本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于制造短纖維/切斷纖維的纖維切斷機(jī)。

背景技術(shù)：

為了制造短纖維，已知纖維切斷設(shè)備，在纖維切斷設(shè)備中從由人造纖維組成的絲束制成短的切斷纖維。該設(shè)備或者構(gòu)造成單級(jí)的或者構(gòu)造成二級(jí)的。單級(jí)的過程包含人造纖維的熔紡、將其匯合成絲束、絲束的拉伸以及進(jìn)一步的熱處理。此外，如有必要在卷曲機(jī)中使人造纖維卷曲。最終，在纖維切斷機(jī)中將絲束切成短纖維。在二級(jí)的過程中，在此期間在儲(chǔ)存壺中儲(chǔ)存被匯合成纖維束的人造纖維。在所謂的纖維生產(chǎn)線中，從多個(gè)儲(chǔ)存壺中拉出纖維束，由該纖維束形成絲束。在纖維生產(chǎn)線中，進(jìn)行絲束的進(jìn)一步處理，在其末端借助于纖維切斷機(jī)切斷該絲束。制成的短纖維在后續(xù)的過程中例如可用作棉纖維的替代品。

在文獻(xiàn)DE3105877A1中描述了這種類型的纖維切斷機(jī)。在刀架中，多個(gè)刀具水平地布置成一圈。用于將絲束切割成短纖維的刀刃在此沿徑向取向。以鄰接刀刃的方式形成環(huán)形通道，絲束以多圈纏繞的方式在該環(huán)形通道中被引導(dǎo)。環(huán)形通道通過刀刃、刀架和壓緊環(huán)形成。不僅刀架而且壓緊環(huán)以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被支承，其中，刀架可借助于驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。刀架和壓緊環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線在此彼此具有角度，從而環(huán)形通道的高度持續(xù)變化。在環(huán)形通道的這樣的區(qū)域中將絲束切割成短纖維，即，在該區(qū)域中環(huán)形通道的高度一直減小到轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從其開始高度再次增大。在上述區(qū)域中，壓緊環(huán)將一力朝向刀刃的方向作用到絲束上。視產(chǎn)品和其它生產(chǎn)參數(shù)而定，所述的切割區(qū)域在刀架的圓周的約四分之一上延伸。短纖維在其切割之后由于重力落到布置在纖維切斷機(jī)之下的收集容器中。每個(gè)刀具都由其刀刃和兩個(gè)刀具側(cè)面組成，在纖維切斷機(jī)工作時(shí)，通過刀刃切出的短纖維在其切斷后沿著刀具側(cè)面滑動(dòng)。由此，產(chǎn)生垂直于刀具側(cè)面作用到刀具上的壓力和平行于刀具側(cè)面伸延的摩擦力。之所以產(chǎn)生作用到刀具側(cè)面上的壓力，是因?yàn)榈毒邆?cè)面平行于刀架軸線取向并且由此相對(duì)于通過壓緊環(huán)施加到絲束上的力具有角度。在極限情況中，該角度相應(yīng)于刀架軸線與壓緊環(huán)軸線之間的角度。在環(huán)形通道的高度最小的點(diǎn)上，作用到刀具上的壓力幾乎為零，這是因?yàn)樵谶@里由壓緊環(huán)作用到絲束上并因此作用到刀具側(cè)面上的力平行于刀具側(cè)面伸延。在該已知裝置中出現(xiàn)的、作用到刀具上的壓力總體上非常高，這導(dǎo)致刀具的與其行進(jìn)方向相反的嚴(yán)重彎曲。由此，刀具斷裂的風(fēng)險(xiǎn)非常高。通過選擇相應(yīng)的具有在彎曲負(fù)荷方面高的強(qiáng)度的用于刀具的材料可克服這種刀具斷裂。然而，這種材料不適合用作切割工具，因?yàn)槠渚哂械偷挠捕葟亩度锌焖倌p。如此磨損的刀刃使得無法整齊地切割。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此本發(fā)明的目標(biāo)是，提供這種類型的纖維切斷機(jī)，其中避免出現(xiàn)刀具斷裂并且盡管如此但纖維切斷機(jī)還具有高的性能和切割功率。

根據(jù)本發(fā)明，該目標(biāo)通過使在刀具的刀具側(cè)面與刀架軸線之間形成的刀具角中的至少一個(gè)在2°至15°之間來實(shí)現(xiàn)。以這種方式，使作用到刀具側(cè)面上的壓力最小化。

本發(fā)明也與在文獻(xiàn)DE3506282A1中示出的裝置不同。在那里示出的用于切割帶狀的或條狀的物品的裝置雖然同樣具有刀具的斜置，但是還具有刀具的另外的基本布置結(jié)構(gòu)，由此可實(shí)施的切割過程完全不同。在此，刀具垂直布置，從而刀刃平行于而不垂直于刀架軸線伸延。在這種刀具布置結(jié)構(gòu)中，絲束多圈纏繞刀具自身，而不是如在根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)中那樣纏繞刀架。除了單獨(dú)通過該纏繞由絲束作用到刀刃上的力，附加地還借助于壓緊輪將壓力朝向刀刃的方向施加到絲束上。與根據(jù)本發(fā)明的裝置相反地，該力僅僅在一點(diǎn)上作用到絲束上而不是如在使用壓緊環(huán)時(shí)的情況中那樣在較大的角度區(qū)域上作用到絲束上。將近似于點(diǎn)狀的力施加到絲束上導(dǎo)致在行進(jìn)方向上在壓緊輪之前從絲束中產(chǎn)生隆起。在切割時(shí)，再次消除該隆起，其中，在絲束自身中完成擠壓工作。由于該擠壓過程，壓緊輪的力轉(zhuǎn)向到與刀具的行進(jìn)方向相反的方向上。在根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)中，不形成這種隆起。由此，在兩種裝置中的切割力的建立完全不同，因此兩種裝置不可相比。

在根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)中，通過以下方式進(jìn)行絲束的切割，即，借助于傾斜的壓緊環(huán)將絲束壓到刀刃上。如上文描述的，借助于根據(jù)本發(fā)明的刀具側(cè)面的斜置，作用到刀具側(cè)面上的壓力以及由此刀具的彎曲負(fù)荷被減到最小。在這點(diǎn)上要指出的是，在切割過程期間刀具的彎曲負(fù)荷是變化的。為了準(zhǔn)確地示出該現(xiàn)象，參考附圖及其描述。除了刀具的彎曲負(fù)荷外，由于其斜置，短纖維和刀具側(cè)面之間的摩擦也減小，從而需要更少的能量用于進(jìn)行切割。減小的彎曲負(fù)荷帶來很多優(yōu)點(diǎn)和很多優(yōu)化纖維切斷機(jī)及其工作的可能性。例如，與具有平行于刀架軸線布置的刀具側(cè)面的纖維切斷機(jī)相比，生產(chǎn)量顯著提高，而不損失短纖維品質(zhì)，或者提高刀具斷裂數(shù)量。此外，絲束中的可能存在的結(jié)頭不會(huì)立即導(dǎo)致刀具斷裂。另一方面，在通過纖維切斷機(jī)完成相同的生產(chǎn)量時(shí)，與平行于刀架軸線布置的刀具相比，每個(gè)斜置的刀具都可實(shí)施成穩(wěn)定性更弱的。這樣，刀具可實(shí)施成更薄的，也就是說，具有彼此更靠近的刀具側(cè)面，從而進(jìn)一步減小了短纖維在刀具側(cè)面處的摩擦。

在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施形式中，在壓緊環(huán)軸線和刀架軸線之間形成的張角在4°和15°之間的范圍中。由此，可產(chǎn)生在絲束和刀刃之間的最優(yōu)的切割力。絲束在不必為此消耗過多能量的情況下可靠地被切成短纖維。根據(jù)應(yīng)將怎樣的絲束切割成怎樣的最終產(chǎn)物，稍微改變最優(yōu)的角度。在此，不僅絲束的總纖度而且絲束的單個(gè)長(zhǎng)絲的單個(gè)纖度都有重要作用。此外，由其制成絲束的聚合物也很重要。最終產(chǎn)品的期望的特性、例如短纖維的長(zhǎng)度也有重要作用。

優(yōu)選地，刀具角與刀具行進(jìn)方向相反地張開。在切割期間，壓緊環(huán)的力與刀具行進(jìn)方向相反地作用。為了減小作用到刀具側(cè)面上的彎曲負(fù)荷，刀具側(cè)面必須盡可能位于與由壓緊環(huán)通過絲束施加到刀具側(cè)面上的力矢量相同的方向上。那么，當(dāng)?shù)毒邆?cè)面和力矢量彼此平行時(shí)，不存在彎曲負(fù)荷。

在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施形式中，所有刀具都具有相同的刀具角。在這種纖維切斷機(jī)工作時(shí)，產(chǎn)生相同質(zhì)量的短纖維。在此，單個(gè)短纖維的特性變化很小。

有利地，同一個(gè)刀具的兩個(gè)刀具側(cè)面彼此平行。這種刀具可簡(jiǎn)單且因此成本有利地制造。此外，這種刀具能夠形成相同且恒定寬度的切割通道。這指的是，在兩個(gè)相鄰的刀具的兩個(gè)相對(duì)的刀具側(cè)面之間的距離不變。該距離在短纖維的行進(jìn)方向上的減小會(huì)導(dǎo)致在短纖維和刀具側(cè)面之間的摩擦力提高，這應(yīng)被避免。

在根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的另一實(shí)施形式中，同一個(gè)刀具的兩個(gè)刀具側(cè)面相對(duì)彼此成角度。當(dāng)?shù)毒邆?cè)面之間的角度在短纖維的行進(jìn)方向上減小時(shí)，可進(jìn)一步減小作用到刀具上的彎曲負(fù)荷，這進(jìn)一步放大了以上已經(jīng)描述的優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施形式中，刀具由硬質(zhì)金屬制成。硬質(zhì)金屬特別適合用作切割工具，因?yàn)槠浞浅Ｄ湍p。這樣，在很長(zhǎng)的工作時(shí)間中刀刃也保持鋒利并且能夠整齊地將絲束切割成短纖維。雖然硬質(zhì)金屬僅具有相對(duì)低的抗彎強(qiáng)度，但是由于根據(jù)本發(fā)明的刀具布置方案，其甚至不再必須如在具有壓緊環(huán)的已知的纖維切斷機(jī)的情況中那樣高。

借助于以上示出的裝置特征，能在刀具斷裂最小化的情況下制造具有非常好的性能的高質(zhì)量的短纖維。

附圖說明

下面借助根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的實(shí)施例參考附圖詳細(xì)解釋根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)。

其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的一實(shí)施例的截面圖，

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的刀刃的俯視圖，

圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的刀架的一部分的截面圖，這部分在該圖示中沿著其周緣被展開成一個(gè)平面。

具體實(shí)施方式

所有三個(gè)附圖具有相同的附圖標(biāo)記。在圖1中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的一實(shí)施例的截面圖。多個(gè)刀具9布置成環(huán)形的并且水平地被保持在所屬的刀具容納部8中。刀具容納部8布置在刀架6中。刀架6可通過驅(qū)動(dòng)軸3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸線通過刀架軸線7形成，該刀架軸線居中地穿過刀架6和驅(qū)動(dòng)軸3延伸。驅(qū)動(dòng)軸3借助于軸承4保持在固定的支承殼體2中。此外，該支承殼體2在其外周上接納有壓緊環(huán)支承件5，借助于壓緊環(huán)支承件5將壓緊環(huán)12以可旋轉(zhuǎn)的方式保持在支承殼體2上。壓緊環(huán)12和所屬的壓緊環(huán)支承件5布置成，在壓緊環(huán)12可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的壓緊環(huán)軸線13與刀架軸線7之間形成張角16。在每個(gè)刀具9的上端部處都存在刀刃10。鄰接刀刃10形成有環(huán)形通道15，絲束1可在該環(huán)形通道中被引導(dǎo)。除了刀刃10外，環(huán)形通道15還通過刀架6、外部引導(dǎo)環(huán)18和壓緊環(huán)12的凸肩部14來界定。在此，刀刃10和凸肩部14彼此相對(duì)而置，引導(dǎo)環(huán)18和刀架6彼此相對(duì)而置。引導(dǎo)環(huán)18是刀架6的一部分。在纖維切斷機(jī)工作時(shí)，絲束1被多圈地圍繞刀架6纏繞，從而絲束在一定程度上填滿環(huán)形通道15。驅(qū)動(dòng)軸3通過在此未示出的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刀架6。由于在絲束1與凸肩部4之間的摩擦，壓緊環(huán)12隨著一起旋轉(zhuǎn)。以相對(duì)于壓緊環(huán)軸線13與刀架軸線7之間的張角16錯(cuò)位90°的方式，同樣也在環(huán)形通道15的下邊界面和上邊界面之間形成張角16。下邊界面通過多個(gè)刀刃10形成，上邊界面通過壓緊環(huán)12的凸肩部14的面對(duì)絲束1的表面形成。在刀架6旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于壓緊環(huán)12的斜置，產(chǎn)生由凸肩部14作用到絲束1上以及進(jìn)一步由絲束1作用到刀刃10上的力。該力導(dǎo)致，絲束1在刀刃10處被切成短纖維，這些短纖維通過刀具9下方的離開通道19在重力的方向上被導(dǎo)出并且收集。由于刀架6和引導(dǎo)環(huán)18，絲束1在切割期間不能向內(nèi)或向外從環(huán)形通道15中離開。單個(gè)短纖維的長(zhǎng)度與刀刃10彼此之間的距離有關(guān)。這可特別好地從圖2中看出。

在圖2中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的刀刃10的俯視圖。在刀架6中，各個(gè)刀具9布置成一個(gè)圓，其中，每個(gè)刀具9被保持在所屬的刀具容納部8中。刀刃10在此沿徑向取向。箭頭表示刀架6的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。此外，在刀架6外繪出了雙箭頭，其覆蓋由刀具9組成的圓的這樣的角度區(qū)域，即，在該角度區(qū)域中絲束1被切成短纖維。該區(qū)域被稱為切割區(qū)域23。切割在所謂的切割開始部21處開始并且在所謂的切割結(jié)束部22處結(jié)束。切割結(jié)束部22位于這樣的點(diǎn)處，即，在該點(diǎn)處凸肩部14與刀刃10之間的距離最小。切割開始部21在此剛好位于切割結(jié)束部22之前90°。切割開始部21尤其與絲束1的特性有關(guān)并且相應(yīng)地可移動(dòng)幾度。絲束1在進(jìn)入部20進(jìn)入環(huán)形通道15中并且隨后多圈圍繞刀架6被引導(dǎo)。雖然刀具9旋轉(zhuǎn)，但是切割區(qū)域23的位置不變。即，總有“新的”刀具進(jìn)入切割區(qū)域23中。

在圖3中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維切斷機(jī)的一部分刀架6的截面圖，在該圖示中，該部分刀架沿著其周緣展開成平面。該截面剛好伸延通過刀具9的中心。圖3顯示了從切割開始部21直到切割結(jié)束部22的切割區(qū)域23。此外，示出了布置在該區(qū)域中的刀具9，以及在刀具上方的環(huán)形通道15和在環(huán)形通道上方的壓緊環(huán)12。出于清晰起見，省去了布置在環(huán)形通道15中的絲束1。在壓緊環(huán)12的面對(duì)絲束1的表面與刀刃10所在的平面之間形成張角16。刀具9、絲束1和壓緊環(huán)12的運(yùn)動(dòng)方向在向右伸延的箭頭的方向上伸延。壓緊環(huán)12和刀刃10之間的距離在切割區(qū)域23中持續(xù)減小，直至其在切割結(jié)束部22處達(dá)到所謂的曲線頂點(diǎn)h并且由此達(dá)到其最小值。每個(gè)刀具9都具有一個(gè)刀刃10和兩個(gè)刀具側(cè)面11。兩個(gè)刀具側(cè)面11位于刀具9的相對(duì)的側(cè)上并且在該實(shí)施例中彼此平行地布置。在刀刃10與刀具側(cè)面11之間存在短的楔形的過渡區(qū)域。在纖維切斷機(jī)工作時(shí)，在環(huán)形通道15中伸延的絲束1借助于壓緊環(huán)12被壓到刀刃10上，以便將絲束切割成短纖維。在此產(chǎn)生的由絲束1作用到刀具9上的力在三個(gè)部位處分別通過以F表示的矢量示出。在切割結(jié)束部22處，力矢量F與所屬的刀刃10和刀架軸線7位于一個(gè)平面中。在切割開始部21處，在力矢量F與由所屬的刀刃10和刀架軸線7形成的平面之間的角度剛好為張角16的值。這僅僅適用于，當(dāng)切割開始部21在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上剛好在切割結(jié)束部22之前90°時(shí)的情況。由于幾何情況，在該截面的走向中不存在比張角16的值大的、在由所屬的刀刃10和刀架軸線7形成的平面與力矢量F之間的角度的值。力矢量F與由所屬的刀刃10和刀架軸線7形成的平面之間的角度從切割開始部21向著切割結(jié)束部22持續(xù)減小，直至其在切割結(jié)束部22處為零度并因此同樣位于該平面中。作用到刀具9上的力矢量可被分成兩個(gè)分量，一個(gè)垂直于刀具側(cè)面的分量和一個(gè)平行于刀具側(cè)面11的分量。垂直的分量導(dǎo)致刀具的彎曲，刀具必須具有相應(yīng)高的抗彎強(qiáng)度。平行的力分量用于克服在短纖維與刀具側(cè)面11之間的摩擦。為了使作用到刀具9中的一個(gè)上的彎曲負(fù)荷在通過整個(gè)切割區(qū)域23期間的積分最小化，使刀具9傾斜一刀具角17。刀具角17在兩個(gè)刀具側(cè)面11與刀架軸線7之間產(chǎn)生。刀具角17與刀具9的行進(jìn)方向相反地張開，從而在切割開始部21處作用到刀具9上的垂直的力分量較小。合理的是，所有刀具9都具有相同的刀具角17的值。優(yōu)選地，張角16在4°和15°之間。為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的切割，視絲束1和待產(chǎn)生的短纖維的特性而定，張角16被改變。相應(yīng)的刀具角17在2°和15°之間。由此，可減小作用到刀具上的彎曲負(fù)荷。如果張角16和刀具角17都為15°，則在切割結(jié)束部22之前90°的切割開始部21處的彎曲負(fù)荷等于零。為了使作用到刀具上的彎曲負(fù)荷的積分最小化，刀具角17優(yōu)選地為在0°和張角16之間的平均值或中間值。在這樣選擇刀具角17時(shí)，在切割開始部21處作用在刀具側(cè)面11上的力矢量在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上觀察位于刀具9的前端部處。在該點(diǎn)處，最大的力與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反地作用到刀具9上。該垂直作用到刀具9上的力在接下來的切割過程中減小，直至其在一點(diǎn)處達(dá)到零值。該點(diǎn)幾乎位于切割區(qū)域23的中心。在此，力矢量剛好平行于兩個(gè)刀具側(cè)面11。在從該中心點(diǎn)起的繼續(xù)的切割過程中，力矢量作用到在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上觀察位于刀具9的后側(cè)上的刀具側(cè)面11上。作用到刀具側(cè)面11上的力的垂直分量增加，直至切割結(jié)束部，在該處達(dá)到其最大值。由此，刀具9在第一切割區(qū)段中與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反地被彎曲加載并且在第二切割區(qū)段中在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上被彎曲加載。由此，總地來說，與刀具側(cè)面11平行于刀架軸線7的刀具9相比，明顯減小了在整個(gè)切割區(qū)域23上的整體彎曲負(fù)荷。此外，除了作用到刀具上的彎曲負(fù)荷減小了達(dá)50％，也減小了作用到刀具上的摩擦負(fù)荷，從而為達(dá)到相同的切割功率，僅須由壓緊環(huán)12將更小的力施加到刀刃10上。

本發(fā)明不局限于刀具9的刀具側(cè)面11彼此平行的情況。刀具9的兩個(gè)刀具側(cè)面11也可彼此具有一角度，從刀刃10觀察該角度是張開的或閉合的。

此外，也可設(shè)置具有彎曲的刀具側(cè)面11的刀具9。

在這兩種情況中，為確定刀具角17，選擇在刀具9的兩個(gè)刀具側(cè)面11的角度之間的中間值。

本發(fā)明也不排除這樣的情況，即，不同刀具9的刀具角17不相同，而是具有彼此不同的值。