【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于空气流体效应对短切纤维铺设形态进行控制的方法和应用此方法作为技术原理和流程的装置，以及应用该装置的设备生产和制造领域，进一步的，应用于短切纤维复合片状材料的生产设备。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、随着航空航天和风能，新能源汽车，高速铁路公路运输等高精尖技术的发展，短切纤维复合材料作为航空、航天和国防工业的关键材料之一，应用将更加广泛。尤其是中国成为全球短切纤维复合材料最活跃发展最快的国家，同时蕴藏着不可估量的增长潜力。
3、短切纤维复合材料特别是片材，是由不饱和树脂、低收缩添加剂、各种助剂和短切纤维等组成的一种片状的预浸料。
4、工业化生产中，是将树脂料均质化后的浆糊，与分散均匀的短切纤维铺设而成絮片，两者充分浸渍压实成片状材料。
5、片状模塑料sheet molding compound(或简称smc片材，又称smc复合材料。下文不特别说明，都是片状)是短切纤维复合片材的一个子集，本文件在不特别指出区分情形下，下文里短切纤维复合片状材料和smc片材涵义相同。
6、smc复合材料作为目前世界上先进的电气设备制造材料，有着其他非金属材料和金属材料无法比拟的优点，广泛应用于航空航天，电气，电子，车辆、建筑、化工、卫浴等行业。
7、在smc片材生产领域中，短切纤维一般指玻璃纤维或碳纤维切断后的形态，长度
8、另外，碳纤维和/或玻璃纤维的商用成品状态是每一根纤维纱线都是包含数十根玻纤微丝合捻而成的丝束，纤维纱缠绕成纱卷。受空气中水汽、湿度影响，附加玻纤亲水浸润性，玻纤丝束在普通机械外力下很难分散成微丝状态，极大地影响了最终smc片材质量。高端产品中要求短切纤维取向度分布进行控制，以获得对性能有特殊需求的产品。事实上现有公开技术中对短切纤维取向度进行控制的比较少，且效果不理想。现有技术中，虽然无序的短切丝和机械部件在大数量的尺度上进行的低速物理碰撞还包括团块絮块内部纤维的二次碰撞，但都只能实现部分纤维在一定程度上的分散，团絮、堆叠、层隙、架空刺突等问题仍然不可避免；商品状态的纤维丝线即使切断也无法分散；多层铺设无法实现层间交联。
9、短切纤维絮片层的短切纤维的分布形态是smc片材生产制作中非常关键的一点，极大地决定短切纤维复合片材/smc片材最终的产品质量。现有技术短切纤维分散铺设成絮片局限性见表1：
10、表1
11、
12、
13、现有公开之类似或相近文件：
14、中国专利文件202222433978.x公开了一种smc片材玻璃纤维分散装置，通过链条链轮将电机的转动在三根轴之间接续传动，两组链传动副使分散辊不扭偏，且最终使分散辊转动动作。多级链传动副速度受限制，低速工况的分散辊，对于落在其上的玻纤进行团块物理碰撞。
15、中国专利文件202210831848.3公开了夹心smc片材生产系统及其工作方法。通过两组间隔设置的铺丝机构向输送中的树脂胶膜连续出丝并有序铺设形成交叠网纹；该专利技术实现的两层玻纤丝交叠网纹，两层网纹的厚度有局限，层间无交联。
16、中国专利文件202311859001.7公开了一种smc片状模塑料及其制备方法。通过设置喇叭嘴形状的导向装置，被打散的短切纤维散落在喇叭嘴阵列上，通过喇叭嘴内腔从而得到梳理和取向，然后落在承载膜上，从而得到短切纤维方向的取向控制。
17、中国专利文件cn 212955473 u公开一种短切纤维打散装置，无描述其工况和环境特征。
技术实现思路
1、前述及有益效果：本专利技术寻求克服现有技术的一个或多个限制。针对短切纤维铺设分布形态、强烈关联絮片质量，摒弃单一的物理混沌碰撞，以及团块絮块、缕簇之大数量级别上的碰撞包括内部互相碰撞挤压的二次效应的不足。提供一种基于空气流体效应对短切纤维分散铺设絮片形态进行控制的方法和装置。通过对短切纤维的每一根,的空间运动姿态进行控制和影响，从而对纤维层的铺设分布形态进行控制，来实现短切纤维的分散分布均质化。以及应用该装置的复合片材生产设备。
2、事实上，无序的短切丝和机械部件的在大数量的尺度上进行的低速物理碰撞，还包括团块絮块内部纤维的二次碰撞，只能实现部分纤维在一定程度上的分散；团絮、堆叠、层隙，架空刺突仍然不可避免；
3、商品状态的纤维丝线，也即微丝聚合而成的丝束，难以分散成微丝状态；
4、在生产实践中，为实现足够的纤维絮片厚度，通常多个机组串联进行短切纤维多层铺设。现有技术普遍采用的下落沉积，无法实现絮片层间交联，分层倾向会极大影响片产成品质量。
5、针对上述技术难点和关键，并能够获得更优的技术效果，本专利技术提供一种基于空气动力学流体效应对短切纤维铺设的分布形态进行控制的方法。和应用此方法作为技术原理和流程的设备及其应用领域。进一步，是短切纤维复合片材产品和设备，更进一步，是smc片材产品和生产设备。并实现如下目标：
6、不在大空间尺度上和大数量的段位纤维团块混沌碰撞、而是逐一根或一排，对短切纤维的空间运动姿态进行控制和影响，从而对纤维层的铺设分布形态进行控制。
7、能够控制均匀分散度。
8、能够控制纤维取向度。
9、能够将丝束的微丝分散。
10、纤维多层铺设时，能够实现层间交联。
11、更进一步，
12、构建一个沿水平中心轴旋转的圆柱形空气流场(转子气团/滚轴气团，下文中语义相同)流场外缘雷诺数7000～25000。
13、非常宽的工况范围使得设备非常易于调整和使用，这个雷诺数范围具体意义和具像是：
14、晴天微风气象下，蝴蝶飞行的雷诺数示值re7000。对于短切纤维复合片材设备来说，该数值进入有益的流场工况，所述风效应转子笼流体场外缘雷诺数小于7000时，低速物理碰撞几率增多。
15、轻型飞机翼尖雷诺值re25000，表征某个尺度上的临界值，高于25000时，短切纤维姿态无序失控翻滚，湍流和杂散纹流含量增加，对于短切纤维复合片材/smc设备来说，超过re25000则导致短纤维有害的翻转纠结增加。更高雷诺数下甚至会打碎破断进入效应区域的短切纤维。
16、所述水平旋转的空气滚轴接收纳入刚切断且保持下射姿态的单根或单排短切纤维，基于空气流体效应综合作用下，所述单根/单排短切纤维被加速然后以一定角本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于空气流体效应对短切纤维铺设分布形态进行调控的装置，包括：短切纤维分散装置，所述短切纤维分散装置包括：风效应转子笼(1000)；其特征在于：所述风效应转子笼接纳入射的短切纤维(0101b)是单根/或单排；所述短切纤维(0101b)是刚切断且运动姿态尚在保持；
2.根据权利要求1所述短切纤维分散装置，其特征在于：转子芯轴轴颈(0908)上还安装连接有轴承，所述轴承上还嵌入连接有轴承座(0903)。
3.根据权利要求2所述的短切纤维分散装置，其特征在于：所述风效应转子笼还有位置调节杆(0904)，所述位置调节杆(0904)与上述轴承座(0903)连接，并在水平方向上/或其他方向上，位置调节杆(0904)推拉轴承座(0903)从而改变并调节风效应转子笼(0900)旋转中心位置。
4.根据权利要求1所述的短切纤维分散装置，其特征在于：所述翼杆截面形状是具有一定迎风宽度的几何面域。
5.根据权利要求4所述翼杆，其特征在于：翼杆截面形状可以是弧形面域、或矩形面域、或折线形面域、或弧形面域。
6.根据权利要求4或5所述翼杆，
7.一种基于空气流体效应对短切纤维铺设分布形态进行调控的装置，其特征在于：还包括短切纤维连续切断装置；所述短切纤维连续切断装置包括：切丝辊(0111)，砧辊(0110)，所述切丝辊(0111)镶嵌若干刀片，所述若干刀片沿所述切丝辊(0111)圆周均布，所述刀片在切丝辊(0110)踏面上平行直线走向/或平行螺线走向，所述刀片之间距离就是短切纤维(0101b)的定长长度，具体地，是刀片之间在切丝辊圆弧面上的曲面距离，所述砧辊(0110)两端有特征为轴伸，所述轴伸分别连接安装轴承(1101)，所述轴承分别被轴承座(1102)容纳连接，所述轴承座有滑动特征，所述滑动特征为相对且平行的两条凹槽特征或凸棱特征(1107a/1107b)，所述凹槽特征或凸棱特征(1107a/1107b)与砧辊中心轴线(1105)垂直，有气缸(1103)分别与轴承座(1102)连接，所述气缸(1103)作动，所述滑动特征能够实现砧辊(0110)向切丝辊(0111)的进近或远离，进一步地，所述气缸(1103)作动，动作将会传递到/或压力传导到砧辊(0110)上，进一步地，完成所述砧辊对所述切丝辊的压力保持/或进近动作/或远离动作。
8.据权利要求7所述短切纤维连续切断装置，其特征在于：还包括：压辊总成(1200)，所述压辊总成(1200)包括有压辊(1201)，所述压辊(1201)轴两端有轴颈，所述轴颈分别安装轴承(1202)，所述轴承嵌入连接安装有轴承座(1203)，轴承座(1203)上有滑动特征，所述滑动特征为相对且平行的凹槽或凸棱特征(1207a/1207b)，所述滑动特征能够实现压辊(1201)向砧辊(0110)进近/或远离，有气缸(1204)分别与轴承座(1203)连接，所述气缸(1204)作动，动作将会传递到/或压力传导到压辊(1201)上，进一步地，完成压辊(1201)对砧辊(0110)的压力保持/或进近动作/或远离动作，所述压辊总成(1200)设置于所述切丝辊和砧辊旋转入料的尖楔位置，并同时能够与砧辊压紧的位置。
9.根据权利要求7所述的短切纤维连续切断装置，其特征在于：还包括纤维导入套管(1104)，所述纤维导入套管出丝端在切丝辊(0111)和砧辊(0110)相对而成的尖楔空间处且抵近所述砧辊，所述纤维导入套管出丝端切线矢量和所述砧辊上抵近点的切线共线，所述尖楔空间为切丝辊和砧辊旋转时入料的一侧，所述纤维套管的入料端在接近商用纤维纱卷(0101e)储料处，一套所述短切纤维连续切断装置中，可以存在一根或多根的纤维导入套管(1104)，所述多根纤维导入套管出丝端沿砧辊中心轴线(1105)方向也即沿尖楔刃口方向均匀排布；
10.根据权利要求7所述的短切纤维连续切断装置，其特征在于：还包括纤维导入套管(1104)质地是半硬质或硬质，材质是树脂或金属或复合材质。
11.一种基于空气流体效应对短切纤维铺设分布形态进行调控的装置，其特征在于：还包括风屏蔽围护舱板总成(1300)；所述风屏蔽围护舱板总成(1300)由可拆卸的板形部件舱板件(1302)拼装而成，舱板件(1302)大小和尺寸根据设备框架或构件的空格或空档的形状和尺寸，容纳于其内部且板形部件(1302)与设备框架(1301)总体围护成一个隧道室体。
12.据权利要求11所述风屏蔽围护舱板总成，其特征是：舱板件(1302)材质是树脂/或金属/或有机材料/或树脂与金属与有机材料的拼合，结构是单体板/或框架+封板组合...
【技术特征摘要】
1.一种基于空气流体效应对短切纤维铺设分布形态进行调控的装置，包括：短切纤维分散装置，所述短切纤维分散装置包括：风效应转子笼(1000)；其特征在于：所述风效应转子笼接纳入射的短切纤维(0101b)是单根/或单排；所述短切纤维(0101b)是刚切断且运动姿态尚在保持；
2.根据权利要求1所述短切纤维分散装置，其特征在于：转子芯轴轴颈(0908)上还安装连接有轴承，所述轴承上还嵌入连接有轴承座(0903)。
3.根据权利要求2所述的短切纤维分散装置，其特征在于：所述风效应转子笼还有位置调节杆(0904)，所述位置调节杆(0904)与上述轴承座(0903)连接，并在水平方向上/或其他方向上，位置调节杆(0904)推拉轴承座(0903)从而改变并调节风效应转子笼(0900)旋转中心位置。
4.根据权利要求1所述的短切纤维分散装置，其特征在于：所述翼杆截面形状是具有一定迎风宽度的几何面域。
5.根据权利要求4所述翼杆，其特征在于：翼杆截面形状可以是弧形面域、或矩形面域、或折线形面域、或弧形面域。
6.根据权利要求4或5所述翼杆，其特征在于：翼杆截面形状是圆形面域。
7.一种基于空气流体效应对短切纤维铺设分布形态进行调控的装置，其特征在于：还包括短切纤维连续切断装置；所述短切纤维连续切断装置包括：切丝辊(0111)，砧辊(0110)，所述切丝辊(0111)镶嵌若干刀片，所述若干刀片沿所述切丝辊(0111)圆周均布，所述刀片在切丝辊(0110)踏面上平行直线走向/或平行螺线走向，所述刀片之间距离就是短切纤维(0101b)的定长长度，具体地，是刀片之间在切丝辊圆弧面上的曲面距离，所述砧辊(0110)两端有特征为轴伸，所述轴伸分别连接安装轴承(1101)，所述轴承分别被轴承座(1102)容纳连接，所述轴承座有滑动特征，所述滑动特征为相对且平行的两条凹槽特征或凸棱特征(1107a/1107b)，所述凹槽特征或凸棱特征(1107a/1107b)与砧辊中心轴线(1105)垂直，有气缸(1103)分别与轴承座(1102)连接，所述气缸(1103)作动，所述滑动特征能够实现砧辊(0110)向切丝辊(0111)的进近或远离，进一步地，所述气缸(1103)作动，动作将会传递到/或压力传导到砧辊(0110)上，进一步地，完成所述砧辊对所述切丝辊的压力保持/或进近动作/或远离动作。
8.据权利要求7所述短切纤维连续切断装置，其特征在于：还包括：压辊总成(1200)，所述压辊总成(1200)包括有压辊(1201)，所述压辊(1201)轴两端有轴颈，所述轴颈分别安装轴承(1202)，所述轴承嵌入连接安装有轴承座(1203)，轴承座(1203)上有滑动特征，所述滑动特征为相对且平行的凹槽或凸棱特征(1207a/1207b)，所述滑动特征能够实现压辊(1201)向砧辊(0110)进近/或远离，有气缸(1204)分别与轴承座(1203)连接，所述气缸(1204)作动，动作将会传递到/或压力...
【专利技术属性】
技术研发人员：何林荣，
申请(专利权)人：江苏恒东机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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