樣品封裝系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種樣品封裝系統(tǒng)(10)包括基座(12)、具有入口(34)的腔室(16)以及容納腔室(16)的腔室殼體(14)。腔室(16)至少部分固定地安裝在殼體(14)內(nèi)，并且殼體(14)可移動(dòng)地安裝到基座(12)。系統(tǒng)(10)包括蓋(70)、可操作地安裝到蓋(70)用于接合腔室入口(34)的第一壓頭(74)，以及位于腔室(16)內(nèi)且與入口(34)相對(duì)的第二壓頭(92)。第二壓頭(92)可以朝向和遠(yuǎn)離第一壓頭(74)移動(dòng)。在封裝操作過(guò)程期間，腔室(16)和殼體(14)可以移動(dòng)朝向蓋(70)用于將第一壓頭(74)和腔室入口(34)接合，在封裝操作過(guò)程之后，腔室(16)和殼體(14)可以移動(dòng)遠(yuǎn)離蓋(70)用于將第一壓頭(74)從腔室入口(34)脫離。系統(tǒng)包括加熱和冷卻組件以及溫度傳感器，溫度傳感器遠(yuǎn)離腔室內(nèi)部以自動(dòng)地使冷卻水與系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】樣品封裝系統(tǒng)和方法

【背景技術(shù)】
[0001] 樣品檢驗(yàn)（諸如通過(guò)金相檢驗(yàn)）需要多個(gè)預(yù)備步驟。例如，可能需要將樣品切割 或分割成特定尺寸、安裝或封裝在支撐材料中、研磨和/或拋光以用于檢驗(yàn)。安裝這樣的樣 品以便于處理并且維持能夠辨別樣品和安裝樣品的材料。安裝材料通常是樹(shù)脂，諸如熱塑 性樹(shù)脂，包括酚醛塑料、酞酸鹽脂、環(huán)氧樹(shù)脂、甲基丙酸烯等。這些材料可以從伊利諾伊州布 勒夫湖的Buehler公司（一家ITW公司）商購(gòu)獲取。
[0002] 可以通過(guò)多種方式完成安裝。其中一種安裝樣品的方法是擠壓安裝工藝。在擠壓 安裝工藝中，將樣品放在腔室中或?qū)悠泛桶惭b混合物一起模制。樣品和混合物在壓力下 被加熱，例如，通過(guò)使用加熱線圈和液壓壓頭。在設(shè)定的溫度和壓力下保持預(yù)定的時(shí)間段之 后，將加熱源與模具分離，此時(shí)冷卻液圍繞模具流動(dòng)以冷卻封裝的樣品。在預(yù)定的時(shí)間段之 后，釋放壓力，將樣品從模具中移出。
[0003] 如果在釋放壓力和從模具中取出封裝的樣品之前沒(méi)有充分冷卻封裝的樣品（即， 樣品和制模混合物），制?；旌衔锟赡軙?huì)變形或收縮（例如，脫離樣品）。這會(huì)導(dǎo)致在之后的 樣品預(yù)備步驟期間（諸如打磨）樣品邊緣的周?chē)p，其可能危害到隨后的金相檢驗(yàn)。另 夕卜，如果封裝的樣品沒(méi)有充分冷卻，可能很難對(duì)其進(jìn)行處理。
[0004] 在通常的操作中，為了防止過(guò)早移除樣品，冷卻系統(tǒng)以設(shè)定時(shí)間段運(yùn)行。不管樣品 是否已經(jīng)達(dá)到所需的最終溫度都使用這個(gè)時(shí)間。因此，經(jīng)常發(fā)生的是，冷卻系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)久而 且浪費(fèi)冷卻液（通常是來(lái)自市政水系統(tǒng)的水）。
[0005] 在一個(gè)壓模系統(tǒng)中，如上所述使用的模具維持在高壓高溫下。在模具或壓力腔室 中模具的壓力通常都達(dá)到4000鎊/平方英寸。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，樣品和材料放置在模具中， 蓋放置在模具的上端部。液壓壓頭移動(dòng)進(jìn)入腔室，以施加力在樣品和材料上，并且驅(qū)動(dòng)加熱 線圈以加熱具有材料和樣品的腔室。腔室是直壁圓柱形的腔室，蓋包括塞子，一旦蓋鎖定在 適當(dāng)位置，塞子插入到腔室的頂部。塞子緊密地配合到腔室以確保維持腔室內(nèi)的壓力范圍。
[0006] 這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，由于嚴(yán)格的公差，插入到腔室的頂部的塞子可能很難插入，并 且蓋可能很難緊固或鎖定到腔室上。當(dāng)塞子緊緊地安裝在腔室頂部中時(shí)，蓋很難松開(kāi)和取 下。
[0007] 這樣的封閉系統(tǒng)在高溫和高壓下操作，與模具或壓力腔室配合的封閉系統(tǒng)，即蓋， 是相當(dāng)重的，因?yàn)樯w通常都是由鋼制成的。另外，蓋安裝到系統(tǒng)以保持連接到系統(tǒng)。這樣， 蓋可能難以操縱，并且可能要求相當(dāng)大的力（或使用者力量）來(lái)操縱。
[0008] 因此，需要一種具有模具腔室的樣品預(yù)備或封裝系統(tǒng)，該模具腔室容易允許操作 者不需要過(guò)多的力就能關(guān)閉和鎖定以及解鎖和打開(kāi)腔室蓋。理想的是，這樣的系統(tǒng)還包括 蓋組件，其允許不需要過(guò)多的力或使用者力量就能容易地打開(kāi)和關(guān)閉系統(tǒng)。更理想的是，這 樣的系統(tǒng)還包括自動(dòng)冷卻系統(tǒng)，一旦已經(jīng)確定樣品達(dá)到所需的最終溫度，冷卻系統(tǒng)會(huì)在規(guī) 定的時(shí)間終止水流。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] -種樣品封裝系統(tǒng)包括基座、具有入口的腔室、和容納腔室的腔室殼體。腔室至少 部分固定地安裝在腔室殼體內(nèi)并且腔室殼體可移動(dòng)地安裝到基座。
[0010] 系統(tǒng)包括蓋、可操作地安裝到蓋用于接合腔室入口的第一壓頭，以及位于腔室內(nèi) 且與入口相對(duì)的第二壓頭。第二壓頭可以朝向和遠(yuǎn)離第一壓頭移動(dòng)。
[0011] 在封裝操作過(guò)程期間，腔室和殼體可以朝向蓋移動(dòng)用于將第一壓頭和腔室入口接 合，在封裝操作過(guò)程之后，腔室和殼體可以遠(yuǎn)離蓋移動(dòng)用于將第一壓頭從腔室入口脫離。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，蓋可以被形成作為蓋組件的一部分，其中蓋組件包括安裝板，并 且蓋緊固到安裝板。安裝板相對(duì)于殼體和腔室固定。當(dāng)蓋緊固到安裝板時(shí)，腔室和殼體可 以朝向安裝板移動(dòng)用于將第一壓頭和腔室入口接合。腔室和殼體可以遠(yuǎn)離安裝板移動(dòng)以將 第一壓頭從腔室入口脫離。
[0013] 腔室可以具有在圍繞入口處的錐形壁部分，該錐形壁部分朝向入口向外張開(kāi)。在 這樣的裝置中，第一壓頭具有能夠緊密配合腔室入口錐形壁的錐形輪廓。在一個(gè)實(shí)施例中， 腔室入口可以被配置為具有兩級(jí)錐形壁部分。位于入口的第一錐形壁部分過(guò)渡到相對(duì)地直 壁部分，直壁部分過(guò)渡到第二錐形部分。第一壓頭可以具有錐形壁，用于在封裝操作過(guò)程期 間緊密配合腔室的第二錐形壁部分，以及在下一個(gè)封裝操作過(guò)程期間從第二錐形壁部分脫 離。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，腔室和/或腔室殼體在其下端部包括向內(nèi)朝向的唇部。在封裝 操作過(guò)程之后，第二壓頭接合向內(nèi)朝向的唇部以移動(dòng)腔室和腔室殼體遠(yuǎn)離蓋并且將腔室入 口從第一壓頭脫離。將第二壓頭從向內(nèi)朝向的唇部脫離能夠允許腔室殼體和腔室移動(dòng)朝向 蓋，從而將腔室入口和第一壓頭接合。
[0015] 蓋可以朝向和遠(yuǎn)離安裝板移動(dòng)并且在封裝操作過(guò)程時(shí)可以被鎖定到安裝板。蓋可 以沿著支柱朝向和遠(yuǎn)離安裝板移動(dòng)。恒力彈簧可以可操作地連接到蓋，用于朝向和遠(yuǎn)離安 裝板移動(dòng)蓋。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，樣品封裝系統(tǒng)包括基座、腔室和容納腔室的腔室殼體。腔室至少 部分固定地安裝在腔室殼體內(nèi)，并且腔室殼體可移動(dòng)地安裝到基座。系統(tǒng)包括蓋。
[0017] 加熱組件和冷卻組件圍繞腔室設(shè)置，并且溫度傳感器相對(duì)于腔室內(nèi)部遠(yuǎn)程地安 裝。溫度傳感器可以安裝到相對(duì)于腔室內(nèi)的封裝的樣品遠(yuǎn)程的腔室殼體。基于由遠(yuǎn)程檢測(cè) 的溫度所確定的封裝的樣品的預(yù)定溫度，在遠(yuǎn)程檢測(cè)的溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度后，使用遠(yuǎn)程 檢測(cè)的溫度以繼續(xù)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行預(yù)定時(shí)間段或停止冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0018] 系統(tǒng)可以包括用于確定冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的預(yù)定時(shí)間段的裝置。這樣的預(yù)定時(shí)間段是 時(shí)間差（ΔΟ。對(duì)于具有預(yù)定直徑的封裝的樣品，根據(jù)公式At = A+BT+Ct確定At，其中 T是封裝的樣品的保持溫度（單位為1 )，t是封裝的樣品在保持溫度的保持時(shí)間（單位為 秒），A、B和C是基于設(shè)定點(diǎn)溫度用實(shí)驗(yàn)方法確定的系數(shù)。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于具有I. 0至1. 25英寸直徑的封裝的樣品，設(shè)定點(diǎn)溫度為 40°C時(shí)A是6. 73、B是0. 0783、C是-0. 0115,或者設(shè)定點(diǎn)溫度為55°C時(shí)A是-8. 12、B是 0. 130、C是0. 00625t，或者對(duì)于具有1. 5英寸直徑的封裝的樣品，設(shè)定點(diǎn)溫度為40°C時(shí)A是 1. 8、B是0· 320、C是0· 604,或者設(shè)定點(diǎn)溫度為 55°C時(shí) A是-29. 0、B是 0· 367、C是+0· 0688t， 或者對(duì)于具有2. 0英寸直徑的封裝的樣品，設(shè)定點(diǎn)溫度為40°C時(shí)A是1. 125、B是0. 430T、 C是0. 156t，或者設(shè)定溫度為55°C時(shí)A是-52. 9、B是0. 543、C是0. 162。
[0020] 系統(tǒng)還可以包括用于確立設(shè)定點(diǎn)溫度的裝置，用于確定冷卻液體流的時(shí)間差 (At)的裝置，以及用于在已經(jīng)達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度并且時(shí)間差已經(jīng)結(jié)束后停止液體冷卻流的 裝置。確定冷卻液體流的時(shí)間差（△0的這樣的裝置至少部分基于樣品的尺寸和設(shè)定點(diǎn)溫 度。確定冷卻液體流的時(shí)間差（At)的這樣的裝置至少部分基于樣品的直徑。
[0021] 結(jié)合以下詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)以及所附的權(quán)利要求，本發(fā)明的這些以及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將會(huì)更加清楚。
[0022] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0023] 在閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明書(shū)和附圖后，本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)更加顯而易見(jiàn)，其中：
[0024] 圖1示出了樣品預(yù)備系統(tǒng)的透視圖，其中腔室蓋手柄旋轉(zhuǎn)到打開(kāi)位置，并以虛線 示出鎖定位置；
[0025] 圖2示出了所述系統(tǒng)的腔室部分的主視圖；
[0026] 圖3示出了所述腔室部分的局部剖視圖；
[0027] 圖4示出了腔室處于鎖定位置時(shí)的局部剖視圖；
[0028] 圖4A示出了腔室被鎖定時(shí)塞子的局部剖視圖；
[0029] 圖5示出了腔室處于解鎖位置時(shí)的局部剖視圖；
[0030] 圖5A示出了腔室解鎖時(shí)塞子的局部剖視圖；
[0031] 圖6示出了當(dāng)腔室處于解鎖位置時(shí)腔室的下部分，示出了腔室的下部分與基座上 的墊片之間無(wú)間隙；
[0032] 圖7是和圖6相似的視圖，示出了當(dāng)腔室處于鎖定位置時(shí)腔室的下部分，還示出了 腔室的下部分與基座的墊片之間的間隙；
[0033] 圖8示出了腔室蓋安裝到基座。
[0034] 圖9示出了腔室殼體的下部分，示出了下部壓頭和殼體的各種電氣和液體連接部 分。
[0035] 圖10示出了殼體、腔室蓋、和將蓋安裝到基座的恒力彈簧的透視圖；
[0036] 圖11示出了殼體、腔室蓋、和將蓋安裝到基座的恒力彈簧的剖視圖；
[0037] 圖12示出了樣品封裝系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的控制方案的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 雖然本發(fā)明容許各種形式的實(shí)施例，但是在附圖中示出且在下文中描述本優(yōu)選的 實(shí)施例，這里應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開(kāi)應(yīng)被認(rèn)為是裝置的一個(gè)范例，并不意在限定于具體示出 的實(shí)施例。
[0039] 現(xiàn)在參考附圖，特別是圖1-圖3,通常示出了樣品預(yù)備或封裝系統(tǒng)10。系統(tǒng)10通 常包括基座12、具有腔室16的腔室殼體14、腔室蓋組件18和控制系統(tǒng)20。
[0040] 基座12是用于裝入腔室殼體14、腔室16、蓋組件18和控制系統(tǒng)20的安裝系統(tǒng)， 并且基座12上裝有這些組件。控制面板22安裝到基座12上。電氣連接件24和流體連接 件26延伸進(jìn)入基座12并且連接到基座12內(nèi)的各種組件。
[0041] 腔室16固定地安裝在腔室殼體14內(nèi)。殼體14通過(guò)柱或支柱28安裝到基座12， 殼體14可以沿著支柱28朝向和遠(yuǎn)離基座12移動(dòng)。因此，隨著殼體14朝向和遠(yuǎn)離基座12 移動(dòng)，腔室16也朝向和遠(yuǎn)離基座12移動(dòng)。偏壓元件30,諸如示出的波形彈簧（Bel Ievi I Ie墊圈），偏壓腔室殼體14使其遠(yuǎn)離基座12。停止件32,例如示出的帶肩螺釘，允許設(shè)置 殼體14可以移動(dòng)遠(yuǎn)離基座12的距離。帶肩螺釘32的高度（與基座12相距的距離）可以 調(diào)節(jié)。
[0042] 腔室16具有錐形或傾斜的入口（參見(jiàn)圖4A和圖5A)，在34處示出。在本實(shí)施例 中，入口 34具有兩級(jí)錐度。在最接近入口 34處的第一或外部錐形壁部分36過(guò)渡到直壁部 分38,直壁部分38過(guò)渡到第二或內(nèi)部錐形壁部分40,錐形壁部分40然后過(guò)渡到另一個(gè)直 壁部分42,從而限定了模具空腔44。在本實(shí)施例中，壁36和40是約為7度的錐形。腔室 16的相對(duì)端46包括向內(nèi)朝向的唇部48。填充導(dǎo)向件50(參見(jiàn)圖3)放置在圍繞腔室入口 34處，以輔助將顆?；蚍勰┬问教峁┑臉?shù)脂或其它封裝材料填充到腔室16。
[0043] 腔室殼體14包括冷卻系統(tǒng)52和加熱系統(tǒng)54。加熱系統(tǒng)54包括腔室殼體14內(nèi)的 圍繞腔室16的一個(gè)或多個(gè)加熱線圈56。在本實(shí)施例中，加熱線圈是電加熱線圈，放置加熱 線圈圍繞腔室16。接觸件或連接件58用于將電力連接到加熱線圈56。冷卻系統(tǒng)52包括 放置在腔室殼體14內(nèi)圍繞腔室16的冷卻線圈60,諸如液體冷卻線圈。一個(gè)或多個(gè)入口和 出口 62放置為圍繞腔室殼體14,用于將液體供應(yīng)到線圈60和從線圈60攜載液體。本系統(tǒng) 使用水冷卻系統(tǒng)。
[0044] 一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器64放置在腔室殼體14上，以在壓力邊界外部（S卩，腔室16 的外部）檢測(cè)殼體14的溫度。
[0045] 蓋組件18包括蓋安裝板66,安裝板66設(shè)置在腔室16的與基座12相對(duì)的端部。 安裝板66可以安裝到例如支柱28的上端部。安裝板66相對(duì)于基座12固定。在這種結(jié)構(gòu) 中，腔室殼體14 (以及腔室16)朝向和遠(yuǎn)離安裝板66移動(dòng)，或者在基座12和安裝板66之 間移動(dòng)。
[0046] 安裝板66包括緊固組件68,諸如示出的卡銷(xiāo)底座，以將蓋70緊固到安裝板66。蓋 70包括協(xié)作緊固組件72,諸如示出的配套卡銷(xiāo)，以將蓋70緊固到安裝板66。應(yīng)當(dāng)理解，在 這種結(jié)構(gòu)中，蓋70仍然固定到相對(duì)于移動(dòng)的腔室殼體14和腔室16固定的安裝板66。還應(yīng) 當(dāng)理解，任何類型的底座都可以用來(lái)將蓋70緊固到安裝板66,并且示出的卡銷(xiāo)底座是可以 使用的底座的一種類型。
[0047] 蓋70包括安裝到其上的第一或上部壓頭74。上部壓頭74設(shè)置為在入口 34處插 入腔室16,以形成壓力邊界并且形成模具空腔44的一側(cè)或一端。上部壓頭74通過(guò)可調(diào)節(jié) 元件76 (例如示出的螺紋桿）安裝到蓋70,以允許適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)上部壓頭74在腔室16中的 位置。
[0048] 上部壓頭74具有錐形壁78,其和腔室第二錐形壁部分40配合。因此，在本實(shí)施例 中，上部壓頭的錐形壁78具有約7度的錐形。
[0049] 參考圖8、10和11，蓋70通過(guò)搭載在直線軸承82上的支柱80安裝到基座12,當(dāng) 蓋70在解鎖位置時(shí)，直線軸承82允許蓋70降低朝向安裝板66和升高遠(yuǎn)離安裝板66。支 柱80包括凸輪鎖定裝置84,凸輪鎖定裝置84允許蓋70在完全縮回時(shí)保持或維持在打開(kāi) 位置。在本系統(tǒng)中，凸輪鎖定84被設(shè)置為栓86,栓86接合殼體12上的臺(tái)肩88。以這種方 式，蓋70可以從安裝板66解鎖并且升高遠(yuǎn)離板66以允許進(jìn)入腔室16。通過(guò)旋轉(zhuǎn)蓋70和 支柱80,隨著栓86?？吭谂_(tái)肩88上，蓋70可以被恰當(dāng)?shù)乇３衷诖蜷_(kāi)位置。通過(guò)反方向旋 轉(zhuǎn)（為了對(duì)準(zhǔn)腔室16)蓋70和支柱80,栓86可以從臺(tái)肩88脫離，并且蓋70降低到板66 上。恒力彈簧90,例如示出的卷繞鋼彈簧，促使以最小的力升高或降低蓋70。彈簧90具有 和蓋70的重量大約相等的力。
[0050] 系統(tǒng)10包括設(shè)置在腔室16中的在上部壓頭74對(duì)面的下部壓頭92。在本實(shí)施例 中，下部壓頭92是由汽缸94驅(qū)動(dòng)的液壓壓頭，在模制或封裝操作過(guò)程中，下部壓頭92向上 朝向上部壓頭74移動(dòng)，在釋放封裝的樣品時(shí)，下部壓頭92向下遠(yuǎn)離上部壓頭74以裝載腔 室16。
[0051] 在使用中，蓋70被打開(kāi)且完全縮回。然后蓋70圍繞支柱80旋轉(zhuǎn)，通過(guò)栓86?？?在臺(tái)肩88上使得蓋70保持打開(kāi)。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，下部壓頭92處于退回位置。在退回位置 時(shí)，下部壓頭92接合腔室16底部的唇部48,并且將腔室16和腔室殼體14向下拉動(dòng)遠(yuǎn)離蓋 安裝板66并朝向基座12。
[0052] 將樣品和封裝材料引入腔室16。然后蓋70和支柱80旋轉(zhuǎn)以將栓86從臺(tái)肩88脫 離，并且蓋70降低到安裝板66上。然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄96,將蓋70鎖定到安裝板66以接合 配套卡銷(xiāo)元件68和72。上部壓頭74被放入腔室入口端34,但是沒(méi)有完全接合腔室入口端 34(參見(jiàn)圖5A)。
[0053] 封裝操作過(guò)程始于汽缸94驅(qū)動(dòng)和下部壓頭92向上移動(dòng)。當(dāng)下部壓頭92離開(kāi)唇 部48時(shí)，接合腔室16和殼體14的彈簧30向上推進(jìn)腔室殼體14并且移動(dòng)腔室入口 34使 其完全與上部壓頭74接合（參見(jiàn)圖4A)。上部壓頭錐形部78和腔室第二或內(nèi)部錐形壁部 分40將壓頭74密封在腔室16中。下部壓頭92朝向上部壓頭74移動(dòng)進(jìn)入腔室16時(shí)施加 約12000鎊的力。
[0054] 然后加熱系統(tǒng)54施加熱到腔室16,下部壓頭92對(duì)樣品和封裝材料施加熱和壓力， 持續(xù)預(yù)設(shè)的時(shí)間段，封裝材料和樣品被熔融以形成封裝的樣品。
[0055] 在預(yù)設(shè)的時(shí)間段結(jié)束之后，加熱系統(tǒng)54與樣品分離，冷卻系統(tǒng)52開(kāi)始冷卻樣品。 在達(dá)到預(yù)訂的溫度后，下部壓頭92收回或縮回。當(dāng)壓頭92縮回時(shí)，其接合唇部48,下部壓 頭92拉動(dòng)或推進(jìn)腔室16和腔室殼體14向下朝向基座12并且遠(yuǎn)離上部壓頭74。當(dāng)腔室 16移動(dòng)遠(yuǎn)離上部壓頭74時(shí)，上部壓頭74和腔室第二錐形壁部分40之間的間隙G促使更加 易于將蓋70從安裝板66松開(kāi)。也就是說(shuō)，通過(guò)上部壓頭74移動(dòng)脫離腔室入口 34的內(nèi)壁， 蓋70易于從腔室16移除，蓋70可以被打開(kāi)并且封裝的樣品能夠被取出。
[0056] 如上所述，樣品必須充分冷卻才允許處理，以確保保持邊緣并且減小可能發(fā)生的 任何收縮，從而維持樣品的完整。已知的樣品預(yù)備系統(tǒng)使用定時(shí)系統(tǒng)來(lái)冷卻樣品。也就是 說(shuō)，不管所需溫度是否達(dá)到，冷卻水都是運(yùn)行通過(guò)系統(tǒng)預(yù)定的時(shí)間段。應(yīng)當(dāng)知道，在冷卻步 驟期間，即使在最好的情況下，直接監(jiān)測(cè)或測(cè)量樣品的溫度也是困難的。因此，如果沒(méi)有達(dá) 到所需溫度并且樣品過(guò)熱，樣品可能會(huì)缺乏完整性并且難以處理。相反地，如果冷卻系統(tǒng)運(yùn) 行的過(guò)久，則會(huì)浪費(fèi)冷卻水。
[0057] 本樣品封裝系統(tǒng)10使用新型的系統(tǒng)，其中檢測(cè)遠(yuǎn)程測(cè)量的溫度，并且基于測(cè)量的 溫度確定封裝的樣品何時(shí)達(dá)到所需的溫度。這提供了樣品已經(jīng)被冷卻到允許方便處理的溫 度的高度保證，并且提供了封裝的樣品的高度完整性。
[0058] 在本系統(tǒng)中，基于遠(yuǎn)程測(cè)量的溫度結(jié)合經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出的關(guān)系式控制冷卻液體流（在本 實(shí)施例中是冷卻水流）。通過(guò)溫度檢測(cè)裝置64(例如，熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢查器 (RTD)、紅外探測(cè)器等）測(cè)量壓力邊界外部或腔室16外部的殼體14的溫度。本系統(tǒng)使用安 裝到腔室殼體14上的RTD以測(cè)量腔室殼體外表面的溫度。
[0059] 在殼體溫度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的溫度后，進(jìn)行測(cè)試以確定用于封裝的樣品的各種樣品 的方便處理溫度的時(shí)間概覽圖。測(cè)試四種不同尺寸（直徑）的樣品：1. 0英寸，1.25英寸， 1. 5英寸和2. 0英寸。樣品全部由用樹(shù)脂封裝的1/2英寸直徑的鋼球組成。每個(gè)樣品加熱 到預(yù)定溫度（T，W°C為單位），并且在該溫度下保持預(yù)定的時(shí)間段（t，以秒為單位）。然后 測(cè)量當(dāng)殼體達(dá)到目標(biāo)溫度T t= 40°C (104° F)時(shí)與當(dāng)樣品達(dá)到目標(biāo)溫度T t= 40°C時(shí)之間 的時(shí)間差（At，以秒為單位）。在表1中提供數(shù)據(jù)如下。
[0060]

【權(quán)利要求】
1. 一種樣品封裝系統(tǒng)，包括： 基座； 腔室，腔室具有入口； 腔室殼體，腔室容納在腔室殼體中，腔室至少部分固定地安裝到腔室殼體中，腔室殼體 可移動(dòng)地安裝到基座； 蓋； 第一壓頭，其可操作地安裝到蓋用于接合腔室入口； 第二壓頭，其位于腔室中且與所述入口相對(duì)，第二壓頭能夠移動(dòng)朝向和遠(yuǎn)離第一壓 頭； 其中，在封裝操作過(guò)程中，腔室和腔室殼體移動(dòng)朝向蓋以將第一壓頭和腔室入口接合， 在封裝操作過(guò)程之后，腔室和腔室殼體移動(dòng)遠(yuǎn)離蓋以將第一壓頭從腔室入口脫離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中蓋形成為蓋組件的一部分，并且其中蓋 組件包括安裝板，并且其中蓋緊固到安裝板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中安裝板相對(duì)于腔室殼體和腔室固定，并 且其中當(dāng)蓋緊固到安裝板時(shí)，腔室和腔室殼體可以朝向安裝板移動(dòng)以將第一壓頭接合腔室 入口，并且腔室和腔室殼體可以遠(yuǎn)離安裝板移動(dòng)以將第一壓頭從腔室入口脫離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中腔室在圍繞入口處具有錐形壁部分，錐 形壁部分朝向入口向外張開(kāi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中第一壓頭具有能夠與腔室入口的錐形壁 緊密配合的錐形輪廓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中腔室入口具有兩級(jí)錐形壁部分，第一錐 形壁部分在入口處，第一錐形壁部分過(guò)渡到相對(duì)地直壁部分，直壁部分過(guò)渡到第二錐形壁 部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中第一壓頭具有錐形壁，用于在封裝操作 過(guò)程期間緊密配合腔室第二錐形壁部分，并且用于在封裝操作過(guò)程之后從第二錐形壁部分 脫離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中腔室和/或腔室殼體在其下端部包括向 內(nèi)朝向的唇部，并且其中在封裝操作過(guò)程之后，第二壓頭接合向內(nèi)朝向的唇部以移動(dòng)腔室 和腔室殼體遠(yuǎn)離蓋并且將腔室入口從第一壓頭脫離，并且其中第二壓頭從向內(nèi)朝向的唇部 脫離能夠允許腔室殼體和腔室朝向蓋移動(dòng)，用于將腔室入口和第一壓頭接合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中蓋可以朝向和遠(yuǎn)離安裝板移動(dòng)，并且其 中當(dāng)在封裝操作過(guò)程中時(shí)蓋鎖定到安裝板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中蓋可以沿著支柱朝向和遠(yuǎn)離安裝板移 動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的樣品封裝系統(tǒng)，包括恒力彈簧，其可操作地連接到蓋用于 移動(dòng)蓋朝向和遠(yuǎn)離安裝板。
12. -種樣品封裝系統(tǒng)，包括： 基座； 腔室； 腔室殼體，腔室容納在腔室殼體中，腔室至少部分固定地安裝到腔室殼體內(nèi)，腔室殼體 可移動(dòng)地安裝到基座； 蓋； 加熱組件和冷卻組件，加熱組件和冷卻組件圍繞腔室設(shè)置；以及 溫度傳感器，其相對(duì)于腔室內(nèi)部遠(yuǎn)程地安裝。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中溫度傳感器安裝到相對(duì)于腔室內(nèi)的封 裝的樣品遠(yuǎn)程的腔室殼體，并且其中基于由遠(yuǎn)程檢測(cè)的溫度所確定的封裝的樣品的預(yù)定溫 度，在遠(yuǎn)程檢測(cè)的溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度后，使用遠(yuǎn)程檢測(cè)的溫度以繼續(xù)冷卻系統(tǒng)的操作預(yù) 定時(shí)間段或停止冷卻系統(tǒng)的操作。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的樣品封裝系統(tǒng)，包括用于確定冷卻系統(tǒng)操作的預(yù)定時(shí)間段 的裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中預(yù)定時(shí)間段是時(shí)間差（△ t)，并且其中 對(duì)于具有預(yù)定直徑的封裝的樣品，根據(jù)公式A t = A+BT+Ct確定A t，其中T是單位為°〇的 封裝的樣品的保持溫度，t是單位為秒的封裝的樣品在保持溫度的保持時(shí)間，A、B和C是基 于設(shè)定點(diǎn)溫度用實(shí)驗(yàn)方法確定的系數(shù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中： 對(duì)于具有1. 0至1. 25英寸直徑的封裝的樣品，設(shè)定點(diǎn)溫度為40°C時(shí)A是6. 73、B是 0? 0783、C 是-0? 0115,或者設(shè)定點(diǎn)溫度為 55°C時(shí) A 是-8. 12、B 是 0? 130、C 是 0? 00625t，或 者 對(duì)于具有1. 5英寸直徑的封裝的樣品，設(shè)定點(diǎn)溫度為40°C時(shí)A是1. 8、B是0. 320、C是 0. 604,或者設(shè)定點(diǎn)溫度為55°C時(shí)A是-29. 0、B是0. 367、C是+0. 0688t，或者 對(duì)于具有2. 0英寸直徑的封裝的樣品，設(shè)定點(diǎn)溫度為40°C時(shí)A是1. 125、B是0. 430T、 C是0. 156t，或者設(shè)定溫度為55°C時(shí)A是-52. 9、B是0. 543、C是0. 162。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的樣品封裝系統(tǒng)，包括用于確立設(shè)定點(diǎn)溫度的裝置，用于確 定冷卻液體流的時(shí)間差（At)的裝置，以及用于在已經(jīng)達(dá)到設(shè)定點(diǎn)溫度以及時(shí)間差已經(jīng)結(jié) 束后停止液體冷卻流的裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中所述用于確定冷卻液體流的時(shí)間差 (At)的裝置至少部分基于樣品的尺寸和設(shè)定點(diǎn)溫度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的樣品封裝系統(tǒng)，其中所述用于確定冷卻液體流的時(shí)間差 (At)的裝置至少部分基于樣品的直徑。
20. -種樣品封裝系統(tǒng)，包括： 基座； 腔室，其具有入口； 腔室殼體，腔室容納在腔室殼體中，腔室至少部分固定地安裝在腔室殼體內(nèi)，腔室殼體 可移動(dòng)地安裝到基座，腔室和腔室殼體中的一個(gè)或兩者在其下端部包括向內(nèi)朝向的唇部； 蓋； 第一壓頭，其可操作地安裝到蓋用于接合腔室入口； 第二壓頭，其位于腔室內(nèi)且與入口相對(duì)，第二壓頭可以朝向和遠(yuǎn)離第一壓頭移動(dòng)； 加熱組件和冷卻組件，加熱組件和冷卻組件圍繞腔室設(shè)置；以及 溫度傳感器，其相對(duì)于腔室內(nèi)部遠(yuǎn)程地安裝； 其中在封裝操作過(guò)程之后，第二壓頭接合向內(nèi)朝向的唇部以移動(dòng)腔室和腔室殼體遠(yuǎn)離 蓋并且將腔室入口從第一壓頭脫離，并且其中第二壓頭從向內(nèi)朝向的唇部脫離能夠允許腔 室殼體和腔室移動(dòng)朝向蓋，用于將腔室入口和第一壓頭接合，以及 其中溫度傳感器檢測(cè)相對(duì)于腔室內(nèi)的封裝的樣品遠(yuǎn)程的溫度，并且其中基于由遠(yuǎn)程檢 測(cè)的溫度所確定的封裝的樣品的預(yù)定溫度，使用遠(yuǎn)程檢測(cè)的溫度以繼續(xù)或停止冷卻系統(tǒng)的 操作。
【文檔編號(hào)】B30B11/02GK104428652SQ201380037357
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】勞倫斯·L.·弗雷森, 庫(kù)爾特·G.·阿戴爾, 查爾斯·E.·休伊, 道格拉斯·A.·?？丝妓够? 肖恩·奧弗萊哈迪, 阿納托利·戈斯, 尤里·什科利尼科夫, 邁克爾·F.·哈特, 丹尼爾·P.·施密特 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具制品有限公司