CN108473359B - 用于制造切碎纤维的切碎器组件和制造切碎纤维的方法 - Google Patents

Abstract

一种用来切碎玻璃纤维的组件，所述组件包括：刀轮，所述刀轮具有多个沿径向延伸的刀片；以及胶轮，所述胶轮邻近所述刀轮。胶轮包括：内部轮毂；安装到内部轮毂上以便随其旋转的弹性体环；以及保持装置，所述保持装置以可固定的方式附接到轮毂并且接合弹性体环，以在胶轮的旋转期间阻止弹性体环与轮毂的分离。

Description

用于制造切碎纤维的切碎器组件和制造切碎纤维的方法

相关申请的交互引用

本申请要求2016年1月19日提交的美国临时申请No.62/280,279的优先权和任何权益，该美国临时申请的全部内容通过引用并入这里。

技术领域

总体而言，本发明构思涉及用于制造切碎纤维(chopped fibers)的组件和制造切碎纤维的方法，更具体地说，本发明构思涉及用于制造切碎纤维的组件和制造切碎纤维的方法，该组件包括保持装置，该保持装置在高速度下阻止轮毂所安装的弹性体环与轮毂的分离。

背景技术

玻璃纤维用于很多种用途。例如，玻璃纤维原丝的离散的段或“切碎的原丝”可彼此交叉地随机排布并且由粘结剂保持在一起以形成切碎原丝毡，该原丝毡可以在许多用途中用作加强材料。切碎原丝典型地通过使用切碎组件被制造，该切碎组件包括切碎器轮或辊子，该切碎器轮或辊子包含多个刀片，这些刀片接触驱动或从动轮或辊子，所述驱动或从动轮或辊子具有硬的弹性体外表面，刀片接触该硬的弹性体外表面。在各轮之间被牵拉的连续玻璃纤维被切割以形成切碎原丝。

发明内容

总发明构思设想一种用于制造切碎纤维的组件和一种制造切碎纤维的方法。

在一个例示性实施例中，一种用来切碎玻璃纤维的组件可以包括：刀轮，该刀轮具有多个沿径向延伸的刀片；以及胶轮，该胶轮邻近刀轮。胶轮包括：内部轮毂；安装到内部轮毂上以便随其旋转的弹性体环；以及保持装置，该保持装置以可固定的方式附接到轮毂并且接合弹性体环，以在胶轮的旋转期间阻止弹性体环与轮毂的分离。

当结合附图阅读以下详细描述时，总发明构思的其它方面、优点和特征对于本领域技术人员而言将更为显明。

附图说明

为了更充分理解总发明构思的性质和优点，应当参考结合附图的以下详细描述，附图中：

图1是用来制造切碎纤维的组件的示意图；

图2是图1的组件的胶轮的立体图；

图3是图1的组件的内部轮毂的一个例示性实施例的前视图；

图4是沿线4-4的图3的内部轮毂的剖视图；

图5是图1的组件的弹性体环的一个例示性实施例的立体图；

图6是沿线6-6的图5的弹性体环的剖视图；

图7是图1的组件的保持构件的一个例示性实施例的前视图；

图8是沿线8-8的图7的保持构件的剖视图；

图9是沿线9-9的图1的组件的部分剖视图；

图10是图1组件的保持构件的一个例示性实施例的部分剖视图；

图11是图1组件的保持构件的一个例示性实施例的部分剖视图；

图12是图1组件的保持构件的一个例示性实施例的部分剖视图；而

图13是图1组件的保持构件的一个例示性实施例的部分剖视图。

具体实施方式

虽然总发明构思容许许多不同形式的实施例，但在理解本公开要被看作总发明构思的原理的示例的情况下，在图中示出并且将在这里详细描述本发明的具体实施例。因此，总发明构思并非意欲被限制到这里所示的具体实施例。

除非另外定义，这里使用的术语与包括该总发明构思的技术领域的技术人员通常理解的具有相同的含义。这里使用术语仅用于描述总发明构思的例示性实施例并且不意图限制总发明构思。如总发明构思的描述和所附权利要求中使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另外清除地表明。

现在参考附图，图1是用来制造玻璃纤维的离散的段或“切碎原丝”的组件100的例示性实施例的部分示意图。该组件100可以以多种方式被构造。例如，组件100可以包括各种部件，诸如：一个或更多个玻璃纤维供给器、定型施加系统、各种引导件、滑轮，以及辊子，所述各种部件可以以任何合适方式取向。例如，部件可以以现有技术中已知的方式取向，诸如例如美国专利No.4,194,896、美国专利No.4,411,180以及美国专利No.6,415,997中阐明的情况，这些美国专利中的每一个专利通过引用整体结合于本文。

在所示的实施例中，多条连续玻璃纤维102从一个或更多个供给器104绕引导辊106和空转辊108被牵拉。图1示出单个供给器104，然而，在组件100中可以包括任何数量的供给器。引导辊106和空转辊108被构造且定位用来以大致平面的取向布置纤维102并且使得纤维102接合第一可旋转构件或胶轮(cot wheel)112的周向表面110。

如图1中所示，胶轮112沿顺时针方向被驱动(如箭头C所示)，这绕胶轮112的周向表面110将纤维拉到第二可旋转构件或刀轮114与胶轮112接触的位置。如图所示，刀轮114沿逆时针方向旋转(如箭头E所示)。刀轮114包括多个沿径向延伸的刀片116，所述刀片接触胶轮112的周向表面110以将纤维102切割成离散的段120。

参考图2，胶轮112可以以多种方式被构造。在该例示性实施例中，胶轮112具有宽度W1，直径D1，并且包括：内部轮毂122；外部弹性体环124，该外部弹性体环安装到内部轮毂上以便沿中心纵向轴线A随其旋转；以及保持装置126，该保持装置用来在高的速度下阻止弹性体环与轮毂分离。

参考图3-4，内部轮毂122可以以多种方式被构造。在所示的实施例中，内部轮毂122是由任何合适材料制成的环形构件。在一个例示性实施例中，内部轮毂122由例如铝的轻质金属形成。内部轮毂122具有：内部直径D2、外部直径D3、宽度W2、外部周向表面130，以及大致平行于外部周向表面的内部周向表面132。在一些实施例中，轮毂外部直径D3在大约400mm到大约700mm的范围中。然而，在另一些实施例中，轮毂外部直径D3可以小于400mm或大于700mm。

内部轮毂122具有：第一端部124，以及与第一端部相对的第二端部136。内部轮毂122包括邻近第一端部134的安装表面140，以便于将内部轮毂122安装到例如驱动轴的驱动构件(未示出)，以便绕中心纵向轴线A旋转。安装表面140可以以多种方式被构造。在所示的实施例中，安装表面140包括环形脊142，该环形脊从内部轮毂122的内部表面132向内延伸。在该例示性实施例中，脊142包括多个带螺纹的紧固件孔144以便接纳紧固件，所述紧固件用来将驱动构件(未示出)附接到内部轮毂122。然而，在另一些实施例中，内部轮毂122可以以任何合适方式安装到驱动构件(未示出)。在所示的实施例中，脊142包括四个紧固件孔144。然而，在另一些实施例中，脊142可以包括多于或少于四个紧固件孔144。

内部轮毂122的第一端部134包括第一环形面146。在所示的实施例中，第一环形面146大致垂直于外部周向表面130。第一环形面146包括多个紧固件孔148以便接纳紧固件，所述紧固件用来将保持装置126附接到内部轮毂122。然而，在另一些实施例中，保持装置126可以以任何合适方式安装到内部轮毂122。在所示的实施例中，第一环形面146包括八个紧固件孔148。然而，在另一些实施例中，第一环形面146可以包括多于或少于八个紧固件孔148。

内部轮毂122的第二端部136包括第二环形面150。在所示的实施例中，第二环形面150大致垂直于外部周向表面130。第二环形面150包括多个紧固件孔152以便接纳紧固件，所述紧固件用来将保持装置126附接到内部轮毂122。然而，在另一些实施例中，保持装置126可以以任何合适方式安装到内部轮毂122。在所示的实施例中，第二环形面150包括八个紧固件孔152。然而，在另一些实施例中，第二环形面150可以包括多于或少于八个紧固件孔152。

参考图5-6，弹性体环124可以以多种方式被构造。例如，所用的弹性体材料、所用的不同弹性体材料的数量，以及环的厚度，在不同实施例中都可以变化。任何使得弹性体环124能够安装到内部轮毂122上以便随其旋转且限定胶轮112的外部周向表面110的构造，都可以使用。在所示的实施例中，弹性体环124具有：内部直径D4、限定胶轮直径D1的外部直径D5、宽度W3、限定胶轮112的周向表面110的外部周向表面156，以及大致平行于外部周向表面156的内部表面158。弹性体环124具有：第一端部160，该第一端部具有第一环形面162；以及第二端部164，该第二端部具有第二环形面166，该第二环形面与第一环形面162相对并且大致平行于第一环形面162。

弹性体环124可以由一种或更多种任何合适的弹性体材料制成。合适的弹性体材料包括但不限于橡胶和聚氨酯。聚氨酯(如果被使用)可以由任何合适二异氰酸酯(例如，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，1,5-萘二异氰酸酯(NDI)和多元醇(例如，聚酯，聚醚))制成。

弹性体环124可以通过任何合适方式安装到内部轮毂122上。在该例示性实施例中，弹性体环124被压到内部轮毂122上。弹性体环124的内部直径D4略微小于内部轮毂122的外部直径D3。当被压到内部轮毂122上时，弹性体环124伸展以允许内部轮毂122的外部直径D3配合在弹性体环124的内部直径D4内。因此，当被压到内部轮毂122上时，弹性体环124在轮毂上施加夹紧力，形成压配合或干涉配合，以便将弹性体环124附接到内部轮毂122。弹性体环124和内部轮毂122之间的夹紧力足以使得弹性体环124在内部轮毂122上保持固定，但也允许弹性体环被移除/更换而不需要克服化学结合。

保持装置126被构造用来在胶轮112的高旋转速度下(此时离心力逆着夹紧力起作用)维持弹性体环124和内部轮毂122之间的正的夹紧力。保持装置126可以以多种方式被构造。任何能够在高旋转速度下维持弹性体环124和内部轮毂122之间的正的夹紧力或者能够阻止离心力克服在内部轮毂122上的弹性体环124的夹紧力的构造，都可以被使用。例如，保持装置126可以被构造用来在胶轮112的旋转期间将弹性体环124以机械方式相对于内部轮毂122保持就位。

在该例示性实施例中，保持装置126包括第一保持构件200和第二保持构件202(见图9)。在该例示性实施例中，第一保持构件200和第二保持构件202是环形的并且是基本上类似的。然而，在另一些实施例中，第一和第二保持构件200、202可以不是环形的并且可以彼此不同地被构造。第一和第二保持构件200、202可以由任何合适材料(诸如例如，钢、铝、塑料或其它合适材料)制成。

图7-8示出第一保持构件200。在该例示性实施例中，第一保持构件200的描述同样适用于第二保持构件202。第一保持构件200具有：内部直径D6，外部直径D7，宽度W4，外部周向表面167，以及大致平行于外部周向表面166的内部表面168。第一保持构件200具有：第一端部170，该第一端部具有第一环形面172；以及第二端部174，该第二端部具有第二环形面176，该第二环形面与第一环形面172相对并且大致平行于第一环形面172。

第一保持构件200的第二环形面176包括保持结构180，该保持结构用来接合弹性体环124的第一环形面162。保持结构180可以以多种方式被构造。任何与弹性体环124接合以阻止弹性体环相对于内部轮毂122移动的结构，都可以被使用。例如，保持结构180可以是一个或更多个突起，所述突起嵌入或突伸到弹性体环124的第一环形面162中。保持结构180可以绕第二环形面176连续地延伸，或者可以是不连续的。在一些实施例中，弹性体环124可以包括用来接纳所述一个或更多个突起的对应的凹部或孔。然而，在另一些实施例中，弹性体环124不包括用来接纳所述一个或更多个突起的凹部或孔。作为取代的是，所述一个或更多个突起嵌入到第一环形面中。在一些实施例中，弹性体环124可以包括一个或更多个突起，所述一个或更多个突起被接纳在保持构件200、202中的一个或更多个凹部或孔中。

在所示的实施例中，第一保持构件200包括锥形表面182，该锥形表面从第二环形面176向外突出，使得突起184形成在第一保持构件200的第二环形面176和外部周向表面167之间的相交处。锥形表面182从第二环形面176以角度α延伸。在一个实施例中，角度α在5度到20度的范围中。在一个实施例中，角度α是10度，或者大约10度。在另一些实施例中，角度α可以大于20度和小于5度。

第一保持构件200包括便于将第一保持构件安装到内部轮毂122上的一个或更多个特征。第一保持构件200可以以任何合适方式安装至内部轮毂122。在所示实施例中，第一保持构件200包括多个安装孔190，这些安装孔用来接纳例如螺栓的紧固件192(图9)以便将第一保持构件200安装到内部轮毂122。在所示实施例中，第一保持构件200具有八个安装孔190。然而，在另一些实施例中，第一保持构件200可以具有多于或少于八个安装孔190。第一保持构件200上的安装孔190被布置用来与内部轮毂122上的紧固件孔148、152对齐。

参考图9，当被组装时，弹性体环124被压到内部轮毂122上，使得弹性体环124的内部表面158卡在内部轮毂122的外部周向表面130上。第一保持构件200借助于紧固件192而被紧固到内部轮毂122上，所述紧固件通过安装孔190(图7)被接纳并且进入紧固件孔148，使得第一保持构件200的第二环形面176抵靠着内部轮毂122的第一环形面146而被上紧。以类似的方式，第二保持构件202被紧固到内部轮毂122的第二环形面150，使得弹性体环124被夹在第一和第二保持构件200、202之间。

在该例示性实施例中，第一保持构件200的外部直径D7大于弹性体环124的内部直径D4并且小于弹性体环D4的外部直径D5。在组装位置中，锥形表面182和突起184接合且嵌入到弹性体环124的第一环形面162中。在该例示性实施例中，保持结构180和第一环形面162之间的接合的全部或大部分出现在第一环形面162的内半部中。换句话说，第一环形面162具有厚度T并且保持部分180和第一环形面162之间的接合的大部分出现在厚度T的内半部中(即，更接近弹性体环的内部直径D4而不是外部直径D5)。

在操作中，在胶轮112旋转时，它绕胶轮112的周边并且在胶轮和刀轮114之间牵拉纤维102。刀轮114上的刀片116接触胶轮112的周向表面110，使得它们之间的纤维102被切断。胶轮112的典型旋转速度可以随着切割组件100的不同构造而变化。在一些实施例中，例如，胶轮112的旋转速度使得纤维102的线速度是大约20米/秒或更大。随着旋转速度增大，离心力逆着夹紧力(该夹紧力将弹性体环124保持到内部轮毂122上)而起作用。保持装置126将弹性体环124相对于内部轮毂122保持就位，以保证在较高的速度下离心力不会克服夹紧力而导致弹性体环124相对于内部轮毂122打滑。

第一和第二保持环200、202与弹性体环124的接合防止该环向外扩张。此外，锥形表面182提供楔入效应，该楔入效应增大弹性体环124和内部轮毂122之间的夹紧力，尤其是在邻近第一和第二环形面162、166的弹性体环的边缘位置处。

图10示出第一保持构件300的一个例示性实施例。第一保持构件300基本上类似于第一保持构件200，除了第一保持构件300包括的保持结构310的构造与第一保持构件200的保持结构180不同。具体地说，第一保持构件300的保持结构310包括肩部312，该肩部从第一保持构件300的环形面314向外突出。锥形表面315从环形面314向外延伸并且与肩部312相交以形成突起或倒钩316。突起或倒钩316可以嵌入到弹性体环320的环形面318中，该弹性体环320基本上类似于图5-6的弹性体环124。锥形表面315从环形面314以角度α延伸。在一个实施例中，角度α在5度到20度的范围中。在一个实施例中，角度α是10度，或者大约10度。在另一些实施例中，角度α可以大于20度和小于5度。

在操作中，保持结构310通过接合弹性体环320而类似于第一保持构件200的保持结构180地起作用，以将弹性体环保持就位，使得在较高的速度下离心力不克服夹紧力。

图11示出第一保持构件400的一个例示性实施例。第一保持构件400基本上类似于第一保持构件200，除了第一保持构件400包括的保持结构410的构造与第一保持构件200的保持结构180不同。具体地说，第一保持构件400的保持结构410包括一个或更多个齿或螺纹412，所述齿或螺纹从第一保持构件400的环形面414向外突出。所述一个或更多个齿或螺纹412可以嵌入到弹性体环420的环形面418中，该弹性体环420基本上类似于图5-6的弹性体环124。所述一个或更多个齿或螺纹412可以以多种方式被构造。例如，齿的数量，齿的形状和高度，齿的频率，都可以在不同实施例中变化。在操作中，保持结构410通过接合弹性体环420而类似于第一保持构件200的保持结构180地起作用，以将弹性体环保持就位，使得在较高的速度下离心力不克服夹紧力。

图12示出第一保持构件500的一个例示性实施例。第一保持构件500基本上类似于第一保持构件200，除了第一保持构件500包括的保持结构510的构造与第一保持构件200的保持结构180不同。具体地说，第一保持构件500的保持结构510包括圆化突起512，该圆化突起从第一保持构件500的环形面514向外突出。圆化突起512可以嵌入到弹性体环520的环形面518中，该弹性体环520基本上类似于图5-6的弹性体环124。圆化突起512可以以多种方式被构造。例如，圆化突起512的高度和形状可以在不同实施例中变化。在所示的实施例中，突起512是半圆形的，具有恒定半径R。然而，在另一些实施例中，突起512可以不具有恒定半径。在操作中，保持结构510通过接合弹性体环520而类似于第一保持构件200的保持结构180地起作用，以将弹性体环保持就位，使得在较高的速度下离心力不克服夹紧力。

图13示出第一保持构件600的例示性实施例。第一保持构件600基本上类似于第一保持构件200，除了第一保持构件600包括的保持结构610的构造与第一保持构件200的保持结构180不同。具体地说，第一保持构件600的保持结构610包括突起612，该突起从第一保持构件600的环形面614向外突出。突起612被接纳在弹性体环620的环形面618中的凹槽或凹部616内，该弹性体环基本上类似于图5-6的弹性体环124，除了凹槽或凹部616之外。突起612和凹槽或凹部616可以以多种方式被构造。例如，突起612和凹槽或凹部616的高度和形状可以在不同的实施例中变化。在所示的实施例中，突起612是矩形的脊，该矩形的脊绕第一保持构件600的环形面614连续地延伸并且被接纳在凹槽或凹部616中，该凹槽或凹部也是矩形的并且绕环形面618连续地延伸。然而，在另一些实施例中，突起612和凹槽616可以不是矩形的，并且可以是不连续的。在操作中，保持结构610通过接合弹性体环620而类似于第一保持构件200的保持结构180地起作用，以将弹性体环保持就位，使得在较高的速度下离心力不克服夹紧力。

已经通过示例的方式给出具体实施例的上述描述。根据给出的公开内容，本领域技术人员不仅将理解总发明构思和它们的伴随的优点，而且将发现公开的结构和构思的明显的各种改变和修改。因此，本发明应涵盖作为落在如这里限定的且由所附权利要求及其等同物限定的总发明构思的精神和范围内的所有这种改变和修改。

Claims (14)

1.一种用来切碎玻璃纤维的组件，所述组件包括：

刀轮，所述刀轮具有多个沿径向延伸的刀片；以及

胶轮，所述胶轮邻近所述刀轮，所述胶轮包括：

内部轮毂；

弹性体环，所述弹性体环安装到所述内部轮毂上以便随其旋转；以及

保持装置，所述保持装置包括第一保持构件，其以可固定的方式被附接到所述内部轮毂，所述第一保持构件包括突起，所述突起嵌入或突伸到所述弹性体环中，以在所述胶轮的旋转期间阻止所述弹性体环与所述轮毂分离。

2.如权利要求1所述的组件，其中，所述弹性体环被压到所述内部轮毂上。

3.如权利要求1所述的组件，其中，所述弹性体环包括聚氨酯。

4.如权利要求1所述的组件，其中，所述保持装置包括第二保持构件，并且其中，所述弹性体环被夹在所述第一保持构件和所述第二保持构件之间。

5.如权利要求4所述的组件，其中，所述弹性体环包括第一环形面和第二环形面，并且其中，所述第一保持构件接合所述弹性体环的第一环形面，并且所述第二保持构件接合所述弹性体环的第二环形面。

6.如权利要求1所述的组件，其中，所述第一保持构件包括锥形表面，所述锥形表面向着所述内部轮毂楔入所述弹性体环的至少一部分。

7.如权利要求4所述的组件，其中，所述第一保持构件是圆环，所述圆环的外部直径大于所述弹性体环的内部直径并且小于所述弹性体环的外部直径。

8.如权利要求7所述的组件，其中，所述突起绕所述第一保持构件的环形面连续地延伸。

9.如权利要求5所述的组件，其中，所述弹性体环具有厚度T，并且所述突起在所述厚度T的内半部中接合所述第一环形面。

10.一种切割玻璃纤维的方法，所述方法包括：

使连续的玻璃纤维接合第一可旋转构件的周向表面，所述第一可旋转构件包括弹性体环，所述弹性体环安装到圆柱形内部轮毂上以便随着所述内部轮毂旋转；

使所述第一可旋转构件旋转，以使所述玻璃纤维接触一个或更多个刀片；

用所述一个或更多个刀片将所述玻璃纤维切割成离散的段；以及

通过使得在以可固定的方式附接到所述内部轮毂的第一保持构件上的突起嵌入或突伸到所述弹性体环的环形面中，而以机械方式使所述弹性体环相对于所述内部轮毂保持就位。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述保持构件是圆环，所述圆环的外部直径大于所述弹性体环的内部直径并且小于所述弹性体环的外部直径。

12.如权利要求10所述的方法，其中，嵌入所述环形面包括：向着所述内部轮毂楔入所述弹性体环的至少一部分。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述突起包括倾斜表面。

14.如权利要求10所述的方法，其中，所述突起包括多个齿。

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