CN101580220B - 无阀液体分配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无阀液体分配器。本发明的设备包括无阀筒组件，该无阀筒组件具有外壳，其具有近端处的开口和用于在远端处分配液体的排出端口，所述开口构造成通过它接收液体的筒并且与外壳的内部空间连通。计量分配装置联接到无阀筒组件并且包括正排量泵，所述正排量泵与内部空间和排出端口流体连通用于通过排出端口选择性地分配液体。所述设备可以使得计量分配装置的至少一部分布置在外壳中或者它可以替代地联接到外壳的外部。正排量泵可以是齿轮泵。

Description

无阀液体分配器

相关申请的交叉参考

本申请要求2008年4月17日提交的美国临时申请No.61/045763的优先权，该临时申请的公开内容由此通过参考全部并入这里。

技术领域

本发明总体涉及分配诸如粘合剂的液体，并且特别涉及分配诸如反应型热熔粘合剂的热熔粘合剂。

背景技术

热熔粘合剂广泛用于多种应用。在某些应用中，需要相对高的粘结强度并且聚氨酯反应型(PUR)热熔粘合剂由于它们产生的相对高的粘结强度而已经被使用。然而，这些粘合剂的其它特性提供各种制造难题。例如，聚氨酯反应型热熔粘合剂与大气反应，因此必须在封闭的容器中被熔化。因此，与聚氨酯反应型热熔粘合剂相关联的典型的粘合剂供应系统包括密封的熔化器单元，该熔化器单元将已加热的粘合剂供应到齿轮泵。然后，粘合剂通过被加热的软管被供应到分配头以维持希望的温度。

当聚氨酯反应型热熔粘合剂在每单元需要相对小量的粘合剂的应用中使用时，诸如在用于个人计算机的电池组的密封中的使用时，粘合剂在被加热的软管中的停留时间能超过粘合剂的“适用期”。“适用期”是在粘合剂开始诸如通过炭化和变得更粘滞的降解之前在操作温度下的最大时间。超过粘合剂的适用期能引起粘合剂性能问题和增加的维持。

希望提供一种分配系统，该分配系统不需要将被维持的大量供应的粘合剂，并且特别适于使用反应型热熔粘合剂。此外，希望提供一种如上所述的并且需要最小量的空间的分配系统。

发明内容

在一个实施例中，提供一种设备用于分配液体。该设备包括无阀筒组件，该无阀筒组件具有外壳，该外壳具有近端和远端、近端处的开口、和远端处的用于分配液体的排出端口。所述开口构造成穿过它接收所述液体的筒并且与外壳的内部空间连通。计量分配装置联接到无阀筒组件并且包括正排量泵，所述正排量泵与内部空间和排出端口流体连通用于通过排出端口选择性地分配液体。在具体实施例中，计量分配装置的至少一部分布置在外壳中。在替代实施例中，计量分配装置的至少一部分联接到外壳的外部。

正排量泵可以例如是齿轮泵。所述设备可包括加热元件，该加热元件用于加热外壳以足以将液体以熔融状态保持在筒中。在具体实施例中，外壳和排出端口可以大致沿着公共轴线布置。所述设备可另外地或替代地包括：盖，该盖可与筒的开口端接合；和夹具，该夹具可与盖接合，用于相对于外壳固定筒。刺穿元件可操作以穿透盖并且构造成从外部源将加压空气引入筒的内部。喷嘴可联接到外壳的远端，用于控制液体到外部的分配。喷嘴可包括管，该管使外壳的排出端口与外部流体连通。在具体实施例中，可以用所述设备的加热元件加热喷嘴。在具体实施例中，所述设备可包括马达，该马达操作性地联接到与空转齿轮啮合的正排量泵的从动齿轮，以控制泵的从动齿轮的旋转。在具有马达的实施例中，马达可以例如是可逆伺服马达。此外，在某些实施例中，马达可以是操作性地联接到从动齿轮的机器人的部分。

在另一实施例中，提供一种设备用于分配液体。筒组件具有外壳，该外壳具有近端和远端、近端处的开口、和远端处的用于分配液体的排出端口。所述开口构造成通过它接收所述液体的筒并且与外壳的内部空间连通。计量分配装置联接到筒组件并且包括正排量泵，所述正排量泵布置在外壳中并且与内部空间和排出端口流体连通用于通过排出端口选择性地分配该液体。外壳和排出端口大致沿着公共轴线布置。正排量泵可通过大致沿公共轴线布置的第一导管和第二导管分别流体联接到外壳的内部空间和排出端口。

在又一实施例中，提供一种方法用于从筒分配液体。将筒接收在无阀筒组件的外壳中并且强制液体从筒通过计量分配装置，该计量分配装置包括正排量泵并且联接到无阀筒组件。启动计量分配装置从而从外壳分配液体。所述方法可包括加热外壳以将热量传递到筒，以足以将液体以熔融状态保持在筒中。所述方法可包括大致沿着外壳和其排出端口的公共轴线分配液体。所述方法可另外地或替代地包括利用流体连接到加压空气的外部源的刺穿元件刺穿筒中的液体的固化层，从而加压液体。

附图说明

被并入并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与上面给出的本发明的概括描述和下面给出的实施例的详细描述一起用于说明本发明的原理。

图1是根据本发明的实施例构造的分配设备的侧视图；

图2是大致沿图1的线2-2截取的前截面视图；

图3是大致沿图1的线3-3截取的截面图的示意图；

图4是示出根据本发明的另一实施例构造的分配设备的前截面视图；

图5是示出根据本发明的又一实施例构造的分配设备的透视图；并且

图6是大致沿图5的线6-6截取的截面图。

具体实施方式

首先参考图1、2和3，提供根据本发明的实施例构造的设备10用于分配液体12。设备10通常包括无阀筒组件14和联接到筒组件14用于选择性地分配液体12的计量分配装置16，所述液体12例如且不限于反应型热熔粘合剂，所述反应型热熔粘合剂诸如包含聚氨酯树脂(“PUR”)、两组分聚合材料(“2k材料”)的一种粘合剂，或包括任何周围温度或热熔材料的其它粘合剂，所述热熔材料已知在包含该热熔材料的筒的期望寿命期间展示粘度变化。通过“无阀”，本申请人指的是这样一种筒组件，该筒组件在其分配端口不包括阀以用于控制液体流出该组件。在这一点上，术语“无阀”不用来排除可包括一个或多个阀的筒组件，其中该阀执行的功能不同于将液体从该组件分配出去的功能。

筒组件14包括筒套或外壳17，该筒套或外壳17能为被加热的气缸的形式或其它形式并且它构造成接收其内包含液体12的一次性筒18。在室温下，所述液体可以是固体材料，诸如固体形式的粘合剂。在这一点上，可加热外壳17使得从外壳17到筒18的热传递将该固体材料改变成或至少维持在熔融状态。筒18可以在插入到外壳17中之前被加热或不被加热，或者如果被加热，则当筒18被插入到外壳17中时它可以已经处于熔融状态或情况。为了促进外壳17的加热，筒组件14可包括诸如加热筒13(仅仅示出一个)的一个或多个加热元件和诸如电阻温度探测器15(“RTD”，仅仅示出一个)的一个或多个温度测量装置，该温度测量装置允许以本技术领域中已知的方式控制(例如测量和调节)供应到外壳17的热。

筒18穿过位于外壳17的近端20处的开口19被插入，并且被接收到外壳17的内部空间21中，该内部空间21具有与筒18的形状互补的形状，使得筒18紧密配合在外壳17中。盖22允许筒18相对于外壳17联接，从而有助于在外壳17中包含筒18。具体来说，盖22插入到筒18的内部部分中并且例如通过盖22的1/4旋转而相对于筒18固定，该1/4旋转使盖接合在筒18的大致椭圆形的凸缘18a的下侧上。诸如O型环22a的密封构件布置在盖22和筒18的内部之间，因而在盖22和所述内部之间限定压力密封的密封。一旦盖22与筒18联接，筒18就插入到外壳17的内部空间21中并且通过组件14的枢转地安装的夹具14a相对于其固定。更具体地，在这个实施例中，夹具14a枢转地安装在组件14的顶端并且摆动到适当位置中以接合盖22，从而在液体12的分配期间将筒18固定在外壳17的内部空间21中。此外，在这个示例性实施例中，弹簧偏压的定位销(未示出)将夹具14a锁定在适当位置，从而在使用期间防止夹具14a的脱离接合的枢转运动。

筒18通过盖22从合适的外部源23接收加压空气用于下面要描述的目的，并且外壳17在其远端25处包括排出端口24，用于从外壳17分配液体12。液体12通过排出端口24离开外壳17并且可以通过喷嘴34施加到目标(未示出)上，该喷嘴可以例如通过螺纹36联接到外壳17的远端25，并且该喷嘴控制液体12的分配的多个方面。例如，可以选择螺纹36以分别便于将喷嘴34方便地联接到外壳17上和从外壳17方便地脱离联接。例如并且不限于，可以选择螺纹36使得仅仅需要1/4旋转来分别将喷嘴34联接到外壳17上和将喷嘴从外壳17脱离联接。

喷嘴34可控制液体12的分配的不同方面。例如并且不限于，喷嘴34可适于控制被分配到筒组件14的外部的液体12的厚度和/或方向。此外，例如利用可任选的加热器H可加热喷嘴34以便于在液体完全离开筒组件14时将液体12维持在熔融状态。在这点上，喷嘴34可通过从被加热的外壳17的传导排他地从加热器H接收热，或者被两个源加热。喷嘴34包括通过薄壁中空管35与外壳17的排出端口24流体连通的出口末端34a，该薄壁中空管可确定例如从筒组件14分配的液体12的最终细丝的厚度。

为了从筒组件14分配精确的量的液体12，计量分配组件16以下面要描述的方式联接到筒组件14。在图1-2示出的实施例中，计量分配组件16的至少一部分布置在外壳17中。具体来说，计量分配组件16的正排量泵38布置在外壳17中，虽然可以构想计量分配组件16的其它部分可替代地或另外地布置在外壳17中。虽然如这里描述的，图1-2的实施例包括正排量泵38，但可以构想，其它类型的泵可替代地或另外地形成计量分配装置16的部分。例如并且不限于，计量分配装置16可包括活塞泵、螺杆泵、计量杆泵、摆线泵和/或蠕动泵。图1-3示出的实施例的正排量泵38允许独立于例如在使用前当存储在筒18中时液体12所经历的任何粘度改变分配期望量的液体12。

继续参考图1-2并且进一步参考图3，正排量泵38包括从动齿轮40和从动件或空转齿轮42，该从动件或空转齿轮与从动齿轮40协作以向排出端口24进给精确的量的液体12。例如并且不限于可逆伺服马达的马达41例如沿箭头41a的大致方向的致动和旋转(或者设备10的示意性地描绘出的机器人41R或其它装置的旋转部件的替代旋转)引起液体12的选择性分配。更具体地，马达41以本技术领域中已知的方式通过传动杆40a联接到从动齿轮40，使得其旋转引起齿轮40和42旋转以计量液体12。更具体地，正排量泵38通过第一导管50与外壳17的内部空间21流体连通以从筒18接收液体12。第二导管52使正排量泵38与排出端口24流体连通以便向排出端口24进给液体12。

筒18的内部被加压以促使液体12向着计量分配装置16的分配，而这强制液体12进入第一导管50。更具体地，组件14的中空刺穿元件66延伸到筒18的内部中并且可连接到空气的外部源23，该中空刺穿元件从该空气的外部源接收具有例如在大约5psi和大约10psi之间的压力的空气。刺穿元件66构造成穿透可形成在筒18中的液体12的上固化层12a从而达到液体12的主体积。本领域的普通技术人员将容易地理解到这仅仅是说明性的，这是由于组件14可替代地包括形状、取向和/或定位不同于示出的那些刺穿元件的刺穿元件，或者根本不包括刺穿元件66。

在图1-3示出的实施例中，外壳17或者至少其内部空间21沿着大体上与计量分配装置16的导管50共享的轴线70延伸。在这点上，第一导管50和第二导管52分别沿着彼此不同的轴线定位。通常构想外壳17、排出端口24或第一导管50及第二导管52中的一个或多个可沿着可以与其它元件的轴线重合或不重合的各自的轴线延伸。例如，一种设备可以使得外壳17和排出端口24共享公共轴线，而第一导管50和第二导管52的一个或多个沿不同轴线(多个轴线)延伸。例如，外壳17、排出端口24或第一导管50及第二导管52中的两个或更多个共享公共轴线的构造可能是所希望的，以便最小化来自筒18并且向着筒组件14的外部的液体12所遵循的轨迹或路径。

参考图4，还提供替代实施例的设备100用于分配诸如热熔粘合剂的液体。为便于描述设备100，图4中的类似的附图标记指图1-3的类似特征，可参考这些类似特征以便也理解设备100的特征和/或功能方面。设备100包括计量分配装置116，该计量分配装置116联接到外壳127的外部壁118并且执行与设备10的计量分配装置16(图1-3)所执行的功能类似的功能。在这点上，计量分配装置116包括类似于正排量泵38(图1-3)的正排量泵130，该正排量泵130通过入口导管133的第一导管部分133a及第二导管部分133b与外壳127的内部空间21流体连通以从筒18接收液体12。

具有第一部分135a和第二部分135b的出口导管135使正排量泵130与外壳127的排出端口124流体连通以将液体12从设备100分配到其外部。为适应计量分配装置116相对于外壳127的联接和取向，入口导管133和出口导管135的第一部分133a、135a沿着外壳127的轴线145的大致横向方向取向。入口导管133和出口导管135的各自的第二部分133b、135b相对于第一部分133a、135a横向地并且沿着外壳127的轴线145取向。在这个示例性实施例中，计量分配装置116的正排量泵130由伺服马达155或能够给予齿轮箱158(或其它部件)旋转运动的其它装置或部件提供能量，该齿轮箱(或其它部件)以本技术领域中已知的方式联接到正排量泵130。在这个示例性实施例的一个方面，排出端口124沿轴线145延伸并且因此与外壳127，并且更具体地，与其内部空间21共享公共轴线，以及与入口导管133和出口导管135的第二部分133b、135b共享公共轴线。

参考图5-6，还提供替代实施例的设备200用于分配诸如反应型热熔粘合剂的液体或如上所述的任何其它液体。为便于描述设备200，图5-6中的类似的附图标记指图1-4的类似特征，可参考这些类似特征以便也理解设备200的特征和/或功能方面。设备200的结构的部分类似于参考2009年2月9日提交的转让给本申请的受让人俄亥俄州韦斯特莱克的Nordson Corporation的美国申请No.12/367609中公开的一个或多个实施例描述的那些结构，并且该美国申请的内容通过参考的方式全部并入这里。

设备200包括计量分配装置216，该计量分配装置216在外壳219的近端220和远端221之间布置在外壳219中并且联接到外壳219。在这个实施例中，外壳219包括第一部分219a和与第一部分219a大致成横向的第二部分219b，虽然可替代地构想第一部分219a和第二部分219b的其它相对取向并且这些其它相对取向仍然落在本公开的范围中。计量分配装置216包括联接到示出的正排量泵233的传动杆218以为泵233提供能量并且因此选择性地计量液体12的受控制的量。传动杆218以本技术领域中已知的方式操作性地联接到马达(未示出)或类似部件。正排量泵233通过合适取向的第一导管240与筒18流体连通，从而从其接收液体12。第二导管246使正排量泵233与外壳219的排出端口242流体连通。在操作中，第二导管246从正排量泵233接收受控制的量的液体12并且接着将它供应到邻近排出端口242联接到外壳219的喷嘴254。喷嘴254包括通过针258与外壳219的排出端口242流体连通的出口末端254a，该针可确定例如从设备200分配的液体12的最终细丝的厚度。

再次参考图1-6，设备10、100、200的任何一个可构造成响应来自速度感测装置(未示出)的模拟信号，该模拟信号与可携带该设备的任何机器人(例如图2的机器人41R)的速度成比例。这种模拟信号可以例如被供应到电联接到相应马达的微处理器(未示出)。附加控制特征包括使用微处理器通过反向马达和/或正排量泵38、130、233的方向和/或速度而安排循环结束粘合剂流反向的能力。在每个循环的结束时反向马达和/或泵38、130、233的方向和/或速度也可有助于维持对在应用之间可能留在通道或导管中的液体12的若干部分的紧密控制。

虽然已经通过各种实施例的描述说明了本发明并且已经相当详细地描述了这些实施例，但不意图将所附权利要求的范围限制或以任何方式限定到这种细节。本领域技术人员将容易地理解附加的优点和修改。因此，本发明在其较宽泛的方面不限于具体细节、代表性设备和方法、和示出和描述的说明性例子。因此，可偏离这种细节而不偏离总发明构思的精神或范围。

Claims (16)

1.一种用于分配包含在筒中的粘合剂的设备，包括：

无阀筒组件，所述无阀筒组件包括外壳，所述外壳具有近端和远端、在所述近端处的开口，以及用于在所述远端处分配粘合剂的排出端口，所述开口构造成通过该开口接收包含粘合剂的筒并且与所述外壳的内部空间连通；

加热元件，所述加热元件用于充分加热所述外壳以将所述筒中的粘合剂维持在熔融状态中；和

计量分配装置，所述计量分配装置联接到所述无阀筒组件并且包括正排量泵，所述正排量泵位于所述外壳中，并且所述正排量泵通过第一导管与所述外壳的内部空间流体连通以从所述筒接收液体并且第二导管使所述正排量泵与所述排出端口流体连通以便向所述排出端口进给液体，用于通过所述排出端口选择性地分配熔融的所述粘合剂，所述计量分配装置还包括用于驱动所述正排量泵的传动杆，所述传动杆从所述正排量泵延伸到所述外壳之外，

其中，所述外壳在所述开口、所述第一导管和所述内部空间处限定中心纵向轴线，所述第二导管定向成大致平行于所述中心纵向轴线，并且所述传动杆定向成大致平行于所述外壳的所述中心纵向轴线。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述正排量泵是齿轮泵。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述筒包括开口端，并且所述设备还包括：

盖，所述盖构造成通过穿过所述开口至少部分地插入所述内部空间中来覆盖所述筒的开口端；和

夹具，所述夹具能够与所述盖接合，用于相对于所述外壳固定所述筒，所述夹具以枢转方式安装，用于绕定向成大致平行于所述中心纵向轴线的枢转轴线旋转。

4.根据权利要求3所述的设备，还包括：

刺穿元件，所述刺穿元件可操作成穿透所述盖，并且构造成将来自外部源的加压空气引入所述筒的内部，以加压所述粘合剂并且将所述粘合剂推压到所述正排量泵。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括：

喷嘴，所述喷嘴联接到所述外壳的所述远端，用于控制将粘合剂分配到外部。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述喷嘴包括管，所述管使所述外壳的所述排出端口与外部流体连通。

7.根据权利要求5所述的设备，还包括：

加热器，所述加热器操作性地联接到所述喷嘴。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述正排量泵包括从动齿轮和与所述从动齿轮啮合的空转齿轮，所述设备还包括：

机器人，所述机器人包括马达，所述马达操作性地联接到所述正排量泵的所述从动齿轮，用于控制所述从动齿轮的旋转。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述正排量泵包括从动齿轮和与所述从动齿轮啮合的空转齿轮，所述设备还包括：

马达，所述马达操作性地联接到所述正排量泵的所述从动齿轮，用于控制所述从动齿轮的旋转。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述马达是可逆伺服马达。

11.一种用于分配粘合剂的设备，包括：

筒组件，所述筒组件具有外壳，所述外壳具有限定相对的近端和远端的外部、通过所述近端的开口、以及用于分配通过所述远端的粘合剂的排出端口，所述开口构造成通过该开口接收粘合剂的筒并且与所述外壳的内部空间连通；

加热元件，所述加热元件用于充分加热所述外壳以将所述筒中的粘合剂维持在熔融状态中；和

计量分配装置，所述计量分配装置联接到所述筒组件的所述外部并且包括正排量泵，所述正排量泵与所述内部空间和所述排出端口流体连通，用于通过所述排出端口选择性地分配所述粘合剂，所述正排量泵位于所述外壳的外部；

入口导管，所述入口导管位于所述外壳内并且在所述内部空间和所述正排量泵之间连通；

出口导管，所述出口导管位于所述外壳内并且在所述正排量泵和所述出口端口之间连通；

其中，所述外壳的所述内部空间、所述入口导管和出口导管中的每个导管的至少一部分、所述开口，和所述排出端口均在一个公共的中心纵向轴线处定中心。

12.一种用于从包含粘合剂的筒分配粘合剂的方法，所述方法包括：

通过开口将包含粘合剂的所述筒接收在无阀筒组件的外壳的内部空间内，所述外壳包括开口、所述内部空间和排出端口，所述外壳在所述内部空间处限定中心纵向轴线；

迫使所述粘合剂从所述筒通过计量分配装置，所述计量分配装置包括正排量泵，所述正排量泵位于所述无阀筒组件的所述外壳中；

加热所述外壳，以将热充分传递到所述筒以将所述筒中的粘合剂维持在熔融状态中；和

利用定向成大致平行于所述外壳的所述中心纵向轴线的传动杆驱动所述正排量泵，由此启动所述计量分配装置，以通过将粘合剂从所述内部空间，穿过第一导管、所述正排量泵和第二导管移动到所述排出端口来从所述外壳分配所述粘合剂，

其中，所述开口、所述第一导管和所述内部空间在所述中心纵向轴线处定中心，所述第二导管定向成大致平行于所述中心纵向轴线。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述排出端口定向成平行于所述外壳的所述中心纵向轴线和所述传动杆。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括：

利用流体连接到加压空气的外部源的刺穿元件，刺穿所述筒中的粘合剂的固化层；和

利用所述加压空气对所述粘合剂加压以将所述粘合剂推压到所述正排量泵。

15.根据权利要求1所述的设备，还包括：

所述粘合剂的筒。

16.根据权利要求11所述的设备，还包括：

所述粘合剂的筒，其中，当所述筒插入到所述外壳中时，所述筒沿着所述中心纵向轴线定中心。