CN105196458B - 一种浸渍法生产探空气球的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸渍法生产探空气球的装置及方法，该装置包括可内缩充气球体和与可内缩充气球体相连的球柄，球柄内设有气体通道，气体通道的一端与可内缩充气球体的内腔连通，另一端连接有用于对可内缩充气球体进行充气和放气的充放气组件。该方法包括稳压充起可内缩充气球体、按照浸渍法生产工艺依次进行浸凝固剂、浸胶、浸热水得到探空气球、放气脱模和对可内缩充气球体和球柄进行清洗的步骤。本发明具有结构简单、易于制作、成本低、适用于生产大球体小球柄探空气球等优点。

Description

一种浸渍法生产探空气球的装置及方法

技术领域

本发明涉及乳胶制品的制作工具，具体涉及一种浸渍法生产探空气球的装置及方法。

背景技术

探空气球是用乳胶或聚脂薄膜材料制成球皮，充以一定量比空气密度小的氢气或氦气，用以携带无线电探空仪或其他电子设备升空以测定高空气象要素的气球。探空气球是一种廉价的无动力升空设施，是人类研究平流层的重要工具，在气象学发展和天气预报工作中起到了重要作用。在科技日新月异的今天，虽然更先进的工具（探空火箭、气象卫星等）广泛应用，但探空气球仍是气象研究中不可缺少的工具。

探空气球有圆形、梨形等不同形状，球重有不同的规格，如300克、500克、750克等等。探空气球根据球柄的大小可分大柄球（柄直径通常为Φ60－Φ160，在国内普遍使用，采用手工施放）和小柄球（柄直径通常为Φ30－Φ32，在国外普遍使用，采用自动施放），现有自动施放的设备要求探空气球的球柄直径只能是在Φ30－Φ32的范围内。

采用浸渍法生产探空气球时，由于生产工艺的限制，只能适应于生产大柄球探空气球。这是由于浸渍法采用实体模具生产，其生产工艺过程如下：将检查合格的模型安装在模板上，将安装好的模板放在生产线上，先在模具表面浸渍一层凝固剂（根据工艺要求控制胶乳的凝固时间），再将覆盖有凝固剂层的模具放入胶乳中浸胶（根据工艺要求控制浸胶的时间，以保证气球的重量），再浸热水（根据工艺要求控制热水温度和时间，以保证产品一定强度），再采用人工进行脱模（脱模过程：第一步：将球柄的开口处翻大约20~30毫米；第二步：一只手的2~3个手指伸入球柄向外稍用力，另一只手能够完全深入至手指模型的1/3处；第三步：用手背使球皮与模型分开；第四步：双手向下用力，将球从模型上脱下），再进入下一步工艺。

目前，在浸渍法生产探空气球的过程中，模型采用的是木质或者塑料材质，属于硬质模型，硬质模型在设计时需遵循下列惯例：球柄与球体最大处的尺寸比为1:3.5~4.0，以保证气球能够进行脱模，这是因为，如果球体过大而球柄过小，在脱模过程中球柄无法通过球体的最大处。因此，采用硬质模型生产探空气球存在以下缺陷：当探空气球规格越大时，球体的尺寸越大，球柄的尺寸也相应要求更大，这就导致并非所有规格的探空气球均适用于在自动放球机上进行施放。此外，硬质模型还存在的生产工艺复杂、制作难度大、成本高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、易于制作、成本低、适用于生产大球体小球柄探空气球的浸渍法生产探空气球的装置，还提供一种采用该装置生产探空气球的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种浸渍法生产探空气球的装置，包括可内缩充气球体和与所述可内缩充气球体相连的球柄，所述球柄内设有气体通道，所述气体通道的一端与可内缩充气球体的内腔连通，另一端连接有用于对可内缩充气球体进行充气和放气的充放气组件。

上述的装置，优选的，所述可内缩充气球体的材质为尼龙碳纤维、芳纶、芳纶碳纤维或锦纶高密度布。

上述的装置，优选的，所述可内缩充气球体的材质的单丝旋重需大于25公斤，密度不小于100目。

上述的装置，优选的，所述可内缩充气球体的壁厚小于等于0.2mm。

上述的装置，优选的，所述充放气组件设有用于控制可内缩充气球体内气体压力大小的压力控制阀。

上述的装置，优选的，所述充放气组件包括与气体通道连通的气管接头，所述气管接头连接有与空压机相连的充气管和与真空泵相连的放气管，所述压力控制阀设于充气管上，所述放气管上设有通断控制阀。

上述的装置，优选的，所述球柄包括支撑套和套接于支撑套外部的柄套，所述柄套与可内缩充气球体密封连接。

上述的装置，优选的，所述可内缩充气球体内设有撑杆，且撑杆的一端与球柄相连，另一端穿过可内缩充气球体的内腔与可内缩充气球体的内壁相抵。

上述的装置，优选的，所述撑杆与可内缩充气球体相抵的一端设有保护套。

上述的装置，优选的，所述气体通道包括连通可内缩充气球体的内腔和外部环境的直通道，所述撑杆穿设安装在所述直通道中，所述直通道与外部环境连通的一端设有沉孔，所述沉孔中自底部依次装设有套设于撑杆上的密封环、套设于撑杆上并固定撑杆的定位塞以及密封所述沉孔的密封垫和密封塞。

作为一种总的发明构思，本发明还提供一种采用上述装置生产探空气球的方法，包括以下步骤：

（1）通过充放气组件对可内缩充气球体进行充气使可内缩充气球体维持充起状态，充气压力维持在0.01-0.2MPa；

（2）按照浸渍法生产工艺依次进行浸凝固剂、浸胶、浸热水，得到包覆在球柄和充起的可内缩充气球体外部的探空气球；

（3）通过充放气组件对可内缩充气球体进行放气使其内缩，向探空气球中充气，使探空气球与可内缩充气球体分离，将探空气球脱模；

（4）对可内缩充气球体和球柄进行清洗。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明浸渍法生产探空气球的装置采用球柄和可内缩充气球体组合形成浸渍生产探空气球的模型，通过充放气组件可使可内缩充气球体充起或内缩，内缩时便于探空气球的脱膜，具有以下优点：一是实现了模具形状可根据需要进行调整，突破了模型设计时球柄与球体最大处的尺寸比在一定范围内的惯例，在球柄尺寸一定时，使球体的尺寸不受到模具设计的限制，即小球柄大球体的探空气球也能采用浸渍法生产，扩大了浸渍法生产探空气球的应用范围，采用该装置生产探空气球时，对于不同规格尺寸的探空气球，其球柄均可按适于自动放球机释放的尺寸大小设计，不会产生无法脱膜的情形。二是简化了脱模工艺，采用该装置生产探空气球的脱模过程中，内缩后的模具大大缩小了体积，脱模难度大大降低，保证了球皮的完好（重量仅数百克的气象气球充气后直径最大可达5~8米，球皮厚度仅为0.02~0.04毫米），避免了操作过程中的产品损耗，提高了产品合格率，简化了脱模步骤，为脱模自动化生产提供了条件，也提高了产品质量，总之，该装置具有结构简单、易于制作、成本低等优点，尤其适应于自动放球机的所用小柄探空气球的生产。

附图说明

图1为本发明浸渍法生产探空气球的装置充起时的结构示意图。

图2为本发明浸渍法生产探空气球的装置内缩时的结构示意图。

图3为图1中A处放大结构示意图。

图例说明：

1、可内缩充气球体；2、球柄；21、气体通道；22、支撑套；23、柄套；3、充放气组件；30、压力控制阀；31、气管接头；32、充气管；33、放气管；34、通断控制阀；4、撑杆；5、保护套；6、密封环；7、定位塞；8、密封垫；9、密封塞；10、第一固定螺母；11、橡胶密封圈；12、第二固定螺母。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明浸渍法生产探空气球的装置，包括可内缩充气球体1和与可内缩充气球体1相连的球柄2，球柄2内设有气体通道21，气体通道21的一端与可内缩充气球体1的内腔连通，另一端连接有用于对可内缩充气球体1进行充气和放气的充放气组件3。本发明浸渍法生产探空气球的装置采用球柄2和可内缩充气球体1组合形成浸渍生产探空气球的模型，通过充放气组件3可使可内缩充气球体1充起或内缩，内缩时便于探空气球的脱膜，采用该装置生产探空气球时，对于不同规格尺寸的探空气球，其球柄2均可是适于自动放球机释放的尺寸大小，不会产生无法脱膜的情形，也即球柄2与球体的尺寸比例不受限制，对于大规格尺寸的探空气球，其球柄2仍可以是适合于自动放球机释放的较小尺寸。该装置具有结构简单、易于制作、成本低等优点。

本实施例中，可内缩充气球体1的材质为尼龙碳纤维、芳纶、芳纶碳纤维或锦纶高密度布。可内缩充气球体1的壁厚小于等于0.2mm。

本实施例中，充放气组件3设有用于控制可内缩充气球体1内气体压力大小的压力控制阀30。充放气组件3具体包括与气体通道21连通的气管接头31，气管接头31连接有与空压机相连的充气管32和与真空泵相连的放气管33，压力控制阀30设于充气管32上，放气管33上设有通断控制阀34。上述压力控制阀30、气管接头31和通断控制阀34均可采用现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，球柄2包括支撑套22和套接于支撑套22外部的柄套23，柄套23与可内缩充气球体1密封连接。柄套23通过第一固定螺母10与支撑套22连接，同时，在柄套23和支撑套22之间设有橡胶密封圈11。该种结构的球柄2便于生产制作。

本实施例中，可内缩充气球体1内设有撑杆4，且撑杆4的一端与球柄2相连，另一端穿过可内缩充气球体1的内腔与可内缩充气球体1的内壁相抵。在可内缩充气球体1内缩脱模时，撑杆4使可内缩充气球体1只能在其横向方向上收缩，利于探空气球的脱模。进一步的，使撑杆4的中心线与球柄2的轴线共线，这样在可内缩充气球体1内缩时，撑杆4使其与球柄2呈沿直线布置条状，更加利于探空气球的脱模。

进一步的，撑杆4与可内缩充气球体1相抵的一端设有保护套5，保护套5可以是橡胶套或其他软质材料套，能够避免损坏可内缩充气球体1，提高整个装置的使用寿命。

本实施例中，如图3所示，气体通道21包括连通可内缩充气球体1的内腔和外部环境的直通道，该直通道贯穿支撑套22，其中心线为直线，撑杆4穿设安装在直通道中，撑杆4与直通道之间为气体通道21，直通道与外部环境连通的一端设有沉孔，沉孔中自底部依次装设有套设于撑杆4上的密封环6、套设于撑杆4上并固定撑杆4的定位塞7以及密封沉孔的密封垫8和密封塞9，其中，密封环6密封撑杆4与直通道之间的间隙，定位塞7将撑杆4固定在直通道内，密封垫8和密封塞9对沉孔进行密封并封堵沉孔。球柄2外部还连接有两个第二固定螺母12。

上述可内缩充气球体1设计时，保证在充起状态下与同一种规格的硬质模型保持一致，保证表面积相同。

本发明浸渍法生产探空气球的装置与目前市场上的硬质模型相比，其生产成本大大降低，以300g球计算，硬质模型的市场价为1200元，而本发明浸渍法生产探空气球的装置的价格为400元，且体积小，容易存放。

一种采用上述装置生产探空气球的方法，包括以下步骤：

（1）通过充放气组件3对可内缩充气球体1进行充气使可内缩充气球体1维持充起状态，通过压力控制阀30控制充气压力维持在0.01-0.2MPa（大小根据规格的不同需进行调整），使可内缩充气球体1充起膨胀至设计值（模型所要求的形状和尺寸）；

（2）按照浸渍法生产工艺依次进行浸凝固剂、浸胶、浸热水工序，得到包覆在球柄2和充起的可内缩充气球体1外部的探空气球；本步骤与现有技术相同，在进行过程中，压力控制阀30控制可内缩充气球体1内的压力大小根据可内缩充气球体1的尺寸进行调整，以保证可内缩充气球体1不因浸胶、浸凝固剂和浸热水的过程中所产生的压力变化而引起可内缩充气球体1的变形；

（3）通过充放气组件3对可内缩充气球体1进行放气使其内缩，向探空气球中充气，使探空气球与可内缩充气球体1分离，将探空气球脱模。仅在通过充气仍不能分离时，才人工帮助进行（无需依赖人工将手伸入探空气球与模具之间撑开剥离，探空气球的球柄、球皮均未受到人力过度扩张）；

（4）对可内缩充气球体1和球柄2进行清洗。

在生产前，需采用排水法检查内胆的气密性，以不产生气泡为好。检查整个装置的一致性，测量排水量，其重量误差为100g以内，如300克探空气球的排水量为16700~16900。

采用本发明浸渍法生产探空气球的装置与现有硬质模型生产的探空气球性能对比如下表所示：

项目	小柄球	大柄球
			扯断伸长率（%）	860～920	830～910
拉伸强度（Mpa）	21.1～22.1	21.1～19.2
			爆破直径（m）	5.03～5.80	4.78～5.61
500%定伸强度（Mpa）	2.7～3.0	2.6～2.9
			长度（m）	1.35～1.40	1.50～1.60
升空高度（m）	平均值22275	22105(6.1~6.15的平均值。最高值24040；最低值：18479雨)

上述数据表明：采用本发明的装置和方法所生产的探空气球的升空高度达到了发达国家的水平。还因为模型相对比硬质模型没有菱角，故比原浸渍法物理性能要好，施放高度要高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种浸渍法生产探空气球的装置，其特征在于：包括可内缩充气球体（1）和与所述可内缩充气球体（1）相连的球柄（2），所述球柄（2）内设有气体通道（21），所述气体通道（21）的一端与可内缩充气球体（1）的内腔连通，另一端连接有用于对可内缩充气球体（1）进行充气和放气的充放气组件（3）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述可内缩充气球体（1）的材质为尼龙碳纤维、芳纶、芳纶碳纤维或锦纶高密度布。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述可内缩充气球体（1）的壁厚小于等于0.2mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述充放气组件（3）设有用于控制可内缩充气球体（1）内气体压力大小的压力控制阀（30）。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述充放气组件（3）包括与气体通道（21）连通的气管接头（31），所述气管接头（31）连接有与空压机相连的充气管（32）和与真空泵相连的放气管（33），所述压力控制阀（30）设于充气管（32）上，所述放气管（33）上设有通断控制阀（34）。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述球柄（2）包括支撑套（22）和套接于支撑套（22）外部的柄套（23），所述柄套（23）与可内缩充气球体（1）密封连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述可内缩充气球体（1）内设有撑杆（4），且撑杆（4）的一端与球柄（2）相连，另一端穿过可内缩充气球体（1）的内腔与可内缩充气球体（1）的内壁相抵。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述撑杆（4）与可内缩充气球体（1）相抵的一端设有保护套（5）。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述气体通道（21）包括连通可内缩充气球体（1）的内腔和外部环境的直通道，所述撑杆（4）穿设安装在所述直通道中，所述直通道与外部环境连通的一端设有沉孔，所述沉孔中自底部依次装设有套设于撑杆（4）上的密封环（6）、套设于撑杆（4）上并固定撑杆（4）的定位塞（7）以及密封所述沉孔的密封垫（8）和密封塞（9）。

10.一种采用权利要求1所述装置生产探空气球的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）通过充放气组件（3）对可内缩充气球体（1）进行充气使可内缩充气球体（1）维持充起状态，充气压力维持在0.01~0.2MPa；

（2）按照浸渍法生产工艺依次进行浸凝固剂、浸胶、浸热水，得到包覆在球柄（2）和充起的可内缩充气球体（1）外部的探空气球；

（3）通过充放气组件（3）对可内缩充气球体（1）进行放气使其内缩，向探空气球中充气，使探空气球与可内缩充气球体（1）分离，将探空气球脱模；

（4）对可内缩充气球体（1）和球柄（2）进行清洗。