用于腐蚀性流体的容器口的密封系统 相关的申请
本申请要求2001年1月25日提交的美国临时专利申请60/264207的优先权，在这里将该专利结合进来作为参考。
【技术领域】
本发明涉及用于流体处理存储的密封系统，更具体地说，涉及在可以相对移动的部件之间形成静态密封，更具体地说，涉及盛放高度腐蚀性化学物质的容器的口的密封。
背景技术
保存腐蚀性流体比如强酸或强碱的容器必须由耐腐蚀的材料制成；适用的材料包括聚乙烯和聚碳氟化合物(polyfluorocarbons)。高密度聚乙烯是一种特别有用的材料，这是因为与特殊的塑料比如碳氟化合物相比它相对比较便宜，并且它也是既耐酸又能耐碱。还有，在制备时它可以不含有污染物，比如痕量金属(trace metal)，这些污染物可能与腐蚀性化学物质反应，从而损坏化学物质的纯度，也会使容器的整体结构变弱。高密度聚乙烯也适宜于传统的塑料加工技术，从而可以制成出容器，比如桶等。
流体可以通过开口流进这些容器和由这些容器中流出，这些口是容器中的开孔。用来储存腐蚀性化学物质的容器必须有能够密封的开口，使得当把它们由一个位置移动到另一位置时或者使用它们储存流体时，可以将这些容器密封起来。因此，在容器上地开口典型地容纳一个插入件，该插入件实现开口与插入件之间的密封。将一个开口密封不仅是为了适当地储存腐蚀性流体，而且当把它与一个装置配装起来时不泄漏，使得可以例如通过一个传输管将流体传输进该容器或者由该容器传输出来，该传输管使得可以将容器的内容物由容器移出。
用于高度腐蚀性流体的容器传统上需要用被封装起来的两种材料的O形环实现容器的开口与插入件之间的密封。被封装起来的O形环在传统上装备有由弹性的可变形材料制成的一个芯和由一种不同的材料制成的外层，该外层的材料提供耐腐蚀的能力。这样，弹性的芯提供弹性和变形能力，而外层耐腐蚀。
变形能力使得O形环可以变形，使得它很容易处理，并提供较大的密封面积。因此，可以压缩有圆形截面的可变形的面包圈形的O形环并使它变形，使它的圆形边缘适合它接触的密封表面的形状。在传统上使用硅橡胶用作芯的材料，它有适当的变形能力。变形能力与硬度计测量的刚硬度有关。
弹性材料可以经受会使它由它原来的形状变形的应力。因此，已经在两个密封表面之间被压缩的弹性O形环将会抵靠这些表面上“往回推”，并且保持密封。还有，弹性材料将补偿容器、插入件和O形环由于一些因素比如温度变化产生的膨胀和收缩。因此，当密封材料由于低的温度收缩时，弹性的O形环将膨胀，以保持密封。相反，弹性差的材料对压缩作用力做出响应将会永久地变形，并形成较差的密封。在已经被压缩到其位置之后逐渐变形的弹性较差的材料会出现塑性流动，也被称为“蠕变”，随着时间的推移，可能形成差的密封。硅橡胶是一种传统上使用的材料，它有适当的弹性。
然而，硅橡胶的耐化学能力很差，不适合用作与强酸或强碱接触的密封材料。还有，典型地制成出的硅橡胶有数量较大的杂质，这些杂质可能损害容器中流体的纯度。
由于所有这些原因，在传统上用被耐腐蚀材料的外层覆盖的弹性材料制成与腐蚀性流体一起使用的O形环，并把它们称为被封装起来的两种材料的O形环。在传统上外层是一种碳氟化合物聚合体，比如聚四氟乙烯(PTFE)，氟化乙烯丙烯(PEP)，或者全氟烷氧基(PFA)。氟聚合物有极好的耐腐蚀能力，一般说来适合与强酸和强碱一起使用。它们也是不渗透的，从而腐蚀性流体不能穿过O形环流动，并且芯层可以包含杂质。氟聚合物是在传统上用于制成O形环的工程塑料，这些O形环耐腐蚀，并且在暴露给溶剂的条件下不会释放出杂质。
通过一种费钱并耗时的过程制成出用于容量至少为30加仑的桶的被封装起来的两种材料的O形环，当前的成本大约为每个O形环$4.00。典型地，它们用作一次性装置，从而每一次改变容器开口中的插入件时都更换新的O形环。考虑到用于腐蚀性液体的典型容器的零售成本，即，对于一个55加仑的桶大约$25.00，它们的成本是相当大的。腐蚀性流体工业将会由用一种廉价的替代品替换被封装起来的两种材料的O形环得到巨大的利益。
尽管需要一种替代品，但是，本申请人不知道对于被封装起来的两种材料的O形环有任何传统上可供使用的替代品，用来与腐蚀性流体或者危险流体一起使用。
【发明内容】
本发明人实现了一种人们希望的不是氟聚合物的材料，用于制成保存腐蚀性流体的容器的密封件。氟聚合物的弹性小，并且变形能力有限，结果，密封较差。还有，氟聚合物的热膨胀速率与硅橡胶和容器材料比如高密度聚乙烯的热膨胀速率不同。热膨胀速率类似的材料可以对温度变化做出响应类似地膨胀和收缩，从而将不会损害密封件的性能。
本发明人提出的本发明用一个系统替代被封装起来的两种材料的O形环，该系统不需要使用氟聚合物，每次使用的成本大约为原来的二十分之一。与传统的系统相反，本发明避免了使用被封装起来的两种材料的O形环。本发明对于体积大的容器特别有用，体积最好至少5加仑，更可取地至少15加仑，最可取地至少大约30加仑，例如30或55加仑的桶和保存500-1200升的容器。
本发明的一个实施例是用于保存危险液体或腐蚀性液体的容器的密封系统，该密封系统在容器上有一个开口、一个插入件和一个密封件。该密封件耐腐蚀，对于腐蚀性流体和危险流体来说本质上是不会透过的，所包括的材料具有Shore A级硬度在大约70与大约95之间，它的外面抵靠第一密封表面并且抵靠插入件上的第二密封表面密封。插入件可以与开口和密封件接合，在密封件与第一和第二密封表面之间形成密封，以防止流体通过开口流动。
本发明的一个优选实施例包括包括由单一材料制成的密封件，这种材料具有Shore A级硬度在大约70与大约95之间，更可取地，密封材料本质上只是一种材料。密封件最好是材料的单一的连续件。优选材料是被称为聚烯烃的那一类材料；一种更可取的材料是被它的商标名称通常被称为ENGAGETM的聚烯烃。聚烯烃可以是实心的，或者把它的构形成一种泡沫体，或者按照本领域技术人员知道的其它处置方式。一个优选实施例是痕量金属的含量少于5000ppm的密封件。
本发明的另一实施例包括一个芯和一围绕它的层。该层的外面与插入件和开口形成密封。该芯最好是实心的，但是也可以使用其它的改型，例如它可以是中空的，或者用一个泡沫体制成。
本发明的另一实施例是有效地将一个容器密封的密封件，但使用另一种材料覆盖它，例如另一层塑料或者涂层，其提供润滑、粘接、额外的腐蚀保护，或者其它替代性能，对于本领域技术人员来说在阅读本文件之后这些将是明显的。
本发明的一个实施例包括一个密封系统，其中，开口通过螺纹与插入件接合，使得可以将该插入件紧固，以在密封件与在开口上和在插入件上的密封表面之间实现密封。
本发明的一个实施例是将一个密封容器的方法。一种这样的方法包括：提供一个密封件，该密封件耐腐蚀，对于腐蚀性流体来说本质上是不会透过的，它包括的材料具有Shore A级硬度在大约75与大约90之间，更可取地大约为90；将该插入件与密封件一起放置在开口中，并用机械方式使插入件与开口接合，使得密封件抵靠开口上的第一密封表面并且也抵靠插入件上的第二密封表面密封，以防止流体通过开口流动。
【附图说明】
图1是配置在一个桶中的密封系统的剖面图；
图2A是适合于在密封系统中使用的插入件的顶视平面图；
图2B是沿着图2A的A-A’截面截取的适合于在密封系统中使用的插入件的剖面图；
图3A是适合于在密封系统中使用的插入件的顶视平面图；
图3B是沿着图3A的A-A’截面截取的适合于在密封系统中使用的插入件的剖面图；
图4A是适合于在密封系统中使用的插入件的顶视平面图；
图4B是沿着图4A的A-A’截面截取的适合于在密封系统中使用的插入件的剖面图；
图5A是适合于在密封系统中使用的插入件的顶视平面图；
图5B是沿着图5A的A-A’截面截取的适合于在密封系统中使用的插入件的剖面图；
图6A是适合于在密封系统中使用的插入件的顶视平面图；
图6B是适合于在密封系统中使用的插入件的左视图；
图6C是适合于在密封系统中使用的插入件的前向视图；以及
图7是设在桶中的密封系统的透视图和适合与该密封系统一起使用的插入件的部件分解图。
【具体实施方式】
总体地参见图1-7，桶40装备有密封系统41，它包括开口10、插入件20以及密封环30。开口10具有螺纹12和密封表面11。插入件20具有插入件密封表面21、插入件螺纹22以及插入件杆24。密封环30是面包圈形状，由弹性的聚烯烃弹性体制成。开口10设置在容器40上，使得可以将流体由该开口移进和移出。开口螺纹12通过螺纹与插入件螺纹22接合，并且把密封环30压靠在密封表面11和插入件密封表面21上。插入件20可选地装备有插入件杆24，该插入件杆使在装在容器40中的危险的流体43与插入件顶帽盖组件26之间实现连通。插入件20可选地装备有开孔25，该开孔使容器40与插入件20的内部连通。插入件密封表面适宜于各种形状，这包括圆的(图4-5)或者方的(图2-3)。也可以使用其它的适当形状，例如三角形、多边形、凹窝形(dimpled)以及类似形状。也可以将插入件20的构形做成一个实心的塞子(a solid bull plug)(图6)。
可以将密封系统41安装在桶型的容器中(图7)。在图7中示出了插入件的一个优选实施例。插入件50包括杆51、插入件螺纹52、插入件密封表面53、帽盖组件55、顶帽盖组件57、外螺纹58以及环54。环54设在由外螺纹58形成的腔室中，且用螺纹将帽盖组件55配装到外螺纹58中。帽盖组件55用螺纹接纳顶帽盖组件52。杆51是中空的管，它使容器与帽盖组件和/或顶帽盖组件之间可以实现连通。插入件螺纹52可以与容器上的开口中的螺纹接合。
本发明中设想的容器最好用于储存一种液体。该液体可以是储存用于以后的使用，或者可以与一个装置一起储存，使得可以由该容器移进和移出流体。这样，可以使用本发明的密封件，例如在实心塞于与容器开口之间使用，或者在一个散布头与开口之间使用。本发明的一个实施例是储存流体，为的是用火车，卡车，或者其它车辆运输。然而，液体具有蒸气相，其存在于没有被液体充满的封闭的容器的任何部分；因此，如果要防止容器泄漏出流体，必须包含这种蒸气相。使用在容器中的优选材料是聚乙烯，特别是高密度聚乙烯(HDPE)。HDPE容器比如桶典型地主要是由单一的连续的HDPE件制成。
开口最好是容器的一部分，并且最好由与容器相同的材料最好是高密度聚乙烯制成。用于容器和开口的其它材料也是适合的，例如包含碳氟化合物、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚烯烃的材料，以及本领域技术人员的其它材料。开口最好设有螺纹，以便与插入件更好地接合。螺纹可以如所要求的那样设置在开口的内侧面或者外侧面上，以与插入件接合。
开口是在这里广泛使用的一个词，意味着进入容器的开孔。开口不仅意味着开孔，而且意味着围绕并形成开孔的材料，这些材料和开口与插入件和/或密封环一起的操作相关联。这样，开口可以与容器一起整体地模制而成，可以是一个分开的部件，可以包括多个部件，或者是这些的组合。开口可以包括与密封环和插入件配合的部件，以产生密封。开口有一个密封表面，该表面适宜于对着密封环实现密封。可以将密封表面整体地模制成开口的主要部分，或者是一个分开的部分，该部件作为开口的一部分。
插入件由一种工程塑料，最好是高密度聚乙烯制成。对于插入件来说，其它的材料也是适合的，例如，包含碳氟化合物、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚烯烃的材料，以及本领域技术人员知道的其它材料。插入件最好形成有螺纹，使得可以与开口更好地接合。螺纹可以如所要求的那样设置在开口的内侧面或者外侧面上，以与插入件接合。插入件可以配装在开口内，具有装配在开口内部的一部分，或者配装在开口的顶部上。插入件有一个密封表面，它与密封件形成密封。该密封表面可以与插入件成为一个整体，或者是用来与插入件连接的一个部件，例如一个垫片，这是一个与插入件的其余部分配合的一个部件，或者是本领域技术人员知道的其它密封表面。插入件是在这里广泛使用的一个术语，它包括与开口配合的装置或者装置的各部分和密封环，以形成密封。插入件可以是单一的整体部件，或者有几个部件。
制成密封环的材料最好是可变形的、弹性的，只有很少的痕量金属和/或可浸出的金属，并且可以经受住危险流体和腐蚀性流体例如强酸和强碱的化学攻击。适用的材料是一种聚烯烃弹性体，例如ENGAGETM，这是一种由DUPONT-DOWTM制造的聚烯烃弹性体，并且在专利文件U.S.5721185和E.P.0416815中描述过，因此将这两个专利结合进来作为参考。聚烯烃弹性体的Shore A级硬度最好大约为70-95，更可取的是大约75-90，甚至更可取的是大约90，如被ATSM ShoreA级硬度检验中所确定的那样。
最好由一种单一材料制成密封环，使得这种材料在它的整个体积中有一致的化学组成。这种材料可以有几种成分例如多于一种的聚合物的混合物均匀地制成。密封环的一个实施例是一个中空的环。一个替代的实施例包括通过使用泡沫材料例如用发泡技术加工的ENGAGETM增强密封环的弹性和物理性能，这种泡沫材料例如参见美国专利号5369136，该专利结合在这里作为参考。
可选地，密封环也可以有一层外层，以厚度小于大约10毫米的一层将它喷射在或者用其它方式施加到一个芯上，厚度最好小于1毫米。这个外层与被封装起来的两种材料的O形环不同，这是因为该外层比较薄，并且由与密封环的芯相同的材料制成。
密封环是在这里广泛使用的一个术语，它意味着一个带有一个实心部分的装置，低靠固体表面形成密封，以防止流体流动。对于密封环的一种测试是将该密封环与一个开口和插入件组装起来，并且确定它是否可以保持3psi空气压力5分钟而不泄漏。密封环不限于任何特定的几何形状，而可以是例如面包圈形状的，垫片形状的，圆形的，环形的，在所有的点都是弯曲的，其可以有边缘，平的表面，在剖面图中为多边形，型面为正方形，以及适合于密封环的操作的其它形状。
密封环最好由这样一种材料制成，从而，当在硝酸溶解实验中测量时，它的痕量金属的总含量少于5000百万分之一(ppm)，更可取的是少于1000ppm，最可取的是少于500ppm。要对在这里描述的材料实行“检验”。对于密封环来说，DUPONT-DOWTM的聚烯烃弹性体ENGAGETM是一种适用的材料，例如ENGAGETM8401。在这里使用的聚烯烃弹性体这个术语包括聚烯烃的共聚物，并且包括乙烯和辛烯的弹性共聚物。
密封环最好为面包圈形状的，纵向截面的形状为零，中间是空的，横向的截面形状在使用前为实心的圆形。替代地，可以将密封环的形状做成横截面为任何种类的多边形或者椭圆或者圆形，或者多边形和/或椭圆和/或圆形的组合。替代地，密封环的纵向截面的形状也可以为任何种类的多边形或者椭圆或者圆形，或者多边形和/或椭圆和/或圆形的组合。
通过在桶中产生一个开孔并使它装备上螺纹，或者用来与插入件接合的其它紧固件或夹紧件，在一个容器比如桶中产生一个开口，将密封系统安装在该容器上。该开口有开口密封表面，以与密封环密封起来。将密封环设置在开口中或者设置在插入件上，或者把密封环结合到开口或插入件中，成为一个永久的部分。将插入件设置在开口中，使得在插入件或开口上的螺纹或紧固件或夹紧装置相互接合。将插入件设置成使得密封环在密封环与开口密封表面和插入件密封表面之间实现密封。
在一个优选实施例中，密封系统包括一个面包圈形状的密封环，它的外表面有一个内部，此内部部分地由面包圈的内径确定，外表面的外径部分地由面包圈的外径确定。在使用时，面包圈的内部低靠插入件密封，且其外部低靠开口密封。
本发明包括制造开口、插入件和密封环的方法，这包括模制、吹塑、挤压以及本领域技术人员知道的其它技术。
本发明包括用来密封容器的方法，这些容器用来在半导体制造工厂中保存危险流体。这些工厂使用大量的强酸和强碱，必须安全地并且可靠地储存和分配它们，而不能有污染。危险流体是硫酸、盐酸、氢氟酸、四甲基铵的氢氧化物(TMAH)、氢氧化铵、过氧化氢、磷酸、正甲基吡啶(nMP)以及异丙醇(IPA)。在这里使用的“危险的”流体的定义与“临界点”的概念无关，而是包含在“腐蚀性”的术语中。在这里使用的流体意味着液体和/或气体和/或蒸气相。
本发明的另一方面是使用密封系统用来在半导体制造工厂和有危险流体的其它工厂中储存和运输危险流体，危险流体包括硫酸、盐酸、氢氟酸、四甲基铵的氢氧化物(TMAH)、氢氧化铵、过氧化氢、磷酸、正甲基吡啶(nMP)和/或异丙醇(IPA)。最好将密封系统设置在包含危险流体的耐腐蚀的桶中。
本发明的另一方面是用另一层材料覆盖的密封环。该密封环继续有已经描述的功能，例如能够保持压力，但是，用一层单独的材料覆盖它。此单独的材料可以是一种塑料，它增强耐腐蚀能力、保存期限、耐磨擦能力或者密封环的其它使用或性能方面。本发明与先有技术的两种材料的被封装起来的O形环不同，这是因为先有技术的O形环需要两种材料实现所指定的功能。相反，本发明的实施例提供了由单一材料加上增强它的功能的第二种材料制成出的功能性密封环。
检验和示例
对树脂进行考察，确定它们关于痕量金属的清洁程度(表I)。将相同重量的样品完全溶解，并且测量(用ENGAGETM的步骤FGTM 1343)在每种树脂中的总金属含量。挑选了四种材料：DOWTM低密度聚乙烯(LDPE)，EQUISTARTM LDPE，ENGAGETM聚烯烃，以及乙酸乙烯脂(ethylvinyl acetate)(EVA)，用来在这些结果的基础上作进一步的检验。
表I.痕量金属结果-溶解 材料 材料等级 痕量金属 的总量 (ppm) DOWTM低密度聚乙烯 779 I 309 NOVATM低密度聚乙烯 NOVAPOLTMGI-20240-A 514 EQUISTARTM低密度聚乙烯 PETROTHENETMNA 204-000 281 DOWTMENGAGETM聚烯烃弹性体 ENGAGETM8402 453 SANTOPRENETM聚烯烃弹性体 121-75-M100 5615 乙酸乙烯脂 ELVAXTM650 426 VITONTM六氟丙烯共聚物 A-241 12646
将这四种材料模制成可以用于高密度聚乙烯塑料桶的标准尺寸的O形环，并且与相同大小和尺寸的商业上可供使用的标准尺寸的O形环一起检验总金属含量，它们的尺寸是：3.0英寸最外径，2-5/8英寸内径，径向的厚度为3/16英寸；也例如参见由REAL SEALTM制成的部件号REAL SEALTM-334(表2)。通过测量在7天内在5％的超纯硝酸中由O形环浸析出金属的数量，检验这些O形环的痕量金属含量，见表2。结果表示这四种材料与两种材料的被封装起来的O形环有利地比较。
表II.痕量金属-析出检验 材料 部件号/材料等级* 痕量金属的 总量(ppb) ENTEGRISTMEPDM ENTEGRISTM部件号 1620-334 61.5 ENTEGRISTMVITON ENTEGRISTM部件号 1621-334 80.0 ENTEGRISTM含氟聚合物的被 封装起来的两种材料的O形环 ENTEGRISTM部件号 1621-334 2.7 DOWTM低密度聚乙烯 材料等级779I 3.3 EQUISTARTM低密度聚乙烯 PETROTHENETMNA 204-000 2.5 DOWTMENGAGETM聚烯烃 材料等级8200 2.5 乙酸乙烯脂 材料等级650Q 4.5
*公众可以得到ENTEGRISTM目录；目录为2001年1月的目录。
必须进行进一步的试验，以便确定这四种材料是否适合在密封系统中使用，该系统可能替代被封装起来的两种材料的O形环。表III示出了液压试验的结果，用来确定这些材料是否能够形成适当的密封，不造成泄漏。在液压试验中，把O形环安装在带有螺纹的开口上，这些开口与在ENTEGRISTM高密度聚乙烯桶部件号01-004404上使用的并且用带有螺纹的塞子密封的那些开口相同。ENTEGRISTM部件号为151-131R。用加压到25psi压力的水检验密封。
表III.液压试验结果 材料 部件号/材料等级 试验结果DOWTM低密度聚乙烯 材料等级7791 1/6泄漏EQUISTARTM低密度聚乙烯 PETROTHENETMNA204-000 0/6泄漏DOWTMENGAGETM聚烯烃 材料等级8402 0/6泄漏乙酸乙烯脂 ELVAX 650Q 1/6泄漏
在表III中汇总的结果证明ENGAGETM材料是通过液压试验的有最好的物理性质的材料，这包括弹性和变形能力。EQUISTARTM低密度聚乙烯是对于被封装起来的两种材料的O形环的一种替代品，但是，它的物理性质比ENGAGETM材料差。
用一定范围的ENGAGETM聚烯烃作进一步的液压试验，如在表IV中所汇总的那样；除了另外描述的以外，这些试验与在表III中描述的相同。ENGAGETM等级1的材料由液压试验的观点看表现最好，但是，由处理/组装的观点看它难以使用。困难包括会粘接到塑料的插入件上，从而需要用滑石粉使O形环可以在插入件上滑动，为了使O形环在插入件上工作需要很长的时间，这是因为它的变形能力有限。ENGAGETM等级2的材料有最好的处理性能，但是在液压试验中效果不好。
表IV.液压试验结果 材料 材料等级试验结果，失败/试验次数ENGAGETM等级1 8402 0/6ENGAGETM等级2* 8401 7/12ENGAGETM等级3 8407 2/12
*对较大尺寸的O形环重新试验了这种材料，在12次试验中没有失败。
通过改变O形环的尺寸和使用ENGAGETM8401等级2的材料，本发明人解决了这些问题。不使用标准尺寸的O形环，而把它们制成以较小内径成形的密封环的O形环。为了在商业上容易使用，它们适宜于有与商业上可供使用的被封装起来的两种材料的O形环相同的尺寸和形状。发现这些密封环产生有效的功能，并且在两次六个样品的试验中每个样品都不泄漏。密封环的尺寸为：内径2.545+/-0.020英寸，截面直径0.235+/-0.010英寸。
通过将密封系统暴露给不同的化学物质检验本发明的密封系统的耐腐蚀能力(表V)。用ENGAGETM等级2的材料制成密封环，并把它们安装在一个ENTEGRISTM带有螺纹的插入件(实心塞子部件号151-131R)上，将该插入件装配进一个ENTEGRISTM高密度聚乙烯桶上，该桶有整体模制的带有螺纹的开口(见图1，6和7)。由该桶上将密封系统切下，并放置在装有在表V中列出的不同化学物质的密封容器中。该密封系统直接暴露于化学物质和来自化学物质的蒸汽。监测这些容器三个月。在三个月后测量这些密封环的硬度和重量，并且与没有暴露给化学物质的对比物进行比较。基本上没有检测到密封环的直径或重量的变化，暴露给硝酸的密封环除外(见表V)。然而，密封环在硝酸中的失败对于密封环在本发明人设想的危险流体中的应用来说不是一个障碍。在表V中列出的其它数据取自公开发表的资料，不是重新作的试验。
表V.与化学物质的相容性 化学物质 EPDM VITON TMTEFLONTM被封装起来的两种材料的O形环 密封环 硫酸 否 是 是 是 硝酸 否 是 是 否 盐酸 否 是 是 是 氢氟酸 否 是 是 是 四甲基铵的 氢氧化物 (TMAH) 是 否 是 是 氢氧化铵 是 否 是 是 过氧化氢 是 是 是 是 磷酸 是 是 是 是 正甲基吡啶 (nMP) 是 否 是 是 异丙醇 (IPA) 是 是 是 是
在这里公开的实施例和示例是本发明的示例，且不希望它们限制本发明的范围；在他们阅读本申请之后，本领域技术人员将知道本发明的许多替代的实施例。