將空氣輸送到泡沫中的設備以及測量顆粒熔接質量的方法
2023-04-27 05:13:01
專利名稱：將空氣輸送到泡沫中的設備以及測量顆粒熔接質量的方法
技術領域：
本發明總體上涉及模製泡沫的領域。
背景技術：
模製泡沫是用於裝運易碎物品的包裝材料的最常見的形式之一。模製泡沫的一些例子是可發聚苯乙烯(EPS)、可發聚丙烯(EPP)以及可發聚乙烯(EPE)。
模製泡沫最初是作為顆粒形式的樹脂供應到模塑設備的。顆粒與發泡劑一起被裝載到模具中。發泡劑比如是戊烷或者二氧化碳，可以在處理時使顆粒膨脹。使用蒸汽壓來使顆粒膨脹為由模具所確定的形狀，然後在膨脹之後壓迫顆粒熔接在一起。熔接的顆粒然後冷卻，形成模製的閉腔泡沫部件。
泡沫的減震特性系基於泡沫的形狀、顆粒尺寸、顆粒處理條件以及顆粒熔接的質量。這些特性的變化可能導致泡沫難以滿足可接受的質量標準，因為，在可接受的質量標準之外的泡沫可能不能例如當用泡沫環繞產品時充分地保護產品不受損傷。
顆粒熔接的質量強烈地影響泡沫的強度特性。熔接的程度或者說在模製工藝期間顆粒在多大的程度上被結合在一起決定了顆粒熔接的質量。
當前，最通用的確定顆粒熔接質量的方法是目視檢查。為了檢查模製泡沫件的核心或者中間，檢查員必須將模製泡沫件破壞或者切開，以目視檢查顆粒熔接質量。結果，就使得泡沫不可使用了。當前，還沒有已知的解決方案來可靠地、重複地測試泡沫中熔接顆粒的質量而不破壞泡沫。
因此，如果有一種用於測試模製泡沫中的顆粒熔接質量的可靠的、可重複的和非破壞性的方法，則是很有好處的。
發明內容
本發明的各個方面提供了一種將空氣送入泡沫中的設備，使得可以監視泡沫內的空氣流，從而確定泡沫的一種或者多種特性。該設備包括管嘴和具有基本平坦的表面的部件。該管嘴包括尺度被確定為容易插入泡沫中的管。該管具有壁和形成在該壁中的孔。孔的尺度被確定為允許空氣流過孔進入泡沫，所述孔部分地圍繞管的圓周延伸。該部件安裝到該管嘴上，還連接到空氣流量計。
在所附權利要求中給出了據認為是本發明的特徵的新穎特徵。但是，本發明本身以及其優選使用方式，以及其它的目的和優點，可以參照下面結合附圖對說明性實施例的具體描述得到最好的理解。附圖中圖1圖示了根據本發明的一個說明性實施例，用於測量泡沫中的空氣流的設備；圖2圖示了根據本發明的一個說明性實施例，用於將空氣送入泡沫中的設備；圖3描繪了可以實現本發明的一個說明性實施例的測試情形。
具體實施例方式
圖1圖示了根據本發明的一個說明性的實施例，用於測量泡沫中的氣流的設備。設備100包括氣流計110、管嘴130以及具有基本平坦的表面的部件120。管嘴130和部件120在操作上連接到氣流計110，部件120在操作上連接到管嘴130。術語「在操作上連接到」的意思是在操作上相互連接的部件被連接起來，並且操作或者工作條件相互有關。如果部件相互直接或者間接連接，則說它們是連接的。如果每一個部件直接接觸另一個部件，就說它們是直接連接的。如果第一和第二部件不直接連接，但是有其它的部件與第一和第二部件連接，則第一和第二部件是間接連接的。在這裡的情況下，管嘴130直接在操作上連接到部件120。部件120直接在操作上連接到氣流計110。因此，管嘴130間接在操作上連接到氣流計110。
為了檢測泡沫150的顆粒熔接質量，將管嘴的頂端插入泡沫150。管嘴130向泡沫中一直插入到部件120的側面抵住泡沫150的外表面為止。部件120被配置為與泡沫150的外表面形成基本上氣密的密封。這樣，部件120接近管嘴130插入點。
空氣源140將空氣提供給設備100，並流過氣流計110、部件120、管嘴130而進入泡沫150。氣流計110確定流過設備100進入泡沫150的空氣的流速(流量)。流進泡沫150的空氣流速可以用來對泡沫150的顆粒熔接質量提供一個量度，從而能夠用來指示泡沫150的強度特性。
圖2是根據本發明的一個說明性的實施例，用於將空氣送入泡沫的設備。設備200包括管嘴210和具有基本平坦的表面的部件220。管嘴210包括管230和孔240、242、244、246和248。管230包括剛性材料，比如不鏽鋼、鋁、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)，或者其它任何金屬合金或者樹脂基材料。管230的尺寸確定為能夠容易地插入泡沫中。換句話說，管230足夠細和長，以插入泡沫中而不會對泡沫造成不可接受的損傷。管230的尺度會隨實現方式而變。例如，管的長度會隨檢測的泡沫的厚度而變，因為長度應當大約為泡沫厚度的一半。在本實施例中，管230的直徑在0.25mm到5mm之間，長度在1cm到20cm之間。
同時，管230是用能夠在插入時保持固定形狀的材料製成的。管230可以具有尖狀頂端。另外，管230的橫截面可以是任意數量的形狀，包括但不限於直圓柱體、直橢圓柱體或者三稜柱體。另外，在遠離或者靠近管所連接的氣流計的方向，管230可以具有相同的直徑或者逐漸增大或者減小的直徑。在圖示的實施例中，管230是直圓柱體，在管230的整個長度上都具有相同的直徑。
管230可以具有一個或者多個孔。在本說明性的實施例中，管230具有壁，在壁的一側有孔240、244和248，在壁的另一側有孔242和246。在圖示的說明性的實施例中，孔240、242、244、246和248不是相互對齊的。另外，在這些說明性的實施例中，每一個孔240、242、244、246和248隻是在管230的圓周上部分延伸。另外，孔240、242、244、246和248沿著管230的長度分布，以確保空氣在整個泡沫中充分分布。孔240、242、244、246和248可以具有下述形狀圓形，矩形，平行四邊形或者其它任何形狀。在說明性的實施例中，孔240、242、244、246和248是平行四邊形的，沿著管230的長度均勻分布。
部件220在操作上連接到管嘴210和氣流計，比如圖1所示的氣流計110。部件220具有基本平坦的表面或者具有二維特徵的表面。部件220可以是任意數量的形狀，包括但不限於直圓柱體、直橢圓柱體或者三稜柱體。
部件220被配置為與泡沫件的靠近管嘴200的插入點的外表面形成基本上氣密的密封。氣密密封防止空氣流出泡沫外，從而提高了泡沫內的氣流讀數的精確性。在說明性的實施例中，部件220的直徑大約為1英寸，部件220用柔順性(可塑性)材料製成。柔順性材料是指在該材料的正常用途下易撓的、或者能夠被塑形的或者被輕微壓縮的材料。柔順性材料當不受壓或者不被彎曲時可以回到其初始形狀。在這裡的情況下，柔順性材料可以是軟橡膠、軟塑料或者其它一些能夠與大致具有被檢測的泡沫的硬度的材料形成氣密密封的材料。但是，部件220也可以是用剛性材料製造的，或者是剛性材料和柔順性材料的組合。剛性材料可以是金屬合金、塑性樹脂或者它們的組合。
圖3描繪了可以實現本發明的說明性實施例的測試情形。在使用時，管嘴310，包括管330和孔340、342、344、346和348，被插入泡沫350。部件320抵住泡沫350的外表面，被配置為與泡沫350的外表面形成基本上氣密的密封。基本上氣密的密封防止空氣流出泡沫外，從而提高了泡沫350內氣流讀數的精確性。
孔340、342、344、346和348允許空氣在泡沫350中充分分布。在泡沫350內的某個顆粒阻礙孔340、342、344、346和348之一的空氣通道時，孔340、342、344、346和348允許有更好的氣流360讀數。換句話說，如果某個孔被堵塞，則氣流計會讀出較低的空氣流速。例如，如果管嘴330隻有一個孔，而且該孔被顆粒堵塞，則氣流計會記錄下比泡沫350中實際存在的空氣流速低的空氣流速360。多孔減少了管嘴的所有氣流都被一個個顆粒堵塞的機會。
在使用中，測量泡沫350的顆粒熔接質量的方法包括將管嘴310插入泡沫350中的插入點的步驟。在該點，部件320與泡沫350的外表面形成基本上氣密的密封。空氣來自空氣源並被分配到所有的孔340、342、344、346和348。氣流360圍繞熔接顆粒運動，從而獲得氣流測量值。顆粒熔接質量確定了在模製過程中顆粒熔接或者結合得有多好，顆粒熔接質量是基於氣流讀數計算的。
本發明的各個方面提供了一種用於通過將空氣送入泡沫而確定泡沫的一種或者多種特性的設備。監測泡沫內的氣流。使用泡沫內的氣流確定泡沫的密度和強度特性。
該設備包括管嘴和具有基本平坦的表面的部件。管嘴和該部件在操作上連接在一起。該部件也直接連接到氣流計。管嘴包括尺度確定為能夠容易地插入泡沫的管。該管具有壁和形成在壁中的一個或者多個孔。所述孔的尺度被確定為允許空氣流過孔而進入泡沫。在一種說明性的實施例中，所述孔在管的圓周上部分延伸。所述部件用柔順性材料製成，以便該部件與泡沫的外表面形成基本上氣密的密封。以這裡所陳述的方式，本發明的各個方面提供了一種將空氣送入泡沫中的設備，用於測量泡沫中的氣流的設備，以及測量泡沫的顆粒熔接質量的方法。
本發明的各個方面允許實現一種用於確定泡沫的熔接質量的可靠的、可重複的和非破壞性的方法。該方法不要求檢查員破壞泡沫或者切開泡沫來目視檢查顆粒熔接質量。目視檢查具有主觀性，不產生定量的、客觀的測量結果。因此，與定量測量相比，目視檢查得到的質量結果可能有更大的變化。本發明的各個方面給出了一種客觀的測量，可以進行重複的監測以驗證顆粒熔接質量結果。另外，由於在監測過程中泡沫不被破壞，在同一檢測樣本內，同一泡沫可在不同位置重複檢測，從而進一步提高檢測結果的可靠性。另外，本發明的各個方面允許泡沫如希望的那樣用於保護易碎物品，而不會象在目視檢查中那樣變得不可用。
上面出於例示和描述的目的給出了本發明的說明，但這些說明不是窮盡性的，也不是要把本發明局限於所公開的形式。對於本領域普通技術人員來說，許多修改和變化都是顯然的。實施例的選擇和描述是為了最好地解釋本發明的原理和其實際應用，以使得本領域的其它普通技術人員對於具有適合於所想到的特定用途的各種改動的各種實施例，能夠理解本發明。
權利要求
1.一種向泡沫中輸送空氣的設備，包括管嘴，包括尺度被設計為能夠插入泡沫中的管，所述管具有壁；和形成在該管的壁中的孔，其中，所述孔的尺度被設計為允許空氣流過孔而進入泡沫，其中，所述孔在管的圓周上部分地延伸；以及具有基本平坦的表面、在操作上連接到所述管嘴的部件，該部件連接到氣流計。
2.如權利要求1所述的設備，其中，所述管嘴還包括沿著管嘴的長度方向均勻分布的多個孔。
3.如權利要求1所述的設備，其中，所述管嘴還包括具有平行四邊形形狀的孔。
4.如權利要求1所述的設備，其中，所述管嘴具有尖狀頂端。
5.如權利要求1所述的設備，其中，所述管嘴包括剛性材料。
6.如權利要求1所述的設備，其中，所述部件包括柔順性材料和剛性材料之一。
7.如權利要求1所述的設備，其中，所述部件被配置為與泡沫的靠近管嘴的插入點的外表面形成基本上氣密的密封。
8.如權利要求1所述的設備，還包括在操作上連接到所述管嘴的空氣源。
9.一種用於測量泡沫中的氣流的設備，包括氣流計；管嘴，在操作上連接到氣流計，其中該管嘴包括尺度被設計為能夠插入泡沫中的管，所述管具有壁；和形成在該管的壁中的孔，其中，所述孔的尺度被設計為允許空氣流過孔而進入泡沫，其中，所述孔在管的圓周上部分地延伸；以及具有基本平坦的表面、在操作上連接到管嘴和氣流計的部件。
10.如權利要求9所述的設備，其中，所述管嘴還包括沿著管嘴的長度方向均勻分布的多個孔。
11.如權利要求9所述的設備，其中，所述管嘴還包括具有平行四邊形形狀的孔。
12.如權利要求9所述的設備，其中，所述管嘴具有尖狀頂端。
13.如權利要求9所述的設備，其中，所述管嘴包括剛性材料。
14.如權利要求9所述的設備，其中，所述部件被配置為與泡沫的靠近管嘴的插入點的外表面形成基本上氣密的密封。
15.如權利要求9所述的設備，其中，所述部件包括柔順性材料和剛性材料之一。
16.如權利要求9所述的設備，還包括在操作上連接到管嘴的空氣源。
17.一種測量泡沫的顆粒熔接質量的方法，包括下述步驟將管嘴插入泡沫中的插入點，其中該管嘴包括尺度被設計為能夠插入泡沫中的管，所述管具有壁；和形成在該管的壁中的孔，其中，所述孔的尺度被設計為允許空氣流過孔而進入泡沫，其中，所述孔在管的圓周上部分地延伸；與泡沫的靠近管嘴的插入點的外表面形成基本上氣密的密封；從空氣源接收空氣；通過所述孔分配空氣，從而使空氣流過熔接顆粒的周圍；測量熔接顆粒周圍的氣流，以獲得氣流測量值；以及基於氣流測量值確定熔接顆粒的顆粒熔接質量。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述管嘴還包括沿著管嘴的長度方向均勻分布的多個孔。
19.如權利要求17所述的方法，其中，所述管嘴還包括具有平行四邊形形狀的孔。
20.如權利要求17所述的設備，其中，所述管嘴具有尖狀頂端。
全文摘要
本申請涉及將空氣輸送到泡沫中的設備以及測量顆粒熔接質量的方法。本發明的各個方面提供了用於將空氣輸送到泡沫中的設備，使得能夠監測泡沫中的氣流，從而確定泡沫的一種或者多種特性。該設備包括管嘴和具有基本平坦的表面的部件。該管嘴包括尺度被設計為容易插入泡沫中的管。該管具有壁，壁上形成有孔。孔的尺度被確定為允許空氣流過孔而進入泡沫。孔在管的圓周上部分地延伸。所述部件安裝到所述管嘴上，還連接到氣流計。
文檔編號G01N3/10GK1967199SQ20061013890
公開日2007年5月23日 申請日期2006年9月21日 優先權日2005年11月18日
發明者伊凡·N.·裡沃曼, 馬克·E.·瑪裡施, 克里斯多福·J.·薩託拉, 埃裡克·A.·斯特格納, 羅伯特·W.·斯特格納 申請人:國際商業機器公司