专利名称：模块化窄外形泡沫分配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及带衬垫的包装设备和技术，确切地说涉及一种用来形成这样一种类型的泡沫衬垫的装置，其中一种可发泡组分被分配进一个塑料袋中，塑料袋本身又被放进一个容器中，该容器盛装需要缓冲的物品。袋中的可发泡组分在固化时生成气体并造成以吻合的方式包围被包装物品的固化泡沫衬垫。
背景技术：
本发明涉及把可发泡组分用于包装目的。在许多包装场合，易碎物品或那些另外需要保护防止不想要的窜动或破损的物品，特别是具有不规则形状和尺寸的物品，曾经被包装在松散的易碎材料或衬板型材料中或者在保护性泡沫聚合物包装材料中，例如注塑泡沫聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯碎片、或其他类似材料。
本发明涉及现场发泡包装，一种提供用来包装易碎物品或其他物品的有用的替代方法的技术。
顾名思义，现场发泡包装包括在需要保护的物品被包装的同时生成泡沫衬垫。例如，当某些化学品被混合时，它们在生成诸如二氧化碳和水蒸汽之类气体的同时形成聚合物生成物。如果这些化学品被选成那些较快固化的，则它们可以用来形成固化泡沫聚合物，其中泡沫是由随着它固化而离开混合料的气态二氧化碳和水蒸汽产生的。典型的可发泡组分包括氨基甲酸乙酯前体，它们在混合时生成聚氨酯、二氧化碳和水蒸汽。随着氨基甲酸乙酯形成并固化，这些气体同时生成，致使到氨基甲酸乙酯固定(一般是几分或更短的一段较短的时间)时它采取一种泡沫聚合物的形式，膨胀到充满容器内的空闲空间并借此给被包装的物品加衬垫。
用于现场发泡包装的一种技术是，把将要包装的对象放进一个容器，用一种聚合物薄膜或其他材料盖住它，保护它不受液体之害，把一定数量的可发泡组分注入容器的其余部分，然后合上容器。随着组分发泡，它充满容器的其余部分，在物品周围形成一个形状吻合的泡沫衬垫。在这种情况下，就地发泡包装可以用一个可发泡化学品源，通常是两个，和一个连接各自化学品源的注射分配器来完成。化学品在分配器内混合以便形成可发泡组分。这种分配器的早一些的型式的例子包括美国专利号3 687 370，3 945 569，4 023 733，4 159 079和4 426 023中所述的那些。
对于较大体积的包装操作，即那些需要一些泡沫保护包装比较快地连续进行的，一些自动化装置已经被开发并被转让给本发明的受让人。示例性的装置在美国专利号4 674 268，4 800 708和4 854 109和5 376219中描述和提出权利要求。
如以上美国专利中对较大体积的包装装置说明的那样，泡沫被注入两个塑料薄膜材料行进带之间。在某种情况下，用两个分开的带，然后沿每个纵缘和每个横缘封合以形成袋。在另一种情况下，可以用一个管，使得只需要横向封合即形成袋。在另外一种情况下，可以用一种C形折叠原料，使得除了横向封合外只有一个侧缘需要封合。在这些情况的每一种中，分配泡沫的装置必须在实体上布置在行进的带之间，或者十分靠近地邻接带汇合点。如果分配器靠近带汇合点布置，则它未被带完全包围，而且将倾向于允许泡沫逃逸并喷溅到不想要的部位。像熟悉这种系统的那些人很好地了解的那样，可发泡组分的性质是这样的，即它们比较粘稠并且倾向于如果不加以控制则它们会环绕包装装置以其不希望有的面目变得几乎到处都是。
对喷溅问题的一种解决办法是把分配器布置在行进的薄膜材料带之间。在该配置中，如果可发泡组分在它被分配时喷溅，则它将更可能被捕捉到正在由行进的塑料薄膜带形成的袋中。
然而，分配器在行进的带之间的存在带来一组不同的问题。具体地说，由于带一般从原料辊行进，所以它们处于扁平取向并且以较高的速度在各种驱动辊和从动辊系之间行进。如果迫使这些带环绕并包围分配器行进，则它们通常需要沿一个开始为平面，然后被分配器的实体尺寸转向，然后恢复比较扁平的平面路径的路径行进。然而，薄膜路径从平面的扁平取向改变成必须环绕分配器掠过，在“引导”塑料薄膜材料方面带来一些问题。具体地说，当塑料薄膜被从其平面路径转向时，并且它本身倾向于变得从其行进路径移位和本身变得从驱动它并且还封合纵缘和横缘的辊系移位。当塑料薄膜变得以该方式移位时，分配装置的运行通常必须停止，操作者必须分离诸辊，弄平诸带，重新接合诸辊，并重新起动该过程。
因此，存在着对这样的分配器系统的需要，该系统能比较方便地被完全保持在薄膜的行进的带、管或折叠片之内或之间，以便不把它喷溅到别处地分配泡沫，并且与此同时该系统在制袋过程期间将把行进带的行进路径的混乱减至最少。
作为伴随现场发泡包装的一个附带的问题，以及像由上面说明的对泡沫和它的特性的描述所暗示的那样，泡沫的性质和分配它的比较复杂的装置带来对定期预防性维护以及意外修理两者的需要。在较大体积包装操作中，任何这种为了维护的中断都可能代表在分配装置停止正常运行并被维护或保养的同时效率的明显损失。像针对分配器和其他系统的专利所显示的那样，该装置比较复杂，因而预防性维护和修理可能比较费时间。
因此，存在着对这样的分配器或分配器系统的需要，其中为了修理一个或多个零件(特别是机芯)所需要的分解和重新组装可以压缩到最低限度并很快地完成。
发明的目的和概要因此，本发明的一个目的在于，提供一种用来分配可发泡组分的分配器，该分配器对于其中行进带必须保持彼此邻接的设备来说特别有用，并在保养、维护和修理方面提供优越性。
本发明用一种用来分配可发泡组分的分配器满足此目的，该分配器包含第1模块和第2模块。第1模块包括一个第1壳体，一个在第1壳体中的流体流动管接头，以及在第1壳体中并与流体流动管接头流体连通的截止阀机构。第2模块包括一个第2壳体，以及一个在第2壳体中的用来接收来自截止阀机构和来自流体流动管接头的流体的阀门机芯。包括用来把第1模块和第2模块彼此固定的机构，使阀门机芯与截止阀机构并从而与流体流动管接头流体连通，以便发泡前体能从发泡管接头行进到阀门机芯并从该机芯被分配以形成泡沫。
在另一方面，而且为了把分配器剖面减至最小，流体流动管接头的流动轴线基本上彼此共面，截止阀机构中的流体流道的流动轴线基本上与流体流动管接头的轴线共面，而机芯定位成其分配轴线基本上与所述流体流动管接头的轴线，并与截止阀机构中的流体流动通道的轴线共面。
本发明的以上和其他目的、优点和特征，以及完成本发明的方式，在考虑结合附图进行的本发明的以下详细描述时将变得更容易明白，这些附示最佳的和示例性的实施例，而且这些附图中附图简介
图1是一种能为包装目的比较快地连续形成泡沫衬垫的装置的透视图；图2是根据本发明的分配器的透视图；图3是图2的分配器的俯视图；图4是图2和图3的分配器的侧立面视图；图5是根据本发明的分配器的分解透视图；图6是本发明的分配器的模块之一的放大局部分解图；图7是本发明的分配器的另一个模块的另一个放大透视图；以及图8是本发明的分配器的两模块的部分的并且特别图示某些内部流动通道的透视图。
详细描述本发明是一种用来分配可发泡组分的分配器。像背景部分中说明的那样，这种分配器往往被包含在大的较高速度包装装置，例如图1中总标号为10的装置中。如图1中所示，装置10是这样一种类型，即它使用两个分离的塑料片材辊11以形成袋，用总标号为12的分配器向该袋中注射可发泡组分。如图1所示，塑料片材11被布置成面对面的关系以形成袋，但是在某点必须被充分地分开以便分配器12有个位置，从该位置它能在片材11之间分配泡沫。
图2、图3和图4较详细地图示本发明的分配器12。它们图示出分配器包含一个总标号为13的第1模块和总标号为14的第2模块。第1模块13有第1壳体15，而第2模块14有第2壳体16。第1壳体15包括一个流体流动管接头，最好是两个流体流动管接头，这些管接头在附图中被画成螺纹软管接头17。如上所述，一种形成泡沫的常用方法是使用两种发泡前体材料，这些材料在混合在一起时形成一种发泡组分(混合物)，于是分配器12通常将包括两个管接头，但是应该指出，在其他情况下管接头数不限于两个。
第1模块还包含截止阀机构(在图5中较详细地图示)，但对于该机构在图2和图4中阀柄示于20。
第2模块14和它的壳体16包括一个阀门腔，该阀门腔在所示实施例中包含在图2和图4中总标号为21的阀门(或“注射”)机芯(芯筒)。如所有图所示，阀门机芯在第2壳体16内部(即基本上在其内或被它所包围)，用来接收来自截止阀机构和流体流动管接头17的流体。应该指出，虽然阀门腔在这里被图示为机芯21，但是由该模块本身或在其内形成的自有腔将代表等同的结构并实现等效的功能。
图5表示分配器还包括用来把第1模块和第2模块彼此固定的，画成螺栓22和柱23的机构，使阀门机芯21与截止阀机构和流体流动管接头17流体连通，以便发泡前体能从发泡管接头17行进到阀门机芯21并从机芯21被分配以形成泡沫。如图5、图6和图7中所示，柱23包括一个阴截锥形开孔24而螺栓22同样包括一个阳截锥形部25。图8示出，第1模块13的壳体15包括一个孔26，用以接纳进入第1壳体15的柱24。同样，壳体15包括一个螺栓孔27(大概在图6中看得最清楚)，当壳体15和壳体16彼此接合时，螺栓22和它的截锥形部25能被接纳于该螺栓孔中，转而接合柱23上的截锥形部24，以便把柱固定在孔中，从而把两模块固定在一起。图5、图7和图8示出，柱23在顶部包括一个开口部30，该开口部的功用是随着螺栓22被旋紧，允许柱23的上部被强制分离，从而更牢靠地把模块13和14保持在一起。
图5和图8示出，分配器的所有各个部分都是彼此流体连通的。具体地说，软管接头17配装进第1模块13和它的壳体15的开孔31中。图8中的内部线示出，这些软管接头17本身又与截止阀机构的阀腔32，并经壳体16上部中的开孔33与第2模块14的壳体16，并从那里经第2壳体16的内部通道到阀门机芯21流体连通。因此，在最佳实施例中，第1壳体15和第2壳体16两者都包含带有通过它的流体流动通道的整体(实体)多面体，以界定发泡前体的从供应源(通常是软管)到用来分配的机芯21的流体流动路径。除了材料应能承受住发泡前体化学品外，用以制造壳体的具体材料无关紧要。多种金属是适用的，某些工程塑料也一样适用。塑料还提供重量较轻的优点，而且用塑料(聚合物)制造的零件往往可以模塑并且因而比金属更容易制成复杂的形状，金属在许多场合可能要机加工(切割和钻削)成同样的形状。
截止阀的性质和工作在图5和图6中进一步图示，这些图示出，阀柄20连接于阀杆34，该阀杆本身又带有流体通道35。在图5和图6中，阀柄20和阀杆34取向成阀通道35垂直于流体从软管接头17经壳体15的流动方向。为了打开阀，柄20必须垂直地转过90°，而且像从它们的形状和相对于壳体15的位置所看到的那样，通常是向内转动，即左边的阀柄20顺时针转动，而右边的阀柄20逆时针转动。
当阀柄20这样转动时，它们重叠并覆盖螺栓22的顶部，这有助于把模块固定在一起。或者说，直到阀柄20处于关闭位置而不是打开位置之前，不可能把螺栓22拆下，不可能把模块彼此分开。因此，这种结构给截止阀提供了这样一种机构，即当第1模块与第2模块彼此分开时用来防止流体流动，而当截止阀打开时用来防止第1模块与第2模块彼此分开。
阀机芯21具有在许多先有专利中所描述的类型，这些专利包括但不限于第4 469 251，4 568 003，5 186 905，以及5 255 847号。然而，一般来说，它形成一个在一端带有轴向孔36的圆柱体(或一种等同形状)。一个轴向阀门杆(未画出)可进出孔36运动，以便对可发泡组分的流动打开和关闭机芯21。该机芯包括一个当该孔被阀门杆打开时与该孔流体连通的混合腔(也未画出)。在该圆柱体的圆周面上的一对孔-其中之一在图5中示于37-与混合腔连通，以便使两种分开的发泡前体组分能进入该圆柱体混合，并作为一种可发泡组分被分配。
图5、图6和图7还示出，第2壳体16能包括各自的上部和下部40和41，注射机芯21在它们之间，而且其中该上部和下部还包括用来把机芯21固定于上部与下部40和41之间的画成螺栓42的机构。这些图还画出几个O形圈38，它们可以按希望或需要被包括，以帮助密封各自通道的部分。
在另一方面，该分配器给出特别窄的外形(轮廓)，这把掠过分配器行进的塑料薄膜从它的原本直线的行进路径偏移的程度减至最小，从而把与该偏移连带的任何问题减至最少。在这方面，如各附图中所示，软管接头的流动轴线基本上彼此共面。同样，由截止阀机构的零件(20，24和35)所界定的流体流动通道同样与流体流动管接头17的轴线基本上共面，而且机芯22的分配轴线同样与流体流动管接头的轴线和阀机构中的流体流动通道的轴线两者共面。
由于所有这些零件都布置在基本上同一平面内，所以分配器12的总体外形可以减至最小，从而把掠过分配器12的薄膜的偏移相应地减至最小。想要的话，分配器12可以进一步被包围在定做的壳体中，这也有助于塑料薄膜不受干扰地在分配器上通过。
图5示出，分配器12包括其他优越的细节，例如配装于第2壳体16的上部40中的过滤器43。也如图5中所示，过滤器靠适当的螺栓44和挡圈45保持就位。
在最佳实施例中，分配器是电驱动的，并且因而包括一个电动机46以驱动阀门机芯21和一个传动系，以便由电动机46来驱动该机芯。在所示的实施例中，该传动系包括齿轮箱47，和轴组件50。应该指出，靠电动机46和传动系47实现的轴50的转动用来侧向地移动该阀门机芯中的阀门杆，以便打开和关闭机芯21中的泡沫分配孔36。图5还示出一个附加的壳体组件51，该组件支撑轴组件50的部分并且还实体上把齿轮箱47连接于分配器的第1模块13，利用例如图5中所示的螺栓52以常规的方式来连接。
图2，图3和图4还示出，该分配器可以包括一种安装夹具，例如柱53和面板54，以及软管支撑板55。有很多系统用来在软管中向管接头，例如螺纹软管接头17输送发泡前体，这些系统一般来说在本专业中是已经公知的，这里将不另行详细描述。
在另一方面，本发明包括一种为包装目的而形成泡沫衬垫的方法，该方法包括沿预定的行进路径面对面接触地送进一对塑料片；从它们的面对面接触分开这些片；沿一个窄的泡沫注射装置的对置两侧引导所分开的片，同时把所分开的片对它们原来的行进路径的偏转角减至最小；在所分开的片之间注射可发泡组分；以及再次引导这些片进入面对面的关系，同时封合这些片的未封合边缘，以形成装有可发泡组分的袋。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型的最佳实施例，虽然使用了专门术语，但是仅是按一般性和描述性意义而不是为了限定的目的使用的，本发明的范围在以下权利要求中提出。
权利要求
1.一种用来分配可发泡组分的分配器，它包括一个第1模块，包括一个第1壳体，一个在所述第1壳体中的流体流动管接头，在所述壳体中的并与所述流体流动管接头流体连通的截止阀机构；以及一个第2模块，包括一个第2壳体，一个用来接收来自所述截止阀机构和所述流体流动管接头的流体的在所述第2壳体中的阀门腔；以及用来把所述第1模块和第2模块彼此固定的机构，使所述阀门机芯与所述截止阀机构和所述流体流动管接头流体连通，以便发泡前体能从所述流体流动管接头行进到所述阀门腔，并从所述阀门腔被分配以形成泡沫。
2.根据权利要求1所述的分配器，包括在所述第1壳体中的两个流体流动管接头和在所述截止阀机构中的两个阀通道，每个所述流体流动管接头与一个各自的阀通道流体连通。
3.根据权利要求2所述的分配器，其中所述流体流动管接头包括流动管接头。
4.根据权利要求1所述的分配器，其中所述截止阀包括当所述第1模块与所述第2模块彼此分开时用来防止流体流动的机构，以及当所述截止阀打开时用来防止所述第1模块与第2模块彼此分开的机构。
5.根据权利要求2所述的分配器，其中所述阀门腔包括一个阀门机芯。
6.根据权利要求5所述的分配器，其中所述第2壳体包括各自的上部和下部，所述机芯在它们之间，而且其中所述上部和下部还包括用来把所述机芯固定在所述上部与下部之间的机构。
7.根据权利要求5所述的分配器，其中所述第2壳体还包括在所述截止阀与所述机芯之间的流体过滤器。
8.根据权利要求1所述的分配器，还包括一个电动机；以及一个由所述电动机驱动的用来打开和关闭所述阀门机芯的传动系。
9.根据权利要求1所述的分配器，其中所述第1壳体包括一个带有通过它的流体流动通道的空间多边形。
10.根据权利要求1所述的分配器，其中所述第2壳体包括一个带有通过它的流体流动通道的整体多面体。
11.根据权利要求1所述的分配器，其中所述模块固定机构包括一个在所述第2壳体上的柱，一个在所述第1壳体中的孔，以及把所述柱固定于所述孔中的机构。
12.根据权利要求5所述的分配器，其中所述阀门机芯包括一个在其一端带有一个轴向孔的圆柱体；一个可进出所述孔运动以便对可发泡组分的流动打开和关闭所述机芯的阀门杆；一个在所述圆柱体中的当所述孔被所述阀门杆打开时与所述孔流体连通的混合腔；以及一对孔，在所述圆柱体的圆周面上并与所述混合腔连通，以便使两种分开的发泡前体组分能进入所述圆柱体混合，并作为一种可发泡组分被分配。
13.根据权利要求2所述的分配器，其中所述流体流动管接头的流动轴线基本上彼此共面；在所述截止阀机构中的所述流体通道的流动轴线与所述流体流动管接头的所述轴线基本上共面；以及所述机芯被布置成它的分配轴线与所述流体流动管接头的所述轴线并与所述阀机构中的所述流体流动通道的所述轴线基本上共面。
14.一种用来分配可发泡组分的分配器，它包括一个带有流体流动管接头的壳体；在所述壳体中的截止阀机构，所述截止阀机构有一个与所述流体流动管接头流体连通的各自的流体流动通道，而且所述截止阀机构中的所述流体通道的流动轴线与所述流体流动管接头的所述轴线基本上共面；以及一个在所述壳体中的与所述阀机构和所述流体流动管接头流体连通的注射机芯，所述机芯被布置成它的分配轴线与所述流体流动管接头的所述轴线并与所述阀机构中的所述流体流动通道的所述轴线基本上共面。
15.一种用来分配可发泡组分的分配器，它包括一个带有两个流体流动管接头的壳体，而且所述流体流动管接头的流动轴线基本上彼此共面；在所述壳体中的截止阀机构，所述截止阀机构有一个与所述流体流动管接头中的每一个流体连通的各自的流体流动通道，而且所述截止阀机构中的所述流体通道的流动轴线与所述流体流动管接头的所述轴线基本上共面；以及一个在所述壳体中的与所述阀机构和所述流体流动管接头流体连通的注射机芯，所述机芯被布置成它的分配轴线与所述流体流动管接头的所述轴线并与所述阀机构中的所述流体流动通道的所述轴线基本上共面。
16.根据权利要求15所述的分配器，其中所述流体流动管接头包括流动管接头。
17.根据权利要求15所述的分配器，其中所述截止阀包括当所述第1模块与所述第2模块彼此分开时用来防止流体流动的机构，以及当所述截止阀打开时用来防止所述第1模块与第2模块彼此分开的机构。
18.根据权利要求15所述的分配器，其中所述第2壳体包括各自的上部和下部，所述机芯在它们之间，而且其中所述上部和下部还包括用来把所述机芯固定在所述上部与下部之间的机构。
19.根据权利要求15所述的分配器，其中所述第2壳体还包括在所述截止阀与所述机芯之间的流体过滤器。
20.根据权利要求15所述的分配器，还包括一个电动机；以及一个由所述电动机驱动的用来打开和关闭所述阀门机芯的传动系。
21.根据权利要求15所述的分配器，其中所述第1壳体包括一个带有通过它的流体流动通道的整体多面体。
22.根据权利要求15所述的分配器，其中所述第2壳体包括一个带有通过它的流体流动通道的整体多面体。
23.根据权利要求15所述的分配器，其中所述模块固定机构包括一个在所述第2壳体上的柱，一个在所述第1壳体中的孔，以及把所述柱固定于所述孔中的机构。
24.根据权利要求15所述的分配器，其中所述阀门机芯包括一个在其一端带有一个轴向孔的圆柱体；一个可进出所述孔运动以便对可发泡组分的流动打开和关闭所述机芯的阀门杆；一个在所述圆柱体中的当所述孔被所述阀门杆打开时与所述孔流体连通的混合腔；以及一对孔，在所述圆柱体的圆周面上并与所述混合腔连通，以便使两种分开的发泡前体组分能进入所述圆柱体、混合，并作为一种可发泡组分被分配。
25.一种以塑料薄膜源的最小横向偏移为包装目的而形成泡沫衬垫的方法，该方法包括沿预定的行进路径以面对面的关系送进一对塑料薄膜材料片；从它们的面对面的关系分开这些片；沿一个泡沫注射装置的对置两侧引导所分开的片，同时把行进的片的偏转角减至最小；在所分开的片之间注射可发泡组分；以及再次引导这些片进入面对面的关系；同时封合这些片的未封合边缘，以形成装有可发泡组分的袋。
全文摘要
一种用来分配可发泡组分的分配器(12)包括一个第1模块(13),第1模块包含一个第1壳体,一个在第1壳体(15)中的流体流动管接头,一个在第1壳体(15)中并与流体流动管接头(17)流体连通的截止阀。分配器(12)还包括一个第2模块(14),第2模块包含:一个第2壳体(16),一个用来接收来自截止阀和流体流动管接头(17)的流体的在第2壳体(16)中的阀门腔;以及用来把第1模块(13)和第2模块(14)彼此固定的机构,使阀门腔与流体流动管接头(17)流体连通,以便发泡前体能从发泡管接头行进到阀门腔,并从该腔被分配以形成泡沫。
文档编号B29B7/76GK1207057SQ96199484
公开日1999年2月3日 申请日期1996年11月8日 优先权日1996年11月8日
发明者威廉姆·李, 约翰·J·科里根三世, 乔治·T·伯特伦, 罗伯特·N·弗莱明 申请人:气体密封有限公司