TW201325735A - 具有儲熱器的熱熔融施配系統 - Google Patents

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Joseph E Tix
Daniel P Ross
Paul Quam
Matthew Theisen
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Abstract

本發明揭示一種用於一熱熔融施配系統之儲蓄器，該儲蓄器包含：一儲蓄器主體；一流動通路，熱熔融黏合劑透過其流動至一施配器；一能量儲存裝置，其用於基於該流動通路中之該熱熔融黏合劑之壓力儲存能量且使用所儲存能量以在該流動通路中之壓力減小時將壓力施加至該熱熔融黏合劑；及一加熱元件，其用於加熱該儲蓄器中之該熱熔融黏合劑。

Description

具有儲熱器的熱熔融施配系統
本發明一般而言係關於用於施配熱熔融黏合劑之系統。
熱熔融施配系統通常在製造裝配線中用以自動分散用於包裝材料(諸如紙盒、紙箱及諸如此類)之構造中之一黏合劑。熱熔融施配系統按慣例包括一儲料罐、若干加熱元件、一泵及一施配器。固體聚合物粒料在藉由泵供應至施配器之前使用一加熱元件熔融於罐中。由於若准許經熔融粒料冷卻則其將再固化成固體形式，因此必須自罐至施配器將經熔融粒料維持處於一定的溫度。此通常需要在罐、泵及施配器中放置加熱元件以及加熱連接彼等組件之任何管道或軟管。此外，習用熱熔融施配系統通常利用具有大體積之罐以使得在熔融含納於其中之粒料之後可出現延長之施配週期。然而，罐內大體積之粒料需要一超長時間週期來完全熔融，此增加系統之起動時間。舉例而言，一典型罐包含複數個加熱元件，其裝襯於一矩形重力進料罐之壁，以使得沿著壁之經熔融粒料阻礙加熱元件高效地熔融容器之中心中之粒料。熔融此等罐中之粒料所需之經延長時間增加黏合劑由於長期熱曝露而「炭化」或變黑之可能性。
一種用於一熱熔融施配系統之儲蓄器包含：一儲蓄器主體；一流動通路，熱熔融黏合劑透過其流動至一施配器； 一能量儲存裝置，其用於基於該流動通路中之該熱熔融黏合劑之壓力儲存能量且使用所儲存能量以在該流動通路中之壓力減小時將壓力施加至該熱熔融黏合劑；及一加熱元件，其用於加熱該儲蓄器中之該熱熔融黏合劑。
一種在一停機時間週期之後起始一熱熔融施配系統之方法包含：起始一熔爐以將熱熔融粒料加熱成一液體黏合劑；啟動一儲蓄器中之一加熱元件以在該熔爐正加熱該等熱熔融粒料之同時加熱存在於該儲蓄器中之固體黏合劑；及啟動包含一泵、一施配器及該儲蓄器之一施配系統以自該系統均勻地施配液體黏合劑。
圖1係系統10之一示意圖，系統10係用於施配熱熔融黏合劑之一系統。系統10包含冷區段12、熱區段14、空氣源16、空氣控制閥17及控制器18。在圖1中所展示之實施例中，冷區段12包含容器20及進料總成22，進料總成22包含真空總成24、進料軟管26及入口28。在圖1中所展示之實施例中，熱區段14包含熔融系統30、泵32、儲蓄器33、施配器34、空氣馬達36及供應軟管38。空氣源16係供應至系統10之在冷區段12及熱區段14兩者中之組件之經壓縮空氣之一源。空氣控制閥17經由空氣軟管35A連接至空氣源16且選擇性地控制自空氣源16經過空氣軟管35B至真空總成24且經過空氣軟管35C至泵32之馬達36之空氣流。空氣軟管35D將空氣源16連接至施配器34，從而繞過空氣控制閥17。控制器18經連接而與系統10之各種組件(諸如空氣控 制閥17、熔融系統30、泵32及/或施配器34)通信以用於控制系統10之操作。
冷區段12之組件可在室溫下操作而不被加熱。容器20可係用於含納供由系統10使用之一定量之固體黏合劑粒料之一料斗。舉例而言，適合之黏合劑可包含諸如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或茂金屬之一熱塑性聚合物膠。進料總成22將容器20連接至熱區段14以用於將固體黏合劑粒料自容器20遞送至熱區段14。進料總成22包含真空總成24及進料軟管26。真空總成24定位於容器20中。來自空氣源16及空氣控制閥17之經壓縮空氣遞送至真空總成24以形成一真空，從而誘使固體黏合劑粒料流動至真空總成24之入口28中且然後經過進料軟管26至熱區段14。進料軟管26係經確定大小而具有實質上大於該等固體黏合劑粒料之直徑之一直徑以允許該等固體黏合劑粒料自由地流動經過進料軟管26的一管或其他通路。進料軟管26將真空總成24連接至熱區段14。
固體黏合劑粒料自進料軟管26遞送至熔融系統30。熔融系統30可包含用於熔融該等固體黏合劑粒料以形成呈液體形式之一熱熔融黏合劑之一容器(未展示)及若干電阻式加熱元件(未展示)。熔融系統30可經確定大小以具有一相對小的黏合劑體積(舉例而言，約0.5公升)且經組態以在一相對短的時間週期中熔融固體黏合劑粒料。泵32由馬達36驅動以透過供應軟管38泵送來自熔融系統30之熱熔融黏合劑且將其遞送至施配器34。馬達36可係藉由來自空氣源16及 空氣控制閥17之經壓縮空氣之脈衝驅動之一空氣馬達。泵32可係藉由馬達36驅動之一線性位移泵。在所圖解說明之實施例中，施配器34包含歧管40及施配模組42。儲熱器33連接至用於泵32與施配器34之間的熱熔融黏合劑之一流動通路。來自泵32之熱熔融黏合劑接納於歧管40中且經由模組42施配。施配器34可選擇性地排出熱熔融黏合劑，藉此將該熱熔融黏合劑噴射出模組42之出口44至一物件(諸如一包裝、一盒子或受益於由系統10施配之熱熔融黏合劑之另一物件)上。模組42可為係施配器34之部分之多個模組中之一者。在一替代性實施例中，施配器34可具有一不同組態，諸如一手持式槍型施配器。熱區段14中之組件中之某些或所有組件(包含熔融系統30、供應軟管38、泵32、施配器34及儲蓄器33)可經加熱以使熱熔融黏合劑在施配程序期間遍及熱區段14保持處於一液體狀態。
舉例而言，系統10可係用於包裝及密封紙板包裝及/或包裝盒之一工業程序之部分。在替代性實施例中，系統10可視需要經修改以用於一特定工業程序應用。舉例而言，在一項實施例(未展示)中，泵32可與施配器34分離且替代地附接至熔融系統30。供應軟管38可然後將泵32連接至泵32。
圖2係泵32、儲熱器33、施配器34、馬達36及加熱器控制裝置37之一示意圖。施配器包含歧管40及模組42。泵32透過軟管46連接至儲熱器33，且儲熱器33透過軟管48連接至施配器34。僅出於示意性目的而展示軟管46及48，且該 系統之組件可直接而非透過軟管或其他組件彼此連接。
泵32係一雙動式往復活塞泵，其由空氣馬達36驅動且藉由沿一個方向移動一活塞而操作以在該活塞之一側上加壓於流體且然後「調換」以沿另一方向移動該活塞以在另一側上加壓於流體。經加壓之液體熔融物流動至施配器34。然後，施配器34能夠以適當速率施配液體。在「調換」點處，當泵32中之活塞之移動改變方向時，壓力顯著下降。若施配器34設定為在彼點處施配，則至施配器34之液體之壓力將係小得多，從而導致在泵32正翻轉時之點處施配較少液體。儲熱器33包含一能量儲存媒介且使用彼所儲存能量來維持自泵32流動至施配器34之液體之一致壓力位準。儲存於儲熱器33中之能量係自泵32流動至施配器34之黏合劑之壓力之一函數，且因此當自泵32流動之黏合劑之壓力減小時，所儲存能量用以增加流動至施配器34之黏合劑之壓力。此用以穩定提供至施配器34之液體黏合劑之壓力，藉此穩定自施配器34之輸出而不管泵32中之活塞之位置如何。
當在一關閉週期之後起始用於施配熱熔融之一系統(諸如圖1中所展示之一者)時，熱熔融係呈一固體形式。熔融系統30、軟管38、泵32、儲蓄器33及施配器34包含加熱元件以在一關閉週期期間液化已固化於每一者內側之熔融物。加熱器控制裝置37可係控制儲蓄器33內之加熱元件之溫度之一電源。用以控制加熱器控制裝置37之控制信號可由控制器18提供。儲蓄器33包含一加熱元件，此乃因若其 取決於來自系統10之其他部件之經傳導熱，則將延遲熱熔融施配系統之初始起動。藉由使用儲熱器33，施配器34接納其中在起動系統10之後的一短週期內穩定加壓之液體。
圖3A係儲熱器33之一第一實施例之一透視圖。圖3B係儲熱器33之一分解圖且圖3C係儲熱器33之一剖面圖。儲熱器33包含導熱區塊50與入口52、第一出口54、第二出口56、熱熔融流動通路57、加熱器卡匣58、加熱器卡匣腔60、溫度探針62、活塞68(具有凸緣69及o型環70)、彈簧72、板74、調整螺桿76、溫度探針埠77及殼體78。
加熱器卡匣58可係連接至一電源之電阻加熱器。加熱器卡匣58配合至導熱區塊50中之加熱器卡匣腔60中且位於熱熔融室57附近。導熱區塊50可係任何類型之導熱材料，包含鋁及/或其他金屬。活塞68連接至彈簧72，彈簧72連接至板74。板74嚙合螺桿76，螺桿76在至殼體78之帶螺紋連接處嚙合殼體78。入口52可直接或間接(透過一軟管或配件，舉例而言)連接至泵32處之一出口。出口54、56直接或間接連接至施配器34。雖然展示兩個出口54、56及一個入口52，室57可包含任何數目個入口及/或出口。
螺桿76可藉由將其上緊或鬆動而進行調整以移動板74，因此調整彈簧72上之預負載，此控制活塞68之移動。活塞68基於藉由彈簧72施加至活塞68之相反力及來自通路57內之熱熔融黏合劑之壓力而在殼體內上下移動。O型環70在活塞68與導熱區塊50之間進行密封以確保液體黏合劑不可沿活塞68之側行進至殼體78中。凸緣69限制活塞68在殼體 78內之移動。
如上文所論述，儲蓄器33用以穩定自泵32至施配器42之壓力波動(參見圖1至圖2)。當熱熔融系統處於操作中時，通路57填充有液體黏合劑。螺桿76經調整以將彈簧72預負載至用於施配液體黏合劑之一所期望壓力，此取決於泵32操作所處之壓力。當泵32正「翻轉」且來自泵32之液體壓力減小時，儲存於彈簧72中之能量致使藉由彈簧72施加至活塞68之力克服較低黏合劑壓力。活塞68朝向通路57移動且增加通過出口54及/或出口56去往施配器42之液體黏合劑之壓力。
必須在各種時間處關閉熱熔融系統，從而導致液體黏合劑在室溫下固化於該系統內。此發生於儲蓄器33之室57中。為使儲蓄器33在穩定液體黏合劑中適當地起作用，黏合劑必須能夠自由地流動至儲蓄器33中及自儲蓄器33中流出。儲熱器33使用加熱卡匣58來熔融室57中之黏合劑，從而導致可在起動後不久施配一致液體黏合劑注射之一系統。溫度探針62置於溫度探針埠77中且可用以確保導熱區塊50達到使黏合劑液化於室57內之適當溫度。加熱卡匣58可保持經啟動長達黏合劑液化於室57中所花費之時間(舉例而言，5分鐘至10分鐘)。一旦系統10內之熱熔融黏合劑已液化，即可關斷加熱卡匣58，此乃因其不再需要使熱熔融黏合劑保持經液化。
儲蓄器33中之兩個出口54及56之使用亦使得更多流體移動經過儲蓄器室57。當液體黏合劑保持在一個地方加熱 時，其可開始經歷不期望之炭化。至通路57之入口及/或出口之數目及放置可激勵液體移動經過通路57，舉例而言，藉由將出口54直接放置於入口52之下游及將出口56直接放置於活塞68將賦予壓力至通路57中之熱熔融物所在之處的下游。此有助於熱熔融物移動經過通路57，從而避免停頓及因此炭化。出口54及56可經連接以形成至施配器34之一個串流或可去往多個施配器34。
圖4A係在不具有一儲蓄器之情況下來自一施配器之黏合劑之壓力及與施配器相關聯之一施配型樣之實例隨時間之一標繪圖。圖4A包含線PP，其展示在不包含儲蓄器33之一系統中自泵32去往施配器34之液體黏合劑之壓力。亦包含實例性膠黏劑注射大小G。
如可看到，壓力PP介於自P1 psi至P2 psi之範圍內。其基於往復活塞泵32之活塞位置而波動。來自施配器34之注射與泵32不協調，因此注射相對於泵32活塞位置隨機地發生。當泵32「調換」(亦即，反轉活塞方向)時，壓力下降至P2 psi。彼時，若正施配液體黏合劑，則注射係小於一正常大小注射G之Gs。波動由於泵34在組態為一雙動式活塞泵時具有不同調換點而變化。
圖4B係在具有儲蓄器33之一系統中來自施配器42之黏合劑之壓力及在具有儲蓄器33之情況下與施配系統10相關聯之一施配型樣隨時間之一標繪圖。圖4B包含：線PA，其展示自泵32及/或儲蓄器33去往施配器42之液體黏合劑之壓力；及來自施配器41之實例性膠黏劑注射大小。
儲蓄器33之使用平衡遞送至施配器42之液體黏合劑之壓力波動。具有穩定壓力之此液體流導致始終相同大小而不隨泵循環變化之膠黏劑注射G。
圖5係一儲熱器33A之一第二實施例之一剖面圖且包含流動通路81(自泵32去往施配器34)、儲蓄器瓶或器皿82(含納經壓縮氣體90及液體黏合劑92)與埠84、加熱元件86及閥88。加熱元件86可係一帶式加熱器，該帶式加熱器捲繞瓶82並包含自一電源(未展示)接收電力且由於電阻式加熱而變熱之導線。閥88自經壓縮空氣源接收空氣以控制儲蓄器33A內之氣體90之壓力。
埠84連接至流動通路81，液體黏合劑透過流動通路81自泵32行進至施配器42。在圖5中所展示之實施例中，用於儲蓄器之能量儲存媒介係儲蓄器室或器皿82內之經壓縮氣體90。基於去往施配器42之液體黏合劑之所期望壓力位準而使用閥88加壓於氣體90。氣體90之壓力對液體黏合劑92施加一力，該力反作用於藉由通路81中之液體黏合劑92之壓力施加之力。當泵32調換(降低經過線路81之黏合劑之壓力)時，儲蓄器瓶82中之經加壓氣體90將力施加至來自瓶中之液體黏合劑92以增加流動至施配器34之線路81中之壓力。此確保流動至施配器34之線路81中之液體黏合劑保持處於穩定壓力，因此確保更均勻施配之注射大小。
藉由包含加熱元件86與儲蓄器33A，系統10可開始以一致注射大小施配液體黏合劑(在起動處開始)。具有加熱元件86之儲蓄器33A消除對以下情形之需要：等待儲蓄器逐 漸變暖以液化儲蓄器瓶82內之黏合劑或運行不具有儲蓄器之系統10並忍受不同壓力及因此注射大小直至透過自系統10之其他經加熱部件之對流加熱一儲蓄器內之黏合劑為止。
另外，具有加熱元件58、86之儲蓄器33、33A可移除對過去系統之長軟管之需要，從而允許緊鄰泵32右側放置施配器，藉此減少系統10之總體覆蓋區。軟管長度之減少亦可減少需要在重新起動系統10時重新加熱之黏合劑之量。過去系統有時使用長軟管以有助於平衡由泵32調換所造成之壓力波動。此等長軟管需要加熱導線，此降低軟管靈活性且通常導致造成導線之一燒壞及軟管之故障點之扭結。儲熱器33、33A允許將施配器34放置於泵32處或泵32附近，但其仍可與軟管一起使用。當與軟管一起使用時，其可最小化所需要之軟管之長度(此乃因不再需要長度減少壓力波動)，且因此最小化故障點。
儘管已參考例示性實施例闡述本發明，但熟習該項技術者應理解，可在不背離本發明之範疇之情況下做出各種改變且可用等效物替代其要素。另外，可在不背離本發明之基本範疇之情況下做出諸多修改以使一特定情形或材料適於本發明之教示。因此，本發明意欲不限制於所揭示之特定實施例，但本發明將包含歸屬於隨附申請專利範圍之範疇內之所有實施例。
10‧‧‧系統
12‧‧‧冷區段
14‧‧‧熱區段
16‧‧‧空氣源
17‧‧‧空氣控制閥
18‧‧‧控制器
20‧‧‧容器
22‧‧‧進料總成
24‧‧‧真空總成
26‧‧‧進料軟管
28‧‧‧入口
30‧‧‧熔融系統
32‧‧‧泵
33‧‧‧儲蓄器
33A‧‧‧儲熱器
34‧‧‧施配器
35A‧‧‧空氣軟管
35B‧‧‧空氣軟管
35C‧‧‧空氣軟管
35D‧‧‧空氣軟管
36‧‧‧空氣馬達/馬達
37‧‧‧加熱器控制裝置
38‧‧‧供應軟管
40‧‧‧歧管
42‧‧‧模組/施配器/施配模組
44‧‧‧出口
46‧‧‧軟管
48‧‧‧軟管
50‧‧‧導熱區塊
52‧‧‧入口
54‧‧‧第一出口
56‧‧‧第二出口
57‧‧‧熱熔融流動通路
58‧‧‧加熱器卡匣/加熱元件
60‧‧‧加熱器卡匣腔
62‧‧‧溫度探針
68‧‧‧活塞
69‧‧‧具有凸緣
70‧‧‧o型環
72‧‧‧彈簧
74‧‧‧板
76‧‧‧調整螺桿
77‧‧‧溫度探針埠
78‧‧‧殼體
81‧‧‧流動通路/線路/通路
82‧‧‧儲蓄器瓶或器皿/瓶/儲蓄器室或器皿
84‧‧‧埠
86‧‧‧加熱元件
88‧‧‧閥
90‧‧‧經壓縮氣體/氣體/經加壓氣體
92‧‧‧液體黏合劑
G‧‧‧實例性膠黏劑注射大小/膠黏劑注射/正常大小注射
PA‧‧‧壓力/線
PP‧‧‧壓力/線
圖1係用於施配熱熔融黏合劑之一系統之一示意圖。
圖2係一泵、儲蓄器及施配器之一示意圖。
圖3A係一儲熱器之一透視圖。
圖3B係圖3A之儲熱器之一分解圖。
圖3C係圖3A之儲熱器之一剖面圖。
圖4A係在不具有一儲蓄器之情況下來自一施配器之黏合劑之壓力及與施配器相關聯之一施配型樣之實例隨時間之一標繪圖。
圖4B係在具有一儲蓄器之情況下來自一施配器之黏合劑之壓力及與具有儲蓄器之施配系統相關聯之一施配型樣之實例隨時間之一標繪圖。
圖5係一儲熱器之一實施例之一剖面圖。
33‧‧‧儲蓄器
50‧‧‧導熱區塊
54‧‧‧第一出口
58‧‧‧加熱器卡匣/加熱元件
60‧‧‧加熱器卡匣腔
62‧‧‧溫度探針
76‧‧‧調整螺桿
77‧‧‧溫度探針埠
78‧‧‧殼體

Claims (20)

  1. 一種用於一熱熔融施配系統之儲蓄器，該儲蓄器包括：一儲蓄器主體；一流動通路，熱熔融黏合劑透過其流動至一施配器；一能量儲存裝置，其用於基於該流動通路中之該熱熔融黏合劑之壓力儲存能量且使用所儲存能量以在該流動通路中之壓力減小時將壓力施加至該熱熔融黏合劑；及一加熱元件，其用於加熱該儲蓄器中之該熱熔融黏合劑。
  2. 如請求項1之儲蓄器，其中該加熱元件係位於室附近之一加熱器卡匣。
  3. 如請求項1之儲蓄器，且其進一步包括：一或多個額外加熱元件。
  4. 如請求項1之儲蓄器，其中該加熱元件係一帶式加熱器。
  5. 如請求項1之儲蓄器，其中該能量儲存裝置包括：該儲蓄器主體中之一室，其與該流動通路連通；一活塞，其可在該室內移動以調整該室內之熱熔融黏合劑之壓力；及一彈簧，其連接至該活塞以儲存能量且對該活塞施加力。
  6. 如請求項5之儲蓄器，其中該能量儲存裝置進一步包括：一板，其連接至該彈簧以控制該彈簧上之一預負載；及 一可調整螺桿，其連接至該板以調整該板及該彈簧上之該預負載。
  7. 如請求項1之儲蓄器，其中該流動通路包括：至少一個入口埠；及至少一個出口埠。
  8. 如請求項1之儲蓄器，其中該能量儲存裝置包括：該儲蓄器主體內之一室，其與該流動通路連通；及該室內之經壓縮氣體，其用以儲存能量且用以對該室中之液體黏合劑施加力。
  9. 如請求項1之儲蓄器，且其進一步包括：一流動通路入口，其用以自線路接納液體黏合劑；及一流動通路出口，其連接至一施配系統以將液體黏合劑自該儲蓄器遞送至該施配系統。
  10. 如請求項1之儲蓄器，且其進一步包括：一溫度探針。
  11. 一種熱熔融施配系統，其包括：一熔爐，其能夠將熱熔融粒料加熱成一液體黏合劑；一施配系統，其具有用於自該熔爐遞送液體黏合劑之一施配器；及一儲蓄器，其連接至一流動通路，液體黏合劑透過該流動通路被遞送至該施配系統，用於穩定遞送至該施配系統之液體黏合劑之壓力；及一加熱器，其用於在該儲蓄器內之黏合劑處於一固體狀態時加熱該儲蓄器。
  12. 如請求項11之熱熔融施配系統，且其進一步包括：一往復活塞泵，其用以加壓於該液體黏合劑。
  13. 如請求項12之熱熔融施配系統，其中該儲蓄器連接至該泵與該施配器之間的該流動通路。
  14. 如請求項13之熱熔融施配系統，其中該施配器以注射形式施配該黏合劑且該儲蓄器穩定該泵與該施配器之間的壓力以確保所施配之每一注射具有均勻大小。
  15. 如請求項13之熱熔融施配系統，其中該儲熱器進一步包括：一能量儲存裝置，其用於在來自該泵之壓力減小時將壓力施加至該儲蓄器中之該熱熔融黏合劑。
  16. 如請求項15之熱熔融施配系統，其中該能量儲存裝置包括：儲蓄器主體中之一室，其與該流動通路連通；一活塞，其可在該室內移動以調整該室內之熱熔融黏合劑之壓力；及一彈簧，其連接至該活塞以儲存能量且對該活塞施加力。
  17. 如請求項16之熱熔融施配系統，其中該能量儲存裝置進一步包括：一板，其連接至該彈簧以控制該彈簧上之一預負載；及一可調整螺桿，其連接至該板以調整該板及該彈簧上之該預負載。
  18. 如請求項15之熱熔融施配系統，其中該能量儲存裝置包 括：該儲蓄器主體內之一室，其與該流動通路連通；及該室內之經壓縮氣體，其用以儲存能量且用以對該室中之液體黏合劑施加力。
  19. 一種在一停機時間週期之後起始一熱熔融施配系統之方法，該方法包括：起始一熔爐以將熱熔融粒料加熱成一液體黏合劑；啟動一儲蓄器中之一加熱元件以在該熔爐正加熱該等熱熔融粒料之同時加熱存在於該儲蓄器內之固體黏合劑；及啟動包含一泵、一施配器及該儲蓄器之一施配系統以自該系統均勻地施配液體黏合劑。
  20. 如請求項19之方法，其中啟動一施配系統包括：起動一往復活塞泵以加壓於來自該熔爐之該液體黏合劑；藉助該儲蓄器施加壓力以將穩定壓力提供至自該泵流動之該液體黏合劑；及自一施配器施配液體黏合劑注射。
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