緣護套420優選地限定有管狀絕緣本體422，該管狀絕緣本體422限定有外壁423 和內壁425。管狀絕緣本體422由在外壁423與內壁425之間縱向延伸的多個氣腔4M形成，如圖所示。氣腔424由此提供了一區域，以提高沿伴熱節段的熱耗散的均勻性且減小經熱絕緣護套420的熱損失。參照圖12，用於被加熱管道且具有氣腔的熱絕緣護套的另一形式整體上由附圖標記430指示。熱絕緣護套430優選地限定有管狀絕緣本體432，該管狀絕緣本體432具有外壁433和內壁435。如所示，管狀絕緣本體432具有形成在內壁435內且沿管狀絕緣本體 432的縱向方向設置成某種隨機構型的多個氣凹穴434。因此，氣凹穴434減小了經熱絕緣護套430的熱損失。參照圖13，用於被加熱管道的熱絕緣護套的又一形式整體上由附圖標記440指示。熱絕緣護套440限定有管狀絕緣本體442，該管狀絕緣本體442具有由相對的縱向邊緣 446和448限定的縱向狹縫444。相對的縱向邊緣446和448沿周向方向間隔開並且適當地間隔開以允許圍繞被加熱管道設置。更具體地，管狀絕緣本體442由柔性材料，比如矽橡膠板或泡沫、氯丁橡膠、聚醯亞胺泡沫或帶形成，使得縱向邊緣446和448向外撓曲並且隨後被偏置抵靠被加熱管道。如進一步所示，縱向邊緣446中的一個設有翼片(flap)452，以用於在熱絕緣護套 440圍繞被加熱管道設置後與縱向邊緣446中的另一個正確地接合。利用翼片452來關閉縱向狹縫444有助於減小向外部環境的熱損失。優選地，翼片452也由熱絕緣材料製成以提供熱絕緣。翼片452可以由粘膠帶製成、或者設有粘膠塗層、或者可選地是Vekn) 或包括機械卡扣等其它緊固技術的翼片，使得翼片452緊固至縱向邊緣448的另一個上並且沿著管狀絕緣本體442的外表面。在如此處所述的熱絕緣護套實施例中的每一個中，護套優選地擠壓成型。另外，應當理解，多個特徵中的任一個，例如氣腔、定尺寸成伴熱節段幾何形狀的凹穴、縱向狹縫、以及翼片，可以單獨地設置或相互結合地設置而保持在本公開的範圍內。此外，可以設有多個凹穴以有利於多個伴熱節段52而不會偏離本公開的精神和範圍。現在參照圖14-圖16，模塊化加熱器系統的另一形式被示出並且整體上由附圖標記500指示。通常，模塊化加熱器系統500包括伴熱組件502和連接器組件M。出於清楚的目的，示出了僅一個(1個)伴熱組件502和一個(1個)連接器組件504，並且應當理解， 模塊化加熱器系統500能夠並且通常取決於最終的應用而包括伴熱組件502和連接器組件 504中的任一種或兩種的多個。伴熱組件502適於接觸和加熱例如如先前在圖1和圖2中所述和所示的半導體加工系統10的管道13。應當理解，模塊化加熱器系統500能夠應用至多個最終的應用中，由此，如此處示出和描述的半導體加工系統10是僅示例性的。相應地，這些最終的應用在下文中稱為用於模塊化加熱器系統500的「目標系統」。連接器組件504也適於接觸和加熱例如目標系統的接合部、連接器或其他部件。另外，連接器組件504使相鄰的伴熱組件502相互緊固並且容納目標系統的接合部、連接器或其他部件。連接器組件也向目標系統提供熱並且提供絕緣以防止向外部環境的熱損失，以及其他功能，正如下面更詳細描述的。類似於先前所述的伴熱節段52 (圖7和圖8)，伴熱節段510優選地預成形為與例如管道13的不同尺寸、或外周邊相對應的尺寸。伴熱節段510優選地被擠壓成型並且也能夠根據用於管道13的特定節段的期望長度被切割成長度段。優選地，伴熱節段510設置成標準尺寸和長度以易於在比如先前示出和描述的半導體加工系統10之類的管道系統內進行修理和更換。因此，根據本公開的教導的加熱器系統的模塊化結構有利於容易適於例如管道系統的相對低成本的加熱器系統。連接器組件504現在參照圖17和圖18，連接器組件504包括殼體700，該殼體700優選地包括多個殼構件702和704。設置在殼體700內的是連接器組件504的另外的部件，包括配件加熱器組件750，其在圖18-圖20中最佳地示出。配件加熱器組件750包括配件適配器752、伴熱節段754、和外殼756，該外殼756優選地是如所示的兩( 片件。配件適配器752限定有開口 760，該開口 760定尺寸成配合於目標系統(未示出)的相鄰的配件或部件。因此， 應當理解，如此處示出和描述的開口 760的尺寸和形狀是僅示例性的並且不應理解為限定本公開的範圍。配件適配器752還限定有具有溝槽764的凹陷的外周緣762，該外周緣762和溝槽764都定尺寸成容納如所示的伴熱節段754的幾何形狀。優選地，配件適配器752是諸如鋁之類的傳導材料，但是，其他材料也可以被使用而保持在本公開的範圍內。可選地，配件適配器752可以包括多個狹縫768(虛線示出)以提供用於開口 760的膨脹並且由此更緊密地與目標系統的相鄰配件接觸。優選地，外殼756設置成如所示的對稱的、可互換的片件。外殼756包括外壁770 和內壁772，該外壁770和內壁772限定有位於其間的管道774。管道774提供了用於將引線(未示出)連接至伴熱節段7M的通道。外殼756還包括鉸鏈元件776，該鉸鏈元件776 與殼構件702和704的鉸鏈元件730協作，該鉸鏈元件730也示出在圖49中。這樣，鉸鏈元件776優選地包括銷778，該銷778適於設置在殼構件鉸鏈元件730的孔731 (圖18)內。 另外，管道774如所示地延伸穿過鉸鏈元件776以提供用於連接至伴熱節段754的引線的出口。優選地，鉸鏈元件776如所示地設置在延伸部779上，其中，該延伸部779作為用於引線的應變消除部。外殼756還優選地包括如所示地從它們的外表面782延伸的多個支座780。這些支座780用於將配件加熱器組件750在殼體700內正確地定中心、或定位。在外殼756的一可選的形式中，如圖21中所示，採用卡扣特徵將兩個外殼756相互牢固地連接。(出於清楚的目的示出了僅一個外殼756)。更具體地，外殼756包括從凸臺部781中延伸的柔性鎖栓780，該凸臺部781和柔性鎖栓780都優選地與外殼756 —體地形成。柔性鎖栓780限定有漸縮端部分782，該漸縮端部分782包括如所示的相對平坦的橫向面783。如進一步所示，孔784形成為穿過相對的凸臺部785，該凸臺部785也優選地與外殼756 —體地形成。埋頭孔786(虛線示出)也形成在相對的凸臺部785中，這樣限定出內部肩787(虛線示出)。當漸縮端部分782與相對外殼756(未示出)的孔784接合時，柔性鎖栓780朝向彼此向內撓曲，使得柔性鎖栓780和漸縮端部分782能夠橫穿過孔784的長度。當漸縮端部分782進入埋頭孔786時，柔性鎖栓780向外撓曲回，並且橫向面783與內部肩787接合以將外殼756緊固到一起。為了分開兩個外殼756，柔性鎖栓780穿過埋頭孔786向內撓曲，直到橫向面783跳過內部肩787，而兩個外殼756隨後能夠被拉開。應當理解，該連接裝置是僅示例性的並且由此用於外殼756的其他連接裝置也可以被採用而保持在本公開的範圍內。應當理解，如此處示出和描述的示例性連接器組件504構造成用於在目標系統內的肘式連接，且連接器組件504和其不同的部件的幾何形狀和特徵將取決於在目標系統內所採用的連接而改變。例如，如果連接器組件540適於設置在T形接合或十字形接合上，或者甚至單獨的部件上，比如泵，則作為示例，連接器組件540部件的尺寸和形狀將相應地調整。因此，如此處示出和描述的連接器組件540的特定設計不應理解為限定本公開的範圍。在本公開的另一形式中，伴熱組件502 「匹配」於連接器組件504以獲得穿過它們的界面的均勻的溫度。更具體地，相比於伴熱組件502，在連接器組件504處可能需要不同的功率密度，同樣，對每一個組件預期不同的功率密度。在又一形式中，可以沿絕緣護套512的內表面513和/或殼構件702和704設有反射性表面塗層以減小所需要的功率並且也減小模塊化加熱器系統500部件的外表面溫度。這種反射性表面塗層優選地具有低發射率並且可以包括作為示例的鋁箔或其他低發射率材料，這種低發射率材料通過作為示例的氣相沉積工藝施加。相似地，高發射率材料可以施加在管道13與介電材料或絕緣體材料沈、或者與包圍半導體聚合物材料M的蓋部、或者與伴熱節段510的傳導芯之間。(參見圖3和圖4以用於伴熱節段的基本結構及其術語)。 同樣，高發射率材料能夠改進伴熱節段510與管道13之間的熱傳遞。現在參照圖M和圖25，伴熱組件的另一形式被示出並且整體上由附圖標記880指示。伴熱組件880包括適於圍繞管道13設置的承載裝置882、以及緊固至承載裝置882的伴熱節段884。在該實施例中，標準的/常規的伴熱節段884能夠被採用而不會使伴熱節段884形成為如先前描述和示出的管道13的形狀。因此，如所示，承載裝置882包括限定有互補於管道13的形狀的內表面886、以及圍繞管道13的外周緣的至少一半延伸的延伸部887。承載裝置882還包括凹入的上表面888，該上表面888定尺寸成接收伴熱節段884。 伴熱節段884隨後通過多種方式中的任一種緊固在該凹入的上表面888內。例如，伴熱節段884可以是壓配合或卡扣在凹入的上表面888內，承載裝置882可以包括用於緊固伴熱節段884的特徵，另外的部件(例如，保持夾具)可以用於將伴熱節段884緊固至承載裝置 882，或者粘膠可以用於將伴熱節段888緊固在承載裝置882內，以及其他固定或緊固的方法。優選地，承載裝置882由諸如鋁、黃銅、銅、或傳導性聚合物之類的材料製成，使得從伴熱節段884產生的熱能夠被有效地傳遞至管道13。應當理解，如在此處先前示出和描述的絕緣護套也可以與該伴熱組件880 —起採用而保持在本公開的範圍內，即使這種絕緣護套沒有與該實施例一起明確地示出和描述。參照圖26a和圖^b，承載裝置的可選的形式被示出並且整體上分別由附圖標記 882a和882b指示。如圖6 所示，承載裝置88 限定有凹入的上表面888a，該上表面888a 限定有彎曲的幾何形狀以容納對應的彎曲的伴熱節段88如。彎曲的幾何形狀因此提供了從伴熱節段88 到管道13的改進的熱傳遞，這是因為伴熱節段88 通常遵循在下面的管道13的輪廓。如圖62b中所示，承載裝置882b限定有多個凹入的上表面888b，這些上表面888b可以是如所示的彎曲的或者如先前在圖60和圖61中所示的相對平直的或平坦的。 同樣，承載裝置882b優選地被採用在以下的應用中其中管道13具有相對大的尺寸並且需要多個伴熱節段884b以充分地包圍管道13。在一個形式中，承載裝置882優選地是鋁擠壓成型的，但是，將熱從伴熱節段884充分地傳遞到管道13的其他材料也可以被採用而保持在本公開的範圍內。例如，承載裝置 882可以可選地是聚合物材料。另外，除了擠壓成型以外的可選的製造方法，例如機加工也可以被採用而保持在本公開的範圍內。在本公開的其他形式中，構思有不同的「指示」設備，其中加熱器系統的狀態或情況被指示並且能夠從外部環境進行監控。例如，可以沿伴熱組件在關鍵的位置處設置發光二極體(LED)以指示系統是否在操作中。可以將LED設置在伴熱組件的單獨的節段內或者可選地設置在系統內的不同的電連接中。作為另一示例，可以沿系統外部表面的任意位置， 例如，伴熱組件、連接器組件施加熱致變色塗層，以指示在某一位置處的系統的溫度。可選地，可以在用於使用在作為示例的絕緣護套中的某些樹脂系統內採用熱致變色添加劑。此外，可以在系統內採用分離的溫度傳感器以用於在期望位置處的溫度指示，並且利用溫度傳感器以用於溫度控制。應當理解，這些不同的「指示」設備在本公開的範圍內構思。參照圖27-圖29，根據本公開的原理的加熱器系統被示出並且整體上由附圖標記110指示。通常，加熱器系統110設計成用於使用在半導體加工系統的加熱部件中， 比如輸氣管線和泵吸管線，正如在名稱為「模塊化加熱器系統」的共同待決的美國申請 No. 11/520，130中描述的，該申請與本申請共同受讓並且其全部內容在此通過參引的方式併入。但是，應當理解，如此處闡釋的加熱器系統110、包括其不同的形式在內，不限於這種應用並且能夠被採用在目標要被加熱的任意應用中，並且由此對於半導體加工系統的應用不應當理解為限定本公開的範圍。如圖四中更清楚所示，加熱器系統110包括多個承載構件112和對應的多個電阻加熱元件114。呈本公開的該形式的電阻加熱元件114是伴熱節段，伴熱節段設置在如所示的承載構件112內。雖然兩個承載構件112和兩個對應的電阻加熱元件114被示出，但是應當理解，任意數目的承載構件112和電阻加熱元件114可以被採用而保持在本公開的範圍內。端配件116設置在承載構件112的端部分118和電阻加熱元件114的端部分120的附近。在一個形式中，端配件116包括外殼體122和內防護件124，其在下文更詳細地進行描述。兩片式蓋部126圍繞承載構件112和電阻加熱元件114設置，並且蓋部1 緊固至端配件116。雖然蓋部1 示出為兩片，但是蓋部1 可以可選的是單片或多片，或者具有如在名稱為「模塊化加熱器系統」的共同待決的美國申請No. 11/520，130中示出和描述的構型而保持在本公開的範圍內。蓋部126通常用於將由電阻加熱元件114所產生的熱保持在加熱器系統110內，使得在操作期間更多的熱被導向至目標(未示出)並且減小向外部環境的熱損失。加熱器系統110還包括保持構件130，該保持構件130圍繞承載構件112的至少一部分設置以使承載構件112圍繞目標被夾持，這將在下面更詳細地進一步示出和描述。另外，支座構件132沿加熱器系統110被設置在蓋部126與目標之間以提供在電阻加熱元件 114與蓋部1 之間的期望的定位，正如下面更詳細描述的。如進一步所示，電阻加熱元件114經如圖27中所示的引線134電連接至電源(未示出)，引線134在一個形式中具有設置在它們的端部分138處的連接器136，以易於加熱器系統110的安裝和移除。同樣，回頭參照圖29，電阻加熱元件114包括引導延伸部140和捲曲部142，以用於電連接至引線134。
現在參照圖30-圖33，現在更詳細地示出了和描述了承載構件112和電阻加熱元件114。如所示，承載構件112中的每一個都限定有內周表面140和外接收部分142。承載構件112的內周表面140適於緊密地靠近加熱目標12 (圖33)，使得從電阻加熱元件114產生的熱被有效地傳遞給加熱目標12，包括通過輻射傳遞。同樣，在該形式中，內周表面140 限定有圓筒形構型以匹配加熱目標12的形狀，該加熱目標12在加熱器系統110的一個示例性應用中是管道。但是，應當理解，可以採用內周表面140的任意數目的形狀和構型以容納多個加熱目標而保持在本公開的範圍內。電阻加熱元件114設置在外接收部分142內，並且外接收部分142優選地構造成符合電阻加熱元件114的形狀，該電阻加熱元件114在該形式中是如所示的伴熱節段。同樣，外接收部分142限定有擴大的端部分144、中間支承部146、和多個外保持壁148，它們將電阻加熱元件114保持在承載構件112內。另外，電阻加熱元件114能夠符合於由承載構件112的外接收部分142所限定的形狀。電阻加熱元件114可以在安裝之前預成形為外接收部分142的形狀，或者可選地，電阻加熱元件114可以被安裝到承載構件112內並且隨後整個組件(承載構件112和電阻加熱元件114的組件)形成為加熱目標12的形狀。另外， 加熱器系統110如圖30所示可以設有僅一個電阻加熱元件114，S卩，具有「空」的承載構件 112，或者如圖31所示，承載構件112中的每一個都具有對應的電阻加熱元件114。也應當理解，多於兩(2)組的承載構件112和電阻加熱元件114可以被採用而保持在本公開的範圍內。例如，三(3)組承載構件112和電阻加熱元件114可以圍繞目標12設置而保持在本公開的範圍內。如進一步所示，承載構件112限定有連接部分150，該連接部分150在該形式中是鉸鏈元件，使得承載構件112是鉸接的承載構件112。更具體地，參照圖32和圖33，承載構件112中的一個限定有具有內部槽IM的縱向突起部152，並且相鄰的承載構件112限定有縱向肋156。在該具體的實施例中，縱向肋156如所示地設置在槽154內以提供在承載構件112之間的可旋轉的連接。因此，承載構件112和電阻加熱元件114中的每一組都能夠相對於彼此運動，使得加熱器系統112能夠被更容易地安裝到加熱目標上和從加熱目標移除。另外，成組的承載構件112和電阻加熱元件114能夠通過相對運動設置成更靠近加熱目標以用於更有效的熱傳遞。應當理解，鉸接的承載構件112是僅示例性的，並且適於緊固至相鄰的承載構件112和加熱目標中的至少一個的其他連接部分150可以被採用而保持在本公開的範圍內。這種連接部分150的另外的示例性實施例在下面更詳細地示出和描述。另外，承載構件112可以設有內凹部178(虛線示出)以容納配件或其他可以沿目標12設置的相鄰部件。凹部178可以設置成對應於配件或相鄰部件的形狀的任意形狀或尺寸，並且由此單個承載構件112能夠沿加熱目標12和其部件延伸而無需使用分離的、單獨的承載構件112或其他特別設計的構件來容納相鄰部件或配件。凹部178也可以被採用以容納溫度傳感器或結合到加熱器系統110內的其他分開的指示設備，比如在名稱為「模塊化加熱器系統」的共同待決的美國專利申請序列No. 11/520，130中所公開的那些，該申請的全部內容在此通過參引的方式併入。參照圖36，加熱器系統的又一形式被示出並且整體上由附圖標記230指示。如所示，加熱器系統230包括沿單獨的電阻加熱元件234的長度延伸的多個承載構件232。因此，在本公開的該形式中，每個電阻加熱元件234設有多於一個的承載構件232。應當理解，對於承載構件的這種變型應當理解為落在本公開的範圍內，並且由此如此處示出和描述的承載構件的特定形狀和方向不應理解為限定本公開的範圍。參照圖37-圖39，具有混合式蓋部的加熱器系統被示出並且整體上由附圖標記 320指示。加熱器系統320包括如前闡釋的多個鉸接的承載構件112、以及多個伴熱節段 114和端配件116。有利地，混合式蓋部包括圍繞鉸接的承載構件112和伴熱節段114的至少一部分設置的第一蓋部322、以及與第一蓋部322可操作地接合的第二蓋部324。在一個形式中，第一蓋部322是剛性的，而第二蓋部324是柔性的，正如下面更詳細描述的。第二蓋部3M設計成容納沿加熱目標12設置的配件3 (或多個配件)。同樣，第二蓋部3M適於圍繞鉸接的承載構件112和伴熱節段114的至少一部分可拆卸地設置。更具體地，參照圖38和圖39，在一個形式中的第二蓋部3M是柔性的並且包括容納配件3 的切除部329，使得加熱器系統320能夠容易地安裝到加熱目標12上和從加熱目標12移除。另外，第二蓋部3 還包括固定機構(在該形式中是卡扣330)，以將第二蓋部324圍繞加熱器系統320緊固。在如所示的形式中，有三C3)個卡扣330設置在突片334的端部分332處，該突片334從第二蓋部324的中央部分336延伸。應當理解，任意數目的卡扣 330或固定機構能夠被使用而保持在本公開的範圍內。其他固定機構可以包括作為示例的 Velen) 、磁性元件、系帶、鎖栓、和綁帶。應當理解，其他形式的固定機構被理解為落在本公開的範圍內。如進一步所示，第二蓋部3M包括外護套338和內絕緣構件340。外護套338在一個形式中是呈泡沫形式的矽橡膠材料，而內絕緣構件340也是呈泡沫形式的矽橡膠材料。 如下面更詳細描述的，該泡沫材料形式可以預成形為容納加熱目標的變化的幾何形狀，並且由此，如此處所示的形狀和構型是僅示例性的並且不應理解為限定本公開的範圍。第二蓋部3M利用粘性材料緊固至第一蓋部322，不過可使用其他附接機構。可選地，第二蓋部3M不是物理地附接至第二蓋部3M而是替代地通過固定機構並且通過加熱目標12的部件定位。通過緊固至第一蓋部322並且構造成圍繞鉸接的承載構件112和伴熱節段114包繞，第二蓋部324與第一蓋部322可操作地接合併且適於根據本公開的教導的可拆卸地設置。現在參照圖40-圖42，如上闡釋的柔性第二蓋部324的理念被延及至如前闡釋 (圖14-圖23)的連接器組件504。如所示，絕緣護套350圍繞配件加熱器組件750 (也示出在圖18-圖20中)設置。絕緣護套350在一個形式中是柔性的矽橡膠材料，包括外護套 352和內絕緣構件354。內絕緣構件3M在一個形式中是矽橡膠泡沫，並且可以預成形為符合加熱目標12的變化的幾何形狀。另外，絕緣護套350包括固定機構，其在該形式中是卡扣356，以將絕緣護套350圍繞配件加熱器組件750緊固。如圖43-圖45所示，加熱器系統的另一形式被示出並且整體上由附圖標記360指示。加熱器系統360包括至少一個伴熱節段362、與伴熱節段362相鄰設置的第一絕緣構件 364、以及與第一絕緣構件364相對且與伴熱節段362相鄰設置的第二絕緣構件366。第一和第二絕緣構件364、366相互緊固並且如所示地包覆伴熱節段362。在一個形式中，第一和第二絕緣構件364、366是柔性的矽橡膠材料。但是，應當理解，可以採用其他類型的絕緣材料而保持在本公開的範圍內。另外，第一和第二絕緣構件在本公開的另一形式中可以是單個組化構件而非如此處所示的兩(2)個構件。
現在參照圖46-圖48，如上闡釋的加熱器系統360被採用在適於圍繞加熱目標的變化的幾何形狀設置的結構內。更具體地，加熱器系統370包括熱絕緣護套372，該熱絕緣護套372包括限定有外壁376和內壁378的本體374，而至少一個凹穴380沿該內壁378設置。(也參見圖9)。被包覆的加熱元件、或加熱器系統360如所示地設置在該凹穴380內。 此外，蓋部382圍繞熱絕緣護套372設置。在一個形式中，熱絕緣護套372是預成形的矽橡膠泡沫材料。另外，蓋部382在一個形式中是柔性的矽橡膠材料。如所示，蓋部382包括固定機構(在該形式中是卡扣384)， 以將加熱器系統370圍繞加熱目標12緊固。蓋部382可以粘附地結合至熱絕緣護套372 以進行合適的設置。應當理解，除了卡扣以外的其他固定機構，比如Velero 、或如上所闡釋的元件，可以被採用而保持在本公開的範圍內。如進一步所示，熱絕緣護套372包括縱向狹縫386以允許將加熱器系統370彈性地安裝到加熱目標上和從加熱目標移除。此外，熱絕緣護套372包括與加熱目標12相當的形狀。在該示例性形式中，熱絕緣護套372被彎曲以匹配加熱目標12的曲率。在其他形式中，熱絕緣護套372可以是直線的或採取其他多邊形或曲線形狀而保持在本公開的範圍內。參照圖49和圖50，根據本公開的加熱器系統的又一形式被示出並且整體上由附圖標記390指示。除了連續的、柔性的蓋部392圍繞承載構件112和伴熱節段114設置而非如前述的那樣一部分是剛性的和一部分是柔性的以外，加熱器系統390與如圖37-圖39 所示的加熱器系統320相似。更具體地，柔性蓋部392包括外護套394和內絕緣構件396。 外護套394在一個形式中是呈泡沫形式的矽橡膠材料，而內絕緣構件396也是呈泡沫形式的矽橡膠材料。如上所闡釋的，該泡沫材料形式可以預成形為容納加熱目標的變化的幾何形狀，並且由此，如此處所示的形狀和構型是僅示例性的且不應理解為限定本公開的範圍。 另外，在柔性蓋部392中的多個切除部398可以如前闡釋地設置，以容納加熱目標(比如配件399)的變化的幾何形狀。在本公開的一個形式中，柔性蓋部392還設有如前所述的固定機構。如所示，固定機構是卡扣397，但是，應當理解，其他機構，比如在文中先前所述的那些應該理解成落在本公開的範圍內。柔性蓋部392在一個形式中緊固至端配件116，而在另一形式中可以僅抵接端配件116。同樣，柔性蓋部392與端配件116可操作地接合且適於圍繞鉸接的承載構件 112和伴熱節段114的至少一部分可拆卸地設置。另外，柔性蓋部392利用固定機構、切除部、及其柔性的性質而適於圍繞鉸接的承載構件112和伴熱節段114的至少一部分可拆卸地設置。雖然已經示出了上述的加熱器系統且詳述為具有類似於傳統的伴熱電纜的結構， 但是應當理解，除伴熱電纜結構之外的其他類型的加熱器結構也應當被採用而保持在本公開的範圍內。諸如聚合物加熱器或層狀薄膜加熱器等這類加熱器類型應當理解為落在本公開的範圍內。還應當理解，除本文所述的矽橡膠之外的用於絕緣護套和蓋部的其他材料可以被採用而保持在本公開的範圍內。例如，其他材料可以包括聚醯亞胺或Aerogel 等。本公開的描述在本質上是僅示例性的，由此，未偏離本公開的主旨的變型意在包含在本公開的範圍內。例如，用於伴熱節段的傳導性聚合物材料可以是半傳導性材料以自調節溫度、或者非半傳導性材料而使得溫度不是經材料而是經控制系統被調節。另外，熱絕緣護套可以裝配有任意形狀或幾何形狀的外殼體，例如剛性塑料，以保護熱絕緣護套免於受到外部環境的破壞。這種變型並不認為偏離於本公開的精神和範圍。
權利要求
1.一種加熱器系統，所述加熱器系統包括多個鉸接的承載構件，每一個鉸接的承載構件都限定有內周表面、外接收部分、和端部分；多個伴熱節段，所述多個伴熱節段設置在所述鉸接的承載構件的所述外接收部分內， 所述伴熱節段限定了端部分；端配件，所述端配件設置在所述鉸接的承載構件的所述端部分和所述伴熱節段的所述端部分的附近；第一蓋部，所述第一蓋部圍繞所述鉸接的承載構件和所述伴熱節段的至少一部分設置，所述第一蓋部緊固至所述端配件；以及第二蓋部，所述第二蓋部與所述第一蓋部可操作地接合且適於圍繞所述鉸接的承載構件和所述伴熱節段的至少一部分可拆卸地設置。
2.根據權利要求1所述的加熱器系統，其中，所述第一蓋部是剛性的而所述第二蓋部是柔性的。
3.根據權利要求1所述的加熱器系統，其中，所述第二蓋部是柔性的且包括矽橡膠材料。
4.根據權利要求1所述的加熱器系統，其中，所述第二蓋部還包括固定機構以將所述第二蓋部圍繞所述鉸接的承載構件和所述伴熱節段緊固。
5.根據權利要求4所述的加熱器系統，其中，所述固定機構從包括卡扣、Velcro、磁性元件、系帶、鎖栓和綁帶的組中選定。
6.根據權利要求1所述的加熱器系統，其中，所述第二蓋部包括切除部以容納加熱目標的變化的幾何形狀。
7.根據權利要求1所述的加熱器系統，還包括連接器組件，所述連接器組件可操作地連接所述多個伴熱節段，所述連接器組件包括配件加熱器組件，所述配件加熱器組件包括 配件適配器；伴熱節段，所述伴熱節段圍繞所述配件適配器設置；以及外殼，所述外殼圍繞所述配件適配器設置；以及絕緣護套，所述絕緣護套圍繞所述配件加熱器組件設置。
8.根據權利要求7所述的加熱器系統，其中，所述絕緣護套是柔性的矽橡膠材料。
9.根據權利要求7所述的加熱器系統，其中，所述絕緣護套還包括固定機構以將所述絕緣護套圍繞所述配件加熱器組件可移除地緊固。
10.一種加熱器系統，所述加熱器系統包括 至少一個伴熱節段；第一絕緣構件，所述第一絕緣構件與所述伴熱節段相鄰設置； 第二絕緣構件，所述第二絕緣構件與所述第一絕緣構件相對且與所述伴熱節段相鄰設置，所述第一和第二絕緣構件彼此緊固且包覆所述伴熱節段。
11.根據權利要求10所述的加熱器系統，其中，所述第一和第二絕緣構件是矽橡膠材料。
12.根據權利要求10所述的加熱器系統，其中，所述第一和第二絕緣構件是成組的。
13.一種加熱器系統，所述加熱器系統包括熱絕緣護套，所述熱絕緣護套包括本體，所述本體限定有外壁和內壁，所述本體包括至少一個沿所述內壁設置的凹穴；至少一個被包覆的加熱元件，所述被包覆的加熱元件設置在所述凹穴內，所述被包覆的加熱元件包括至少一個伴熱節段；第一絕緣構件，所述第一絕緣構件與所述伴熱節段相鄰設置； 第二絕緣構件，所述第二絕緣構件與所述第一絕緣構件相對且與所述伴熱節段相鄰設置，所述第一和第二絕緣構件彼此緊固且包覆所述伴熱節段；以及蓋部，所述蓋部圍繞所述熱絕緣護套設置。
14.根據權利要求13所述的加熱器系統，其中，所述熱絕緣護套是預成形的矽橡膠材料。
15.根據權利要求13所述的加熱器系統，其中，所述蓋部包括固定機構以將所述加熱器系統圍繞加熱目標緊固。
16.根據權利要求15所述的加熱器系統，其中，所述固定機構從包括卡扣、Velcro、磁性元件、系帶、鎖栓和綁帶的組中選定。
17.根據權利要求13所述的加熱器系統，其中，所述蓋部是矽橡膠材料。
18.根據權利要求13所述的加熱器系統，其中，所述熱絕緣護套包括縱向狹縫，以允許將所述加熱器系統彈性地安裝到加熱目標上或從加熱目標移除。
19.根據權利要求13所述的加熱器系統，其中，所述熱絕緣護套包括與所述加熱目標相當的形狀。
20.根據權利要求13所述的加熱器系統，還包括連接器組件，所述連接器組件可操作地連接至所述被包覆的加熱元件，所述連接器組件包括配件加熱器組件，所述配件加熱器組件包括 配件適配器；伴熱節段，所述伴熱節段圍繞所述配件適配器設置；以及外殼，所述外殼圍繞所述配件適配器設置；以及絕緣護套，所述絕緣護套圍繞所述配件加熱器組件設置。
21.根據權利要求20所述的加熱器系統，其中，圍繞所述殼體設置的所述絕緣護套是柔性的矽橡膠材料。
22.根據權利要求20所述的加熱器系統，其中，所述絕緣護套還包括固定機構以將所述絕緣護套圍繞所述配件加熱器組件可移除地緊固。
23.一種加熱器系統，所述加熱器系統包括多個鉸接的承載構件，每一個鉸接的承載構件都限定有內周表面、外接收部分、和端部分；多個伴熱節段，所述多個伴熱節段設置在所述鉸接的承載構件的所述外接收部分內， 所述伴熱節段限定了端部分；端配件，所述端配件設置在所述鉸接的承載構件的所述端部分和所述伴熱節段的所述端部分的附近；柔性蓋部，所述柔性蓋部與所述端配件可操作地接合且適於圍繞所述鉸接的承載構件和所述伴熱節段的至少一部分可拆卸地設置。
24.根據權利要求23所述的加熱器系統，其中，所述柔性蓋部包括矽橡膠材料。
25.根據權利要求23所述的加熱器系統，其中，所述柔性蓋部還包括固定機構以將所述柔性蓋部圍繞所述鉸接的承載構件和所述伴熱節段緊固。
26.根據權利要求25所述的加熱器系統，其中，所述固定機構從包括卡扣、Velcro、磁性元件、系帶、鎖栓和綁帶的組中選定。
27.根據權利要求23所述的加熱器系統，其中，所述柔性蓋部包括切除部以容納加熱目標的變化的幾何形狀。
全文摘要
本發明提供了一種加熱器系統，其包括混合式絕緣蓋部，該絕緣蓋部具有圍繞鉸接的承載構件和伴熱節段設置的第一蓋部、以及與第一蓋部可操作地接合且適於圍繞加熱目標和其變化的幾何形狀可拆卸地設置的第二蓋部。還設有具有與第二蓋部相似結構的柔性絕緣護套以用於與連接器組件一起使用。另外，提供一種加熱器系統，其包括至少一個伴熱節段，該至少一個伴熱節段被包覆在相鄰的絕緣構件內以用於加熱半導體加工系統的輸氣管線和泵吸管線。
文檔編號H05B3/56GK102326446SQ201080008303
公開日2012年1月18日 申請日期2010年1月7日 優先權日2009年1月9日
發明者E·埃利斯, J·R·林德利, T·R·博爾頓 申請人:沃特洛電氣製造公司