CN100572022C

CN100572022C - 振动式橡胶轮胎定型硫化方法及激振装置

Info

Publication number: CN100572022C
Application number: CNB2007100634628A
Authority: CN
Inventors: 杨卫民; 李锋祥; 温振兴; 丁玉梅
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: CN101007434A

Abstract

本发明振动式橡胶轮胎定型硫化方法及激振装置，在硫化机原有的热工管路系统中设置振动式激振装置，激振装置通过热工管路系统中的流体介质对硫化机内的轮胎进行振动激励，将振动激励施加于橡胶轮胎的硫化过程中。激振装置由入口激振阀、出口激振阀、电机、变速器和无级调速泵组成，变速器的一个输入端与电机相连，有两个输出端分别与入口激振阀和出口激振阀相连，且两个输出端输出同步，入口激振阀和出口激振阀由电机驱动，入口激振阀和出口激振阀的结构相同相位差90°。本发明适用于具有胶囊结构的各种类型的自动定型硫化机，有利于提高橡胶轮胎硫化的质量。

Description

振动式橡胶轮胎定型硫化方法及激振装置

技术领域

本发明涉及一种在橡胶轮胎定型硫化过程中采用机械式激振装置对橡胶轮胎进行定型硫化的方法，可用于各种类型的自动定型硫化机。

背景技术

橡胶轮胎的硫化是指轮胎胎坯在一定的温度和压力条件下，橡胶分子和硫磺分子发生交联的过程。橡胶经过硫化可以提高其力学和热学性能，因此，硫化成为橡胶轮胎生产过程中必不可少的一个重要环节。在实际生产过程中，橡胶轮胎的定型和硫化往往同时进行，因此橡胶轮胎的硫化过程就是硫化成型过程。橡胶轮胎硫化设备中自动定型硫化机是应用最为广泛的一种硫化设备，特别适用于子午线轮胎的定型硫化。

自动定型硫化机由升降机构，上下模型组成的蒸汽室，传动系统，后充气装置，热工管路系统，润滑系统和电控装置系统等组成。传动系统中的囊筒用于贮存胶囊。流体介质通过囊筒下部的导管进入胶囊，并通过胶囊把压力和热传递给模具内的轮胎。模型上开有排气孔，用于排放轮胎在硫化过程中产生的蒸汽和其它气体杂质。由于模型上开设排气孔使轮胎制品产生胎毛，需要去胎毛工序。

胶囊呈筒状设置在模型中，因此不必预先定型，硫化过程中装胎、定型、硫化、卸胎、后充气处理，全部自动化控制，是自动化程度很高的硫化设备，有利于产品质量的提高，是当前国内外广泛应用的一种轮胎硫化设备。

硫化开始前，进行模型和胶囊的预热工作。在预热期间，进行轮胎胎坯整理工作，然后机械手进行抓胎、装胎，通入预定型流体介质，胎坯进行预定型。然后按照工艺要求的规定，进行一次、二次定型操作。合模至下极限位置，硫化机关闭，硫化时序控制器开始按照规定的程序进行工作。按照给定的时间和程序控制通入和排出流体介质，对轮胎进行硫化。轮胎硫化成型过程常常出现缺胶和胎里帘线凹凸不平等质量问题，其原因是胶料流动不好和胶囊舒展不开产生打褶。硫化结束后，还有一套附加的去胎毛工序，以去除由于在模型上开设排气孔而产生的胎毛，最终才是成品轮胎。

橡胶轮胎要在一定的温度和压力条件下硫化，就需要通过选择合适的流体介质将热量和压力传递给模具中的胎坯。胶囊中常用的流体介质有过热水、蒸汽、氮气和惰性气体。

有关高分子材料在振动力场中成型，能提高制品的力学和热学性能的报道。比如：何和智等人在“振动力场下动态硫化EPDM/PP共混物的研究”(塑料工业[J]，2005(33)，6：41-44)中报道了在振动力场中采用硫磺硫化体系对三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)共混物进行动态硫化实验，表明：振动频率和振幅的合理匹配，对共混物凝胶量、拉伸强度、剪切强度和断裂伸长率都有一定程度的提高。

目前橡胶轮胎的硫化仍采用传统的硫化工艺方法，只是流体介质经历了从过热水到蒸汽再到惰性气体的发展过程，至今还没有见到将振动用于橡胶轮胎硫化定型过程的文献报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种振动式橡胶轮胎定型硫化方法及其激振装置。通过激振装置将振动力场引入橡胶轮胎定型硫化过程中，从而提高橡胶轮胎硫化的质量。

本发明振动式橡胶轮胎定型硫化方法，其技术发案如下：在硫化机原有的热工管路系统中设置振动式激振装置，激振装置通过热工管路系统中的流体介质对硫化机内的轮胎进行振动激励，将振动激励施加于橡胶轮胎的硫化过程中。振动激励的振幅在50～200微米，频率在6～20Hz。

本发明方法中所用的激振装置由入口激振阀、出口激振阀、电机、变速器和无级调速泵组成，变速器的一个输入端与电机相连，有两个输出端分别与入口激振阀和出口激振阀相连，且两个输出端输出同步，入口激振阀和出口激振阀通过变速器由电机驱动，入口激振阀和出口激振阀的结构相同、相位差为90°。

本发明的激振装置的电机为变频电机。

本发明的激振装置的入口激振阀或出口激振阀由阀体、阀芯和密封紧固件构成；阀体上有圆柱槽，阀体的两端分别有管接口和流体通道；阀芯为圆柱体结构，阀芯上开有通孔，通孔的中心线与阀芯轴线垂直，通孔的中心线与阀体的流体通道的中心线在同一平面上，由密封紧固件将阀芯固定置于阀体的圆柱槽内。

本发明的激振装置的阀芯上有键槽，通过键与变速器的输出端相连，阀芯的转速范围在360r/min～1200r/min。

本发明激振装置的阀芯的通孔与阀体的流体通道相接的横截面形状尺寸相同，横截面形状为正四边形，阀芯的通孔所对应的圆心角α等于90°。

本发明激振装置的密封紧固件包括轴承、轴承衬套、唇型密封圈、轴承端盖、毡圈和紧固螺钉。

本发明提供的振动式定型硫化方法，通过在硫化机原有的热工管路系统上设置激振装置，使得硫化机胶囊中的流体介质(过热水、蒸汽或惰性气体)压力产生高频的周期性波动，从而使胶囊产生低幅高频的振动并将此振动传递给硫化中的胎坯。本发明的方法利用振动力场对于橡胶硫化过程的影响，可以加速橡胶轮胎的硫化过程，提高橡胶轮胎硫化后的力学和热学性能；有利于模型中气体的流动及排出，因此可去除模型上的排气孔，简化模具结构和省掉去胎毛工序；有利于增强胶料的流动性，促进胶囊的充分舒展，降低橡胶轮胎成品出现缺陷的可能性。本发明的激振装置适用于具有胶囊结构的各种类型的自动定型硫化机。

附图说明

图1是激振装置安装在热工管路系统上的流程示意图。

图2是本发明的激振装置主视图。

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是图2中的B-B剖视图。

图中：

1、模具，2、胶囊，3、入口激振阀，4、出口激振阀，5、电机，6、变速器，7、无级调速泵，8、阀体，9、阀芯，10、圆柱槽，11、管接口，12、流体通道，13、通孔，14、轴承，15、轴承衬套，16、唇型密封圈，17、轴承端盖，18、毡圈，19、紧固螺钉，20、键。

具体实施方式

将振动式激振装置安装在硫化机热工管路系统上，如图1所示，热工管路系统与硫化机模具1中的胶囊2相通，激振装置通过热工管路系统中的流体介质对硫化机内的轮胎进行振动激励，将振动激励施加于橡胶轮胎的硫化过程中。

本发明的激振装置是一种机械式激振装置，如图1所示，它由入口激振阀3、出口激振阀4、电机5、变速器6和无级调速泵7组成，入口激振阀3和出口激振阀4通过变速器6与电机5相连。变速器6可以选用齿轮传动的ZDY型变速器，其装配型式为VI，它的一个输入端与电机5相连，有两个输出端分别与入口激振阀3和出口激振阀4相连，且两个输出端输出同步。入口激振阀3和出口激振阀4的结构相同，仅初始安装的相位不同，相位差为90°。变速器6使入口激振阀3和出口激振阀4在相位差90°下同步运行。电机5可选用变频电机，电机5经变速器6使入口激振阀3和出口激振阀4的转速范围在360r/min～1200r/min，最低转速360r/min对应的振动频率在6Hz，最高转速1200r/min对应的振动频率在20Hz。通过无级调速泵7控制热工管路系统中流体介质的流量，通过流体介质施加于胶囊2的振幅在50～200微米的范围内。针对不同材质的橡胶轮胎实现振幅和振动频率的合理匹配，在振动力场的作用下完成硫化过程。

本发明激振装置的入口激振阀3和出口激振阀4的结构完全相同，具体结构如图2～图4所示，它们均由阀体8、阀芯9和密封紧固件构成；阀体8上有圆柱槽10，阀体8的两端分别有管接口11和流体通道12，管接口11与热工管路系统的管路相接；阀芯9为圆柱体结构，阀芯9上开有通孔13，通孔13的中心线与阀芯9轴线垂直，通孔13的中心线与阀体8的流体通道12的中心线在同一平面上。阀芯9的通孔13与阀体8的流体通道12相接的横截面形状尺寸相同，横截面形状为正四边形，阀芯9的通孔13所对应的圆心角α等于90°。不仅能保证振动波形的连续性，而且使得轮胎在规则的正弦规律的振动力场下硫化成型。由密封紧固件将阀芯9固定置于阀体8的圆柱槽10内。

激振装置的密封紧固件可以采用如图2～图4所示的结构，它包括轴承14、轴承衬套15、唇型密封圈16、轴承端盖17、毡圈18和紧固螺钉19。入口激振阀3与出口激振阀4在安装时，在阀体8内依次放入轴承14、轴承衬套15、唇型密封圈16、阀芯9、唇型密封圈16、轴承衬套15、轴承14、轴承端盖17和毡圈18，最后利用紧固螺钉19进行固定。密封紧固件用于固定和支撑阀芯9，管接口11用于与热工管路系统的管路的连接，流体通道12和通孔13是流体介质的循环通道，毡圈18和唇型密封圈16用于轴侧和流体侧的密封以防止流体介质和润滑液的泄漏。阀芯9上有键槽，通过键20与变速器6的输出端相连。电机5通过硫化机原有的硫化时序控制器进行控制，硫化过程开始时电机5启动，硫化结束时电机5停止运行，使得激振阀的运行与硫化过程同步。

本发明方法可以加速橡胶轮胎硫化过程的热传递，提高轮胎硫化的均匀性，克服了原硫化过程中的部分过硫化，缩短硫化周期，节省能源。使轮胎各层结合更加紧密、界面更加模糊。提高轮胎尤其是胎面的力学和热学性能。有利于胎坯中气体和水分的排出，降低缺胶、起泡脱层等缺陷出现的概率。甚至可以省略掉硫化前的胎坯刺孔工序，从而简化工艺流程。振动激励有利于气体从模具中排出，因此可以简化模具结构，去除模具上的排气孔，进而可以省略硫化成型后的轮胎脱毛工序，简化工艺流程。

本发明的激振装置结构简单，可以产生振幅在50～200微米，频率在6～20Hz正弦规律的振动。还可以通过无级调速泵改变流体介质流量、通过变频电机改变激振装置阀芯的转速，调整振幅和振动频率，针对不同材质的橡胶轮胎实现振幅和振动频率的合理匹配，提高轮胎定型硫化的质量。

Claims

1、一种振动式橡胶轮胎定型硫化方法，其特征在于：在硫化机原有的的热工管路系统中设置振动式激振装置，激振装置通过热工管路系统中的流体介质对硫化机内的轮胎进行振动激励，将振动激励施加于橡胶轮胎的硫化过程中，振动激励的振幅在50～200微米，频率在6～20Hz。

2、根据权利要求1所述方法中用的激振装置，其特征在于：激振装置由入口激振阀、出口激振阀、电机、变速器和无级调速泵组成，无级调速泵设置在入口激振阀和出口激振阀之间，变速器的一个输入端与电机相连，变速器有两个输出端分别与入口激振阀和出口激振阀相连，且两个输出端输出同步，入口激振阀和出口激振阀通过变速器由电机驱动，入口激振阀和出口激振阀的结构相同、相位差为90°；入口激振阀或出口激振阀由阀体、阀芯和密封紧固件构成，阀体上有圆柱槽，阀体的两端均有流体通道与管接口，阀芯通过流体通道与管接口相接，阀芯为圆柱体结构，阀芯上开有通孔，通孔的中心线与阀芯轴线垂直，通孔的中心线与阀体的流体通道的中心线可在同一平面上，由密封紧固件将阀芯固定置于阀体的圆柱槽内，阀芯的转速范围在360r/min～1200r/min。

3、根据权利要求2所述的激振装置，其特征在于：电机为变频电机。

4、根据权利要求2所述的激振装置，其特征在于：阀芯上有键槽，通过键与变速器的输出端相连。

5、根据权利要求2所述的激振装置，其特征在于：阀芯的通孔与阀体的流体通道相接的横截面形状尺寸相同，横截面形状为正四边形。

6、根据权利要求2所述的激振装置，其特征在于：密封紧固件包括轴承、轴承衬套、唇型密封圈、轴承端盖、毡圈和紧固螺钉。