BRPI0414373B1 - Aparelho para curar pneus - Google Patents

Description

“APARELHO PARA CURAR PNEUS” CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO A presente invenção é relativa a um controle automático de pressão e temperatura para um aparelho utilizado para curar conjuntos de pneu. Usando água como um meio de aqueeimento, a presente invenção utiliza um novo método de controle de processo e aparelho que permitem um controle mais preciso de variáveis de processo durante condições de estado constante, de tal modo que a transferência de calor é melhorada e é eliminada a formação indesejável de vapor. Processos e equipamentos existentes para curar conjuntos de pneu podem ser modificados utilizando o ensinamento aqui divulgado para implementar e alcançar os benefícios da presente invenção. Embora configurações da presente invenção venham a ser descritas aqui com relação a operações de recauchutagem de conjuntos de pneu, o escopo da presente invenção, como descrito nas reivindicações que seguem, incluem outras aplicações de conjunto de pneu.

FUNDAMENTO PA INVENÇÃO

Em operações de recauchutagem de pneus, a banda de rodagem gasta é desagregada ou esmerilhada da coroa da carcaça do pneu e nova borracha de banda de rodagem é colada no lugar. Em um tipo de operação, a nova borracha de banda de rodagem está em um estado curado quando colocada sobre a carcaça e, uma camada de ligação de, por exemplo, goma de borracha, é colocada entre a coroa da carcaça e a tira de banda de rodagem curada. A camada de ligação é curada para prender a banda de rodagem à carcaça* Em um tipo de operação de cura o conjunto de pneu rccauchutado é colocado cm um invólucro que é então evacuado. O conjunto e invólucro são colocados em uma câmara para tratamento térmico e de pressão, para curar a camada de ligação.

Em um outro tipo de operação a borracha de banda de rodagem está em um estado AN não curado, e é aplicada à coroa de carcaça e curada no local. O conjunto de carcaça e borracha de banda de rodagem não curada é colocado em uma prensa de cura, a qual tem uma bexiga que se ajusta dentro da cavidade interior do conjunto de pneu e no dispositivo de aquecimento para aquecer a bexiga e a área que circunda a banda de rodagem do pneu.

Uma câmara de cura é um grande vaso de pressão e temperatura controlados, que tem uma capacidade para diversos conjuntos de pneu. Um tipo de câmara de cura para curar 25 conjuntos de pneu tem um volume interno de 905 pés cúbicos (25,4 m3). Tipicamente, para aquecer o ar em uma câmara de cura, vapor é aquecido ou óleo é forçado através de um trocador de calor na câmara de cura, ou são utilizados elementos de resistência elétrica na câmara de cura. Cada um destes tem deficiências.

Vapor requer uma caldeira e tubulação associada, e elementos de controle que são caros para instalar e manter. O sistema de óleo aquecido também é caro para instalar e manter, e requer cuidado especial para impedir perigos de incêndio. Ambos, vapor e óleo aquecido, dependem de transferência de calor para aquecer o ar na câmara de cura. A resistência elétrica aquece o ar diretamente, porém é cara de operar. A Patente U.S. 6.267.084 (daqui em diante “a patente 084”, possuída pelo consignatário dos Requerentes e aqui incorporada para referência para todas as finalidades, descreve um aparelho para curar conjuntos de pneu recauchutados, o qual utiliza água aquecida pressurizada como o meio de aquecimento para uma câmara de cura. Tal aparelho é menos caro de instalar e de manter do que qualquer sistema de vapor o de óleo. O aparelho é menos caro de operar do que elementos de resistência elétrica para aquecimento. Além disto, a capacidade de transferência de calor necessária para operações de cura de pneu pode ser alcançada utilizando água como um meio de transferência de calor.

Em uma configuração descrita na patente 084, o aparelho inclui uma câmara de cura que tem um espaço interior no qual conjuntos de pneu recauchutados podem ser colocados para cura. A câmara de cura tem um trocador de calor no espaço interno. Um vaso energizado por eletricidade ou gás para aquecer água é conectado em um circuito fechado ao trocador de calor. O ar na câmara de cura é circulado por meio de um ventilador para assegurar uniformidade da temperatura do ar através de toda a câmara e para facilitar a transferência de calor a partir do trocador de calor. O vaso tem a capacidade de aquecer a água para pelo menos 290 ° F (143°C). O vaso tem, preferivelmente, uma capacidade volumétrica de aproximadamente 20 galões de água (76 litros). Uma bomba, preferivelmente uma bomba centrífuga, é colocada no circuito fechado para bombear água aquecida entre o vaso e o trocador de calor sob pressão. A bomba fornece uma vazão de 20 a 50 galões por minuto (76 a 190 litros por minuto) e, preferivelmente cerca de 25 até 35 galões por minuto (95 a 132 litros por minuto). Para esta configuração da Patente 084, uma válvula de controle mantém um fluxo de água aquecida a uma vazão constante para a câmara de cura, para alcançar a demanda de aquecimento. Um sensor de temperatura detecta a temperatura na câmara de cura, medindo a temperatura do ar ou a temperatura no conjunto de pneu recauchutado e fornece realimentação para a válvula de controle, para controlar a vazão de escoamento de água aquecida.

Ao utilizar água como um meio de aquecimento em um sistema tal como aquele descrito na Patente 084, se a pressão adequada do sistema não é mantida através de todo o processo de cura, água no sistema irá se converter em vapor, o que pode provocar cavitações na bomba e a subseqüente falha mecânica. Além disto, durante a partida o sistema pode descarregar vapor de forma indesejável caso o sistema sofra sobre-pressão devido a temperaturas inadequadas ou níveis de água que podem ocorrer durante a partida. Fornecer uma pressão adequada também é particularmente importante» uma vez que a água dentro do sistema deve ser mantida em seu estado líquido para alcançar as características de transferência de calor e capacidade térmica desejadas. Além disto, se uma pressão mais elevada puder ser mantida de maneira adequada, uma temperatura global mais elevada de água pode ser utilizada» o que resulta em uma transferência de calor mais rápida para os pneus, e assim um tempo de cura mais rápido. Como tal, é particular mente desejável ser capaz de operar próximo aos limites de pressão mecânica global do sistema. Tal operação requer controle mais preciso de temperatura e pressão. Mais especificamente, variações de temperatura e pressão ao redor dos pontos de ajuste desejados do sistema devem ser minimizadas ou mesmo eliminadas.

Consequentemente, como será descrito agora, a presente invenção fornece um aparelho de controle automático de pressão e temperatura que permite operação e controle melhorados na utilização de água como um meio de transferência de calor para curar conjuntos de pneu.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Objetivos e vantagens da invenção serão descritos em parte na descrição a seguir, ou podem ser aprendidos por meio da prática da invenção. A presente invenção é relativa a um método de controle automático de pressão e temperatura e aparelho para utilização na cura de conjuntos de pneu, inclusive conjuntos de pneu recauchutados. Vantagens em rendimento de cura e custos de fabricação podem ser alcançados utilizando a presente invenção. Configurações tomadas como exemplo do aparelho e método da presente invenção serão resumidos agora.

Em uma configuração tomada como exemplo, a presente invenção fornece um aparelho para curar pneus que inclui uma câmara configurada para conter pelo menos um conjunto de pneu para cura. Um trocador de calor é colocado com a câmara. Uma unidade de aquecimento é fornecida para aquecer a água e está em comunicação fluidica com o trocador de calor como parte de um circuito fechado. A unidade de aquecimento tem uma saída de unidade de aquecimento para a descarga de água aquecida a partir da unidade de aquecimento. É fornecida uma bomba para circular um escoamento de água entre a unidade de aquecimento e o trocador de calor. A bomba tem uma admissão de bomba para o escoamento de água para a bomba. Um tanque de expansão é conectado de modo que está em comunicação fluidica com a saída da unidade de aquecimento e a admissão da bomba, de tal modo que água pode circular dentro do circuito fechado a partir da unidade de aquecimento, para o interior do tanque de expansão e de volta para a bomba. Uma válvula é conectada no circuito fechado entre a saída da unidade de aquecimento e o tanque de expansão, de modo a controlar o escoamento de água alimentada para o tanque de expansão a partir da unidade de aquecimento. Um sensor de pressão é posicionado para medir a pressão da água no circuito fechado. Um sistema de controle é fornecido, o qual está em comunicação com o sensor de pressão e a válvula. O sistema de controle é configurado para abrir a válvula quando pressão de água no circuito fechado cai abaixo de uma pressão de ponto de ajuste desejado, e configurado para fechar a válvula quando a pressão de água no circuito fechado sobe acima da pressão de ponto de ajuste desejado.

Diversas modificações e aspectos podem ser feitos à configuração tomada como exemplo que vem de ser descrita. Por exemplo, um sensor de temperatura pode ser adicionado, o qual é posicionado para medir a temperatura de água no circuito fechado, em uma posição predeterminada, isto é, a montante da bomba e a jusante do trocador de calor. O sistema de controle pode ser colocado em comunicação com o sensor de temperatura e a unidade de aquecimento, e ser configurado para operar a unidade de aquecimento com base na saída do sensor de temperatura. Diversos tipos de trocador de calor podem ser utilizados. Por exemplo, o trocador de calor pode ser um conjunto de tubo e aletas de diversos passes, ou pode ser um conjunto de placas de vapor. A câmara pode ser fornecida em uma variedade de diferentes aplicações, como desejado. Por exemplo, a câmara pode ser uma câmara de cura para curar uma banda de rodagem previamente curada em uma carcaça de pneu anteriormente curada. Altemativamente, a câmara pode ser uma prensa de cura de pneu, onde o trocador de calor inclui uma bexiga descartável em um interior de uma cavidade de pneu e um circuito para guiar o escoamento de água através de porções da prensa de cura que circundam um exterior do pneu.

Dependendo da aplicação, a água utilizada no circuito fechado desta configuração tomada como exemplo pode ser aquecida até uma temperatura de, por exemplo, 155°C. Contudo, outras temperaturas podem ser utilizadas como necessário. De maneira similar, dispositivo pode ser fornecido para circular ar na câmara a uma velocidade de cerca de 1500 até 1800 pés por minuto (458 a 550 metros por minuto); contudo, outras vazões podem ser aplicadas. Para esta configuração tomada como exemplo, a bomba está dimensionada para circular água aquecida a uma vazão de cerca de 25 até 35 galões por minuto (95 a 132 litros por minuto). Outras bombas com outras capacidades de vazão podem ser utilizadas, dependendo da aplicação.

Em uma outra configuração tomada como exemplo da presente invenção, é fornecido um aparelho para curar pneus, o qual tem uma câmara configurada para conter pelo menos um conjunto de pneu para cura. Também é incluído um trocador de calor que está em comunicação térmica com a câmara. Para aquecer água é fornecida uma unidade de aquecimento, a qual está em comunicação fluidica com o trocador de calor. Uma bomba circula um escoamento de água entre a unidade de aquecimento e o trocador de calor. Um tanque de expansão é colocado em comunicação fluidica com a unidade de aquecimento na bomba, de tal modo que água pode circular a partir da unidade de aquecimento para o interior do tanque de expansão e o trocador de calor e de volta para a bomba. Um sensor de pressão é colocado em comunicação fluidica com a água. Uma válvula é colocada de maneira direta entre a unidade de aquecimento e o tanque de expansão. A válvula é configurada para desviar de maneira seletiva pelo menos parte do escoamento entre a unidade de aquecimento e o trocador de calor para o tanque de expansão, com base em leituras de pressão determinadas pelo sensor de pressão. A presente invenção também fornece um processo para curar conjuntos de pneu. Um método tomado como exemplo da presente invenção inclui as etapas de colocar uma pluralidade de conjuntos de pneu em uma câmara, aquecer a água até uma temperatura de ponto de ajuste desejado utilizando uma unidade de aquecimento, circular água aquecida em um circuito fechado através de um trocador de calor na câmara, circular ar na câmara para escoar pelo trocador de calor, medir a pressão da água aquecida, comparar a pressão medida a uma pressão de ajuste desejado, abrir uma válvula de controle para desviar água para um tanque de expansão se a pressão medida está abaixo da pressão ajustada desejada, e fechar a válvula de controle para impedir água de escoar para o tanque de expansão se a pressão medida está acima da pressão ajustada desejada. Diversas modificações e adições podem ser feitas a este método. Por exemplo, etapas adicionais podem incluir medir a temperatura da água aquecida em uma posição predeterminada que é depois que água atravessa o trocador de calor e antes que a água atravesse a unidade de aquecimento, comparar então a temperatura medida com uma temperatura de ajuste desejado e modificar a operação da unidade de aquecimento dependendo dos resultados de dita etapa de comparação.

Estes e outros aspectos, características e vantagens da presente invenção se tomarão melhor compreendidos com referência à descrição a seguir e reivindicações anexas. Os desenhos que acompanham, que são incorporados na, e fazem parte desta especificação, ilustram modalidades da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Uma divulgação completa e capacitadora da presente invenção que inclui o seu melhor modo, orientada para alguém de talento ordinário na técnica, está descrita nesta especificação que faz referência às Figuras anexas, nas quais: A Figura 1 é uma representação esqucmâtica de um aparelho de acordo com uma configuração tomada como exemplo da presente invenção. A Figura 2 é uma plotagem de certos dados de temperatura como será descrito abaixo, A Figura 3 é uma plotagem de certos dados de pressão como será descrito abaixo.

Utilização repetida de caracteres de referência na presente especificação e desenhos tem a intenção de representar os aspectos iguais ou análogos ou elementos da invenção, DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONFIGURAÇÕES

PREFERENCIAIS A presente invenção fornece um controle automático de pressão e temperatura para um aparelho utilizado para curar conjuntos de pneu e particularmente conjuntos de pneu recauchutados. Será feita referência agora em detalhe a configurações da presente invenção, um ou mais exemplos da qual estão ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido à guisa de explicação da invenção, c não significa uma limitação da invenção. Por exemplo, aspectos ilustrados ou descritos como parte de uma configuração podem ser utilizados com uma outra configuração para produzir ainda uma terceira configuração. É intenção que a presente invenção inclua estas e outras modificações e variações.

Uma configuração tomada como exemplo da presente invenção está delineada de maneira esquemática na Figura 1. É fornecida uma câmara de cura de pneu 10, a qual é uma câmara de grande volume controlada em calor e pressão, para curar conjuntos de pneu e particularmente conjuntos de pneu recauchutados. Um trocador de calor 20 é colocado na câmara de cura 10 para transferir calor para o ar na câmara 10. Como um exemplo, uma câmara de cura e trocador de calor como descritos na configuração ilustrativa são disponíveis de Cure Tech Inc. de Conyers, Ga. Em uma operação para curar uma banda de rodagem pré-curada a uma carcaça, a camada de borracha de ligação é aquecida até cerca de 108°C. Para obter esta temperatura na camada de borracha de ligação, o ar na câmara é aquecido até uma faixa de cerca de 90°C até cerca de 150°C e preferivelmente até cerca de 120°C até 130°C. O trocador de calor pode ser qualquer unidade adequada e é preferivelmente um trocador de calor do tipo tubo e aletas de diversos passes ou um trocador de calor do tipo placas e vapor.

Esta configuração tomada como exemplo da presente invenção utiliza, de maneira vantajosa, um trocador de calor 20 dimensionado para aquecimento com vapor em uma câmara de cura convencional, o qual não requer modificar o interior da câmara de cura para utilizar a invenção. Como descrito na Patente 084, foi determinado anteriormente que utilizando métodos convencionais de dimensionar um trocador de calor para os requisitos de câmara de cura e utilizando água quente como o meio de transferência de calor, um trocador de calor aproximadamente 5 a 7 vezes maior do que a unidade de vapor em uma câmara de cura convencional seria necessário. Tal trocador de calor deveria tomar muito mais espaço na câmara de cura para ser prático. Mudando as características de escoamento de água aquecida através do trocador de calor ao invés da dimensão do trocador de calor, foi descoberto que a transferência térmica que corresponde à demanda na câmara de cura podería ser conseguida com água aquecida em um sistema fechado.

Consequentemente, o sistema ilustrado de maneira esquemática na Figura 1 utiliza água aquecida que é bombeada através do trocador de calor 20 para a transferência de calor que é requerida. Uma caldeira ou aquecedor de água 30 e trocador de calor 20 são conectados em um sistema fechado para circular água aquecida através de todo ele com a bomba 40. Para uma única câmara de cura 10, a caldeira 30 tem uma capacidade de 20 galões (76 litros) de água. Incluindo o trocador de calor 20, o volume total de água do sistema da configuração descrita é cerca de 90 galões (341 litros) de água. A caldeira 30 inclui um recipiente de pressão e elementos de aquecimento de diversos estágios para aquecimento eficiente da água que responde à demanda. A caldeira 30 é controlada para manter o ajuste predeterminado de temperatura de água e tem um fechamento de temperatura elevada e inclui válvulas de alívio de pressão.

Uma caldeira de água modelo VWBF-20 de Caloritech Inc. (Amherst, N.Y.) ou uma caldeira de água modelo 1WT-150-DSP de BUDZAR (Willoughby, Ohio) são exemplos de uma caldeira adequada ou aquecedor de água 30. Apenas à guisa de exemplo, controladores adequados para a caldeira 30 são disponíveis de Yokogawa, Allen Bradley e Partlow. A bomba 40 é preferivelmente uma bomba centrífuga para mover água aquecida da caldeira 30 através do trocador de calor 20. A bomba 40 opera a uma vazão constante na faixa de 15 até 40 galões por minuto (57 até 151 litros por minuto) e preferivelmente cerca de 25 até 35 galões por minuto (95 a 132 litros por minuto), para mover uma quantidade suficiente de água aquecida para alcançar os requisitos de aquecimento da câmara de cura 10. Uma Modelo 2000 D de R.S. Corcoran (New Lenox, 111.) foi descoberta ser uma bomba adequada 40.

Utilizando uma diferença de temperatura (isto é, “delta”) de cerca de 17°C (30°F) a partir do trocador de calor 20 até o ar da câmara de cura, durante operação normal da câmara 10, a caldeira 30 aquece a água até uma temperatura em uma faixa de 120°C até cerca de 190°C, e preferivelmente cerca de 170°C até cerca de 180°C. A água aquecida neste sistema fechado irá alcançar uma pressão de aproximadamente 12 até 13,3 kg/cm2. A vazão da água aquecida está em uma faixa de 15 até 40 galões por minuto (57 até 151 litros por minuto) e preferivelmente cerca de 25 até 35 galões por minuto (95 a 132 litros por minuto). Com esta temperatura de água e vazão, o ar na câmara de cura irá alcançar cerca de 90°C até cerca de 150°C, o que é desejado para aquecer os conjuntos de pneu 50 para alcançar uma temperatura de cura na camada de ligação.

Um sistema forçado de circulação de ar na câmara de cura 10, por exemplo, um ventilador (não mostrado) circula ar depois do trocador de calor 20 para facilitar a transferência de calor a partir da água para o ar, e ao redor do espaço interior para assegurar uniformidade da temperatura na câmara de cura 10. Preferivelmente a circulação de ar é em uma velocidade de pelo menos 1000 pés por minuto (305 metros por minuto), mais preferivelmente em uma faixa de 1500 até 1.800 pés por minuto (458 a 550 metros por minuto).

Um tanque de expansão 60 é fornecido em comunicação fluidica com a descarga da caldeira 30 e a admissão da bomba 40. Para a configuração tomada como exemplo em discussão, o tanque de expansão 60 tem um volume de água de cerca de 80 galões (303 litros). Comutadores de dois níveis 70 e 80 são fornecidos com o tanque 60 para assegurar que um nível adequado de água é mantido. Um suprimento de água de complementação também pode ser fornecido. Durante operação do sistema um certo volume de ar ou outro gás está presente acima da superfície da água no tanque de expansão 60. A pressão deste volume de ar é afetada diretamente pela temperatura da água no tanque 60. Um suprimento de ar de complementação pode ser fornecido para o tanque 60, como necessário.

Uma válvula de controle 90, tal como uma eletro-válvula é colocada entre a descarga da caldeira 30 e o tanque de expansão 60. Inúmeros tipos diferentes de válvulas de controle podem ser utilizados para a válvula de controle 90. à guisa apenas de exemplo, a válvula de controle 90 pode ser uma Spirax/Sparco (Blythewood, SC) Modelo l”KE43/5223/EP5/MPC2”, ou outra válvula de controle adequada. A válvula de controle 90 é utilizada para abrir ou fechar o escoamento de água a partir da descarga da caldeira 30 que é deixada penetrar no tanque de expansão 60. Quando completamente fechada, toda a água aquecida que deixa a caldeira 30 é eventualmente alimentada através do trocador de calor 20 onde a temperatura da água cai quando calor é trocado com o ar circulante dentro da câmara de cura 110 para aquecer conjuntos de pneu 50. O termopar 100 mede a temperatura de água que deixa a caldeira 30, enquanto o termopar 110 mede a temperatura de água entre o trocador de calor 20 e a admissão da bomba 40. Água retoma do trocador de calor 20 para a bomba 40 e é alimentada para a caldeira 30. O termopar 120 fornece uma medição da temperatura de água logo antes dela penetrar na caldeira 30.

Sem intervenção ativa, por meio de um sistema de controle automatizado por exemplo, a pressão global de água no sistema ilustrado na Figura 1 podería variar com a temperatura média da água no sistema e a temperatura do ar no tanque de expansão 60. A menos que esta variação inevitável em pressão seja controlada de maneira ativa, a caldeira 30 podería ter que ser operada em uma temperatura mais baixa do que desejado para evitar ter a água transformada em vapor quando a pressão no sistema cai. Operar a uma temperatura mais baixa é indesejável, uma vez que podería aumentar o tempo necessário para curar os pneus.

Consequentemente, para manter temperaturas e pressões tão proximamente quanto possível nos valores alvo descritos acima, o sistema é controlado de maneira primária por meio da regulação da válvula de controle 90 e da queima da caldeira 30 com base em certas medições em localizações específicas dentro do sistema. Durante operação, a pressão do sistema global é medida, por exemplo, por meio do sensor de pressão 145 que está medindo a pressão da água na admissão para a bomba 40. Embora a pressão possa ser medida por sensores 140 e 155, a localização do sensor 145 é preferida. Quando esta pressão cai abaixo do ponto de ajuste desejado ou começa a cair abaixo do ponto de ajuste desejado, um sinal é enviado para a válvula de controle 90, fazendo com que ela abra. Por sua vez, água aquecida a partir da descarga da caldeira 30 é então alimentada para o tanque de expansão 60. Como resultado, a temperatura global da água no tanque de expansão 60 irá aumentar. Esta mudança de temperatura é medida pelo termopar 150. Quando água aquecida é adicionada ao tanque de expansão 60, a pressão medida pelo sensor 145 também irá aumentar. Uma vez que a pressão no sistema se aproxima ou alcança o ponto de ajuste desejado, a válvula 90 é novamente fechada. Enquanto a pressão medida pelo sensor 145 está no ou acima do ponto de ajuste desejado, a válvula 90 irá permanecer na posição fechada. Utilizando o ensinamento aqui divulgado, alguém de talento ordinário na técnica irá apreciar que inúmeras técnicas e equipamentos podem ser utilizados para conseguir a seqüência de controle que vem de ser descrita. À guisa de exemplo apenas, um PLC pode ser utilizado para monitorar a pressão no sistema, calcular quanto tempo para abrir a válvula 90 e então operar a válvula 90 como requerido.

Com pressão no sistema estabilizada na pressão alvo desejada, a água pode ser aquecida para temperaturas mais elevadas como mencionado anteriormente. Convencionalmente, um sistema de aquecimento iria tentar regular a temperatura global da água no sistema determinando a energia térmica adicionada pela caldeira 30 com base na temperatura de água medida na saída da caldeira 30 utilizando, por exemplo, o termopar 100. Devido ao tempo de reação relativamente lento da caldeira 30, tal esquema de controle permite que uma quantidade importante de água abaixo da temperatura alvo escoe através do trocador de calor 20 antes que as correções de temperatura desejadas sejam conseguidas. Em adição, resulta um rendimento de cura mais baixo e também ocorrem grandes variações de temperatura.

Ao invés disto, para manter uma temperatura de água mais constante no ou próxima ao ponto de ajuste desejado, a temperatura da água é medida a montante da entrada da caldeira 30 e a jusante do trocador 20. Por exemplo, para o sistema delineado de maneira esquemática na Figura 1 o termopar 110 mede a temperatura de água em uma localização predeterminada que está a montante da entrada para a caldeira 30. Com base nesta temperatura, a quantidade de modulação de chama ou entrada de calor requerida pela caldeira 30 para retomar a temperatura da água para a temperatura do ponto de ajuste é determinada com base na capacidade e rendimento da caldeira 30. Então, ativando a caldeira 30 suficientemente cedo , isto é, antes que água fria já esteja deixando a caldeira 30, a quantidade correta de modulação de chama é aplicada, de modo que aquecimento começa a ter lugar antes que a água mais fria atinja a caldeira ou, pelo menos, antes que tal água mais fria seja descarregada da caldeira 30. Como resultado, a água que deixa a caldeira 30 está muito mais próxima da temperatura de ponto de ajuste desejado do que podería ser conseguido regulando a temperatura da água com base em uma medição que ocorre entre a descarga da caldeira e o trocador de calor 20. À guisa de exemplo apenas, para a configuração tomada como exemplo delineada na Figura 1, os Requerentes determinaram que posicionar o termopar 110 em uma posição que está em uma faixa de cerca de 10 até 45 segundos à montante da caldeira 30, fornece tempo morto suficiente para ativar a caldeira 30 e, mais precisamente, regular a temperatura global da água que penetra no trocador de calor 20. Utilizando os ensinamentos aqui divulgados, alguém de talento ordinário na técnica irá entender que posições diferentes para localização do termopar 110 podem ser utilizadas ou requeridas, dependendo do equipamento e configurações particulares da presente invenção que podem ser aplicados. Além disto, também será entendido, ao utilizar os ensinamentos aqui divulgados, que uma variedade de controladores e sensores podem ser utilizados para implementar a sequência de controle de processo aqui descrita. A invenção fornece um sistema de água aquecida que é facilmente instalado em câmaras de cura convencionais. O sistema também pode ser integrado com o trocador de calor e sensores de temperatura existentes. A invenção vantajosa mente é menos cara e menos difícil de operar do que sistemas de vapor ou de oleo, A Figura 1 descreve a utilização de uma câmara de cura 10 onde conjuntos de pneu 50 são nela colocados para cura. Contudo, em configurações alternativas, a presente invenção pode também ser adaptada para utilização com uma prensa de cura para uma assim chamada operação de recauchutagem de “cura a quente”. Em cura a quente, a borracha de banda de rodagem colocada na carcaça esmerilhada não é curada e a operação de cura ao mesmo tempo cura a borracha de banda de rodagem e a liga à carcaça. O conjunto de pneu recauchutado é colocado em uma prensa de cura similar àquelas utilizadas para vulcanizar pneus novos. A prensa de cura inclui uma cavidade interna na qual é colocado o conjunto de pneu recauchutado. Um anel molde de banda de rodagem circunda e é comprimido na borracha de banda de rodagem para formar o desenho da banda de rodagem. O anel é aquecido por um trocador de calor na prensa de cura, para aquecer e curar a borracha. Uma bexiga é colocada no espaço interno definido pelo pneu e é inflada com um fluido para aplicar calor e pressão à superfície interna do pneu para conformar e curar. O sistema é construído de modo a fornecer água aquecida para o trocador de calor da prensa e para a bexiga. Como com a Figura 1, um sensor de temperatura é colocado a jusante das descargas do trocador de calor e bexiga e a montante da caldeira, para fornecer uma leitura de temperatura que é então utilizada como descrito anteriormente. A pressão de água no sistema também pode ser controlada como descrito anteriormente.

Finalmente, deveria ser observado que a pressão global no sistema também pode ser regulada e controlada adicionando ou liberando ar do tanque de expansão 60, com base em medições feitas pelos sensores de pressão 140, 145 ou 155. Uma válvula de controle pode ser adicionada ao suprimento de ar conectado ao tanque 60, e tal válvula podería então ser integrada com o controlador do sistema. Contudo, esta técnica é uma configuração menos preferida da presente invenção por diversas razões. Por exemplo, a liberação de ar a partir do sistema é indesejável, uma vez que energia térmica também é liberada. Adicionalmente, ar contêm oxigênio que promove ferrugem e corrosão. Além disto, os Requerentes descobriram que a adição ou remoção de ar para e a partir do tanque de expansão 60 não é necessária, uma vez que pressão e temperatura dentro do sistema podem ser controladas utilizando a configuração tomada como exemplo da presente invenção já descrita acima. A Figura 2 fornece uma plotagem de dados de temperatura contra tempo. A linha de temperatura 160, a linha de plotagem inferior da Figura 2, delineia a temperatura de água que deixa a caldeira de um sistema que opera sem os melhoramentos da presente invenção. A linha de temperatura 170, a linha de plotagem superior da Figura 2, delineia a temperatura de água que deixa a caldeira de um sistema que opera com os melhoramentos da presente invenção. Para o processo de cura representado pela linha 160, grandes flutuações de temperatura estão ocorrendo durante o processo de cura, o que resulta em uma diminuição no rendimento global da cura e assim um aumento no tempo para cura. Também deveria ser observado que devido a estas flutuações a temperatura média global da linha 160 é também mais baixa do que a temperatura média global da linha 170. Em contraste, o processo representado pela linha de temperatura 170 é muito mais estável e é capaz de operar a uma temperatura global mais elevada do que o processo representado pela linha 160.

De maneira similar, a Figura 3 fornece uma plotagem de dados de pressão contra tempo. A linha de pressão 180, a linha de plotagem inferior da Figura 3, delineia a pressão de água que deixa a caldeira de um sistema que opera sem os melhoramentos da presente invenção. A linha de pressão 190, a linha de plotagem superior da Figura 3, delineia a pressão de água que deixa a caldeira de um sistema que opera com os melhoramentos da presente invenção. Para o processo de cura representado pela linha 180 existe um aumento rápido e inicial em pressão na partida do processo de cura, que é seguido por um aumento constante em pressão durante a cura. Como resultado, a temperatura máxima na qual o processo representado pela linha 180 é mais baixo no início da cura devido à pressão diminuída, o que significa que este processo tem um tempo de cura global mais longo do que um processo que pode ser operado em temperaturas mais elevadas através de todo o processo de cura. Em contraste, o processo representado pela linha de pressão 190 é mais estável e é capaz de operar a uma pressão global mais elevada e, portanto, temperatura mais elevada, através de todo o processo de cura.

Utilizando os ensinamentos aqui divulgados, variações podem ser utilizadas para sintonizar ou otimizar o sistema de controle para o processo de cura aqui descrito sem se afastar do escopo e espírito das reivindicações que seguem. É intenção que a invenção inclua tais modificações e variações como vindo dentro do escopo das reivindicações a seguir e seus equivalentes.

Claims (11)

1. Aparelho para curar pneus, compreendendo: uma câmara (10) configurada para conter pelo menos um conjunto de pneu (50) para cura; um trocador de calor (20) em comunicação térmica com a dita câmara (10); uma unidade de aquecimento (30) para aquecer a água, a unidade de aquecimento (30) estando em comunicação fluídica com o trocador de calor (20); e uma bomba (40) para circular um escoamento de água entre a unidade de aquecimento (30) e o dito trocador de calor (20), caracterizado por um tanque (60) de expansão em comunicação fluídica com a dita unidade de aquecimento (30) e a dita bomba (40) de tal modo que a água pode circular da dita unidade de aquecimento (30) para o dito tanque de expansão (60) e o dito trocador de calor (20), e dc volta para a bomba (40); um sensor de pressão (140, 145, 155) em comunicação fluídica com a água; e, uma válvula (90) conectada fluidicamente entre a dita unidade de aquecimento (30) e o dito tanque de expansão (60), a dita válvula (90) estando configurada para direcionar seletivamente parte do fluxo entre a unidade de aquecimento (30) e o dito trocador de calor (20) para o tanque de expansão (60) com base em medições de pressão determinadas pelo sensor de pressão (140, 145, 155).

2. Aparelho para curar pneus dc acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sistema de controle em comunicação com o sensor de pressão (140, 145, 155) e a dita válvula (90), sendo o dito sistema de controle configurado para abrir a dita válvula (90) por um período de tempo predeterminado quando a pressão de água está abaixo de uma pressão de ponto de ajuste desejado e configurado para fechar a dita válvula (90) quando a pressão de água sobe acima da pressão de ponto de ajuste desejado.

3. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um sensor de temperatura (100, 150) posicionado para medir a temperatura de água em uma posição predeterminada que está a montante da dita unidade de aquecimento (30) e a jusante do dito trocador de calor (20).

4. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle está em comunicação com o dito sensor de temperatura (100, 150) e com a dita unidade de aquecimento (30) e é configurado para operar a dita unidade de aquecimento (30) com base nas medições de temperatura do dito sensor de temperatura (100, 150).

5. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (20) é um conjunto de tubo e aletas de múltiplos passes.

6. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito sensor de pressão (145, 155) é posicionado em um ponto a montante da dita unidade de aquecimento (30).

7. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito trocador de calor (20) é um conjunto de placas e vapor.

8. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a câmara (10) é uma prensa para cura de pneu e o dito trocador de calor (20) compreende ainda uma bexiga descartável em um interior de uma cavidade de pneu e um circuito para guiar o escoamento de água através de porções da dita prensa de cura que circunda um exterior do pneu.

9. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a água é aquecida a uma temperatura na faixa de 120°C a 190°C.

10. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo para circular ar na dita câmara (10) a uma velocidade de 457 a 549 metros por minuto.

11. Aparelho para curar pneus de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a bomba (40) é especificada para circular água aquecida a uma vazão de 57 a 151 litros por minuto.