CN102658618A

CN102658618A - 一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法及装置

Info

Publication number: CN102658618A
Application number: CN2012101575100A
Authority: CN
Inventors: 杨卫民; 张金云; 阎华�; 秦柳; 焦志伟; 丁玉梅
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: CN102658618B

Abstract

本发明提供一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法及装置，硫化装置由成型鼓结构、电磁加热装置和轮胎外模具三部分组成，将现有定型硫化机中心机构上的硫化胶囊替换成轮胎成型鼓结构，并利用电磁感应原理，将原有的硫化加热方式更换为电磁加热，硫化时，在高频交变电流作用下的电磁线圈产生交变磁场，成型鼓的鼓瓦通过切割磁场中的磁力线表面产生涡电流，由于涡电流的热效应，使得鼓瓦温度迅速升高从而对轮胎加热，并与外模具配合共同对胎坯施以直压式的硫化压力，在硫化加热过程中，轮胎各部位温升均匀，上下胎侧不会产生温差，硫化阶段无需通入蒸汽等传热介质，且电磁加热效率高，加热速度快，可极大缩短轮胎硫化时间，提高产品的生产效率。

Description

一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法及装置

技术领域

本发明属于轮胎硫化技术领域，特别涉及一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法及设备。

背景技术

轮胎硫化是轮胎生产过程的最后一道工序，它决定了轮胎最终产品质量的优劣。目前在轮胎硫化工艺中普遍采用的设备是轮胎定型硫化机，它是由机架、蒸汽室、中心机构、升降机构和热工管路等部分组成。与早期的轮胎硫化机相比，现有轮胎定型硫化机最大的改进之处在于硫化胶囊替代了水胎，硫化过程中，胶囊内部通入高温蒸汽/过热水来为轮胎提供硫化所需热量及压力，而胶囊的起降及胀缩是靠中心机构来操纵，与水胎相比，胶囊硫化形式使热量的传递得到很大的改善，硫化周期缩短了近一倍。但是现有的胶囊硫化形式仍存在一些缺点，如：1.轮胎在成型过程中会因为加工精度等因素造成胎坯各点处质量分布不均，这种质量不平衡问题在后续的硫化过程中并不能得到解决，原因是在硫化阶段硫化胶囊对轮胎的压力是通过循环蒸汽或过热水提供的，这种压力形式所能提供的压力较低且不稳定，而使得轮胎胶料在熔融状态下仍不能实现均匀分布，甚至有时硫化胶囊在吹胀定型过程中得不到完全伸展，反而会加剧这一现象，轮胎质量分布不均导致成品轮胎产生常见的动不平衡，严重影响产品合格率。2. 硫化期间胶囊中所通入的高温蒸汽会产生冷凝水沉积在胶囊底部，硫化过程中热量传递不均，上下胎侧产生温差，使得轮胎产生过硫或欠硫等硫化质量问题。3.此外，硫化阶段所需的蒸汽实际只有一小部分被轮胎所吸收，大部分被消耗在无效的管路循环，胶囊抽真空及水处理过程中，能源浪费现象严重，虽然近年来发展了“保压降温”等节能硫化技术，但这并不能根本上解决蒸汽在管路循环中热量被耗散的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述硫化工艺中存在的不足，提出一种可改善胶料在硫化阶段分布均匀性、提高成品轮胎动平衡、硫化过程传热均匀且在硫化阶段无需传热介质的内外模直压电磁加热硫化方法及设备。

实现上述目的采用的技术方案是：一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法，将现有定型硫化机中心机构上的硫化胶囊替换成成型鼓结构，并根据电磁感应原理，将传统的硫化加热方式更换为电磁加热，硫化时，高频交变电流作用下的电磁线圈产生交变磁场，成型鼓结构的鼓瓦通过切割磁场中的磁力线表面产生涡电流，由于涡电流的热效应,使得鼓瓦温度迅速升高从而对轮胎加热，并与外模具配合共同对胎坯施以直压式的硫化压力，完成轮胎的硫化。

根据上述的方法，所用的轮胎内外模直压电磁加热硫化设备由成型鼓结构、电磁加热装置和轮胎外模具三部分组成。

成型鼓结构包括胀缩机构和动力机构，动力机构包括活塞杆，上托盘和下托盘，上托盘和下托盘套装于活塞杆上，其中上托盘与活塞杆固定连接，胀缩机构包括相互间隔且呈周向均匀分布的宽瓦胀缩机构和窄瓦胀缩机构各若干套，每套宽瓦胀缩机构主要有宽鼓瓦、上连杆、下连杆和短连杆组成，上连杆和下连杆长度相同，它们一端通过铰接与鼓瓦上的鼓瓦筋板相连，另一端则通过铰链连接在上托盘的传动套上，且位置相互平行，短连杆一端与下连杆杆体铰链连接，另一端铰接在下托盘的传动套上；每套窄瓦涨缩机构由窄鼓瓦及上连杆、下连杆和短连杆组成，上连杆和下连杆长度相同，它们一端通过铰接与鼓瓦上的鼓瓦筋板相连，另一端则通过铰链连接在上托盘的传动套上，且位置相互平行，短连杆一端与下连杆杆体铰链连接，另一端铰接在下托盘的传动套上，窄瓦胀缩机构上连杆和下连杆与上托盘的传动套的铰接位置较长宽瓦胀缩机构的上连杆和下连杆相比沿活塞杆轴线有一定量的错动。

电磁加热装置由电磁线圈、隔热层、夹板、温度检测元件及控制电路组成，电磁线圈的半径近似等于成型鼓结构在工作状态时鼓瓦筋板与活塞杆轴线的距离，线圈两端与控制电路相连，鼓瓦筋板表面铺有隔热层，夹板通过螺纹连接将电磁线圈一定数量的段节连同隔热层固定于鼓瓦筋板上，在每一块鼓瓦内部的不同位置埋设有能够对鼓瓦温度进行实时测量的温度检测元件，温度检测元件将所测得的温度反馈给电磁加热系统的控制电路，控制电路通过调整电磁线圈的电流大小对硫化温度进行控制。

成型鼓结构中的鼓瓦外轮廓曲线与成品轮胎内轮廓曲线一致；成型鼓鼓瓦由导磁性材料制成，如45钢；胀缩机构的连杆材料可以是满足硫化时的强度要求的金属材料，如40Cr；电磁加热装置的夹板可以由不具有导磁性的不锈钢或氧化铝制成；电磁加热系统的隔热层可以由石棉材料制成；电磁加热系统的温度检测元件由热电偶或热敏电阻构成；电磁线圈中电流频率为18-22KHz。

本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法及装置，优点在于：

1.成型鼓结构在硫化过程中能为硫化轮胎提供直压式的压力，使轮胎胶料在硫化阶段均匀分布，并避免因硫化胶囊在硫化期间不能完全展开或是展开形状歪斜而产生的缺胶和轮胎轮廓不对称等现象，从而改善轮胎硫化质量，提高成品轮胎动平衡。

2.电磁加热方式由于热源为鼓瓦模具本身而非蒸汽或其它传热介质，所以在硫化加热过程中，轮胎各部位温升均匀，上下胎侧不会产生温差。

3.采用电磁加热方式，因为热源是成型鼓鼓瓦本身，所以在硫化阶段无需通入蒸汽等传热介质，从根本上解决了能源浪费的问题，且电磁加热效率高，加热速度快，可极大缩短轮胎硫化时间，提高产品的生产效率。

附图说明

图1为本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化装置在硫化工作状态下的结构示意图。

图2为本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化装置中的电磁加热装置的结构示意图。

图3为本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化装置中的电磁加热装置的局部断面示意图。

图4为本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化装置中的电磁线圈结构图。

图5为本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化装置中的成型鼓收缩状态时断面示意图。

图中：1.外模具；2.温度检测元件；3.上连杆；4.上托盘；5.电磁线圈；6.夹板；7.控制电路；8.鼓瓦；9.隔热层；10.下托盘；11.活塞杆；12.短连杆；13.下连杆。

具体实施方式

本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化装置，如图1所示，将现有轮胎定型硫化机中心机构上的硫化胶囊替换为成型鼓结构，成型鼓结构包括胀缩机构和动力机构，动力机构包括活塞杆11、上托盘4、下托盘10、上托盘4和下托盘10套装于活塞杆11上，其中上托盘4与活塞杆11固定连接，胀缩机构包括相互间隔分布的宽瓦胀缩机构和窄瓦胀缩机构各六套，每套宽瓦胀缩机构和窄瓦涨缩机构分别由长鼓瓦/窄鼓瓦及两套上连杆3、下连杆13和短连杆12组成，上连杆3和下连杆13长度相同，它们一端通过铰接与鼓瓦8上的鼓瓦筋板相连，另一端则通过铰链连接在上托盘4的传动套上，且位置相互平行，短连杆12一端与下连杆13杆体铰链连接，另一端铰接在下托盘10的传动套上，窄瓦胀缩机构上连杆3、下连杆13与上托盘6传动套的连接位置较宽瓦胀缩机构的相比沿活塞杆轴线有一定量的错动。成型鼓鼓瓦8可以由导磁性材料45钢制成，其外轮廓曲线与轮胎内轮廓曲线一致，胀缩机构的连杆材料可以是满足硫化时强度要求的金属材料，如40Cr。

成型鼓工作时，下托盘10位于硫化机工作机台上保持不动，中心机构的活塞杆11向下运动，通过上托盘4和下托盘10的传动套带动每套宽瓦胀缩机构和窄瓦涨缩机构的上连杆3和下连杆13进行动作，由于宽瓦胀缩机构和窄瓦涨缩机构的连杆与传动套的连接位置不同，使得宽鼓瓦和窄鼓瓦异速径向展开，当上托盘4和下托盘10的传动套相互触碰时，上托盘4达到下极限位置，这时每个宽鼓瓦和窄鼓瓦处于完全展开的状态，在水平方向上组成一个完整的圆，并与上托盘4及下托盘10的边缘紧密配合，防止硫化过程中流胶，随后蒸汽室带动外模具完成合模运动，成型鼓鼓瓦与外模具配合对轮胎施以直压式的硫化压力。当硫化结束时，活塞杆11向上移动，带动宽鼓瓦、窄鼓瓦径向收缩至轮胎轮缘直径以内，轮胎顺利被卸下。

电磁加热装置由电磁线圈5、隔热层9、夹板6、温度检测元件2及控制电路7组成，如图2-4所示。电磁线圈5半径近似等于当成型鼓在工作状态时鼓瓦筋板与活塞杆11轴线的距离，电磁线圈5两端与控制电路7相连，在鼓瓦筋板表面铺有隔热层9，夹板6通过螺纹连接将电磁线圈5一定数量的段节连同隔热层9固定于鼓瓦筋板上，夹板6可以由不具有导磁性的不锈钢或氧化铝制成，隔热层9由石棉材料制成，在每一块鼓瓦8的不同位置埋设有能够对硫化温度进行实时测量的温度检测元件2，温度检测元件2将所测得的温度反馈给电磁加热系统的控制电路7，控制电路7通过调整电磁线圈5的电流大小对硫化温度进行控制。温度检测元件2由热电偶或热敏电阻构成。

本发明一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法，当电磁加热系统工作时，首先控制电路17将频率为50Hz的三相交变电源经整流、滤波、变频等作用变换成18-22KHz的交变电压，并加到电磁线圈5上，在高频交变电流作用下的电磁线圈5产生交变磁场，成型鼓的鼓瓦8通过切割磁场中的磁力线表面产生涡电流，由于涡电流的热效应，使得鼓瓦8温度迅速升高从而对轮胎进行加热。电磁线圈5并不是完全固定于成型鼓鼓瓦8上，而是保持了部分段节的自由状态，这样当鼓瓦8收缩时，电磁线圈5可随鼓瓦8一同收缩，而且不会阻碍相邻鼓瓦之间的相互交叠，见图5所示。由于隔热层9与夹板采用绝缘隔热材料及不导磁材料制成，可避免电磁线圈5在硫化过程中发热。

Claims

1.一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法，其特征在于：将现有定型硫化机中心机构上的硫化胶囊替换成成型鼓结构，并根据电磁感应原理，将传统的硫化加热方式更换为电磁加热，硫化时，高频交变电流作用下的电磁线圈产生交变磁场，成型鼓结构的鼓瓦通过切割磁场中的磁力线表面产生涡电流，由于涡电流的热效应,使得鼓瓦温度迅速升高从而对轮胎加热，并与外模具配合共同对胎坯施以直压式的硫化压力，完成轮胎的硫化。

2.采用权利要求1所述的一种轮胎内外模直压电磁加热硫化方法的设备，其特征在于：主要由成型鼓结构、电磁加热装置和轮胎外模具三部分组成，成型鼓结构包括胀缩机构和动力机构，动力机构包括活塞杆、上托盘和下托盘，上托盘和下托盘套装于活塞杆上，其中上托盘与活塞杆固定连接，胀缩机构包括相互间隔且呈周向均匀分布的宽瓦胀缩机构和窄瓦胀缩机构各若干套，每套宽瓦胀缩机构主要有宽鼓瓦、上连杆、下连杆和短连杆组成，上连杆和下连杆长度相同，它们一端通过铰接与鼓瓦上的鼓瓦筋板相连，另一端则通过铰链连接在上托盘的传动套上，且位置相互平行，短连杆一端与下连杆杆体铰链连接，另一端铰接在下托盘的传动套上；每套窄瓦涨缩机构由窄鼓瓦及上连杆、下连杆和短连杆组成，上连杆和下连杆长度相同，它们一端通过铰接与鼓瓦上的鼓瓦筋板相连，另一端则通过铰链连接在上托盘的传动套上，且位置相互平行，短连杆一端与下连杆杆体铰链连接，另一端铰接在下托盘的传动套上，窄瓦胀缩机构上连杆和下连杆与上托盘的传动套的铰接位置较长宽瓦胀缩机构的上连杆和下连杆相比沿活塞杆轴线有一定量的错动；电磁加热装置由电磁线圈、隔热层、夹板、温度检测元件及控制电路组成，电磁线圈的半径近似等于成型鼓结构在工作状态时鼓瓦筋板与活塞杆轴线的距离，线圈两端与控制电路相连，鼓瓦筋板表面铺有隔热层，夹板通过螺纹连接将电磁线圈一定数量的段节连同隔热层固定于鼓瓦筋板上，在每一块鼓瓦内部的不同位置埋设有能够对鼓瓦温度进行实时测量的温度检测元件，温度检测元件将所测得的温度反馈给电磁加热系统的控制电路，控制电路通过调整电磁线圈的电流大小对硫化温度进行控制；成型鼓结构中的鼓瓦外轮廓曲线与成品轮胎内轮廓曲线一致；成型鼓鼓瓦由导磁性材料制成；电磁加热装置的夹板由不具有导磁性的不锈钢或氧化铝制成。