CN104066517A - 热熔化系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于熔化粘合剂的系统包括熔化器、供料系统、泵和控制器。熔化器具有熔化容积，并接收和熔化粘合剂。在泵从熔化器抽运熔化的粘合剂的同时，供料系统将未熔化的粘合剂供应给熔化器。控制器控制泵以一吞吐速率抽运熔化的粘合剂，使得熔化容积与该吞吐速率的比值是小于粘合剂的变色时间的最小停留时间。在一些实施例中，控制器还控制供料系统根据熔化器中的粘合剂液位将粘合剂补充到熔化器中。

Description

热熔化系统
技术领域
本公开内容一般涉及用于分配热熔性粘合剂的系统。更特别地，本公开内容涉及具有集成供料系统的粘合剂分配系统。
背景技术
热熔性分配系统一般用在生产装配线中以自动地分散用于建造诸如盒子、纸箱等之类的包装材料的粘合剂。热熔性分配系统按照惯例地包括材料箱、加热元件、泵和分配器。在凭借泵将固体聚合物颗粒供应给分配器之前使用加热元件将箱中的固体聚合物颗粒熔化。因为熔化的颗粒在允许冷却的情况下将再固化成固体形式，因此在从箱到分配器的过程中熔化的颗粒必须被维持在合适的温度。这一般需要在箱、泵和分配器中放置加热元件，以及加热连接这些部件的任何管道或软管。此外，传统的热熔性分配系统一般使用具有大体积的箱以便在包含在箱中的颗粒熔化以后可以出现延长的分配周期。然而，箱中大体积的颗粒需要长的周期时间来完全熔化，这增加系统的启动时间。例如，典型的箱包括给矩形重力自流进料箱的壁加衬里的多个加热元件，使得沿着壁的熔化颗粒阻止加热元件有效地熔化容器中心部位的颗粒。由于长时间的高温暴露，熔化这些箱中的颗粒所需要的延长时间增加粘合剂“炭化”或变黑的可能性。
发明内容
根据本发明，一种适用于熔化粘合剂的系统包括熔化器、供料系统、泵和控制器。熔化器具有熔化容积，并接收和熔化粘合剂。在泵从熔化器抽运熔化的粘合剂的同时，供料系统将未熔化的粘合剂供应给熔化器。控制器控制泵以高达最大吞吐速率的吞吐速率抽运熔化的粘合剂，使得熔化容积与最大吞吐速率的比值是小于粘合剂的变色时间的最小停留时间。在一些实施例中，控制器还控制供料系统根据熔化器中的粘合剂液位将粘合剂补充到熔化器中。
附图说明
图1是适用于分配热熔性粘合剂的系统的示意图。
图2是图1的系统的熔化器和周围元件的简化截面图。
具体实施方式
图1是系统10的示意图，所述系统10是用于分配热熔性粘合剂的系统。系统10包括冷部12、热部14、空气源16、空气控制阀17、和控制器18。在图1所示的实施例中，冷部12包括容器20和供料组件22，所述供料组件22包括真空组件24、供料软管26和入口28。在图1所示的实施例中，热部14包括熔化系统30、泵32和分配器34。空气源16是供应到系统10中在冷部12和热部14二者中的元件的压缩空气源。空气控制阀17通过空气软管35A连接到空气源16，并选择性地控制来自空气源16的空气流通过空气软管35B到达真空组件24以及通过空气软管35C到泵32的马达36。空气软管35D绕过空气控制阀17将空气源16连接到分配器34。控制器18被连接成与系统10的各种元件(如空气控制阀17、熔化系统30、泵32和/或分配器34)通信，以控制系统10的操作。
冷部12的元件可以在室温处操作而没有加热。容器20可以是加料斗，所述加料斗用于包含用于由系统10使用的一些固体粘合剂颗粒。合适的粘合剂物质可以包括，例如，如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或金属茂络合物之类的热塑性聚合胶。供料组件22将容器20连接到热部14，用于将固体粘合剂颗粒从容器20运送到热部14。供料组件22包括真空组件24和供料软管26。真空组件24定位在容器20中。来自空气源16和空气控制阀17的压缩空气被运送到真空组件24以形成真空，引导固体粘合剂颗粒流进入真空组件24的入口28并然后通过供料软管26到达热部14。供料软管26是管道或其它通道，其尺寸形成具有基本上大于固体粘合剂颗粒的直径的直径以允许固体粘合剂颗粒自由地流过供料软管26。供料软管26将真空组件24连接到热部14。
固体粘合剂颗粒被从供料软管26运送到熔化系统30。熔化系统30可以包括容器(未示出)和电阻加热元件(未示出)，所述电阻加热元件用于熔化固体粘合剂颗粒以形成液体形式的热熔性粘合剂。熔化系统30可以设定大小以具有相对小的粘合剂体积，例如约0.5升，并被构造成在相对短的时间周期内熔化固体粘合剂颗粒。泵32由马达36驱动以通过供应软管38将热熔性粘合剂从熔化系统30中抽运到分配器34。马达36可以是由来自空气源16和空气控制阀17的压缩空气脉冲驱动的气动马达。泵32可以是由马达36驱动的线位移泵。在所说明的实施例中，分配器34包括歧管40和分配模块42。来自泵32的热熔性粘合剂被接收在歧管40中并通过模块42被分配。分配器34可以选择性释放热熔性粘合剂，由此将热熔性粘合剂喷出模块42的出口44，喷射到物体上，如盒子、箱子、或受益于由系统10分配的热熔性粘合剂的另一个物体。模块42可以为是分配器34的部件的多个模块中的一个。在可替换的实施例中，分配器34可以具有不同的构造，如手持枪形分配器。热部14中的一些或全部元件，包括熔化系统30、泵32、供应软管38和分配器34，可以被加热以在分配过程期间在整个热部14中都将热熔性粘合剂保持成液体状态。
系统10可以是例如用于包装并密封纸板包装和/或包装盒子的工业过程的一部分。在可选择的实施例中，针对特定的工业过程应用必要时可以修改系统10。例如，在一个实施例中(未示出)，泵32可以从熔化系统30分离并替代地连接到分配器34。供应软管38然后可以将熔化系统30连接到泵32。
图2是熔化系统30和周围元件的截面图。图2说明空气控制阀17、控制器18、供料软管26、熔化系统30和空气软管35B以及108。熔化系统30包括熔化器102(具有熔化区域106)、盖子104、传感器110和传感器外壳112。
熔化器102是能够容纳并熔化接收自分配器20的固体粘合剂的粘合剂容器。熔化器102具有熔化区域106，该熔化区域是具有熔化容积Vmelt的加热区域，其中固体粘合剂在被泵32抽运到分配器34之前在该加热区域中被熔化。例如，熔化区域106可以是熔化器102的设置有多个电阻加热元件的区域。来自供料软管26的粘合剂颗粒在熔化器102中聚积以形成大量熔化的粘合剂A。当粘合剂A熔化时，大体上平的粘合剂表面SA在熔化器102内在粘合剂液面LA处产生。
盖子104是刚性盖子，该刚性盖子104被构造成安装在熔化器102的顶上以保护操作者免受热熔化物质飞溅，并固定供料软管26和传感器外壳112。在一些实施例中，盖子104可以包括一个或更多个通风孔或空气通道(没有示出)以使得来自供料软管26的空气逸出。传感器外壳112在离粘合剂表面SA的一距离处支撑液位传感器110并通过空气软管108接收冷却空气流以保护液位传感器110免受飞溅、高温和灰尘。尽管图2将空气软管108描述成从空气控制阀17抽取空气，系统10的可选择的实施例可以直接从空气源16铺设空气软管108(见图1)。液位传感器110是超声波传感器，所述超声波传感器发射超声波脉冲并接收自粘合剂表面SA反射回来的返回脉冲。粘合剂液位LA(或高度h，液位传感器110和粘合剂表面SA之间的垂直距离)可以根据所述脉冲从传感器110到表面SA并返回到传感器110的行程时间判定。在一些实施例中，液位传感器110可以被构造成产生指示粘合剂液位LA的液位信号ls。在其他实施例中，液位传感器110可以被构造成将对应于高度h的原始传感器数据传递到控制器18，然后所述控制器18根据这种传感器数据判定粘合剂液位LA。
控制器18控制空气控制阀17凭借通过空气软管35B将空气提供给真空组件24并通过空气软管35C将空气提供给泵32(见图1)以维持通过熔化器102的粘合剂的流量。来自供料软管26的固体粘合剂颗粒以输入速度RI进入熔化器102，所述输入速度RI由通过空气控制阀17被输送到真空组件24的空气脉冲的频率和持续时间决定。类似地，泵32以输出速度RO将热熔化粘合剂抽运出熔化器102，所述输出速度RO由通过从空气控制阀17到空气发动机36的空气流设置的抽运周期决定。通常，在持续工作期间输入速度RI匹配输出速度RO，使得熔化系统30的总吞吐速率是Rthroughput＝RI＝RO。在一种实施例中，Rthroughput的最大值可以是每分钟195立方厘米。控制器18通过根据控制信号cs控制空气控制阀17而分别控制输入速度RI和输出速度RO。控制信号cs是液位信号ls的函数，并促使空气控制阀17将空气引导到真空组件24以维持位于最小液位Lmin和目标液位LT之间的粘合剂液位LA。目标液位LT是最大填充极限，该最大填充极限被选择以凭借将未熔化的粘合剂颗粒沉积到熔化器102的在熔化区域106之外的区域中而防止过载熔化器102。最小液位Lmin是最小填充液位，所述最小填充液位被选择以确保熔化区域106在通常的操作期间保持大体上被粘合剂填充，而不是在来自供料软管26的未熔化粘合剂的连续粘合剂补充之间进行排空。最小液位Lmin和目标液位LT限定液位范围LΔ的界限，该液位范围LΔ是在持续操作过程中被允许的粘合剂液位LA的范围。
每当粘合剂液位LA降低至最小液位Lmin以下时，控制器18控制空气通过真空组件24以补充粘合剂A，确保熔化器102在持续操作期间一直保持大体上填满(也就是在液位LT的液位范围LΔ内)。在一些实施例中，控制器18可以响应于指示粘合剂液位LA已经低于最小液位Lmin的任何液位信号ls控制空气从空气控制阀17通过空气软管35B到达真空组件24的固定持续脉冲。每当粘合剂液位LA降低至允许液位以下时，这种方法以固定的数量补充粘合剂A。在可选择的实施例中，当液位信号ls指示粘合剂液位LA已经降低至最小液位Lmin以下时，控制器18反而可以使开到空气软管35B通向空气控制阀17，并且仅当液位信号ls指示粘合剂液位LA已经升高到目标液位LT之上时关闭到空气软管35B的空气控制阀17。不论哪种情况，控制器使用通过高度h检测到的粘合剂液位LA确保在维持系统10的操作期间熔化区域106大体上保持装满粘合剂A。真空组件24、供料软管26、空气控制阀17、控制器18和液位传感器110一起构成供料系统，每当粘合剂液位LA偏离液位范围LΔ时，所述供料系统反应性地再填充熔化器102。
诸如EVA和金属茂合物之类的热塑性聚合物胶当在延长的时间周期内暴露给热量和空气时会降解并氧化。暴露给熔化器102的热量超过变色时间Tdiscolor的粘合剂可能明显地氧化，导致难看的粘合剂变色。本领域技术人员将认识到，暴露加热并暴露给空气显著地长于变色时间Tdiscolor的粘合剂可能在熔化器102、泵32、以及系统10的其他下游管道和容器的内部开始形成相当大量的炭。炭材料的聚积会通过松开并阻塞分配器34、泵32、或系统10的其他流动通道而阻碍系统10的操作。变色时间Tdiscolor是在粘合剂A当在熔化器102中被加热时开始显示明显的氧化之前需要的时间。变色时间Tdiscolor可以依赖所选择的具体粘合剂、以及熔化器102的温度和几何结构而变化。熔化系统30通过使用具有比Tdiscolor短的停留时间Tdwell的熔化器102避免变色和炭形成。停留时间Tdwell是粘合剂通过熔化器102的熔化容积106所需要的时间，使得Tdwell＝Vmelt/Rthroughput。通过使得最短停留时间Tdwell(与吞吐速率Rthroughput的最大值对应)小于炭化时间Tdiscolor，在粘合剂A开始变色之前和在炭化开始发生之前，熔化系统30允许粘合剂A通过熔化容积Vmelt。熔化器102被构造成使得熔化体积Vmelt小于熔化系统30的吞吐速率Rthroughput的最大值，使得最小停留时间Tdwell小于14分钟。在一些实施例中，最小停留时间Tdwell可以小于5分钟。粘合剂A立刻熔化于熔化器102中的小的熔化容积Vmelt也允许熔化系统30快速加热，总体上减小系统10的启动时间。关于真空组件24、供料软管26、空气控制阀17、控制器18、和液位传感器110的上述的供料系统消除熔化器102中粘合剂A的手动补充需要，使得供料有效系统10能够以短的停留时间Tdwell进行连续操作，所述短的停留时间Tdwell对于手动再填充熔化系统将是不现实的。
尽管已经参照典型的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行多种改变和用等同物代替其元件。另外，可以做出许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导而没有背离本发明的本质范围。因此，意图是本发明不限于所公开的具体实施例，但是本发明将包括落入随附的权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (25)

1.一种用于熔化粘合剂的系统，该系统包括：
熔化器，所述熔化器具有适用于接收和熔化粘合剂的熔化容积；
供料系统，所述供料系统适用于将未熔化的粘合剂供应给熔化器；
泵，所述泵适用于从熔化器抽运熔化的粘合剂；和
控制器，所述控制器适用于控制所述泵以高达最大吞吐速率的吞吐速率抽运熔化的粘合剂，使得熔化容积与最大吞吐速率的比值是小于粘合剂的变色时间的最小停留时间。
2.根据权利要求1所述的系统，其中最小停留时间少于14分钟。
3.根据权利要求2所述的系统，其中最小停留时间少于5分钟。
4.根据权利要求1所述的系统，其中控制器被配置成控制供料系统根据熔化器中的粘合剂液位将粘合剂补充到熔化器中。
5.根据权利要求4所述的系统，其中当粘合剂液位降低至最小液位以下时，控制器控制供料系统将粘合剂补充到熔化器中。
6.根据权利要求5所述的系统，其中将粘合剂补充到熔化器中包括将固体体积的粘合剂输送到熔化器中。
7.根据权利要求5所述的方法，其中将粘合剂补充到熔化器中包括将粘合剂输送到熔化器中直到粘合剂液位上升至目标液位。
8.根据权利要求4所述的系统，进一步包括被构造成检测熔化器中粘合剂液位的液位传感器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中液位传感器是超声测深器。
10.根据权利要求1所述的系统，其中供料系统包括容器、供料软管和真空组件，所述真空组件被构造成将来自容器中的未熔化粘合剂通过供料软管输送到熔化器中。
11.根据权利要求10所述的系统，其中控制器通过控制空气控制阀提供空气至供料系统和驱动所述泵的气动马达来控制所述泵和供料系统。
12.一种用于熔化粘合剂的系统，该系统包括：
熔化器，所述熔化器适用于熔化粘合剂，所述熔化器具有小于粘合剂的变色时间的最小粘合剂停留时间；和
供料系统，所述供料系统适用于根据熔化器中的粘合剂液位用未熔化的粘合剂自动地填充熔化器。
13.根据权利要求12所述的系统，其中供料系统包括：
液位传感器，所述液位传感器适用于检测何时粘合剂液位降低至最小值以下；和
供料系统，所述供料系统适用于每当液位传感器降低至最小值以下时将未熔化的粘合剂输送给熔化器。
14.根据权利要求13所述的系统，其中供料系统包括真空组件，所述真空组件设置成从分配器抽取未熔化的粘合剂进入熔化器。
15.根据权利要求12所述的系统，其中最小粘合剂停留时间少于5分钟。
16.根据权利要求12所述的系统，其中最小粘合剂停留时间少于2分钟。
17.根据权利要求12所述的系统，进一步地包括被构造成将熔化的粘合剂从熔化器抽取到分配器的熔化粘合剂泵。
18.一种用于熔化粘合剂的方法，该方法包括下述步骤：
加热具有熔化容积的熔化器中的粘合剂；
从熔化器以高达最大吞吐速率的吞吐速率抽运熔化的粘合剂，使得熔化容积除以最大吞吐速率是小于粘合剂的变色时间的最小停留时间；
检测熔化器中的粘合剂液位；以及
根据检测到的粘合剂液位将未熔化的粘合剂输送到熔化器中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中最小停留时间小于14分钟。
20.根据权利要求19所述的方法，其中最小停留时间小于5分钟。
21.根据权利要求18所述的方法，其中检测粘合剂液位的步骤包括当粘合剂液位降低至最小值以下时进行检测，并且其中根据检测到的粘合剂液位将未熔化的粘合剂输送到熔化器中的步骤包括当粘合剂液位降低至最小值以下时反应性地将未熔化的粘合剂输送到熔化器中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中将未熔化的粘合剂输送到熔化器中的步骤包括将粘合剂输送到熔化器中直到粘合剂液位上升至目标液位。
23.根据权利要求21所述的方法，其中将未熔化的粘合剂输送到熔化器中的步骤包括反应于粘合剂液位降低至最小值以下，将固定体积的粘合剂输送到熔化器中。
24.根据权利要求18所述的方法，其中检测熔化器中的粘合剂液位的步骤包括检测从液位传感器到粘合剂的表面的距离。
25.根据权利要求18所述的方法，其中将未熔化的粘合剂输送到熔化器中的步骤包括将空气引导到真空组件以通过供料软管抽取未熔化的粘合剂进入熔化器。
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