CN103264466A - 热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，属于轮胎生产设备领域。设有可伸缩的金属内模具，其特征是，内模由宽鼓瓦、窄鼓瓦、胀缩机构及与宽鼓瓦、窄鼓瓦固连并起支撑作用的筋板组成，宽鼓瓦和窄鼓瓦沿周向相互交替排列，组成鼓瓦的每块宽鼓瓦、窄鼓瓦各处的纵向外轮廓曲线都与成品轮胎的内轮廓曲线一致，内模具处于胀开状态时宽鼓瓦和窄鼓瓦紧密贴合，在外形上组成一个完整的圆，在与筋板接触的宽鼓瓦及窄鼓瓦表面中部开设有型腔，型腔内灌封有相变材料，每一块宽鼓瓦及窄鼓瓦背面安装有两组电感量相同的电磁线圈，电磁线圈对称分布于鼓瓦纵向中心线的左右两侧，绕线方向沿鼓瓦纵向，电磁线圈缠绕在“|”形磁芯上，绕线方向沿鼓瓦纵向，电磁线圈表面覆盖有隔热层，最外层为外壳，两个“|”形磁芯对称分布于筋板的左右两侧。

Description

热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置
技术领域
 本发明涉及轮胎生产技术及设备领域，详细地讲是一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置。
背景技术
众所周知，轮胎硫化工艺在经历了胶囊替代水胎的技术变革之后其设备结构已趋于稳定，胶囊硫化形式虽然较早期的水胎机外定型硫化效率提高了近一倍，但仍存在一定缺陷。一方面，轮胎的胎肩及胎圈部位胶料层较厚，硫化时相比胎冠、胎侧等胶料层薄的部位需要更多的热量才能达到硫化平坦期，因此理想的轮胎硫化条件是胎肩、胎圈对应的热源温度高，而胎侧、胎冠所对应的热源温度低，但在实际硫化生产中，饱和蒸汽通入硫化胶囊后将热量传导给胎坯，胎坯各处受热并无差异，当胎肩、胎圈部位的胶料达到硫化平坦期时，胎冠、胎侧处的胶料往往已严重过硫，这大大降低轮胎的性能。另一方面，硫化工序需要消耗大量的蒸汽，但这些蒸汽实际被轮胎吸收利用的却很少，大部分被消耗在无效的管路循环当中，近年来发展起来的基于“等压变温”原理的氮气硫化技术，虽然在节能方面效果明显，但也带来了新的问题，即通入胶囊内部的高温蒸汽会因冷凝作用沉积于胶囊底部，致使胶囊上下侧部位温度不同，从而引起传热不均，轮胎上下胎侧产温差较大，轮胎硫化质量降低，虽然各轮胎厂通过优化中心机构上的喷气孔结构在一定程度上缓解了传热不均现象，但这一问题始终未能得到根本解决。
发明内容
本发明的目的在于针对现有轮胎硫化工艺中的不足，本发明提供一种热效率高，能源消耗少，胎坯上下胎侧受热一致且热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，设有可伸缩的金属内模具，其特征是，内模由宽鼓瓦、窄鼓瓦、胀缩机构及与宽鼓瓦、窄鼓瓦固连并起支撑作用的筋板组成，宽鼓瓦和窄鼓瓦沿周向相互交替排列，组成鼓瓦的每块宽鼓瓦、窄鼓瓦各处的纵向外轮廓曲线都与成品轮胎的内轮廓曲线一致，内模具处于胀开状态时宽鼓瓦和窄鼓瓦紧密贴合，在外形上组成一个完整的圆，在与筋板接触的宽鼓瓦及窄鼓瓦表面中部开设有型腔，型腔内灌封有相变材料，每一块宽鼓瓦及窄鼓瓦背面安装有两组电感量相同的电磁线圈，电磁线圈对称分布于鼓瓦纵向中心线的左右两侧，绕线方向沿鼓瓦纵向，电磁线圈缠绕在“|”形磁芯上，绕线方向沿鼓瓦纵向，电磁线圈表面覆盖有隔热层，最外层为外壳，两个“|”形磁芯对称分布于筋板的左右两侧。
本发明还可通过如下措施来实现：缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接。缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈是并联的，分别与控制电路连接。宽鼓瓦上电磁线圈的电感量大于窄鼓瓦上电磁线圈的电感量，相差15μH～25μH。宽鼓瓦、窄鼓瓦由铁质材料制成。筋板及外壳由不导磁的金属材料制成。宽鼓瓦、窄鼓瓦内部中心及两端位置装有热电偶，以对鼓瓦表面温度进行实时监控。“|”形磁芯由具有导磁功能的合金材料制成。
本发明的有益效果是，采用电磁加热方式替代蒸汽、过热水等传统传热介质，传热效率高，能源消耗降低，且内模具中蓄含的相变材料可根据胎坯不同部位硫化时的热量需要对鼓瓦温度分段控制，从而保证胎坯较难硫化部位达到硫化平坦期的同时，防止较易硫化部位过硫，因此轮胎硫化质量提高。
 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置的内模具胀开时的示意图。
图2为图1的局部放大示意图。
图3为本发明一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置的局部剖视图。
图4为本发明一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置的局部示意图。
图中，1、宽鼓瓦；2、硅胶；3、“|”形磁芯；4、外壳；5、隔热层；6、电磁线圈；7、筋板；8、热电偶；9、相变材料；10、胎坯；11、窄鼓瓦。
 
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明作进一步说明。参见图1～图4，是将轮胎定型硫化机中心机构上的硫化胶囊替换为可径向胀缩的金属内模具，内模具主要由n块宽鼓瓦1，n块窄鼓瓦11（n为不小于5的整数），与鼓瓦固连并起支撑作用的筋板7组成，其中宽鼓瓦1和窄鼓瓦11沿周向相互交替排列，每一块鼓瓦各处的纵向外轮廓曲线都与成品轮胎的内轮廓曲线一致。硫化时，内模具处于胀开状态，宽鼓瓦1和窄鼓瓦11紧密贴合，在外形上组成一个完整的圆，圆的外径等于成品轮胎的内径，在与筋板7接触的鼓瓦表面中部开设一定深度的型腔，型腔内灌封有相变材料9。每一块鼓瓦背面安装有两组电感量相同的电磁线圈6，电磁线圈6对称分布于鼓瓦纵向中心线的左右两侧，绕线方向沿鼓瓦纵向。工作时，高频电流作用下的电磁线圈6产生磁力线沿鼓瓦纵向环绕的高频交变磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，从而对胎坯10进行加热，由于鼓瓦上下两侧位置所处的交变磁场强度相同，因此产生的涡电流大小相同，温升一致。当鼓瓦中部被加热到所需的温度，其内部的相变材料9吸收并储藏多余的热量，从而使中部温度不再变化，而鼓瓦上下两侧温度继续升高，这样，鼓瓦中部与两侧温度不同，以适应轮胎不同部位硫化时的热量需要，保证轮胎整体硫化质量。
本发明一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，该装置主要由内模具、电磁线圈6、“|”形磁芯3、隔热层5、外壳4组成，内模具主要由宽鼓瓦1、窄鼓瓦11和筋板7组成，在与筋板7接触的鼓瓦表面中部开设2～5mm深的型腔，型腔内灌封有相变材料9，如相变温度在150℃的固态无机盐。电磁线圈6缠绕在“|”形磁芯3上，绕线方向沿组成鼓瓦的宽鼓瓦1、窄鼓瓦11纵向，电磁线圈6表面覆盖有隔热层5，最外层为外壳4，两个“|”形磁芯3对称分布于筋板7的左右两侧，并通过硅胶2与筋板7粘结固定。缠绕在两“|”形磁芯3上的两组电磁线圈6由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接，也可以是相互并联，分别与控制电路连接。两组线圈6的缠绕方向相同且电感量相同，由于宽鼓瓦1的体积大于窄鼓瓦11的体积，因此宽鼓瓦1上电磁线圈6的电感量大于窄鼓瓦11上电磁线圈6的电感量，差值为15μH～25μH。鼓瓦由铁质含量高的钢材制成，如45号钢。筋板7与外壳4由不导磁的金属材料制成，如不锈钢304。鼓瓦内部中心及两端位置装有热电偶8，以对鼓瓦表面温度进行实时监控。“|”形磁芯3由具有高导磁率的铁氧体或微晶合金材料制成。隔热层5材料为石棉。
工作时，高频电流作用下的电磁线圈6产生磁力线沿鼓瓦纵向环绕的高频交变磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，从而对胎坯10进行加热，由于鼓瓦上下两侧位置所处的交变磁场强度相同，因此产生的涡电流大小相同，温升一致。当鼓瓦中部被加热到所需的温度，其内部的相变材料9吸收并储藏多余的热量，使中部温度不再变化，而鼓瓦上下两侧温度继续升高，这样，鼓瓦中部与两侧温度不同，以适应轮胎不同部位硫化时的热量需要，保证胎坯10整体硫化质量。

Claims (8)

1.一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，设有可伸缩的金属内模具，其特征是，内模由宽鼓瓦、窄鼓瓦、胀缩机构及与宽鼓瓦、窄鼓瓦固连并起支撑作用的筋板组成，宽鼓瓦和窄鼓瓦沿周向相互交替排列，组成鼓瓦的每块宽鼓瓦、窄鼓瓦各处的纵向外轮廓曲线都与成品轮胎的内轮廓曲线一致，内模具处于胀开状态时宽鼓瓦和窄鼓瓦紧密贴合，在外形上组成一个完整的圆，在与筋板接触的宽鼓瓦及窄鼓瓦表面中部开设有型腔，型腔内灌封有相变材料，每一块宽鼓瓦及窄鼓瓦背面安装有两组电感量相同的电磁线圈，电磁线圈对称分布于鼓瓦纵向中心线的左右两侧，绕线方向沿鼓瓦纵向，电磁线圈缠绕在“|”形磁芯上，绕线方向沿鼓瓦纵向，电磁线圈表面覆盖有隔热层，最外层为外壳，两个“|”形磁芯对称分布于筋板的左右两侧。
2.根据权利要求1所述一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，其特征在于所说的缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接。
3.根据权利要求1所述一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，其特征在于所说的缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈是并联的，分别与控制电路连接。
4.根据权利要求1所述一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，其特征在于所说的宽鼓瓦上电磁线圈的电感量大于窄鼓瓦上电磁线圈的电感量，相差15μH～25μH。
5.根据权利要求1所述一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，其特征在于所说的宽鼓瓦、窄鼓瓦由铁质材料制成。
6.根据权利要求1所述一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，其特征在于所说的筋板及外壳由不导磁的金属材料制成。
7.根据权利要求1所述一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，其特征在于所说的宽鼓瓦、窄鼓瓦内部中心及两端位置装有热电偶，以对鼓瓦表面温度进行实时监控。
8.根据权利要求1所述一种热源温度分段可控的轮胎电磁加热硫化装置，其特征在于所说的“|”形磁芯由具有导磁功能的合金材料制成。
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