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Die Erfindung bezieht sich auf Vulkanisiereinrichtungen zur Herstellung von Luftreifen und kann mit Erfolg zur Herstellung von Reifen beliebigen Typenmasses sowohl für Kraftfahrzeuge als auch Landmaschinen sowie für Luftfahrzeuge angewendet werden.
Bekanntlich ist die Vulkanisation eine der arbeitsaufwendigsten und energieintensivsten Etappen der Reifenfertigung. Da der Gummi, welcher den hauptsächlichen Konstruktionswerkstoff im Reifen darstellt, eine niedrige Temperaturleitfähigkeit besitzt, so führt der üblicherweise bei der Vulkanisation ausgenutzte Oberflächen-Wärmeaustausch des Reifens mit der beheizten metallischen Vulkanisierform und dem Gummipressbeutel zu einer langen Dauer des Prozesses und einer geringen Wärmewirkung.
Grundsätzlich neue Möglichkeiten der Intensivierung des Prozesses zeigen sich im Falle der Erwärmung des gesamten Umfanges eines zu vulkanisierenden Reifens mit Ausnutzung der Mikrowellen- oder HHF-Energie. In diesem Fall wird die Erwärmungsgeschwindigkeit hauptsächlich durch die Parameter des elektromagnetischen Feldes bestimmt und hängt nicht von den Abmessungen des zu vulkanisierenden Reifens ab. Hiebei nimmt wesentlich der energetische Wirkungsgrad des Prozesses zu.
Es ist eine Einrichtung (US-PS Nr. 4, 208, 562) bekannt, die zur HHF-Vulkanisation von Reifen bestimmt ist. Diese Einrichtung enthält eine metallische Vulkanisierform zur Umpressung des Reifens mit Hilfe eines gasförmigen Mittels, einen Gummipressbeutel zur Reifenformung sowie eine Quelle, einen Hohlleitertrakt und einen Strahler der HHF-Energie. Zur Erzielung einer gleichmässigen Erwärmung und Vulkanisation am Umfang der Riefenlauffläche ist der Strahler im Innenraum des Pressbeutels untergebracht und um die senkrechte Achse des Reifens drehbar, wobei er sich längs der Seitenfläche desselben verschiebt.
Bei der bekannten Einrichtung werden die Wülste des Pressbeutels in Scheiben eingespannt und an der unteren und der oberen Formhälfte starr befestigt, was das Einbringen und Ausladen des Reifens aus der Presse wesentlich komplizierter macht. Zum Herausführen des Strahlers aus dem Innenraum des Pressbeutels bei der Wiederbeschickung der Presse wird in dieser Einrichtung eine Vorrichtung zur Längsverschiebung des zentralen Stabes und des Strahlers verwendet. Da diese Verschiebung durch den Sitzdurchmesser des Reifens begrenzt wird, so wird die Möglichkeit der Anordnung des Strahlers in der unmittelbaren Nähe der Innenfläche des Pressbeutels begrenzt.
Bei der bekannten Einrichtung ist die Vulkanisation von Reifen mit Drahtkordkarkasse und -gürtel unmöglich, weil die metallischen Teile eine Abschirmung für die elektromagnetische Energie des Höchstfrequenzbereiches sind, und der Erwärmung werden lediglich der Pressbeutel und die erste Gummischicht der Reifenkarkasse unterworfen. Das bei der bekannten Einrichtung angenommene koaxiale Hohlleitersystem mit dem Innenleiter schränkt wegen der Gefahr eines elektrischen Durchschlages die elektrische Feldstärke und folglich die Leistung der HHF-Energie ein, die dem Strahler zur Erwärmung des Reifens zugeführt werden kann, d. h. es beschränkt die Geschwindigkeit der Reifenvulkanisation.
Aus der US-PS Nr. 2, 797, 441 ist bekannt, den Hohlleiter als Hohlzylinder, d. h. also ohne Innenleiter, auszuführen, wodurch höhere Leistungen übertragen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Hohlleiter und die Halterung des Pressbeutels so auszuführen, dass die Möglichkeit einer unabhängigen Verschiebung der Spannscheiben für den Pressbeutel und des Hohlleiters sichergestellt und eine intensive Vulkanisation von Stahlkordreifen durch Zuführung der HHF-Energie nicht nur an der Innenfläche, sondern auch an der Aussenfläche des Reifens ermöglicht ist.
Gemäss der Erfindung ist eine Vulkanisiereinrichtung zur Herstellung von Luftreifen vorgesehen, die eine Vulkanisierform mit einem Pressbeutel zum Pressen des zu vulkanisierenden Reifens und einen Hochfrequenzenergiestrahler mit Hohlleiter, der in den Innenraum des in der Vulkanisierform befindlichen Pressbeutels einführbar und in ihm drehbar angeordnet ist, aufweist, wobei erfindungsgemäss der Hohlleiter mehrteilig ausgeführt und sein den Strahler tragender, drehbarer Teil in Achsrichtung der Vulkanisierform linear verschiebbar angeordnet ist, und der Pressbeutel an diesem bewegbaren Teil des Hohlleiters befestigt ist.
Die Vorteile der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Einrichtung liegen darin, dass die mehrteilige Ausführung des Hohlleiters und die Befestigung des Pressbeutels an dessen beweglichem Teil
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ein mechanisiertes und nicht arbeitsaufwendiges Entfernen und Einbringen des Reifens unter
Beibehaltung eines konstanten Punktes der Orientierung und Anordnung des Strahlers im Reifenhohl- raum ermöglichen, was wieder zu einer vollständigeren und wirksameren Durchwärmung des
Reifens beiträgt.
Es ist zweckmässig, den Strahler schwenkbar in der Reifenebene unter der Wirkung der
Zentrifugalkraft bei der Drehung des drehbaren Teiles des Hohlleiters gelenkig zu befestigen und ihn zum Herausführen aus dem Hohlraum des Pressbeutels abzufedern. Dies erlaubt die Automati- sierung des gesamten Prozesses und die Anordnung des Strahlers in der unmittelbaren Nähe der Innenfläche des Formbalges sicherzustellen.
Um einen elektrischen Durchschlag zu vermeiden und im Zusammenhang damit die elektrische
Feldstärke und folglich die HHF-Energie zu beschränken, ist der Hohlleiter zweckmässigerweise in Form eines Hohlzylinders auszubilden. Speziell in diesem Fall ist es zweckmässig, die Kopplung im Bereich der Trennstelle des Hohlleiters als Labyrinthdichtung auszuführen.
Wenn eine Stange zur Verschiebung des Pressbeutels vorhanden ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Verschiebung des Pressbeutels der drehbare Teil des Hohlleiters koaxial auf der Stange angeordnet ist, während der Pressbeutel mit dem einen Ende an der Stange und mit dem andern am mittleren, undrehbaren Teil des Hohlleiters befestigt ist.
Eine dem Umfang nach besonders vollständige Durchwärmung des Reifens kann erzielt werden, wenn an der Innenwandung der Vulkanisierform Einlegestücke angebracht sind, wobei jedes Einlegestück eine veränderliche Dicke über seine Länge aufweist, so dass die Gesamtdicke des Einlegestückes und des Reifens in jedem Abschnitt des Querschnittes im wesentlichen eine konstante Grösse darstellt.
Aus der DE-PS Nr. 844766 ist zwar bekannt, dass die herausragenden Teile der Pressform aus dielektrischen Materialien bestehen, deren dielektrische Konstante mit der Konstante der Kautschukgemische, in die sie eingeführt sind, übereinstimmt. Dies soll Feldkonzentrationen an den Spitzen und Kanten verhindern, die den Gummi ungünstig beeinflussen würden. Hier geht es jedoch um die Abmessungen und die Form von dielektrischen Einlegestücken ; die Aussenfläche des Reifens ist von dielektrischen Einlegestücken, die eine veränderliche Dicke aufweisen, derart umfasst, dass die gesamte Dicke des Einlegestückes und des Reifens in jedem Abschnitt des Querschnittes eine konstante Grösse darstellt.
Die Anwendung von solchen formgebenden Einlegestücken verhindert die Wärmeableitung von dem zu vulkanisierenden Reifen und erfüllt die Funktion von Hohlleitertrakten, die die Hochfrequenz-Energie zur Bestrahlung der Aussenfläche des Reifens fortleiten und verteilen. Auf diese Weise wird eine gleichmässige Erwärmung des Erzeugnisses bei der Vulkanisation von Reifen, auch wenn sie eine Drahtkordkarkasse haben, sichergestellt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Vulkanisation von Reifen unter Ausnutzung der HHF-Energie, in der Ausgangsstellung mit geöffneten Formhälften, Fig. 2 ähnlich wie in Fig. 1, jedoch in der Stellung der Vulkanisation mit geschlossenen Formhälften, Fig. 3 ähnlich wie in Fig. l, jedoch in der Stellung des Austragens des vulkanisierten Reifens aus der Pressform, Fig. 4 im wesentlichen ähnlich wie in Fig. l, aber mit einem Hohlleiter, der als Hohlzylinder ausgebildet ist und Fig. 5 eine Einrichtung im wesentlichen ähnlich wie in Fig. 4, jedoch mit zusätzlichen Strahlern und dielektrischen Einlegestücken.
In den Fig. 1 und 2 ist die Einrichtung zur Vulkanisation von Reifen in der Ausgangsstellung und bei der Vulkanisation gezeigt. Die Einrichtung enthält eine von zwei Formhälften --1 und 2-gebildete Vulkanisierform. Solche Vulkanisierformen sowie andere, beispielsweise Sektorpressformen, die radial bewegbare Segmente besitzen, sind den auf diesem Gebiet tätigen Fachleuten gut bekannt und stellen Metallbehälter dar, die Platten für Seitengummi und formgebende metallische Einlegestücke --3-- umfassen. Zur Formung und Umpressung eines Reifens --4-- wird ein Gummi- pressbeutel--5-verwendet, der in der oberen Spannscheibe --6-- und dem unteren Wulstring --7-- befestigt wird.
Ein Gehäuse--8--, das aus einem Stück mit dem unteren Wulst- ring --7-- ausgeführt ist und einen hermetisch dichten Hohlraum zur Aufnahme sämtlicher Einzelteile der Einrichtung darstellt, befindet sich in der Ausgangsstellung unten. Für die Zuführung
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der HHF-Energie in den Innenraum des Reifens --4-- wird ein geteilter, aus mehreren Teilen bestehender Hohlleiter, der an einer Stange --9-- angeordnet ist, und ein Strahler --10-verwendet. Der Hohlleiter besteht in diesem konkreten Fall aus drei miteinander koppelbaren Teilen.
Ein drehbar angeordneter Teil --11-- des Hohlleiters stützt sich an einem ihn umfassenden Gehäuse --12-- ab und steht mit dem Motor --13-- eines Drehantriebs mittels einer am drehbaren Teil --11-- des Hohlleiters befestigten Zahnradkupplung --14-- und eines mit dieser zusammenwirkenden Ritzels --15-- in Verbindung, welches sich auf einer im Deckel des Gehäuses --8-- befestigten Nutenwelle --17-- befindet. Dieser drehbare Teil --11-- kann sich ausserdem in der Vertikalebene nach oben und nach unten durch Verschiebung der Stange --9-- verschieben, mit der dieser Teil mittels einer entsprechenden Keilfederverbindung verbunden ist.
Der mittlere, in der vertikalen Richtung bewegliche Teil --18-- des Hohlleiters ist am Gehäuse --8-- befestigt und mit einer unteren Trennstelle --19-- versehen, die sich ausserhalb des Gehäuses --8-- befindet und zur Verbindung mit einem unteren unbeweglichen Teil --20-- des Hohlleiters dient, welcher die HHF-Energie von einem Generator --21-- zuführt. Zum Schutz des Generators --21-gegen den hohen Druck des pressenden Mittels ist im mittleren Teil --18-- des Hohlleiters eine Zwischenwand --22-- aus einem Dielektrikum mit niedrigeren Verlusten angeordnet.
Der Strahler --10-- ist an dem drehbaren Teil --11-- des Hohlleiters gelenkig montiert, in der radialen Richtung mittels einer Torsionsfeder --23-- abgefedert und an den Hohlleiter angedrückt, um eine Verminderung des Aussendurchmessers des Formbalges --5-- zu ermöglichen, was zum Einbringen eines rohen Reifens --4-- notwendig ist. Hiebei kann der Strahler --10-von einer beliebigen bekannten Art sein, beispielsweise eine Stabantenne darstellen und Abmessungen besitzen, welche den Abmessungen des Radialschnittes der torusförmigen Innenfläche des Reifens --4-- nahekommen. Das genannte Gelenk und die Feder werden so gewählt, dass der Strahler bei der Drehung unter der Wirkung der Zentrifugalkraft sich in die erforderliche Lage einstellt.
Die Arbeit der erfindungsgemässen Einrichtung geht auf die folgende Weise vor sich.
In der Ausgangsstellung (Fig. l) befindet sich die Spannscheibe oben und der Pressbeutel --5-- im gestreckten Zustand. In die untere Formhälfte-l-bringt man einen rohen Reifen --4-- ein. Nach der Fixierung des Wulstes des rohen Reifens --4-- am unteren Wulstring --7-- wird dem Innenraum des Pressbeutels --5-- ein formendes gasförmiges Mittel, beispiels-
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schliesst man zusammen, wobei sich die Stange und folglich der Hohlleiter und die obere Spannscheibe --6-- nach unten verschieben. Zur Vermeidung eines Bruchs während des Eingriffs der Zahnradkupplung --14-- mit dem Ritzel --15-- ist das letztere mittels einer Feder --24-- abgefedert, die auf einer Nutenwelle --25-- sitzt. Zur schnellen Orientierung der Zahnräder untereinander werden ihre Zähne mit Einlaufschrägen gefertigt.
Nach beendetem Zusammenschliessen der Vulkani-
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der Zentrifugalkraft ein, die bei der Drehung mit gleichbleibender Geschwindigkeit auftritt und die Kraft der Torsionsfeder --23-- übersteigt. Die Quelle --21-- der HHF-Energie wird eingeschaltet und es finden die Erwärmung und die Vulkanisation des Reifens --4-- (Fig. 2) statt.
Nach der Beendigung der Vulkanisation (Fig. 3) schaltet man die Quelle --21-- der HHF-Energie und den Motor --13-- des Drehantriebs aus, und der Strahler --10-- kehrt unter der Wirkung der Torsionsfeder --23-- in die Ausgangsstellung zurück. Bei dem nachfolgenden Öffnen der Vulkanisierform wird der Reifen --4-- von den formgebenden Elementen --3-- und der oberen Formhälfte --2-- befreit. Man verschiebt den Hohlleiter --9-- zusammen mit der Spannschei- be --6-- in axialer Richtung nach oben, wobei der Pressbeutel ausgezogen wird. Darauf wird in axialer Richtung der Wulstring --7-- gehoben, indem sie den Reifen von der unteren Form- hälfte-l-löst. Des weiteren wird der Reifen --4-- auf die bekannte Weise vom Pressbeutel abgenommen. Am Ende des Zyklus nehmen alle Vorrichtungen die Ausgangsstellung ein.
Somit ist zu erkennen, dass die erfindungsgemässe Einrichtung es gestattet, das Ein- und
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Ausladen des Reifens aus dem HHF-Vulkanisator leicht vorzunehmen. Hiebei kann der Strahler beliebig nahe an die Innenfläche des Pressbeutels herangeführt werden.
Die in Fig. 1 bis 3 beschriebene Konstruktion ist für Abänderungen in den bereits funktionieren- den Anlagen zweckmässig, da sie eine verhältnismässig geringe Veränderung erfordert, aber in
Anbetracht dessen, dass der Hohlleiter auf seiner beträchtlichen Ausdehnung mit der Stange zusammenwirkt, ist ein elektrischer Durchschlag zwischen der Innenfläche und dem Aussenleiter der Welle der HHF-Energie möglich. Dieser Nachteil ist in der Konstruktion gemäss Fig. 4 beseitigt.
Die in Fig. 4 gezeigte Einrichtung ist im Grunde der vorhergehenden ähnlich und wird ausführlich nicht beschrieben. Jedoch kann der Hohlleiter zur Vermeidung des genannten elektri- schen Durchschlages bei der Fortleitung und Verteilung der HHF-Energie in Form eines mehrteiligen Hohlzylinders ausgebildet sein. Hiebei ist sein oberer drehbarer Teil --26-- mit dem mittleren nichtdrehbaren Teil --27--, der aber vertikal verschiebbar ist, mit Hilfe einer Zahnradkupp- lung --28-- mittels Wälzlagern --30-- verbunden. Die obere Partie des drehbaren Teils --26-- des Hohlleiters ist mit der oberen Spannscheibe --6-- des Pressbeutels --5-- über Wälzlager --30-- verbunden.
Die ringförmigen Vorsprünge der unteren Stirnseite des drehbaren Teils --26-- des Hohlleiters, die sich zwischen den ringförmigen Vorsprüngen des nichtdrehbaren Teils --27-befinden, bilden eine Rillen-Labyrinthringdichtung, die es verhindert, dass in die Hohlräume der Lager --29-- die HHF-Energie eindringt, die ein Funkensprühen und die Zerstörung der letzteren hervorruft. Zum Schutz der Lager --30-- und des Drehantriebsmechanismus des Hohlleiters, welcher sich im Gehäuse --8-- befindet, gegen die Einwirkung der HHF-Energie sind radiale Rillen-Labyrinthdichtungen --31-- vorgesehen.
Trotzdem die beschriebene Einrichtung eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber der früher bekannten Einrichtung besitzt, gewährleistet sie indes nicht immer eine gleichmässige Durchwärmung, beispielsweise beim Vorhandensein eines Drahtkordes. Deswegen ist es mitunter zweckmässig, eine zusätzliche Beheizung des Reifens von aussen ohne Aussenheizung der Vulkanisierform vorzusehen, und eine solche Einrichtung ist in der Fig. 5 gezeigt.
Die in Fig. 5 abgebildete Einrichtung ist den vorhergehenden ähnlich und wird ausführlich nicht beschrieben. Um aber die Notwendigkeit der Aussenbeheizung der Vulkanisierform auszuschliessen, besitzt diese ein Einlegestück --32--, das aus einem dielektrischen Material, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Plast, besteht, der eine dielektrische Konstante aufweist, die den Gummieinzelteilen des zu vulkanisierenden Reifens ähnlich ist. In diesem Fall findet an der Grenze Dielektrikum-Gummi keine Rückstrahlung der HHF-Energie statt, die sich im Dielektrikum ausbreiten kann, indem sie Verluste in ihm hervorruft, eine Erwärmung der formgebenden Oberfläche der Vulkanisierform bewirkt und die Wärmeableitung von dem zu vulkanisierenden Reifen --4-verhindert.
Das Einlegestück --32-- hat eine veränderliche Dicke über seine Länge, derart, dass die Gesamtdicke des Einlegestückes und des Reifens in jedem Abschnitt des Querschnittes im wesentlichen eine konstante Grösse darstellt. Bei der Vulkanisation eines Reifens mit Drahtkordkarkasse oder-gürtel werden an dem drehbaren Teil --26-- des Hohlleiters zusätzliche Strahler --33 und 34-- auf der Ebene der dielektrischen Einlegestücke --32-- angebracht, die zusammen mit den Einlegestücken --32-- die Funktion von Hohlleitertrakten erfüllen, welche die HHF-Energie zur Bestrahlung der Aussenfläche des Reifens fortleiten und verteilen.
Auf diese Weise wird eine gleichmässige HHF-Erwärmung des Erzeugnisses bei der Vulkanisation von Drahtkordreifen sichergestellt.
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