本發(fā)明涉及纖維生產(chǎn)及再加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及纖維擴展技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，用于先進復(fù)合材料中的增強纖維主要是碳纖維，為了實現(xiàn)低價格化而增多碳纖維集束根數(shù)(大絲束纖維)，但是大絲束碳纖維存在隨著纖維束根數(shù)增多而發(fā)生纖維的曲折扭結(jié)等現(xiàn)象，并且樹脂集體不容易浸潤到大絲束纖維束內(nèi)部，單絲間容易產(chǎn)生孔隙，容易造成纖維相和樹脂相的富集與分離等缺陷，同時會隨著絲束直徑增加，纖維的屈曲形態(tài)影響纖維強度在織物中的發(fā)揮。對纖維束進行擴展能夠避免纖維強度的損失，在經(jīng)編軸向織物與縫編織物中，通過展纖可使紗線平整，從而整體提高織物的外觀效果與力學(xué)性能，更好的滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。

現(xiàn)有的纖維展寬設(shè)備采用單錠放紗、單錠收盤，而且每盤的收卷長度僅幾百米，導(dǎo)致在下游生產(chǎn)的產(chǎn)品有多個拼接縫，很難形成無縫拼接，并且還需要頻繁更換紗盤，嚴重影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生很多不確定因素。另外，碳纖維絲收卷后再次打開進行使用或者二次加工時，會出現(xiàn)層與層之間的碳纖維絲粘連現(xiàn)象，不僅影響使用以及生產(chǎn)效率，甚至還會影響產(chǎn)品質(zhì)量以及造成碳纖維絲的浪費。

放紗是纖維原絲展寬的前奏步驟，對纖維原絲的展寬效果和展寬后的纖維質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。由于我司使用的纖維絲要求為無捻的，若在生產(chǎn)過程中發(fā)生翻轉(zhuǎn)，會嚴重影響展寬纖維的質(zhì)量?，F(xiàn)有的纖維絲定位方式是采用簡單的型材螺母將引導(dǎo)小軸進行定位，容易發(fā)生小角度傾斜，從而對產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響。另外，現(xiàn)有的紗筒張緊結(jié)構(gòu)，每個紗筒使用兩個西式滑差環(huán)，設(shè)備的成本較高。

纖維展寬是將一定寬度的纖維絲束展寬到原來寬度的1.5～6倍左右，而纖維絲束中的單根纖維絲很細、其直徑為微米級，在展寬過程中不可避免地會有一定程度的損傷、甚至伴隨斷絲現(xiàn)象。斷裂后的纖維短絲(稱為毛絲)會殘留在液體槽內(nèi)，并隨著液體而流向槽口，容易堵塞槽口，影響循環(huán)；另外有些毛絲在絲束經(jīng)過時會附著在展寬的絲束上，與絲束一同被收卷，影響產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)在通常采用的解決方式是依靠液位差使毛絲隨著液體自然的排出槽體外，但是由于槽口的設(shè)計限制，流量并不大，使得積聚在液體槽底的毛絲很難隨著液體一起流動?，F(xiàn)有的過濾裝置使用簡單過濾網(wǎng)進行過濾，這對斷裂的毛絲有一定的作用，但由于濾網(wǎng)本身結(jié)構(gòu)的限制，作用并不明顯，而且毛絲粘連在濾網(wǎng)上清潔困難。另外，現(xiàn)有的液體槽主要依靠人工觀察液位的高低來進行注水或放水，很難維持兩者的平衡，而且無法實現(xiàn)液體的實時流動，毛絲更容易在液體槽底集聚。

原有的牽引軸輥上下左右的分布間距不利于展寬生產(chǎn)，而牽引軸輥的直徑尺寸對碳纖維絲的展寬作用不大；并且原有設(shè)備中的軸輥極易發(fā)生纏紗，使碳纖維絲束損傷嚴重；另一方面，碳纖維絲展寬后出水海綿輥利用氣缸提供壓力，這對海綿輥的質(zhì)量要求較高，而且壓力控制不便。

原有設(shè)備中的干燥裝置是使用線圈加熱，利用一個直徑為600mm的輥筒對碳纖維絲進行單面加熱，絲束受熱不均勻，對絲束表面的損傷較大，而且加熱溫度與表面探測溫度存在一定的差異，導(dǎo)致實際加熱溫度難以控制，對產(chǎn)品質(zhì)量造成較大影響。

另外，現(xiàn)有的碳纖維絲束擴展技術(shù)中，碾壓法、氣流法、超聲波法等，在纖維絲束展寬后都是單盤進行收絲，而且收絲長度受限，為后續(xù)復(fù)合預(yù)浸料的工藝帶來諸多不便，例如需要頻繁更換收絲盤、原材料浪費嚴重、產(chǎn)品拼接縫多等；從而導(dǎo)致預(yù)浸料生產(chǎn)效率和產(chǎn)能低、產(chǎn)品質(zhì)量無法明顯提高、產(chǎn)品合格率低，而且生產(chǎn)成本居高不下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上面描述的問題。本發(fā)明的一個目的是提供一種解決以上問題中的任何一個的纖維合并擴展設(shè)備。具體地，本發(fā)明提供能夠解決生產(chǎn)超薄預(yù)浸料時紗錠數(shù)量多、預(yù)浸料拼接縫多、外觀缺陷大、產(chǎn)品合格率低等問題的纖維合并擴展設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種纖維合并擴展設(shè)備，所述纖維合并擴展設(shè)備用于實現(xiàn)將N錠纖維紗束展寬之后收卷為M卷紗卷，其中，N為大于M的正整數(shù)，M為大于或等于1的正整數(shù)。

其中，所述纖維合并擴展設(shè)備包括放紗裝置、擴展裝置和合并收卷裝置，其中，所述放紗裝置與所述擴展裝置的第一端相鄰設(shè)置，所述放紗裝置可同時放置N錠纖維紗束；在所述擴展裝置的第一端的相鄰纖維紗束的邊緣之間的距離小于或等于所述擴展裝置的擴展寬度；所述合并收卷裝置與所述擴展裝置的第二端相鄰設(shè)置，所述合并收卷裝置包括M個并列設(shè)置的合并收卷軸；所述擴展裝置包括擴展槽、超聲波發(fā)生器和牽引輥組，所述超聲波發(fā)生器按照矩陣排列方式分布在所述擴展槽的內(nèi)壁和/或底部，所述牽引輥組與所述擴展槽的內(nèi)壁固定連接；其中，所述超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波頻率為30～315MHZ。

其中，所述合并收卷裝置還包括機架、收卷電機、襯紙軸和糾偏控制器，其中，所述合并收卷軸設(shè)置在所述機架的第一端，所述收卷電機與所述合并收卷軸傳動連接，所述襯紙軸設(shè)置在所述機架的第二端，且所述襯紙軸上的襯紙繞過所述機架纏繞在所述合并收卷軸上，所述糾偏控制器與所述機架傳動連接。

其中，所述糾偏控制器包括紅外探測器、微調(diào)電機和傳動軌道，所述紅外探測器固定在所述機架上，且位于所述機架的側(cè)部，所述微調(diào)電機與所述紅外探測器電連接、與所述傳動軌道傳動連接，所述傳動軌道與所述機架的底部傳動連接。

其中，所述合并收卷裝置還包括張力檢測器、第一上撐軸、第二上撐軸、第三上撐軸、第一下壓軸和第二下壓軸，其中，所述張力檢測器與所述機架的頂部固定連接，所述第一上撐軸設(shè)置在所述機架的第一端，所述第二上撐軸的底座與所述張力檢測器固定連接，所述第三上撐軸設(shè)置在所述機架的第二端；所述第一下壓軸位于所述第一上撐軸和所述第二上撐軸之間，且所述第一下壓軸的底部低于或者外切于所述第一上撐軸的頂部和所述第二上撐軸的頂部的公切線；所述第二下壓軸位于所述第二上撐軸和所述第三上撐軸之間，且所述第二下壓軸的底部低于或者外切于所述第二上撐軸的頂部與所述第三上撐軸的頂部的公切線。

其中，所述擴展裝置還包括體外過濾裝置，所述體外過濾裝置包括過濾罐和設(shè)置在所述過濾罐內(nèi)的過濾體，還包括第一水泵和水箱，其中，所述過濾罐的頂部入口低于所述擴展槽的底部出口設(shè)置，且所述過濾罐的頂部入口與所述擴展槽的底部出口相連通，所述過濾罐的底部出口與所述水箱的入口相連通，所述水箱的出口與所述第一水泵的入口相連通，所述第一水泵的出口與所述擴展槽的入口相連通；所述過濾體包括過濾網(wǎng)和支撐架，所述支撐架為桶狀結(jié)構(gòu)，且所述支撐架的邊緣嵌設(shè)在所述過濾罐的內(nèi)部，所述過濾網(wǎng)鋪設(shè)在所述支撐架上。

其中，所述過濾體還包括襯層，所述襯層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且與所述支撐架的形狀相同；所述襯層與所述支撐架固定連接，且所述過濾網(wǎng)設(shè)置在所述襯層與所述支撐架之間；所述支撐架為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且所述襯層的網(wǎng)孔與所述支撐架的網(wǎng)孔交錯設(shè)置。

其中，所述擴展槽的出料端設(shè)置有按壓輥和按壓結(jié)構(gòu)，所述按壓結(jié)構(gòu)包括連接板、固定塊和調(diào)節(jié)桿；其中，所述連接板的第一端與所述擴展槽鉸接，所述連接板的第二端與所述按壓輥鉸接；所述固定塊固定在所述連接板上，所述調(diào)節(jié)桿與所述固定塊傳動連接，且所述調(diào)節(jié)桿的第一端抵在所述擴展槽上。

其中，纖維合并擴展設(shè)備還包括干燥裝置，所述干燥裝置設(shè)置在所述擴展裝置的第二端與所述合并收卷裝置之間；所述干燥裝置包括第一干燥輥組和第二干燥輥組，所述第一干燥輥組設(shè)置在所述第二干燥輥組的上方。

其中，所述第一干燥輥組包括至少兩個第一干燥輥，所述第二干燥輥組包括至少一個第二干燥輥，所述第一干燥輥和所述第二干燥輥交替設(shè)置；所述第一干燥輥的第一包角β為180°～280°，所述第二干燥輥的第二包角γ為180°～280°。

本發(fā)明所提供的纖維合并擴展設(shè)備能夠?qū)⒍噱V纖維絲束同時展寬后合并收卷為一體，不僅大大減小了展寬及收卷的工作難度和工作量，而且減少了后續(xù)復(fù)合工藝中形成的拼接縫數(shù)量，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率，降低生產(chǎn)成本。

參照附圖來閱讀對于示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其他特性特征和優(yōu)點將變得清晰。

附圖說明

并入到說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。在這些附圖中，類似的附圖標記用于表示類似的要素。下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，而不是全部實施例。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示例性地示出了本發(fā)明纖維合并擴展設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示例性地示出了超聲波發(fā)生器的分布示意圖；

圖3示例性地示出了收卷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示例性地示出了體外過濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示例性地示出了過濾體的結(jié)構(gòu)示意圖；；

圖6示例性地示出了過濾體的剖視圖；

圖7示例性地示出了擴展裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了圖7的A部放大圖；

圖9示例性地示出了干燥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

發(fā)明人通過將纖維擴展裝置的展寬能力與相鄰兩錠纖維束之間的間距相結(jié)合，針對纖維擴展、干燥、收卷等裝置進行改進設(shè)計，以實現(xiàn)將多錠纖維紗束同時展寬后合并為預(yù)定寬度的纖維紗并進行收卷，為后續(xù)預(yù)浸料的生產(chǎn)帶來便捷，同時減少纖維紗之間的拼接縫隙，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

下面結(jié)合附圖，對根據(jù)本發(fā)明所提供的纖維合并擴展設(shè)備進行詳細描述。

本發(fā)明提供了一種纖維合并擴展設(shè)備，用于實現(xiàn)將N錠纖維紗束展寬之后收卷為M卷紗卷，其中，N為大于M的正整數(shù)，M為大于或等于1的正整數(shù)。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的纖維合并擴展設(shè)備的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖1所示，該纖維合并擴展設(shè)備包括放紗裝置1、擴展裝置2和合并收卷裝置3，其中，放紗裝置1與擴展裝置2的第一端相鄰設(shè)置，放紗裝置1上可同時放置N錠纖維紗束，其中N為大于2的正整數(shù)；N錠纖維紗束經(jīng)由擴展裝置2的擴展，合并成預(yù)定寬度的纖維紗在合并收卷裝置3上進行收卷。使用本發(fā)明的纖維合并擴展設(shè)備，N錠纖維紗束經(jīng)擴展裝置2擴展后恰好能夠彼此相接成為一體，具體地，在擴展裝置2的第一端的相鄰纖維紗束的邊緣之間的距離小于或等于擴展裝置2的擴展寬度。合并收卷裝置3與擴展裝置2的第二端相鄰設(shè)置，經(jīng)擴展裝置2擴展后的纖維紗可以直接繞至合并收卷裝置3上進行收卷；具體地，合并收卷裝置3包括M個并列設(shè)置的合并收卷軸30，根據(jù)N錠纖維紗束在擴展裝置2上的排列分布，擴展合并后形成M束預(yù)定寬度的纖維紗，分別由M個合并收卷軸30進行收卷。由于本發(fā)明中收卷的纖維束產(chǎn)品寬度大大提高，因此，合并收卷軸30的寬度也較大，其收卷能力大大提高，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)千米的纖維束收卷。例如，可以實現(xiàn)寬度達500mm、長度為2500m的纖維束的擴展以及合并收卷。在本文中，以M＝1為例進行描述說明，即N錠纖維紗束經(jīng)擴展裝置2擴展后合并為一體進行收卷。

具體地，擴展裝置2包括擴展槽21、超聲波發(fā)生器22和牽引輥組23，其中，超聲波發(fā)生器22按照矩陣排列方式分布在擴展槽21的內(nèi)壁和/或底部，圖2示出了一種具體實施例中的超聲波發(fā)生器22的分布示意圖；牽引輥組23與擴展槽21的內(nèi)壁固定連接，即牽引輥組23中的每個牽引輥的兩端與擴展槽21的內(nèi)壁固定連接，且相鄰兩個牽引輥平行設(shè)置。N錠纖維紗束在擴展槽21內(nèi)依次繞過牽引輥組23，在牽引輥組23的牽引下從擴展槽21的第一端行進到擴展槽21的第二端過程中，在遍布擴展槽21內(nèi)的超聲波發(fā)生器22發(fā)出的超聲波的振蕩作用下被均勻展寬預(yù)定寬度，使得相鄰兩束纖維絲束的邊緣重合、成功拼接，從而合并形成一束滿足寬度需求的纖維束。其中，分布于擴展槽21底部的超聲波發(fā)生器22發(fā)出的超聲波可以令纖維絲束發(fā)生上下方向的垂直振蕩，使得每束纖維絲束松散化；沿纖維絲束的延伸方向，分布于擴展槽21的左右兩內(nèi)壁上的超聲波發(fā)生器22發(fā)出的超聲波可以令纖維絲束產(chǎn)生寬度方向的振蕩，實現(xiàn)每束纖維絲束寬度方向的展寬；沿纖維絲束的延伸方向，分布于擴展槽21的前后兩內(nèi)壁上的超聲波發(fā)生器22發(fā)出的超聲波在展寬纖維絲束的同時，可以實現(xiàn)對纖維絲束的捋順動作，避免在展寬過程中發(fā)生纖維絲纏繞打結(jié)等現(xiàn)象造成纖維束的混亂，影響產(chǎn)品外觀和后續(xù)使用。通常情況下，使用本發(fā)明的纖維合并擴展設(shè)備對多束纖維絲束進行合并擴展，超聲波發(fā)生器22發(fā)出的超聲波頻率為30～315MHZ，其具體數(shù)值可以根據(jù)超聲波發(fā)生器22的分布情況、纖維絲束的預(yù)定展寬寬度要求、纖維絲束的牽引速度等因素進行選擇設(shè)定。

圖3示出了本發(fā)明的合并收卷裝置3的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，綜合參照圖1和圖3所示，合并收卷裝置3還包括機架31、收卷電機32、襯紙軸33和糾偏控制器34。在本實施例中，合并收卷軸30設(shè)置在機架31的第一端(位于纖維合并擴展設(shè)備的末端)，收卷電機32與合并收卷軸30傳動連接，收卷電機32為擴展合并后的纖維束收卷提供動力；襯紙軸33設(shè)置在機架31的第二端，襯紙軸33上的襯紙330和擴展合并后的待收卷纖維束5同時繞過機架31纏繞在合并收卷軸30上，并且襯紙330鋪設(shè)在纖維束5的下方，進而實現(xiàn)纖維束5收卷時層與層之間通過襯紙330進行隔離，有效避免后續(xù)使用時發(fā)生纖維束粘連現(xiàn)象。

為了防止纖維束收卷過程中發(fā)生偏斜而影響收卷質(zhì)量，合并收卷裝置3中設(shè)置了糾偏控制器34，在本實施例中，糾偏控制器34與機架31傳動連接。具體地，糾偏控制器34包括紅外探測器341、微調(diào)電機(圖中未示出)和傳動軌道342，其中，紅外探測器341固定在機架31上，可以位于機架31的側(cè)部，例如，可以在機架31的一側(cè)或者兩側(cè)各設(shè)置一個紅外探測器341，用以實時檢測纖維束5的邊緣是否超出襯紙330的邊緣；微調(diào)電機與紅外探測器341電連接、與傳動軌道342傳動連接，傳動軌道342與機架31的底部傳動連接，微調(diào)電機根據(jù)紅外探測器341的檢測結(jié)果對機架31的位置沿傳動軌道342進行調(diào)整。其中，傳動軌道342的延伸方向沿合并收卷軸30的軸向(即纖維束的寬度方向)設(shè)置；紅外探測器341的檢測位置可以設(shè)置為襯紙330的邊緣處或者略微超出襯紙330的邊緣處。若纖維束邊緣發(fā)生偏移至超出襯紙330的邊緣，則紅外探測器341檢測到信號，并將信號輸送至微調(diào)電機，微調(diào)電機可以根據(jù)信號來控制正反轉(zhuǎn)，進而沿傳動軌道342調(diào)整機架31相對于纖維束5的寬度方向的位置，實現(xiàn)糾偏。在一個典型的實施例中，可以在機架31的兩側(cè)各設(shè)置一個紅外探測器341，且均將電信號發(fā)送至微調(diào)電機，其中一個發(fā)送的電信號可以控制微調(diào)電機正轉(zhuǎn)，另一個紅外探測器341發(fā)送的電信號則可以控制微調(diào)電機反轉(zhuǎn)，進而可以實現(xiàn)對機架31、襯紙330以及合并收卷軸30等相對于纖維束5的兩側(cè)不同方向偏移的糾正。

另外，合并收卷裝置3還包括張力檢測器35、第一上撐軸311、第二上撐軸312、第三上撐軸313、第一下壓軸314和第二下壓軸315；其中，張力檢測器35與機架31的頂部固定連接，并且與收卷電機32電連接。具體地，張力檢測器35通過檢測收卷中的纖維束5的張力來控制收卷電機32的轉(zhuǎn)速，以使得纖維束收卷效果達到最佳，避免收卷后的纖維束過于松弛或者張緊而影響產(chǎn)品性能以及后續(xù)使用。例如，若張力檢測器35檢測到的張力值過大則控制收卷電機32減速，若張力過小則控制收卷電機32適當加速。

具體地，第一上撐軸311設(shè)置在機架31的第一端，鄰近合并收卷軸30設(shè)置，且第一上撐軸311的位置高于合并收卷軸30的位置，例如，可以設(shè)置在機架31的第一端的頂部；第二上撐軸312的底座與張力檢測器35固定連接，第二上撐軸312的頂部明顯高于第一上撐軸311的頂部；第三上撐軸313設(shè)置在機架31的第二端，且與襯紙軸33相鄰設(shè)置。襯紙軸33上的襯紙330依次繞過第三上撐軸313的頂部和第一上撐軸311的頂部后纏繞在合并收卷軸30上，擴展合并后的纖維束5依次繞過第三上撐軸313的頂部、第二上撐軸312的頂部和第一上撐軸311的頂部，并在第一上撐軸311的頂部與襯紙330對齊、貼合后纏繞在合并收卷軸30上。

其中，纖維束5與襯紙330在第三上撐軸313的頂部進行第一次貼合，此時通過糾偏控制器34檢測纖維束5與襯紙330之間是否有偏移、并進行位置校正，確認纖維束5與襯紙330對齊；然后再令纖維束5單獨經(jīng)過第二上撐軸312的頂部進行張力檢測，用以控制收卷電機32保持能夠取得纖維束的最佳收卷效果的轉(zhuǎn)速，避免纖維束5在收卷到合并收卷軸30上的前一個狀態(tài)與襯紙330貼合時發(fā)生偏斜，導(dǎo)致襯紙330對纖維束5隔離不完全而影響后續(xù)使用。

第二上撐軸312的位置高于第一上撐軸311和第三上撐軸313的位置、位于張力檢測器35之上，纖維束5在收卷時有一定的張力，當纖維束繞過第二上撐軸312的頂部時，其張力越大、纖維束5對第二上撐軸312的壓力就越大；張力檢測器35通過檢測第二上撐軸312受到的壓力來判斷纖維束5的張力大小，并通過調(diào)整收卷電機32的轉(zhuǎn)速來調(diào)整纖維束5收卷過程中的張力，進而避免收卷后的纖維過于松弛或者張緊而影響產(chǎn)品性能和后續(xù)使用。檢測纖維束5的張力之后，在第一上撐軸311的頂部，纖維束5與襯紙330再次進行交疊、貼合，而且襯紙330位于纖維束5的下方，因此，第一上撐軸311的設(shè)置對于襯紙330在收卷纖維束5時的隔離作用的施展至關(guān)重要。

為了確保纖維束5的收卷效果和收卷的順暢性，第一上撐軸311與合并收卷軸30之間的垂直落差應(yīng)該適當加大，以確保纖維束5和襯紙330在收卷到合并收卷軸30上之前、在第一上撐軸311的頂部進行完全貼合，避免纖維束5和襯紙330之間的貼合不順而出現(xiàn)褶皺、偏移等現(xiàn)象。具體地，第一上撐軸311的位置應(yīng)該高于合并收卷軸30收卷完成后的合并收卷軸上纖維束的最高點的位置，例如，第一上撐軸311的頂部與完成收卷后的合并收卷軸上的纖維束的最高點之間的公切線與機架31的底座之間仍有一定的夾角，示例性地，該夾角可以為5°～15°。

進一步地，為了確保纖維束5與襯紙330在第一上撐軸311的頂部進行貼合，合并收卷裝置3還包括第一下壓軸314。具體地，第一下壓軸314位于第一上撐軸311和第二上撐軸312之間，且第一下壓軸314的底部低于或者外切于第一上撐軸311的頂部和第二上撐軸312的頂部的公切線，即，第一下壓軸314的底端低于第一上撐軸311的頂部與第二上撐軸312的頂部的公切線、或者第一下壓軸314的底部與該公切線外切，以確保纖維束5在纏繞至合并收卷軸30之前確實繞過第一上撐軸311的頂部，即確保纖維束5與襯紙330確實在第一上撐軸311的頂部進行完全貼合。在一個典型的實施例中，第一下壓軸314的底部低于或者外切于第一上撐軸311的頂部與完成收卷后的合并收卷軸30上纖維束的頂部之間的公切線的延長線，此種情況下，能夠有效保證在合并收卷軸30收卷完成時，纖維束5與襯紙330仍然能夠在第一上撐軸311的頂部進行貼合。

由于第二上撐軸312的位置較高，而纖維束5需要經(jīng)過第三上撐軸313的頂部后繞過第二上撐軸312的頂部以檢測其張力，為了確保纖維束5在繞過第二上撐軸312的頂部之前確實在第三上撐軸313的頂部與襯紙330進行貼合，本發(fā)明的合并收卷裝置3還設(shè)置了第二下壓軸315。具體地，第二下壓軸315位于第二上撐軸312和第三上撐軸313之間，纖維束5依次繞過第三上撐軸313的頂部、第二下壓軸315的底部、再繞過第二上撐軸312的頂部以檢測張力；其中，第二下壓軸315的底部低于或者外切于第二上撐軸312的頂部與第三上撐軸313的頂部的公切線，即第二下壓軸315的底部、第二上撐軸312的頂部和第三上撐軸313的頂部三者相切，或者第二下壓軸315的底部低于第二上撐軸312的頂部與第三上撐軸313的頂部的公切線，從而可以有效保證纖維束5在繞至第二上撐軸312的頂部之前必然會經(jīng)過第三上撐軸313的頂部，與襯紙330進行試對齊、試貼合，避免二者發(fā)生偏斜。

第一下壓軸314和第二下壓軸315分別位于第二上撐軸312的兩側(cè)，且均低于第二上撐軸312設(shè)置，不僅可以有效確保纖維束5確實繞過第三上撐軸313的頂部和第一上撐軸311的頂部，而且還可以使纖維束5與第二上撐軸312之間的接觸面足夠，以使得纖維束5的張力檢測更加準確。但是，第一下壓軸314和第二下壓軸315與第二上撐軸312之間的位置落差不宜過大，以免纖維束5過于緊繃而導(dǎo)致出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，影響產(chǎn)品性能。

需要指出的是，為了確保收卷過程中纖維束的層與層之間的隔離效果，既能防止纖維粘連、又可以防止纖維在襯紙上發(fā)生滑動而影響收卷以及纖維質(zhì)量，同時還盡量減小收卷后的纖維卷的體積，本發(fā)明中的纖維合并收卷設(shè)備中采用的襯紙330可以選用離型襯紙。

為了避免擴展槽21內(nèi)產(chǎn)生的斷裂毛絲在擴展槽內(nèi)積聚或者附著在纖維束表面影響產(chǎn)品質(zhì)量，在本發(fā)明的纖維合并擴展設(shè)備中，擴展裝置2還包括體外過濾裝置，該體外過濾裝置設(shè)置在擴展槽21的外部，并且與擴展槽21相連通，對擴展槽21內(nèi)的液體進行過濾。

圖4示出了該體外過濾裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖4所示，體外過濾裝置24包括過濾罐241和設(shè)置在過濾罐241內(nèi)的過濾體242，還包括第一水泵243和水箱244。其中，過濾罐241的頂部入口低于擴展槽21的底部出口設(shè)置，且過濾罐241的頂部入口與擴展槽21的底部出口相連通，為了避免液體中的毛絲導(dǎo)致堵塞，在擴展槽21的底部液體出口與過濾罐241之間不設(shè)置液體動力裝置，而是利用液位差使得擴展槽21內(nèi)的液體能夠自動流入過濾罐241中進行過濾。過濾罐241的底部出口與水箱244的入口相連通，水箱244的出口與第一水泵243的入口相連通，第一水泵243的出口與擴展槽21的入口相連通，形成一個過濾循環(huán)通路。

纖維絲束在展寬過程中使用的液體溫度較低，而在超聲波擴展過程中，在超聲波的振蕩作用下液體溫度逐漸升高，因此，在過濾毛絲之后的液體進行循環(huán)利用之前需要在水箱244中進行充分冷卻。具體地，在水箱244內(nèi)設(shè)置有溫度檢測裝置(圖中未示出)，用以實時檢測水箱244內(nèi)的液體溫度，當溫度達標后，再將水箱244內(nèi)的液體回流至擴展槽21中進行再利用。第一水泵243的設(shè)置可以使得水箱244內(nèi)的過濾后的液體能夠順利的補充到擴展槽21中，進行重復(fù)利用，節(jié)約資源。

如圖4所示，在一個典型的實施例中，該體外過濾裝置24還可以包括設(shè)置在過濾罐241和水箱244之間的第二水泵245，過濾罐241為密封結(jié)構(gòu)，過濾罐241的底部出口與第二水泵245相連通，第二水泵245將過濾后的液體輸送至水箱244中進行冷卻、待用。第二水泵245將過濾罐241內(nèi)的液體排放至水箱245中，使得過濾罐241內(nèi)的氣壓大幅降低，與外界形成壓力差，在此壓力差的作用下可以加速擴展槽21內(nèi)的液體向過濾罐241中流動，使得纖維斷裂產(chǎn)生的毛絲能夠隨著液體的流動而排出擴展槽，避免毛絲在槽底積聚、甚至附著在纖維絲束的表層，對產(chǎn)品質(zhì)量以及后續(xù)生產(chǎn)使用造成不良影響。

圖5示出了過濾體242的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6示出了該實施例的過濾體242的剖視圖，綜合參照圖5和圖6所示，過濾體242包括過濾網(wǎng)242a和支撐架242b，支撐架242b為桶狀結(jié)構(gòu)，并且支撐架242b的邊緣嵌設(shè)在過濾罐241的內(nèi)部進行固定，過濾網(wǎng)242a鋪設(shè)在支撐架242b上。具體地，過濾網(wǎng)242a將支撐架242b完全覆蓋，以確保進入過濾罐241內(nèi)的液體完全經(jīng)過過濾網(wǎng)242a進行過濾，避免過濾不完全導(dǎo)致的毛絲回流。這種結(jié)構(gòu)的過濾體242不僅能夠?qū)σ后w中的毛絲進行充分過濾，而且過濾網(wǎng)242a便于清潔清理，可以避免發(fā)生堵塞和粘連等情況。

另外，過濾體242還包括襯層242c，襯層242c為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且與支撐架242b的形狀相同。具體地，襯層242c與支撐架242b固定連接，并且過濾網(wǎng)242a設(shè)置在襯層242c與支撐架242b之間。其中，過濾網(wǎng)242a可以采用耐高溫、耐腐蝕的柔性網(wǎng)，利用襯層242c和支撐架242b進行固定；襯層242c可以采用設(shè)置有漏孔的鋼板，漏孔的直徑大于過濾網(wǎng)242a的網(wǎng)孔直徑，從而既可以對液體中的毛絲進行初步過濾，還可以對過濾網(wǎng)242a進行定位，避免柔性的過濾網(wǎng)242a發(fā)生偏移、褶皺、滑動等而影響過濾效果。具體地，過濾網(wǎng)242a可以采用不銹鋼材質(zhì)。通常情況下，過濾網(wǎng)242a的網(wǎng)孔直徑為1mm～8mm即可，例如，過濾網(wǎng)242a的網(wǎng)孔直徑可以設(shè)置為2.5mm、4mm等。

在一個典型的實施例中，為了確保過濾體242在使用中不會由于液體的沖擊而發(fā)生變形，可以在襯層242c的頂部中央位置設(shè)置有撐桿242d，即撐桿242d撐在過濾體242的頂部。

具體地，支撐架242b也可以設(shè)置為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在這種情況下，為了進一步提高體外過濾裝置24的過濾效果，將襯層242c的網(wǎng)孔與支撐架242b的網(wǎng)孔交錯設(shè)置，支撐架242b可以起到第三重過濾的作用。采用這種由襯層242c、過濾網(wǎng)242a和支撐架242b三層結(jié)構(gòu)的內(nèi)嵌式分層過濾體，不僅能夠確保將毛絲最大程度的過濾干凈，而且便于清潔。

圖7示出了本發(fā)明的纖維合并擴展設(shè)備中的擴展裝置2的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8為圖7中的A部局部放大圖。牽引輥組23的多個牽引輥平行設(shè)置在擴展槽21中，對待擴展的纖維絲束進行支撐、引導(dǎo)。具體地，牽引輥組23包括上排牽引組輥和下排牽引組輥，上排牽引組輥和下排牽引組輥平行且均勻設(shè)置在擴展槽21的側(cè)壁上，并且上排牽引組輥與下排牽引組輥交替設(shè)置。需要展寬的纖維絲束交替繞過上排牽引組輥和下排牽引組輥中的牽引輥，通過合理設(shè)計牽引輥的直徑和相鄰牽引輥之間的間距，結(jié)合超聲波發(fā)生器22發(fā)出的超聲波頻率等因素，有效確保碳纖維絲束的展寬寬度。

其中，牽引輥組23的牽引輥表面經(jīng)噴砂拋光處理或者鍍鉻拋光處理，噴砂可以使得牽引輥表面粗糙，與碳纖維絲束接觸時具有一定的碾壓作用，利于碳纖維絲束展寬，而拋光可以有效避免纏紗現(xiàn)象的發(fā)生，減小絲束損傷，確保產(chǎn)品質(zhì)量。但是，過多的牽引輥進行噴砂拋光處理也會使得碳纖維絲束發(fā)生斷絲，所以需要設(shè)置一部分鍍鉻拋光(也叫鏡面拋光)處理的牽引輥，其數(shù)量和排布可以根據(jù)碳纖維絲束的生產(chǎn)要求和走向進行設(shè)置。另外，牽引輥兩端可以用U型卡進行固定連接，可以有效的控制牽引輥是否旋轉(zhuǎn)，拆裝更為方便、快捷。

由于進入擴展槽21中進行擴展后的纖維束表層會帶有擴展槽21中的液體，為避免纖維束表層帶出的液體滴落在后續(xù)設(shè)備上，不僅造成臟污、甚至影響設(shè)備的運行和使用壽命，而且不利于纖維束的干燥，影響纖維絲束的展寬效果，在擴展槽21的出料端設(shè)置有按壓輥25和按壓結(jié)構(gòu)26，對擴展后的纖維束進行按壓，初步排出絲束中帶出的水分。其中，按壓輥25可以設(shè)置為海綿輥，即在中心軸的表面設(shè)置一定厚度的海綿，以便對纖維絲束表層的水分進行吸附或擋排。傳統(tǒng)的按壓輥使用氣缸提供壓力，對按壓輥的質(zhì)量要求較高，而且控制非常不便。

在本發(fā)明的纖維合并擴展設(shè)備中，按壓結(jié)構(gòu)26采用機械可調(diào)式按壓，具體地，按壓結(jié)構(gòu)26包括連接板261、固定塊262和調(diào)節(jié)桿263。其中，連接板261的第一端與擴展槽21鉸接，連接板261的第二端與按壓輥25鉸接，使得按壓輥25既能夠通過連接板261相對于擴展槽21進行旋轉(zhuǎn)、便于將按壓輥25抬起或放下，按壓輥25還可以繞其中心軸進行自轉(zhuǎn)，便于對按壓輥25的按壓面進行調(diào)整使用，延長按壓輥25的使用壽命。固定塊262固定在連接板261上，調(diào)節(jié)桿263與固定塊262傳動連接，且調(diào)節(jié)桿263的第一端抵在擴展槽21上。其中，調(diào)節(jié)桿263的調(diào)節(jié)方向與連接板261的側(cè)面相平行，其實質(zhì)是與接觸的擴展槽21的該側(cè)壁相平行，以便調(diào)節(jié)桿263的安裝和調(diào)節(jié)使用。在使用過程中，可以根據(jù)生產(chǎn)需要對調(diào)節(jié)桿263向下或向上調(diào)節(jié)來控制按壓輥25的下降或抬起的微調(diào)，以便根據(jù)產(chǎn)品厚度、生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品要求等因素來控制按壓輥25施加到纖維絲束上的按壓力的大小。在一個典型的實施例中，調(diào)節(jié)桿263與固定塊262之間可以是螺旋連接，例如，調(diào)節(jié)桿263可以選用長螺栓，在固定塊262內(nèi)設(shè)置相應(yīng)大小的穿透的螺紋孔即可，只需調(diào)節(jié)桿263的長度大于固定塊262的高度、甚至大于連接板261的寬度。相較于傳統(tǒng)的氣缸結(jié)構(gòu)及工藝，本發(fā)明中采用的按壓結(jié)構(gòu)26的調(diào)節(jié)更為方便、快捷，按壓力度調(diào)整更為精確，施加力度均勻，而且節(jié)約能耗。

由于本發(fā)明的纖維合并擴展是在液體中進行，因此，該纖維合并擴展設(shè)備必不可少的還包括干燥裝置4，干燥裝置4設(shè)置在擴展裝置2的第二端與合并收卷裝置3之間，鄰近按壓輥25設(shè)置。經(jīng)過牽引輥組23的牽引在擴展槽21中充分得以擴展后的纖維束，在按壓輥25的初步按壓排水后，經(jīng)過干燥裝置4中的干燥輥組進一步烘干后，即可進行收卷待用。圖9示出了本發(fā)明的干燥裝置4中的干燥輥組的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖9所示，該干燥裝置4包括第一干燥輥組41和第二干燥輥組42，第一干燥輥組41設(shè)置在第二干燥輥組42的上方。纖維束5依次繞過第一干燥輥組41的和第二干燥輥組42，實現(xiàn)對纖維束5的雙面加熱烘干，確保纖維束受熱均勻，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

具體地，第一干燥輥組41包括至少兩個第一干燥輥410，第二干燥輥組42包括至少一個第二干燥輥420，第一干燥輥410和第二干燥輥420交替設(shè)置。纖維束5依次交替繞過第一干燥輥410和第二干燥輥420，交替對纖維束5的兩面進行烘干，避免長時間對纖維束的某一面加熱后再對另一面進行烘干而導(dǎo)致的產(chǎn)品兩面烘干效果不一、或者由于第一面烘干時對第二面有一定的加熱效果而使得第二面的加熱溫度難以控制，從而對纖維束的某一面造成損傷。在圖9所示的實施例中，第一干燥輥組41包括三個第一干燥輥410，第二干燥輥組42包括兩個第二干燥輥420，三個第一干燥輥410和兩個第二干燥輥420交替設(shè)置。待烘干的纖維束5依次繞過第一個第一干燥輥410、第一個第二干燥輥420、第二個第一干燥輥410、第二個第二干燥輥420、第三個第一干燥輥410，其中，第一干燥輥410對纖維束的第一面進行干燥，第二干燥輥420對纖維束的第二面進行干燥。

具體地，不僅可以通過控制烘干溫度來控制纖維束5的烘干效果，纖維束5繞過第一干燥輥410和繞過第二干燥輥420的包角大小，對纖維束5的受熱面積具有直觀影響，是直接影響纖維束5的烘干效果的主要因素之一。通常情況下，第一干燥輥410的直徑為180mm～210mm，第二干燥輥420的直徑為180mm～210mm時，若采用圖9所示的五軸式加熱的方式進行烘干，第一干燥輥410的第一包角β為180°～280°，第二干燥輥420的第二包角γ為180°～280°，既能夠保證碳纖維絲束的烘干效果，又不會對絲束由于加熱過度而造成損傷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。例如，第一包角β和第二包角γ均可以設(shè)置為200°、215°、228°、240°等。

為了控制纖維束5的烘干效果，還可以通過第一干燥輥組41和第二干燥輥組42之間的間距、第一干燥輥410與相鄰第二干燥輥420之間的水平間距等參數(shù)來實現(xiàn)。通常情況下，若干燥輥的直徑為180mm～210mm，可以采用第一干燥輥組41和第二干燥輥組42之間的垂直中心距為180mm～220mm，兩個相鄰第一干燥輥410之間的中心距為240mm～270mm，若第二干燥輥組42包括兩個或兩個以上第二干燥輥420時，兩個相鄰第二干燥輥420之間的中心距也可以設(shè)置為240mm～270mm，即可達到纖維束5的最佳烘干效果。例如，第一干燥輥組41和第二干燥輥組42之間的垂直中心距可以設(shè)置為185mm、196mm、210mm等，兩個相鄰第一干燥輥410之間的中心距和兩個相鄰第二干燥輥420之間的中心距均可以設(shè)置為248mm、256mm、264mm等。另外，還可以通過設(shè)置相鄰兩個干燥輥之間的間隙來調(diào)整，示例性地，兩個相鄰第一干燥輥410之間的間隙和兩個相鄰第二干燥輥420之間的間隙均可以設(shè)置為45mm～68mm。

最后需要指出的是，為了避免在烘干過程中發(fā)生纏紗現(xiàn)象，各干燥輥的表面也可以進行噴砂拋光處理或者鍍鉻拋光處理。

使用本發(fā)明的纖維合并展寬設(shè)備，可以將多錠纖維絲束同時展寬后合并為一體，形成預(yù)定寬度的纖維束，而且收卷長度大大提高，在后續(xù)預(yù)浸料生產(chǎn)等過程中，不僅避免了頻繁更換紗盤帶來的產(chǎn)能、效率、質(zhì)量等方面的影響，而且有效減少產(chǎn)品拼接縫的出現(xiàn)，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，大大提高了產(chǎn)品的市場競爭力，為公司帶來極大的經(jīng)濟和市場效益。

上面描述的內(nèi)容可以單獨地或者以各種方式組合起來實施，而這些變型方式都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包含一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。