CN1214649A - 制造泡沫材料的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种最好用一加热炉(14)连续制造泡沫材料(16)的装置和方法。提供一套由两部分组成的压模装置(11),包括每个均匀封闭环(17,18),并在加热炉(14)内互相配合形成一封闭压模的一上部分(12)和一下部分(13)。该上和下部分(12,13)各包括多个在装置(10)运行期间可易于更换或互换的横向压模元件。提供一输料装置(15),用以将待发泡的材料(28)引到加热炉(14)上游的压模装置(11)上。在加热炉(14)的下游可提供括板(32)或类似装置,以利于使泡沫材料(16)与压模装置(11)分离及支承泡沫材料(16)。

Description

制造泡沫材料的 装置和方法
发明的背景
本发明涉及一种最好用一加热炉连续制造诸如泡沫玻璃或陶瓷材料的装置和方法。
泡沫玻璃和陶瓷材料均以方块，砖块以及具有包括三角形、圆形及卵形各种横截面形状的形式来使用。由于这种材料的低密度，磨蚀性，很好地绝热特性及其相当高的强度，故可用作各种产品。通常通过在一压模中混合一种玻璃或陶瓷粉和一种合适的发泡剂的混合物来生产泡沫材料；加热该混合物，首先使它烧结，然后熔化和发泡，借此该混合物膨胀而在其中产生孔或气泡。
通常，玻璃或陶瓷粉和发泡剂的混合物被加热到大约1250°F，该材料将被烧结或凝结。然后将该材料自1274°F加热至1700°F或更高些的温度以形成塑性状态的泡沫块。然后使该发泡材料冷却到大约1050°F使表面固化，此时必须将泡沫材料从压模中取出。若未取出，而且若使泡沫材料进一步冷却，则压模的热收缩超过泡沫材料的热收缩，则此压模将“锁住”该泡沫材料，尤其是若使泡沫材料冷却到100～150°F的压模拆卸温度时更是如此。这可能会导致冷却后的泡沫材料压碎或破裂，而且使压模若不是不可能拆卸也可能非常难以拆卸。背景技术
按照以前已知的工艺规程，所有商业上生产的泡沫玻璃或陶瓷都是在各种形状和尺寸的不连续的压模中发泡的。呈块状或砖状的泡沫材料必须在高温下从单个的压模中取出，随后必须对压模和模盖进行清理，再填充及再将其插入加热炉中。然后该泡沫材料必须被热处理，冷却并由大块半成品切割成为成品的结构形状。
鉴于上述情况，可见为了生产更经济的产品，若能在连续的工艺过程中生产泡沫材料将是有益的。过去曾做过提供这种连续过程的几次尝试。例如Malesak申请的美国专利3,585,014和3,607,170及Williams申请的美国专利4,038,063和4,124,365公开了应用一薄的柔性带，当它经过加热炉时，使材料在其上发泡。这种薄带在热的加热炉环境中不能持续太久，而且会翘曲，擦伤及很快老化。为减轻磨损而对该带子的润滑在热的加热炉中很快失效。此外，由于难以在高温的加热炉内清理带子和再涂脱模剂，因此即使提供了脱模剂，也会使泡沫材料很快粘在带子上，并在带子上堆积起来。Schymura申请的美国专利4,289,521利用一吊链输送连续的压模经过一定制的隧道式烘炉。该压模结构复杂且依靠铰接的侧壁。在热的加热炉环境中铰链装置如果失灵，就必须关闭整个加热炉和吊链系统，以便拆卸和更换失灵的压模并清理溅出的泡沫材料。另外，在吊链系统中所用的砂封需要不断的装砂以保持热密封。另一些连续泡沫玻璃系统采用头尾相连地推过加热炉的压模。为克服在长的加热炉中的摩擦所需的推动力可能会使压模变形，造成不规则的连续带痕，在使用前必须对其进行修整。Helmut的美国专利3,972,667,Goldsmith的3,574,583,D-Eustachio的3,532,480及Blaha的3,056,184利用某些型式的滚轮装置以定位和/或压缩泡沫材料。该滚轮必须经常涂以脱模材料，以防粘性的泡沫材料堆积起来而可能使连续的产品变形。使用滚轮杜绝了不平整或不平行表面形状的产品。除了先前已知的处理过程的上述缺点外，这些处理过程也需要使用定制的加热炉，这样就大大增加了这些已知处理过程的成本。发明的公开
为此，本发明的一个目的不仅要提供一种能连续生产泡沫材料的工艺过程又能避免上述已知工艺过程的缺点，本发明的一个目的还要能生产具有任何所要形状的成品材料，借此只需将成品切割为所要长度即可。本发明的另一目的是能改变所用的压模的形状，且在进行这种改变时不必关闭该装置和加热炉。本发明还有一个目的是能使用标准的加热炉。
本发明的装置和方法的特征首先在于一套压模装置，它包括一个上部分和一个下部分，它们分别为环形封闭环并在加热炉内互相配合形成一封闭的压模，如同一个标准的隧道式烘炉，玻璃或陶瓷混合物在其中被加热而熔化和发泡。提供输料装置以将被发泡的材料送到加热炉上游的压模装置上。可提供一个或更多刮板或类似的装置以使泡沫材料跟在加热炉的较冷端的压模装置分离。该分离装置还能用来支承从加热炉中输出的泡沫材料带。然后将输出的泡沫材料带输送到进一步冷却工艺过程中作回火，退火或类似的处理，再送到一些装置中将连续的泡沫材料带或条切割成单个的块。附图的简要说明
本发明的特点及其技术优点可从对优先实施例及权利要求书和所附示意图的下述说明得到了解，其中：
图1是图示用一加热炉连续制造泡沫材料的本发明装置的一个示例性实施例的侧视图；
图2是表示本发明装置的输料端的一局部放大视图；
图3是表示本发明装置的出料端的一局部放大视图；
图4a至4c表示被剖切的横向压模元件的各个细部及其横截面。优选实施例的说明
现详细地参考附图，图1概要地图示生产像泡沫玻璃或陶瓷之类泡沫材料的本发明装置10的一个示例性实施例。装置10，也称为造型机，包括一压模装置11，它由上部分12和下部分13组成。压模装置11的输料和出料端分别更详细地示于图2和3。压模装置11的上部分12和下部分13可一起移动通过一炉子或加热炉14，使由图1左手侧所示的输料装置15加到压模装置11上的材料发泡，而泡沫材料16则在图1右手侧以下面将详述的方式自压模装置11输出。
如图1所示，压模装置11的每个上部分12均为一环形或连续封闭环17，而压模装置11的每个下部分均为一环形或连续封闭环18。每一封闭环17和18均围绕齿轮或轮子19配置，而对于每个封闭环17,18，轮子19中的一个是从动轮，例如被一未图示的电动机所驱动，用以驱动相应的也绕另一轮19而转动的封闭环17,18这另一轮19被安装成能自由回转的。该压模装置11的封闭环17和18以同一速度回转，以便它们可以相同的速率一起移动通过加热炉14。该装置10还装有未图示的张紧装置，如自调节张紧装置，用以补偿压模装置的部件因加热和冷却时的膨胀和收缩。
该压模装置11的环形部分12由多个横向压模元件20组成。这些横向压模元件用例如销22固定到一条连续的带或链21上，例如固定到一连续连接的不锈钢链上。在图示的实施例中，每个横向元件20均有瓦垅形型面结构，带有成品泡沫带材形状的凹槽23。每个横向压模元件20是一个连续的零件，延伸到压模装置11的上部分12的整个宽度，或可由一连串的单元24(见图4b)组成；在图4a中图示了4个这样的单元24，各单元24相互由如图所指的分隔条25而隔开。此外，如图4a所示，也可装多于一条的连续带或链21，借此，在图示的实施例中，为每个由横向压模元件20组成的单元24装一条链21。
该压模装置11的下部分13由多个横向压模元件26组成。在图示的实施例中，压模元件26被示为平钢带，但也可以是有型面的带。这些模向压模元件26可以如图2和3所示是连续的，也可以类似于对上部分12的横向压模元件20所描述的方式为分段的结构。还有，该横向压模单元26被固定在一条或多条连续的或环形的带或链21上。
如前所述，在加热炉14中被发泡的材料由输料装置15输送到压模装置11中。尤其是，该输料装置15可例如由一个或多个输料槽27组成，箭头28所指的材料可以任何方便的方式输送到此槽中。该输料槽27以连续的方式，以与压模装置上部分12的有型面的横向压模元件20的凹槽23的数目相应的一排或多排方式，将材料28配置到压模装置11的下部分13的平的横向压模元件26上。材料28由玻璃或陶瓷材料与发泡剂的可发泡的混合物组成。在横向压模元件26上要配置足够的可发泡材料28，以便当它在加热炉14中发泡时，可完全充满横向压模元件20的凹槽部分或模腔23当压模装置11的封闭环17和18移向加热炉14时，虽然间歇或运行方式也是可能的，但最好还是以连续的方式运行，上部分12的横向压模元件20与下部分13的横向压模元件26相接触，形成一内含可发泡材料28的连续的封闭压模。为了在封闭环17和18移过加热炉14时，使横向压模元件20与26互相保持接触，而提供最好可进行调节的压紧轮29和支承轮30，分别用以压紧上部分12的封闭环17和支承下部分13的封闭环18。这些轮子29,30临时地作用在相应的横向压模元件20,26所固定的连续链21上。安装压紧轮29和支承轮30的目的是为了使横向压模元件20,26在发泡工艺过程期间互相保持接触，否则，在发泡过程中由发泡而产生的压力会使横向压模元件20,26推向分离。
为了适应烧结，熔化和发泡各阶段，加热炉14由两部分或更多部分组成以提供不同温度区。此外，在泡沫材料16离开加热炉14前，要冷却到材料的表面开始固化的温度。这要在泡沫材料16的热收缩系数还大于横向压模元件20和26的材料的热收缩系数时的温度发生。当已发泡的表面固化的材料16从加热炉14输出时，压模装置11的上、下部分12,13互相分离，如图1中箭头31所指的那样。在泡沫材料16的两侧装有刮板或类似的装置32，以利于当该泡沫材料与横向压模元件20,26分离，并进入一输送装置33，以将泡沫材料16输送到以后的加热炉或玻璃退火炉对泡沫材料进行回火或退火时，脱模并支承材料。在泡沫材料16被退火并冷却到环境温度以后，可由未图示的装置切割成任何想要的尺寸和形状的较小的单个形式。
当压模装置11的上、下部分12和13的封闭环17和18已在位置31互相分离后，封闭环17和18继续绕右手轮19移动，并沿加热炉14的顶部和底部移动，那里它们由外滚轮34支承，随后并继续绕左手轮19回转，直到在箭头35所指的位置它们再次相互接触。当上和下部分12和13的封闭环17和18回到加热炉14的入口区域时，它们不断地被钢丝刷36和37清理。在优先实施例中，如图所示，装有两套旋转的钢丝刷排，钢丝刷36是粗刷，而钢丝刷37是细刷。这些钢丝刷36,37清除掉还粘在横向压模元件20或26上的任何材料。封闭环17和18被钢丝刷36和37清理后，在封闭环17和18再次会合的位置35前，先于材料被加到下部分13前，用例如喷咀装置不断地将脱模剂加到横向压模元件20和26中。这种脱模剂有助于防止在发泡工艺过程中材料28粘到横向压模元件20和26上。为了收集来自钢丝刷36和37区域及也可能来自喷咀装置38区域的尘埃和喷雾而提供诸如吸尘器39的收集装置。
如前所述，横向压模元件20和26由销钉22固定到链21上。这些销钉最好易于拆卸，以便甚至在装置10运行期间，也能容易地拆卸或更换横向压模元件20和26。此外，可使用各种不同的横向压模元件和插入物。这种插入物的一个例子是示于图4c的序号40。当然还可提供其它形状的插入物。这些插入物可被楔入单元24的模腔23中，或可由易拆卸的销钉41固定在其中。根据需要可在同样的装置上使用不同尺寸和形状的横向压模元件。如前所述，当该装置和加热炉处于运行状态时，可以使该装置10重新配置不同的横向压模元件20和26和/或为这些压模元件配以插入物40。
横向压模元件20和26最好由如厚度为1/8英寸的不锈钢制造，虽然也可使用能承受热加热炉环境的其它任何适当材料。沿封闭环17和18的运动方向，一个优先实施例的横向压模元件具有12英寸的宽度。此外，如前所述，可提供几个单元24，如图4a所示。在一个专用的实施例中，这个单元24的凹槽23间的中心间距可为6英寸，凹槽23的底和高为4英寸，而开口端为41/4英寸(见图4c压模放大图)。加热炉14可以是一个标准的隧道式烘炉，在一个专用的实施例中，加热炉14的长度为110英寸，下部分13的环两端间的最大距离为124英尺。压模装置11的环17和18通过加热炉14的速度可以变化很大，并通常为加热炉长度的函数。
虽然在特别图示和说明的实施例中，上部分12的封闭环17装有有型面的横向压模元件20，而下部分13的封闭环18装有平的横向压模元件26，但也可作相反的安排。此外，上、下两部分的横向压模元件20,26均可为有型面的。
当然，本发明决不限于说明书和附图所特别公开的内容，还可以包括在所附的权利要求书范围内的任何修改。

Claims (10)

1．一种用一加热炉(14)制造泡沫材料(16)的装置，其特征在于压模装置(11)，它包括一上部分(12)和一下部分(13)，均为环形的并在所述的加热炉(14)中相互配合形成一封闭压模，还包括输料装置(15)，用以将被发泡的材料(28)导入到所述加热炉(14)上游的所述压模装置(11)。
2．按权利要求1所述的一种装置，其特征在于装置(32)，如刮板，被配置在所述加热炉(14)的下游，以利于使泡沫材料(16)与所述的压模装置(11)分离，并有利于支承这种材料。
3．按权利要求1所述的一种装置，其特征在于，所述的压模装置(11)的上部分(12)和下部分(13)均为由多个单元(20,26)组成、并最好由不锈钢制造的移动封闭环(17、18)，它们被固定到至少一条链(21)上，并最好固定到多条连续连接的钢链上，链被配置在所述封闭系统环的内表面上，其中每个所述的压模装置封闭环(17,18)最好围绕加热炉(14)外围的相应的从动和可自由回转的转子(19)配置，其中在所述的输料装置(15)的下游及整个所述的加热炉(14)，所述的压模装置封闭环(17,18)互相配合形成封闭压模，其中，所述的压模装置封闭环(17,18)，在分离装置(32)间运行又回到配置在所述加热炉(14)外围的输料装置(15)时，当沿封闭环的运行方向看时，它们具有各自的部分。
4．按权利要求3所述的一种装置，其特征在于，每个所述的封闭环单元(20,26)至少包括一个零件，并当沿垂直于所述封闭的运动方向看时，每个所述封闭环单元(20,26)均包括至少一个部分，并延伸到所述封闭环(17,18)的整个宽度。
5．按权利要求3所述的一种装置，其特征在于，在所述的加热炉(14)内，压紧轮(29)和支承轮(30)互相压向所述压模装置(11)的上和下部分(12,13)的封闭环(17,18)的相应部分，所述的轮(29,30)最好压向每个所述封闭环(17,18)的至少一条链(21)。
6．按权利要求3所述的一种装置，其特征在于，所述的上部分封闭环(1)包括许多有型面的瓦垅形单元(20)，而所述的下部分圈(18)则包括许多平的单元(26)，或其中所述的上部分封闭环(17)和所述的下部分封闭环(18)两者均包括许多有型面的瓦垅形单元，或其中所述的上和下部分封闭环(17,18)中的至少一个包括许多有型面的瓦垅形单元，其中还提供可互换的插入物(40)，供安装在所述的瓦垅形单元中。
7．按权利要求1所述的一种装置，其特征在于，钢丝刷(36,37)形式的清理装置，用以在所述的泡沫材料(16)被分离后，清理所述压模装置(11)的上和下部分(12,13)的表面，和/或在于用以将分离的泡沫材料(16)输送到回火或退火炉中的装置(33)。
8．一种用一加热炉(14)制造泡沫材料(16)的方法，其特征在于，提供一压模装置(11)的步骤，该装置包括分别为环形，并在所述加热炉(14)内互相配合形成一封闭压模的一上部分(12)和一下部分(13)；将要被发泡的材料(28)引到所述加热炉(14)上游的所述压模装置(11)；使所述压模装置(11)上的所述材料(28)移过所述加热炉(14)，使所述的材料发泡；以及使泡沫材料(16)自所述加热炉(14)下游的压模装置(11)上分离。
9．按权利要求8所述的一种方法，其特征在于使所述压模装置(11)的每个上和下部分(12,13)形成为一个由多个固定在至少一条链(21)上的单元(20,26)组成的封闭环(17,18)的步骤，并以相同的速度，以连续或间歇的方式将每个所述封闭环(17,18)移过所述加热炉(14)，其中所述封闭环单元(20,26)最好是可互换的。
10．按权利要求9所述的一种方法，其特征在于，所述上和下部分封闭环(17,18)中的至少一个包括多个有型面的瓦垅形单元，其特征在于提供可互换的插入物(40)供装于所述瓦垅形单元中的步骤。
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