CN107723872A - 一种干式超声波多股纤维展宽设备及其方法 - Google Patents

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季正风
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Abstract

本发明公开了一种干式超声波多股纤维展宽设备，包括收卷单元、干式超声波扩展单元和送纱单元；所述送纱单元的出纱端与干式超声波扩展单元的入纱端连接；所述干式超声波扩展单元的出纱端与收卷单元的入纱端连接；本发明在不改变原丝的所有物理特性前提下，工艺简单，无需使用水资源，也无需使用烘干设备，达到低能耗，无污染，超声波超高频震动的能量不经过液体媒介直接传导到多股纤维束，使多股纤维束均匀的展宽展薄，高速高效地展宽多股纤维丝束。

Description

一种干式超声波多股纤维展宽设备及其方法
技术领域
本发明属于纺织机械领域，尤其涉及一种干式超声波多股纤维展宽设备及其方法。
背景技术
目前常用超声波液体槽展宽碳纤维丝，然而在液体里用超声波展宽具有以下弊端：
1、在液体中会清洗掉原丝的上浆剂，与后续使用的环氧树脂结合强度不好；
2、重新上浆后会使克重增加，多股纤维变硬，不利于后续织布，更不方便做结构件；
3、增加设备结构的复杂性，故障率也高；
4、增加能耗，因为超声波在液体中能耗浪费大，而且要再烘干；
5、增加环境污染，会产生废水。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种干式超声波多股纤维展宽设备及其方法，具有展宽效果好，能源消耗小等特点。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种干式超声波多股纤维展宽设备，包括收卷单元、干式超声波扩展单元和送纱单元；所述送纱单元的出纱端与干式超声波扩展单元的入纱端连接；所述干式超声波扩展单元的出纱端与收卷单元的入纱端连接。
进一步的，所述干式超声波扩展单元包括张力控制组件和超声波换能器；从所述送纱单元出纱端拉出的多股纤维依次跨过阵列排布的若干张力控制组件；每两相邻所述张力控制组件之间对应设置有超声波换能器。
进一步的，所述超声波换能器包括超声波发生器、导波辊和弹性支撑架；所述超声波发生器的声波激发部对应在导波辊的辊轴端部；每两相邻所述张力控制组件之间的多股纤维跨过对应的导波辊；所述导波辊支撑设置在弹性支撑架上。
进一步的，所述张力控制组件包括主动张力辊、主动张力辊驱动电机、张力感应辊和调整辊；所述主动张力辊与驱动电机主动张力辊驱动连接；所述张力感应辊上的张力感应器能识别所跨过的多股纤维局部张力；所述多股纤维依次跨过调整辊、张力感应辊和主动张力辊；所述张力感应辊的信号输出端与对应的主动张力辊驱动电机的信号输入端连接。
进一步的，还包括收纱导辊和出纱导辊；所述收纱导辊设置在干式超声波扩展单元的出纱端，从干式超声波扩展单元拉出的多股纤维跨过收纱导辊；所述出纱导辊设置在干式超声波扩展单元的入纱端，从送纱单元拉出的多股纤维跨过出纱导辊。
进一步的，还包括干式超声波扩展热箱、机架和腔体加热装置；所述干式超声波扩展热箱为气体空腔，所述干式超声波扩展热箱支撑设置在所述机架上，所述干式超声波扩展单元设置在干式超声波扩展热箱的加热腔体中；所述干式超声波扩展热箱的加热腔体中还设置有腔体加热装置。
进一步的，所述送纱单元包括多股纤维原料桶、送纱辊轮组、送纱压辊和送纱牵引辊；所述多股纤维从多股纤维原料桶拉出并依次跨过送纱辊轮组、送纱压辊和送纱牵引辊；所述送纱压辊和送纱牵引辊的滚面相切，且相切处压过送纱压辊和送纱牵引辊之间的多股纤维；所述多股纤维原料桶上设置有送纱张力机构。
进一步的，所述收卷单元包括展宽纱收纱盘、收纱辊轮组、红外跟踪纠偏装置、收纱牵引辊和收纱压辊；从干式超声波扩展单元出纱端拉出的多股纤维依次跨过收纱牵引辊、收纱压辊和收纱辊轮组，所述收纱辊轮组收纱端拉出的多股纤维绕设在展宽纱收纱盘上；所述收纱压辊和收纱辊轮组之间对应设置有红外跟踪纠偏装置；所述展宽纱收纱盘上设置有收纱张力机构。
进一步的，还包括收纱盘电机、滚珠丝杆机构和丝杆机构驱动电机；所述收纱盘电机与展宽纱收纱盘驱动连接；所述丝杆机构驱动电机与滚珠丝杆机构驱动连接；所述滚珠丝杆机构的丝杆驱动方向与展宽纱收纱盘轴向方向平行；所述滚珠丝杆机构的丝杆可驱动收纱盘电机和展宽纱收纱盘沿轴向平动；所述红外跟踪纠偏装置的信号输出端与丝杆机构驱动电机的信号输入端连接。
进一步的，一种干式超声波多股纤维展宽设备的方法：
干式超声波扩展方法：若干主动张力辊驱动电机分别驱动对应的主动张力辊，带动多股纤维连续从送纱单元中拉出，同时各主动张力辊电机根据张力感应辊获得的反馈信号，调整各自主动张力辊输出扭力，使多股纤维的各处张力都保持在设定的张力范围内；启动超声波发生器，超声波发生器的声波激发部将振动能沿导波辊的辊轴传递至导波辊上，最终将超声波的振动能传递至多股纤维上使其横向扩展；同时超声波发生器的超声波频率27MHz-150MHz，腔体加热装置保持干式超声波扩展热箱腔体内温度20度-100度。
收纱方法：收纱盘电机驱动展宽纱收纱盘连续卷取从干式超声波扩展单元的出纱端拉出的多股纤维，丝杆机构驱动电机根据红外跟踪纠偏装置发出的反馈信号，滚珠丝杆机构的丝杆驱动收纱盘电机和展宽纱收纱盘沿轴向平动调整，使多股纤维整齐的绕入展宽纱收纱盘中。
有益效果：本发明由湿式的水介质更改为现在的金属固体介质直接传导超声波能，的在不改变原丝的所有物理特性前提下，工艺简单，无需使用水资源，也无需使用烘干设备，达到低能耗，无污染，超声波超高频震动的能量不经过液体媒介直接传导到多股纤维，使多股纤维均匀的展宽展薄，高速高效地展宽多股纤维丝束。
附图说明
附图1为本发明整体结构示意图；
附图2为超声波换能器结构示意图；
附图3为展宽纱收纱盘驱动部分局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至3所示，一种干式超声波多股纤维展宽设备，包括收卷单元1、干式超声波扩展单元20和送纱单元25；所述送纱单元25的出纱端与干式超声波扩展单元20的入纱端连接；所述干式超声波扩展单元20的出纱端与收卷单元1的入纱端连接。
所述干式超声波扩展单元20包括张力控制组件37和超声波换能器9；从所述送纱单元25出纱端拉出的多股纤维18依次跨过阵列排布的若干张力控制组件37；每两相邻所述张力控制组件37之间对应设置有超声波换能器9。
所述超声波换能器9包括超声波发生器27、导波辊26和弹性支撑架15；所述超声波发生器27的声波激发部对应在导波辊26的辊轴端部，超声波发生器27的声波激发部将振动能沿导波辊26的辊轴传递至导波辊26上，最终将超声波的振动能传递至多股纤维18上使其横向扩展，采用固体传导进一步提高了超声波振动能的使用效率；每两相邻所述张力控制组件37之间的多股纤维18跨过对应的导波辊26；所述导波辊26支撑设置在弹性支撑架15上。
所述张力控制组件37包括主动张力辊22、主动张力辊驱动电机、张力感应辊21和调整辊8；所述主动张力辊与驱动电机主动张力辊22驱动连接；所述张力感应辊21上的张力感应器能识别所跨过的多股纤维18局部张力；所述多股纤维18依次跨过调整辊8、张力感应辊21和主动张力辊22；所述张力感应辊21的信号输出端与对应的主动张力辊驱动电机的信号输入端连接；调整调整辊8的包围角可调整多股纤维18的展宽宽度。
还包括收纱导辊19和出纱导辊10；所述收纱导辊19设置在干式超声波扩展单元20的出纱端，从干式超声波扩展单元20拉出的多股纤维18跨过收纱导辊19；所述出纱导辊10设置在干式超声波扩展单元20的入纱端，从送纱单元25拉出的多股纤维跨过出纱导辊10。
还包括干式超声波扩展热箱35、机架12和腔体加热装置7；所述干式超声波扩展热箱35为气体空腔，所述干式超声波扩展热箱35支撑设置在所述机架12上，所述干式超声波扩展单元20设置在干式超声波扩展热箱35的加热腔体中；所述干式超声波扩展热箱35的加热腔体中还设置有腔体加热装置7。
所述送纱单元25包括多股纤维原料桶13、送纱辊轮组24、送纱压辊23和送纱牵引辊11；所述多股纤维18从多股纤维原料桶13拉出并依次跨过送纱辊轮组24、送纱压辊23和送纱牵引辊11；所述送纱压辊23和送纱牵引辊11的滚面相切，且相切处压过送纱压辊23和送纱牵引辊11之间的多股纤维18；所述多股纤维原料桶13上设置有送纱张力机构14。
所述收卷单元1包括展宽纱收纱盘4、收纱辊轮组16、红外跟踪纠偏装置17、收纱牵引辊5和收纱压辊6；从干式超声波扩展单元20出纱端拉出的多股纤维18依次跨过收纱牵引辊5、收纱压辊6和收纱辊轮组16，所述收纱辊轮组16收纱端拉出的多股纤维18绕设在展宽纱收纱盘4上；所述收纱压辊6和收纱辊轮组16之间对应设置有红外跟踪纠偏装置17；所述展宽纱收纱盘4上设置有收纱张力机构。
还包括收纱盘电机29、滚珠丝杆机构28和丝杆机构驱动电机31；所述收纱盘电机29与展宽纱收纱盘4驱动连接；所述丝杆机构驱动电机31与滚珠丝杆机构28驱动连接；所述滚珠丝杆机构28的丝杆驱动方向与展宽纱收纱盘4轴向方向平行；所述滚珠丝杆机构28的丝杆可驱动收纱盘电机29和展宽纱收纱盘4沿轴向平动；所述红外跟踪纠偏装置17的信号输出端与丝杆机构驱动电机31的信号输入端连接。
一种干式超声波多股纤维展宽设备的工作过程做如下解释：
干式超声波扩展方法：若干主动张力辊驱动电机分别驱动对应的主动张力辊22，带动多股纤维18连续从送纱单元25中拉出，同时各主动张力辊电机根据张力感应辊21获得的反馈信号，调整各自主动张力辊22输出扭力，使多股纤维18的各处张力都保持在设定的张力范围内；启动超声波发生器27，超声波发生器27的声波激发部将振动能沿导波辊26的辊轴传递至导波辊26上，最终将超声波的振动能传递至多股纤维18上使其横向扩展；同时超声波发生器27的超声波频率27MHz-150MHz，腔体加热装置7保持干式超声波扩展热箱35腔体内温度20度-100度。
收纱方法：收纱盘电机29驱动展宽纱收纱盘4连续卷取从干式超声波扩展单元20的出纱端拉出的多股纤维18，丝杆机构驱动电机31根据红外跟踪纠偏装置17发出的反馈信号，滚珠丝杆机构28的丝杆驱动收纱盘电机29和展宽纱收纱盘4沿轴向平动调整，使多股纤维18整齐的绕入展宽纱收纱盘4中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：包括收卷单元(1)、干式超声波扩展单元(20)和送纱单元(25)；所述送纱单元(25)的出纱端与干式超声波扩展单元(20)的入纱端连接；所述干式超声波扩展单元(20)的出纱端与收卷单元(1)的入纱端连接。
2.根据权利要求1所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：所述干式超声波扩展单元(20)包括张力控制组件(37)和超声波换能器(9)；从所述送纱单元(25)出纱端拉出的多股纤维(18)依次跨过阵列排布的若干张力控制组件(37)；每两相邻所述张力控制组件(37)之间对应设置有超声波换能器(9)。
3.根据权利要求2所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：所述超声波换能器(9)包括超声波发生器(27)、导波辊(26)和弹性支撑架(15)；所述超声波发生器(27)的声波激发部对应在导波辊(26)的辊轴端部；每两相邻所述张力控制组件(37)之间的多股纤维(18)跨过对应的导波辊(26)；所述导波辊(26)支撑设置在弹性支撑架(15)上。
4.根据权利要求2所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：所述张力控制组件(37)包括主动张力辊(22)、主动张力辊驱动电机、张力感应辊(21)和调整辊(8)；所述主动张力辊与驱动电机主动张力辊(22)驱动连接；所述张力感应辊(21)上的张力感应器能识别所跨过的多股纤维(18)局部张力；所述多股纤维(18)依次跨过调整辊(8)、张力感应辊(21)和主动张力辊(22)；所述张力感应辊(21)的信号输出端与对应的主动张力辊驱动电机的信号输入端连接。
5.根据权利要求2所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：还包括收纱导辊(19)和出纱导辊(10)；所述收纱导辊(19)设置在干式超声波扩展单元(20)的出纱端，从干式超声波扩展单元(20)拉出的多股纤维(18)跨过收纱导辊(19)；所述出纱导辊(10)设置在干式超声波扩展单元(20)的入纱端，从送纱单元(25)拉出的多股纤维跨过出纱导辊(10)。
6.根据权利要求1所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：还包括干式超声波扩展热箱(35)、机架(12)和腔体加热装置(7)；所述干式超声波扩展热箱(35)为气体空腔，所述干式超声波扩展热箱(35)支撑设置在所述机架(12)上，所述干式超声波扩展单元(20)设置在干式超声波扩展热箱(35)的加热腔体中；所述干式超声波扩展热箱(35)的加热腔体中还设置有腔体加热装置(7)。
7.根据权利要求1所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：所述送纱单元(25)包括多股纤维原料桶(13)、送纱辊轮组(24)、送纱压辊(23)和送纱牵引辊(11)；所述多股纤维(18)从多股纤维原料桶(13)拉出并依次跨过送纱辊轮组(24)、送纱压辊(23)和送纱牵引辊(11)；所述送纱压辊(23)和送纱牵引辊(11)的滚面相切，且相切处压过送纱压辊(23)和送纱牵引辊(11)之间的多股纤维(18)；所述多股纤维原料桶(13)上设置有送纱张力机构(14)。
8.根据权利要求1所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：所述收卷单元(1)包括展宽纱收纱盘(4)、收纱辊轮组(16)、红外跟踪纠偏装置(17)、收纱牵引辊(5)和收纱压辊(6)；从干式超声波扩展单元(20)出纱端拉出的多股纤维(18)依次跨过收纱牵引辊(5)、收纱压辊(6)和收纱辊轮组(16)，所述收纱辊轮组(16)收纱端拉出的多股纤维(18)绕设在展宽纱收纱盘(4)上；所述收纱压辊(6)和收纱辊轮组(16)之间对应设置有红外跟踪纠偏装置(17)；所述展宽纱收纱盘(4)上设置有收纱张力机构。
9.根据权利要求8所述的一种干式超声波多股纤维展宽设备，其特征在于：还包括收纱盘电机(29)、滚珠丝杆机构(28)和丝杆机构驱动电机(31)；所述收纱盘电机(29)与展宽纱收纱盘(4)驱动连接；所述丝杆机构驱动电机(31)与滚珠丝杆机构(28)驱动连接；所述滚珠丝杆机构(28)的丝杆驱动方向与展宽纱收纱盘(4)轴向方向平行；所述滚珠丝杆机构(28)的丝杆可驱动收纱盘电机(29)和展宽纱收纱盘(4)沿轴向平动；所述红外跟踪纠偏装置(17)的信号输出端与丝杆机构驱动电机(31)的信号输入端连接。
10.一种干式超声波多股纤维展宽设备的方法，其特征在于：
干式超声波扩展方法：若干主动张力辊驱动电机分别驱动对应的主动张力辊(22)，带动多股纤维(18)连续从送纱单元(25)中拉出，同时各主动张力辊电机根据张力感应辊(21)获得的反馈信号，调整各自主动张力辊(22)输出扭力，使多股纤维(18)的各处张力都保持在设定的张力范围内；启动超声波发生器(27)，超声波发生器(27)的声波激发部将振动能沿导波辊(26)的辊轴传递至导波辊(26)上，最终将超声波的振动能传递至多股纤维(18)上使其横向扩展；同时超声波发生器(27)的超声波频率27MHz-150MHz，腔体加热装置(7)保持干式超声波扩展热箱(35)腔体内温度20度-100度。
收纱方法：收纱盘电机(29)驱动展宽纱收纱盘(4)连续卷取从干式超声波扩展单元(20)的出纱端拉出的多股纤维(18)，丝杆机构驱动电机(31)根据红外跟踪纠偏装置(17)发出的反馈信号，滚珠丝杆机构(28)的丝杆驱动收纱盘电机(29)和展宽纱收纱盘(4)沿轴向平动调整，使多股纤维(18)整齐的绕入展宽纱收纱盘(4)中。
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