CASQUILLO PARA UN DISTRIBUIDOR DE ESPUMA EN EL SITIO
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN ¦La presente invención 'se refiere, generalmente, a los distribuidores usados para producir cojines de empaque de espuma en el sitio, según sean requeridos, y, más particularmente, a un casquillo mejorado para tales distribuidores . El empaque de espuma en el sitio es una técnica altamente útil para la protección, según se requiera, de los objetos e'mpacados. En su forma más básica, los empaques de espuma eri el sitio comprenden ; inyectar composiciones que pueden formar espuma desde un distribuidor, dentro de un contenedor, que retiene al objeto que se va a acojinar. Típicamente, este objeto es envuelto en plástico para protegerlo del contacto directo con la espuma que se eleva (expande) ; Conforme se eleva esta espuma se expande dentro del espacio remanente, entre el objeto y su contenedor (por ejemplo, -una caja de un tablero corrugado) , formando así una cojín a la medida para el objeto: Una composición común espumable se forma mezclando un compuesto de isocianato con un material que contiene hidroxilo, tal como un poliol (es decir, un compuesto que contiene múltiples grupos de hidroxilo) , típicamente en la presencia ; de agua y un catalizador. Los precursores de isocianato y poliol reaccionan para formar el poliuretano. Al mismo'1 tiempo, el agua reacciona con el compuesto de isocianato para producir el dióxido de carbono. Este dióxido de carbono causa que el poliuretano se expanda en una estructura celular espumada, es decir una espuma de poliuretano, que sirve para proteger el objeto empacado. '?? otros tipos de empáqüe de espuma en el sitio, un dispositivo automático produce contenedores flexibles, por ejemplo en la forma de bolsas o películas de plástico flexibles, y distribuye una composición que puede formar espuma dentro de los contenedores, conforme dichos contenedores se forman. Cuando la composición se expande en una espuma dentro del contenedor, este contenedor se cierra y sella y¾ cae típicamente dentro.) de la caja o el cartón que retiene el objeto que se va a -acojinar. La espuma que se eleva tiene a expandirse dentro del espacio disponible, pero lo hace dentro del contenedor. Debido a que los contenedores se forman de plástico flexible, ellos formarán cojines de espuma individuales a la medida alrededor de los objetos empacados,. Dispositivos ejemplares para producir automáticamente los cojines de ¿espuma en el sitio de esta manera, fueron cedidos al causahabiente de la presente invención,' y se ilustran, por ejemplo, en las patentes de EE.UU., Nos. 4,800,708, 4,854,109, 5,376,219 y 6,003,288, cuyos contenidos totales de cada una se incorporan aquí como referencia. , siüna dificultad con las composiciones que se pueden espumar, usadas para obtener la. espuma de poliuretano para el empaque de espuma en el sitio, es que estos precursores de espuma y la espuma resultante tienen tener algunas propiedades adhesivas. Como resultado, la composición que se puede espumar tiende a pegarse a los objetos y luego endurecer? ahí en una espuma. Esta tendencia es particularmente problemática en el extremo de descarga del distribuidor, en el cual los precursores de espuma se mezclan y desde los cuales se expulsan. Como es conocido, los precursores de espuma de poliol e isocianato, se deben impedir se mezclen entre sí, justó antes de la inyección en una bolsa u otro contenedor. En un tipo más común de distribuidor, los dos precursores de espuma entran en el distribuidor, se mezclan entre sí en una cámara interna en el extremo de descarga del distribuidor para formar una composición que se puede espumar, y luego la composición resultante que se puede espumar sale del distribuidor por medio de un casquillo (es decir una boquilla) montado en el extremo de descarga del distribuidor. Conforme el distribuidor opera repetidamente, en particular en una manera automática y sucesiva, la composición que se puede espumar tiende a permanecer y acumularse en el casquillo, endurecer en espuma y bloquear la salida apropiada de la composición que se puede espumar ulteriormente. Cuando esto ocurre, la espuma endurecida u ocluye completamente el casquillo o causa que la composición espumable sea desviada en forma aleatoria, en direcciones no controladas, es decir, no en la dirección intentada, y requiere generalmente la
•? ? limpieza ,de cualquier espuma mal dirigida y una parada apresurada del distribuidor. Un número de diferentes técnicas y dispositivos se han desarrollado para proporcionar la remoción del residuo de espuma en el extremo de cada ciclo de distribución, empleando¾ generalmente un solvente de limpieza, que es capaz de disolver y asi remover la mezcla espumable desde el casquillo y otras partes del distribuidor. Una de tales técnicas utiliza un casquillo de descarga poroso, a través del cual una mezcla del solvente de limpieza y el aire es bombeada. La agitación del solvente y el aire, conforme se mezclan y pasan a través del casquillo poroso, produce una acción de. limpieza que sirve p¾xa enjuagar la espuma y la composición que se puede espumar desde el casquillo. Véase, por ejemplo, la patente de EE.UU., No. 4,898,327, cuya descripción completa se incorpora aquí como referencia. Una mejora en la técnica anterior emplea una superficie tronco-cónica en la cara del casquillo, para proporcionar un área lineal mayor sobre la cual toma lugar la acción- de limpieza. Véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU., Nos. 5,255,847 y 5,95 ,875, cuyas descripciones completas, se incorporan aqui como referencia. Una mejora más, la cual es también descrita en las patentes anteriores, es el uso de un transductor de presión u otro medio para medir la presión requerida para forzar el aire y eí solvente a través del ;.casquillo poroso. La mezcla de aire solvente generalmente: remueve, pero no toda, la composición que se puede espumar desde el casquillo, tal como el residuo de espuma que se acumula gradualmente sobre el casquillo. Conforme aumenta la acumulación del residuo de espuma, de modo que la presión requiera forzar el aire y el solvente a través del elemento poroso. Cuando la presión llega a un limite predeterminado, el operador es alertado para el./j servicio de la boquilla de inyección y, opcionalmente, el sistema de distribución puede ser causado se detenga . Mientas las técnicas anteriores han probado ser efectivas en proporcionar distribuidores con una vida de servicio más grande, una necesidad para una mejora ulterior permanece;, Específicamente, el inventor ha descubierto que, durante el ciclo de limpieza del distribuidor, el solvente migra en ¿alejamiento del casquillo poroso y gotea desde un punto baj,p local en el extremo de descarga del distribuidor (durante el uso, el distribuidor asume normalmente una
v orientación sustancialmente vertical, con el extremo de descarga de este distribuidor, en el cual se ubica el casquilloj apuntado hacia abajo) ¦ El solvente que gotea desde el distribuido es saturado con «. los productos químicos del precursor; de la espuma en mezcla y, conforme el solvente saturado - gotea fuera del extremo de descarga del distribuidor, una pequeña cantidad de los productos químicos del precursor mezclados se dejan atrás como un residuo, el cual cura en un sólido. Con cada ciclo de distribución y limpieza, ; el residuo sólido se acumula y crece, muy similar a una estalactita en una gruta de piedra caliza. Debido a que el solvente saturado migra en alejamiento del casquillo poroso, el residuo de espuma no se acumula sobre el casquillo; y, por lo tanto, la presión requerida para forzar el aire y el solvente a través del mismo no aumenta aún cuando el tamaño de la Estalactita' del residuo de espuma no aumente. Finalmente, el residuo de espuma crece a un tamaño, donde interfiere con la operación apropiada del sistema de distribución de la espuma, pero sin alertar al operador .(debido a la ausencia .de un aumento de presión) . Además, debido a que el residuo se acumula en alejamiento del casquillo poroso, la acción de limpieza de la mezcla de aire / solvente sobre la superficie del caquillo poroso no es efectiva en prevenir o disminuir el crecimiento del residuo, resultando asi en una vida de servicio más corta de lo que de' otra manera seria deseado. Por lo tanto, existe una necesidad para prolongar más la vida de servicio de los distribuidores de espuma en el sitio y mejorar la habilidad de estos sistemas de espuma en el sitio para notificar al operador antes que suficiente residuo 'de espuma se acumule' cerca del casquillo del distribuidor para inhibir el sigúiente ciclo de distribución o desviar' la corriente de espuma ;en una manera no deseada.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un casquillo de un distribuidor mejorado que supera el problema de la migración1? del solvente en alejamiento del casquillo, cuando se coloca1; en el extremo de descarga de un distribuidor de espuma en- el sitio. Este casquillo mejorado comprende: un cuerpo, formado de un material que es poroso a los gases y líquidos, pero el cual es sustancialmente impermeable a las composiciones que se pueden espumar, que fluyen a través del distribuidor. <íun barreno en el cuerpo, que proporciona un canal, a travésj: del cual las composiciones que pueden espumar pueden fluir y también a través del cual una porción de extremo de un vástago de válvula puede pasar, para controlar el flujo de las composiciones que pueden espumar, a través i del distribuidor; y •al menos una cara del cuerpo, que forma una superficie troncocónica dirigida al interior, hacia el cuerpo, así que cuando una mezcla del solvente de limpieza y el aire se dirija a través del cuerpo, una mezcla espumada de aire y solvente saldrá de la superficie tronco-cónica, para proporcionar la acción de limpieza, para facilitar la remoción ¿de al menos una porción de cualquier composición que puede espumar o sus derivados, que pueden estar en adherencia con la cara circular ? la porción de extremo del vástago de válvula, la superficie tronco-cónica que tiene un diámetro | mayor y un diámetro menor, el casquillo además incluye un aro más externo, coincidente con o adyacente al diámetro mayor; ,en que el casquillo se adapta para colocarse en el extremo de descarga del distribuidor, de modo que el aro más externo del casquillo se extienda más allá del extremo de descarga . ,, ; Otro aspecto de la invención pertenece a un distribuidor de espuma en el sitio, que comprende un alojamiento que tiene un extremo de descarga, un vástago de válvula dispuesto dentro del alojamiento y que se puede mover ahí.; para controlar el flujo de las composiciones que pueden espumar, a través del distribuidor, y un casquillo montado en el extremo de descarga del alojamiento y que comprende : K un cuerpo, formado de un material que es poroso a gases y líquidos, pero el cual es sustancialmente impermeable a las composiciones que pueden espumar, que fluyen a través del distribuidor un barreno en el cuerpo, que proporciona un canal, a través : del cual las composiciones que pueden espumar pueden fluir y también a través del cual una porción de extremo del vástago de válvula puede pasar; y al menos una cara del cuerpo que forma una superficie tronco-cónica, dirigida al interior hacia el cuerpo, aái que cuando una mezcla del solvente de limpieza y el aire se dirigen a través del cuerpo, una mezcla de espuma de aire y solvente saldrá de la superficie tronco-cónica para proporcionar la acción de limpieza para facilitar la remoción de al menos una porción de cualquier composición que puede formar espuma o sus derivados, que pueden estar adheridos! a la cara circular o a la porción de extremo del vástago de válvula, la superficie tronco-cónica que tiene un diámetro ;mayor y un diámetro menor, el casquillo además incluye un aro más externo coincidente con o adyacente al diámetro mayor; en que el aro más externo del casquillo se extiende más allá del extremo de descarga del alojamiento.
'' Empleando una configuración tronco-cónica con el aro externo extendiéndose más allá del extremo de descarga del distribuidor, el solvente y la acumulación resultante del residuo de espuma se confina a la superficie porosa del casquillOi Esto aumenta la efectividad de la mezcla de aire / solvente en remover los precursores de espuma y el residuo de espuma desde la superficie del casquillo, prolongando asi grandemente la vida de servicio del casquillo. El confinamiento del solvente saturado a la superficie del casquina- también habilita la ; inspección de la presión requerida ; ara forzar la mezcla de aire / solvente a través del casquillo para ser un indicador más efectivo de cuando el casquillo necesita servicio o ser cambiado, evitando así un bloqueo inesperado y la operación de limpieza consecuente, que consume tiempo..· ? BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS ¡La Figura 1 es una vista en elevación frontal de un distribuidor de acuerdo con la invención; la Figura 2 es una vista en sección transversal del distribuidor mostrado en la Figura 1, tomada a lo largo de las líneas A-A; y ,sla Figura 3 es una vista en sección transversal agrandada, del casquillo y el! extremo de descarga del distribuidor, mostrado en la Figura 2.
DESCRIPCIÓ DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las Figuras 1 y 2 ilustran un distribuidor 10, de acuerdo con la presente invención. Este distribuidor 10 incluye ú'n alojamiento 12, qué tiene un extremo 14 de descarga, un vástago 16 de válvula dispuesto dentro del alojamiento, y un casquillo 18, montado en el extremo 14 de descarga. El distribuidor también incluye una pareja de aberturas 17 y 19, a través del alojamiento 12 y a través de la porción 20 del núcleo (véase la Figura 1) . La porción de núcleo lleva contra el casquillo 18. El vástago 16 de válvula se puede mover axialmente dentro del alojamiento, como se indica por la flecha de doble cabeza, para controlar el flujo de las composiciones que se pueden espumar a través del distribuidor. En particular, la porción 2 de extremo del vástago de válvula pasa a través del barreno 24 en la porción 20 del núcleo y a través del barreno correspondiente 26 en el ¦ casquillo 18, conforme, este vástago de válvula se mueve en, translación y reciprocamente a través del alojamiento. Como se describió en la patente de EE.UU., No. 5,255,847* antes mencionada (é incorporada), cuando el vástago 16 de válvula se retracta desde la posición mostrada, los precursores de espuma (típicamente un poliol y un isocianato, ambos de los cuales están bajo presión) se permiten entrar en el barreno 24· separadamente, por medio de las aberturas 17 y 19. Es decir, cuando el vástago 16 de válvula, ; particularmente su porción de extremo 22, se retracta a su posición 'abierta' (es decir, se mueve de la derecha a. la izquierda en la vista mostrada en la Figura 2) , el barreno 24 forma un canal en el cual los precursores de espuma se mezclan para formar la composición que puede espumar, ..y el barreno 26 permite que la composición que puede espumar fluya afuera del distribuidor. , El distribuidor 10 puede también incluir un resorte 28, que empuja el espaciador 30 contra el raspador 32, para mantener un sello hermético al liquido dentro del barreno 24 y 26, y también raspar el residuo de la espuma desde el vástago de válvula 16 conforme se mueve reciprocamente a través del alojamiento 12. Un depósito 34, como se crea por el espaciador 3,0, puede ser llenado con un solvente de limpieza, para remover más residuo de espuma que puede estar adherido con el vástago de válvula, Componentes ulteriores del distribuidor pueden incluir una pareja de anillos 36 de tope en el vástago 16 de válvula, para definir su intervalo de movimiento, una pareja de anillos 38 en 0, para sellar el distribuidor en, el extremo 40, opuesto al extremo 1,4 de descarga, y un % perno de montaje o árbol roscado 4,2, para montar el distribuidor sobre un accesorio apropiado en la máquina de empaque de espuma en el sitio (tal como; se describió antes) .
Cuando el vástago 16 de válvula regresa a su posición ^cerrada', como se muestra en la Figura 2, previene que los precursores de espuma entren en el barreno 24, boqueando las aberturas 17 y 19, en su intersección con el barreno 2.4. De esta manera, el vástago de válvula taimen cierra el flujo de la composición que puede espumar fuera del barreno 26 en el casquillo 18. Sin embargo, una cantidad pequeña de residuo de espuma permanece sobre el casquillo, generalmente en la cara 48 del casquillo, cerca del barreno 26 y en la porción 23 de extremo del vástago de válvula, particularmente en su cara 50 de extremo. Como se explicó antes, tal residuo comprende la composición que puede espumar y la espuma resultante, debe ser removido continuamente para mantener la operabilidad del distribuidor. Un medio mejorado de hacerlo será ahora descrito . Como tal vez se muestre más claramente en la Figura 3,r el casquillo 18 comprende un cuerpo, generalmente cilindrico, formado de un material que es poroso a gases y líquidos, pero el cual es sustancialmente impermeable a las composiciones que pueden espumar, que fluyen a través del distribuidor. Ejemplos de materiales adecuados de los cuales el casquillo se puede construir incluyen el metal sinterizado y el plástico poroso/, por ejemplo el polietileno poroso. ¿ ¡El alojamiento 12 incluye una entra 44, en la cual una mezcla de aire comprimido y solvente se puede introducir al casquillo poroso 18, como se indica por la flecha. Esto puede ser facilitado empleando una cámara anular 46, la cuales concéntrica con el alojamiento 12 y se extiende alrededor,, del casquillo 18. El, aire comprimido fuerza la mezcla de aire / solvente desde la cámara anular 45 y a través del casquillo poroso 18, ,donde sale del casquillo en su cara 48. La agitación del solvente y el aire, conforme se i mezclan y pasan a través del casquillo poroso, produce una acción de limpieza de espuma, que facilita el enjuague y remoción del residuo de espuma desde la cara 48 del casquillo 18 y también desde la cara 50 de extremo del vástago 1-6 de válvula. Como se explica más completamente en la patente de EE.UU., No. 5,255,847, antes mencionada, la efectividad de la acción de limpieza producida por la mezcla de aire / solvente es aumentada proporcionando a la cara 48 del casquillo 18 con una superficie tronco-cónica, la cual se dirige al interior hacia el cuerpo del casquillo, como se muestra. 1 - La superficie tronco-cónica de la cara 48 tiene un diámetro ;mayor 52 y un diámetro menor 54. El casquillo 18 además incluye un aro más externo 56 que es coincidente con o adyacente al diámetro mayor 52 de la cara 48. Como se muestra, el aro más externo 56 es esencialmente coincidente con el diámetro mayor 52. En otras modalidades, el aro 56 puede estar espaciado desde el diámetro mayor 52, pero adyacente ahí, es decir espa'cialmente más cercano al diámetro mayor 52 que al diámetro menor 54. 'Significantemente, el aro 56 más externo del casquillo 18, se extiende más allá del extremo de descarga 14 del alojamiento 12, es decir, más allá de cualquier superficie del extremo de descarga del alojamiento que son adyacentes al casquillo, por ulna distancia "d", como se muestra en la Figura 3. Esta característica, en combinación con la r construcción porosa del casquillo 18 y la configuración tronco-cónica de la cara 48, se ha encontrado confina efectivamente a la cara 48 del casquillo, la mezcla del residuo de solvente / espuma saturada que enjuaga desde el casquillo, más bien que permitir que el solvente saturado migre a ¾ las superficies adyacentes del extremo 14 de descarga ? del alojamiento. Como resultado, la vida de servicio del casquillo y, por lo tanto, del distribuidor, se prolonga grandemente debido a que el solvente saturado puede ser enjuagado más completamente desde la cara del casquillo durante el ciclo de limpieza. Además, cuando se emplea un sistema de bombeo, tal como se describe en las patentes de EE.UU., Nos. 4, 898,327 y 5,255,8;47, antes mencionadas, para surtir una mezcla de aire comprimido y solvente al casquillo 18 por la entrada 44 y la cámara anular 46, la presión requerida para forzar la mezcla de aire / solvente a través del casquillo poroso puede se inspeccionada más efectivamente para proporcionar una indicación de cualquier acumulación de residuo de espuma en la cara del casquillo. Cuando tal presión alcanza un nivel predeterminado, el operador .del empaque de espuma "en el sitio se alerta para dar servicio al distribuidor, y en esta manera, se evita una parada inésperada con la limpieza relacionada. la distancia "d" varía preferiblemente de 0.254 hasta 2.54 mm, aproximadamente, y más preferiblemente de alrededor de 0.382 a 1.524 mm. Como un ejemplo, la distancia "d" puede! ser de 0.889 mm. fSi se desea, un casquillo removible se puede emplear, y'como se describió en la patente de EE.UU., No. 5,950,875;/ antes mencionada. Tal casquillo removible puede montarse al extremo de descarga del distribuido, por ejemplo por medio de una conexión roscada, así que puede ser removido y limpiado o reemplazado, según sea necesario, sin tener que desensamblar o reemplazar todo el distribuidor. ;E1 distribuidor 10 se ¡adapta preferiblemente para distribuir una composición que puede espumar, que comprende cuando menos un miembro seleccionado de los polioles, isocianatos y mezclas de polioles e isocianatos, para el empaque de espuma dentro de la bolsa. Cuando se usa como tal, el solvente empleado es preferiblemente capaz de disolver, ' al menos parcialmente^" tanto el poliol como los precursores de la espuma de i-socianato, al igual que la composición que puede espumar y los productos de reacción de la espuma de poliuretano, producidos por su mezcla. Solventes^ de limpieza adecuados para este propósito pueden ser seleccionados de glicoles, éteres y mezclas de glicoles y éteres, por ejemplo una mezcla de tripropilen-glicol y éter de métilo. ;;La descripción anterior de las modalidades preferidas de la invención se ha presentado para fines de ilustración y descripción. No se intenta sea exhaustiva o limite la invención a la forma precisa revelada, y son posibles modificaciones y variaciones a la luz de las enseñanzas anteriores, o pueden ser adquiridas de la práctica de la invención.