CN114025872A - 泡沫混合系统 - Google Patents

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Abstract

混合系统(10)混合液体粘合剂和气体以产生溶液。该混合系统包括歧管(50)，该歧管(50)限定接收液体粘合剂的粘合剂输入口(54)、接收气体的气体输入口、与粘合剂输入口和气体输入口流体连通的混合腔室、输出溶液的输出口(58)以及从混合腔室延伸至输出口的输出通路。混合系统还包括：转子，该转子在混合腔室内围绕纵向轴线旋转以混合溶液；马达，该马达使转子旋转；以及定位在输出通路内的静态混合器，该静态混合流过输出通路的溶液。

Description

泡沫混合系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年5月17日提交的美国临时专利申请No.62/849,228和2019年6月12日提交的美国临时专利申请No.62/860,255的优先权，这两个申请的全部公开内容以引用的方式并入到本文中，如同在此完整阐述一样。
技术领域
本申请总体上涉及被构造为混合包含液体粘合剂和气体的溶液的混合系统，并且更具体地，涉及包括具有用于混合溶液的多个齿的可旋转转子的混合系统。
背景技术
热熔热塑性粘合剂用于许多应用，诸如包装和产品组件。在常规的热熔粘合剂泡沫分配系统中，齿轮泵将包含粘合剂和气体的溶液供应给粘合剂分配器，该粘合剂分配器可以称为枪。枪在出口喷嘴处包含阀，溶液通过该喷嘴分配到大气压力。当溶液被分配时，气体从溶液中释放出来，被截留在粘合剂中，在要涂覆粘合剂的基底上形成泡沫。
在混合期间，气体会在溶液内形成大气泡，这会阻止气体和粘合剂充分混合。因此，泡沫混合系统可用于打破气泡，并产生更均匀的粘合剂和气体溶液。这种混合系统可以利用静态混合器和/或主动混合器，以便有效地混合溶液。尽管包括旋转零件的主动混合器可以有效地混合溶液，但是它们可能需要增加的旋转速度来执行有效的混合，使得某些部件(诸如密封件)可能经常失效并需要频繁替换，这导致生产停工期和成本增加。此外，这种混合器还需要增加功率来充分混合溶液，进一步增加了生产成本。
因此，需要一种能够在较低转速下有效混合粘合剂和气体溶液的旋转混合器。
发明内容
本公开的一个实施例是一种混合系统，该混合系统被构造为混合液体粘合剂和气体以产生溶液。该混合系统包括歧管，该歧管限定被构造为接收液体粘合剂的粘合剂输入口、被构造为接收气体的气体输入口、与粘合剂输入口和气体输入口流体连通的混合腔室、被构造为输出溶液的输出口以及从混合腔室延伸至输出口的输出通路。该混合系统还包括：转子，该转子被构造为在混合腔室内围绕纵向轴线旋转，以便混合溶液；马达，该马达被构造为使转子旋转；以及静态混合器，该静态混合器位于输出通路内，并被构造为静态混合流过输出通路的溶液。
本公开的另一个实施例是一种混合系统，该混合系统被构造为混合包含液体粘合剂和气体的溶液。该混合系统包括歧管，该歧管限定了被构造为接收溶液的输入口、与输入口流体连通的混合腔室、以及与混合腔室流体连通并被构造为输出溶液的输出口。该混合系统还包括：转子，该转子被构造为在混合腔室内旋转，以便混合溶液；以及马达，该马达被构造为使转子以小于100转/分钟(RPM)旋转，使得转子将溶液以大于100每秒的剪切速率混合。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及下面的详细描述。附图显示了本公开的说明性实施例。然而，应当理解，本申请不限于所示的精确布置和工具。
图1A示出了根据本公开实施例的混合系统的立体图；
图1B示出了图1A的混合系统的另一立体图；
图2A示出了沿图1A的线2A-2A截取的图1A所示混合系统的剖视图；
图2B示出了沿图1A中的线2B-2B截取的图1A所示混合系统的剖视图；
图3示出了沿图1A的线2A-2A截取的图1A所示混合系统的混合组件的剖视图；
图4A示出了图3所示混合组件的定子的立体图；
图4B示出了图4A所示定子的替代立体图；
图5示出了图3所示混合组件的板和转子的立体图；
图6A示出了图3所示转子的侧视图；
图6B示出了图3所示转子的前视图；
图6C示出了图6B所示转子的前视图的放大部分；
图7示出了图3所示转子的齿的立体图；
图8示出了图2B所示混合系统的静态混合器的立体图；以及
图9示出了沿图8中的线9-9截取的图8所示静态混合器的剖视图。
具体实施例
这里描述的是一种混合系统10，其包括混合组件100，混合组件100用于混合包含液体粘合剂和气体的溶液。仅仅为了方便起见，在下面的描述中使用了某些术语来描述混合系统10，并且这些术语不是限制性的。词语“右”、“左”、“下”和“上”表示所参考的附图中的方向。词语“内”和“外”分别指朝向和远离描述的几何中心的方向，以描述混合系统10及其相关部分。词语“上游”和“下游”是指与混合系统10的特定部件相关的沿着溶液流动的方向。词语“向前”和“向后”指的是沿着混合系统10及其相关部分的纵向方向2和与纵向方向2相反的方向。术语包括上面列出的词语、其派生词和类似含义的词语。
除非本文另有说明，否则术语“纵向”、“侧向”和“竖直”用于描述混合系统10的各种部件的正交方向分量，如纵向方向2、侧向方向4和竖直方向6所示。应当理解，虽然纵向方向2和侧向方向4被示出为沿着水平面延伸，并且竖直方向6被示出为沿着竖直平面延伸，但是在使用期间，包含各种方向的平面可以不同。
参考图1A-3，示出了混合系统10，其被构造为混合包含液体粘合剂和气体的溶液。混合系统10可用于很多种应用中，因此液体粘合剂可以是室温硫化(RTV)硅酮、热塑性橡胶基热熔体、热塑性热熔体、聚氨酯(PUR)热熔体、混合密封剂等，而气体可以是氮气、惰性气体、二氧化碳等。这些液体粘合剂和气体的任何组合可以混合形成溶液，当从泡沫分配器分配时，该溶液可以在基底上形成泡沫。
混合系统10可以包括混合器20和混合组件100，混合器20包括歧管50，混合组件100被构造为接收在歧管50内，混合组件100将在下面进一步描述。混合系统10还可以包括可操作地联接到混合组件100的转子134的马达24。马达24可以是DC马达、变频AC马达、伺服马达、步进马达等。混合系统10还可以包括可操作地连接到马达24和转子134的马达减速器28，其中马达减速器28被构造为降低赋予给转子134的转速，同时增加赋予给转子134的扭矩。马达减速器28可以产生10:1的减速比，尽管也可以设想到其它减速比。
混合系统10可以包括与混合系统10(并且特别是混合系统10的马达24和流量计70)有线和/或无线信号通信的控制器32。控制器32可以被构造为控制马达24的操作，并且可以包括被构造为主控用于监测和控制如本文所描述的混合系统10的各种操作的软件应用的任何合适的计算设备。应当理解，控制器32可以包括任何适当的计算设备，其示例包括处理器、桌面计算设备、服务器计算设备或便携式计算设备，诸如膝上型电脑、平板电脑或智能电话。具体而言，控制器32可以包括存储器和人机接口(HMI)设备。存储器可以是易失性的(诸如某些类型的RAM)、非易失性的(诸如ROM、闪存等)，或它们的组合。控制器32可以包括额外的存储装置(例如，可移动存储装置和/或不可移动存储装置)，包括但不限于带、闪存、智能卡、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光存储装置、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储设备、通用串行总线(USB)兼容存储器或可用于存储信息并可由控制器32访问的任何其它介质。控制器32的存储器可以被构造为根据需要存储和调用实现相应混合特性所需的各种混合操作以及马达24的必要操作。
HMI设备可以包括提供控制控制器32的能力的输入，从而经由例如按钮、软键、鼠标、语音致动控件、触摸屏、控制器32的移动、视觉提示(例如，在控制器32上的相机前方移动手)等来控制马达24。HMI设备可以经由图形用户接口提供输出，包括视觉信息，诸如混合系统10内当前条件的视觉指示，以及经由显示器提供这些参数的可接受范围。其它输出可以包括音频信息(例如，经由扬声器)、机械输出(例如，经由振动机构)或其组合。在各种构造中，HMI设备可以包括显示器、触摸屏、键盘、鼠标、运动检测器、扬声器、麦克风、相机或其任意组合。HMI设备还可以包括用于输入生物信息(诸如例如指纹信息、视网膜信息、语音信息和/或面部特征信息)的任何合适的设备，例如以便需要特定的生物信息来访问控制器32。
继续图1A-3，混合器20的歧管50可以沿着纵向方向2从第一端50a延伸到与第一端50a相反的第二端50b。歧管50还可以在第二端50b处限定输入口54，该输入口54被构造为接收来自粘合剂源(未示出)的粘合剂。尽管被描绘为位于第二端50b，但是输入口54也可以根据需要位于歧管50上的其它位置。粘合剂通过混合系统10的流动路径由图2A和2B中的粗箭头表示。歧管50可以包括通路62，通路62从输入口54延伸到混合腔室82。混合系统10可以包括流量计70，该流量计70被构造为测量在输入口54附近流动的粘合剂的流量。在一个示例中，流量计70可以如图所示设置在输入口54的上游。在另一个示例中，流量计可以被构造为测量输入口54下游(诸如沿着通路62在输入口54与混合腔室82之间)的流量。流量计70可以包括齿轮流量计，尽管根据需要也可以使用其它类型的流量计。如图2A示意性所示，流量计70可以与控制器32有线和/或无线通信，使得流量计70可以向控制器32提供指示粘合剂的测量流量的信号。
混合腔室82被构造为接收混合组件100，这将在下面进一步描述。混合腔室82因此与输入口54流体连通，并接收来自输入口54的粘合剂以及来自将在下面进一步描述的气体输入组件92的气体，以形成包含粘合剂和气体的溶液。混合腔室82可以限定从第一端50a延伸到歧管50中的腔。混合腔室82可以具有沿着由侧向方向4和竖直方向6限定的平面观察的基本圆形的横截面，以便与混合组件100的部件形成互补的形状。结果，混合腔室82可以限定其它形状以适应混合组件100的替代实施例。混合器20可以包括帽86，该帽86被构造为在第一端50a处联接到歧管50，使得帽86界定并至少部分限定混合腔室82。帽86可以联接到歧管50，以便在歧管50与帽86之间形成流体密封，从而防止溶液从混合腔室82泄漏。帽86可以通过可拆卸的紧固件联接到歧管50，尽管也可以设想到将帽86附连到歧管50的其它方法，诸如螺纹接合、夹具等。通路90可以纵向延伸穿过帽86，使得杆150可以从马达减速器28延伸穿过帽86到达转子134，这将在下面进一步描述。如图2B所示，歧管50还可包括输出口58，该输出口58通过输出通路84与混合腔室82流体连通，并构造成从歧管50输出混合溶液。多个静态混合器250可以设置在输出通路84内，用于静态混合溶液，其中静态混合器250将在下面进一步描述。尽管被描绘为位于歧管50的第二端50b上，但是可以设想，输出口58可以根据需要位于歧管50上的其它地方。输出口58可以被构造为将溶液输出到分配器，该分配器被构造为将溶液作为泡沫涂覆到基底，诸如需要泡沫垫片或褶皱稳定的零件。
混合系统10可以进一步包括气体输入组件92，其被构造为向混合腔室82提供加压气体。气体输入组件92可以被构造为从加压气体源(未示出)向混合腔室82提供加压气体。气体输入组件92可以限定软管组件或能够导向加压气体流的其它组件，并且可以与由歧管50限定的气体输入口96流体连通。在所描绘的实施例中，气体输入口96从歧管50的外表面延伸到混合腔室82。输入阀98可以设置在气体输入口96内，其中输入阀98可以被构造为选择性地阻塞气体输入口96。例如，在打开位置，输入阀98可以被构造为将气体输入组件92与混合腔室82流体连通，而在关闭位置，输入阀98可以被构造为防止混合腔室82和气体输入组件92流体连通。在所描绘的实施例中，输入阀98通常可以处于关闭位置，以防止溶液通过气体输入组件92离开混合腔室82。输入阀98然后可以在与足够流量的加压气流接触时打开，允许加压气体流入混合腔室82。供应气体输入组件92的加压气体源可以由混合系统10的操作者手动致动，或者由控制器32自动致动。
在操作中，粘合剂可以从粘合剂源以特定的速率泵送通过输入口54。流量计70可以测量粘合剂的流量，并将流量传送给控制器32。通常，由混合系统10产生的混合物将包括一定量的气体，该气体的量必需与提供给混合腔室82的粘合剂的量相关。结果，响应于从流量计70接收粘合剂的流量，控制器32可以操作加压气体源，以通过气体输入组件92向混合腔室82提供一定量的气体，该气体的量对应于从粘合剂源向混合腔室提供的粘合剂的量。构成混合物的粘合剂和气体的相对量可以根据诸如正在产生的溶液的类型、正在执行的分配操作、粘合剂和/或气体的类型等因素而波动。在其它实施例中，控制器32可以操作加压气体源以向混合腔室82提供一定量的气体，然后操作粘合剂源以向输入口54提供必需量的粘合剂。
现在参考图2A-3，将更详细地描述混合组件100。混合组件100可以包括可操作地联接到马达24的转子134，使得马达24被构造为使转子134旋转。具体地，转子134可以限定第一端134a、沿着纵向方向2与第一端134a相反的第二端134b、以及从第一端134a延伸到第二端134b的外表面135。转子134可以具有圆柱形形状，并且外表面135可以是围绕平行于纵向方向2的纵向轴线A弯曲的弯曲外表面。转子134可以被构造为在混合腔室82内围绕纵向轴线A旋转，以便混合溶液。转子134可以限定沿着纵向方向2从第一端134a延伸穿过转子134到第二端134b的通路138。通路138构造成接收杆150，其中杆150从转子134延伸到马达减速器28，以便将转子134旋转地联接到马达减速器28。具体地，杆150从杆150连接到马达减速器28的第一端150a延伸到沿纵向方向2与第一端150a相反的第二端150b，在此处杆150连接到紧固件154，如下文所描述。通路138可以具有基本上圆柱形的形状，该基本上圆柱形的形状基本上对应于杆150的外轮廓。然而，通路138可以根据需要限定其它形状，以适应各种其它杆实施例。
杆150可以包括实心的圆柱形杆，其被构造为将扭矩从马达减速器28传递到转子134。杆150可以限定从外表面延伸到杆150中的至少一个凹口，其中所述至少一个凹口被构造为接收设备的将杆150旋转联接到转子134的一部分。在所描绘的实施例中，杆150可以限定第一凹口140a和第二凹口140b，第二凹口140b沿着纵向方向2与第一凹口140a间隔开。转子134可以限定第一通道142a和沿着纵向方向2与第一通道142a间隔开的第二通道142b，其中第一通道142a和第二通道142b中的每一个从转子134的外表面135延伸到通路138。第一通道142a和第二通道142b中的每一个被构造为接收相应的销162a、162b。第一销162a被构造为设置在第一通道142a内并接合第一凹口140a，而第二销162b被构造为设置在第二通道142b内并接合第二凹口140b，以便将转子134可旋转地联接到杆150。第一销162a和第二销162b与转子134和杆150之间的接合起到将杆150旋转联接到转子134的作用。在所描绘的实施例中，第一销162a和第二销162b可以限定外螺纹，该外螺纹被构造为接合第一通道142a和第二通道142b内的对应螺纹，以将第一销162a和第二销162b锁定在第一通道142a和第二通道142b内。然而，可以设想，可以利用固定销162a、162b的其它方法。尽管第一凹口140a和第二凹口140b被描绘为位于杆150上的特定位置，但是它们也可以根据需要位于杆150上的其它位置。同样，尽管第一通道142a和第二通道142b被描绘为位于杆150上的特定位置，但是它们也可以根据需要位于转子134内的其它位置。然而，第一凹口140a和第二凹口140b的定位通常与第一通道142a和第二通道142b的定位相匹配。
参考图3和5，混合组件100可以包括附连到转子134的第二端134b的板146。具体地，转子134可以限定从第二端134b延伸到转子134中的凹部188，其中板146被构造为由凹部188接收。板146可以通过紧固件(未示出)附连到转子134，尽管也可以设想将板146附连到转子134的其它手段，诸如焊接、一体成型等。结果，板146可旋转地联接到转子134，使得在通过杆150从马达24接收扭矩时板146与转子134一起旋转。通路148可以沿着纵向方向2延伸穿过板146，其中当板146附连到转子134时，通路148基本上与转子134的通路138对准。这允许杆150延伸穿过转子134的通路138和板146的通路148。
混合组件100还可以包括位于混合腔室82内的定子104。定子104可以从第一端104a延伸到沿着纵向方向2与第一端104a相反的第二端104b。第一端104a可以包括定子104的主体108，其中主体108限定了具有与混合腔室82的横截面的直径基本匹配的直径的横截面。相比而言，第二端104b可以包括从主体108沿着纵向方向2延伸的突起112，其中突起112限定了直径小于主体108的横截面。然而，在其它实施例中，设想定子104可以限定具有从第一端104a到第二端104b基本恒定的直径的本体。
定子104可以限定通路116，该通路116沿着纵向方向2从第一端104a延伸穿过定子104到达第二端104b。通路116也可以从主体108穿过定子104延伸到突起112。通路116可以与通路62流体连通，使得通路116被构造为接收来自输入口54的粘合剂并将粘合剂提供给混合腔室82。通路116可以被构造为接收附连到杆150的第二端150b的紧固件154的一部分，以及锁定环158，该锁定环158纵向附连到定子104并被构造为接合紧固件154以便沿着纵向方向2将紧固件154并且因此杆150固定到锁定环158和定子104。紧固件154与锁定环158之间的接合防止杆150和转子134纵向拉离定子104。通路116可以接收板159，板159限定了沿纵向方向2延伸穿过其中的多个周向布置的内孔160。在操作中，当粘合剂流过通路116时，粘合剂流过板159的内孔160。板159可以与紧固件154的一部分成一体，或者可以包括被构造为围绕紧固件154设置的单独部件。如图所描绘，板159可以限定四个周向等距隔开的内孔160。然而，板159可以限定多于或少于四个的内孔160。例如，该板可以限定一个、两个、三个或多于四个的内孔。此外，内孔可以限定围绕板159的非等距间距。内孔160的数目和间距可以基于粘合剂进入混合腔室82时所期望的流动特性来限定。
通路116还可以被构造为接收阀166。阀166可以是单向阀，其被构造为允许粘合剂从通路62通过通路116流到混合腔室82，但是防止粘合剂从混合腔室82通过通路116流到通路62。阀166可以包括弹簧170和球174，其中弹簧170被偏压在紧固件154与球174之间。在操作中，当粘合剂流过通路62时，粘合剂流的力可以压在球174上，导致弹簧170沿着纵向方向2朝向紧固件154压缩。这打开了通路116，从而使通路62与混合腔室82流体连通。相比而言，当没有粘合剂流过通路62时，弹簧170偏压球174抵靠定子104的突起112的一部分，从而阻塞通路116并导致通路62与混合腔室82不流体连通。结果，阀166防止位于混合腔室82内的粘合剂向上游流出混合腔室82并返回通路62。尽管阀166被具体示出为包括弹簧170和球174，但是可以设想到可以使用其它类型的阀。
与转子134和板146不同，定子104旋转地联接到歧管50。换句话说，定子104被构造为在混合操作期间保持静止，而马达24被构造为相对于定子104旋转混合腔室82内的转子134和板146。为了将定子104联接到歧管50，歧管50可以限定伸长内孔117a(在图2A中标记)，该伸长内孔117a向混合腔室82敞开，并且被构造为当定子104被接收在混合腔室82中时与延伸到定子104主体108中的伸长内孔117b(在图2A、图4B中标记)对准。销118可以设置在伸长内孔117a、117b内，其中销118与歧管50和定子104两者之间的接合被构造为将定子104旋转地联接到歧管50。
参考图4A和图4B，混合粘合剂和气体以产生溶液在很大程度上可以通过延伸到混合腔室82中的由混合组件100的各种部件限定的齿来实现。例如，定子104可以限定沿着纵向方向2从定子104延伸的多个齿119。当设置在混合腔室82内时，所述多个齿119可以沿着纵向方向2远离定子104的主体108朝向转子134延伸。当定子104相对于歧管50旋转静态时，随着粘合剂通过内孔160流出定子104的通路116并且气体流出气体输入组件92通过相邻的成对的齿119之间限定的间隙132，所述多个齿119可以静态地将粘合剂和气体混合成溶液。
由定子104限定的所述多个齿119可以限定特定的布置。例如，定子104可以限定第一齿环120、第二齿环124和第三齿环128，其中齿环120、124、128中的每一个限定以环状布置从定子104延伸的相应多个齿。例如，第一齿环120可以限定从定子104沿着纵向方向2延伸的最内布置的齿122。第二齿环124可以限定从定子104沿着纵向方向2延伸并且相对于第一齿环120的齿122径向向外同心定位的布置的齿126。第三齿环128可以限定从定子104沿着纵向方向2径向向外延伸并且相对于第二齿环124的齿126径向向外同心定位的布置的齿130。结果，第二齿环124可以同心地定位在第一齿环120与第三齿环128之间。可以在齿环中相邻的齿环之间限定通道123。例如，通道123可以设置在第一齿环120与第二齿环124之间，通道123可以设置在第二齿环124与第三齿环128之间。每个通道123可以具有环形形状。每个通道123可以没有任何齿。在其它实施例中，设想所述多个齿119可以限定其它布置，例如多于或少于三个齿环或除环之外的布置。
在所描绘的实施例中，第一齿环120、第二齿环124和第三齿环128中的每一个可以分别限定相同数目的齿122、126、130。这样，第一环120、第二环124和第三环128的齿122、126、130可以限定不同的大小。齿122、126和130可以各自具有沿周向方向的宽度。在所描绘的实施例中，第一齿环120的齿122可以限定所述多个齿119的最小宽度，第三齿环128的齿130可以限定所述多个齿119的最大宽度，第二齿环124的齿126可以限定比齿122的宽度大但比齿130的宽度小的宽度。然而，可以设想，第一齿环120、第二齿环124和第三齿环128中的每一个都可以根据需要限定不同的相对大小和数目的齿。此外，在其它实施例中，第一齿环120的齿122可以相对于彼此限定不同的宽度和/或其它尺寸，第二齿环124的齿126可以相对于彼此限定不同的宽度和/或尺寸，第三齿环128的齿130可以相对于彼此限定不同的宽度和/或其它尺寸。
如图4A所示，间隙132可以形成在所述多个齿119中的相邻的齿之间，以允许溶液流过混合腔室82。例如，间隙132可以限定在第一齿环120的相邻的齿122之间，间隙132可以限定在第二齿环124的相邻的齿126之间，间隙132可以限定在第三齿环128的相邻的齿130之间。齿环120、124、128中的每一个的相应间隙132可以彼此径向对准，使得溶液在离开板159的内孔160时具有穿过齿环120、124、128的多个畅通路径。然而，可以设想，在其它实施例中，限定在齿环120、124、128的齿122、126、130之间的间隙132可以至少部分地偏移或错开，使得当溶液从板159的内孔160流出时，由于定子104的所述多个齿119，溶液仅遇到一些更大程度的阻碍。
现在参考图3和图5，板146像定子104一样，可以限定从板146沿着纵向方向2延伸的多个齿189。当设置在混合腔室82内时，所述多个齿189可以沿着纵向方向2远离转子134朝向定子104延伸。因此，所述多个齿189沿着纵向方向2在与定子104的所述多个齿119相反的方向上延伸。板146的齿189中的至少一些齿可以设置在定子104的齿119之间。类似地，定子104的齿119中的至少一些齿可以位于板146的齿189之间。当板146旋转地联接到转子134时，当气体通过内孔160流出定子104的通路116并且气体流出气体输入组件92通过限定在每两个相邻的齿189之间的间隙191时，所述多个齿189可以主动地将粘合剂和气体混合成溶液。随着板146旋转，板146的齿189中的至少一些可以在定子104的齿之间旋转。
由板146限定的所述多个齿189可以限定特定的布置。例如，板146可以限定第一齿环190、第二齿环194和第三齿环198，其中齿环190、194、198中的每一个限定以环状布置从板146延伸的相应多个齿。例如，第一齿环190可以限定从板146沿着纵向方向2延伸的最内布置的齿192。第二齿环194可以限定从板146沿着纵向方向2延伸并且相对于第一齿环190的齿192径向向外同心定位的布置的齿196。第三齿环198可以限定从板146沿着纵向方向2径向向外延伸并且相对于第二齿环194的齿196径向向外同心定位的布置的齿199。结果，第二齿环194可以同心地定位在第一齿环190与第三齿环198之间。通道193可以限定在齿环中相邻的齿环之间。例如，通道193可以设置在第一齿环192与第二齿环194之间，通道193可以设置在齿第二齿环194与第三齿环198之间。每个通道123可以具有环形形状。每个通道123可以没有任何齿。在其它实施例中，设想所述多个齿189可以限定其它布置，诸如多于或少于三个齿环或除环之外的布置。
在所描绘实施例中，第一齿环190、第二齿环194和第三齿环198中的每一个可以分别限定相同数目的齿192、196、199。这样，第一环190、第二环194和第三环198的齿192、196、199可以限定不同的大小。例如，齿122、126和130可以各自具有沿周向方向的宽度。在所描绘的实施例中，第一齿环190的齿192可以限定所述多个齿189的最小宽度，第三齿环198的齿199可以限定所述多个齿189的最大宽度，第二齿环194的齿196可以限定比齿192的宽度大但比齿199的宽度小的宽度。然而，可以设想，第一齿环190、第二齿环194和第三齿环198中的每一个都可以根据需要限定不同的相对大小和数目的齿。此外，在其它实施例中，第一齿环190的齿192可以相对于彼此限定不同的宽度和/或其它尺寸，第二齿环194的齿196可以相对于彼此限定不同的宽度和/或尺寸，第三齿环198的齿199可以相对于彼此限定不同的宽度和/或其它尺寸。
如图5所示，间隙191可以形成在所述多个齿189的相邻的齿之间，以允许溶液流过混合腔室82。例如，间隙191可以限定在第一齿环190的相邻的齿192之间，间隙191可以限定在第二齿环194的相邻的齿196之间，并且间隙191可以限定在第三齿环198的每两个相邻的齿199之间。来自齿环190、194、198中每一个的相应间隙191可以彼此径向对准，使得溶液在离开板159的内孔160时具有通过齿环190、194、198的多个畅通路径。然而，可以设想，在其它实施例中，限定在齿环190、194、198的齿192、196、199之间的间隙191可以至少部分地错开偏移，使得当溶液从板159的内孔160流出时，仅由于板146的所述多个齿189，溶液遇到一些更大程度的阻碍。
当混合组件100设置在混合腔室82内时，定子104和板146可以彼此相邻设置，使得流入混合腔室82的粘合剂和气体流过定子104的通路116，然后沿着由侧向方向4和竖直方向6限定的平面向外流到混合腔室82的外围，如图2A和2B所示。当溶液在定子104与板146之间流动时，定子104的所述多个齿119与板146的所述多个齿189之间的相互作用可以使溶液混合。这可以通过所述多个齿119与所述多个齿189之间的相对定位来放大。当混合组件100布置在混合腔室82内时，因为所述多个齿119远离定子104朝向板146延伸，同时所述多个齿189远离板146朝向定子104延伸，所以定子104的齿环120、124、128可以定位成使得它们在由侧向方向4和竖直方向6限定的平面中，即流体在定子104与板146之间流动所沿着的平面中，基本上与板146的齿环190、194、198对准。因此，定子104的齿和板146的齿可以在垂直于纵向轴线A的平面内对准，使得该平面与定子104的齿和板146的齿相交。
板146的每个通道193可以接收定子104的对应的齿环。类似地，定子104的每个通道123可以接收板146的对应的齿环。例如，定子104的第一齿环120可以位于板146的第一齿环190与第二齿环194之间的通道193中。板146的第二齿环194可以位于定子104的第一齿环120与第二齿环124之间的通道123中。定子104的第二齿环124可以位于板146的第二齿环194与第三齿环198之间的通道193中。板146的第三齿环198可以位于定子104的第二齿环124与第三齿环148之间的通道123中。
因此，板146的第一齿环190可以相对于径向方向从定子104的第一齿环120向内定位。定子104的第一齿环120可以关于径向方向相对于板146的第二齿环194向内定位，并且关于径向方向相对于板146的第一齿环190向外定位。板146的第二齿环194可以关于径向方向相对于定子104的第二齿环124向内定位，并且关于径向方向相对于定子104的第一齿环120向外定位。定子104的第二齿环124可以关于径向方向相对于板146的第三齿环198向内定位，并且关于径向方向相对于板146的第二齿环194向外定位。板146的第三齿环198可以关于径向方向相对于定子104的第三齿环128向内定位，并且关于径向方向相对于定子104的第二齿环124向外定位。定子104的第三齿环128可以关于径向方向相对于板146的齿环190、194、198中每一个向外定位。由于定子104旋转地联接到歧管50，而板146旋转地联接到转子134，在操作中，板146的所述多个齿189被构造为旋转，而定子104的所述多个齿119保持静态。当溶液在定子104与板146之间流动到混合腔室82的外围时，这种主动和静态混合的混合有助于混合溶液。
像定子104和板146一样，转子134可以限定多个齿178，这些齿被构造为帮助混合溶液。现在参考图6-8，所述多个齿178可以从转子134的外表面135径向向外延伸。结果，分别不同于定子104和板146的齿119、189，转子134的所述多个齿178从外表面135沿着由侧向方向4和竖直方向6限定的平面延伸。所述多个齿178可以以列和行的形式沿着转子134的外表面135布置，其中每个列可以基本上沿着纵向方向2延伸，而每个行可以沿着由侧向方向4和竖直方向6限定的平面围绕转子的外表面135周向延伸。然而，所述多个齿的列和行可以根据需要相对于纵向方向2、侧向方向4和竖直方向6交替定向。每行齿178中的每两个相邻齿178可以在其间限定间隙187，其中溶液被构造为沿着转子134的长度流过每个间隙187。
如图所描绘，转子134可以包括第一列182a齿178、第二列182b齿178、第三列182c齿178，...直到第n列齿178。在一个实施例中，转子134可以限定60至130列齿178。在另一个实施例中，转子134可以限定70至120列齿178。此外，转子134可以限定80至110列齿178。转子134还可以限定90至100列齿178。
另外，如图所描绘，转子134可以包括第一行186a齿178、第二行186b齿178、第三行186c齿178，...直到第n行齿178。在一个实施例中，转子134可以限定10至50行齿178。在另一个实施例中，转子134可以限定15至45行齿178。此外，转子134可以限定20至40行齿178。转子134还可以限定25至35行齿178。
在所描绘的实施例中，转子134可以包括58列齿178和15行齿178。结果，所描绘的转子134可以包括870个齿178。然而，可以设想，在其它实施例中，转子134可以包括少于870个齿178。例如，转子134可以包括至少400个齿178。此外，转子134可以包括至少500个齿178。此外，转子134可以包括至少600个齿。转子134还可以包括至少700个齿178。在其它实施例中，转子134可以包括至少800个齿178。
还可以设想，在其它实施例中，转子134可以包括多于870个齿178。例如，转子134可以包括至少1000个齿178。此外，转子134可以包括至少1500个齿178。此外，转子134可以包括至少2000个齿。转子134还可以包括至少2500个齿178。在其它实施例中，转子134可以包括至少3000个齿178。在一个具体示例中，转子134可以包括96列齿178和30行齿178。结果，转子可以包括2880个齿178。从转子134延伸的齿178的数目代表比包括在常规混合组件的转子中的齿的数目大的数目。这为溶液在齿178之间行进形成了更多的平行路径，从而降低了溶液流过混合腔室82时的压降。此外，齿178的数目允许转子134的直径比常规转子更大，因此降低了转子134必须旋转以实现充分混合的旋转速度。转子134旋转以实现溶液充分混合的速度将在下面进一步描述。
包括从转子延伸的增大数目的齿178的能力可以通过减小齿178中每个个别的齿的大小来驱动。继续图6-8，将描述齿178中每一个的结构。齿178中每一个可以限定从外表面135处的基部200a延伸到与基部200a相反的顶端200b的本体200。本体200可以限定从基部200a到顶端200b测量的高度H。在一个实施例中，高度H小于或等于0.20英寸，诸如小于或等于0.19英寸，诸如小于或等于0.18英寸，诸如小于或等于0.17英寸，诸如小于或等于0.16英寸，诸如小于或等于0.15英寸，诸如小于或等于0.14英寸，诸如小于或等于0.13英寸，诸如小于或等于0.12英寸，诸如小于或等于0.11英寸，诸如小于或等于0.10英寸，诸如小于或等于0.9英寸，诸如小于或等于0.8英寸，诸如小于或等于0.7英寸。齿178中每一个的本体200的相对较短的高度H有助于允许更多的齿178从转子134的外表面135延伸，从而允许转子134具有更大的直径。
齿178中每一个的本体200可以基本上限定梯形棱柱。然而，可以设想，本体可以限定其它形状，诸如圆锥形、棱锥形、矩形棱柱形等。本体200可以限定前表面204a、沿着纵向方向2与前表面204a相反的后表面204b、第一侧表面204c和沿着周向方向与第一侧表面204c相反的第二侧表面204d。第一侧表面204c和第二侧表面204d可以彼此偏移角度θ。在一个实施例中，角度θ可以在10度与50度之间。角度θ也可以在10度与45度之间。此外，角度θ可以在10度与40度之间。此外，角度θ可以在10度与35度之间。此外，角度θ可以在10度与30度之间。此外，角度θ可以在10度与35度之间。在一个具体示例中，角度θ可以是20度。在另一个具体示例中，角度θ可以是30度。
除了包括比常规混合组件中更多的齿178之外，齿178可以限定比其它常规混合齿更小的横截面轮廓。结果，转子134可以最大化齿178的前表面204a的表面积AT与每个间隙187的横截面积AG之比。表面积AT和横截面积AG都可以在由侧向方向4和竖直方向6限定的平面内测量。具体地，每个间隙187的横截面积AG可以从一个齿178到相邻齿178，以及从每个齿178的基部200a到每个齿178的顶端200b来测量。齿178的前表面204a的表面积AT可以小于0.010平方英寸，诸如小于0.0095平方英寸，诸如小于0.0090平方英寸，诸如小于0.0085平方英寸，诸如小于0.0080平方英寸，诸如小于0.0075平方英寸，诸如小于0.0070平方英寸，诸如小于0.0065平方英寸，诸如小于0.0060平方英寸诸如小于0.0055平方英寸，诸如小于0.0050平方英寸，诸如小于0.0045平方英寸，诸如小于0.0040平方英寸，诸如小于0.0035平方英寸，诸如小于0.0030平方英寸，诸如小于0.0025平方英寸。每个间隙187的横截面积AG可以大于0.0035平方英寸，诸如大于0.004平方英寸，诸如大于0.005平方英寸，诸如大于0.0060平方英寸，诸如大于0.0070平方英寸，诸如大于0.0080平方英寸，诸如大于0.0090平方英寸，诸如大于0.0100平方英寸，诸如大于0.011平方英寸，诸如大于0.012平方英寸，诸如大于0.013平方英寸，诸如大于0.014平方英寸，诸如大于0.015平方英寸，诸如大于0.016平方英寸。前表面204a的表面积AT与间隙187的横截面积AG之比可以小于0.60，诸如小于0.55，诸如小于0.50，诸如小于0.45。
在操作中，如图2A和2B所示，粘合剂可以通过流量计70进入混合系统10，流过输入口54，并通过通路62流到定子104的通路116。替代地，粘合剂可以通过输入口54进入混合系统10，并流过通路62，流过沿着通路62设置的流量计70，并流到定子104的通路116。当以足够的流量泵送时，溶液可以致动阀166，从而打开通路116，并允许溶液流过通路116，流过板159的内孔160，并进入混合腔室82。同样，气体可以流过气体输入组件92并进入混合腔室82。一旦进入混合腔室82，包含粘合剂和气体的溶液沿着由侧向方向4和竖直方向6限定的平面在定子104与板146之间向外流动。如先前所叙述，马达24被构造为使转子134和板146在混合腔室82内绕纵向轴线A旋转。结果，当溶液在定子104与板146之间流动时，溶液通过定子104的静态齿119(由于定子104相对于歧管50是静态的)与板146的移动齿189(因为板146被旋转地固定到转子134)的相互作用而混合。在流过定子104和板146之后，溶液沿着纵向方向2在齿178之间，特别是在相邻的齿178之间限定的间隙187之间沿着转子134的外表面135流动。马达24被构造为使转子134以由控制器32控制的旋转速度旋转，以便有效地将溶液混合成没有气泡的均匀溶液。在围绕转子134流动混合腔室82的长度之后，溶液流过输出通路84和位于输出通路84中的静态混合器250(这将在下面讨论)，并流到输出口58，在输出口58溶液流到分配器。
如上文所描述，转子134，特别是转子134的齿178的设计，最大化了从转子134延伸的齿178的数目，并且最小化了齿178的前表面204a的表面积AT与两个相邻齿178之间限定的间隙187的横截面积AG之间的比。齿178的设计还允许转子134的直径增加，从而允许马达24使转子134以较低的旋转速度旋转，并且仍然实现溶液的高剪切速率。例如，马达24可以被构造为使转子134以小于100转/分钟(RPM)旋转，使得转子134将溶液以大于100每秒的剪切速率混合。在一个实施例中，马达24可以被构造为使转子134以小于75RPM旋转，使得转子134将溶液以大于100每秒的剪切速率混合。此外，马达24可以被构造为使转子134以小于100RPM旋转，使得转子134将溶液以大于120每秒的剪切速率混合。马达24还可以被构造为使转子134以小于50RPM旋转，以实现上述剪切速率中的任何剪切速率。马达24还可以被构造为使转子134以10RPM或更低RPM旋转，以实现上述剪切速率中的任何剪切速率。此外，马达24可以被构造为使转子134以比上述旋转速度中的任何旋转速度小的旋转速度旋转，以在溶液中实现大于140每秒的剪切速率。剪切速率是流体流动通道的直径上测量的速度梯度，或一个流体层经过相邻层的速度变化率。上述剪切速率是忽略齿178的估计剪切速率。因此，这些剪切速率是转子134的外表面135与混合系统10的静止部件诸如歧管50之间的平均剪切率。由于这些剪切速率仅仅是估计值，所以由于混合系统10的各种部件的尺寸选择而产生的误差可以忽略不计。
如上文所叙述，参考图2B、图8和图9，多个静态混合器250可以设置在输出通路84内，用于静态混合流过输出通路84的溶液。在所描绘的实施例中，两个静态混合器250串联设置在输出通路84内，使得溶液在流过混合腔室82之后和到达输出口58之前必须依次流过每个静态混合器250。然而，在其它实施例中，多于或少于两个静态混合器250可以位于输出通路84内。尽管将描述一个静态混合器250的部件，但是其部件可以代表混合系统10中包括的每个静态混合器的部件。静态混合器250可以包括基部254，基部254限定了沿着纵向方向2延伸穿过其中的通道258以及从通道258延伸到基部254的外表面的多个出口262。基部254可以限定静态混合器250的接合歧管50以便将静态混合器250固定在输出通路84内的部分。帽266可以设置在基部254的一部分上，并且可以通过螺纹接合、卡扣配合、狭槽和凹槽接合等固定到基部254。帽266可以限定多个输入口270，所述多个输入口270延伸穿过帽266的本体以便接收通过其中的溶液流。圆柱形筛网274可以位于帽266与基部254之间，使得帽266将筛网274固定在静态混合器250内。在操作中，当静态混合器250位于输出通路84内时，静态混合器250，特别是筛网274，可以被构造为打破在通过混合腔室82之后仍然存在于溶液中的大气泡。筛网274可以包括限定延伸穿过其中的多个小孔的网筒，使得当溶液流过筛网274时，大气泡被打破。如图9中的箭头所示，溶液可以从输出通路84流过帽266的输入口270，通过筛网274，进入通路258，并从基部254的出口262流出回到输出通路84。
虽然本发明的各种发明方面、概念和特征可以在此被描述和说明为在示例性实施例中组合实施，但是这些各种方面、概念和特征可以在许多替代实施例中个别地使用或者以其各种组合和子组合使用。除非在此明确排除，否则所有这些组合和子组合都在本发明的范围内。此外，尽管在此可以描述关于本发明的各个方面、概念和特征的各种替代实施例，诸如替代材料、结构、构造、方法、电路、设备和部件、软件、硬件、控制逻辑、关于形式、配合和功能的替代物等，但是这些描述并不旨在是可用的替代实施例的完整或详尽的列表，无论是目前已知的还是以后开发的都是如此。此外，即使本发明的一些特征、概念或方面在本文中被描述为优选的布置或方法，但是这种描述并不旨在暗示这种特征是必需的或必要的，除非明确说明。此外，可以包括示例性或代表性的值和范围，以帮助理解本公开；然而，这种值和范围不应被解释为限制性的，并且仅当如此明确说明时才被认为是临界值或范围。此外，尽管各种方面、特征和概念可以在此明确地标识为发明性的或形成发明的一部分，但是这种标识并不旨在是排它性的，而是可能存在在此完全描述的发明方面、概念和特征，而没有明确地标识为发明性的或特定发明的一部分，本发明的范围而是在所附权利要求书或相关或连续申请的权利要求书中阐述。示例性方法或过程的描述不限于包括所有情况下所需的所有步骤，除非明确说明，否则呈现步骤的顺序也不应被解释为是必需的或必要的。虽然本文使用有限数目的实施例描述了本发明，但是这些具体实施例并不旨在限制本发明的范围，除非本文另有描述和要求。这里描述的物品和方法的各种元件的精确布置和步骤的顺序不应被认为是限制性的。

Claims (27)

1.一种混合系统，所述混合系统被构造为混合包含液体粘合剂和气体的溶液，所述混合系统包括：
被构造为接收所述溶液的歧管、被设置在所述歧管中流体连通的混合腔室、以及与所述混合腔室流体连通并被构造为输出所述溶液的输出口；
转子，所述转子被构造为在所述混合腔室内旋转以便混合所述溶液；以及
马达，所述马达被构造为使所述转子以小于100转/分钟(RPM)旋转，使得所述转子以大于100每秒的剪切速率混合所述溶液。
2.根据权利要求1所述的混合系统，其中所述马达被构造为使所述转子以小于75RPM旋转，使得所述转子以大于100每秒的剪切速率混合所述溶液。
3.根据权利要求2所述的混合系统，其中所述马达被构造为使所述转子以小于50RPM旋转。
4.根据权利要求3所述的混合系统，其中所述马达被构造为使所述转子以10RPM或小于10RPM旋转。
5.根据权利要求1所述的混合系统，其中所述马达被构造为使所述转子以小于100RPM旋转，使得所述转子以大于120每秒的剪切速率混合所述溶液。
6.根据权利要求5所述的混合系统，其中所述转子以大于140每秒的剪切速率混合所述溶液。
7.根据权利要求1所述的混合系统，进一步包括：
板，所述板被旋转地联接到所述转子的端部，所述板限定沿着纵向方向从所述板延伸的多个齿；和
定子，所述定子被定位在所述混合腔室内并限定从所述定子朝向所述板延伸的多个齿，使得所述板的齿和所述定子的齿中的至少一些齿被设置在彼此之间。
8.一种在混合系统中混合包含液体粘合剂和气体的溶液的方法，所述方法包括：
将所述溶液接收在所述混合系统的混合腔室中；以及
使所述混合系统的转子在所述混合腔室内以小于100转/分钟(RPM)旋转，使得所述转子以大于100每秒的剪切速率混合所述溶液。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述旋转的步骤包括使所述转子以小于75RPM旋转，使得所述转子以大于100每秒的剪切速率混合所述溶液。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述旋转的步骤包括使所述转子以小于50RPM旋转。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述旋转的步骤包括使所述转子以10RPM或小于10RPM旋转。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述旋转的步骤包括使所述转子以小于100RPM旋转，使得所述转子以大于120每秒的剪切速率混合所述溶液。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述旋转的步骤包括使所述转子旋转，以便以大于140每秒的剪切速率混合所述溶液。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述混合装置包括定子，所述定子具有从所述定子延伸的齿，所述转子的端部包括板，所述板具有从所述板朝向所述定子的齿，并且
所述旋转的步骤包括使所述板与所述转子一起旋转，以便使得所述板的齿中的至少一些齿在定子的齿之间旋转。
15.一种混合系统，所述混合系统被构造为混合液体粘合剂和气体以产生溶液，所述混合系统包括：
歧管，所述歧管限定被构造为接收所述液体粘合剂的粘合剂输入口、被构造为接收所述气体的气体输入口、与所述液体粘合剂输入口和气体输入口流体连通的混合腔室、被构造为输出所述溶液的输出口，以及从所述混合腔室延伸至所述输出口的输出通路；
转子，所述转子具有围绕在纵向方向上延伸的纵向轴线弯曲的外表面，所述转子具有从弯曲的所述外表面延伸出的多个齿；
马达，所述马达被构造为使所述转子在所述混合腔室内围绕所述纵向轴线旋转，以便混合所述溶液；
板，所述板被旋转地固定到所述转子的端部，所述板限定沿纵向方向从所述板延伸的多个齿；和
定子，所述定子被定位在所述混合腔室内，并限定从所述定子沿着所述纵向方向朝向所述板延伸的多个齿，使得所述板的齿和所述定子的齿中的至少一些齿被设置在彼此之间。
16.根据权利要求15所述的混合系统，其中每个齿从基部延伸至顶端，并且限定前表面、沿纵向方向与所述前表面相反的后表面、第一侧表面，和沿周向方向与所述第一侧表面相反的第二侧表面。
17.根据权利要求16所述的混合系统，其中所述前表面的表面积小于0.003平方英寸。
18.根据权利要求17所述的混合系统，其中，沿着所述周向方向在所述齿中的相邻的齿之间限定间隙，所述间隙的沿着与所述纵向轴线垂直的平面测量的横截面积大于0.004平方英寸。
19.根据权利要求18所述的混合系统，其中所述前表面的表面积与所述间隙的所述横截面积之比小于0.5。
20.根据权利要求16所述的混合系统，其中每个齿限定从所述基部到所述顶端的高度，所述高度小于0.2英寸。
21.根据权利要求16所述的混合系统，其中所述第一侧表面和第二侧表面被偏移10度与50度之间的角度。
22.根据权利要求7所述的混合系统，其中所述角度在10度与40度之间。
23.根据权利要求15所述的混合系统，其中至少1000个齿从所述外表面径向向外延伸。
24.根据权利要求15所述的混合系统，其中所述转子限定从所述外表面径向向外延伸的至少1500个齿。
25.根据权利要求15所述的混合系统，其中所述马达被构造为使所述转子以小于100转/分钟(RPM)旋转，使得所述转子以大于100每秒的剪切速率混合所述溶液。
26.根据权利要求25所述的混合系统，其中，所述马达被构造为使所述转子以10RPM或小于10RPM旋转。
27.根据权利要求15所述的混合系统，还包括静态混合器，所述静态混合器被定位在所述输出通路内并且被构造为静态混合流经所述输出通路的所述溶液。
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