专利名称：用于絮化丝束材料的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于把丝束材料絮化成绒状产品的设备和方法。
Ingemansson等人的美国专利No.4,569,471描述了一种用于把多段连续的玻璃纤维丝束进给到一个消声器外壳中的方法和设备。该设备包括一个用于在纤维丝束进入外壳之前把纤维丝束絮化成绒状材料的喷嘴。人们已经发现，在‘471号专利中所公开的喷嘴只能把丝束材料絮化成大约70克/升或更大的密度。但是，人们希望将丝束材料絮化成密度小于70克/升，例如大约在30克/升到60克/升左右的绒状材料。这种低密度的绒状材料在很多隔音隔热应用当中是很需要的。
本发明致力于一种用于把丝束材料絮化成绒状产品的设备和方法。这些产品将用于汽车工业和工业化生产中的隔音和/或隔热材料。本发明的设备可把丝束材料絮化成密度从大约30克/升到大约69克/升的绒状产品。这种低密度的绒状产品十分适合用作发动机排气消声器的吸音材料和用作为HVAC系统的静噪器。低密度的绒状产品也可用于其它的隔热和隔音用途。本发明的设备也可以把丝束材料絮化成密度大约从70克/升至140克/升的绒状制品。这种高密度的绒状产品可理想地用作发动机消声器中的吸音材料和HVAC系统的静噪器。高密度的绒状产品也可用在其它的隔热和隔音用途中。本发明的设备是对前面所讨论的‘471号专利所公开的喷嘴的一种改进，因为它只要求少量的压缩空气，即，进入喷嘴的空气流速低于‘471号专利的喷嘴所需的流速。因此一个采用这种设备的给定工厂将要求较小或较低容量的空气压缩机。此外，可采用与空气压缩机相关的较小的管道系统和调节装置。同时，由于减少了所用的压缩空气量，也会减小工厂内的噪音。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于将丝束材料絮化成绒状产品的絮化设备。该设备包括外部和内部喷嘴部件。外部喷嘴部件具有一个入口部，一个中间部和一个出口部。内部喷嘴部件的至少一部分适于安装在外部喷嘴部件内。它包括一个主体部和一个从主体部延伸出来的针形部。主体部和针形部包括一个第一内部通道，使丝束材料通过该通道，以便被絮化成绒状产品。针形部和主体部与外部喷嘴部件的入口部和中间部的内表面限定出一个内室。主体部具有至少两个穿过主体部延伸的孔，它们接受由气流源提供的气体。所述的至少两个孔与内室连通并限定出一个使气体运行到内室的路径。气体进入内室并使丝束材料运动穿过第一通道。气体还使丝束材料絮化成绒状产品。
主体部可以具有从大约两个到大约12个的孔。但是，主体部最好只具有两个或三个孔。每个孔可具有约为3mm到5mm的内径，优选地约为4mm。每个孔的长度可从20mm左右到50mm左右，优选地大约为30mm。
针形部与外部喷嘴部件的中间部的内表面相距大约0.75mm到大约3.0mm，优选地相距约1.9mm。针形部末端的外表面具有锥形形状并相对于针形部的纵向轴线以大约为30度到75度的角度且优选地以大约60度的角度延伸。类似地，外部喷嘴部件的中间部具有锥形形状并相对于外部喷嘴部件的纵向轴线以大约为30度至大约75度的角度、优选地以约为60度的角度延伸。
第一通道具有一个第一内径，它大约为3.0mm至6.0mm，优选地为大约4.0mm。
外部喷嘴部件的出口部可包括中间和外部喷嘴段。中间喷嘴段与外部喷嘴部件的中间部成一整体并具有一个第二内部通道。外部喷嘴段与中间喷嘴段相联结并具有一个第三内部通道。丝束材料通过第二和第三通道。第二和第三通道的内径从大约6.0mm至大约12.0mm，优选地约为8mm。
该设备可进一步地包括一个丝束材料锁定装置，它被联结到内部喷嘴部件的主体部上。丝束材料锁定装置包括一个主体外壳和一个隔膜。主体外壳具有一个内腔，一个丝束材料入口，一个丝束材料出口，与内腔连通的流体通道以及一个与流体通道连通的流体入口。流体入口和流体通道提供了一个用于使加压流体从加压流体源进入内腔的通路。隔膜设置在内腔中并具有四个使丝束材料通过的内部通道。隔膜根据进入内腔的加压流体而扩张，从而防止丝束材料移过第一、第二、第三和第四内部通道。
内部喷嘴部件的主体部可包括一个连接部，该连接部适于被连接到气流源上。连接部提供一个用于使加压气体从加压气体源流向主体部上的至少两个孔中的通路。
絮化设备还可包括一个连接在外部喷嘴部件的出口部的中间和外部喷嘴段之间的切割装置。该切割装置可包括一个缸体、一个活塞和一个刀具。缸体具有一个内腔并包括一个主体部和一个缸盖。缸体主体部包括一个第一开口，加压流体可通过该开口进入内腔。缸盖与主体部相连并包括一个第二开口，加压流体可通过该第二开口进入内腔。活塞位于缸体内腔中。刀具具有一个第一尺寸并被连接到活塞上，以便根据通过第一和第二开口进入缸体的加压流体与活塞一起往复运动。
缸体内腔包括一个具有第二尺寸的第一孔和一个具有第三尺寸的第二孔，而且第三尺寸小于第二尺寸。第二孔的第三尺寸稍大于刀具的第一尺寸，从而在第二孔和刀具之间存在着一个间隙。该间隙在刀具和第二孔之间提供一个用于使通过第一开口进入第一孔的加压流体从第一孔排出的通路，以便防止丝束材料进入第一和第二内腔孔。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种用于将丝束材料絮化成绒状产品的方法。该方法包括提供一个絮化设备的步骤。该设备包括外部和内部喷嘴部件。外部喷嘴部件具有一个入口部，一个中间部和一个出口部。内部喷嘴部件适于装在外部喷嘴部件内并包括一个主体部和一个从主体部延伸的针形部。主体部和针形部包括一个第一内部通道，丝束材料可通过该通道被絮化成绒状产品。针形部和主体部与外部喷嘴部件的入口部和中间部的内表面一起限定出一个内室。主体部具有至少两个延伸通过该主体部的孔，它们适于接纳气体。所述的至少两个孔与内室连通并限定出一个使气体流向内室的路径。该方法还进一步包括向至少两个孔提供加压气体的步骤，使得加压气体进入内室并使丝束材料运动穿过第一内部通道。加压气体还使丝束材料絮化成绒状产品。
提供加压气体的步骤可包括以大约为4.5巴(bar)到大约7.0巴的压力向至少两个孔提供加压气体的步骤，从而使得在内室中的压力约为1.5巴到2.5巴。加压气体将丝束材料絮化成密度从大约30克/升到大约60克/升的绒状产品。
提供加压气体的步骤可包括以大约为2.5巴到大约4.5巴的压力向至少两个孔提供加压气体的步骤，从而使得在内室中的压力为大约0.7巴到大约1.5巴。加压气体将丝束材料絮化成密度从70克/升左右到140克/升左右的绒状产品。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种丝束材料锁定装置，用于固定不动地接合并保持丝束材料。该锁定装置包括一个具有一凸出部的活塞，一个弹簧和一个缸体部分。缸体部分包括一个主体部和一个缸盖。主体部具有一个内腔，一个通道和第一及第二孔。活塞位于内腔中，同时可在其内于退回和接合位置之间往复运动。凸出部延伸通过第二孔并在活塞位于接合位置时与丝束材料接合。缸盖包括一个流体入口，加压的流体通过该入口进入内腔以使活塞运动到其接合位置。当流体入口不再接受加压的流体时，弹簧使活塞返回到其退回位置。
第一孔在内腔与流体源之间延伸并将它们相互连通。活塞凸出部具有第一尺寸，第二孔具有大于第一尺寸的第二尺寸，从而在活塞凸出部和第二孔之间限定出一个间隙。该间隙为通过第一孔进入内腔的加压流体在活塞凸出部和第二孔之间排出内腔提供了一个通路，从而防止丝束材料进入内腔。
附图的简要说明
图1是根据本发明第一实施例构造的絮化设备的横向剖视图；图2是图1中所示切割刀具的一部分的放大的剖视图；图3是图1所示外部和内部喷嘴部件的一部分的放大的剖视图；图4是沿图3中的4-4线截取的视图；图5是根据本发明第二实施例构造的絮化设备的横向剖视图；图6是根据本发明第三实施例构造的絮化设备的横向剖视图；图7是根据本发明构造的丝束材料进给装置的横向剖视图；以及图8是根据本发明第四实施例构造的絮化设备的一部分的横向剖视图；图9是图8中所示设备的一部分在活塞位于其脱开位置时的横向剖视图；图10是根据本发明第五实施例构造的絮化设备的一部分的横向剖视图；以及图11是沿图10中的Ⅱ-Ⅱ线截取的剖视图。
此处提供了一种用于把丝束材料絮化成绒状产品的设备和方法。这种产品将在汽车工业和工业生产应用中用作隔音和/或隔热材料。
连续的丝束材料可包括任何传统的增强玻璃纤维丝束。这里所用的术语“玻璃纤维丝束”意指由多根玻璃纤维形成的丝束。这种丝束的一个例子为可从市场上购得的例如具有4000根纤维的粗纱。对于消声器应用领域而言，优选地采用玻璃纤维丝束，因为玻璃纤维可以耐受在发动机排气消声器的内部产生的高热。优选地，丝束由E-玻璃或S-玻璃型纤维制成。对于工业上的应用，例如用作烟道或通风系统的隔热材料，也优选地采用玻璃纤维丝束。可以进一步地预期，连续的丝束材料可包括玄武岩纤维丝束或由其它材料形成的纤维丝束。
现参考图1，提供了一种絮化或合成纤维变形设备10，用于把丝束材料20絮化成一种绒状产品。该设备10包括一个外部喷嘴部件30和一个内部喷嘴部件40。外部喷嘴部件30具有一个入口部32，一个中间部34和一个出口部36。在图中所示的实施例中，出口部36包括一个中间喷嘴段38和一个外部喷嘴段39。中间喷嘴段38与外部喷嘴部件30的中间部34构成一整体并且具有一个第二内部通道38a。中间段38与一个切割装置50相连接，对于切割装置50将在下文中进行描述。外部喷嘴段39也与切割装置50相连并且具有一个第三内部通道39a。在图示的实施例中，外部喷嘴段39包括第一和第二部分39b和39c。可以设想到，第一和第二部分39b和39c可包括一个单一的整体构件(图中未示出)。
如图1所示，当丝束材料运动通过设备10时，它通过第二和第三通道38a和39a。第二通道38a具有一个内径D1，其大小为从6.0mm左右到12.0mm左右，优选约为8mm，见图2。第三通道39a具有一个内径D2，其大小为从6.0mm左右到12.0mm左右，优选地约为8mm。最好，D1基本上等于D2。
内部喷嘴部件40的一部分安装到外部喷嘴部件30内，见图1。内部喷嘴部件40包括一个主体部42和一个针形部44，针形部44与主体部42成一整体并从主体部42伸出。主体部42和针形部44包括一个第一内部通道46，当丝束材料20运动通过设备10时，该丝束材料将穿过上述第一内部通道。第一通道46具有一个第一内径DN，其大小约为3mm至6mm，优选地约为4mm，见图3。
主体部42和针形部44与外部喷嘴部件30的入口部32和中间部34的内表面32a和34a限定出一个内室60，见图3。针形部44的末端42b和外表面42a与外部喷嘴部件30的中间部34的内表面34a相距大约0.75mm至3.0mm，优选地相距约1.9mm，从而在针形部44的外表面42a与中间部34的内表面34a之间存在一个第一间隙G1。
主体部42的外表面和外部喷嘴部件30的入口部32的内表面的一部分设有螺纹。因而，主体部42可被旋转，以便在针形部44的外表面42a与中间部34的内表面34a之间设定合适的间隙G1。一个定位螺钉32b可松开地将主体部42相对于入口部32地锁定就位。
针形部44的末端42b的外表面42a呈锥形并相对于针形部44的纵向轴线AN以大约为30度到75度的角度且优选地以大约60度的角度延伸，见图3。类似地，外部喷嘴部件30的中间部34具有锥形形状并相对于外部喷嘴部件的一个纵向轴线A0以大约为30度到75度的角度且优选地以大约60度的角延伸。
主体部42具有三个开设于其上的孔42c-42e。孔42c-42e与内室60连通。在图示的实施例中，在孔42e中设有一个螺栓42f，以便防止孔48e接受加压气体。孔42c和42d从一个气流源70接受加压气体，在图示的实施例中，该加压气体为空气，并限定出用于使加压的或压缩的气体流向内室60的通路。孔42c-42e中的每一个具有一个内径DB，其大小为3mm左右到5mm左右，优选地约为4mm。孔42c-42e中的每一个具有一个长度L1，其大小约为20mm到50mm，优选地约为30mm。孔42c和42d彼此相互分开一个角度A1，其大小约为28度到32度，优选地约为30度左右，见图4。类似地，孔42d和42f彼此相互分开一个角度A2，其大小约为28度到32度，优选地约为30度。
主体部42可具有两个到12个孔。但是优选地，主体部42只具有两个或三个孔。还可以预期，螺栓42f可从孔42e中移出，从而孔42e提供了一个额外的用于使由气流源70供应的空气流入内室60的通路。
气流源70包括一个空气压缩机(未示出)，一个流量控制阀(未示出)，一个连接到空气压缩机上的软管72以及一个设在软管72的端部的管接头74。主体部42包括一个连接部48，它具有一个与孔42c-2e连通的带螺纹的通道4a。管接头74被拧入通道48a中。加压的空气从压缩机经软管72和管接头74流入通道48a。从通道48a，加压的空气通过孔42c和42d并进入内室60。加压气体推动丝束材料20通过第一，第二和第三通道46,38a和39a。加压气体还分离并缠结丝束材料20的纤维，从而丝束材料20从设备10的末端10a作为连续的一段“变松”材料或绒状产品地排出。
在图示的实施例中，气流源70仅在独立的装填周期中向内室60提供加压空气。也就是说，在装填周期开始时向内室60提供加压空气。在装填周期结束时，气流源70停止向内室60提供加压空气。一个独立的装填周期牵涉到絮化或膨松给定长度的丝束材料20，从而在装填周期结束时，使单个容器，箱体或类似物充满被絮化的丝束材料并将给定长度的丝束材料从由丝束材料源(未示出)提供的其余的丝束材料20上分离或切割下来。一个装填周期的例子是装填一个消声器壳体。可以料想，一个以上的絮化设备10可将丝束材料进给到一个单个的消声器壳体中。
如上面所指出的，在中间喷嘴段38和外部喷嘴段39之间连接有一个切割装置50。如图1和图2所示，它包括一个缸体51，一个活塞52，一个刀具52a和一个弹簧80。缸体51具有一个内腔53a并包括一个主体部53，一个缸盖54和一个缸座55。缸座55经由螺栓55a连接到主体部53上。缸盖54通过螺纹连接被固定在主体部53上。活塞52位于缸体内腔53a内并可在其中往复运动。刀具52a与活塞52相连，以便可与活塞52一起运动。弹簧80设置在内腔53a中并将活塞52向上朝缸盖54偏压。缸座55包括一个由聚合材料，例如氯丁橡胶制成的砧座，它起着刀具52a的挡块的作用。
主体部53包括一个第一开口53b，加压的流体可通过该开口进入活塞52下方的内腔53a。缸盖54包括一个第二开口54a，加压流体可通过该开口进入位于活塞52上方的内腔53a。一个传统的流体供应源将加压流体(在图示的实施例中为空气)供给第一和第二开口53b和54a。流体供应源56包括一个空气压缩机(未示出)，流量控制阀(未示出)，第一和第二软管56a和56b以及分别连接到第一和第二软管56a和56b上的第一和第二管接头56c和56d。管接头56c和56d以螺纹的方式安装到第一和第二开口53b和54a中。
当流体供应源56于装填周期结束的时候向第二开口54a供应加压空气时，使活塞52和刀具52a抵抗着弹簧80的向上的力地向下移向丝束材料20，从而将位于刀具52a和砧座55b之间的丝束材料20切断。一旦丝束材料20已被切断，流体供应源56就停止向第二开口54a供应加压空气。在切割之后，流体供应源56立即开始向第一开口53b供应加压空气。通过第一开口53b的空气与弹簧80一同起作用，使活塞52和刀具52a返回到图1所示的其初始位置。优选地，在刀具52a切断丝束材料20之后立即向第一开口53b提供加压空气并继续向内腔53a中输送，直到活塞52和刀具52a已完全返回其初始位置为止，例如持续大约0.8秒到1.5秒左右。当不再向第一开口53b提供加压空气时，弹簧80还起着将活塞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，流体供应源56就停止向第一开口53b提供加压空气。一旦新的装填周期开始，即，丝束材料20开始移动通过设备10以便被絮化，流体供应源56就再次向第一开口53b提供加压空气。加压空气被持续地供给第一开口53b，直到装填周期已经完成，在这时，流体供应源56停止向第一开口53b供应加压空气。如上所述，在切割之后立即再次由流体供应源56向第一开口53b供应加压空气，供气时间足以使活塞52和刀具52a返回其初始位置。
刀具52a具有一个第一尺寸，在图示的实施例中，它包括一个约为35mm的长度，约为16mm的宽度和约为4mm的厚度。这些尺寸可以改变。
缸体内腔53a包括一个具有第二尺寸的第一孔53c和一个具有小于第二尺寸的第三尺寸的第二孔53d，见图2。第二孔53d的第三尺寸稍大于刀具52a的第一尺寸，从而在第二孔53d和刀具52a之间存在一个间隙G2。间隙G2提供了一个用于使通过第一开口53b进入第一孔53c的加压流体从第一孔53c排出的通路。因此，在一个装填周期中，即，在变膨松的丝束材料20从设备10的末端10a排出时，通过第一开口53b进入第一孔53c并通过间隙G2排出的空气可防止丝束材料20或部分丝束材料20进入第一和第二内腔孔53c和53d。这可以防止切割装置50由于丝束材料20在第一孔53c中积聚而造成故障。丝束材料20的这种积聚可能阻碍活塞52和刀具52a向砧座55b移动足够的距离以切割丝束材料20。
设备10进一步包括一个丝束材料锁定装置90，它被连接到内部喷嘴部件40的主体部42上。丝束材料锁定装置90包括一个主体外壳92和一个环状隔膜94。主体外壳92具有一个内腔92a，一个丝束材料入口92b，一个丝束材料出口92c，流体通道92d，一个与通道92d连通的流体入口92e，以及一个絮化部分92f。絮化部分92f被装在一个形成于主体部42内的凹槽42g内并经由定位螺钉可拆卸地保持在其中。流体通道92d与内腔92a连通并为加压流体(在图示的实施例中为空气)提供一个通路，以使之从一个加压流体源96进入内腔92a。隔膜94设置在内腔92a中并具有四个内部通道94a，丝束材料20可通过这些通道。随着加压流体进入内腔92a，隔膜94膨胀，以便相对于主体外壳92可松开地将丝束材料20锁定或保持在一个固定的位置上。因而，当隔膜膨胀时，可防止材料20移过第一，第二，第三和第四内部通道46,38a,39a和94a。
加压流体源96包括一个空气压缩机(未示出)，一个流量控制阀(未示出)，一个连接到空气压缩机上的软管96a，和一个设置在软管96a端部的管接头96b。管接头96b通过螺纹连接被装到流体入口92e的一部分中。加压空气从空气压缩机流过软管96a和管接头96b到达流体入口92e。从入口92e起，加压空气通过通道92d到达内腔92a，使隔膜94膨胀。膨胀的隔膜94夹紧丝束材料20并保持其固定不动。在切割装置50即将被操作以便切割丝束材料20之前，使流体源96向内腔92a提供加压流体。一旦丝束材料20已被切断，流体源96就从内腔92a中释放加压空气，使隔膜94释放丝束材料20。
本发明的设备10能够把丝束材料絮化成一种密度约为30克/升至60克/升的绒状产品。为了形成这种低密度的产品，向孔42c和42d提供的加压气体的压力在约4.5巴至约7.0巴之间。因而，在内室60内的气压约为1.5巴至2.5巴。丝束材料20的进给速度约为300米/分钟至400米/分钟。还可以预期，可从孔42e中卸下螺栓42f，以便允许加压空气从中流过。
本发明的设备10还能够把丝束材料絮化成密度约为70克/升至140克/升的绒状产品。为了形成这种高密度的产品，向孔42c和42d提供的加压气体的压力从大约2.5巴至大约4.5巴。因而，在内室60中的压力约为0.7巴至1.5巴。丝束材料20的进给速度约为400米/分钟至600/分钟。可以设想到，螺栓42f可从孔42e中卸下，以便允许加压空气通过孔42e。
从设备10的末端10a排出的被絮化的丝束材料可被进给到一个消声器(未示出)中。例如，设备10可被用于代替美国专利No.4,569,471中所描述的喷嘴9，该专利在这里被引用为参考文献。
还可以预想到，可通过一个传统的制动装置把丝束材料20进给到设备10中。因此，丝束材料20进入并通过设备10的速度由制动装置的速度(米/分钟)和室60内的空气压力来决定。制动装置也可测量进给到设备10中的丝束20的长度，而且一旦预定量的丝束材料20已通过设备10，就向一个控制器(未示出)提供一个适当的信号。此时，控制器使气流源70停止向内室60供应加压空气，流体供应源56停止向第一开口53b供应加压空气，锁定装置90夹紧丝束材料20，并使切割装置50切断丝束材料20。优选地，每个消声器壳体或空腔接纳一个连续的丝束絮化材料。
根据本发明第二实施例构成的絮化设备100示于图5中，其中，类似的标号表示类似的部件。在该实施例中，外部喷嘴部件130以基本上和图1中所示的外部喷嘴部件30相同的方式制成，其不同之处在于，出口部136的中间喷嘴段138和外部喷嘴段139不是相互分离的，也不连接到切割装置的相对侧上。此外，中间喷嘴段138比图1中所示的段38短。内部喷嘴部件140包括一个主体部142，一个和主体部142成为一整体并从主体部142上延伸出来的针形部144，一个入口146，一个将入口146连接到主体部142上的连接部147，以及一个在入口146与主体部142之间延伸的管道148。主体部142和入口146通过螺纹被拧装在连接部147内。O-型环148a使管到148与入口146和主体部142隔绝。针形部144和主体部142以基本上和图1中所示的针形部44和主体部42相同的方式构成。在设备100中没有设置锁定装置90的切割装置50。
根据本发明第三实施例制造的絮化设备200示于图6中，其中，类似的标号表示类似的部件。在该实施例中，外部喷嘴部件230以基本上和图1中示出的外部喷嘴部件30相同的方式构成，其不同之处在于，中间喷嘴段238短于图1中所示的中间喷嘴段38。还可以设想到，甚至可以优选地使中间段238以如下方式制成，即，使得它具有和图1中所示的喷嘴段38基本上相同的长度。切割装置250和图1中示出的切割装置50基本上相同。内部喷嘴部件240和图5中所示的内部喷嘴部件140基本相同，其不同之处在于，入口246经由螺栓246a与锁定装置90相连。锁定装置90以和图1中的锁定装置90基本上相同的方式构成。
根据本发明构造的丝束材料进给装置300示于图7中，其中，类似的标号表示类似的部件。它的结构和1996年11月3号提交的、题为“用于发动机排气消声器的预制消声材料”(“PREFORMED SOUNDABSORBING MATERIAL FOR ENGINE EXHAUST MUFFLER”)的美国专利申请No.08/753,987中所公开的进给装置500类似，该专利申请现成为美国专利No.5,766,541，其公开内容在这里被引用为参考文献。进给装置500包括一个纤维进给部分302，一个刀具部分304和一个粘结剂进给部分306。刀具部分304以基本上和图1中所示的切割装置50相同的方式构造。
纤维进给部分302包括一个外部喷嘴部件330和一个内部喷嘴部件340。外部喷嘴部件330以基本上和图1所示的外部喷嘴部件30相同的方式构造，内部喷嘴部件340以基本上和图1中所示的内部喷嘴部件40相同的方式构造。
粘结剂进给部分306以基本上和美国专利No.5,766,541中所公开的粘结剂进给部分506相同的方式构造。简言之，它包括第一和第二喷嘴部分350和360。第一喷嘴部分350包括一个粘结剂供入口352，它被连接到一个粘结剂进给管353上并与之连通。进入供入口352的粘结剂沿对角线进给到一个中心通道370中，丝束材料20可通过该通道。第一和第二喷嘴部分350和360限定出一个环形空腔362。第二喷嘴部分360包括一个小孔364，它被连接到一个进水管366上并与之连通。进入小孔364的水被送入环形空腔362中。水通过在第一和第二喷嘴部分350和360之间的间隙从空腔362排出并进入通道370以便润湿粘结剂。粘结剂和已被絮化的丝束材料可被供应给一个模具，以便形成一个如美国专利No.5,766,541中所讨论的那种预制件。
根据本发明第四实施例构成的絮化设备400示于图8和图9中，其中类似的标号表示类似的部件。在该实施例中，外部喷嘴部件430以基本上和图1所示的外部喷嘴部件30相同的方式制造。内部喷嘴部件440包括一个主体部442和一个与主体部442成一整体并从其上延伸出来的针形部444。针形部444以基上和图1所示的针形部44相同的方式构成。主体部442以基本上和图1所示的主体部42相同的方式构造，其不同之处在于，丝束材料锁定装置490与主体部442构成一整体。设备400进一步包括一个切割装置(未示出)，它以和图1中所示的装置50基本上相同的方式制成。
丝束材料锁定装置490包括一个缸体部492，一个活塞494和一个弹簧495。缸体部492包括一个主体部分510和一个缸盖520，该缸盖用螺纹固定在主体部分510上。主体部分510包括一个内腔512和第一及第二孔514和516。活塞494位于内腔512中并可在其中往复运动。弹簧495设置在内腔512中并将活塞494向上偏压向缸盖。
主体部分510上的第一孔514在内腔512和一个连接部448的一通道448a之间延伸并与之连通。在本实施例中，锁定装置490沿轴向偏离连接部448。通道448a被连接到一个气流源70上，该气流源包括一个与一压缩机(未示出)相连的软管72和一个设置在软管72的端部的管接头74。压缩空气由源70提供给通道448a，其方式和上面所讨论的通道48a接收来自源70的加压空气的方式一样。第二孔516在内腔512和第一通道446之间延伸并与它们连通，当丝束材料20运动通过设备400时，丝束材料20通过该第一通道446。图中所示的第一通道446包括一个具有第一直径的第一部分446a和一个具有第二直径的第二部分446b，第二直径小于第一部分446a的第一直径。例如，第一直径可以约为5mm，而第二直径约为4mm。第一部分446a具有较大的直径，以便允许连接的或拼接的丝束不停留地进入并通过通道446。
缸盖520包括一个与加压流体源496连通的流体入口522。加压流体源496包括一个空气压缩机(未示出)，一个流量控制阀(未示出)，一个连接到压缩机上的软管496a和一个设置在软管496a的端部上的管接头496b。管接头496b经螺纹安装在流体入口522的一部分内。加压空气从压缩机流出，经过软管496a和管接头496b流入流体入口522。加压空气由入口522进入内腔512，使活塞494抵抗着弹簧495的作用力地向下运动。当活塞494向下移动时，活塞494的一个凸出部494穿过第二孔516，以便与丝束材料20接合。凸出部494a夹持丝束材料20并在第一通道446内保持其固定不动。在切割装置即将开始操作以切割丝束材料20之前，令流体源496向内腔512提供加压流体。一旦丝束材料20已被切断，流体源496就从内腔512中释放加压空气，从而允许弹簧495将活塞494返回其退回位置，见图9。
活塞494的凸出部494a具有一个第一尺寸，而第二孔516具有一个大于第一尺寸的第二尺寸。因此，当凸出部494a位于和丝束材料接合的位置时，在第二孔516和活塞凸出部494a之间形成一个间隙G3，见图8。间隙G3提供了一个用于使通过第一孔514进入内腔512的加压空气从内腔512排出的通路。因此，在一个装填周期内，通过第一孔514进入内腔512并通过间隙G3排出的加压空气可阻止丝束材料20或其一部分进入内腔512。这就防止了锁定装置490由于在内腔512内积聚丝束材料20而变成不能操作。材料20的这种积聚会妨碍活塞凸出部494a在即将进行切割操作或在切割操作过程中与丝束材料20恰当地接合。
可以进一步地设想到，丝束材料锁定装置490可以是不与主体部442成一整体的。在本实施例中，锁定装置490被连接到主体部442上，同时主体部件510包括一个丝束材料可从中通过的通道。
根据本发明第五实施例形成的絮化设备600示于图10和图11中，其中，类似的标号表示类似的部件。在该实施例中，外部喷嘴部件630以和图1中所示的外部喷嘴部件30基本上相同的方式构成。内部喷嘴部件640包括一个主体部642和一个与主体部642成为一整体并从其上延伸出来的针形部644。针形部644以和图1中所示的针形部44基本上相同的方式构成。主体部642以和图1中所示的主体部42基本上相同的方式构成，但其不同之处在于，一个丝束锁定装置690与主体部642成为一个整体。设备600进一步包括一个切割装置(未示出)，它以和图1中所示的装置50基本上相同的方式构成。
丝束材料锁定装置690包括一个缸体部692，一个活塞694和一个弹簧696。为了缩小设备600的总长度，缸体部692大致和一个连接部648的通道648a在轴向上处于同一直线上并相对于该通道648a偏斜一定的角度，见图11。缸体部692包括一个主体部分610和一个用螺纹固定在主体部分610上的缸盖620。主体部分610包括一个内腔612和第一及第二孔614及616。活塞694位于内腔612内并可于其中往复运动。弹簧696设置在内腔612内并朝缸盖620偏压活塞694。
主体部分610上的第一孔614在通道648a和内腔612之间延伸并将它们连通起来。通道648a与一个气流源70相连，该气流源70包括一个被连接到一压缩机(未示出)上的软管72和一个设置在软管72的端部的管接头74。由源70以和上面讨论的通道48a接收来自源70的加压空气相同的方式向通道648a提供加压空气。第二孔611在内腔612和第一通道646之间延伸并将它们连通起来，当丝束材料20运动通过设备600时，该丝束材料20通过第一通道646。
缸盖620包括一个流体入口622，它与一个加压流体源697连通。加压流体源697包括一个空气压缩机(未示出)，一个流量控制阀(未示出)，一个连接到压缩机上的软管697a，和一个设置在软管697a的端部的管接头697b。管接头697b以螺纹的方式安装在流体入口622的一部分内。加压空气从压缩机经过软管697a和管接头697b流入流体入口622。由入口622，加压空气进入内腔612，使活塞抵抗着弹簧696的作用力地运动。随着活塞694移向通道646，活塞694的一个凸出部694a移过第二孔616，以便将丝束材料20咬合在通道646内。凸出部694a夹紧丝束材料20并将其保持固定不动，以便阻止其通过设备600。在切割装置即将动作以切割丝束材料20之前，使流体源697向内腔612供应加压流体。一旦丝束材料20已被切断，流体源697便从内腔612释放加压空气，从而允许弹簧696将活塞694返回其退回位置，见图11。
活塞694的凸出部694a具有一个第一尺寸，第二孔616具有一个大于第一尺寸的第二尺寸。因此，当凸出部694a处于其将丝束材料锁定的位置(未示出)时，在第二孔616和活塞凸出部694a之间存在一个间隙G4。间隙G4提供了一个用于使通过第一孔614进入内腔612的加压空气排出内腔612的通路。因此，在一个装填周期内，通过第一孔614进入内腔612并通过间隙G4离开的加压空气防止丝束材料20或其一部分进入内腔612。这将防止锁定装置690由于丝束材料20在内腔612中的积聚而变得不能动作。材料20的这种积聚有可能在即将进行切割操作或在切割操作过程中妨碍活塞凸出部694a与丝束材料20恰当地接合。
权利要求
1．一种用于把丝束材料絮化成绒状产品的设备，包括一个外部喷嘴部件，它包括一个入口部，一个中间部和一个出口部；以及一个内部喷嘴部件，它适于安装到所述外部喷嘴部件内并包括一个主体部和一个从所述主体部延伸出去的针形部，所述主体部和针形部包括一个第一内部通道，丝束材料通过该通道以便被絮化成绒状产品，所述针形部和主体部与所述外部喷嘴部件的所述入口部和中间部的内表面限定出一个内室，所述主体部具有至少两个延伸通过所述主体部的孔，这些孔接受由一个气流源提供的气体，所述的至少两个孔与所述内室连通并限定出一个用于使气体向所述内室行进的通路，所述气体进入所述内室并使所述丝束材料移动通过所述第一通道，所述气体还将所述丝束材料絮化成绒状产品。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主体部具有不超过三个的穿过所述主体部延伸的孔。
3．如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述孔中的每一个具有大约为3mm到5mm的内径。
4．如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述孔中的每一个具有大约为20mm到大约50mm的长度。
5．如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述针形部与所述外部喷嘴部件的所述中间部的所述内表面相距大约0.75mm至3.0mm。
6．如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述针形部末端的外表面具有锥形形状并相对于所述针形部的一个纵向轴线以大约为30度到75度的角度延伸。
7．如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述外部喷嘴部件的所述中间部具有锥形形状并相对于所述外部喷嘴部件的纵向轴线以大约为30度到75度的角度延伸。
8．如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第一通道具有从大约3.0mm到大约6.0mm的第一内径。
9．如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述外部喷嘴部件的所述出口部包括中间和外部喷嘴段，所述中间喷嘴段与所述外部喷嘴部件的所述中间部成为一个整体并具有一个第二内部通道，所述外部喷嘴段与所述中间喷嘴段连接并具有一个第三内部通道，所述丝束材料通过所述第二和第三通道。
10．如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述的第二和第三通道具有从大约6.0mm到大约12.0mm的内径。
11．如权利要求10所述的设备，进一步包括一个连接到所述内部喷嘴部件的所述主体部上的丝束材料锁定装置，所述丝束材料锁定装置包括一个主体外壳，它具有一个内腔，一个丝束材料入口和一个出口，与所述内腔连通的流体通道以及一个与所述流体通道连通的流体入口；以及一个位于所述内腔中的隔膜，所述隔膜具有一可使丝束材料通过的第四内部通道，所述隔膜根据加压流体通过所述流体通道和所述流体入口进入所述内腔而扩张，以便防止所述丝束材料移动通过所述第一，第二，第三和第四内部通道。
12．如权利要求10所述的设备，进一步包括一个和所述内部喷嘴部件的所述主体部成一整体的丝束材料锁定装置，所述丝束材料锁定装置包括一个具有一适于接合所述丝束材料的凸出部的活塞；一个弹簧；以及一个包括一个主体部分和一个缸盖的缸体部，所述主体部分具有一个内腔和第一及第二孔，所述活塞位于所述内腔中，以便在所述内腔中于退回和接合位置之间往复运动，所述凸出部延伸通过所述第二孔并在所述活塞位于所述接合位置时接合丝束材料，所述缸盖包括一个流体入口，加压流体可通过该入口进入所述内腔，使所述活塞运动到其接合位置，当所述流体入口不再接受加压流体时，所述弹簧使所述活塞返回到其退回位置。
13．如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述主体部进一步包括一个连接部，该连接部适于连接到所述气流源上，所述连接部提供一个用于使加压气体从所述源向所述主体部内的所述至少两个孔行进的通路。
14．如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述丝束材料锁定装置沿轴向离开所述连接部。
15．如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述丝束材料锁定装置倾斜地偏离所述连接部。
16．如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第一孔在所述连接部和所述内腔之间延伸并将它们连通。
17．如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述活塞凸出部具有一个第一尺寸，所述第二孔具有一个大于所述第一尺寸的第二尺寸，从而在所述活塞凸出部和所述第二孔之间限定出一个间隙，所述间隙提供了一个用于使通过所述第一孔进入所述内腔的加压流体在所述活塞凸出部和所述第二孔之间离开所述内腔的通路，以便防止丝束材料进入所述内腔。
18．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主体部进一步包括一个适于连接到所述气流源上的连接部，所述连接部提供了一个用于使加压气体从所述气流源向位于所述主体部上的至少两个所述孔行进的通路。
19．如权利要求1所述的设备，其特征在于，一个切割装置被连接到所述外部喷嘴部件的所述出口部上。
20．如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述切割装置包括一个具有一内腔的缸体并包括一个带有一第一开口的主体部，加压流体通过该开口进入所述内腔，该缸体还具有一个连接到所述主体部上并具有一个第二开口的缸盖，加压流体通过所述第二开口进入所述内腔；一个活塞，它能够在所述缸体内腔中往复运动；以及一个具有第一尺寸并连接到所述活塞上的刀具，以便与所述活塞一起响应通过所述第一和第二开口进入所述缸体内的加压流体往复运动。
21．如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述缸体内腔包括一个具有第二尺寸的第一孔和一个具有第三尺寸的第二孔，第三尺寸小于第二尺寸，所述第二孔的第三尺寸稍大于所述刀具的所述第一尺寸，从而在所述第二孔和所述刀具之间存在一个间隙，所述间隙提供了一个用于使经过所述第一开口进入所述第一孔的加压流体在所述刀具与所述第二孔之间离开所述第一孔的通路，以便防止丝束材料进入所述第一和第二内腔孔。
22．如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主体部具有通过所述主体部延伸的从大约两个到大约十二个的孔。
23．一种丝束材料切割装置，包括一个加压流体源；一个缸体，它具有一个内腔并包括一个带有第一开口的主体部，加压流体通过所述第一开口从所述加压流体源进入所述内腔，所述缸体还具有一个缸盖，该缸盖与所述主体部相连并包括一个第二开口，加压流体通过该第二开口从所述加压流体源流入所述内腔；一个可在所述缸体内腔中往复运动的活塞；以及一个具有第一尺寸并被连接到所述活塞上的刀具，以便与所述活塞一起响应通过第一和第二开口进入所述缸体的加压流体往复运动；以及一个设置在所述主体部内腔中的弹簧，用于将所述活塞和所述刀具偏压至退回位置。
24．如权利要求23所述的丝束材料切割装置，其特征在于，所述缸体内腔包括一个具有第二尺寸的第一孔和一个具有小于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于所述刀具的所述第一尺寸，从而在所述第二孔和所述刀具之间存在一个间隙，所述间隙提供了一个用于使通过所述第一开口进入所述第一孔的加压流体在所述刀具和所述第二孔之间离开所述第一孔的通路，以便防止丝束材料进入所述第一和第二内腔孔。
25．一种用于把丝束材料絮化成绒状产品的方法，包括提供一个用于把丝束材料絮化成绒状产品的设备，该设备包括一个具有一个入口部，一个中间部和一个出口部的外部喷嘴部件；一个适于安装在所述外部喷嘴部件内并包括一个主体部和从所述主体部延伸的针形部的内部喷嘴部件，所述主体部和针形部包括一个第一内部通道，丝束材料通过该通道被絮化成绒状产品，所述针形部和主体部连同所述外部喷嘴部件的入口部和中间部的内表面一起限定出一个内室，所述主体部具有至少两个延伸穿过所述主体部并适于接受气体的孔，所述的至少两个孔与所述内室连通并限定出一个用于气体向所述内室行进的通路；以及向所述的至少两个孔供应加压气体，从而所述加压气体进入所述内室并使所述丝束材料移动穿过所述第一内部通道，所述加压气体还将所述丝束材料絮化成绒状产品。
26．如权利要求25所述的方法，其特征在于，提供加压气体的步骤包括以下步骤，即，在从大约4.5巴到大约7.0巴的压力下向所述的至少两个孔提供加压气体，从而使所述内室中的压力为大约1.5巴到大约2.5巴，所述加压气体将所述丝束材料絮化成密度大约为30克/升到大约60克/升的绒状产品。
27．如权利要求25所述的方法，其特征在于，提供加压气体的步骤包括以下步骤，即，以大约为2.5巴到大约4.5巴的压力向所述的至少两个孔提供加压气体，从而所述内室中的压力从大约0.7巴到大约1.5巴，所述加压气体把所述丝束材料絮化成密度从大约70克/升到大约140克/升的绒状产品。
28．一种丝束材料锁定装置，包括一个具有一凸出部的活塞；一个弹簧；以及一个缸体部，它包括一个主体部分和一个缸盖，所述主体部分具有一个内腔，一个通道以及第一孔和第二孔，所述活塞位于所述内腔中，以便在所述内腔中于退回位置和接合位置之间往复运动，所述凸出部延伸穿过所述第二孔并在所述活塞位于所述接合位置时与所述丝束材料接合，所述缸盖包括一个流体入口，加压流体通过该入口进入所述内腔，使所述活塞运动到其接合位置，当所述流体入口不再接受加压流体时，所述弹簧使所述活塞返回到其退回位置。
29．如权利要求28所述的装置，其特征在于，所述第一孔在所述内腔和一个流体源之间延伸并把它们连通。
30．如权利要求29所述的装置，其特征在于，所述活塞凸出部具有第一尺寸，所述第二孔具有大于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间限定出一个间隙，所述间隙在所述活塞凸出部和所述第二孔之间提供了一个用于使通过所述第一孔进入所述内腔的加压流体离开所述内腔的通路，以便防止丝束材料进入所述内腔。
全文摘要
本发明提供了一种用于将丝束材料絮化成绒状产品的絮化设备。该设备包括外部和内部喷嘴部件。外部喷嘴部件具有一个入口部,一个中间部和一个出口部。内部喷嘴部件的至少一部分适于装在外部喷嘴部件内。它包括一个主体部和一个从主体部延伸的针形部。主体部和针形部包括一个第一内部通道,丝束材料通过该通道以被絮化成绒状产品。针形部和主体部与外部喷嘴部件的入口部和中间部的内表面一起限定出一个内室。主体部具有至少两个延伸穿过主体部的孔,这些孔接受由一个气流源供应的气体。至少两个的孔与内室连通并限定出一个用于气体向内室行进的通路。气体进入内室并使丝束材料运动穿过第一通道。气体还把丝束材料絮化成绒状产品。
文档编号D02J1/08GK1308693SQ99808121
公开日2001年8月15日 申请日期1999年6月23日 优先权日1998年6月29日
发明者本特·G·尼尔松, 伦纳特·O·斯文松 申请人:欧文斯科宁瑞典公司