專利名稱：改善染料劑量響應(yīng)時(shí)間的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的噴嘴/閥的組合結(jié)構(gòu)，它提供了對(duì)致動(dòng)信號(hào)幾乎立即的響應(yīng)時(shí)間。這樣一個(gè)組合結(jié)構(gòu)特別適合于將色料注射到聚氨酯膠板泡沫中并且在一個(gè)開/關(guān)過程中由于低的染色作用而使泡沫的浪費(fèi)顯著地降低。特別地，本發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)包括了一種新穎的球閥，在沒有明顯的泄漏或壓力降低以及不需要大液流流量情況下，它可以瞬時(shí)地關(guān)閉和開啟。這樣一個(gè)球閥能用在一個(gè)實(shí)際上與閥相連的噴嘴的組合結(jié)構(gòu)中，當(dāng)液體聚合物色料流過噴嘴時(shí)，這種結(jié)構(gòu)可以被連續(xù)地使用和瞬時(shí)開/關(guān)而不會(huì)產(chǎn)生有害的壓降并且使湍流的可能性降至最小。球閥、所帶的噴嘴結(jié)構(gòu)、由本發(fā)明的球閥和/或所帶的噴嘴結(jié)構(gòu)組成的染色裝置、以及通過利用這樣裝置染色的膠板泡沫(slabstock foam)都被包括在本發(fā)明的構(gòu)思中。
在聚氨酯膠板泡沫中對(duì)多種色料的需要已經(jīng)導(dǎo)致了基于使用聚合物色料快速混合時(shí)，染料(color)計(jì)量裝置的重大變化。在這種情況下，染料的計(jì)量設(shè)備用來精確地測定兩種或多種被注射到多元醇液流中并隨后在泡沫混合管中混合的染料，以便能提供修正染料色彩和濃度。這種方法的最大的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)在無限量的染料能夠從4或5種“基本”的染料中制得。另外，從一種暗色染料到相鄰顏色的轉(zhuǎn)變通常能在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，由于顏色的改變而被刮去的泡沫量會(huì)最小。系統(tǒng)中實(shí)際變化起作用之前，因?yàn)槿玖狭髁康拿黠@降低可導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間增加，已被證實(shí)對(duì)亮色影響更大。
需要一種降低響應(yīng)時(shí)間到一個(gè)可以接受的水平的方法，以減小從一種染料轉(zhuǎn)變到下一種染料所需的時(shí)間即使在大約2克/分鐘或更少的流量下。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，需要設(shè)計(jì)一個(gè)專門的三通閥/噴嘴系統(tǒng)，使噴嘴口和回路管之間的容積最小化。這導(dǎo)致壓力的快速增大因此當(dāng)從回路模式轉(zhuǎn)變到配給模式時(shí)，幾乎是瞬時(shí)的配給。除了染料流的快速產(chǎn)生之外，當(dāng)染料從配給模式轉(zhuǎn)回到回路模式時(shí)，即使在高速流量下還需要染料流能幾乎瞬時(shí)中斷。當(dāng)不需要染料時(shí)，防止了染料“流”回到集流腔中。根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了染料流的幾乎瞬時(shí)的開始和停止。
聚合物色料(即聚氧亞烷基化色料)，諸如Cross et al.在美國專利4,284,279中所描述的，在此完全引為參考資料，已經(jīng)使用了很多年以使聚氨酯膠板泡沫染色(即，在一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過程中)。在利用這樣聚合物色料之前，顏料分散體是聚氨酯著色混合物的主要來源。這樣的分散體早已被證明在標(biāo)準(zhǔn)的噴嘴中使用是太粘稠了以至很難被處理，易于染色因而難于從標(biāo)準(zhǔn)的噴嘴設(shè)備中清洗干凈(在不需要不利于環(huán)境的溶劑情況下)，易磨蝕并因而造成了對(duì)與聚氨酯膠板泡沫著色有關(guān)的精密設(shè)備潛在的危害。因此，聚合物色料被廣泛地使用作為使聚氨酯泡沫染色的最好材料。
過去，在引入目標(biāo)泡沫之前，提前使用兩種或更多種“基本”染料制成聚合物色料的常規(guī)混合物。通過使用某種形式的攪拌，例如攪拌器或轉(zhuǎn)鼓筒，使各種成分混合在一起。一旦混合物具有了一種恰當(dāng)?shù)纳?，它就?huì)被輸送到儲(chǔ)存罐中以便可進(jìn)一步被送到泡沫基體中。完成了用一組聚合物色料著色時(shí)，以前運(yùn)轉(zhuǎn)的染料必須要從儲(chǔ)存罐中排空；需要清洗該罐；然后，要在這個(gè)罐中運(yùn)轉(zhuǎn)的下一個(gè)染料將被裝到罐中。罐，供給管等的清洗由于聚合物色料水溶性而變得容易了(尤其是與顏料相比)；然而，隨后的步驟仍然是相當(dāng)大繁重的勞動(dòng)和不經(jīng)濟(jì)的。通常改進(jìn)的方法是給每一種要被運(yùn)轉(zhuǎn)的色彩(色調(diào))提供一個(gè)專用的罐子。如果一個(gè)泡沫制造者要想充分滿足市場需要，這種做法會(huì)導(dǎo)致大量不需要的無用功和局限性。
正如上面Cross et al.所提到的聚合物色料，可設(shè)計(jì)成能彼此以及與大多數(shù)的多元醇完全混溶，兩個(gè)主要成分中的一個(gè)過去常常用來制造聚氨酯材料(異氰酸酯是另外一個(gè)成分)。相反，顏料分散體是分散在某種類型的液體媒介中的顆粒。為了提供一種均勻染料，在它們能很好地混合在一起之前，它們需要充分?jǐn)嚢?。結(jié)果，為保證一種單一的、均勻的染色作用遍及目標(biāo)泡沫，多元醇和染料在典型的膠板泡沫機(jī)器的混合管中混合的時(shí)間較短不足以使各組分充分混合。這樣，另一種改進(jìn)措施是，當(dāng)多元醇/異氰酸酯混合物通過混合管時(shí)，為了隨后的混合允許所希望的聚合物色料單獨(dú)加入到一個(gè)多元醇的集流腔中。結(jié)果，在美國超過半數(shù)的染色的膠板泡沫是通過這種方法制造的。
用于膠板泡沫的這種新型(現(xiàn)在是典型的)的聚合物色料生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)圖如

圖1所示。這種新的染色系統(tǒng)本身一般包括四或六種“基本”染料儲(chǔ)存罐(其中的一個(gè)如圖1中的標(biāo)號(hào)10所示)每一個(gè)將染料供給到至少同一個(gè)變速馬達(dá)/發(fā)動(dòng)機(jī)14(如從Vikin獲得的)配合的一個(gè)正排量直齒輪泵12。馬達(dá)/泵組合結(jié)構(gòu)12，14連續(xù)地在回路模式或配給模式下運(yùn)轉(zhuǎn)(根據(jù)三通閥16的位置)以便減小發(fā)動(dòng)機(jī)14加速到適當(dāng)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)所需要的時(shí)間，并且以便最終獲得染料流經(jīng)噴嘴20到一個(gè)預(yù)混合料的集流腔18所需的壓力。流經(jīng)壓力可通過裝在從泵12到三通閥16之間的供給管13上的壓力表25測量。這種典型的三通閥16是氣動(dòng)的并且當(dāng)需要染料流到集流腔18時(shí)可使色料直接從回路供給管22流到配給供給管24(再到噴嘴20)。從集流腔18中，色料被送到混合管26中并進(jìn)一步給目標(biāo)的膠板泡沫染色(未示出)。盡管過去已經(jīng)證明這種結(jié)構(gòu)圖是有效的，但這個(gè)工藝中仍存在大量的問題在此以前沒被解決。
例如，市場上需要泡沫生產(chǎn)商能夠提供具有各種各樣的色相和多元醇流動(dòng)率的暗色以及明色。因?yàn)槿玖鲜怯萌莘e計(jì)量的，所以為了保證明色中的較少成分足夠低的流速。需要染料流速在一個(gè)寬的變化范圍。另外，多元醇的流速能低到10千克/分鐘和高到300千克/分鐘(染料載荷(colour loading)通常用多元醇的百分之幾(php)表示)。當(dāng)多元醇的流動(dòng)率降低時(shí)，染料的流速一定也降低，以保持同樣的php。對(duì)于在美國生產(chǎn)的大量泡沫，染料的配給系統(tǒng)必須能提供染料的流量低至如2克/分鐘和高至7000克/分鐘或更高。直到本發(fā)明完成之前，通過泵使染料起始流量達(dá)到5000克/分鐘通過泵使染料流量達(dá)到5克/分鐘相比通常差別是很大的。在本發(fā)明之前，通常為得到低的流速范圍，采用的辦法是使用一個(gè)小直徑的管子。不好的是，這樣一個(gè)小直徑(小孔徑)的供給管有明顯的局限性，最顯著的是，通過小直徑管子泵送材料經(jīng)幾英尺處最后的流量壓力就降低。
而且，這種典型的使聚氨酯膠板泡沫染色系統(tǒng)包括一個(gè)三通氣動(dòng)球閥(圖2中的28)，它就位于多元醇的集流腔附近。由于可得到球閥的結(jié)構(gòu)，通常與集流腔相距大約一米。如圖2所示的一種標(biāo)準(zhǔn)三通球閥結(jié)構(gòu)，由泵送的物質(zhì)從儲(chǔ)存罐供給管29進(jìn)入到三通球閥27的上部并且根據(jù)球閥的位置，可通過回路側(cè)30或配給側(cè)32離開球閥。圖2描述的是在回路模式位置的球閥27。一旦希望從回路模式改變到配給然后又回到配給模式，球閥28必須從閥的一側(cè)到另一側(cè)旋轉(zhuǎn)180度(盡管有一些裝置利用了一種90度球閥的旋轉(zhuǎn))通過與執(zhí)行元件的銷子34相連的執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)(未示出)，該銷子本身又與球閥27中的一個(gè)凹槽(未示出)相配。另外，這個(gè)典型的球閥28包括一個(gè)單獨(dú)的通道31以使色料被調(diào)節(jié)流到回路側(cè)30或配給側(cè)32。這個(gè)單獨(dú)的通道呈直角形式，因此通過使色料流根本上改變方向而有助于層流問題的解決，并因此改變了在總的流動(dòng)物質(zhì)上的壓力(因而引起在整個(gè)色料流上壓力的不一致)。
除這個(gè)三通閥之外，必須使用一個(gè)裝置來使染料從集流腔的壁里噴射出來以保證隨后的充分混合(也就是，通過一個(gè)比三通閥有更大直徑的供給管減少與層流相關(guān)的問題)。理想上，這樣一個(gè)裝置應(yīng)該發(fā)揮一個(gè)單向閥的作用以維持管子中的壓力并且當(dāng)從配給到回路換向時(shí)截?cái)嗳玖狭?。這樣的裝置必須在從配給模式轉(zhuǎn)變成回路模式之后能維持壓力，否則壓力降到單向閥彈簧的“開啟”壓力之下，將導(dǎo)致開啟時(shí)間增長，反過來，該壓力可能變成超過正常范圍或使不合格的染色泡沫量可能會(huì)增多。另外，在一個(gè)寬的輸送范圍，得到的壓力降必須是可接受的，這樣的噴嘴減輕了任何其它有關(guān)壓力差的問題。
一個(gè)完整的色料泵送系統(tǒng)(例如以上根據(jù)圖1所討論的)被開發(fā)來評(píng)測與一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)單元緊密裝配的各種噴射系統(tǒng)。它包括一個(gè)從Viking中獲得的、與一個(gè)從Baldor中獲得的變速馬達(dá)配合驅(qū)動(dòng)的正齒輪泵。具有四分之一英寸外徑的不銹鋼管子與泵的出口側(cè)相連。泵和三通閥之間的距離大約40英尺。標(biāo)準(zhǔn)的三通閥和單向閥之間的距離是3英尺。馬達(dá)/泵的運(yùn)轉(zhuǎn)保證了通過三通閥的壓力上升并且它允許配送以保證從三通閥到單向閥之間，在壓力作用下流體充滿管子。然后測出三通閥從回路到配給轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間以及聚合物色料流在各種流量下實(shí)際開始流動(dòng)所需要的時(shí)間。色料的響應(yīng)時(shí)間(從三通閥到噴嘴色料開始流動(dòng)所需要的時(shí)間)是與這個(gè)公知系統(tǒng)的流量相比較。得出的結(jié)果列表如下表色料響應(yīng)時(shí)間(秒) 流量(克/分鐘)48 2.515 45 203 420 86這樣，在低的流量下，配給前的時(shí)間變得過長。從閥被旋轉(zhuǎn)到染料以2.5克/分鐘流量開始流動(dòng)所需的時(shí)間最初為48秒。這將意味著當(dāng)傳送裝置的速度是17英尺/分鐘時(shí)，幾乎要產(chǎn)生14英尺的不合格泡沫或者制造泡沫的化學(xué)物質(zhì)將被刮去的損失相當(dāng)于700磅。顯然，瞬時(shí)配給需要不同流量，現(xiàn)有技術(shù)不能適應(yīng)生產(chǎn)狀況。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在一個(gè)色料噴嘴裝置中，允許瞬時(shí)地從回路部分向噴嘴配料部分轉(zhuǎn)換而不需要高的流經(jīng)壓力的球閥。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包括一個(gè)整體的閥/噴嘴組合結(jié)構(gòu)、用來使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置。本發(fā)明的更進(jìn)一步目的是提供一種低的液體流速方法用來使聚氨酯膠板泡沫染色，通過色料噴射顯著地降低并且可能消除不合格、不恰當(dāng)染色的浪費(fèi)了的泡沫材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了一種在使聚氨酯膠板泡沫染色時(shí)，通過利用一種兩通道的可以在流量壓力很寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)開/關(guān)操作的球閥，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的并且為意義重大的改進(jìn)措施。然而本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，通過允許引入色料物質(zhì)遠(yuǎn)離集流腔的壁，可以顯著地降低在一個(gè)染色裝置中液體色料或顏料分散體的層流這些問題，從而限制了潛在的有害湍流(因此通過整個(gè)系統(tǒng)改變了潛在危害的阻力和壓力)。
因此，本發(fā)明提供了一種含有第一通道和第二通道的球閥；其中每個(gè)通道是彼此互不相通的；所述的第一通道有一個(gè)第一開口和一個(gè)第二開口，二者位于球閥表面的不同位置；所述的第二通道有一個(gè)第一開口和一個(gè)第二開口，二者位于球閥表面的不同位置；而且本發(fā)明提供了一種包括這種球閥的噴嘴/閥的組合結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種噴嘴/閥的組合結(jié)構(gòu)，其中所述的閥是一種球閥，所述的噴嘴位于緊密地接近閥的位置上。使用“緊密地接近”這個(gè)術(shù)語意味著那兩個(gè)件是彼此(例如，通過螺紋機(jī)構(gòu))聯(lián)接在一起的，要么是永久的要么是暫時(shí)的，或者這兩個(gè)件彼此相距至多12英寸。三通閥和噴嘴之間的距離越大，泄漏問題(例如，可能導(dǎo)致泡沫產(chǎn)品質(zhì)量不好和不希望的壓力變化)的可能性就越大，以及更長色料響應(yīng)時(shí)間的可能性也就越大，就像以上討論過的一樣。更好的是，閥和噴嘴成為一體化結(jié)構(gòu)。然而，正如上面提到的，在這兩個(gè)部件之間具有相對(duì)短的空間距離。這種情況下，一條最好是直的管子，必然被用來聯(lián)接這兩個(gè)部件，該管子一定要和球閥的通道和噴嘴具有相同的孔徑尺寸。另外，一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，就像以上討論過的通過使用含有這種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)的一種色料裝置，和所得的染色聚氨酯膠板泡沫都被包括在本發(fā)明中。術(shù)語“聚氨酯膠板泡沫”，是未經(jīng)染色的并且在松散的泡沫狀態(tài)下供給到染色裝置中的、由多羥基化合物和異氰酸鹽(酯)的反應(yīng)制得的公知固化聚氨酯泡沫。
本發(fā)明解決了以上提到的問題。一種改進(jìn)的專用的三通閥，它包括兩個(gè)互不相通的通道，以便使閥能從底部配料而不是從底部供給。為此，這種單向閥直接被連在閥的底部，這樣能使三通閥和集流腔之間的距離最小。另外，一種改進(jìn)的專用“噴嘴”通過遠(yuǎn)離集流腔的壁引入染料。這種噴嘴/閥的結(jié)構(gòu)經(jīng)測驗(yàn)證明是與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相類似的。結(jié)果是不管流速的大小都可立即流動(dòng)。另外，由于三通閥和實(shí)際噴射點(diǎn)緊密地接近，縱然噴嘴泄漏，液體的容積是很少的它也會(huì)很快填回到該點(diǎn)，壓下噴嘴的彈簧(或斜角的墊圈)讓液體立即流過去。
這樣，兩個(gè)很重要的新發(fā)現(xiàn)已經(jīng)在本發(fā)明中加以應(yīng)用，這使膠板泡沫的浪費(fèi)顯著地降低了(因此降低了最后使用者的花費(fèi)和降低了不利于環(huán)境的不合格聚氨酯膠板泡沫入地的數(shù)量，等等)。第一，如上所述這種專用的球閥(它是一種球形的球閥)結(jié)構(gòu)，在一條向噴嘴元件配料的供給管和一條向回路供給的管子之間實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)的開/關(guān)換向(可降低色料潛在的浪費(fèi)的數(shù)量并且最好地確保了整個(gè)裝置中的流經(jīng)壓力在任何時(shí)候都保持一致)。特別地，這種球閥包括兩個(gè)互不相通的通道，其中的一個(gè)與回路結(jié)構(gòu)的色料流直接相通且另一個(gè)與噴嘴直接相通。這可通過完全獨(dú)立坐標(biāo)軸(例如，一個(gè)在X軸上另一個(gè)在Y軸或Z軸上)的兩個(gè)獨(dú)立的通道相對(duì)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。而且，沒在X軸上的通道一定在與某一特定軸成0度一點(diǎn)處設(shè)有進(jìn)入該球閥的入口且球閥的出口在與同一個(gè)軸成90度處。在這種情況下，兩個(gè)通道是完全互不相通的，因此使閥在回路和配給模式之間的動(dòng)作能夠?qū)崿F(xiàn)。而且，沒在X軸上通道的結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的直角彎管通道(它提供了一種支路)相比，降低了色料流通過閥時(shí)的壓力的變化。這樣一種球閥，在提供必要的相對(duì)染料響應(yīng)時(shí)間的瞬時(shí)開/關(guān)以及保持恰當(dāng)?shù)牧髁?在從大約0.3克/分鐘到14,000克/分鐘很寬的范圍內(nèi))方面上，已被證明其作用是無可估量的。
利用執(zhí)行元件來旋轉(zhuǎn)球閥到這些特定的位置上。這樣一個(gè)執(zhí)行元件包括一個(gè)伸到閥組件中的銷子，該銷子的末端與球閥的一個(gè)缺口形狀相配.然后執(zhí)行元件把球閥轉(zhuǎn)過必要的角度來把各通道對(duì)準(zhǔn)所希望的供給管(90度是優(yōu)選的，但是，某種情況下，180度也是可能的)。
本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)現(xiàn)在于，為了顯著地降低泡沫材料的浪費(fèi)，閥組件和噴嘴能在彼此緊密地接近情況下而移動(dòng)。實(shí)際上，閥和噴嘴一體化的結(jié)構(gòu)是最佳的，尤其是噴嘴本身直接與染色裝置的集流腔相接觸。這樣緊密接近的要求具有重大意義因?yàn)楣I(yè)中所熟知的裝置一般都使噴嘴與計(jì)量閥相距相當(dāng)大的距離?，F(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)量閥基本上所起的作用為供給色料要么到噴嘴中要么到回路管中；然而，在周知的例子中，由于以前認(rèn)為的結(jié)構(gòu)上的問題，這個(gè)三通閥(從色料箱要么到噴嘴中要么到回路中)，必須與噴嘴相距較大的距離(平均大約三英尺)。為了最好地保證不生產(chǎn)不合格泡沫，沒有一個(gè)以前使用過或描述過的球閥能起到可靠的瞬時(shí)開/關(guān)功能。這樣，這個(gè)三通閥和噴嘴傳統(tǒng)上總是通過一條一定長度柔韌的管子而保持相分離。盡管，過去已經(jīng)證明這樣的裝置工作良好，但為減少膠板泡沫浪費(fèi)量，如果不采取相對(duì)高的壓力或流速的辦法，還沒有采用過機(jī)械裝置。例如，當(dāng)為了降低色料的響應(yīng)時(shí)間(即色料從三通閥流到集流腔所需要的時(shí)間)，泵和三通閥之間的壓力顯著增長時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)的染色設(shè)備中合成泡沫產(chǎn)品的染料的偏差存在著規(guī)律性。這是因?yàn)樵诒煤烷y之間區(qū)域以及閥和集流腔之間區(qū)域的壓力不同造成的，并且實(shí)際上聚合物色料顯示輕度的可壓縮性，而這在標(biāo)準(zhǔn)膠板泡沫染色裝置中沒有被恰當(dāng)解決。既然這樣的色料可以以一種反常高的流速被輸送到閥再到噴嘴(而配料供給管還沒有被使用因此可能顯出壓力低一些)，那么總的色料流速在最后穩(wěn)定之前可能震蕩到一個(gè)反常低的速率(以補(bǔ)償閥和集流腔之間的壓力)。這需要幾分鐘的穩(wěn)定時(shí)間，這又導(dǎo)致幾分鐘地產(chǎn)生浪費(fèi)的不合格泡沫產(chǎn)品。而且，正如以上所述，浪費(fèi)的(不合格)泡沫產(chǎn)品還可由減速的色料流(流量的通過率)，壓力的降低，和湍流問題所引起，它們本身被認(rèn)為是在三通閥，色料配給供給管(到噴嘴)，和在標(biāo)準(zhǔn)的聚氨酯膠板泡沫染色裝置內(nèi)的噴嘴的孔徑尺寸的變化所造成的。另外，標(biāo)準(zhǔn)三通閥利用了只有單一引導(dǎo)色料通道的球閥。總之，這些通道以這樣的形式形成，使直角轉(zhuǎn)向的色料流通過閥組件，要么到噴嘴供給管要么到回路管線。這種方向的改變可能增加與色料流經(jīng)供給管的運(yùn)動(dòng)(因?yàn)橐后w材料的稀疏部分的流動(dòng)將不是明顯的統(tǒng)一)有關(guān)的層流問題，并隨后導(dǎo)致有害的壓力改變，而它又能導(dǎo)致不合格的泡沫產(chǎn)品。
本發(fā)明的球閥和閥/噴嘴組合結(jié)構(gòu)已經(jīng)提供了一種方法避免所有以上這些問題和潛在的對(duì)環(huán)境的破壞，尤其是其中球閥的兩個(gè)通道孔徑的尺寸和通過噴嘴和集流腔的供給管的孔徑尺寸完全相同。這樣，本發(fā)明提供一種通過利用非常低的流速，但是非常希望的，和也允許利用流速的非常寬的變化范圍而不用通過整個(gè)裝置相應(yīng)的壓力降低，而顯著降低(幾乎都消除)泡沫的浪費(fèi)。
圖3是優(yōu)選的球閥沿Y軸方向橫截面示意圖。
圖4是優(yōu)選的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。
圖5是利用優(yōu)選的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)和優(yōu)選的球閥的優(yōu)選染色流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例圖3所示的球閥40，可以由不銹鋼(最佳的)，鈦，碳鋼等制造的，包括一個(gè)在一個(gè)軸(例如X軸)方向并且以一個(gè)特殊的角(這個(gè)42通道就位于與X軸成0度的方向上)貫穿整個(gè)球閥的第一通道42。球閥40還包括一個(gè)第二通道44，它在除第一通道42之外的一個(gè)軸上(此處為Y軸，盡管Z軸也是可能的)并且以一個(gè)特殊的角(該通道44在與球的Y軸幾乎成0度的一點(diǎn)處進(jìn)入球閥40并且出口與仍在同一個(gè)軸上的另一個(gè)入口成90度的一點(diǎn)處)貫穿整個(gè)球閥。通過這種結(jié)構(gòu)，第一通道42允許液體色料流通過閥40流到與來自于儲(chǔ)存罐(圖5中的72)的輸入供給管(圖4中的52)成一條直線的一條回路供給管(圖4中的58)中。通過利用一個(gè)連在位于球閥40中的Y軸上270度的一點(diǎn)處帶有一個(gè)恰當(dāng)形狀的凹槽(未示出)的執(zhí)行元件(圖4中的62)上的銷子(圖4中的60)旋轉(zhuǎn)90度，第一通道42離開所有和它相應(yīng)的進(jìn)給管(圖4中的52，58)并讓液體色料流(例如聚合物顏料，未示出)流經(jīng)球閥40(圖4中的43)到配料供給管中(圖4中的64)。每個(gè)通道42，44的孔是彼此相同的；然而，所述通道42，44的孔的尺寸可以是任意的尺寸，只要它們的尺寸與輸入供給管(圖4中的52)，回路中的供給管(圖4中的58)，和配料供給管(圖4中的64)的孔徑相同即可。球閥40(圖4中的43)的尺寸僅根據(jù)整個(gè)閥組件(圖4中的41)內(nèi)的所有供給管(圖4中的52，58，64)之間的空間量確定。配料供給管(圖4中的64)可以使液體色料流(未示出)流到與球閥40和供給管(圖4中的52，58，64)有同樣尺寸孔徑的噴嘴(圖4中的66)中。噴嘴(圖4中的66)可以通過一個(gè)螺紋機(jī)構(gòu)(未示出)和閥的組裝件41聯(lián)接在一起，在連接時(shí)優(yōu)選采用直螺紋(未示出)并益于通過橡膠墊圈(圖4中的68)聯(lián)接。然而，噴嘴(圖4中的66)也可以是焊接或類似的方法，與閥的組裝件41聯(lián)接在一起。
圖5表示把優(yōu)選噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)(圖4中的70)加到整個(gè)膠板泡沫染色裝置和流程中。色料從儲(chǔ)液罐72被輸送到至少一個(gè)同一個(gè)變速馬達(dá)/發(fā)動(dòng)機(jī)76(例如從Viking獲得的)配合的正排量直齒輪泵74。馬達(dá)/泵組合結(jié)構(gòu)74，76連續(xù)地在回路或配給模式下運(yùn)轉(zhuǎn)(根據(jù)三通閥78的位置)。在配給模式中，色料流經(jīng)噴嘴80到一個(gè)預(yù)混合料的集流腔82中。流經(jīng)壓力可通過利用一個(gè)裝在從泵74到三通閥78之間的供給管85上的壓力表84被測量到。三通閥78是氣動(dòng)的(但也可以采用其它驅(qū)動(dòng)方式)而且色料直接可從回路供給管86流到配給供給管再到噴嘴80，這時(shí)需要集流腔82中的染料流。從集流腔82，色料被輸送到一個(gè)混合管88中并進(jìn)一步給目標(biāo)膠板泡沫材料染色(未示出)。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不偏離下述權(quán)利要求書的精神和范圍情況下本發(fā)明可以進(jìn)行許多修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種球閥，包括有第一通道和第二通道；其特征在于其中每個(gè)通道是彼此互不相通的；所述的第一通道有一個(gè)第一開口和一個(gè)第二開口，兩者都位于球閥表面的不同位置；并且所述的第二通道有一個(gè)第一開口和一個(gè)第二開口，兩者都位于球閥表面的不同位置。
2.如權(quán)利要求1所述的球閥，其特征在于所述的球閥包括一個(gè)X軸，一個(gè)Y軸，一個(gè)Z軸；其中所述的第一通道位于X軸上；所述的第二通道位于Y軸或Z軸上。
3.如權(quán)利要求2所述的球閥，其特征在于所述的第一通道的第一開口位于與X軸幾乎成0度位置上以及所述的第二通道位于與X軸幾乎成180度位置上；并且其中所述的第二通道的第一開口位于與Y軸幾乎成0度位置上以及所述的第二通道的第二開口位于與Y軸上所述的第一開口幾乎成90度位置上。
4.如權(quán)利要求2所述的球閥，其特征在于所述的第一通道的第一開口位于與X軸幾乎成0度位置上以及所述的第二通道位于與X軸幾乎成180度位置上；并且其中所述的第二通道的第一開口位于與Z軸幾乎成0度位置上以及所述的第二通道的第二開口位于與Z軸上所述的第一開口幾乎成90度位置上。
5.如權(quán)利要求3所述的球閥，其特征在于所述的第一和第二通道是直的并且具有大致相同的孔徑。
6.如權(quán)利要求4所述的球閥，其特征在于所述的第一和第二通道是直的并且具有大致相同的孔徑。
7.一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括權(quán)利要求1所述的球閥。
8.一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括權(quán)利要求2所述的球閥。
9.一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括權(quán)利要求3所述的球閥。
10.一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括權(quán)利要求4所述的球閥。
11.一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括權(quán)利要求5所述的球閥。
12.一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于包括權(quán)利要求6所述的球閥。
13.如權(quán)利要求6所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的噴嘴包括一個(gè)通道，該通道與球閥的第一和第二通道具有大致相同的孔徑。
14.一種噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的組合結(jié)構(gòu)包括一個(gè)球閥和噴嘴，所述的閥和噴嘴在位置上彼此緊密地接近。
15.如權(quán)利要求14所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的球閥和噴嘴都包括大致相同孔徑的通道。
16.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求7所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
17.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求8所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
18.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求9所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
19.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求10所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
20.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求11所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
21.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求12所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
22.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求13所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
23.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求14所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
24.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的方法，包括以下步驟(a)提供一種膠板泡沫基體；(b)加入一種聚合物色料到如權(quán)利要求15所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中；(c)從步驟“b”的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)中向步驟“a”的膠板泡沫基體上噴射色料。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求16的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求17的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求18的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求19的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求20的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求21的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
31.一種根據(jù)權(quán)利要求22的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
32.一種根據(jù)權(quán)利要求23的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
33.一種根據(jù)權(quán)利要求24的方法染色的聚氨酯膠板泡沫。
34.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求7所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
35.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求8所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
36.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求9所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
37.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求10所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
38.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求11所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
39.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求12所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
40.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求13所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
41.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求14所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
42.一種使聚氨酯膠板泡沫染色的裝置，其特征在于包括權(quán)利要求15所述的噴嘴/閥組合結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的噴嘴/閥的組合結(jié)構(gòu),它提供了對(duì)致動(dòng)信號(hào)的幾乎立即的響應(yīng)時(shí)間。這樣一個(gè)組合結(jié)構(gòu)特別適合于注射色料到聚氨酯膠板泡沫中并且在一個(gè)開/關(guān)過程中由于低的染色作用而使泡沫的浪費(fèi)顯著地降低了。特別地,本發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)包括了一種新穎的球閥,在沒有明顯的泄漏或壓力降低以及不需要利用一個(gè)高的液流流速情況下,它可以瞬時(shí)地關(guān)閉和開啟。這樣一個(gè)球閥能用在一個(gè)實(shí)際上與閥相連的噴嘴的組合結(jié)構(gòu)中,當(dāng)液體聚合物色料流過噴嘴時(shí),這種結(jié)構(gòu)可以連續(xù)地使用和瞬時(shí)開/關(guān)而不會(huì)產(chǎn)生有害的壓力降低并且使湍流的可能性降至最小。球閥,所帶的噴嘴結(jié)構(gòu),由本發(fā)明的球閥和/或所帶的噴嘴結(jié)構(gòu)組成的染色裝置,以及通過利用這樣裝置染色的膠板泡沫都被包括在本發(fā)明的構(gòu)思中。
文檔編號(hào)B29B7/60GK1266962SQ0010641
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期2000年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月26日
發(fā)明者M·E·拉格斯戴爾, J·D·查維斯, F·M·皮特曼 申請(qǐng)人:米利肯公司