专利名称：利用颗粒物填充容器的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用颗粒物填充容器的内部容积的方法及实现该方法的装置。
背景技术：
颗粒材料被用于各种容器中。例如，尝试通过利用颗粒材料填充容器的内部容积而减少容器(如窗户、天窗等)的导热率。但是，特别在填充容器的内部容积时，颗粒材料特别存在一些处理问题。例如，由于几个因素，例如，内部用于储存颗粒材料的储料器的湿度的因素，大批储存的颗粒材料常有结成相对大的结块的趋势，使得颗粒材料的处理更加困难。这些结块能够阻止颗粒材料流动通过用于处理该颗粒材料的设备并流入容器的内部容积中。甚至，当颗粒材料所形成的结块的尺寸大于填充内部容积时通过的容器开口时，填充容器的内部容积的过程变得更为困难。因此，利用颗粒材料填充容器的内部容积的已知方法和装置经常受到颗粒材料结块的不利影响。尝试处理大量颗粒材料中所遇到的独特问题不尽成功。
另外，大量颗粒材料的处理经常产生相对大量的静电并导致颗粒个体带静电。除了由大量静电对设备造成危害以外，颗粒个体的静电可导致颗粒更进一步结块。另外，颗粒个体的静电可导致颗粒粘接到用于处理颗粒材料的机器的表面，或可导致颗粒个体粘接到容器的内表面，从而阻止颗粒材料移动到容器的内部容积中。尽管静电存在种种负面作用，现有的用于填充容器内部容积的方法和设备均不能有效处理填充该容器期间静电产生的问题。
如本领域的技术人员所知，当颗粒材料简单地倾注到一体积，例如容器的内部容积内时，颗粒材料倾向停留在一定的密度(或相对窄的密度范围)。由简单倾注而使容器内的颗粒材料形成的密度通常被称之为倾注密度。但是，经常需要以高于该倾注密度的颗粒材料密度填充容器的内部容积。例如，与用同样的颗粒材料以倾注密度填充的容器相比，以相对高的颗粒材料密度(例如，高于颗粒材料的倾注密度的密度)填充容器的内部容积经常可显著改善(即，降低)容器的热导率。尽管已知的用于填充容器内部容积的方法和设备可用于以近似等于颗粒材料倾注密度的颗粒材料密度填充容器的内部容积，这些工艺和设备不能有效地用于以明显高于颗粒材料倾注密度的颗粒材料密度填充容器。
因此，需要一种用于利用颗粒材料填充容器的内部容积的方法和设备，可处理现有方法和设备未处理的前述及其它问题。本发明提供该方法和设备。本发明的这些和其它优势，以及其它发明特征可由这里提供的本发明的描述中显见。
发明内容
本发明提供一种用于利用颗粒物填充具有内部容积的容器的方法。所述方法通常包括以下步骤提供具有长度、宽度和内部容积的容器；供应颗粒物；用所述颗粒物填充所述容器的内部容积的至少一部分；以及重复前述步骤直到所述容器的内部容积已填充预定量的颗粒物。当用所述颗粒物填充所述容器时，所述容器还被施加以颤振运动或至少一个夯震运动，或者在利用颗粒物填充所述容器时产生的静电被释放。本发明的方法可包括前述步骤的任何合适的组合。
本发明还提供一种用于利用颗粒物填充容器的装置。所述装置通常包括传送组件、储料器以及致动组件、颤振组件和除静电组件中的至少一个。所述传送组件具有长度和宽度，并以相对水平方向大于零度且小于或等于九十度的角度设置。所述传送组件进一步用于传送和保持所述容器。所述储料器包括至少一个开口，并适于容纳所述颗粒物。所述储料器进一步位于所述容器上方，使得所述颗粒流动通过所述开口并进入所述容器的内部容积。
如果有的话，将所述致动组件设置成与所述传送组件的一部分接触并用于往复地移动所述传送组件。如果有的话，将所述颤振组件定位成与所述传送组件的一部分或所述容器的表面两者中的至少一个接触，以在所述容器位于所述传送组件上时对所述容器施加颤振运动。所述除静电组件可包括多个金属突起部(例如，销)，并与所述容器相距一段距离，所述距离的大小足以使填充所述容器时产生的静电从所述容器释放到所述除静电组件。根据本发明的教导的装置可包括前述装置的任何合适的组合。
图1是根据本发明的教导构造的用于利用颗粒材料填充容器的内部容积的装置的侧视图。
图2是图1所示装置的前视图。
图3是图1所示装置放大的侧视图，示出颤振组件、传送组件以及容器。
图4是图1所示装置放大的侧视图，示出传送组件、除静电组件，以及容器。
图5A是图1所示装置放大的侧视图，示出凸轮组件、传送组件，以及容器。
图5B是示出与图5A所示位置不同的凸轮组件和传送组件的侧视图。
图6是根据本发明的教导构造的装置的储料器的优选实施例的放大的部分剖视图。
图7是根据本发明的教导构造的利用颗粒材料填充容器的内部容积的容器和装置的透视图。
图8是根据本发明的教导构造的用于支撑要被填充的容器的夹具组件的透视图。
具体实施例方式
现参照附图，图1中示出根据本发明的教导构造的利用颗粒物34填充容器32(以假想线示出)的内部容积的装置30。容器32可为任何几何形状，但通常包括至少一个开口32a。装置30包括用于支撑容器32的支撑组件36，以及用于将颗粒物34送到容器32的开口32a的填充组件38。支撑组件36可为任何合适的构造。如图1所示，框架40通常支撑用于接收和支撑容器32的传送组件42。所述传送组件42具有一定长度与宽度，适于传送及保持容器32。传送组件42可包括能够传送和保持容器32的任何合适的结构，并可由任何合适的材料构成。如图7所示，传送组件42包括大致矩形的具有细长的侧角铁44的框架，以及横跨传送组件42宽度的多个横向部件46。可以理解，该设计提供相对较轻，却坚固而稳定的支撑结构。传送组件42可由例如钢构成。不过，为进一步减轻传送组件42的重量，传送组件42更优选地由铝构成。
再次参考图1，填充组件38包括真空传送器50，其大致位于传送组件42上的容器32上方。颗粒物34形成的流从产物供应器提供到真空传送器50内。如图2所示，产物供应器是通过真空软管54等与真空传送器50耦接的产物供应器加料斗52的形式。尽管真空传送器50可安装为固定或可移动的结构，所示真空传送器50由旋转支撑系统56支撑，如图1所示。支撑真空传送器50的臂58在枢转点60可枢转地耦接于框架40，使得真空传送器50可旋转到一边以使真空传送器50与耦接到灰尘收集系统等的过滤器净化收集管62对齐。
为了将颗粒物34从真空传送器50准确导向到支撑在传送组件42上的容器32，装置30的填充组件38进一步包括用作填充组件38与容器32的开口32a之间导管的储料器64。如图6所示，图6是当前优选的储料器64放大的更详细的视图，储料器64包括用于从真空传送器50接收颗粒物34到内腔体68内的至少一个开口66，以及用于与容器开口32a流动连接的至少一个开口70。储料器64通常位于容器32的上方使得颗粒物34a流动通过开口70并流入容器32的内部容积内。
图6所示储料器64还包括上加料斗72和下加料斗74，通过波纹管76互相可活动地耦接。为促进颗粒物34移动通过储料器64，颤振组件可与储料器64的任何部分相邻。该颤振运动用于使储料器64内收集的任何颗粒物流动起来，从而使得颗粒物34可流入储料器64的下一部分或从储料器64流入容器32内。可以理解，活动的波纹管76允许上下加料斗72、74之间相对移动，从而增强颗粒物34的该向前移动。优选地，上下加料斗72、74由钢或铝构成。波纹管76可由任何合适的弹性材料构成，不过优选由天然或合成橡胶构成。
为控制颗粒物34a流动到下加料斗74的方向和数量，上加料斗72可包括位于上加料斗72的下部以及波纹管76上方的至少一个门78。优选地，上加料斗包括多个(例如至少3个)门78，该门78沿上加料斗72的宽度布置，并用于限制或阻止颗粒物34a流入波纹管76和下加料斗74各自的下部。
下加料斗74优选地耦接到图6中以假想线示出的传送组件42。以这种方式，具有开口32a的容器32的末端被收纳在下加料斗74的开口70内，以便在其间提供颗粒物34a流动所需的流动连接。
为确保颗粒物34a流入容器32内，下加料斗74优选地进一步包括用于在下加料斗74与容器32通过开口70突出的部分之间提供密封的密封元件80。该密封元件80可包括任何合适的结构和材料。优选地，密封元件80是可适于并密封各种尺寸的容器32和/或开口32a的动态结构。所示的当前优选实施例包括位于下加料斗74内的开口70上方并联接于下加料斗74的内表面的气泡体。在一部分上加料斗72已插入下加料斗74的开口70内时，气泡体被充气直到它膨胀并阻挡开口70未被容器32阻塞的任何部分。以这种方式，密封元件80导引颗粒物34a流从储料器64的内腔体68通过容器32的开口32a。
容器32的内部容积被填充时，为确保到容器32的内部容积内的颗粒物34a流不间断，储料器64通常由过量的颗粒物34a填充(例如，容纳在储料器64内的颗粒物的数量优选为比完全填充容器32的内部容积所需数量多大约10％到大约20％)。尽管如果到容器32内的颗粒流被中断，容器32的内部容积也可被填充，这种中断会导致容器32内的颗粒物34a个体的不均匀分布。具体的，已知当流入容器32内部容积内的颗粒材料流被中断时，容器32的内部容积的被填充区域的颗粒个体的平均尺寸可显著小于周围区域。这种颗粒尺寸不一致的区域可在例如半透明或透明容器32中产生不希望的光学性质。
再次参考图6，由于颗粒物34a过量，在容器32的内部容积已被完全填充后，储料器64通常包含相当量的颗粒物34a。为从储料器64排出该过量的颗粒物，储料器64优选包括位于储料器64底部的净化门82，用于允许多余的颗粒物34a流出储料器64。如图6所示，净化门82位于下加料斗74内。净化门82可由任何合适的装置打开和关闭。通常，净化门82用至少一个气压或液压缸打开和关闭，该气压或液压缸联接于储料器64的外侧并可移动地耦接于净化门82。净化门82可将颗粒物34a释放到任何合适的净化系统中，所述净化系统可收集过量的颗粒物用于回收处理等。
根据本发明的教导，装置30提供各种结构，本发明提供各种填充方法以提供所需的容器32内颗粒物34的填充特性和增加的密度。在这方面，容器32被施加以一个或多个促进颗粒物34流动进入并通过容器32的各种力。
为了促进颗粒物流动通过容器的内部容积，以等于或大于颗粒物34的静止角的角度设置传送组件42，以确保在重力作用下进给颗粒物34(即，相对水平方向大于零度且小于或等于90度)。传送组件42可以任何合适的角度设置，例如相对水平方向大约10到大约90度，相对水平方向大约20到大约90度，相对水平方向大约30到大约90度，或相对水平方向大约40到大约80度。例如，对于用气凝胶颗粒物填充的情况，传送组件42的角度优选为大于或等于大约37度，即该种材料的静止角。在当前优选实施例中，用于容器32接收气凝胶颗粒物时，传送组件42的角度在相对水平方向成45度的量级。在这方面，当传送组件42被支撑在框架40上时，如图所示，框架40可提供用于改变支撑在传送组件42上的容器32的角度的结构。
进一步地，容器32可被施加以促进颗粒物34流动进入和通过容器32的各种力和运动。具体地，优选容器32被施加以颤振运动和/或夯震(tamping)运动中的一个或优选两个。
如这里所用，术语“夯震运动”指的是施加到容器32的很低频率、高幅度的震动运动。该夯震运动，如果有的话，用作将颗粒物34以大于颗粒物34的倾注密度(例如，由颗粒物34的简单倾注而得到的密度)的密度压紧到容器32的内部容积内。该夯震运动可用任何合适的方式产生，不过优选由提供可靠的、重复的运动的机械致动器84产生。通常，夯震运动由在一固定表面上碰撞一部分容器32，或容器32所在的框架或传送器而产生。可以理解夯震运动在一个方向上产生倾向于将颗粒物34压紧到容器32的内部容积内的减速度(例如，当容器32倾斜时，该减速度被用于将颗粒物34压紧到容器32的下部)。该夯震运动可产生在大致水平方向、大致垂直方向或其合成方向上的减速度。优选地，容器32在被利用颗粒物填充时是倾斜的，并且夯震运动(即减速度)沿容器32的轴向方向指向。为使颗粒物的压紧最大化，夯震运动优选对容器32施加至少大约900m/s2的至少一个减速度。
为在所示实施例中提供这一夯震运动，容器32安装为可轴向移动。这里，支撑容器32的传送组件42可移动地耦接于框架40。该可移动的联接不仅可使得容器32装卸方便，还进一步地在致动组件84向传送组件42施加夯震力时，允许传送组件42相对框架40移动。
本领域的技术人员将会理解传送组件42可以任何合适的方式被可移动地联接于框架40。例如，传送组件42可进一步包括联接于传送组件42面对框架表面的多个(例如，至少4个)辊。这些辊定位成接触并滚向上或跨过框架40的一部分，从而使得传送组件42可相对框架40移动。替代地，辊可联接于框架40并定位成接触并滚向上或跨过传送组件42的一部分。优选地，如图3所示，传送组件42通过多个(例如，至少4个)运动副86可移动地联接于框架40。这里所用的术语“运动副”是指在部分或完全地约束特定方向上的相对运动的状态下连接到一起的一对元件或连杆。运动副的两个元件可包括杆88和套筒90，两者相对运动受控于到安装在套筒90内的滚柱轴承(不可见)。可以理解，运动副86的元件中的一个必须固定地联接于传送组件42，而另一个必须固定地联接于框架40。
如图1所示，致动组件84，如果有的话，位于与传送组件42的一部分接触的位置，并用于往复地移动支撑容器32的传送组件42。致动组件84可用于在任何合适的方向上往复地移动传送组件42。特别地，致动组件84可在大致水平方向、大致垂直方向或其合成的方向上往复地移动传送组件42。优选地，致动组件84用于在沿容器32的长度的方向上往复移动传送组件42，以最有效地促进颗粒物34通过容器32的长度的移动。
致动组件84可包括能够往复移动容器32的任何合适的设备，这里是通过移动传送组件42实现的。例如，致动组件84可包括气压或液压缸，该气压或液压缸耦接于传送组件42以及一固定结构，例如框架40。优选地，如图5A和5B所示，致动组件84包括凸轮组件92，优选地，是两维螺旋凸轮组件，传送组件42或与传送组件42相关的结构作为凸轮随动件。这里所用的术语“螺旋凸轮组件”指的是以大致螺旋形提供凸轮体的凸轮组件(即，旋转轴与凸轮的面对凸轮随动件的表面之间的距离随凸轮的旋转而增加)。凸轮组件优选定位成使旋转凸轮94的外周表面，当完整旋转一周时，在该一周旋转的至少一部分时间内与传送组件42的下部接触。具体地，如图5A和图5B所示，尽管凸轮组件92可在任何合适的点接触传送组件42，凸轮组件92通常定位成接触传送组件42的最下末端部分。例如，凸轮组件92定位成与传送组件42的下端接触时，如图所示，凸轮组件92可在传送组件42宽度的近似中部，或在凸轮组件的边缘附近接触传送组件42。优选地，凸轮组件包括至少两个这种凸轮94，每个所述凸轮定位成在传送组件42的相对的边缘附近接触传送组件42。
当操作致动组件84时，两维螺旋凸轮94被旋转，推动凸轮随动件(例如，传送组件42)逐渐远离凸轮94的旋转轴96。当凸轮组件92旋转一周之后，凸轮随动件(例如，传送组件42)不再与螺旋凸轮94的外周表面接触，并且凸轮随动件(例如，传送组件42)可突然降落直到它接触固定表面或物体。因此，通过旋转凸轮组件92，传送组件42沿它的长度上升直到它降落并碰撞固定表面或物体。上述往复的上升和降落运动对传送组件42施加低频夯震运动，其力和减速度沿传送组件42的长度方向。
凸轮随动件(例如，传送组件42)在它不再接触螺旋凸轮94的外周表面时，可被允许降落并接触任何合适的固定表面或物体。例如，凸轮随动件(例如，传送组件42)可突然降落到与螺旋凸轮94的旋转轴96最近的凸轮94的表面。替代地，如图5B所示，凸轮随动件(例如，传送组件42)可突然降落直到它接触碰撞止动组件97。该碰撞止动组件97可包括能够突然停止凸轮随动件(例如，传送组件42)的任何合适的装置。例如，碰撞止动组件97可包括止动件和固定件，固定件固定地联接于固定物体，如装置的框架或凸轮组件的固定部分(如图5A和图5B所示)。为使得当凸轮随动件(例如，传送组件42)不再接触螺旋凸轮94的外周表面后，凸轮随动件降落通过的距离可调节，止动件相对固定件的位置优选为可调节的(例如，碰撞止动组件97的总长可调节)。可以任何合适的方式提供止动件相对固定件的调节。例如，碰撞止动组件97可进一步包括联接于止动件并与固定地联接于固定件或设置在固定件内的螺纹接收件(例如螺母或螺孔)啮合的螺纹紧固件(例如，螺纹杆)。这种布置使得止动件相对固定件的纵向位置可通过旋转螺纹紧固件而调节。
可以任何合适的方式对容器32交替或额外地施加颤振运动。这里所用的术语“颤振运动”用于指从容器32上的单个点观察到的无冲击的正弦运动。通常，通过用颤振组件98接触容器32的一部分或容器32放置的任何表面(例如，传送组件42)，对容器施加颤振运动。施加给容器32的颤振运动可局部化(例如，最强烈有效的颤振运动可局部化于容器32的一部分中)或在整个容器32上分散(例如颤振运动的强度可在整个容器32上大致相同)。当振动局部化时，优选移动颤振运动，以将颗粒已结块或粘着于容器32表面的一部分容器32中的颤振运动局部化。当该方法包括组合颤振运动和至少一个夯震运动时，可在容器32被施加以至少一个夯震运动之前停止颤振运动。但是，容器32优选为被同时施加以颤振运动和至少一个夯震运动。
颤振运动可由任何适当的颤振组件98提供。如图3所示，颤振组件98定位成接触传送组件42的一部分或容器32的表面两者中的至少一个，以对位于传送组件42上的容器32施加颤振运动。为使施加到容器32的颤振运动的效率最大化，颤振组件98优选接触容器32的表面。
颤振组件可对位于传送组件42上的容器32施加任何合适的颤振运动。优选地，所述颤振运动包括沿两个互相垂直的轴指向的有限位移(例如，大约10mm或更少，大约5mm或更少，或大约2mm或更少)，其中至少一个轴大致垂直于容器的表面。颤振运动可具有任何合适的频率。优选地，颤振运动具有至少大约100Hz的频率，更优选地，至少大约200Hz，以及最优选地，至少大约250Hz。
颤振组件98可包括能够对容器32施加颤振运动的任何合适的装置。如图7所示，颤振组件98包括传输组件100和颤振板102。颤振板102由任何合适的装置(这里，是由一对缆绳103)从传输组件100悬挂下来，并定位成接触容器32表面。颤振板102通常包括板体104和振动器105。板体104可由任何合适的材料，例如木材、塑料或金属构成，振动器105可为任何合适的商品振动器。为防止损坏容器32的表面，板体104优选地具有联接到板体104与容器32的表面面对的表面的保护覆盖物(例如布)。
为了提供颤振运动，以及从而提供颗粒物34在容器32内并沿容器32长度方向的最有效的移动，传输组件100可通过任何合适的装置相对传送组件42和容器32移动。例如，如图7所示，传输组件100可包括杆106和可滑动地耦接于杆106并联接于传输组件100的剩余部分的至少两个套筒108。套筒108沿杆106的滑动移动可受控于安装在套筒108内的滚柱轴承(不可见)。本领域的技术人员将会理解传输组件可沿杆106升起和降落。例如，一绞盘可定位于装置上的任何合适的点，如框架基部，一滑轮可定位于装置的顶部，从绞盘开始经过滑轮的一缆绳可联接到传输组件100。替代地，传输组件可联接于沿传送组件42的侧部的齿轮带，齿轮带的驱动器和传动装置可联接于框架40的顶部和底部。
如上所述，有几个因素可引起颗粒物供应的颗粒个体结块。例如，在用特定类型的颗粒物(例如，可带静电的颗粒)填充容器时通常产生静电。虽然不打算特别地进行理论推导，但可以认为该静电是在颗粒从储料器通过进入容器的内部容积时，由颗粒个体的摩擦导致的电子得失而产生。这里所用的术语“可带静电的颗粒”指的是其颗粒可因颗粒移动产生的摩擦而带静电的颗粒物。该电子得失随后产生具有相异电荷的颗粒和/或具有与容器或储料器的电荷相异的电荷的颗粒，导致颗粒结块或粘着于容器或储料器的表面，从而阻止颗粒流入容器的内部容积。因此，为了促进颗粒物34流入容器32的内部容积内，在填充过程前和/或填充过程期间释放利用颗粒物34填充容器32时所产生的静电。
利用颗粒物34填充容器32的内部容积时产生的静电可用任何合适的方法释放。例如，填充容器32时所产生的静电可通过电离容器32周围的空气而主动释放。尽管不打算特别地进行理论推导，但可以认为在容器32周围几个点上空气的电离会产生可与容器32表面相互作用的离子，并供应或吸收用于中和利用颗粒物34填充时在容器32表面产生的静电荷所需的电子。
替代地，利用颗粒物34填充容器32的内表面时产生的静电可通过在容器32表面附近放置一接地的导体(即，连接到电接地件的导体)而放电。通过将接地导体放置在容器32的表面附近，在容器32上与接地导体最近的点处的静电荷增加，直到电荷大到足以产生从容器32的表面经过到接地导体的电弧。在容器32的表面与接地导体之间产生电弧所需的电荷可取决于几个因素，例如周围环境的湿度，不过所需的电荷与接地导体及容器32的表面之间的距离的关系通常为每厘米大约7800V。
为了进一步阻止利用颗粒物34填充容器32的内部容积时产生静电，颗粒物34可暴露于足以减少填充容器32的内部容积时所产生的静电量的一定量的湿空气。应理解，减少产生的静电量所需的湿空气量可取决于几个因素，例如周围空气的相对湿度以及颗粒物34的相对湿度(例如容纳或储存颗粒物34的环境的相对湿度)。颗粒物34可以任何方式暴露于湿空气。优选地，在利用颗粒物34填充容器32时，足以减少利用颗粒物34填充容器32的内部容积时产生的静电量的湿空气量被注入容器32的内部容积内。替代地(或额外地)，可在利用颗粒物34填充容器32前和/或利用颗粒物34填充容器32时，将足以减少利用颗粒物34填充容器32的内部容积时产生的静电量的湿空气量注入容器32的内部容积内。湿空气可具有任何合适的湿度。优选地，湿空气具有大约80％或更高(例如，大约85％或更高，大约85％或更高，或大约100％)的相对湿度。这里所用的术语“相对湿度”指的是实际存在于空气中的水蒸汽含量与同样温度下可能的最大含量相比较的数值。
根据本发明的教导构造的装置可包括一除静电组件。通常除静电组件与容器32相距一段距离，该距离的大小足以使填充容器32时产生的静电从容器32排出到除静电组件。应理解前述距离可取决于几个因素，例如装置安放环境的相对湿度，除静电组件所用的颗粒的类型，以及其它很多因素。通常，除静电组件与容器32的表面相距大约1到大约3厘米。
除静电组件可包括能够去除利用颗粒物填充容器32的内部容积时所产生的静电的任何合适的装置。例如，除静电组件可包括能够电离容器32周围空气的装置，例如电晕放电型电离棒。替代地，除静电组件可包括位于容器32表面附近的多个金属突起部，所述金属突起部连接到电接地件并用于为静电从容器32表面释放提供通路。为将容器32表面上的静电荷的局部化到尽可能小的点从而提高放电的频率，金属突起部优选为大致锥形，其尖端离容器32的表面大约1到3cm。图4中示出这种除静电组件110的实施例。特别地，除静电组件110可包括位于传送组件42与框架40之间，并位于容器32面对传送组件42的表面附近的多个金属突起部116。在这一实施例中，多个金属突起部116可通过将机织、金属加强布联接到框架40并修剪织物部分以提供位于容器32附近的金属突起部116网而形成。在另一实施例中，为了提供填充容器32时产生的静电的局部化放电，除静电组件118可联接于传输组件100。如图7所示，除静电组件118可联接于颤振组件98的传输组件100的前后边缘。在这一实施例中，除静电组件118优选地包括从除静电组件118朝容器32的表面突出的多个金属突起部120(例如，销)。
还可通过电离颗粒物34进入容器32的内部容积的位置(例如，容器32中的开口)周围的空气来阻止填充容器32时产生静电。尽管不打算特别地进行理论推导，可以认为在该位置处电离空气会产生可与颗粒物34的颗粒个体相互作用的离子并供应或吸收用于中和颗粒上的静电荷所需的电子。颗粒物34进入容器32内部容积的点周围的空气可用任何合适的方法电离。优选地，可通过电晕放电型电离棒产生的电晕放电电离该空气。这里所用的术语“电晕放电”指的是在导体表面或在同一传输线的两个导体之间放电，并伴随着周围空气的电离。
为了在颗粒物34a流入容器32内之前排出颗粒物34a中的静电的至少一部分，储料器64可进一步包括另一除静电组件122。如图6所示，另一除静电组件122可位于下加料斗74内，并优选位于最接近(例如，相距大约5到大约20mm，或相距大约5到大约10mm)下加料斗74内的开口70和容器32的位置。另一除静电组件122可包括用于排出静电的任何合适的装置。优选地，另一除静电组件122包括电晕放电型电离棒。
为了帮助各种尺寸和结构的容器32装载到传送组件上，容器32可放置在夹具组件130内。如图8所示，合适的夹具组件130包括至少两个垂直部件132和多个横向部件133。放置在夹具组件130上时，容器32位于垂直部件132和横向部件133的顶部上。为了防止容器32相对夹具组件130移动，容器32可用卡持器或其它任何合适的临时紧固件暂时联接于夹具组件。为了使包括固定宽度的储料器的装置可填充各种尺寸的结构(例如，宽度小于储料器开口宽度的容器)，夹具组件可进一步包括间隔器135。该间隔器可用卡持器或其它任何合适的装置暂时联接于夹具组件130(例如在夹具组件的端部暂时联接于横向部件)。通常，间隔器的尺寸(即间隔器的长度)足以跨过任何具有未被容器32覆盖的夹具组件130的宽度的部分。间隔器135的厚度通常与容器32的厚度大致相同。夹具组件可进一步包括固定地联接于垂直部件和/或位于垂直部件末端的横向部件的多个钩(例如，大约2个或大约4个)。这种钩可用于将一个或更多缆线联接到夹具组件，以辅助从传送组件装卸夹具组件。
为便于观察由工人操作根据本发明的教导的装置的填充过程，该装置可进一步包括照明组件。如图1和图4，照明组件138位于传送组件42下并在容器32位于传送组件42上时用于照明容器32。
本发明的装置可用于用任何合适的颗粒物填充任何合适的容器的内部容积。这种合适的容器的一些例子在同时申请的授予同一受让人的题名为“绝缘板及包括该绝缘板的玻璃装配系统(Insulated Panel and GlazingSystem Comprising the Same)”的美国临时申请中详细公开，该申请的全部公开内容在此引用作为参考。特别地，容器可包括具有限定内部容积(例如内通道)的外壁的板。该板的外壁包括内表面，该内表面进一步包括至少一个从内表面突出的内壁。优选地，容器包括第一片，第二片，以及两个或更多位于这些片之间的支撑部件，该支撑部件限定位于第一和第二片之间的两个或更多通道，该通道具有内部容积。该容器的这些片和支撑部件可用任何合适的材料形成。优选地，容器为热塑性板，至少第一和第二片包括热塑性树脂。第一片、第二片和支撑部件可都由热塑性树脂形成。合适的热塑性树脂包括但不限于聚碳酸酯、聚乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(氯乙烯)及其混合物。但是，可以理解，这里所描述的本方法和装置可用于填充几乎任何容器。
本发明的方法可用于用任何合适的颗粒物填充容器的内部容积。通常，该方法用于用可带静电的颗粒填充容器。这种颗粒物的一个例子包括憎水气凝胶颗粒。该憎水气凝胶颗粒可为任何合适的憎水气凝胶颗粒。合适的憎水气凝胶颗粒包括有机气凝胶颗粒，无机气凝胶颗粒(例如金属氧化物气凝胶颗粒)，或其混合物。当憎水气凝胶颗粒包括有机气凝胶颗粒时，该有机气凝胶颗粒优选为从包括间苯二酚甲醛气凝胶颗粒，三聚氰胺甲醛气凝胶颗粒及其组合物组成的组中选择。当憎水气凝胶颗粒包括无机气凝胶颗粒时，该无机气凝胶颗粒优选为从包括氧化硅气凝胶颗粒、氧化钛气凝胶颗粒、氧化铝气凝胶颗粒及其组合物组成的组中选择的金属氧化物气凝胶颗粒。更优选地，憎水气凝胶颗粒是氧化硅气凝胶颗粒。
本发明的方法可提供利用颗粒物以任何合适的密度填充的容器。当容器受到至少一个夯震运动时，容纳在容器的内部容积内的颗粒物的密度通常大于该颗粒物的倾注密度。优选地，容纳在容器的内部容积内的颗粒物的密度至少比该颗粒物的倾注密度大大约5％，优选至少10％。
所有参考资料，包括出版物，专利申请及专利以单独和专门提到引用其作为参考并全部引用的方式在此引做结合。
描述本发明的上下文中(尤其是权利要求的上下文中)，术语“一(a)”、“一(an)”和“该”及类似用语的使用既包括单数，也包括复数，除非这里另有说明或与上下文明显抵触。术语“包括”，“具有”，“含有”及“包含”用作开端术语(即，意为“包括”但不限于)，除非另有注明。除非这里另有说明，这里所述的数值的范围仅仅用作分别指代该范围内的每个独立的值的简化方法，并且每个独立的值与它在这里被单独引述一样引用到说明书中。这里所描述的所有方法可以任何合适的顺序进行，除非这里另有说明或与上下文明显抵触。这里提供的任何及所有例子或表示示例的语言(例如，“例如”)仅用于更好地说明本发明而不对本发明的范围做限制，除非另有声明。本说明书中的语言不应被理解为作为本发明实践要点的任何未限定的内容。
这里描述了本发明的优选实施例，包括本发明已知的用于实施本发明的最佳方式。阅读前述说明时，该优选实施例的变化可对于本发明的一般技术人员显而易见。本发明人期望专业的技术人员理解这种变化，并用本发明人预期以与这里专门描述不同的其它方式实践本发明。因此，本发明适用法律所允许的，包括这里所附的权利要求所述目标物的全部修改和等价物。另外，所有可能的各种变型下的上述内容的组合包括在本发明内，除非这里另有说明或与上下文明显抵触。
权利要求
1.一种用于利用颗粒物填充具有内部容积的容器的方法，所述方法包括以下步骤(a)提供具有长度、宽度和内部容积的容器，(b)供应颗粒物，(c)对所述容器施加颤振运动，(d)当所述容器被施加以所述颤振运动时，用颗粒物填充所述容器的所述内部容积的至少一部分，(e)重复步骤(c)和(d)，直到所述容器的所述内部容积已填充预定量的颗粒物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述颤振运动是无冲击的正弦运动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法进一步包括对所述容器施加沿所述容器长度指向的至少一个夯震运动。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述夯震运动由在固定表面上碰撞所述容器的一部分而产生。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述夯震运动对所述容器施加至少大约900m/s2的至少一个减速度。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其中，所述容器被同时施加所述至少一个夯震运动和所述颤振运动。
7.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其中，在所述容器被施加以所述夯震运动前，停止所述颤振运动。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括释放用所述颗粒物填充通道时产生的静电。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，当用所述颗粒物填充所述容器时，具有足以减少用所述颗粒物填充通道时产生的静电量的量的湿空气被注入所述容器的所述内部容积内。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述湿空气具有大约80％或更高的相对湿度。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其中，步骤(d)进一步包括电离所述颗粒物进入所述容器的所述内部容积的点周围的空气。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，用电晕放电电离所述空气。
13.根据权利要求1-12中任意一项所述的方法，其中，所述颗粒物包括从由氧化硅气凝胶颗粒、氧化钛气凝胶颗粒、氧化铝气凝胶颗粒及其组合物组成的组中选择的金属氧化物气凝胶颗粒。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述金属氧化物气凝胶颗粒是氧化硅气凝胶颗粒。
15.根据权利要求1-12中任意一项所述的方法，其中，所述颗粒物包括从由苯二酚甲醛气凝胶颗粒，三聚氰胺甲醛气凝胶颗粒及其组合物组成的组中选择的有机气凝胶颗粒。
16.根据权利要求1-15中任意一项所述的方法，其中，所述容器是热塑性板，包括至少两个平行的热塑性片以及两个或更多位于所述热塑性片之间的支撑部件，所述支撑部件限定位于所述热塑性片之间的一个或更多通道，并且所述通道具有内部容积。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述热塑性片包括从由聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯及其混合物组成的组中选择的热塑性树脂。
18.一种用于利用颗粒物填充容器的装置，所述容器具有表面和内部容积，所述装置包括(a)传送组件，所述传送组件具有长度和宽度，并以相对水平方向大于零度且小于或等于九十度的角度设置，所述传送组件适于传送和保持所述容器，(b)致动组件，所述致动组件定位成与所述传送组件的一部分接触并用于往复地移动所述传送组件，以及(c)储料器，所述储料器包括至少一个开口，并适于容纳所述颗粒物，所述储料器位于所述容器上方，使得所述颗粒流动通过所述开口并进入所述容器的所述内部容积。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述致动组件包括螺旋凸轮组件，所述凸轮组件用于向所述传送组件提供低频的夯震运动。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的装置，其中，所述装置进一步包括颤振组件，所述颤振组件定位成与所述传送组件的一部分或所述容器的表面两者中的至少一个接触，以在所述容器位于所述传送组件上时对所述容器施加颤振运动。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述颤振组件包括传输组件和颤振板，所述传输组件定位成使所述颤振组件沿所述传送组件的长度移动。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述颤振板从所述传输组件悬挂，并且所述颤振板定位成与所述容器的表面接触。
23.根据权利要求19-22中任意一项所述的装置，其中，所述装置进一步包括除静电组件，所述除静电组件与所述容器相距一段距离，所述距离的大小足以使填充所述容器时产生的静电从所述容器释放到所述除静电组件。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述除静电组件包括多个金属突起部以及电接地件，所述金属突起部连接到所述电接地件。
25.根据权利要求19-24中任意一项所述的装置，其中，所述储料器包括上加料斗与下加料斗，所述下加料斗联接于所述传送组件并适于接收所述容器的一部分。
26.根据权利要求19-25中任意一项所述的装置，其中，所述储料器进一步包括第二除静电组件，所述第二除静电组件定位成与所述开口相邻。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第二除静电组件包括电晕放电型电离棒。
28.一种用于利用颗粒物填充容器的装置，所述容器具有表面和内部容积，所述装置包括(a)传送组件，所述传送组件具有长度和宽度，并以相对水平方向大于零度且小于或等于九十度的角度设置，所述传送组件适于传送和保持所述容器，(b)颤振组件，所述颤振组件定位成与所述传送组件的一部分或所述容器的表面两者中的至少一个接触，以在所述容器位于所述传送组件上时对所述容器施加颤振运动，以及(c)储料器，所述储料器包括至少一个开口，并适于容纳所述颗粒物，所述储料器位于所述容器上方，使得所述颗粒流动通过所述开口并进入所述容器的所述内部容积。
29.根据权利要求28所述的装置，其中，所述颤振组件包括传输组件和颤振板，所述传输组件定位成使所述颤振组件沿所述传送组件的长度移动。
30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述颤振板从所述传输组件悬挂，并且所述颤振板定位成与所述容器的表面接触。
31.根据权利要求28-30中任意一项所述的装置，其中，所述装置进一步包括除静电组件，所述除静电组件与所述容器相距一段距离，所述距离的大小足以使填充所述容器时产生的静电从所述容器释放到所述除静电组件。
32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述除静电组件包括多个金属突起部以及电接地件，所述金属突起部连接到所述电接地件。
33.根据权利要求31所述的装置，其中，所述颤振组件包括传输组件和颤振板，所述传输组件定位成使所述颤振组件沿所述传送组件的长度移动，而其中所述除静电组件包括多个金属突起部，所述金属突起部联接到所述传输组件。
34.根据权利要求28-33中任意一项所述的装置，其中，所述储料器包括上加料斗与下加料斗，所述下加料斗联接于所述传送组件并适于接收所述容器的一部分。
35.根据权利要求28-34中任意一项所述的装置，其中，所述储料器进一步包括第二除静电组件，所述第二除静电组件定位成与所述开口相邻。
36.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第二除静电组件包括电晕放电型电离棒。
37.一种用于利用颗粒物填充容器的装置，所述容器具有表面和内部容积，所述装置包括(a)传送组件，所述传送组件具有长度和宽度，并以相对水平方向大于零度且小于或等于九十度的角度设置，所述传送组件适于传送和保持所述容器，(b)除静电组件，所述除静电组件与所述容器相距一段距离，所述距离的大小足以使填充所述容器时产生的静电从所述容器释放到所述除静电组件，以及(c)储料器，所述储料器包括至少一个开口，并适于容纳所述颗粒物，所述储料器位于所述容器上方，使得所述颗粒流动通过所述开口并进入所述容器的所述内部容积。
38.根据权利要求37所述的装置，其中，所述除静电组件包括多个金属突起部以及电接地件，所述金属突起部连接到所述电接地件。
39.根据权利要求37或38所述的装置，其中，所述储料器包括上加料斗与下加料斗，所述下加料斗联接于所述传送组件并适于接收所述容器的一部分。
40.根据权利要求37-39中任意一项所述的装置，其中，所述储料器进一步包括第二除静电组件，所述第二除静电组件定位成与所述开口相邻。
41.根据权利要求40所述的装置，其中，所述第二除静电组件包括电晕放电型电离棒。
42.一种用于利用颗粒物填充容器的装置，所述容器具有表面和内部容积，所述装置包括(a)传送组件，所述传送组件具有长度和宽度，并以相对水平方向大于零度且小于或等于九十度的角度设置，所述传送组件适于传送和保持所述容器，(b)致动组件，所述致动组件位于与所述传送组件的一部分接触的位置并用于往复地移动所述传送组件，(c)颤振组件，所述颤振组件定位成与所述传送组件的一部分或所述容器的表面两者中的至少一个接触，以在所述容器位于所述传送组件上时对所述容器施加颤振运动，(d)除静电组件，所述除静电组件与所述容器相距一段距离，所述距离的大小足以使填充所述容器时产生的静电从所述容器释放到所述除静电组件，以及(e)储料器，所述储料器包括至少一个开口，并适于容纳所述颗粒物，所述储料器位于所述容器上方，使得所述颗粒流动通过所述开口并进入所述容器的所述内部容积。
43.根据权利要求42所述的装置，其中，所述致动组件包括螺旋凸轮组件，所述凸轮组件用于对所述传送组件提供低频的夯震运动。
44.根据权利要求42或权利要求43所述的装置，其中，所述颤振组件包括传输组件和颤振板，所述传输组件定位成使所述颤振组件沿所述传送组件的长度移动。
45.根据权利要求44所述的装置，其中，所述颤振板从所述传输组件悬挂，并且所述颤振板定位成与所述容器的表面接触。
46.根据权利要求44或45中任意一项所述的装置，其中，所述除静电组件包括多个金属突起部，所述金属突起部联接到所述传输组件。
47.根据权利要求42-46中任意一项所述的装置，其中，所述除静电组件包括多个金属突起部以及电接地件，所述金属突起部连接到所述电接地件。
48.根据权利要求42-47中任意一项所述的装置，其中，所述储料器包括上加料斗与下加料斗，所述下加料斗联接于所述传送组件并适于接收所述容器的一部分。
49.根据权利要求42-48中任意一项所述的装置，其中，所述储料器进一步包括第二除静电组件，所述第二除静电组件定位成与所述开口相邻。
50.根据权利要求49所述的装置，其中，所述第二除静电组件包括电晕放电型电离棒。
51.根据权利要求18-50中任意一项所述的装置，其中，所述装置进一步包括照明组件，所述照明组件位于所述传送组件下方并用于在所述容器位于所述传送组件上时照明所述容器。
52.根据权利要求18-51中任意一项所述的装置，其中，所述装置进一步包括颗粒物的供应器和传送器，所述传送器用于从所述供应器传输颗粒物到所述储料器。
全文摘要
本发明提供一种用于利用颗粒物填充具有内部容积的容器的方法和装置。所述方法通常包括以下步骤提供具有长度、宽度和内部容积的容器；供应颗粒物；用所述颗粒物填充所述容器的内部容积的至少一部分；以及重复前述步骤直到所述容器的内部容积已填充预定量的颗粒物。当用所述颗粒物填充所述容器时，所述容器还被施加以颤振运动或至少一个夯震运动，或者在利用颗粒物填充所述容器时产生的静电被释放。所述装置通常包括传送组件、储料器以及致动组件、颤振组件和除静电组件中的至少一个。
文档编号B01J8/00GK1886296SQ200480034966
公开日2006年12月27日 申请日期2004年10月1日 优先权日2003年10月3日
发明者斯蒂芬·F·鲁阿尼特, 詹姆斯·N·利特朗, 威廉·G·杜兰特, 罗伯特·L·比里 申请人:卡伯特公司