CN104755175B - 热熔液位传感器和传感器壳体 - Google Patents

Abstract

一种粘合剂熔化系统包括熔化器、超声波传感器和进料系统。该熔化器容纳并且熔化粘合剂。该超声波传感器被定位以感测所述熔化器中的粘合剂的液位。所述进料系统根据熔化器中的所感测到的粘合剂的液位来将未熔化的粘合剂供给至所述熔化器。

Description

热熔液位传感器和传感器壳体

技术领域

本公开整体上涉及用于分配热熔粘合剂的系统。更具体地，本公开涉及一种具有设置在传感器壳体中的液位传感器的粘合剂分配系统。

背景技术

热熔分配系统通常用在制造装配线中，以自动分配用在诸如盒、纸箱等的包装材料的构造中的粘合剂。热熔分配系统按惯例包括材料罐、加热元件、泵和分配器。在固体聚合物料丸被泵供给至分配器之前，使用加热元件在所述罐中熔化所述固体聚合物料丸。因为如果允许熔融的料丸冷却其将重新凝固成固体形式，所以熔融的料丸从所述罐至分配器必须被维持在一温度下。这通常需要将加热元件放置在所述罐、泵和分配器中，并且加热连接这些部件的任何管道或软管。此外，传统的熔融分配系统通常利用具有较大容积的罐，以使得在容纳在其中的料丸被熔化之后可以产生延长的分配周期。然而，所述罐内的大容积的料丸需要一很长时间周期来完全熔化，这增加了系统的起动时间。例如，典型的罐包括装衬在矩形重力进料罐的壁上的多个加热元件，以使得沿所述壁的熔融的料丸阻碍加热元件高效地熔化容器中心处的料丸。熔化这些罐中的料丸所需要的延长时间增加粘合剂因延长的热暴露而“炭化”或变黑的可能性。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种粘合剂熔化系统包括熔化器、超声波传感器和进料系统。该熔化器容纳并且熔化粘合剂。该超声波传感器被定位以感测所述熔化器中的粘合剂的液位。所述进料系统根据熔化器中的所感测到的粘合剂的液位来将未熔化的粘合剂供给至所述熔化器。

根据本发明的第二实施例，一种液位感测系统包括液位传感器和传感器壳体。该液位传感器具有传感器面，该传感器壳体具有塔和空气通路。所述塔具有开口端和传感器端，其中所述传感器端在离所述开口端一距离处保持所述液位传感器。所述空气通路提供气流以冷却和保护所述液位传感器。

附图说明

图1是用于分配热熔粘合剂的系统的示意图。

图2是具有用于图1的系统的深度传感器的熔化器的简化剖面图。

图3是用于图2的深度传感器的传感器壳体的剖面图。

具体实施方式

图1是系统10的示意图，该系统10是用于分配热熔粘合剂的系统。系统10包括冷区段12、热区段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，冷区段12包括容器20和包括真空组件24、进料软管26和入口28的进料组件22。在图1所示的实施例中，热区段14包括熔融系统30、泵32和分配器34。空气源16是供给至冷区段12和热区段14中的系统10的部件的压缩空气源。空气控制阀17经由空气软管35A连接至空气源16，并且选择性地控制从空气源16通过空气软管35B至真空组件24以及通过空气软管35C至泵32的马达36的气流。空气软管35D连接空气源16与分配器34，旁通空气控制阀17。控制器18被连接成与系统10的诸如空气控制阀17、熔融系统30、泵32和/或分配器34的各个部件连通，用于控制系统10的操作。

冷区段12的部件可以在室温下被操作而无需加热。容器20可以是用于容纳一定量的用于系统10使用的固体粘合剂料丸的料斗。合适的粘合剂可包括，例如，诸如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或茂(合)金属的热塑性聚合物胶。进料组件22连接容器20至热区段14，用于将固体粘合剂料丸从容器20传递至热区段14。进料组件22包括真空组件24和进料软管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的压缩空气被传递至真空组件24以产生真空，从而诱使固体粘合剂料丸流进真空组件24的入口28中，然后通过进料软管26至热区段14。进料软管26是管道或其它通路，该管道或其它通路的大小为具有大体上大于固体粘合剂料丸的直径的直径，以允许固体粘合剂料丸自由地流动通过进料软管26。进料软管26连接真空组件24至热区段14。

固体粘合剂料丸从进料软管26被传递至熔融系统30。熔融系统30可包括容器(未示出)和电阻式加热元件(未示出)，用于熔化固体粘合剂料丸以形成液体形式的热熔粘合剂。熔融系统30的大小可以为具有相对小的粘合剂容积，例如大约0.5升，并且被构造为在相对短的时间段内熔化固体粘合剂料丸。泵32被马达36驱动以将热融粘合剂从熔融系统30通过供给软管38泵送至分配器34。马达36可以是由来自空气源16和空气控制阀17的压缩空气的多个脉冲驱动的空气马达。泵32可以是由马达36驱动的线性排量泵。在图示的实施例中，分配器34包括歧管40和分配模块42。来自泵32的热熔粘合剂被接收在歧管40中并且经由模块42分配。分配器34可以选择性地排放热熔粘合剂，由此将热熔粘合剂从模块42的出口44喷射到一物体上，该物体诸如为包装、箱子或受益于系统10分配的熔融粘合剂的另一物体。模块42可以是分配器34的一部分的多个模块中的一个。在可替代的实施例中，分配器34可以具有不同的构造，诸如手持式枪型分配器。包括熔融系统30、泵32、供给软管38和分配器34的热区段14中的一些或全部部件可以被加热，以使热熔粘合剂在分配过程期间贯穿整个热区段14保持液体状态。

系统10可以是例如用于包装和密封纸板包装和/或包装箱的工业过程的一部分。在可替代的实施例中，系统10可以根据需要被修改用于特定的工业过程应用。例如，在一个实施例(未示出)中，泵32可以与熔融系统30分开并且代替地联接至分配器34。然后，供给软管38可以连接熔融系统30至泵32。

图2是熔融系统30和周围部件的剖视图。图2图示了空气控制阀17、控制器18、进料软管26、熔融系统30和空气软管35B和108。熔融系统30包括熔化器102(具有熔化区域106)、盖104、传感器110和传感器壳体112。

熔化器102是能够容纳和熔化从分配器20接收的固定粘合剂的粘合剂容器。熔化器102具有熔化区域106、具有熔化容积V_melt的加热区域，其中固体粘合剂在被泵32泵送至分配器34之前被熔化。熔化区域106可以，例如，是设置有多个电阻式加热元件的熔化器102的区域。来自进料软管26的粘合剂料丸在熔化器102中聚集，以形成熔融粘合剂A的主体。随着粘合剂A熔化，在熔化器102内的粘合剂液位或料位L_A处形成大体上平坦的粘合剂表面S_A。

盖104是刚性盖，该刚性盖被构造为装配在熔化器102的顶部以保护操作者免受热熔物的飞溅的伤害并且锚定进料软管26和传感器壳体112。在一些实施例中，盖104可包括一个或更多个通气孔或空气通路(未示出)，以放出来自进料软管26的空气。传感器壳体112在距离粘合剂表面S_A一距离处支撑液位传感器110，并且经由空气软管108接收冷却气流以保护液位传感器110免于遭受喷溅、热和灰尘。虽然图2将空气软管108描绘为从空气控制阀17抽取空气，但是系统10的可替代的实施例还可以将空气软管108布线成直接来自空气源16(参见图1)。液位传感器110是发射超声波脉冲并且接收来自粘合剂表面S_A反射回的返回脉冲的超声波收发器。可以根据脉冲从传感器110至表面S_A并且返回传感器110的行进时间来确定粘合剂的液位L_A(或高度h，液位传感器110与粘合剂表面S_A之间的垂直距离)。在一些实施例中，液位传感器110可以被构造为产生指示粘合剂液位L_A的液位信号l_s。在其它实施例中，液位传感器110可以被构造为将与高度h对应的原始传感器数据传递给控制器18，然后控制器18根据该传感器数据确定粘合剂液位L_A。

控制器18命令空气控制阀17，以通过将空气经由空气软管35B提供至真空组件24并且经由空气软管35C提供至泵32来维持通过熔化器102的粘合剂的流量(参见图1)。来自进料软管26的固体粘合剂料丸以由被空气控制阀17发送至真空组件24的空气脉冲的频率和持续时间所确定的输入速率R_I进入熔化器102。同样地，泵32以由从空气控制阀17至空气马达36的气流所设定的泵循环所确定的输出速率R_O而将热熔粘合剂泵送出熔化器102。平均而言，在持续操作期间，输入速率R_I与输出速率R_O相匹配，以使得熔融系统30的总生产率(例如升/秒)为R_throughput＝R_I＝R_O。控制器18通过经由控制信号c_s指导控制空气阀17而分别控制输入速率R_I和输出速率R_O。控制信号c_s是液位信号l_s的函数，并且使得空气控制阀17将空气引导至真空组件24以将粘合剂液位L_A维持在最小液位L_min与目标液位L_T之间。目标液位L_T是最大填充限制，该最大填充限制被选择以避免由将未熔化的粘合剂料丸沉积在熔化区域106之外的熔化器102的区域中而导致过载熔化器102。最小液位L_min是最小填充液位，该最小填充液位被选择以确保在整个普通操作期间熔化区域106基本上保持被粘合剂填充而不会在来自于进料软管26的未熔化的粘合剂的连续粘合剂补给之间发生排空。最小液位L_min和目标液位L_T限定了在持续操作期间所允许的粘合剂液位L_A的范围的液位范围L_Δ的界限。

每当粘合剂液位L_A下降到低于最小液位L_min时，控制器18引导空气通过真空组件24以补充粘合剂A，以确保熔化器102在持续操作期间一直保持为基本上满的(即在液位L_T的液位范围L_Δ内)。在一些实施例中，控制器18可以响应于指示粘合剂液位L_A已经低于最小液位L_min的任何液位信号l_s而将来自空气控制阀24的固定持续时间的空气脉冲经由空气软管35B引导至真空组件24。每当粘合剂液位L_A下降到可允许的液位之下时，该方法补充固定量的粘合剂A。在可替代的实施例中，当液位信号l_s指示粘合剂液位L_A已经下降到最小液位L_min之下时，控制器18可以替代地打开至空气软管35B的空气控制阀17，并且仅当液位信号l_s指示粘合剂液位L_A已经上升到目标液位L_T之上时，关闭至空气软管35B的空气控制阀17。在任一情况下，控制器利用经由高度h感测到的粘合剂液位L_A来确保在系统10的持续操作期间熔化区域106保持粘合剂A基本上为满的。真空组件24、进料软管26、空气控制阀17、控制器18和液位传感器110一起构成进料系统，该进料系统每当粘合剂液位L_A离开液位范围L_Δ时响应地再次填充熔化器102。

图3是液位传感器110及包括空气软管108和传感器壳体112的周围部件的剖面图。液位传感器110具有带有传感器视域FOV_s的、朝向粘合剂表面S_A(参见图2)设置的传感器面114。传感器壳体112包括塔116(具有内部118、空气入口120和成角度的或倾斜的壁122)和插入件124(具有面区段126、用于O形圈130的槽128、空气通道132和空气口134)。

如上述对图2所讨论的，液位传感器110感测高度h(即液位传感器110与粘合剂表面S_A之间的垂直距离)，以监测粘合剂液位L_A。液位传感器110具有传感器视场FOV_s，在该传感器视场FOV_s内，粘合剂表面S_A的液位的变化产生液位信号l_s的变化，如前所述，该液位信号l_s被传递给控制器18并且被控制器18使用。液位传感器110是无接触式传感器，并且不需要触碰粘合剂表面S_A来感测粘合剂液位L_A的变化。因此，与现有的基于接触的传感器不同，液位传感器110将不会产生由于粘合剂聚集在传感器110上而导致的错误的液位读数。特别地，液位传感器110可以是能够根据在传感器面114处传递和接收的超声波脉冲确定高度h的声纳液位传感器。

液位传感器110在离熔化器102和粘合剂表面S_A一距离处被传感器壳体112支撑，由此保护传感器面114免于遭受灰尘和碎屑、喷溅及酷热。塔116是使插入件124与粘合剂A垂直地间隔开并且限定内部118的大体圆柱形的支撑结构。内部118是向传感器视场FOV_s敞开的空气通路，其为在传感器面114与粘合剂表面S_A之间行进的超声波脉冲提供畅通的路径。空气入口120是通过邻近插入件124的塔116的上部的端口，其连接至空气软管108并且接收来自空气软管108的空气。如上文关于图2所述，空气软管108可提供来自空气控制阀17或直接来自空气源16的空气。

插入件124可由导热材料制成，其被构造为装配在塔116的顶部中并且牢固地保持液位传感器110。如图3所示，插入件124和塔116从宽的顶部渐缩至窄的底部，以使得插入件124自然地抵靠在塔116的顶部处。在可替代的实施例中，插入件124可以通过其他螺纹附接、扣环或其它附接装置固定到塔116上。插入件124包括槽128，即被构造为容纳O形圈130的插入件124的外圆柱形表面中的环形槽或凹槽。O形圈130在插入件124与塔116之间形成密封，以减少来自空气软管108的空气损失并且一旦被安装防止插入件124相对塔116移动。插入件124还包括面区段126，即邻近传感器面114的传感器壳体112的区域。面区段126可以是允许沿传感器FOV_S的无障碍气流的孔。可替代地，面区段126可以是插入件124的薄部分，通过该插入件124的薄部分，液位传感器110可以传递和接收超声波脉冲以感测高度h。

传感器壳体112包括被构造为冷却和保护传感器110的气流特征。空气通道132是设置在插入件124中的圆周凹槽，其围绕靠近传感器面114的液位传感器110的一部分。空气通道132经由空气入口120从空气软管108接收冷却气流。如图3所示，该冷却气流在空气通道132中循环，以对流地耗散来自液位传感器110通过插入件124传导的热。在一些实施例中，空气通道132的至少一部分可以直接地接触液位传感器110的侧面，用于直接对流冷却。来自空气通道132的空气经由空气口134被排到内部118中，由此产生接近传感器面114的阻止碎屑和灰尘碰撞传感器面114的正压力区。如图3所示，空气口134是形成在塔116与纵向凹槽之间的气流路径，其围绕插入件124的圆周以规则的角间距从空气通道132向下延伸。虽然图示的实施例具有允许通过从塔116移除插入件124而容易地清洗空气通道132、空气口134和面区段126的优点，但是在可替代的实施例中空气口134可以完全地形成在插入件124内。空气通道132和空气口134一起形成从入口120至内部118的空气通路。塔116在靠近空气口134处具有成角度的壁122，以避免妨碍来自空气口134的气流或导致可能妨碍液位传感器110的灵敏性或可靠性的紊流。

在系统10的操作期间，液位传感器110通过使用超声波脉冲感测高度h来检测粘合剂液位L_A的变化。传感器壳体112的塔116使得液位传感器110与粘合剂表面S_A间隔一距离，由此保护传感器面114免于遭受喷溅、灰尘、碎屑和酷热。空气通道132还通过提供对流气流以散热来保护液位传感器110。经由空气口134离开空气通道132的空气形成使碎屑和灰尘偏转的正压力缓冲，以保护传感器面114免于遭受可能降低传感器精度的干扰。

尽管已参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应理解，可以在不背离本发明的范围的情况下作出各种改变且可以用等同物代替其要素。此外，还可以在不背离本发明的实质范围的情况下作出多种修改以使特定的情况或材料适于本发明的教导。因此，本发明不旨在限于所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入附属的权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种粘合剂熔化系统，包括：

熔化器，所述熔化器被构造为容纳和熔化粘合剂；

超声波液位传感器，所述超声波液位传感器被定位以感测所述熔化器中的粘合剂的液位；

进料系统，所述进料系统被构造为根据所述熔化器中的粘合剂的所感测到的液位来将未熔化的粘合剂供给至所述熔化器；和

传感器壳体，所述传感器壳体包括：

塔，所述塔沿着塔轴线延伸并使所述超声波液位传感器与所述粘合剂间隔开；

插入件，所述插入件将所述超声波液位传感器保持在塔顶上；以及

空气通路，设置在所述塔和插入件之间，所述空气通路在空气通道和多个空气口之间延伸，所述空气通道设置用于通过塔中的空气入口接收冷却空气，所述空气口设置成相对于塔轴线成锐角并用于将冷却空气排进到塔的在超声波液位传感器和熔化器之间的被包围的内部区域中。

2.如权利要求1所述的粘合剂熔化系统，其中所述空气口设置用于产生正压力区，所述正压力区使灰尘和碎屑远离在完全被包围的内部区域中的所述超声波液位传感器偏转。

3.如权利要求1所述的粘合剂熔化系统，其中所述空气口围绕所述塔轴线圆周设置且轴向地延伸超过所述超声波液位传感器的传感器面。

4.如权利要求1所述的粘合剂熔化系统，其中所述塔具有靠近所述空气口的成角度的壁，所述成角度的壁被构造为避免妨碍来自所述空气口的空气流或避免导致可能干扰所述液位传感器的灵敏度或可靠性的紊流。

5.一种用于感测粘合剂熔化器中的液位的方法，该方法包括：

熔化熔化器中的粘合剂料丸；

发送并接收来自超声波液位传感器的超声波脉冲，以确定所述熔化器中的粘合剂表面的位置；根据粘合剂表面的已确定的位置，在所述熔化器中补充粘合剂料丸；

使空气流入在支撑所述液位传感器的传感器壳体的塔和插入件之间的空气通路的空气通道中，以冷却所述液位传感器并且使灰尘和碎屑偏转远离所述液位传感器；和

将空气从所述空气通道通过多个圆周分布的空气口相对于所述传感器壳体的轴线成锐角排进到在超声波液位传感器和熔化器之间的传感器壳体的内部区域中。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：经由通过所述空气口排进所述空气在所述液位传感器与所述粘合剂表面之间产生的正压力区使灰尘和碎屑偏转远离所述超声波液位传感器。

7.根据权利要求5所述的方法，其中通过所述传感器壳体发送和接收超声波脉冲的步骤包括通过所述内部区域发送和接收超声波脉冲。

8.一种液位感测系统，包括：

具有传感器面的液位传感器；以及

传感器壳体，所述传感器壳体包括：

塔，所述塔沿着塔轴线从远离所述传感器面的开口端延伸至靠近所述传感器面的传感器端，其中所述传感器端在距离所述开口端一距离处保持所述液位传感器；以及

空气通路，所述空气通路用于提供气流以冷却和保护所述液位传感器，所述空气通路包括：

空气通道，所述空气通道构造成接收和分配加压空气流，以对流地冷却所述液位传感器；和

多个空气口，所述多个空气口相对于所述塔轴线成锐角从所述空气通道延伸至所述塔的内部区域。

9.如权利要求8所述的液位感测系统，其中所述液位传感器为被构造为发送和接收超声波脉冲的超声波深度传感器。

10.如权利要求8所述的液位感测系统，其中

所述空气口围绕所述塔轴线圆周地设置以在所述传感器面与所述塔的开口端之间产生正压力区。

11.如权利要求10所述的液位感测系统，其中所述空气口围绕所述塔轴线对称设置。

12.如权利要求8所述的液位感测系统，其中所述传感器壳体还包括在所述传感器面处邻近所述液位传感器的面区段，并且所述面区段被构造为允许超声波脉冲通过所述传感器壳体。

13.如权利要求12所述的液位感测系统，其中所述面区段是薄材料的区段，所述液位传感器能够通过所述薄材料的区段发送和接收超声波脉冲。

14.如权利要求12所述的液位感测系统，其中所述面区段是具有孔的所述传感器壳体的区域，所述液位传感器能够通过所述孔发送和接收超声波脉冲。

15.如权利要求8-14中任一项所述的液位感测系统，还包括：

熔化器，所述熔化器被构造为接收并熔化工业过程材料；以及

进料软管，所述进料软管被构造为：当所述液位传感器的读数指示所述熔化器中的工业过程材料的液位已经下降到低于目标液位时，将所述工业过程材料抽进所述熔化器中。

16.如权利要求15所述的液位感测系统，其中所述工业过程材料是粘合剂。

17.如权利要求10或11所述的液位感测系统，其中所述塔具有靠近所述空气口的相对于所述塔轴线成锐角的壁，以使得不妨碍空气流或不会导致靠近所述传感器面的紊流。