CN105500668B - 纤维切断装置与纤维增强复合材料混合设备 - Google Patents

Abstract

发明人提供了一种纤维切断装置，所述纤维切断装置包括刀辊、压辊、胶辊、加压支架，加压机构与动力机构；加压机构驱动加压支架做靠近或远离胶辊的运动，动力机构与主动辊传动连接，驱动主动辊转动，并在加压机构驱动加压支架靠近胶辊时，被动力机构驱动的主动辊通过摩擦力驱动从动辊转动，装置外壳或装置外框架下方设置有短纤维出口，所述短纤维出口位于刀辊与胶辊之间的间隙下方。在本发明的纤维增强复合材料混合设备中，尽可能地缩短纤维切断装置与第二阶挤出装置进料口之间的距离，让经过刀辊切断后的短纤维尽快直接地下落到第二阶挤出装置的进料口中，避免短纤维成团下落，提高了第二阶挤出装置的原料进料均一性。

Description

纤维切断装置与纤维增强复合材料混合设备

技术领域

本发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种纤维材料的切断装置与纤维增强复合材料混合设备。

背景技术

纤维材料是常见的材料原料之一，例如在复合材料中，经常需要在复合材料中添加纤维材料以达到或增强复合材料的性能。

作为原材料的纤维通常是以较长长度的长纤维形态存在的，例如纤维束，或以细线等方式被生产出来，并加工、运输、存储。

在作为材料原料使用时，通常必须将长纤维切断为短纤维使用。例如：LFT(LongFiberreinforcedThermoplastics)，即长纤维增强热塑性材料，所谓的长纤维是与普通纤维增强热塑性材料中所用的纤维相比较而言的。通常情况下，纤维增强热塑性材料中的纤维长度为小于1毫米，而在LFT中，纤维的长度一般大于2毫米，甚至于能够将LFT中的纤维长度保持在5毫米以上。

LFT-D-ILC称为长纤维增强热塑性材料直接在线混配工艺技术(LongFiberreinforced Thermoplastics－Direct processing－In Line Compounding)。LFT在汽车中的应用呈迅速增长的趋势，除了经济上的吸引力，它们的主要优势是材料可以在其中配混的灵活性。连续可变的纤维含量、不同类型的纤维，再加上工程塑料，打开了潜在的应用领域。

这种直接在线纤维配混系统集成在成型工艺中，常见是采用二阶螺杆挤出机，即由两台螺杆挤出机协同运行完成挤出成型工艺。其中螺杆挤出机是一种常见的挤出装置。

热塑性塑料粒料或粉料及其他助剂先从第一阶螺杆挤出机的料斗加入，通过螺杆进行塑化，塑化后的熔融聚合物从第一阶螺杆挤出机的挤出口模处挤出，进入第二阶螺杆挤出机的进料口。

纤维在进入挤出机进料口进行混配之前，通常采用滚刀式切断机切断后通过一个送料料斗到达第二阶螺杆挤出机的进料口，进入第二阶螺杆挤出机。

经第二阶挤出机剪切、混配挤出的模塑料被输送到压制(或注射)成型设备中，由此设备完成LFT-D-ECM或者LFT-D-IM工艺的成型工作。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题：纤维与高分子基体材料不易混合均匀，由此造成第二阶挤出的材料质量不能令人满意。

经过发明人的深入研究发现，之所以现有技术中纤维与高分子基体材料不易混合均匀，是由于经过纤维切断装置切断后的纤维，通常通过料斗下落，导入到第二阶挤出装置的进料口中，与第一阶挤出装置挤出的基体材料一同在第二阶挤出装置中进行混合，但在进入第二阶挤出装置之前，切断后的短纤维容易粘附在送料料斗上，成团下落，因此造成第二阶挤出装置进料时，纤维进料不均匀。

为了让读者能准确理解本实施例所提供的设备结构相对于现有技术的改进，在背景技术中，我们先结合图1a、图1b对现有技术中的纤维增强复合材料混合设备进行介绍。

请参阅图1a，现有技术中纤维增强复合材料混合设备包括第一阶螺杆挤出机10，第二阶螺杆挤出机20与纤维切断装置30。

通常基体材料包括热塑性塑料粒料或粉料及其他助剂，这些基体材料先从第一阶螺杆挤出机的料斗加入，通过螺杆进行塑化，塑化后的基体材料熔体70为熔融聚合物，基体材料熔体70从第一阶螺杆挤出机的挤出口模11处挤出，进入第二阶螺杆挤出机的进料口22。

纤维增强复合材料的另一原料纤维在进入第二阶螺杆挤出机的进料口22进行混配之前，通常采用滚刀式纤维切断装置切断后通过送料料斗40到达第二阶螺杆挤出机的进料口22，进入第二阶螺杆挤出机20。

现有技术中的纤维切断装置结构如图1b所示，包括刀辊31、压辊32、胶辊33、胶辊加压装置53和压辊加压装置52，刀辊31、压辊32、胶辊33相互间呈三角分布，刀辊31在动力机构的驱动下转动，并带动压辊32和胶辊33转动，胶辊33在胶辊加压装置53作用下与刀辊31压紧并保持一定压力，压辊32在压辊加压装置52作用下与胶辊33压紧并保持一定压力，长纤维61以连续的束状先经过压辊32和胶辊33的间隙，再到达刀辊31和胶辊33间隙被滚刀切断成短纤维62。

发明人发现上述结构的纤维切断装置由于体积较大，设置了多个加压装置，因此无法有效靠近第二阶挤出装置的的进料口，必须通过一较长的送料通道，例如图1a所示的送料料斗输送到第二阶挤出装置的的进料口中，在输送过程中，切断后的短纤维容易粘附在送料料斗上，成团下落，因此造成第二阶挤出装置进料时，纤维进料不均匀。经过研究与实践，发明人在下列技术方案中成功解决了上述问题。

发明内容

为此，需要提供一种能提高纤维增强复合材料质量的纤维增强复合材料混合设备，以及相应的纤维切断装置。

为实现上述目的，发明人提供了一种纤维切断装置，所述纤维切断装置包括刀辊、压辊、胶辊、加压支架，加压机构与动力机构；

所述刀辊与压辊设置于同一加压支架上，所述胶辊与刀辊及压辊相对设置，所述胶辊的辊表面为弹性面，所述刀辊上设置有刀辊切削刃；

所述加压机构驱动加压支架做靠近或远离胶辊的运动，所述动力机构与主动辊传动连接，驱动主动辊转动，并在加压机构驱动加压支架靠近胶辊时，被动力机构驱动的主动辊通过摩擦力驱动从动辊转动，所述主动辊选自胶辊、刀辊与压辊中的一个或两个，所述从动辊为胶辊、刀辊与压辊中除主动辊之外的；

在加压机构驱动加压支架靠近胶辊时，压辊与胶辊之间具有压紧纤维并容纤维通过的间隙，刀辊与胶辊之间具有容纤维通过并切断纤维的间隙，长纤维通过压辊与胶辊之间的间隙进入刀辊与胶辊之间的间隙，长纤维进入刀辊与胶辊之间的间隙后被转动的刀辊与胶辊压紧并被刀辊上设置的刀辊切削刃切断为短纤维；

所述纤维切断装置还包括装置外壳或装置外框架，所述刀辊、压辊、胶辊与加压支架设置于装置外壳或装置外框架内，所述装置外壳或装置外框架下方设置有短纤维出口，所述短纤维出口位于刀辊与胶辊之间的间隙下方。

可选的，所述加压支架包括连臂与辊座，所述刀辊与压辊设置于辊座上，所述连臂与辊座铰接，铰接轴为第一转轴，连臂的一端与装置外壳或装置外框架铰接，铰接轴为第二转轴；

所述加压机构与装置外壳或装置外框架相固定，加压机构包括动力组件与顶出件，所述动力组件驱动顶出件往复运动，所述顶出件驱动连臂绕第二转轴转动。

进一步的，所述顶出件直接或间接地抵顶于加压支架上。

进一步的，所述加压支架包括第一连臂与第二连臂，所述第一连臂与第二连臂对称设置于加压支架的两侧。

可选的，所述第一转轴连接第一连臂与第二连臂，所述顶出件直接或间接地抵顶于第一转轴。

进一步的，所述纤维切断装置的装置外壳包括第一壳体与第二壳体，第一壳体的一端与第二壳体的一端铰接，第一壳体的另一端与第二壳体的另一端活动连接，所述加压机构设置于第一壳体上。

更进一步的，所述第一壳体的一端与第二壳体的一端铰接于第二转轴。

可选的，所述胶辊为主动辊，所述刀辊与压辊为从动辊，所述刀辊包括刀辊辊轴、刀辊辊体与刀辊轴承，所述刀辊辊体为圆筒状，刀辊辊体内壁内嵌有刀辊轴承，刀辊辊轴穿过刀辊轴承的轴承孔，与刀辊辊体转动连接。

可选的，所述胶辊为主动辊，所述刀辊与压辊为从动辊，所述胶辊包括胶辊辊轴、胶辊辊体、胶辊衬套，所述胶辊为悬臂结构，胶辊的一端与动力机构传动连接，另一端悬空设置，所述动力机构为电机，电机输出轴与减速器传动连接，减速器与胶辊辊轴的一端通过联轴器传动连接；

所述胶辊辊体为两端开口的圆筒状，所述胶辊衬套为一端开口的圆筒状，胶辊辊轴外表面套设有胶辊衬套，胶辊衬套与胶辊辊体的内壁之间紧配合，胶辊衬套不开口的一端通过轴向的紧固件与转轴的一端相固定，所述紧固件与转轴活动连接。

可选的，刀辊与胶辊压紧时，刀辊与胶辊的公切线沿短纤维下落方向延伸，且与水平线的夹角为0°-60°。

可选的，刀辊与胶辊压紧时，刀辊与胶辊的公切线与水平线的夹角为0°-40°。

可选的，刀辊与胶辊压紧时，刀辊与胶辊的公切线与水平线的夹角为10°-30°。

发明人还提供了一种纤维增强复合材料混合设备，所述纤维增强复合材料混合设备包括纤维切断装置，第一阶挤出装置，第二阶挤出装置；

所述纤维切断装置为权利要求1至9任意一项所述的纤维切断装置；

所述第一阶挤出装置中基体材料挤出口对第二阶挤出装置的进料口供料；

所述纤维切断装置的短纤维出口设置于第二阶挤出装置的进料口上方，对第二阶挤出装置的进料口供料。

可选的，所述第二阶挤出装置具有第一进料口与第二进料口；

所述第一阶挤出装置中基体材料挤出口对第二阶挤出装置的第一进料口供料；

所述纤维切断装置的短纤维出口设置于第二阶挤出装置的第二进料口上方，对第二阶挤出装置的第二进料口供料。

可选的，所述第一阶挤出装置中基体材料挤出口与纤维切断装置的短纤维出口对第二阶挤出装置的同一进料口供料。由于发明人发现，之所以现有技术中纤维与高分子基体材料不易混合均匀，是由于经过纤维切断装置切断后的纤维，通常通过料斗下落，导入到第二阶挤出装置的进料口中，与第一阶挤出装置挤出的基体材料一同在第二阶挤出装置中进行混合，在进入第二阶挤出装置之前，切断后的短纤维容易粘附在送料料斗上，成团下落，因此造成第二阶挤出装置进料时，纤维进料不均匀。因此发明人在本发明的纤维增强复合材料混合设备中，尽可能地缩短纤维切断装置与第二阶挤出装置进料口之间的距离，让经过刀辊切断后的短纤维尽快直接地下落到第二阶挤出装置的进料口中，避免短纤维成团下落，提高了第二阶挤出装置的原料进料均一性，能有效提高生产出的纤维增强复合材料的质量。

附图说明

图1a为现有技术中纤维增强复合材料混合设备的结构示意图；

图1b为现有技术中纤维切断装置的结构示意图；

图2为具体实施方式所述纤维增强复合材料混合设备的结构示意图；

图3a为具体实施方式所述纤维切断设备的示意图一；

图3b为图3a所述纤维切断设备的示意图中纤维切断设备部分的放大图；

图3c为图3b所示纤维切断设备设备外壳打开后的剖面结构示意图；

图3d为具体实施方式所述纤维切断设备的示意图二；

图3e为图3d所示纤维切断设备中连臂、加压支架、刀辊以及压辊等部件的结构示意图；

图4为第一阶挤出装置中基体材料挤出口对第二阶挤出装置的进料口供料的示意图；

图5为具体实施方式所述纤维切断设备中刀辊，压辊与辊座连接的剖面结构示意图；

图6为具体实施方式所述纤维切断设备中胶辊与动力机构的剖面结构示意图；

图7为具体实施方式所述纤维切断设备中辊座的结构示意图；

图8为图3b中加压支架部分K方向结构示意图；

图9为具体实施例中，具有2个进料口的第二阶挤出装置的结构示意图。

附图标记说明：

10、第一阶螺杆挤出机，

11、第一阶螺杆挤出机的挤出口模，

20、第二阶螺杆挤出机，

22、第二阶螺杆挤出机的进料口，

221、第一进料口，

222、第二进料口，

30、纤维切断装置，

31、刀辊，

311、刀辊辊轴，

312、刀辊辊体，

313、刀辊轴承，

32、压辊，

33、胶辊，

331、胶辊辊轴

332、胶辊辊体，

333、胶辊轴承，

334、胶辊衬套，

335、螺栓，

34、加压支架，

341、连臂，

3411、第一连臂，

3412、第二连臂，

342、辊座，

3421、压辊轴承

3422、压辊轴承孔

3433、刀辊辊轴轴孔

3421、压辊轴承

343、第一转轴，

344、第一转轴轴孔，

346、抵顶位，

35、加压机构，

351、气缸筒，

352、活塞杆，

353、顶出座，

354、弹簧，

355、接触头，

361、伺服电机，

362、减速器，

363、联轴器，

3631、联轴器盖，

364、法兰结构

365、螺栓

37、装置外壳，

371、第一壳体，

372、第二壳体，

3711、第二转轴，

3713、第一扣合结构，

3723、第二扣合结构，

373、短纤维出口，

40、送料料斗，

52、压辊加压装置，

53、胶辊加压装置，

61、长纤维，

62、短纤维，

70、基体材料熔体，

81、水平线，

82、公切线

具体实施方式

接下来，为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

如图2所示，本实施例提供了一种纤维增强复合材料混合设备，述纤维增强复合材料混合设备包括纤维切断装置30，第一阶挤出装置，第二阶挤出装置；在图2所示实施例中，第一阶挤出装置为第一阶螺杆挤出机10，第二阶挤出装置为第二阶螺杆挤出机20。

第一阶挤出装置中基体材料挤出口对第二阶挤出装置的进料口供料；供料的具体方式，可以如图4所示，将基体材料熔体70从第一阶螺杆挤出机的挤出口模11处挤出，然后基体材料熔体70在重力作用下，流入到第二阶螺杆挤出机的进料口22中。

纤维切断装置的短纤维出口373设置于第二阶挤出装置的进料口22上方，对第二阶挤出装置的进料口22供料。在图2所示实施例中，第一阶挤出装置中基体材料挤出口与纤维切断装置的短纤维出口对第二阶挤出装置的同一进料口供料。

在图8所示实施例中，第二阶挤出装置具有第一进料口221与第二进料口222；第一阶挤出装置中基体材料挤出口对第二阶挤出装置的第一进料口221供料；所述纤维切断装置的短纤维出口设置于第二阶挤出装置的第二进料口222上方，对第二阶挤出装置的第二进料口222供料。在第二阶挤出装置中设置两个进料口，分别用于基体材料以及短纤维的进料，可以将第一阶挤出装置与纤维切断装置二者距离拉开，避免二者机械结构相互干涉。

更具体的，图8所示实施例中，沿螺杆挤出装置的传送方向，第一进料口221位于第二进料口222的前方。先进行基体材料进料，后进行玻纤进料的方式可以提高二者的混合均匀度。

采用基体材料和短纤维分别在两个进料口中进料的方案，可以拉开第一阶挤出装置与纤维切断装置之间的距离，给纤维切断装置更宽裕的安装空间，因此纤维切断装置的出料口能更贴近第二阶挤出装置的进料口。

实施例中，纤维切断装置结构如图3a、图3b、图3c所示，所述纤维切断装置包括刀辊31、压辊32、胶辊33、加压支架34，加压机构35与动力机构；

刀辊31与压辊32设置于同一加压支架上，刀辊31及压辊32与胶辊33相对设置，所述胶辊33的辊表面为弹性面，具体到不同实施例中，胶辊的辊表面可以是橡胶、硅胶、弹性塑料等材质，所述刀辊31上设置有刀辊切削刃；

刀辊与压辊设置于同一加压支架上，所以刀辊和压辊可以被同一加压支架带动而运动。

所述加压机构35驱动加压支架34做靠近或远离胶辊33的运动，当加压机构35驱动加压支架34远离胶辊33时，设置在同一加压支架上的刀辊31与压辊32远离胶辊33，当加压机构35驱动加压支架34靠近胶辊33时，设置在同一加压支架上的刀辊31与压辊32也靠近胶辊33，直至压紧胶辊或压紧胶辊与压辊及刀辊之间的纤维。

所述动力机构与主动辊传动连接，驱动主动辊转动，并在加压机构驱动加压支架靠近胶辊时，被动力机构驱动的主动辊通过摩擦力驱动从动辊转动，所述主动辊选自胶辊、刀辊与压辊中的一个或两个，所述从动辊为胶辊、刀辊与压辊中除主动辊之外的。摩擦力可以通过辊与辊之间的纤维与辊表面的摩擦进行传导，摩擦力也可以通过辊与辊表面的接触摩擦进行传导。

在加压机构35驱动加压支架34靠近胶辊33时，压辊32与胶辊33之间具有压紧纤维并容纤维通过的间隙，由于压辊32与胶辊33的转动，带动长纤维不断向刀辊31方向运动。

刀辊31与胶辊33之间具有容纤维通过并切断纤维的间隙，长纤维通过压辊32与胶辊33之间的间隙进入刀辊31与胶辊33之间的间隙，长纤维进入刀辊31与胶辊33之间的间隙后被转动的刀辊31与胶辊33压紧并被刀辊31上设置的刀辊切削刃切断为短纤维；

所述纤维切断装置还包括装置外壳37，所述刀辊31、压辊32、胶辊33与加压支架34设置于装置外壳37内，所述装置外壳下方设置有短纤维出口，所述短纤维出口位于刀辊与胶辊之间的间隙下方。另外，为了对第二阶挤出装置供料，纤维切断装置的短纤维出口设置于第二阶挤出装置的进料口上方，被刀辊切断为短纤维的物料可以直接下落到第二阶螺杆挤出机的进料口22。

在不同的实施例中，装置外壳37以置换为装置外框架，使用装置外壳的有益效果之一是封闭性更佳，使纤维不易受到气流等影响。

在某些实施例中，纤维切断装置中的加压支架34包括连臂341与辊座342，刀辊31与压辊32设置于辊座342上，连臂341与辊座342铰接，铰接轴为第一转轴343，连臂341的一端与装置外壳37或装置外框架铰接，铰接轴为第二转轴3711；

所述加压机构35与装置外壳37或装置外框架相固定，加压机构35包括动力组件与顶出件，所述动力组件驱动顶出件往复运动，所述顶出件驱动连臂绕第二转轴转动。具体的，在不同实施例中，加压机构可以选用液压缸、气缸或电动机构等执行机构，也可以选用由齿轮齿条等构成的机械结构等。以液压缸或气缸为例，动力组件包括缸筒和活塞等组成，顶出件包括液压杆或气压杆等活塞杆。或者在使用电动机构作为加压机构的实施例中，可以由伺服电机等电机提供动力，通过齿轮，齿条等机械结构将电机轴的转动转换为顶出件的往复运动。

某些实施例中，顶出件与加压支架之间通过滑槽与滑块的配合实现顶出件对加压支架的力传动，以驱动加压支架运动。具体的，例如在顶出件上设置有滑块，在加压支架上设置有滑槽，所述滑块设置于滑槽中，并沿滑槽滑动配合，以实现力的传递，同时避免机械干涉。

在某些实施例中，顶出件抵顶于加压支架34上。进一步地，在不同实施例中，顶出件可以直接抵顶于加压支架34上，也可以通过其他机构或元件传动而间接抵顶于加压支架34上。顶出件可以具有缓冲结构，或者顶出件与加压支架之间可以设置有缓冲元件，以实现更好的加压效果，保持刀辊、压辊与胶辊之间的压力，同时缓冲在切断纤维过程中，进料、切断导致的设备振动，保证纤维切断的质量。

具体如图3a、图3b所示实施例中，加压机构35与第一转轴343接触，通过第一转轴343向加压支架的整体传递压力。这样，加压支架34就能根据刀辊31和压辊32的相对位置自动调整辊座342的角度，从而实现仅用1套加压结构就能实现向刀辊和压辊的加压。

更具体的，参见图3a-图3e所示实施例，加压机构包括气缸筒351、顶出座353、活塞杆352、弹簧354、接触头355，气缸筒351安装于设备外壳37上，顶出座353固定在气缸筒351上，活塞杆352自顶出座353中穿出；弹簧354、接触头355分别与活塞杆352套接，弹簧354的两端分别抵顶于顶出座353与接触头355上，其中弹簧354可以采用蝶形弹簧等。如图3e所示，接触头抵顶在加压支架34的抵顶位346上，抵顶位346可以做成表面光滑的柱状或球状等曲面形状，以便于接触头355与加压支架在运动过程中二者角度改变时抵顶处的滑动。

上述结构中，气缸筒351与活塞等构成了加压机构的动力组件，接触头355、弹簧354、活塞杆352等构成了加压机构的顶出件。其中接触头355、弹簧354、活塞杆352形成缓冲结构，可以保证顶出件与加压支架的接触压力，又有效缓冲了在切断纤维的过程中的设备振动。

如图3a-图3e、图8所示，为了节约装置所占空间，加压支架包括第一连臂3411与第二连臂3412，所述第一连臂3411与第二连臂3412对称设置于加压支架的两侧。这样，刀辊31与压辊32设置于两个连臂之间，在加压支架往复运动时，不易被连臂所阻挡。

为了方便装配、维修，纤维切断装置的装置外壳37包括第一壳体371与第二壳体372，第一壳体的一端与第二壳体的一端铰接，第一壳体的另一端与第二壳体的另一端活动连接，所述加压机构设置于第一壳体上。图3a、图3b显示了正常工作时，第一壳体371与第二壳体372闭合，构成装置外壳闭合状态的示意图，图3c则显示了图3a、图3b所示纤维切断装置的装置外壳在打开时的剖面结构示意图。其中第一壳体371与第二壳体372分别设置有相适配的活动连接结构，以实现二者的连接，并实现快速的分拆。例如图3c所示，第一壳体371在与第二壳体372活动连接的一端设置有第一扣合结构3713，第二壳体732在于第一壳体371活动连接的一端设置有第二扣合结构3723，第一扣合结构与第二扣合结构相互扣接，实现第一壳体与第二壳体的活动连接，在另外一些实施例中，为了实现第一壳体与第二壳体的活动连接，上述活动连接结构还可以是插销-销孔结构，法兰螺栓连接结构等。

为了使结构更紧凑，在某些实施例中，如图3a-图3e所示，第一壳体的一端与第二壳体的一端铰接于第二转轴3711。这样，第二转轴3711既可以作为连臂与装置外壳之间相对转动的转轴，也可以作为装置外壳两部分之间相互转动的转轴。

在某些实施例中，如图3a-图3e所示，胶辊33为主动辊，刀辊31与压辊32为从动辊，结合图5，刀辊31包括刀辊辊轴311、刀辊辊体312与刀辊轴承313，所述刀辊辊体312为圆筒状，刀辊辊体内壁内嵌有刀辊轴承313，刀辊辊轴311穿过刀辊轴承的轴承孔，与刀辊辊体312转动连接。这样，在被胶辊带动转动时，刀辊辊体312可以相对于刀辊辊轴311旋转。

本实施例中，圆筒形包括圆柱的侧面，某些圆筒形还包括圆柱的底面，若不包括圆柱的底面则为两端开口的圆筒状，若圆柱只有一端具有底面，另一端没有底面则为一端开口的圆筒状。

与图3a、图3b、图3c所示实施例类似，在图3d与图3e所示实施例中，提供了与之类似的纤维切断装置，不同之处在于：

在图3a等所示的实施例中，连臂341的下端与装置外壳37或装置外框架铰接于第二转轴3711，而在图3d所示的实施例中，连臂341的上端与装置外壳37或装置外框架铰接于第二转轴3711。

进一步地，在纤维切断装置实施例中，刀辊31与胶辊33压紧时，刀辊与胶辊的公切线82沿短纤维62下落方向延伸(方向见图3d中公切线82上的箭头所指向)，且与水平线81的夹角A(详见图3d所示A角)为0°-60°，所述水平线为与铅直线垂直的直线。

更进一步地，刀辊31与胶辊33压紧时，刀辊与胶辊的公切线82与水平线81的夹角为0°-40°。

更优选的，刀辊31与胶辊33压紧时，刀辊与胶辊的公切线82与水平线81的夹角为10°-30°。因为通过实验，我们发现刀辊与胶辊的公切线82与水平线81的夹角在10°-30°时效果最佳。通过倾斜配置使被短切的纤维具备沿刀辊与胶辊的公切线的初始速度，其轨迹末端和流动的膜状融熔树脂融合，通过膜状融熔树脂的流动实现短切纤维和膜状融熔树脂的均匀混合。

如图6、图7所示，对应两个连臂，每个连臂也连接有一辊座342，两个辊座之间连接有第一转轴343，在辊座342的一侧设置有压辊安装位，压辊安装位中设置有压辊轴承3421，压辊的两端分别穿入到压辊轴承3421的压辊轴承孔3422中。在辊座342的另一侧，设置有刀辊安装位，所述刀辊安装位如图5与图7所示，具有刀辊辊轴轴孔3433，刀辊辊轴311穿入刀辊辊轴轴孔3433，并与刀辊辊轴轴孔3433紧配合，由刀辊辊体312的转动由刀辊中内置的刀辊轴承313支持。

在某些实施例中，如图3a、图3b、图3c、图6所示，所述胶辊33为主动辊，所述刀辊31与压辊32为从动辊，胶辊33包括胶辊辊轴331、胶辊辊体332、胶辊衬套334，所述胶辊为悬臂结构，胶辊的一端与动力机构传动连接，另一端悬空设置，所述动力机构为电机，例如图6所示伺服电机361，伺服电机输出轴与减速器362传动连接，减速器362与胶辊辊轴的一端通过联轴器363传动连接；

所述胶辊辊体332为两端开口的圆筒状，所述胶辊衬套344为一端开口的圆筒状，胶辊辊轴331外表面套设有胶辊衬套344，胶辊衬套344与胶辊辊体的内壁之间紧配合，胶辊衬套不开口的一端通过轴向的紧固件与转轴的一端相固定，所述紧固件与转轴活动连接，所述活动连接系指可以通过非破坏性的拆卸将相连接的二者拆卸分开，具体的，所述紧固件可以是螺栓、螺钉、销钉、卡件等。在实施例中，胶辊辊轴331与胶辊衬套344之间可以是间隙配合，胶辊辊轴331与胶辊衬套344二者之间的传动通过紧固件施力带动；而胶辊衬套344与胶辊辊体332之间采用紧配合，胶辊衬套344与胶辊辊体332二者之间的传动靠二者之间的摩擦力带动。

采用上述各实施例的方案，可以有效缩短纤维切断装置与第二阶挤出装置之间的距离，缩短短纤维的下落路径，可以做到取消送料料斗，或大大缩短送料料斗的长度，避免纤维成团造成进料不均。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (15)

1.一种纤维切断装置，其特征在于，所述纤维切断装置包括刀辊、压辊、胶辊、加压支架，加压机构与动力机构；

所述刀辊与压辊设置于同一加压支架上，所述胶辊与刀辊及压辊相对设置，所述胶辊的辊表面为弹性面，所述刀辊上设置有刀辊切削刃；

所述加压机构驱动加压支架做靠近或远离胶辊的运动，所述动力机构与主动辊传动连接，驱动主动辊转动，并在加压机构驱动加压支架靠近胶辊时，被动力机构驱动的主动辊通过摩擦力驱动从动辊转动，所述主动辊选自胶辊、刀辊与压辊中的一个或两个，所述从动辊为胶辊、刀辊与压辊中除主动辊之外的；

在加压机构驱动加压支架靠近胶辊时，压辊与胶辊之间具有压紧纤维并容纤维通过的间隙，刀辊与胶辊之间具有容纤维通过并切断纤维的间隙，长纤维通过压辊与胶辊之间的间隙进入刀辊与胶辊之间的间隙，长纤维进入刀辊与胶辊之间的间隙后被转动的刀辊与胶辊压紧并被刀辊上设置的刀辊切削刃切断为短纤维；

所述纤维切断装置还包括装置外壳或装置外框架，所述刀辊、压辊、胶辊与加压支架设置于装置外壳或装置外框架内，所述装置外壳或装置外框架下方设置有短纤维出口，所述短纤维出口位于刀辊与胶辊之间的间隙下方。

2.根据权利要求1所述的纤维切断装置，其特征在于，所述加压支架包括连臂与辊座，所述刀辊与压辊设置于辊座上，所述连臂与辊座铰接，铰接轴为第一转轴，连臂的一端与装置外壳或装置外框架铰接，铰接轴为第二转轴；

所述加压机构与装置外壳或装置外框架相固定，加压机构包括动力组件与顶出件，所述动力组件驱动顶出件往复运动，所述顶出件驱动连臂绕第二转轴转动。

3.根据权利要求2所述的纤维切断装置，其特征在于，所述顶出件直接或间接地抵顶于加压支架上。

4.根据权利要求2所述的纤维切断装置，其特征在于，所述加压支架包括第一连臂与第二连臂，所述第一连臂与第二连臂对称设置于加压支架的两侧。

5.根据权利要求4所述的纤维切断装置，其特征在于，所述第一转轴连接第一连臂与第二连臂，所述顶出件直接或间接地抵顶于第一转轴。

6.根据权利要求2所述的纤维切断装置，其特征在于，所述纤维切断装置的装置外壳包括第一壳体与第二壳体，第一壳体的一端与第二壳体的一端铰接，第一壳体的另一端与第二壳体的另一端活动连接，所述加压机构设置于第一壳体上。

7.根据权利要求6所述的纤维切断装置，其特征在于，所述第一壳体的一端与第二壳体的一端铰接于第二转轴。

8.根据权利要求1所述的纤维切断装置，其特征在于，所述胶辊为主动辊，所述刀辊与压辊为从动辊，所述刀辊包括刀辊辊轴、刀辊辊体与刀辊轴承，所述刀辊辊体为圆筒状，刀辊辊体内壁内嵌有刀辊轴承，刀辊辊轴穿过刀辊轴承的轴承孔，与刀辊辊体转动连接。

9.根据权利要求1所述的纤维切断装置，其特征在于，所述胶辊为主动辊，所述刀辊与压辊为从动辊，所述胶辊包括胶辊辊轴、胶辊辊体、胶辊衬套，所述胶辊为悬臂结构，胶辊的一端与动力机构传动连接，另一端悬空设置，所述动力机构为电机，电机输出轴与减速器传动连接，减速器与胶辊辊轴的一端通过联轴器传动连接；

所述胶辊辊体为两端开口的圆筒状，所述胶辊衬套为一端开口的圆筒状，胶辊辊轴外表面套设有胶辊衬套，胶辊衬套与胶辊辊体的内壁之间紧配合，胶辊衬套不开口的一端通过轴向的紧固件与转轴的一端相固定，所述紧固件与转轴活动连接。

10.根据权利要求1所述的纤维切断装置，其特征在于，刀辊与胶辊压紧时，刀辊与胶辊的公切线沿短纤维下落方向延伸，且与水平线的夹角为0°-60°。

11.根据权利要求10所述的纤维切断装置，其特征在于，刀辊与胶辊压紧时，刀辊与胶辊的公切线与水平线的夹角为0°-40°。

12.根据权利要求11所述的纤维切断装置，其特征在于，刀辊与胶辊压紧时，刀辊与胶辊的公切线与水平线的夹角为10°-30°。

13.一种纤维增强复合材料混合设备，其特征在于，所述纤维增强复合材料混合设备包括纤维切断装置，第一阶挤出装置，第二阶挤出装置；

所述纤维切断装置为权利要求1至12任意一项所述的纤维切断装置；

所述第一阶挤出装置中基体材料挤出口对第二阶挤出装置的进料口供料；

所述纤维切断装置的短纤维出口设置于第二阶挤出装置的进料口上方，对第二阶挤出装置的进料口供料。

14.根据权利要求13所述的纤维增强复合材料混合设备，其特征在于，所述第二阶挤出装置具有第一进料口与第二进料口；

所述第一阶挤出装置中基体材料挤出口对第二阶挤出装置的第一进料口供料；

所述纤维切断装置的短纤维出口设置于第二阶挤出装置的第二进料口上方，对第二阶挤出装置的第二进料口供料。

15.根据权利要求13所述的纤维增强复合材料混合设备，其特征在于，所述第一阶挤出装置中基体材料挤出口与纤维切断装置的短纤维出口对第二阶挤出装置的同一进料口供料。