CN110539435B - 探空气球的生产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探空气球的生产装置及方法，生产装置包括：球柄模，球柄模上具有一通孔；支撑杆，可伸缩地穿设在通孔内；模头，安装在支撑杆的一端；可收胀骨架，可收胀骨架的一端与球柄模连接，可收胀骨架的另一端与模头连接；外模，外模套设在球柄模、模头和可收胀骨架的外侧；伸缩驱动机构，伸缩驱动机构与支撑杆连接，用于驱动支撑杆伸缩运动，以撑开或收拢可收胀骨架和外模。该生产装置的模具形状可根据需要调整，适用于小球柄大球体探空气球的浸渍法生产；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设计，不会产生无法脱膜的情形，避免了操作过程中的产品损耗，提高了产品合格率。

Description

探空气球的生产装置及方法

技术领域

本发明涉及探空气球技术领域，具体而言，涉及一种适用于浸渍法生产大球体小球柄探空气球的生产装置及方法。

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，硬质模型还存在生产工艺复杂、制作难度大、成本高等缺点。

针对现有技术的以上不足之处，亟需开发一种新的浸渍法生产小柄球探空气球的装置及方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种探空气球的生产装置及方法，以解决现有技术中的探空气球硬质模型无法生产适于在自动放球机上释放的小球柄大球体探空气球的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种探空气球的生产装置，该生产装置包括：球柄模，球柄模上具有一通孔；支撑杆，可伸缩地穿设在通孔内；模头，安装在支撑杆的一端；可收胀骨架，可收胀骨架的一端与球柄模连接，可收胀骨架的另一端与模头连接；外模，外模套设在球柄模、模头和可收胀骨架的外侧；伸缩驱动机构，伸缩驱动机构与支撑杆连接，用于驱动支撑杆伸缩运动，以撑开或收拢可收胀骨架和外模。

进一步地，可收胀骨架包括多根可收胀杆，多根可收胀杆沿支撑杆周向均布设置。

进一步地，球柄模包括一管状部和一锥形部，通孔贯穿管状部和锥形部，可收胀骨架与锥形部活动连接。

进一步地，锥形部的底部开设有第一安装槽，第一安装槽内设有一可转动的第一滚柱，可收胀骨架与第一滚柱连接。

进一步地，第一安装槽靠近支撑杆一侧的侧壁为第一直壁，第一安装槽靠近外模一侧的侧壁为向外延伸的第一斜壁。

进一步地，锥形部的底面设有用于限制可收胀骨架的上端沿水平方向撑开程度的第一压盖。

进一步地，模头呈倒锥形结构，模头的顶部开设有第二安装槽，第二安装槽内设有一可转动的第二滚柱，可收胀骨架与第二滚柱连接。

进一步地，第二安装槽靠近支撑杆一侧的侧壁为第二直壁，第二安装槽靠近外模一侧的侧壁为向外延伸的第二斜壁；模头的顶面设有用于限制可收胀骨架的下端沿水平方向撑开程度的第二压盖。

进一步地，生产装置还包括一安装支架，球柄模和伸缩驱动机构均安装在安装支架上。

进一步地，伸缩驱动机构为气缸，可收胀骨架为弹簧钢，外模为乳胶膜。

根据本发明的另一方面，提供了一种探空气球的生产方法，采用上述的生产装置进行生产，该生产方法包括：

通过伸缩驱动机构收缩，将支撑杆上拉，可收胀骨架的下端跟随支撑杆一起上拉，使可收胀骨架和外模向外胀起；

将向外胀起的外模浸入凝固剂中，然后将外模从凝固剂中提起浸入生产探空气球的乳胶液中，再将外模从乳胶液中提起浸入热水中，得到包覆在外模上的探空气球；

通过伸缩驱动机构伸张，将支撑杆下伸，使可收胀骨架和外模向内收拢，然后向探空气球中充气，使探空气球与外模分离，将探空气球进行脱模。

应用本发明的技术方案，使用时先通过伸缩驱动机构收缩，将支撑杆上拉，使可收胀骨架和外模向外胀起；将向外胀起的外模依次浸入凝固剂、乳胶液和热水中，得到包覆在外模上的探空气球；然后通过伸缩驱动机构伸张，将支撑杆下伸，使可收胀骨架和外模向内收拢，然后向探空气球中充气，使探空气球与外模分离，将探空气球进行脱模。该生产装置的模具形状可根据需要进行调整，适用于小球柄大球体的探空气球的浸渍法生产；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，简化了脱模工艺，降低了脱模难度，避免了操作过程中的产品损耗，保证了球皮的完好，提高了产品合格率；并且，该生产装置结构简单、易于制作、成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的生产装置撑开时的结构示意图。

图2为本发明实施例的生产装置收拢时的结构示意图。

图3为本发明实施例的生产装置中球柄模的结构示意图。

图4为本发明实施例的生产装置中模头的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、球柄模；11、通孔；12、管状部；13、锥形部；14、第一安装槽；15、第一滚柱；20、支撑杆；30、模头；31、第二安装槽；32、第二滚柱；40、可收胀骨架；50、外模；60、伸缩驱动机构；70、第一压盖；80、第二压盖；90、安装支架；141、第一直壁；142、第一斜壁；311、第二直壁；312、第二斜壁。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图4，一种本发明实施例的探空气球的生产装置，该生产装置适用于浸渍法生产探空气球，尤其适用于浸渍法生产大球体小球柄的、可用自动放球机进行释放的探空气球。由图1至图4可见，该生产装置主要包括球柄模10、支撑杆20、模头30、可收胀骨架40、外模50和伸缩驱动机构60。其中，球柄模10上具有一个通孔11；支撑杆20可伸缩地穿设在该通孔11内；模头30固定安装在支撑杆20远离球柄模10的一端；可收胀骨架40的一端与球柄模10连接，可收胀骨架40的另一端与模头30连接；外模50套设在球柄模10、模头30和可收胀骨架40的外侧；伸缩驱动机构60与支撑杆20远离模头30的一端连接，该伸缩驱动机构60用于驱动支撑杆20伸缩运动，以撑开或收拢可收胀骨架40和外模50。

上述的探空气球的生产装置，使用时先通过伸缩驱动机构60收缩，将支撑杆20上拉，使可收胀骨架40和外模50向外胀起；将向外胀起的外模50浸入凝固剂中，然后将外模50从凝固剂中提起浸入生产探空气球的乳胶液中，再将外模50从乳胶液中提起浸入热水中，得到包覆在外模50上的探空气球；然后通过伸缩驱动机构60伸张，将支撑杆20下伸，使可收胀骨架40和外模50向内收拢，模具内的气体从通孔11与支撑杆20之间的间隙排出；然后向探空气球中充气，使探空气球与外模50分离，将探空气球进行脱模。

上述的生产装置的模具形状可根据需要进行调整，适用于小球柄大球体的探空气球的浸渍法生产，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，简化了脱模工艺，降低了脱模难度，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，为脱模自动化生产提供了条件；并且，该生产装置结构简单、易于制作、成本低。

具体来说，在本实施例中，可收胀骨架40包括多根可收胀杆，且该多根可收胀杆沿支撑杆20周向均布设置。该多根可收胀杆类似于伞的骨架，而外模50则类似于伞面。通过采用多根可收胀杆沿支撑杆20周向均布设置，可收胀骨架40撑开后，形成洋桃形状，更加有利于将外模50撑开，方便浸渍法生产探空气球。

具体来说，参见图1、图2和图3，在本实施例中，球柄模10包括一个管状部12和一个锥形部13，通孔11贯穿通过该管状部12和锥形部13，可收胀骨架40与锥形部13之间活动连接。外模50包覆锥形部13以及部分的管状部12。将可收胀骨架40与锥形部13之间活动连接，使撑开或收拢可收胀骨架40时更加灵活。

进一步地，参见图3，在本实施例中，锥形部13的底部开设有第一安装槽14，该第一安装槽14内可转动地设置有第一滚柱15，可收胀骨架40与该第一滚柱15连接。如此设置，可保证可收胀骨架40的上端在第一安装槽14内在一个方向灵活转动，进一步提高了撑开或收拢可收胀骨架40时的灵活性。

为了保证伸缩驱动机构60收缩时，可收胀骨架40向外撑开形成洋桃形状，而不是向内弯曲，参见图3，在本实施例中，第一安装槽14靠近支撑杆20一侧的侧壁为第一直壁141，第一安装槽14靠近外模50一侧的侧壁为向外延伸的第一斜壁142。通过将第一安装槽14靠近支撑杆20的一侧设置为直壁，将第一安装槽14靠近外模50的一侧设置为向外延伸的斜壁，可保证伸缩驱动机构60收缩时可收胀骨架40的上部向外撑开，避免可收胀骨架40的上部向内弯曲的情况发生，确保伸缩驱动机构60收缩时可收胀骨架40向外撑开形成洋桃形状。

进一步地，为了对可收胀骨架40上端沿水平方向的撑开程度进行限制，参见图1至图3，在本实施例中，在锥形部13的底面设有第一压盖70。该第一压盖70贴合在锥形部13的底面，且位于第一安装槽14的开口两侧。当可收胀骨架40撑开后，第一压盖70可对可收胀骨架40上端向外张开的程度进行限制，有利于保持可收胀骨架40的形状。

在本实施例中，参见图1、图2和图4，模头30呈倒锥形结构，支撑杆20的下端与该模头30固定连接，在模头30的顶部开设有第二安装槽31，该第二安装槽31内设置有可转动的第二滚柱32，可收胀骨架40的下端与该第二滚柱32连接。如此设置，可保证可收胀骨架40的下端在第二安装槽31内在一个方向灵活转动，进一步提高了撑开或收拢可收胀骨架40时的灵活性。

进一步地，参见图4，在本实施例中，第二安装槽31靠近支撑杆20一侧的侧壁为第二直壁311，第二安装槽31靠近外模50一侧的侧壁为向外延伸的第二斜壁312。通过将第二安装槽31靠近支撑杆20的一侧设置为直壁，将第二安装槽31靠近外模50的一侧设置为向外延伸的斜壁，可保证伸缩驱动机构60收缩时可收胀骨架40的下部向外撑开，避免可收胀骨架40的下部向内弯曲的情况发生，进一步确保伸缩驱动机构60收缩时可收胀骨架40向外撑开形成洋桃形状。

在本实施例中，在模头30的顶面还设置有一个第二压盖80。该第二压盖80贴合在模头30的顶面，且位于第二安装槽31的开口两侧。当可收胀骨架40撑开后，第二压盖80可对可收胀骨架40下端向外张开的程度进行限制，有利于保持可收胀骨架40的形状。

参见图1和图2，在本实施例中，生产装置还包括一个安装支架90，球柄模10和伸缩驱动机构60均安装在该安装支架90上。这样设置，方便固定生产装置，也方便将生产装置的外模50浸入凝固剂、乳胶液和热水中采用浸渍法生产探空气球。

该生产装置中的伸缩驱动机构60可以采用气缸、油缸、电机等现有的驱动结构，只要能够驱动支撑杆20在通孔11内进行伸缩运动即可。在本实施例中，伸缩驱动机构60优选采用气缸。该生产装置中的可收胀骨架40可采用现有的具有一定弹性和刚度的结构，只需在其受压时可向外弯曲而在受拉时又可恢复笔直形状即可，在本实施例中，可收胀骨架40优选为多根弹簧钢，经久耐用，可保证生产装置的使用寿命。该生产装置中的外模50优选采用乳胶膜，球柄模10、模头30、第一压盖70和第二压盖80均优选采用聚四氟乙烯材质，支撑杆20优选采用不锈钢，第一滚柱15和第二滚柱32优选采用轴承钢。

本发明的生产装置的使用方法如下：

先通过伸缩驱动机构60收缩，将支撑杆20上拉，可收胀骨架40的下端跟随支撑杆20一起上拉，使可收胀骨架40和外模50向外胀起，形成洋桃形状；

将向外胀起的外模50浸入凝固剂中，使外模50的外表面浸渍一层凝固剂（根据工艺要求控制浸渍时间）；

将外模50从凝固剂中提起，并将覆盖有凝固剂的模具浸入生产探空气球的乳胶液中进行浸胶（根据工艺要求控制浸胶时间，以保证气球的重量符合要求）；

再将外模50从乳胶液中提起浸入热水中，得到包覆在外模50上的探空气球（根据工艺要求控制浸入的热水温度和时间，以保证生产的探空气球的强度符合要求）；

通过伸缩驱动机构60伸张，将支撑杆20下伸，使可收胀骨架40和外模50向内收拢，然后向探空气球中充气，使探空气球与外模50分离，将探空气球进行脱模。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种探空气球的生产装置，其特征在于，所述生产装置包括：

球柄模（10），所述球柄模（10）上具有一通孔（11）；

支撑杆（20），可伸缩地穿设在所述通孔（11）内；

模头（30），安装在所述支撑杆（20）的一端；

可收胀骨架（40），所述可收胀骨架（40）的一端与所述球柄模（10）连接，所述可收胀骨架（40）的另一端与所述模头（30）连接；

外模（50），所述外模（50）套设在所述球柄模（10）、所述模头（30）和所述可收胀骨架（40）的外侧；

伸缩驱动机构（60），所述伸缩驱动机构（60）与所述支撑杆（20）连接，用于驱动所述支撑杆（20）伸缩运动，以撑开或收拢所述可收胀骨架（40）和所述外模（50）。

2.根据权利要求1所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述可收胀骨架（40）包括多根可收胀杆，多根所述可收胀杆沿所述支撑杆（20）周向均布设置。

3.根据权利要求1所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述球柄模（10）包括一管状部（12）和一锥形部（13），所述通孔（11）贯穿所述管状部（12）和所述锥形部（13），所述可收胀骨架（40）与所述锥形部（13）活动连接。

4.根据权利要求3所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述锥形部（13）的底部开设有第一安装槽（14），所述第一安装槽（14）内设有一可转动的第一滚柱（15），所述可收胀骨架（40）与所述第一滚柱（15）连接。

5.根据权利要求4所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述第一安装槽（14）靠近所述支撑杆（20）一侧的侧壁为第一直壁（141），所述第一安装槽（14）靠近所述外模（50）一侧的侧壁为向外延伸的第一斜壁（142）；所述锥形部（13）的底面设有用于限制所述可收胀骨架（40）的上端沿水平方向撑开程度的第一压盖（70）。

6.根据权利要求1所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述模头（30）呈倒锥形结构，所述模头（30）的顶部开设有第二安装槽（31），所述第二安装槽（31）内设有一可转动的第二滚柱（32），所述可收胀骨架（40）与所述第二滚柱（32）连接。

7.根据权利要求6所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述第二安装槽（31）靠近所述支撑杆（20）一侧的侧壁为第二直壁（311），所述第二安装槽（31）靠近所述外模（50）一侧的侧壁为向外延伸的第二斜壁（312）；所述模头（30）的顶面设有用于限制所述可收胀骨架（40）的下端沿水平方向撑开程度的第二压盖（80）。

8.根据权利要求1所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述生产装置还包括一安装支架（90），所述球柄模（10）和所述伸缩驱动机构（60）均安装在所述安装支架（90）上。

9.根据权利要求1所述的探空气球的生产装置，其特征在于，所述伸缩驱动机构（60）为气缸，所述可收胀骨架（40）为弹簧钢，所述外模（50）为乳胶膜。

10.一种探空气球的生产方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任意一项所述的生产装置进行生产，所述生产方法包括：

通过所述伸缩驱动机构（60）收缩，将所述支撑杆（20）上拉，所述可收胀骨架（40）的下端跟随所述支撑杆（20）一起上拉，使所述可收胀骨架（40）和所述外模（50）向外胀起；

将向外胀起的所述外模（50）浸入凝固剂中，然后将所述外模（50）从所述凝固剂中提起浸入生产探空气球的乳胶液中，再将所述外模（50）从所述乳胶液中提起浸入热水中，得到包覆在所述外模（50）上的探空气球；

通过所述伸缩驱动机构（60）伸张，将所述支撑杆（20）下伸，使所述可收胀骨架（40）和所述外模（50）向内收拢，然后向所述探空气球中充气，使所述探空气球与所述外模（50）分离，将所述探空气球进行脱模。

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