CN110042526A - 一种机织碳纤维单向布用展纤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纤维编织生产中的展纤技术领域，尤其涉及一种机织碳纤维单向布用展纤装置，该装置包括：预热展纤辊，其表面部分包绕经过的纱线并对纱线进行加热；棱形展纤辊，该棱形展纤辊转动设置，其表面部分包绕经过的纱线，且其转动的表面设置有高程差，以改变经过其表面的纱线与棱形展纤辊转轴中心的距离；牵拉辊，牵拉辊为主动辊，为经过预热展纤辊和棱形展纤辊的纱线提供牵拉动力；本发明中，通过将展纤辊设置为棱形的结构替代现有技术中的振动电机，棱形展纱辊转动时在其上的纱线的位置呈周期性变化，由此原理纱线也以一定的频率在振动，而此振动仅仅发生在纱线上，并不会对整个装置产生影响，而且纱线的展宽、展薄、展平效果更好。

Description

一种机织碳纤维单向布用展纤装置

技术领域

本发明涉及纤维编织生产中的展纤技术领域，尤其涉及一种机织碳纤维单向布用展纤装置。

背景技术

近年来，碳纤维作为一种高新材料，在国内外得到了广泛的应用。在工业应用中，通常都会通过单向预浸或编织的方式形成单向预浸布或编织布，以供进行下一步工艺。而在制作单向编织布的过程中，为得到厚度薄、低克重、性能好的单向编织布，需将碳纤维丝束充分展开至一定宽度。

将碳纤维进行展开的方式有很多种，常用的扩展方法有对辊挤压法、液体超声波法、垂直气流法等，但一般情况下，展纱效果越好，对纤维造成的损伤就越大。

公布号为CN104153085A的中国实用新型专利于2014年11月19日公开了一种碳纤维振动展纤装置，采用了一种振动电机，设置于两加热展纤辊上，使两加热展纤辊做上下运动，从而增大了两加热展纤辊在纤维包绕通道内对纤维的压力，达到了良好的纤维展纤目的。但是长期的振动难免会对整个装置造成损伤，例如紧固件脱落、转动辊磨损等情况，虽然其振动电机下还设置了减振机构，其目的是为了保护该装置，避免振动电机的振动传到机架上，但是减振机构并无法彻底解决振动对整个装置造成的损伤。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种机织碳纤维单向布用展纤装置，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是: 针对现有技术的不足，提供一种机织碳纤维单向布用展纤装置，减少展纤过程中的振动并达到更好的展纤效果。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种机织碳纤维单向布用展纤装置，该装置包括：

预热展纤辊，设置于该装置的入口处，其表面部分包绕经过的纱线，用于对经过的纱线进行加热；

棱形展纤辊，该棱形展纤辊转动设置，其表面部分包绕经过的纱线，且其转动的表面设置有高程差，以改变经过其表面的纱线与棱形展纤辊转轴中心的距离；

牵拉辊，所述牵拉辊为主动辊，为经过预热展纤辊和棱形展纤辊的纱线提供牵拉动力；

进一步地，所述棱形展纤辊的表面沿轴向设置有凸起的棱柱结构，所述棱柱结构沿棱形展纤辊的圆周表面均布设置，且棱柱结构表面磨圆角以减少对纱线的损伤。

进一步地，所述预热展纤辊和/棱形展纤辊上有电加热组件，所述电加热组件设置于预热展纤辊和/棱形展纤辊的轴心处。

进一步地，所述电加热组件包括：加热棒、加热棒套管以及设置在加热棒套管与展纤辊内壁之间的耐高温轴承；

加热棒的端部设置有与之电连接的导线，导线通电后加热棒产生热能；

加热棒套管套设于加热棒外部，用于加热棒的绝缘及热传导；

耐高温轴承设置有至少两个，分别设置于所述加热棒套管的两端，所述耐高温轴承的内外圈分别与加热棒套管的外壁、展纤辊的内壁固定，从而使得加热棒套管与展纤辊之间发生相对转动。

进一步地，所述预热展纤辊和/棱形展纤辊的轴心两端设置有用于固定所述耐高温轴承的容纳槽，所述加热棒套管的一端设置有外径大于加热棒套管的其余部分的外径且小于容纳槽内径的轴承托台，另一端设置有螺纹结构以通过紧固件将耐高温轴承固定在容纳槽内。

进一步地，所述棱形展纤辊的线速度为所述牵拉辊线速度的1%~99%，以使纱线与棱形展纤辊之间发生相对滑动。

进一步地，还包括张力伺服摆辊，纱线经所述牵拉辊后包饶经过张力伺服摆辊，所述张力伺服摆辊上设置有张力传感器，当张力传感器检测到张力变小时，张力伺服摆辊的摆角变大使纱线张力变大；当检测到张力变大时，伺服摆辊的摆角变小使纱线张力变小。

进一步地，所述牵拉辊的转速根据张力传感器检测到的张力大小来调节，当检测到张力过大时，牵拉辊的转速变慢；当检测到张力过小时，牵拉辊的转速变快。

进一步地，所述棱形展纤辊设置有至少一根。

进一步地，所述预热展纤辊与棱形展纤辊之间和/棱形展纤辊与牵拉辊之间还设置有若干第二展纤辊组，所述第二展纤辊组为至少两根平行设置的固定辊，纱线包绕过两固定辊之间，以进一步提高展纱效果。

本发明的有益效果为：本发明中，通过将展纤辊设置为棱形的结构替代现有技术中的振动电机，棱形展纱辊转动时在其上的纱线的位置呈周期性变化，由此原理纱线也以一定的频率在振动，而此振动仅仅发生在纱线上，并不会对整个装置产生影响，而且纱线的展宽、展薄、展平效果更好。

此外，本发明中，棱形展纤辊的线速度比牵拉辊的线速度慢，这样纱线在棱形展纤辊上发生相对滑动，使得纱线在棱形展纤辊上在加热的同时被反向牵拉成热碾压状态，展纱效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2~3为本发明中棱形展纤辊振动纱线的结构示意图；

图4为本发明中棱形展纤辊的结构示意图；

图5~6为本发明中棱形展纤辊横截面的其他结构示意图；

图7为本发明中棱形展纤辊的侧视图；

图8为图7的A向剖视图；

图9为图8中Ⅰ处的局部放大图；

图10为图8中Ⅱ处的局部放大图。

附图标记：1-预热展纤辊、2-棱形展纤辊、3-牵拉辊、4-电加热组件、5-伺服摆辊、6-第二展纤辊组、21-棱柱结构、41-加热棒、42-加热棒套管、43-耐高温轴承、51-张力传感器、121-容纳槽、421-轴承托台、422-螺纹结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示的机织碳纤维单向布用展纤装置，该装置包括：

预热展纤辊1，设置于该装置的入口处，其表面部分包绕经过的纱线并对纱线进行加热；

棱形展纤辊2，该棱形展纤辊2转动设置，其表面部分包绕经过的纱线，且其转动的表面设置有高程差，以改变经过其表面的纱线与棱形展纤辊2转轴中心的距离；

牵拉辊3，牵拉辊3为主动辊，为经过预热展纤辊1和棱形展纤辊2的纱线提供牵拉动力；

在上述实施例中，棱形展纤辊2表面有高程差的意思为，随着棱形展纤辊2的转动，其表面不同位置处与其转轴中心的距离是变化的，由于此变化，包饶在其表面的纱线的位置是跟随变化的，为了更加清楚地描述产生振动的原理，如图2所示，图中线条表示纱线，当中间的棱形展纤辊2的上表面转动至最高点时，此时的纱线跟随着箭头方向往上移动；如图3所示，当棱形展纤辊2的上表面处于两个最高点中间时（即处于最低点时），纱线往下移动；随着棱形展纤辊2的转动，在其上的纱线也以一定的频率上下移动，从而模拟了振动展纤，与现有技术相比，本发明的振动源自于棱形展纤辊2的转动，而棱形展纤辊2的转动是平滑的，并不会对整个装置产生太大影响，从而减少了展纤过程中的振动。本发明中棱形展纤辊2仅仅对需要振动的纱线产生了振动的效果，且在预热展纤辊1和牵拉辊3的加热牵拉下，展纱更加宽、薄、平，展纱效果更好。

作为上述实施例的优选，如图4所示，棱形展纤辊2的表面沿轴向设置有凸起的棱柱结构21，棱柱结构21沿棱形展纤辊2的圆周表面均布设置，且棱柱结构21表面磨圆角以减少对纱线的损伤。

这里需要指出的是，图4中所示的棱柱结构21仅仅为本发明的一种优选结构，棱柱结构21沿圆周表面均布可以使纱线的振动频率与棱形展纤辊2的转速呈正比，设置圆角的目的在于减少对纱线的损伤；此外，本发明的棱柱结构21不仅限于图4中所示的结构，如图5、图6所示的棱柱结构也均在本发明的保护范围之内。

作为上述实施例的优选，预热展纤辊1和/棱形展纤辊2上有电加热组件4，电加热组件4设置于预热展纤辊1和/棱形展纤辊2的轴心处。加热组件4设置于轴心处且沿轴向延伸，其目的在于从轴心发热，使纱线受热均匀。为了方便描述，在本实施例的以下部分，将预热展纤辊1和/棱形展纤辊2统称为展纤辊，附图中以棱形展纤辊2为模型进行解释说明电加热组件4的结构，并不能理解为仅仅在棱形展纤辊2上设置有电加热组件。

具体的，如图1、图7和图8所示，电加热组件4包括：加热棒41、加热棒套管42以及设置在加热棒套管42与展纤辊内壁之间的耐高温轴承43；

加热棒41的端部设置有与之电连接的导线，导线通电后加热棒41产生热能；

加热棒套管42套设于加热棒41外部，用于加热棒41的绝缘及热传导；

耐高温轴承43设置有至少两个，分别设置于加热棒套管42的两端，耐高温轴承43的内外圈分别与加热棒套管42的外壁、展纤辊的内壁固定，从而使得加热棒套管42与展纤辊之间发生相对转动。

需要指出的是，上述实施例中，展纤辊均设置为辊筒结构，即中空式，以便于将加热组件设置于其中。在上述实施例中，采用电加热的方式，为了绝缘设置了加热棒套管42，为了使与加热棒41相连的导线不至于随着展纤辊的转动而损伤，设置了耐高温轴承43以是加热棒41与展纤辊之间发生相对转动，从而保护了导线。耐高温轴承43为采用耐高温材料制成的轴承，在市场上均可购得，为现有技术，这里不再赘述。

为了在轴向固定加热组件4，如图8-10所示，展纤辊的轴心两端设置有用于固定耐高温轴承43的容纳槽121，加热棒套管42的一端设置有外径大于加热棒套管42的其余部分的外径且小于容纳槽121内径的轴承托台421，另一端设置有螺纹结构422以通过紧固件将耐高温轴承43固定在容纳槽121内。

在具体安装时，先将一个耐高温轴承43套在轴承托台421上，然后将加热棒套管42伸入展纤辊内，待将高温轴承43卡在容纳槽121与轴承托台421之间时，在另一端的螺纹结构422处装入高温轴承43并用紧固螺母将高温轴承卡在容纳槽121内，即完成了轴向的固定。

参照图1，为了进一步提高展纤效果，棱形展纤辊2的线速度为牵拉辊3线速度的1%~99%，以使纱线与棱形展纤辊2之间发生相对滑动。这里，在与纱线滑动接触的同时，棱形展纤辊2是继续保持转动的，而由于两者之间发生了相对滑动，纱线在棱形展纤辊2上就被反向牵拉，而且由于加热组件4的作用，纱线在棱形展纤辊2上就成为了热碾压状态，即纱线在棱形展纤辊2上同时被振动、牵拉、加热，因此展纤效果更加优异。

继续参照图1，还包括张力伺服摆辊5，纱线经牵拉辊3后包饶经过张力伺服摆辊5，张力伺服摆辊5上设置有张力传感器51，当张力传感器51检测到张力变小时，张力伺服摆辊5的摆角变大使纱线张力变大；当检测到张力变大时，伺服摆辊5的摆角变小使纱线张力变小。伺服摆辊5的作用在于恒张力展纤。

作为上述实施例的优选，牵拉辊3的转速根据张力传感器51检测到的张力大小来调节，当检测到张力过大时，牵拉辊3的转速变慢；当检测到张力过小时，牵拉辊的转速变快。牵拉辊3的速度与传感器51配合，使张力调节更加的快速与顺滑。

作为上述实施例的优选，棱形展纤辊2设置有至少一根。棱形展纤辊2可以根据需要设置在多处位置。

作为上述实施例的优选，预热展纤辊1与棱形展纤辊2之间和/棱形展纤辊2与牵拉辊3之间还设置有若干第二展纤辊组6，第二展纤辊组6为至少两根平行设置的固定辊，纱线包绕过两固定辊之间，以进一步提高展纱效果。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，该装置包括：

预热展纤辊（1），设置于该装置的入口处，其表面部分包绕经过的纱线，用于对经过的纱线进行加热；

棱形展纤辊（2），该棱形展纤辊（2）转动设置，其表面部分包绕经过的纱线，且其转动的表面设置有高程差，以改变经过其表面的纱线与棱形展纤辊（2）转轴中心的距离；

牵拉辊（3），所述牵拉辊（3）为主动辊，为经过预热展纤辊（1）和棱形展纤辊（2）的纱线提供牵拉动力。

2.根据权利要求1所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述棱形展纤辊（2）的表面沿轴向设置有凸起的棱柱结构（21），所述棱柱结构（21）沿棱形展纤辊（2）的圆周表面均布设置，且棱柱结构（21）表面磨圆角以减少对纱线的损伤。

3.根据权利要求1或2所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述预热展纤辊（1）和/棱形展纤辊（2）上有电加热组件（4），所述电加热组件（4）设置于预热展纤辊（1）和/棱形展纤辊（2）的轴心处。

4.根据权利要求3所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述电加热组件（4）包括：加热棒（41）、加热棒套管（42）以及设置在加热棒套管（42）与预热展纤辊（1）和/棱形展纤辊（2）内壁之间的耐高温轴承（43）；

加热棒（41）的端部设置有与之电连接的导线，导线通电后加热棒（41）产生热能；

加热棒套管（42）套设于加热棒（41）外部，用于加热棒（41）的绝缘及热传导；

耐高温轴承（43）设置有至少两个，分别设置于所述加热棒套管（42）的两端，所述耐高温轴承（43）的内外圈分别与加热棒套管（42）的外壁、展纤辊的内壁固定，从而使得加热棒套管（42）与预热展纤辊（1）和/棱形展纤辊（2）之间发生相对转动。

5.根据权利要求4所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述预热展纤辊（1）和/棱形展纤辊（2）的轴心两端设置有用于固定所述耐高温轴承（43）的容纳槽（121），所述加热棒套管（42）的一端设置有轴承托台（421），所述轴承托台（421）的外径大于加热棒套管（42）的其余部分且小于容纳槽（121）的内径，所述加热棒套管（42）的另一端设置有螺纹结构（422）以通过紧固件将耐高温轴承（43）固定在容纳槽（121）内。

6.根据权利要求1所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述棱形展纤辊（2）的线速度为所述牵拉辊（3）线速度的1%~99%，以使纱线与棱形展纤辊（2）之间发生相对滑动。

7.根据权利要求1所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，还包括张力伺服摆辊（5），纱线经所述牵拉辊（3）后包饶经过张力伺服摆辊（5），所述张力伺服摆辊（5）上设置有张力传感器（51），当张力传感器（51）检测到张力变小时，张力伺服摆辊（5）的摆角变大使纱线张力变大；当检测到张力变大时，伺服摆辊（5）的摆角变小使纱线张力变小。

8.根据权利要求7所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述牵拉辊（3）的转速根据张力传感器（51）检测到的张力大小来调节，当检测到张力过大时，牵拉辊（3）的转速变慢；当检测到张力过小时，牵拉辊的转速变快。

9.根据权利要求1所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述棱形展纤辊（2）设置有至少一根。

10.根据权利要求1所述的机织碳纤维单向布用展纤装置，其特征在于，所述预热展纤辊（1）与棱形展纤辊（2）之间和/棱形展纤辊（2）与牵拉辊（3）之间还设置有若干第二展纤辊组（6），所述第二展纤辊组（6）为至少两根平行设置的固定辊，纱线包绕过两固定辊之间，以提高展纱效果。