CN101960505B - 飞行泡沫设备及制造飞行泡沫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设备，该设备用于产生飘浮在空气中的泡沫形状，该设备具有容器、气体源、充气嘴、出口以及分离器，所述充气嘴用于充入来自气体源的气体，所述分离器用于将挤制出的泡沫分离成独立泡沫形状。
Description
技术领域
本发明涉及用于产生飘浮泡沫形状的设备，以及使用飘浮泡沫形状进行广告宣传的方法。
背景技术
为了使泡沫实现飞行，给定体积的泡沫的总质量必须小于占据相同体积的空气的质量（阿基米德原理）。期望的是，泡沫具有大的气泡尺寸。在该具有大的气泡尺寸的泡沫中，水与表面活化剂的比例为86%或更小，膨胀比超过200。泡沫内部的大尺寸气泡容纳更多的气体，因此具有更大的升力。紧密压在一起的泡沫，也被称为低膨胀泡沫，具有小尺寸气泡。
低膨胀泡沫的一个示例为剃须膏。不希望将低膨胀泡沫引入飞行泡沫中。低膨胀泡沫无法捕获足够的气体以产生期望的上升效应。
用于产生比空气轻的泡沫的气体必须为一种具有产生上升效应所需的特定性能的气体。理想的是，该气体的分子量应当小于约28.97。分子量为所述物质的一个分子相对于统一的原子质量单位u（等于一个碳12原子的质量的1/12）的质量。许多化学家使用分子量作为摩尔质量的同义词，它们仅在单位上有所不同。在本文中使用时，它们被认为是同义的。例如，氢具有约1的分子量，或者1个原子质量单位（amu），乙炔具有约26.0373的分子量。
存在许多满足所期望的分子量要求的化合物和元素。合适气体的一些示例包括、但不限于氦、氢、甲烷、铵、氖、乙炔、氢氰酸、乙烯、一氧化碳、氟化氢、乙硼烷、氮、加热的环境空气以及它们的混合物。另外，所述气体可以是混合有比空气轻的气体的压缩环境空气。该列表不是完整的，而仅是对一些合适气体的例示。
另外，加热的环境空气可用于实现所期望的上升效应。查理定律指出，通过提高气体的温度而保持其内压力不变，可以减小气体的密度。例如，热气球使用热空气产生大的升力以实现飞行。可以通过控制被挤制出的泡沫的相对温度来调整热空气飞行泡沫的高度。
发明内容
在一个优选实施方式中，将比空气轻的气体引入含有泡沫形成溶液的容器中。优选地，所述泡沫形成溶液为具有至少一种表面活化剂的水溶液。
本发明提供了一种产生飘浮泡沫形状的设备。具有泡沫溶液的容器具有用于将气体引入溶液容器内部的气体管线。该气体管线具有第一端部和第二端部。该气体管线的第一端部位于泡沫溶液容器的外部，并连接到气体源。气体从源经过气体管线进入泡沫溶液容器中，并从气体管线的第二端部离开而进入充气装置。优选地，使用公知的气瓶调节器将进入容器的气体调节到小于约60磅每平方英寸（psi）。气体入口的第二端部具有充气嘴。在一个优选的实施方式中，充气嘴具有直径尺寸范围在约0.062英寸到约0.125英寸之间的开口。充气嘴将气体分散到整个泡沫溶液中。
随着气体被引入溶液容器，在溶液的上表面上产生泡沫。随着泡沫持续产生，溶液容器内部的气压与溶液容器外部的压力之间的压差促使泡沫朝向顶盖或标志板中的开口上升。泡沫被挤压通过模制形状的开口，该开口被包含在作为标志板的溶液容器顶盖的表面内。溶液容器装置上包括有泡沫形状分离器。在一个实施方式中，所述分离器为切割片。所述切割片为这样一种结构，其从挤出物或挤制出的泡沫形状中分离出独立泡沫形状，而不必要求具有任何程度的锋利度。一旦所述切割片分离出挤制形状，分离出的泡沫形状就从容器的顶部飘浮到空气中。
由常见的表面活化剂产生的泡沫的颜色通常为白色。本发明还考虑了向泡沫溶液添加颜色。可以添加任何可接受的颜色。一种可接受染色剂的类型是常在食物、药物以及化妆品染色剂中使用的染色剂。这些染色剂包括、但不限于FD&C（食物药物和化妆品）一号蓝色（亮蓝色）、FD&C二号蓝色（暗蓝色）、FD&C三号绿色（蓝-绿渐变色）、FD&C四十号红色、FD&C三号红色（粉红渐变色）、FD&C五号黄色、FD&C六号黄色（黄色渐变色）。这些颜色可以包括着色剂的组合。
本发明还包括产生易燃泡沫形状的能力。通过使用易燃气体作为比空气轻的气体，将形成易燃泡沫。易燃气体可包括、但不限于甲烷、乙炔、乙烯和氢气。随后，可以通过任何公知的点火源来引燃易燃泡沫。烟火和烟花制造厂使用无线点火装置和化学点火技术，该化学点火技术包括、但不限于镍镉合金线和氯酸钾。易燃泡沫在夜晚可产生显著的视觉效果，在夜晚易燃泡沫被设置为与黑暗的夜空相映衬。
本发明还包括产生对紫外光或黑光敏感的泡沫形状的能力。通过将黑光敏感化合物添加到入口气体或泡沫溶液中的一个或全部两个中，可形成在暴露于黑光时照亮的泡沫。这种化合物可以包括、但不限于奎宁、维生素B-12和均二苯乙烯（Stilbene）。
本发明还包括产生在黑暗中发光的泡沫的能力。可以将生物发光和/或化学发光化合物添加到入口气体或泡沫溶液中的一个或全部两个内。一些发光化合物可以包括、但不限于鲁米诺（5-氨基-2,3-二氢-1,4-二氮杂萘二酮）、Cyalume（草酸二苯酯）、三（联吡啶）二氯化钌（Ⅱ）、草酰氯以及连苯三酚。另外，可以使用发出生物发光性能的、通常与萤火虫、水生海洋生物以及细菌相隔离的荧光素酶。
本发明还包括一种使用飞行泡沫产生知名公司标志作为广告宣传手段的方法。许多形状已经因标识了特定公司和产品而被公知。
本发明还包括使用多个泡沫产生容器，所述多个泡沫产生容器可以同时产生多种形状中的任何一种或其组合、按顺序产生多种形状或者产生当在空中时可被附接的多种形状。
附图说明
图1为本发明的装置的侧面立体图。
图2为示出彼此分离的各种构件的立体分解图。
图3为两个压缩气气瓶的图，其中这两个压缩气气瓶各自的出口管线的通过“Y”型连接器相连接以形成单个气体管线。
图4为示出了分离后的挤制飘浮形状的立体图。
图5为示出在溶液罐的底部内表面上设置了充气装置的部分剖切立体图。
图6为充气嘴装置的侧面立体图。
图7为示出泡沫形成和出口方向的侧横截面图。
图8为具有虹膜结构的装置的立体图。
图9为壳体内的装置的立体图。
图10为来自图9的壳体内装置的俯视图。
具体实施方式
本发明包括飞行泡沫装置5，该飞行泡沫装置具有溶液罐10，该溶液罐10具有开口端25。开口端25容纳标志板60，该标志板60通过装配环20可取下地附接到罐10。罐10具有圆周垂直侧面18，该圆周垂直侧面18大体垂直于罐底15。通过拆卸装配环20取下标志板60，以便于将泡沫溶液添加到罐10中。
装配环20还包括有切割臂组件75，该切割臂组件75在周向上附接到装配环20。切割臂组件75具有绕枢轴50运动的切割臂40。枢轴50连接到电机30，电机30还设有定时器80。电机30以电子控制方式移动切割臂40，使其穿过标志板60的上部平坦表面。切割臂组件75上还设有用于限制切割臂40运动的一对凸块止动突起部110。限位开关100电连接到电机30。当切割臂40接触限位开关100时，电机30反向，从而使切割臂40反向。电机方向的改变使枢轴50反向运动，从而使切割臂40反向运动。
标志板60包括开口65，开口65按照需要构造以产生挤制泡沫形状90。
罐10还包括入口120，入口120被构造为容纳气体管线160。充气装置70附接到罐底15上的罐10内部。充气装置70包括充气入口72，充气入口72被合适地构造为容纳气体管线160。充气装置70还包括充气头71，充气头71用于将气体分散到罐10中包含的全部溶液中。
在图3所示的实施方式中，本发明可以包括两个或更多个压缩气体的气瓶。具有气体管线出口190的大气气瓶180可以与具有气体管线出口210的比空气轻的气体的气瓶150相结合。气体管线出口190和210与气体管线“Y”型连接器170相结合，“Y”型连接器170将混合气体导向单个气体管线160。气瓶180具有出口压力调节器130。气瓶150具有出口压力调节器140。可以独立地调节各调节器130和140，以从各气瓶180和150提供所需的气体混合物组成。
气体管线160经过安装到罐10的外壁18中的气体管线入口120。气体管线160附接到充气装置70上的气体管线装配入口72。优选地，正如已知的，气体管线装配入口72是锥形的，并且通过施加在气体管线160的内壁上的张力将气体管线160附接并保持在适当位置。充气装置70具有充气嘴71，充气嘴71用于将接收到的气体分散到罐10的内部区域19所包含的溶液内。
在图4所示的实施方式中，泡沫形状200可以是单词。
使用时，将装配环20从罐壁18的上部周缘拆下，以暴露罐口25。将例如上面提出的那些用于产生泡沫的合适溶液通过罐口25置入罐10的内部区域19内。装配环20周向包围标志板60。将附接有切割臂组件75的装配环20以在周向上包围罐壁18的顶部的方式固定在罐口25上方。
使用时，电机30使枢轴50和所附接的切割臂40往复移动。切割臂40沿着标志板60的上平坦表面前后往复运动，并且所述的往复运动通过置于标志板60表面上的限位开关110实现。可以通过使用电机定时器装置80，来调节切割臂40的运动和往复的速率。
使用时，通过至少一个压缩气体源启动气流。气体可以是来自压缩气瓶150的比空气轻的气体，或者可以是来自压缩气瓶150的比空气轻的气体与来自压缩气瓶180的压缩环境空气相混合的混合物。气瓶150具有压力调节器140，气瓶180具有压力调节器130。
压缩气体穿过气体管线160。气体管线160通过入口120进入罐10。气体管线160在气体入口72处附接到充气装置70。气体在充气嘴71处离开充气装置70。气体分散到罐10的内部19上包含的溶液中。当气体与泡沫溶液220混合时，在溶液220的表面产生泡沫230。通过压缩气体进入罐10的内部19产生气压。标志板60具有开口65，该开口65形成通向罐10外部的出口。罐10的外部处于近似大气压下。通过罐10的内部和外部大气压之间的压差，使得气体和所形成的泡沫向上升。如图7中的箭头所示，泡沫230从泡沫溶液220的表面向上运动。泡沫推压着标志板60的下侧，从而泡沫被挤压通过标志板60中的开口65。通过切割臂40，将标志板60的上表面上的挤制泡沫分离成单独形状90。所分离出的形状90随后从装置5飘浮向上。
在图8所示的另一个实施方式中，罐10具有虹膜240，虹膜240随虹膜电机250而打开和关闭。在使用虹膜240时，挤制泡沫的尺寸可以改变，并且依赖于开口的尺寸虹膜打开的持续时间。
虹膜可以被构造为部分或完全关闭。另外，如果虹膜部分关闭，则可以结合前述的切割臂一起使用虹膜。
在使用虹膜240的实施方式中，飞行泡沫可以是相连接的或独立的、尺寸变化的相似形状。
在另选实施方式中，虹膜可形成有圆形开口和方形开口的任何组合，所述环形开口和方形开口相互配合以改变挤制形状。
本发明还提供了电子和电脑控制的虹膜，以在挤制时和在所述泡沫脱离装置之前，改变泡沫的形状。
在一个实施方式中，如图9所示，溶液罐10置于壳体270内。壳体270具有包围罐10的壁280和门340。壳体270具有上表面380，在上表面380上，模制60置于罐10上方。壳体270具有内壁部290，内壁部290向上延伸超过上表面380。壳体270还具有轮脚370，轮脚370用于移动壳体270和其中包含的装置5。在图9的实施方式中，内壁部290从上表面380向上延伸约6英寸至24英寸的距离。内壁部290使风偏离上表面380。在有风的环境中，风会掠过上表面380，从而过早地把挤制出的飘浮泡沫形状90从标志板60上的开口65中吹走。挤制出的飘浮泡沫形状90的厚度在2英寸到20英寸之间。风过早地将挤制出的飘浮泡沫形状90吹走，将导致形状具有不均匀的厚度。部分上根据要挤制的形状的复杂度来确定所期望的厚度。
板300具有成对的调节阀310和320，它们独立地调节气体向设备的输入。输入的气体根据需要可以是单一的气体或者气体混合物。可视监测计300监测气体的输入。可注容器350和溶液管线360装配在壳体270的门340的内部。在一个实施方式中，管线400将压缩空气输送到装置5，管线410将氦输送到装置5。如上所述，一对以上阀门310和320被构造且设置为独立地调节通向装置5的一根以上气体输送管线。电源线420向装置提供所需的电流。
如图10所示的罐10具有多个充气装置70，这些充气装置70被固定到在充气装置安装座390上的相应位置处，充气装置安装座390被固定到罐10的底部。
虽然已经通过优选形式或具有一定程度特性的实施方式描述了本发明，但应当理解，这样的描述仅用于举例，而在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对构造、制造和使用以及部件的组合和装配的细节做出多种改变。
本申请为2008年2月5日提交的美国专利申请No.12/026,006的部分继续申请，通过引用将该申请的内容整体并入于此。
Claims (15)
1.一种用于产生在空气中飘浮的泡沫形状的设备，该设备包括：
a、泡沫溶液容器；
b、气体源；
c、附接在所述泡沫溶液容器内部的、用于向所述泡沫溶液容器内部充入来自所述气体源的气体的充气嘴，来自所述气体源的所述气体比大气轻；
d、通向所述泡沫溶液容器外部的出口；
e、分离器，该分离器用于将通过所述出口挤制出的泡沫分离成独立泡沫形状；以及
f、壳体，该壳体具有延伸至所述出口上方的外周壁。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述气体源为从所述泡沫溶液容器外部延伸进入所述泡沫溶液容器内部的入口。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述出口为容器盖，在该容器盖中设有模制形状开口。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述泡沫溶液容器填充有水溶液，该水溶液至少包括表面活化剂，以在对所述水溶液充入气体时产生泡沫。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述气体的分子量小于28.97g/mole。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述气体选自包括氦、氢、甲烷、乙烷、氨、氖、乙炔、乙烯、一氧化碳、氟化氢、乙硼烷、加热大气、氮或它们的混合物在内的组。
7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述水溶液包括对紫外光敏感的成分。
8.根据权利要求4所述的设备，其中，所述水溶液包括发光化合物。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述发光化合物为鲁米诺（5-氨基-2,3-二氢-1,4-二氮杂萘二酮）、草酸二苯酯、三（联吡啶）二氯化钌（Ⅱ）、草酰氯以及连苯三酚。
10.根据权利要求4所述的设备，其中，所述水溶液包括至少一种颜色。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述气体经过调节阀。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述调节阀按小于50psi的压力将气体输送到所述充气嘴。
13.根据权利要求3所述的设备，其中，所述开口被构造为将泡沫挤制成所期望的形状。
14.一种制作广告的方法，该方法包括以下步骤：
a、提供根据权利要求1所述的设备；
b、按公司标志形状提供所述出口；
c、用泡沫溶液填充泡沫溶液容器；
d、将压缩气体引入到所述泡沫溶液容器的内部；
e、分离通过所述出口挤制出的泡沫；
f、提供至少一个飞行泡沫形状，其中由公司标志形状的所述出口构造的所述飞行泡沫形状被用作飞行的公司广告。
15.一种产生飘浮泡沫形状的方法，该方法包括以下步骤：
a、提供权利要求1所述的设备；
b、按公司标志形状提供所述出口；
c、用泡沫溶液填充泡沫溶液容器；
d、将压缩气体引入到所述泡沫溶液容器的内部；
e、分离步骤，分离通过所述出口挤制出的泡沫；
f、提供来自所述分离步骤的至少一个飞行泡沫形状，其中所述飞行泡沫形状类似于所述出口的形状。
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