专利名称：手持式泡沫剂分配器及分配系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及垫式包装设备和技术，更具体来说，涉及一种形成泡沫缓冲垫的装置，其中，泡沫剂被分配入装有被减震物品的容器中。泡沫剂在硬化时产生气体，其结果是以定制的式样使容器充满包围着被包装物品的硬化泡沫。
本发明涉及为包装的目的而使用泡沫剂。在许多包装应用中，易碎的物品或其它需要保护以免不利的移动或破损的物品，特别是形状和尺寸不规则的物品一直是包装在疏松、易碎或衬垫类材料中，或包装在保护性泡沫聚合物包装材料，如注塑的泡沫聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯碎屑或其它类似材料中。
本发明涉及泡沫就位包装。泡沫就位包装是包装易碎或其它物品的有用方法。
用于在泡沫中包装物品的一种技术包括在物品被包装时在适当位置产生泡沫。例如，当某些化学品混合时，它们产生聚合物产物，同时产生气体如二氧化碳和水蒸汽。如果所选的化学品硬化较为迅速，它们可以用来形成硬化的聚合物泡沫，其中泡沫是由于气态的二氧化碳和水蒸汽在混合物化时离开混合物而形成的。典型的泡沫剂包括混合时可产生聚氨酯、二氧化碳和水蒸汽的聚氨酯前体。当聚氨配成形和硬化时，上述气体同时产生，因而在聚氨酯固化前(一般为几分钟或更短的时间)，呈聚合物泡沫形式，其膨胀而占据容器中的留下的空间，从而形成被包装物品的衬垫。
一种泡沫就位包装技术是将被包装物品放入容器中，盖上聚合物膜或其它保护其免受液体影响的材料，在容器的留下的空间中注入一定量的泡沫剂，然后封闭容器。当泡沫剂发泡时，它注满容器的留下的空间，形成围绕物品的定制形状的泡沫衬垫。
为了进行较大容积的包装操作，即，需要快速连续地形成许多泡沫保护包装的操作来说，已经研制出许多自动装置并转让给本发明的受让人，例如美国专利第4,674,268号、第4,800,708号和第4,854,109号中描述和要求保护的装置。
但是，在其它情形中，仍需要进行泡沫就位包装，但并不需要自动的机械，或从成本、效率或其它观点来看不宜使用自动机械。在这种情形中，泡沫就位包装是通过提供通常为两种的发泡化学品，并将注射分配器连接于有关化学品供应源而完成的。化学品在分配器中混合以形成泡沫剂。这种分配器的早期实例可见美国专利第3,687,370号、 第3,945,569号、第4,023,733号、第4,159,079号和第4,426,023号。
更新的一种手持式包装系统是康涅狄格州Danbury的密封空气公司的Instapak分部生产的INSTAPAK808/870泡沫包装系统。“808”系统对手持式装置有重大改进，主要原因是其采用了电动机而不是气泵系统，以及它包括了作为其它共同转让的专利主题的许多重要特征。
但是，在改进808系统的努力中，已经认识到各种特征可以是改进的对象。例如，808系统的手持式分配器部分是由金属制成的。金属增加了手持部分的重量，这是造成操作者疲劳，降低效率的一个因素。金属也比其它材料更为昂贵并需要特别的工具和制造设备。
另外，电动机驱动的808分配器位于注射阀筒(injectioncartridge)上方。因此，在封闭的环境中，它可能阻挡操纵者的观察注射阀筒开口的视线，泡沫剂是从上述开口喷出的。
因此，在进一步改进上述装置和泡沫分配器的努力中，仍需要一种更符合人机工程学的分配器，以及重量减轻，可保持808系统的重大优点，但同时有着重大改进的分配器。
因此，本发明的目的是提供对上述种类的泡沫分配系统的一系列改进。
为了满足上述目的，本发明的用于分配泡沫剂的系统包括一种用于分配泡沫剂的手持式分配器，它特别适用于泡沫就位(foam-in-place)包装系统。该分配系统包括用于将泡沫剂从供应源泵送至分配器的泵；一个连接于泵，用于从泵输送泡沫剂的软管；以及一个连接于软管的手持式分配器。手持式分配器包括一个壳体，一个在壳体中的马达，一个在壳体中由马达驱动的传动装置，以及一个在壳体中由传动装置驱动以便根据需要分配泡沫剂的阀筒(valving cartridge)。具体来说，马达设置在阀筒下面，提供了一种符合人机工程学的沿壳体顶部的良好视线通路。
通过下述附图和详细描述进一步阐明本发明的上述和其它目的和优点及其实现方式。
图1是在典型使用中的按照本发明的分配器系统的立体图；图2是按照本发明的分配器的立体图；图3是按照本发明的分配器的某些工作部分的局部和分离的立体图；图4是按照本发明的电机及传动部分的分解立体图。
本发明是一种用于分配泡沫剂的系统，它包括一个手持式分配器，其用于分配泡沫剂，该系统特别适用于泡沫就位包装系统。
图1是上述系统的典型安装和使用的立体图。图1表示出两个从各自的供应筒22和23泵送泡沫剂的泵20和21。熟悉泡沫系统的技术人员知道，典型的聚氨酯泡沫是由异氰酸酯和多元醇制备的，因此，按照本发明的系统一般包括两个泵，每种前体化学制品一个泵。一对软管固定在一起，从供应泵20和21至手持式分配器25使用一个标号24。如图1所示，软管24最好保持在地板上方以便于移动及安全，由一个软管吊架28固定在位，吊架28在图中是由支架26支承的。
分配系统还包括一个电子控制器27，它是远离两个泵和分配器的，将在下文中进一步详述。
如图1所示，操纵者对系统的应用包括从卷筒30选择一部分塑料膜，用它附在容器如纸板箱31内。易碎物体可放在箱内并包缠一些卷筒30的塑料膜，然后，将一定量的泡沫送入容器内。然后在关闭和密封容器时，泡沫剂产生固化和硬化泡沫，由于原来是以液态分配的，泡沫膨胀并占据容器空隙部分的形状，从而围绕易碎物品形成定制的泡沫垫。
图2是按照本发明的分配器25的立体图。该分配器包括一个壳体32、一个在壳体内的马达33、一个在壳体内由马达驱动的传动装置34和在壳体32内由传动装置34驱动以便根据需要分配泡沫剂的阀筒35。马达33放置在阀筒35之下以便沿壳体顶部提供观察通路。从图1可以看出，这种观察通路对分配器和整个分配系统的操纵者十分有利。
阀筒35可从阀夹组件36上简便地卸下。拆卸的设计和操作在美国专利第4,469,251号中描述，该专利在本申请中引作参考文件。阀筒35的设计和操作在美国专利第4,568,003号中详述，该专利在本申请中引作参考文件。
如图2和3所示，分配器25还包括画成阀夹组件36的装置，其用于向阀筒35提供泡沫前体。阀夹组件的设计和操作在美国专利第5,215,226号中详述，该专利在本申请中引作参考文件。阀筒35一般设计成可从阀夹组件36上拆卸下来。为了防止阀筒35不适当在位时分配泡沫，组件36的设计要求，关掉手柄37(因而关掉前体流)才可卸下阀筒35。或者，在流体可流回阀筒35之前，组件的手柄37必须被转回至其夹紧位置。
图1表示出连接于分配器25的软管24。为了清晰起见，图2和3中未画软管，但是它们连接于阀夹组件36的后部。因此，阀筒35还包括一个混合腔以及用于分别向混合腔供应两种泡沫前体的装置。混合腔及进入通道在美国专利第5,186,905号中详述，该专利在本申请中引作参考文件。
马达33最好是电动机，系统的一个实在的优点就是它可以全电动地操作。触发器40起动马达以驱动传动装置34和阀筒35。
如图2所示，壳体32包括一个上部和一个下部，上部基本纵向平行于阀筒35的轴线延伸，下部从上部基本垂直向下延伸并形成分配器25的壳体32的手柄41。壳体32最好由工程塑料制成，工程塑料可有许多种选择。本专业中常用的术语“工程塑料”是指那些显示“硬度、强度、可机加工性、尺寸稳定性、不可燃性和对腐蚀大多数酸和热的耐受性的聚合物”。
在推荐实施例中，壳体32是由若干件构成的，因而壳体可以快速简便地因使用原因更换而无需拆卸整个分配器。如图2和图3所示，壳体32的后部承载马达33和传动装置34，并构成分配器25的构架组件。因此，壳体32的后部可方便地装有分配器的大部分机件。
与马达33相对于传动装置34和阀筒35的位置有关，可注意到，阀筒35是一个带有轴向阀杆38的圆筒，因此，在本发明的推荐实施例中，马达33位于圆筒形阀筒的纵轴线以下。
图3表示分配器25的一些附加细部结构，分配器25带有壳体32和一些其它未画出的特征。首先，图3表示出一根电力线和及其连接于分配器25后部的适当接头。马达33详细地表示在图3和4中，传动的功能部分在马达的后方。图3也清楚地画出马达处于阀筒35轴线下面的位置关系。
图4表示马达33、传动装置34的主动齿轮43、被动齿轮44，传动装置还有另一个在复合轴46上的齿轮45。轴46以这些装置的典型方式装在阀筒35上，这里不再赘述。
整个分配系统包括一系列附加特征。首先，如前面提到且如图1所示，分配系统包括远离泵和远离分配器的电子控制器27。该控制器一般包括一个主板和一个电力管理板。主板是控制泵、软管和分配器的电操作的电路部分。电力管理板将可用电力转化为主板所需要的频率和电压。
这个目标的实例是四个电力管理板单相、50或60周(赫兹)、170至265伏(交流电“Vac”)和30安培(主要北美)；三相Δ形结构、50-60赫兹、相对相170Vac、每相30安培(主要北美)；三相Δ形结构、50-60赫兹、相对相170Vac、每相20安培(欧洲某些地区)；以及三相Y形结构、50或60赫兹、相对中线170至265Vac、每相16安培。电力管理板将一种特定的电相结构分配成一种用于电控制板的标准结构。
上述板控制分配器和泵的部分，也向软管24提供电流以便加热软管，把软管中的泡沫剂保持在提高的温度上。
因此，泵20和21一般是电驱动和电控制的，分配系统包括如图1所示的有关电缆47。
但是，作为本发明的一个具体优点，泵20和21还包括其自己的电控制装置。通过将泵的电控制装置的一部分设置在泵上，显著减小了泵必须由在泵20，21和控制器27之间传递的信号控制的程度，这样就显著减小了在泵20，21和控制器27之间信号传递产生的无线电频率(RF)干扰。正如各工程领域技术人员所知道的那样，减小这种RF干扰在许多国家中是强制式的。
在附图和说明书中已经公开了本发明的典型推荐实施例，虽然已经采用了专用术语，但它们只是以通用和描述性意义而被使用，并非用于限定的目的，本发明的范围是在权利要求书中限定的。
权利要求
1.一种用于分配泡沫剂且特别适用于泡沫就位包装置系统的手持式分配器，所述手持式分配器包括一个壳体(32)；一个在壳体中的马达(33)；一个在壳体中，由所述马达驱动的传动装置(34)；以及一个在壳体中阀筒(35)，其由所述传动装置驱动，用于根据需要分配泡沫剂；所述马达设置在所述阀筒下面，以便沿所述壳体顶部让出视线通路。
2.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于所述阀筒可卸式地连接于所述传动装置；还包括一个阀夹组件(36)，其用于将所述阀筒固定于所述壳体。
3.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于所述阀筒还包括一个混合腔，所述分配器还包括用于分别向所述混合腔供应两种泡沫前体的装置。
4.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于所述马达是电动机，还包括一个触发器(40)，其用于启动所述电动机以便驱动所述传动装置和所述阀筒。
5.根据权利要求1所述的分配器，其特征在于所术壳体是由工程塑料制成的，并包括一个上部和一个下部，所述上部基本纵向平行于所述阀筒的轴线延伸，所述下部从所述上部基本垂直向下地延伸且形成一个所述壳体和所述分配器的手柄。
6.按照权利要求1所述的分配器，其特征在于所述阀筒是一个带有阀杆(38)的圆筒，所述马达位于所述圆筒形阀筒的纵轴线下面。
7.一种用于分配泡沫剂的系统，其包括一个用于分配泡沫剂的根据权利要求1所述的手持式分配器，特别适用于泡沫就位包装系统，所述分配系统包括一个用于将泡沫剂从供应源泵送至分配器的泵(20，21)；一条连接于所述泵，用于运送来自所述泵的泡沫剂的软管；以及一个根据权利要求1所述的手持式分配器(25)。
8.根据权利要求7所述的分配系统，其特征在于还包括一人远离所述泵且远离所述分配器的电子控制器(27)。
9.根据权利要求8所述的分配系统，其特征在于所述泵是一个电驱动和电控制的泵；所述分配系统还包括分别在所述泵和所述控制器之间和在所述控制器和所述手持式分配器之间的电缆(47)，其用于在所述泵和所述控制器之间和在所述控制器和所述分配器之间传送电控制信号。
10.根据权利要求9所述的分配系统，其特征在于所述泵还包括泵的电子控制装置以便减小所述泵必须由在所述泵和所述控制器之间传送的信号来控制的程度，从而减小由在所述泵和所述控制器之间的信号通信所产生的无线电频率(rf)干扰。
11.根据权利要求7所述的分配系统，其特征在于所述软管还包括加热装置，以便在所述软管中将泡沫剂保持在液态。
12.根据权利要求7所述的分配系统，其特征在于包括两个泵，其分别用于从分开的供应源向所述手持式分配器泵送各自的泡沫前体；以及两条软管，每个所述泵连接一条，以便分别从分开的供应源向所述手持式分配器运送各自的泡沫前体。
13.根据权利要求8所述的分配系统，其特征在于所述远距离电子控制器包括一个主板和一个电力管理板。
14.根据权利要求13所述的分配系统，其特征在于所述电力管理板是单相的。
15.根据权利要求13所述的分配系统，其特征在于所述电力管理板是三相的。
16.根据权利要求13所述的分配系统，其特征在于所述电力管理板将一种特定的电相结构分配成一种用于控制板的标准结构。
17.根据权利要求13所述的分配系统，其特征在于所述主板控制所述分配器和所述泵部分。
18.根据权利要求13所述的分配系统，其特征在于所述主板向所述软管提供电流，以便加热所述软管，使泡沫剂在所述软管中保持在一个升高的温度上。
全文摘要
本发明涉及用于分配泡沫剂的手持式分配器,其特别适用于泡沫就位包装系统。这种手持式分配器包括一个壳体;一个在壳体中的马达;一个在壳体中由马达驱动的传动装置;以及一个在壳体中由传动装置驱动以便根据需要分配泡沫剂的阀筒。马达位于阀筒下面以便沿壳体顶部让出视线通路。
文档编号B05B7/02GK1171075SQ95197025
公开日1998年1月21日 申请日期1995年12月15日 优先权日1994年12月21日
发明者乔治·T·伯特伦, 约翰·J·科里根三世, 帕特里克·S·拉孔布, 米歇尔·R·科纳克 申请人:气体密封有限公司