CN102458682B - 利用定向射流给消声器充填纤维材料的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用定向射流给消声器充填纤维材料的装置和方法，其中包括一种喷嘴(22)，用于将膨化纤维材料传送到消声器的室内。该喷嘴(22)具有主体(26)，包括膨化纤维材料通道(28)以及独立的定向射流通道(30)。还包括一种给消声器的室充填膨化纤维材料的方法，包括步骤：将棒(20)伸入消声器内，以便棒(20)上的喷嘴(22)接纳在该室内，将膨化纤维材料流从喷嘴的第一通道(28)排入该室，以及使定向射流(50)从喷嘴(22)的第二通道(30)排入膨化纤维材料流内，从而使膨化纤维材料流的方向改变为所需充填方向(52)，以便更有效地充填该室。

Description

利用定向射流给消声器充填纤维材料的装置和方法

技术领域

本发明总体涉及消声器生产领域，更具体而言，本发明涉及一种利用定向空气射流给消声器充填膨化(texturized)纤维材料的新装置和新方法。

背景技术

排气消声器通常包括位于消声器内部的吸声材料，用于吸收和减弱穿过消声器的逸出气体发出的声音。很多种类的排气消声器都是通过将多个零件机械结合以形成消声器壳体而生产的。例如，已知一种普通类型的排气消声器是旋制消声器(spun muffler)。旋制消声器是通过将片材形成期望的形状从而形成消声器主体，并且通过焊接或卷曲使端盖连接至主体从而形成消声器壳体而制作成的。另一种普通类型的排气消声器是蛤壳式消声器，它是通过焊接或者卷曲从而将上部结合至下部而组装成的。离心铸造式消声器和蛤壳式消声器通常由挡板或隔板分成多个室，并包含穿孔的进口和出口管，管跨在各室之间用于从消声器输入和排出气体。

用于充填消声器的普通材料是连续纤维材料。这些纤维通常充填一个或多个消声器的室，并且通常以膨化或者“膨大”的形式插入消声器内。在一种方法中，膨化的纤维通过进口或出口管被压入组装的消声器壳体内。为了获得最佳性能，重要的是在膨化的纤维被压入组装的消声器壳体空腔内时使其具有均一的分布和充填密度。这就需要改进消声器充填方法，以便能够更好地实现该功能。

发明内容

根据这里所述的本发明的目的，提供一种改进的喷嘴，用于将膨化纤维材料传送到消声器的室内。该喷嘴包括主体，所述主体具有(a)膨化纤维材料通道，具有沿着第一路径引导膨化纤维材料的出口端口，以及(b)定向射流通道，具有沿着第二路径引导定向射流的出口孔，该第二路径与第一路径相交，以便将膨化纤维材料的方向改变为所需充填方向。喷嘴的主体还包括端盖。该端盖形成定向射流通道的横向流道部。

更具体而言，喷嘴包括进口端、远端以及从进口端延伸至远端的轴线A。第一路径与轴线A形成角度B，而第二路径与轴线A形成角度C，其中C＜B。在既保证平滑、一致和不间断地传送膨化纤维材料同时又给消声器的室提供更均一分布和充填密度的特别有用的实施例中，角度B≥90度，而角度C≤45度。采用这种几何形状，所需充填方向与轴线A形成锐角，以允许更有效地充填消声器的室。

根据本发明的另一方面，提供了一种给消声器的室充填膨化纤维材料的方法。该方法包括步骤：将棒伸入消声器内，以使棒上的喷嘴接纳在室内；使膨化纤维材料流从喷嘴的第一通道排入该室，以及使定向射流从喷嘴的第二通道排入膨化纤维材料流，从而使膨化纤维材料流的方向改变为所需充填方向以便更有效地充填该室。

更具体而言，该方法包括步骤：以与喷嘴的轴线A成至少90度的角度排出膨化纤维材料流，以便保证从喷嘴排出膨化纤维材料的平滑流。此外，该方法还包括步骤：通过用定向空气流冲击膨化纤维材料流而将膨化纤维材料流的方向改变为与轴线A成小于90度的锐角。通过相对于膨化纤维材料流的压力增大或者降低定向射流的压力，可以调节改变方向的膨化纤维材料流的所需充填方向。因此，该方法还包括步骤：在给消声器的室充填膨化纤维材料的过程中改变所需充填方向。

该方法还包括步骤：将喷嘴穿过管插入消声器内，并使喷嘴从管的开放端伸出以便伸入室内。接着将该喷嘴相对于轴线A旋转，同时将膨化纤维材料流排入该室。此外，该方法包括步骤：通过用喷嘴的端部塞住消声器内部挡板中的开口而密封所述开口。其作用是将正通过该喷嘴传送的膨化纤维材料保持在消声器的所需室内。

根据本发明的另一个方面，提供了一种装置，用于给消声器充填膨化纤维材料。该装置包括膨化枪；第一空气源，用于给膨化枪提供加压空气；以及纤维材料源，用于给膨化枪提供纤维材料。此外，该装置包括第二空气源、棒和喷嘴组件，该喷嘴组件具有第一通道，用于接纳来自膨化枪的膨化纤维材料并沿第一路径将膨化纤维材料流导入消声器的室，以及第二通道，用于接纳来自第二空气源的加压空气并沿第二路径将定向射流导入膨化纤维材料流，以便将膨化纤维材料流的方向改变为所需充填方向，从而给该室提供更有效地充填。该喷嘴的主体还包括端盖，其形成第二通道的横向流道部。

此外，喷嘴包括进口端、远端以及从进口端延伸至远端的轴线A。第一路径与轴线A形成角度B，第二路径与轴线A形成角度C，其中C＜B。在一个特别有用的实施例中，角度B≥90度，而角度C≤45度。该几何形状的结果是，所需充填方向与轴线A形成锐角，这对于膨化纤维材料在消声器的室内有效和均匀分布是有用的。

在下面的说明中，简单地借助说明一些最适合实施本发明的模式，表示和描述了本发明的几个不同的实施例。正如将要认识到的那样，本发明还能够有其他不同的实施例，其各种细节可以在不脱离本发明的情况下以多种显而易见的方面进行改变。因此，附图以及说明书本质上被认为是说明性的非用限制性的。

附图说明

附图在此引入作为说明书的一部分，其表示了本发明的几个方面，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是本发明装置的示意方框图；

图2是表示喷嘴和穿过喷嘴的第一和第二通道的侧立面图；

图2A是表示角度C的示意图；

图3A和3B是表示本发明的消声器和本发明的方法的不同剖视示意图，其中该装置用于给消声器的室内充填膨化纤维材料；以及

图4A和4B是表示本发明的方法局部剖视图和详细示意图。

现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例，其实例表示在附图中。

具体实施方式

下面参见图1，图1示意表示了本发明的装置10。该装置10包括现有技术中公知类型的膨化枪12，用于迫使压缩空气接触纤维材料并从而使材料膨化以充填到消声器的室中。这种膨化枪12例如披露在本发明的受让人拥有的美国专利US5976453(Nilsson等)中。该美国专利US5976453的全部内容通过引用在此并入。加压空气的第一空气源14以及连续纤维材料源16都连接至该膨化枪12。更具体而言，纤维材料(复丝)绳从纤维材料源16被供送到膨化枪12。该纤维材料绳优选是直纤维材料的多股绳，尽管应当理解可以使用任何适当的纤维材料。当纤维绳通过膨化枪12供送时，其进入膨化室内。来自第一空气源14的计量加压空气流也被引入膨化室内。

膨化枪12的膨化室内的压缩空气使绳的单个纤维材料分离和翻转，来自膨化枪内的压缩空气将所获得的膨化纤维材料推入棒内，该棒用附图标记20表示。棒20是中空的，包括喷嘴22和延伸部24。正如下面将详细描述的那样，来自膨化枪12的膨化纤维材料沿第一或膨化材料路径28被输送通过棒20，同时来自第二空气源25的加压空气沿第二或定向射流通道30穿过该棒。

现在参见图2，其更详细地表示了喷嘴22。如图2所示，喷嘴22包括主体26，主体26包括用于膨化纤维材料的第一通道28和接收来自第二空气源25的加压空气的第二通道30。如所示的那样，喷嘴22包括远端34和连接至延伸部24的近端或进口端32，具有从近端延伸至远端的纵轴线A。主体26还包括利用螺钉38保持在位的端盖36。端盖36形成第二通道或定向射流通道30的横向流道部40。

进一步如图2所示，第一通道28具有出口端口42，其形成在喷嘴22的侧壁44中，使得膨化纤维材料流沿与轴线A形成夹角B的第一路径46排出。通常夹角B≥90度。尽管第一通道被设计成与轴线A成90度角，但是由于径向路径短膨化材料倾向于通过主通道以大开的张角(＞120度)逸出。

比较起来，第二通道30包括出口孔48，该出口孔沿与第一路径28中的膨化纤维材料相交的第二路径引导定向射流50，以便将膨化纤维材料的方向改变为新的或所需充填方向52。如图2A所示，第二路径和定向射流50与轴线A或平行于轴线A的线形成≤45度的夹角C。在图2所示实施例中，出口孔48位于出口端口42的口部内，定向射流50沿平行于轴线A的线被向回导向，从而形成0度的角C。

总之，第一路径46的膨化纤维材料流和第二路径50的定向射流的几何形状确保新的方向52与轴线A形成锐角D。应当理解，膨化纤维材料所需充填方向的锐角D确保纤维材料朝延伸部24被吹回。如下面将要详细描述的那样，这确保膨化纤维材料更好地分布以及确保更有效地充填消声器的室。

现在将参照附图3A、3B、4A和4B描述本发明的方法。附图3A、3B公开了一种消声器组件，总体由附图标记100表示。所述消声器组件100包括主体部分102和端盖104。主体部分102和端盖104通常用金属或合金材料制成，尽管应当理解也可以用任何适当的材料制作主体部分和端盖。主体部分102和端盖104可以用任何适当的方法制作，例如在心轴周围形成主体部分102或者模压端盖104。主体部分102和端盖104通常制成为使完成的消声器组件100具有长椭圆形，主体部分与端盖采用任何适当的方法结合，比如焊接或者卷曲。但是应当理解，也可以使用其他形状或构造，包括例如蛤壳消声器构造。

在所述实施例中，端口开口106和108设置在端盖104中。端口开口106和108可以以任何适当方式形成在端盖104上或者端盖104中。对于最可能的纤维分布，开口106和108应当允许喷嘴22轴向和径向移位。在所述实施例中，消声器管110和112分别接纳在端口开口106和108中。

消声器组件100通常包含一个或多个内部结构。在所述实施例中，消声器组件100包括两个挡板114和116，它们将消声器组件100的内部空腔分隔成三个室118、120和122。第一室118设在端盖104和挡板114之间。第二或者中间室120设在两个挡板114和116之间。第三室122设在挡板116和端盖104之间。内管124延伸穿过两个挡板114和116，其第一端126与第一室118连通，其第二端128与第三室122连通。带凸缘的开口132设置在挡板116中。开口132与开口106轴向对准，其尺寸和形状便于将管110插入并接着固定在挡板116中，如下所述。

通过将棒20插入管110内直至喷嘴22-包括出口端口42以及出口孔48-从开放端130伸出，给第二室120充填膨化纤维材料。如所述的那样，喷嘴22的近端32受制约(hold in)并且基本封闭管的开放端130。管110和棒20接着穿过端口开口106延伸进入消声器组件100内。管110和棒20前进直到喷嘴22的自由或者远端34接纳在挡板116的孔132内。如所示，喷嘴22可以带有适于接合和塞住或密封挡板116中的开口132的可选密封环60。如图4A所示，当管110和喷嘴22被适当地定位在消声器组件100内时，喷嘴的近端32封闭管110，喷嘴的远端34利用密封环60密封挡板116中的开口130，喷嘴的出口端口42通向室120。接着膨化纤维材料穿过第一通道28和喷嘴22的出口端口42排入室120内。通过使加压空气穿过第二通道30，同时通过出口孔48提供或者排出定向射流。通过绕轴线A转动棒20和喷嘴22并且改变定向射流力，能够控制膨化纤维材料从喷嘴22传送到室120内的方向。例如，棒20和喷嘴22可以绕轴线A转动360度以上，以便膨化纤维材料在所有方向向上、向下和向侧面排出。因此，可以在室的充填过程中按照需求改变膨化纤维材料流的充填方向，以便确保对该室进行最高效、有效和均匀的充填。如上所述，在对该室120充填膨化纤维材料期间，喷嘴22端部塞住挡板116中的开口132，以便防止纤维材料离开室120。

在用纤维材料充填室120之后，随着管110沿操作箭头G的方向前进以便端部130在开口132周围的边缘与挡板116接合，将棒20沿操作箭头F的方向轻微地拉回使其缩回管110内(参见附图4B)。这样能够确保将纤维材料保持在室120内，不会进入室122。棒120接着完全从管110移除。管110接着通过焊接、膨胀在带凸缘的开口132中或者其他方式连接或锚定的挡板116上带凸缘的开口132中。

通常，膨化纤维材料在约1巴至约6巴的压力下从膨化枪12传送穿过第一通道和出口端口42。与此相比，通过沿第二通道30引导约1巴至约8巴压力的加压空气穿过出口孔48，沿第二路径50传送定向射流。定向射流的压力越大，则膨化纤维材料的方向越改变为朝向挡板114的锐角。由于喷嘴设置成靠近挡板116，因此现在借助定向射流50沿着朝向挡板114的充填方向52改变方向的膨化纤维材料能够在消声器组件100的整个室120内提供膨化纤维材料更均匀的分布和充填密度。

应当理解在整个充填过程中，空气在压力下穿过挡板114和116逸出到室118和122内。空气可以从室122自由地穿过管124到室118，来自室118的空气可以自由地穿过管112到周围环境中。这防止消声器组件100的室118、120和122内空气压力增大，空气压力增大否则可能会导致充填过程变慢或者甚至毁坏组件。但是应当理解如果必要，可以在管112端部连接真空发生器来快速移除空气，并帮助将膨化纤维材料供送通过棒20到室120内。

出于说明和描述的目的已经在前面提供了有关本发明的多个优选实施例的说明。这不意欲为穷举的或者将本发明限于公开的精确形式。在上述教导之下显然可以做出多种改进或变化。挑选和描述这些实施例只是为了对本发明的原理及其实际应用做出最好的说明，以便使本领域的普通技术人员能够以各种实施方式利用本发明，并做出各种改进以适合预期的特殊应用。当以公正、合法和平等授权的宽度进行解释时，所有这种改进和变化都包括在本发明由后附的权利要求书确定的范围之内。在以任何方式做出的公正和宽泛的解释中，附图和优选实施例不用于也不意欲用于限制权利要求的一般含义。

Claims (10)

1.一种给消声器的室充填膨化纤维材料的方法，包括步骤：

将棒伸入所述消声器内，以使所述棒上的喷嘴接纳在所述室内，所述喷嘴包括近端和远端并且具有在所述近端和所述远端之间延伸的轴线A；

将膨化纤维材料流以相对于所述轴线A形成至少90度的角度从所述喷嘴的第一通道朝向所述室排放；以及

将定向射流从所述喷嘴的第二通道排入所述膨化纤维材料流，以便将所述膨化纤维材料流的方向改变为与所述轴线A形成小于90度的锐角。

2.如权利要求1的方法，还包括：将所述喷嘴穿过管插入所述消声器内；并将所述喷嘴从所述管的端部伸出以便伸入所述室。

3.如权利要求2的方法，还包括使所述喷嘴围绕所述轴线A转动，同时排出所述膨化纤维材料流。

4.如权利要求3的方法，还包括通过用所述喷嘴的所述远端塞住消声器的内部挡板中的开口而密封所述开口。

5.如权利要求4的方法，还包括用所述喷嘴的所述近端塞住所述管的所述端部。

6.如权利要求1的方法，还包括将所述喷嘴邻近第一壁地设置在所述室内，以及将膨化纤维材料从喷嘴引向相对的第二壁，以便在所述室内更均匀地分布和更有效地充填所述膨化纤维材料。

7.如权利要求1的方法，还包括相对于所述膨化纤维材料流的压力增大或减小所述定向射流的压力，以便调整被改变方向的所述膨化纤维材料流的充填方向。

8.如权利要求7的方法，还包括在给所述室充填膨化纤维材料期间改变所述充填方向。

9.一种用于给消声器充填膨化纤维材料的装置，包括：

膨化枪；

第一空气源，用于给膨化枪提供加压空气；

纤维材料源，用于给所述膨化枪提供纤维材料；

第二空气源，也用于提供加压空气；以及

棒和喷嘴组件，具有近端和远端并且具有在所述近端和所述远端之间延伸的轴线A，所述棒和喷嘴组件包括：

第一通道，用于接纳来自膨化枪的膨化纤维材料并沿第一路径将膨化纤维材料流导向所述消声器的室；以及第二通道，用于接纳来自所述第二空气源的加压空气并沿第二路径将定向射流导入膨化纤维材料流，以便将所述膨化纤维材料流的方向改变为所需充填方向，

其中，所述第一通道能操作成将膨化纤维材料流以相对于所述轴线A形成至少90度的角度朝向所述室排放，以及

由所述膨化纤维材料流与所述定向射流碰撞所导致的所述所需充填方向与所述轴线A形成小于90度的锐角。

10.如权利要求9的装置，其中所述第二路径平行于所述轴线A。