用於絮化絲束材料的設備和方法
2023-06-04 08:02:31
專利名稱：用於絮化絲束材料的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用於把絲束材料絮化成絨狀產品的設備和方法。
Ingemansson等人的美國專利No.4,569,471描述了一種用於把多段連續的玻璃纖維絲束進給到一個消聲器外殼中的方法和設備。該設備包括一個用於在纖維絲束進入外殼之前把纖維絲束絮化成絨狀材料的噴嘴。人們已經發現，在『471號專利中所公開的噴嘴只能把絲束材料絮化成大約70克/升或更大的密度。但是，人們希望將絲束材料絮化成密度小於70克/升，例如大約在30克/升到60克/升左右的絨狀材料。這種低密度的絨狀材料在很多隔音隔熱應用當中是很需要的。
本發明致力於一種用於把絲束材料絮化成絨狀產品的設備和方法。這些產品將用於汽車工業和工業化生產中的隔音和/或隔熱材料。本發明的設備可把絲束材料絮化成密度從大約30克/升到大約69克/升的絨狀產品。這種低密度的絨狀產品十分適合用作發動機排氣消聲器的吸音材料和用作為HVAC系統的靜噪器。低密度的絨狀產品也可用於其它的隔熱和隔音用途。本發明的設備也可以把絲束材料絮化成密度大約從70克/升至140克/升的絨狀製品。這種高密度的絨狀產品可理想地用作發動機消聲器中的吸音材料和HVAC系統的靜噪器。高密度的絨狀產品也可用在其它的隔熱和隔音用途中。本發明的設備是對前面所討論的『471號專利所公開的噴嘴的一種改進，因為它只要求少量的壓縮空氣，即，進入噴嘴的空氣流速低於『471號專利的噴嘴所需的流速。因此一個採用這種設備的給定工廠將要求較小或較低容量的空氣壓縮機。此外，可採用與空氣壓縮機相關的較小的管道系統和調節裝置。同時，由於減少了所用的壓縮空氣量，也會減小工廠內的噪音。
根據本發明的第一方面，本發明提供了一種用於將絲束材料絮化成絨狀產品的絮化設備。該設備包括外部和內部噴嘴部件。外部噴嘴部件具有一個入口部，一個中間部和一個出口部。內部噴嘴部件的至少一部分適於安裝在外部噴嘴部件內。它包括一個主體部和一個從主體部延伸出來的針形部。主體部和針形部包括一個第一內部通道，使絲束材料通過該通道，以便被絮化成絨狀產品。針形部和主體部與外部噴嘴部件的入口部和中間部的內表面限定出一個內室。主體部具有至少兩個穿過主體部延伸的孔，它們接受由氣流源提供的氣體。所述的至少兩個孔與內室連通並限定出一個使氣體運行到內室的路徑。氣體進入內室並使絲束材料運動穿過第一通道。氣體還使絲束材料絮化成絨狀產品。
主體部可以具有從大約兩個到大約12個的孔。但是，主體部最好只具有兩個或三個孔。每個孔可具有約為3mm到5mm的內徑，優選地約為4mm。每個孔的長度可從20mm左右到50mm左右，優選地大約為30mm。
針形部與外部噴嘴部件的中間部的內表面相距大約0.75mm到大約3.0mm，優選地相距約1.9mm。針形部末端的外表面具有錐形形狀並相對於針形部的縱向軸線以大約為30度到75度的角度且優選地以大約60度的角度延伸。類似地，外部噴嘴部件的中間部具有錐形形狀並相對於外部噴嘴部件的縱向軸線以大約為30度至大約75度的角度、優選地以約為60度的角度延伸。
第一通道具有一個第一內徑，它大約為3.0mm至6.0mm，優選地為大約4.0mm。
外部噴嘴部件的出口部可包括中間和外部噴嘴段。中間噴嘴段與外部噴嘴部件的中間部成一整體並具有一個第二內部通道。外部噴嘴段與中間噴嘴段相聯結並具有一個第三內部通道。絲束材料通過第二和第三通道。第二和第三通道的內徑從大約6.0mm至大約12.0mm，優選地約為8mm。
該設備可進一步地包括一個絲束材料鎖定裝置，它被聯結到內部噴嘴部件的主體部上。絲束材料鎖定裝置包括一個主體外殼和一個隔膜。主體外殼具有一個內腔，一個絲束材料入口，一個絲束材料出口，與內腔連通的流體通道以及一個與流體通道連通的流體入口。流體入口和流體通道提供了一個用於使加壓流體從加壓流體源進入內腔的通路。隔膜設置在內腔中並具有四個使絲束材料通過的內部通道。隔膜根據進入內腔的加壓流體而擴張，從而防止絲束材料移過第一、第二、第三和第四內部通道。
內部噴嘴部件的主體部可包括一個連接部，該連接部適於被連接到氣流源上。連接部提供一個用於使加壓氣體從加壓氣體源流向主體部上的至少兩個孔中的通路。
絮化設備還可包括一個連接在外部噴嘴部件的出口部的中間和外部噴嘴段之間的切割裝置。該切割裝置可包括一個缸體、一個活塞和一個刀具。缸體具有一個內腔並包括一個主體部和一個缸蓋。缸體主體部包括一個第一開口，加壓流體可通過該開口進入內腔。缸蓋與主體部相連並包括一個第二開口，加壓流體可通過該第二開口進入內腔。活塞位於缸體內腔中。刀具具有一個第一尺寸並被連接到活塞上，以便根據通過第一和第二開口進入缸體的加壓流體與活塞一起往復運動。
缸體內腔包括一個具有第二尺寸的第一孔和一個具有第三尺寸的第二孔，而且第三尺寸小於第二尺寸。第二孔的第三尺寸稍大於刀具的第一尺寸，從而在第二孔和刀具之間存在著一個間隙。該間隙在刀具和第二孔之間提供一個用於使通過第一開口進入第一孔的加壓流體從第一孔排出的通路，以便防止絲束材料進入第一和第二內腔孔。
根據本發明的第二個方面，本發明提供了一種用於將絲束材料絮化成絨狀產品的方法。該方法包括提供一個絮化設備的步驟。該設備包括外部和內部噴嘴部件。外部噴嘴部件具有一個入口部，一個中間部和一個出口部。內部噴嘴部件適於裝在外部噴嘴部件內並包括一個主體部和一個從主體部延伸的針形部。主體部和針形部包括一個第一內部通道，絲束材料可通過該通道被絮化成絨狀產品。針形部和主體部與外部噴嘴部件的入口部和中間部的內表面一起限定出一個內室。主體部具有至少兩個延伸通過該主體部的孔，它們適於接納氣體。所述的至少兩個孔與內室連通並限定出一個使氣體流向內室的路徑。該方法還進一步包括向至少兩個孔提供加壓氣體的步驟，使得加壓氣體進入內室並使絲束材料運動穿過第一內部通道。加壓氣體還使絲束材料絮化成絨狀產品。
提供加壓氣體的步驟可包括以大約為4.5巴(bar)到大約7.0巴的壓力向至少兩個孔提供加壓氣體的步驟，從而使得在內室中的壓力約為1.5巴到2.5巴。加壓氣體將絲束材料絮化成密度從大約30克/升到大約60克/升的絨狀產品。
提供加壓氣體的步驟可包括以大約為2.5巴到大約4.5巴的壓力向至少兩個孔提供加壓氣體的步驟，從而使得在內室中的壓力為大約0.7巴到大約1.5巴。加壓氣體將絲束材料絮化成密度從70克/升左右到140克/升左右的絨狀產品。
根據本發明的第三個方面，本發明提供了一種絲束材料鎖定裝置，用於固定不動地接合併保持絲束材料。該鎖定裝置包括一個具有一凸出部的活塞，一個彈簧和一個缸體部分。缸體部分包括一個主體部和一個缸蓋。主體部具有一個內腔，一個通道和第一及第二孔。活塞位於內腔中，同時可在其內於退回和接合位置之間往復運動。凸出部延伸通過第二孔並在活塞位於接合位置時與絲束材料接合。缸蓋包括一個流體入口，加壓的流體通過該入口進入內腔以使活塞運動到其接合位置。當流體入口不再接受加壓的流體時，彈簧使活塞返回到其退回位置。
第一孔在內腔與流體源之間延伸並將它們相互連通。活塞凸出部具有第一尺寸，第二孔具有大於第一尺寸的第二尺寸，從而在活塞凸出部和第二孔之間限定出一個間隙。該間隙為通過第一孔進入內腔的加壓流體在活塞凸出部和第二孔之間排出內腔提供了一個通路，從而防止絲束材料進入內腔。
附圖的簡要說明
圖1是根據本發明第一實施例構造的絮化設備的橫向剖視圖；圖2是圖1中所示切割刀具的一部分的放大的剖視圖；圖3是圖1所示外部和內部噴嘴部件的一部分的放大的剖視圖；圖4是沿圖3中的4-4線截取的視圖；圖5是根據本發明第二實施例構造的絮化設備的橫向剖視圖；圖6是根據本發明第三實施例構造的絮化設備的橫向剖視圖；圖7是根據本發明構造的絲束材料進給裝置的橫向剖視圖；以及圖8是根據本發明第四實施例構造的絮化設備的一部分的橫向剖視圖；圖9是圖8中所示設備的一部分在活塞位於其脫開位置時的橫向剖視圖；圖10是根據本發明第五實施例構造的絮化設備的一部分的橫向剖視圖；以及圖11是沿圖10中的Ⅱ-Ⅱ線截取的剖視圖。
此處提供了一種用於把絲束材料絮化成絨狀產品的設備和方法。這種產品將在汽車工業和工業生產應用中用作隔音和/或隔熱材料。
連續的絲束材料可包括任何傳統的增強玻璃纖維絲束。這裡所用的術語「玻璃纖維絲束」意指由多根玻璃纖維形成的絲束。這種絲束的一個例子為可從市場上購得的例如具有4000根纖維的粗紗。對於消聲器應用領域而言，優選地採用玻璃纖維絲束，因為玻璃纖維可以耐受在發動機排氣消聲器的內部產生的高熱。優選地，絲束由E-玻璃或S-玻璃型纖維製成。對於工業上的應用，例如用作煙道或通風系統的隔熱材料，也優選地採用玻璃纖維絲束。可以進一步地預期，連續的絲束材料可包括玄武巖纖維絲束或由其它材料形成的纖維絲束。
現參考圖1，提供了一種絮化或合成纖維變形設備10，用於把絲束材料20絮化成一種絨狀產品。該設備10包括一個外部噴嘴部件30和一個內部噴嘴部件40。外部噴嘴部件30具有一個入口部32，一個中間部34和一個出口部36。在圖中所示的實施例中，出口部36包括一個中間噴嘴段38和一個外部噴嘴段39。中間噴嘴段38與外部噴嘴部件30的中間部34構成一整體並且具有一個第二內部通道38a。中間段38與一個切割裝置50相連接，對於切割裝置50將在下文中進行描述。外部噴嘴段39也與切割裝置50相連並且具有一個第三內部通道39a。在圖示的實施例中，外部噴嘴段39包括第一和第二部分39b和39c。可以設想到，第一和第二部分39b和39c可包括一個單一的整體構件(圖中未示出)。
如圖1所示，當絲束材料運動通過設備10時，它通過第二和第三通道38a和39a。第二通道38a具有一個內徑D1，其大小為從6.0mm左右到12.0mm左右，優選約為8mm，見圖2。第三通道39a具有一個內徑D2，其大小為從6.0mm左右到12.0mm左右，優選地約為8mm。最好，D1基本上等於D2。
內部噴嘴部件40的一部分安裝到外部噴嘴部件30內，見圖1。內部噴嘴部件40包括一個主體部42和一個針形部44，針形部44與主體部42成一整體並從主體部42伸出。主體部42和針形部44包括一個第一內部通道46，當絲束材料20運動通過設備10時，該絲束材料將穿過上述第一內部通道。第一通道46具有一個第一內徑DN，其大小約為3mm至6mm，優選地約為4mm，見圖3。
主體部42和針形部44與外部噴嘴部件30的入口部32和中間部34的內表面32a和34a限定出一個內室60，見圖3。針形部44的末端42b和外表面42a與外部噴嘴部件30的中間部34的內表面34a相距大約0.75mm至3.0mm，優選地相距約1.9mm，從而在針形部44的外表面42a與中間部34的內表面34a之間存在一個第一間隙G1。
主體部42的外表面和外部噴嘴部件30的入口部32的內表面的一部分設有螺紋。因而，主體部42可被旋轉，以便在針形部44的外表面42a與中間部34的內表面34a之間設定合適的間隙G1。一個定位螺釘32b可鬆開地將主體部42相對於入口部32地鎖定就位。
針形部44的末端42b的外表面42a呈錐形並相對於針形部44的縱向軸線AN以大約為30度到75度的角度且優選地以大約60度的角度延伸，見圖3。類似地，外部噴嘴部件30的中間部34具有錐形形狀並相對於外部噴嘴部件的一個縱向軸線A0以大約為30度到75度的角度且優選地以大約60度的角延伸。
主體部42具有三個開設於其上的孔42c-42e。孔42c-42e與內室60連通。在圖示的實施例中，在孔42e中設有一個螺栓42f，以便防止孔48e接受加壓氣體。孔42c和42d從一個氣流源70接受加壓氣體，在圖示的實施例中，該加壓氣體為空氣，並限定出用於使加壓的或壓縮的氣體流向內室60的通路。孔42c-42e中的每一個具有一個內徑DB，其大小為3mm左右到5mm左右，優選地約為4mm。孔42c-42e中的每一個具有一個長度L1，其大小約為20mm到50mm，優選地約為30mm。孔42c和42d彼此相互分開一個角度A1，其大小約為28度到32度，優選地約為30度左右，見圖4。類似地，孔42d和42f彼此相互分開一個角度A2，其大小約為28度到32度，優選地約為30度。
主體部42可具有兩個到12個孔。但是優選地，主體部42隻具有兩個或三個孔。還可以預期，螺栓42f可從孔42e中移出，從而孔42e提供了一個額外的用於使由氣流源70供應的空氣流入內室60的通路。
氣流源70包括一個空氣壓縮機(未示出)，一個流量控制閥(未示出)，一個連接到空氣壓縮機上的軟管72以及一個設在軟管72的端部的管接頭74。主體部42包括一個連接部48，它具有一個與孔42c-2e連通的帶螺紋的通道4a。管接頭74被擰入通道48a中。加壓的空氣從壓縮機經軟管72和管接頭74流入通道48a。從通道48a，加壓的空氣通過孔42c和42d並進入內室60。加壓氣體推動絲束材料20通過第一，第二和第三通道46,38a和39a。加壓氣體還分離並纏結絲束材料20的纖維，從而絲束材料20從設備10的末端10a作為連續的一段「變松」材料或絨狀產品地排出。
在圖示的實施例中，氣流源70僅在獨立的裝填周期中向內室60提供加壓空氣。也就是說，在裝填周期開始時向內室60提供加壓空氣。在裝填周期結束時，氣流源70停止向內室60提供加壓空氣。一個獨立的裝填周期牽涉到絮化或膨鬆給定長度的絲束材料20，從而在裝填周期結束時，使單個容器，箱體或類似物充滿被絮化的絲束材料並將給定長度的絲束材料從由絲束材料源(未示出)提供的其餘的絲束材料20上分離或切割下來。一個裝填周期的例子是裝填一個消聲器殼體。可以料想，一個以上的絮化設備10可將絲束材料進給到一個單個的消聲器殼體中。
如上面所指出的，在中間噴嘴段38和外部噴嘴段39之間連接有一個切割裝置50。如圖1和圖2所示，它包括一個缸體51，一個活塞52，一個刀具52a和一個彈簧80。缸體51具有一個內腔53a並包括一個主體部53，一個缸蓋54和一個缸座55。缸座55經由螺栓55a連接到主體部53上。缸蓋54通過螺紋連接被固定在主體部53上。活塞52位於缸體內腔53a內並可在其中往復運動。刀具52a與活塞52相連，以便可與活塞52一起運動。彈簧80設置在內腔53a中並將活塞52向上朝缸蓋54偏壓。缸座55包括一個由聚合材料，例如氯丁橡膠製成的砧座，它起著刀具52a的擋塊的作用。
主體部53包括一個第一開口53b，加壓的流體可通過該開口進入活塞52下方的內腔53a。缸蓋54包括一個第二開口54a，加壓流體可通過該開口進入位於活塞52上方的內腔53a。一個傳統的流體供應源將加壓流體(在圖示的實施例中為空氣)供給第一和第二開口53b和54a。流體供應源56包括一個空氣壓縮機(未示出)，流量控制閥(未示出)，第一和第二軟管56a和56b以及分別連接到第一和第二軟管56a和56b上的第一和第二管接頭56c和56d。管接頭56c和56d以螺紋的方式安裝到第一和第二開口53b和54a中。
當流體供應源56於裝填周期結束的時候向第二開口54a供應加壓空氣時，使活塞52和刀具52a抵抗著彈簧80的向上的力地向下移向絲束材料20，從而將位於刀具52a和砧座55b之間的絲束材料20切斷。一旦絲束材料20已被切斷，流體供應源56就停止向第二開口54a供應加壓空氣。在切割之後，流體供應源56立即開始向第一開口53b供應加壓空氣。通過第一開口53b的空氣與彈簧80一同起作用，使活塞52和刀具52a返回到圖1所示的其初始位置。優選地，在刀具52a切斷絲束材料20之後立即向第一開口53b提供加壓空氣並繼續向內腔53a中輸送，直到活塞52和刀具52a已完全返回其初始位置為止，例如持續大約0.8秒到1.5秒左右。當不再向第一開口53b提供加壓空氣時，彈簧80還起著將活塞52和刀具52a保持在其初始位置上的作用。
一旦活塞52和刀具52a返回其初始位置，流體供應源56就停止向第一開口53b提供加壓空氣。一旦新的裝填周期開始，即，絲束材料20開始移動通過設備10以便被絮化，流體供應源56就再次向第一開口53b提供加壓空氣。加壓空氣被持續地供給第一開口53b，直到裝填周期已經完成，在這時，流體供應源56停止向第一開口53b供應加壓空氣。如上所述，在切割之後立即再次由流體供應源56向第一開口53b供應加壓空氣，供氣時間足以使活塞52和刀具52a返回其初始位置。
刀具52a具有一個第一尺寸，在圖示的實施例中，它包括一個約為35mm的長度，約為16mm的寬度和約為4mm的厚度。這些尺寸可以改變。
缸體內腔53a包括一個具有第二尺寸的第一孔53c和一個具有小於第二尺寸的第三尺寸的第二孔53d，見圖2。第二孔53d的第三尺寸稍大於刀具52a的第一尺寸，從而在第二孔53d和刀具52a之間存在一個間隙G2。間隙G2提供了一個用於使通過第一開口53b進入第一孔53c的加壓流體從第一孔53c排出的通路。因此，在一個裝填周期中，即，在變膨鬆的絲束材料20從設備10的末端10a排出時，通過第一開口53b進入第一孔53c並通過間隙G2排出的空氣可防止絲束材料20或部分絲束材料20進入第一和第二內腔孔53c和53d。這可以防止切割裝置50由於絲束材料20在第一孔53c中積聚而造成故障。絲束材料20的這種積聚可能阻礙活塞52和刀具52a向砧座55b移動足夠的距離以切割絲束材料20。
設備10進一步包括一個絲束材料鎖定裝置90，它被連接到內部噴嘴部件40的主體部42上。絲束材料鎖定裝置90包括一個主體外殼92和一個環狀隔膜94。主體外殼92具有一個內腔92a，一個絲束材料入口92b，一個絲束材料出口92c，流體通道92d，一個與通道92d連通的流體入口92e，以及一個絮化部分92f。絮化部分92f被裝在一個形成於主體部42內的凹槽42g內並經由定位螺釘可拆卸地保持在其中。流體通道92d與內腔92a連通並為加壓流體(在圖示的實施例中為空氣)提供一個通路，以使之從一個加壓流體源96進入內腔92a。隔膜94設置在內腔92a中並具有四個內部通道94a，絲束材料20可通過這些通道。隨著加壓流體進入內腔92a，隔膜94膨脹，以便相對於主體外殼92可鬆開地將絲束材料20鎖定或保持在一個固定的位置上。因而，當隔膜膨脹時，可防止材料20移過第一，第二，第三和第四內部通道46,38a,39a和94a。
加壓流體源96包括一個空氣壓縮機(未示出)，一個流量控制閥(未示出)，一個連接到空氣壓縮機上的軟管96a，和一個設置在軟管96a端部的管接頭96b。管接頭96b通過螺紋連接被裝到流體入口92e的一部分中。加壓空氣從空氣壓縮機流過軟管96a和管接頭96b到達流體入口92e。從入口92e起，加壓空氣通過通道92d到達內腔92a，使隔膜94膨脹。膨脹的隔膜94夾緊絲束材料20並保持其固定不動。在切割裝置50即將被操作以便切割絲束材料20之前，使流體源96向內腔92a提供加壓流體。一旦絲束材料20已被切斷，流體源96就從內腔92a中釋放加壓空氣，使隔膜94釋放絲束材料20。
本發明的設備10能夠把絲束材料絮化成一種密度約為30克/升至60克/升的絨狀產品。為了形成這種低密度的產品，向孔42c和42d提供的加壓氣體的壓力在約4.5巴至約7.0巴之間。因而，在內室60內的氣壓約為1.5巴至2.5巴。絲束材料20的進給速度約為300米/分鐘至400米/分鐘。還可以預期，可從孔42e中卸下螺栓42f，以便允許加壓空氣從中流過。
本發明的設備10還能夠把絲束材料絮化成密度約為70克/升至140克/升的絨狀產品。為了形成這種高密度的產品，向孔42c和42d提供的加壓氣體的壓力從大約2.5巴至大約4.5巴。因而，在內室60中的壓力約為0.7巴至1.5巴。絲束材料20的進給速度約為400米/分鐘至600/分鐘。可以設想到，螺栓42f可從孔42e中卸下，以便允許加壓空氣通過孔42e。
從設備10的末端10a排出的被絮化的絲束材料可被進給到一個消聲器(未示出)中。例如，設備10可被用於代替美國專利No.4,569,471中所描述的噴嘴9，該專利在這裡被引用為參考文獻。
還可以預想到，可通過一個傳統的制動裝置把絲束材料20進給到設備10中。因此，絲束材料20進入並通過設備10的速度由制動裝置的速度(米/分鐘)和室60內的空氣壓力來決定。制動裝置也可測量進給到設備10中的絲束20的長度，而且一旦預定量的絲束材料20已通過設備10，就向一個控制器(未示出)提供一個適當的信號。此時，控制器使氣流源70停止向內室60供應加壓空氣，流體供應源56停止向第一開口53b供應加壓空氣，鎖定裝置90夾緊絲束材料20，並使切割裝置50切斷絲束材料20。優選地，每個消聲器殼體或空腔接納一個連續的絲束絮化材料。
根據本發明第二實施例構成的絮化設備100示於圖5中，其中，類似的標號表示類似的部件。在該實施例中，外部噴嘴部件130以基本上和圖1中所示的外部噴嘴部件30相同的方式製成，其不同之處在於，出口部136的中間噴嘴段138和外部噴嘴段139不是相互分離的，也不連接到切割裝置的相對側上。此外，中間噴嘴段138比圖1中所示的段38短。內部噴嘴部件140包括一個主體部142，一個和主體部142成為一整體並從主體部142上延伸出來的針形部144，一個入口146，一個將入口146連接到主體部142上的連接部147，以及一個在入口146與主體部142之間延伸的管道148。主體部142和入口146通過螺紋被擰裝在連接部147內。O-型環148a使管到148與入口146和主體部142隔絕。針形部144和主體部142以基本上和圖1中所示的針形部44和主體部42相同的方式構成。在設備100中沒有設置鎖定裝置90的切割裝置50。
根據本發明第三實施例製造的絮化設備200示於圖6中，其中，類似的標號表示類似的部件。在該實施例中，外部噴嘴部件230以基本上和圖1中示出的外部噴嘴部件30相同的方式構成，其不同之處在於，中間噴嘴段238短於圖1中所示的中間噴嘴段38。還可以設想到，甚至可以優選地使中間段238以如下方式製成，即，使得它具有和圖1中所示的噴嘴段38基本上相同的長度。切割裝置250和圖1中示出的切割裝置50基本上相同。內部噴嘴部件240和圖5中所示的內部噴嘴部件140基本相同，其不同之處在於，入口246經由螺栓246a與鎖定裝置90相連。鎖定裝置90以和圖1中的鎖定裝置90基本上相同的方式構成。
根據本發明構造的絲束材料進給裝置300示於圖7中，其中，類似的標號表示類似的部件。它的結構和1996年11月3號提交的、題為「用於發動機排氣消聲器的預製消聲材料」(「PREFORMED SOUNDABSORBING MATERIAL FOR ENGINE EXHAUST MUFFLER」)的美國專利申請No.08/753,987中所公開的進給裝置500類似，該專利申請現成為美國專利No.5,766,541，其公開內容在這裡被引用為參考文獻。進給裝置500包括一個纖維進給部分302，一個刀具部分304和一個粘結劑進給部分306。刀具部分304以基本上和圖1中所示的切割裝置50相同的方式構造。
纖維進給部分302包括一個外部噴嘴部件330和一個內部噴嘴部件340。外部噴嘴部件330以基本上和圖1所示的外部噴嘴部件30相同的方式構造，內部噴嘴部件340以基本上和圖1中所示的內部噴嘴部件40相同的方式構造。
粘結劑進給部分306以基本上和美國專利No.5,766,541中所公開的粘結劑進給部分506相同的方式構造。簡言之，它包括第一和第二噴嘴部分350和360。第一噴嘴部分350包括一個粘結劑供入口352，它被連接到一個粘結劑進給管353上並與之連通。進入供入口352的粘結劑沿對角線進給到一個中心通道370中，絲束材料20可通過該通道。第一和第二噴嘴部分350和360限定出一個環形空腔362。第二噴嘴部分360包括一個小孔364，它被連接到一個進水管366上並與之連通。進入小孔364的水被送入環形空腔362中。水通過在第一和第二噴嘴部分350和360之間的間隙從空腔362排出並進入通道370以便潤溼粘結劑。粘結劑和已被絮化的絲束材料可被供應給一個模具，以便形成一個如美國專利No.5,766,541中所討論的那種預製件。
根據本發明第四實施例構成的絮化設備400示於圖8和圖9中，其中類似的標號表示類似的部件。在該實施例中，外部噴嘴部件430以基本上和圖1所示的外部噴嘴部件30相同的方式製造。內部噴嘴部件440包括一個主體部442和一個與主體部442成一整體並從其上延伸出來的針形部444。針形部444以基上和圖1所示的針形部44相同的方式構成。主體部442以基本上和圖1所示的主體部42相同的方式構造，其不同之處在於，絲束材料鎖定裝置490與主體部442構成一整體。設備400進一步包括一個切割裝置(未示出)，它以和圖1中所示的裝置50基本上相同的方式製成。
絲束材料鎖定裝置490包括一個缸體部492，一個活塞494和一個彈簧495。缸體部492包括一個主體部分510和一個缸蓋520，該缸蓋用螺紋固定在主體部分510上。主體部分510包括一個內腔512和第一及第二孔514和516。活塞494位於內腔512中並可在其中往復運動。彈簧495設置在內腔512中並將活塞494向上偏壓向缸蓋。
主體部分510上的第一孔514在內腔512和一個連接部448的一通道448a之間延伸並與之連通。在本實施例中，鎖定裝置490沿軸向偏離連接部448。通道448a被連接到一個氣流源70上，該氣流源包括一個與一壓縮機(未示出)相連的軟管72和一個設置在軟管72的端部的管接頭74。壓縮空氣由源70提供給通道448a，其方式和上面所討論的通道48a接收來自源70的加壓空氣的方式一樣。第二孔516在內腔512和第一通道446之間延伸並與它們連通，當絲束材料20運動通過設備400時，絲束材料20通過該第一通道446。圖中所示的第一通道446包括一個具有第一直徑的第一部分446a和一個具有第二直徑的第二部分446b，第二直徑小於第一部分446a的第一直徑。例如，第一直徑可以約為5mm，而第二直徑約為4mm。第一部分446a具有較大的直徑，以便允許連接的或拼接的絲束不停留地進入並通過通道446。
缸蓋520包括一個與加壓流體源496連通的流體入口522。加壓流體源496包括一個空氣壓縮機(未示出)，一個流量控制閥(未示出)，一個連接到壓縮機上的軟管496a和一個設置在軟管496a的端部上的管接頭496b。管接頭496b經螺紋安裝在流體入口522的一部分內。加壓空氣從壓縮機流出，經過軟管496a和管接頭496b流入流體入口522。加壓空氣由入口522進入內腔512，使活塞494抵抗著彈簧495的作用力地向下運動。當活塞494向下移動時，活塞494的一個凸出部494穿過第二孔516，以便與絲束材料20接合。凸出部494a夾持絲束材料20並在第一通道446內保持其固定不動。在切割裝置即將開始操作以切割絲束材料20之前，令流體源496向內腔512提供加壓流體。一旦絲束材料20已被切斷，流體源496就從內腔512中釋放加壓空氣，從而允許彈簧495將活塞494返回其退回位置，見圖9。
活塞494的凸出部494a具有一個第一尺寸，而第二孔516具有一個大於第一尺寸的第二尺寸。因此，當凸出部494a位於和絲束材料接合的位置時，在第二孔516和活塞凸出部494a之間形成一個間隙G3，見圖8。間隙G3提供了一個用於使通過第一孔514進入內腔512的加壓空氣從內腔512排出的通路。因此，在一個裝填周期內，通過第一孔514進入內腔512並通過間隙G3排出的加壓空氣可阻止絲束材料20或其一部分進入內腔512。這就防止了鎖定裝置490由於在內腔512內積聚絲束材料20而變成不能操作。材料20的這種積聚會妨礙活塞凸出部494a在即將進行切割操作或在切割操作過程中與絲束材料20恰當地接合。
可以進一步地設想到，絲束材料鎖定裝置490可以是不與主體部442成一整體的。在本實施例中，鎖定裝置490被連接到主體部442上，同時主體部件510包括一個絲束材料可從中通過的通道。
根據本發明第五實施例形成的絮化設備600示於圖10和圖11中，其中，類似的標號表示類似的部件。在該實施例中，外部噴嘴部件630以和圖1中所示的外部噴嘴部件30基本上相同的方式構成。內部噴嘴部件640包括一個主體部642和一個與主體部642成為一整體並從其上延伸出來的針形部644。針形部644以和圖1中所示的針形部44基本上相同的方式構成。主體部642以和圖1中所示的主體部42基本上相同的方式構成，但其不同之處在於，一個絲束鎖定裝置690與主體部642成為一個整體。設備600進一步包括一個切割裝置(未示出)，它以和圖1中所示的裝置50基本上相同的方式構成。
絲束材料鎖定裝置690包括一個缸體部692，一個活塞694和一個彈簧696。為了縮小設備600的總長度，缸體部692大致和一個連接部648的通道648a在軸向上處於同一直線上並相對於該通道648a偏斜一定的角度，見圖11。缸體部692包括一個主體部分610和一個用螺紋固定在主體部分610上的缸蓋620。主體部分610包括一個內腔612和第一及第二孔614及616。活塞694位於內腔612內並可於其中往復運動。彈簧696設置在內腔612內並朝缸蓋620偏壓活塞694。
主體部分610上的第一孔614在通道648a和內腔612之間延伸並將它們連通起來。通道648a與一個氣流源70相連，該氣流源70包括一個被連接到一壓縮機(未示出)上的軟管72和一個設置在軟管72的端部的管接頭74。由源70以和上面討論的通道48a接收來自源70的加壓空氣相同的方式向通道648a提供加壓空氣。第二孔611在內腔612和第一通道646之間延伸並將它們連通起來，當絲束材料20運動通過設備600時，該絲束材料20通過第一通道646。
缸蓋620包括一個流體入口622，它與一個加壓流體源697連通。加壓流體源697包括一個空氣壓縮機(未示出)，一個流量控制閥(未示出)，一個連接到壓縮機上的軟管697a，和一個設置在軟管697a的端部的管接頭697b。管接頭697b以螺紋的方式安裝在流體入口622的一部分內。加壓空氣從壓縮機經過軟管697a和管接頭697b流入流體入口622。由入口622，加壓空氣進入內腔612，使活塞抵抗著彈簧696的作用力地運動。隨著活塞694移向通道646，活塞694的一個凸出部694a移過第二孔616，以便將絲束材料20咬合在通道646內。凸出部694a夾緊絲束材料20並將其保持固定不動，以便阻止其通過設備600。在切割裝置即將動作以切割絲束材料20之前，使流體源697向內腔612供應加壓流體。一旦絲束材料20已被切斷，流體源697便從內腔612釋放加壓空氣，從而允許彈簧696將活塞694返回其退回位置，見圖11。
活塞694的凸出部694a具有一個第一尺寸，第二孔616具有一個大於第一尺寸的第二尺寸。因此，當凸出部694a處於其將絲束材料鎖定的位置(未示出)時，在第二孔616和活塞凸出部694a之間存在一個間隙G4。間隙G4提供了一個用於使通過第一孔614進入內腔612的加壓空氣排出內腔612的通路。因此，在一個裝填周期內，通過第一孔614進入內腔612並通過間隙G4離開的加壓空氣防止絲束材料20或其一部分進入內腔612。這將防止鎖定裝置690由於絲束材料20在內腔612中的積聚而變得不能動作。材料20的這種積聚有可能在即將進行切割操作或在切割操作過程中妨礙活塞凸出部694a與絲束材料20恰當地接合。
權利要求
1．一種用於把絲束材料絮化成絨狀產品的設備，包括一個外部噴嘴部件，它包括一個入口部，一個中間部和一個出口部；以及一個內部噴嘴部件，它適於安裝到所述外部噴嘴部件內並包括一個主體部和一個從所述主體部延伸出去的針形部，所述主體部和針形部包括一個第一內部通道，絲束材料通過該通道以便被絮化成絨狀產品，所述針形部和主體部與所述外部噴嘴部件的所述入口部和中間部的內表面限定出一個內室，所述主體部具有至少兩個延伸通過所述主體部的孔，這些孔接受由一個氣流源提供的氣體，所述的至少兩個孔與所述內室連通並限定出一個用於使氣體向所述內室行進的通路，所述氣體進入所述內室並使所述絲束材料移動通過所述第一通道，所述氣體還將所述絲束材料絮化成絨狀產品。
2．如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述主體部具有不超過三個的穿過所述主體部延伸的孔。
3．如權利要求2所述的設備，其特徵在於，所述孔中的每一個具有大約為3mm到5mm的內徑。
4．如權利要求3所述的設備，其特徵在於，所述孔中的每一個具有大約為20mm到大約50mm的長度。
5．如權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述針形部與所述外部噴嘴部件的所述中間部的所述內表面相距大約0.75mm至3.0mm。
6．如權利要求5所述的設備，其特徵在於，所述針形部末端的外表面具有錐形形狀並相對於所述針形部的一個縱向軸線以大約為30度到75度的角度延伸。
7．如權利要求6所述的設備，其特徵在於，所述外部噴嘴部件的所述中間部具有錐形形狀並相對於所述外部噴嘴部件的縱向軸線以大約為30度到75度的角度延伸。
8．如權利要求7所述的設備，其特徵在於，所述第一通道具有從大約3.0mm到大約6.0mm的第一內徑。
9．如權利要求8所述的設備，其特徵在於，所述外部噴嘴部件的所述出口部包括中間和外部噴嘴段，所述中間噴嘴段與所述外部噴嘴部件的所述中間部成為一個整體並具有一個第二內部通道，所述外部噴嘴段與所述中間噴嘴段連接並具有一個第三內部通道，所述絲束材料通過所述第二和第三通道。
10．如權利要求9所述的設備，其特徵在於，所述的第二和第三通道具有從大約6.0mm到大約12.0mm的內徑。
11．如權利要求10所述的設備，進一步包括一個連接到所述內部噴嘴部件的所述主體部上的絲束材料鎖定裝置，所述絲束材料鎖定裝置包括一個主體外殼，它具有一個內腔，一個絲束材料入口和一個出口，與所述內腔連通的流體通道以及一個與所述流體通道連通的流體入口；以及一個位於所述內腔中的隔膜，所述隔膜具有一可使絲束材料通過的第四內部通道，所述隔膜根據加壓流體通過所述流體通道和所述流體入口進入所述內腔而擴張，以便防止所述絲束材料移動通過所述第一，第二，第三和第四內部通道。
12．如權利要求10所述的設備，進一步包括一個和所述內部噴嘴部件的所述主體部成一整體的絲束材料鎖定裝置，所述絲束材料鎖定裝置包括一個具有一適於接合所述絲束材料的凸出部的活塞；一個彈簧；以及一個包括一個主體部分和一個缸蓋的缸體部，所述主體部分具有一個內腔和第一及第二孔，所述活塞位於所述內腔中，以便在所述內腔中於退回和接合位置之間往復運動，所述凸出部延伸通過所述第二孔並在所述活塞位於所述接合位置時接合絲束材料，所述缸蓋包括一個流體入口，加壓流體可通過該入口進入所述內腔，使所述活塞運動到其接合位置，當所述流體入口不再接受加壓流體時，所述彈簧使所述活塞返回到其退回位置。
13．如權利要求12所述的設備，其特徵在於，所述主體部進一步包括一個連接部，該連接部適於連接到所述氣流源上，所述連接部提供一個用於使加壓氣體從所述源向所述主體部內的所述至少兩個孔行進的通路。
14．如權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述絲束材料鎖定裝置沿軸向離開所述連接部。
15．如權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述絲束材料鎖定裝置傾斜地偏離所述連接部。
16．如權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述第一孔在所述連接部和所述內腔之間延伸並將它們連通。
17．如權利要求16所述的設備，其特徵在於，所述活塞凸出部具有一個第一尺寸，所述第二孔具有一個大於所述第一尺寸的第二尺寸，從而在所述活塞凸出部和所述第二孔之間限定出一個間隙，所述間隙提供了一個用於使通過所述第一孔進入所述內腔的加壓流體在所述活塞凸出部和所述第二孔之間離開所述內腔的通路，以便防止絲束材料進入所述內腔。
18．如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述主體部進一步包括一個適於連接到所述氣流源上的連接部，所述連接部提供了一個用於使加壓氣體從所述氣流源向位於所述主體部上的至少兩個所述孔行進的通路。
19．如權利要求1所述的設備，其特徵在於，一個切割裝置被連接到所述外部噴嘴部件的所述出口部上。
20．如權利要求19所述的設備，其特徵在於，所述切割裝置包括一個具有一內腔的缸體並包括一個帶有一第一開口的主體部，加壓流體通過該開口進入所述內腔，該缸體還具有一個連接到所述主體部上並具有一個第二開口的缸蓋，加壓流體通過所述第二開口進入所述內腔；一個活塞，它能夠在所述缸體內腔中往復運動；以及一個具有第一尺寸並連接到所述活塞上的刀具，以便與所述活塞一起響應通過所述第一和第二開口進入所述缸體內的加壓流體往復運動。
21．如權利要求20所述的設備，其特徵在於，所述缸體內腔包括一個具有第二尺寸的第一孔和一個具有第三尺寸的第二孔，第三尺寸小於第二尺寸，所述第二孔的第三尺寸稍大於所述刀具的所述第一尺寸，從而在所述第二孔和所述刀具之間存在一個間隙，所述間隙提供了一個用於使經過所述第一開口進入所述第一孔的加壓流體在所述刀具與所述第二孔之間離開所述第一孔的通路，以便防止絲束材料進入所述第一和第二內腔孔。
22．如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述主體部具有通過所述主體部延伸的從大約兩個到大約十二個的孔。
23．一種絲束材料切割裝置，包括一個加壓流體源；一個缸體，它具有一個內腔並包括一個帶有第一開口的主體部，加壓流體通過所述第一開口從所述加壓流體源進入所述內腔，所述缸體還具有一個缸蓋，該缸蓋與所述主體部相連並包括一個第二開口，加壓流體通過該第二開口從所述加壓流體源流入所述內腔；一個可在所述缸體內腔中往復運動的活塞；以及一個具有第一尺寸並被連接到所述活塞上的刀具，以便與所述活塞一起響應通過第一和第二開口進入所述缸體的加壓流體往復運動；以及一個設置在所述主體部內腔中的彈簧，用於將所述活塞和所述刀具偏壓至退回位置。
24．如權利要求23所述的絲束材料切割裝置，其特徵在於，所述缸體內腔包括一個具有第二尺寸的第一孔和一個具有小於所述第二尺寸的第三尺寸的第二孔，所述第二孔的第三尺寸稍大於所述刀具的所述第一尺寸，從而在所述第二孔和所述刀具之間存在一個間隙，所述間隙提供了一個用於使通過所述第一開口進入所述第一孔的加壓流體在所述刀具和所述第二孔之間離開所述第一孔的通路，以便防止絲束材料進入所述第一和第二內腔孔。
25．一種用於把絲束材料絮化成絨狀產品的方法，包括提供一個用於把絲束材料絮化成絨狀產品的設備，該設備包括一個具有一個入口部，一個中間部和一個出口部的外部噴嘴部件；一個適於安裝在所述外部噴嘴部件內並包括一個主體部和從所述主體部延伸的針形部的內部噴嘴部件，所述主體部和針形部包括一個第一內部通道，絲束材料通過該通道被絮化成絨狀產品，所述針形部和主體部連同所述外部噴嘴部件的入口部和中間部的內表面一起限定出一個內室，所述主體部具有至少兩個延伸穿過所述主體部並適於接受氣體的孔，所述的至少兩個孔與所述內室連通並限定出一個用於氣體向所述內室行進的通路；以及向所述的至少兩個孔供應加壓氣體，從而所述加壓氣體進入所述內室並使所述絲束材料移動穿過所述第一內部通道，所述加壓氣體還將所述絲束材料絮化成絨狀產品。
26．如權利要求25所述的方法，其特徵在於，提供加壓氣體的步驟包括以下步驟，即，在從大約4.5巴到大約7.0巴的壓力下向所述的至少兩個孔提供加壓氣體，從而使所述內室中的壓力為大約1.5巴到大約2.5巴，所述加壓氣體將所述絲束材料絮化成密度大約為30克/升到大約60克/升的絨狀產品。
27．如權利要求25所述的方法，其特徵在於，提供加壓氣體的步驟包括以下步驟，即，以大約為2.5巴到大約4.5巴的壓力向所述的至少兩個孔提供加壓氣體，從而所述內室中的壓力從大約0.7巴到大約1.5巴，所述加壓氣體把所述絲束材料絮化成密度從大約70克/升到大約140克/升的絨狀產品。
28．一種絲束材料鎖定裝置，包括一個具有一凸出部的活塞；一個彈簧；以及一個缸體部，它包括一個主體部分和一個缸蓋，所述主體部分具有一個內腔，一個通道以及第一孔和第二孔，所述活塞位於所述內腔中，以便在所述內腔中於退回位置和接合位置之間往復運動，所述凸出部延伸穿過所述第二孔並在所述活塞位於所述接合位置時與所述絲束材料接合，所述缸蓋包括一個流體入口，加壓流體通過該入口進入所述內腔，使所述活塞運動到其接合位置，當所述流體入口不再接受加壓流體時，所述彈簧使所述活塞返回到其退回位置。
29．如權利要求28所述的裝置，其特徵在於，所述第一孔在所述內腔和一個流體源之間延伸並把它們連通。
30．如權利要求29所述的裝置，其特徵在於，所述活塞凸出部具有第一尺寸，所述第二孔具有大於所述第一尺寸的第二尺寸，以便在所述活塞凸出部和所述第二孔之間限定出一個間隙，所述間隙在所述活塞凸出部和所述第二孔之間提供了一個用於使通過所述第一孔進入所述內腔的加壓流體離開所述內腔的通路，以便防止絲束材料進入所述內腔。
全文摘要
本發明提供了一種用於將絲束材料絮化成絨狀產品的絮化設備。該設備包括外部和內部噴嘴部件。外部噴嘴部件具有一個入口部,一個中間部和一個出口部。內部噴嘴部件的至少一部分適於裝在外部噴嘴部件內。它包括一個主體部和一個從主體部延伸的針形部。主體部和針形部包括一個第一內部通道,絲束材料通過該通道以被絮化成絨狀產品。針形部和主體部與外部噴嘴部件的入口部和中間部的內表面一起限定出一個內室。主體部具有至少兩個延伸穿過主體部的孔,這些孔接受由一個氣流源供應的氣體。至少兩個的孔與內室連通並限定出一個用於氣體向內室行進的通路。氣體進入內室並使絲束材料運動穿過第一通道。氣體還把絲束材料絮化成絨狀產品。
文檔編號D02J1/08GK1308693SQ99808121
公開日2001年8月15日 申請日期1999年6月23日 優先權日1998年6月29日
發明者本特·G·尼爾松, 倫納特·O·斯文松 申請人:歐文斯科寧瑞典公司