CN107107397A - 用于加热模具的系统和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于加热模具的各种系统和装置，包括例如轮胎模具。模具的加热可通过感应加热技术来实现。在一个实施方案中，提供了一种用于加热轮胎模具的系统，所述系统包括：轮胎模具，其由具有基体材料相对磁导率的模具材料形成，其中所述轮胎模具包括接触轮胎的模具表面，所述接触轮胎的模具表面具有接触轮胎的模具表面相对磁导率，其中所述轮胎模具包括取向成与所述接触轮胎的模具表面基本上相反的模具背面，并且其中所述接触轮胎的模具表面相对磁导率大于所述基体材料相对磁导率。

Description

用于加热模具的系统和装置
背景技术
许多制品是经由将材料模制成所需形状来制造的。例如，许多聚合物制品，包括含聚合物的复合材料，是通过加热模具形成的。一种此类制品可包括轮胎。轮胎可被放置成与模具接触并在压力下加热，直到轮胎内的橡胶交联并固化。
许多模具，包括轮胎模具，通过热水、蒸汽、加热气体或其他加热介质加热。模具通常由金属材料制成。模具的金属材料可通过热传导加热，其中热量从热介质通过模具传递到待模制的制品中。结果，模具的每个部分通常在将模具加热至所需的固化温度时获得相同或相似的温度。此外，模具、压模机、周边部件和其他元件的部分可能没有必要地加热，因为这些元件对加热待模制品不起作用。
通过热水、蒸汽、加热气体或其他加热介质加热模具通常需要较长的停机时间，在此期间，整个模具在模制之前被加热到固化温度，并且在模制之后冷却至安全温度，以允许操纵模具来移除模制的制品，这整个期间，包括固化时间，通常被称为“循环时间”。此外，以此类方式加热模具可能导致效率低下，因为从模具到周围环境存在热对流和热传导，由此会出现热量损失。传递到周围环境的热量可能需要通过冷却来去除，才能让周围环境中的工作人员感到舒适，并防止损坏其他设备。
因此，需要能够最小化加热时间和冷却时间、允许在模具的不同部分施加不同的模具温度并且最大化能量效率的用于加热模具的系统和装置。
发明内容
在一个实施方案中，提供了一种用于加热轮胎模具的系统，该系统包括：轮胎模具，其由具有基体材料相对磁导率的模具材料形成，其中该轮胎模具包括接触轮胎的模具表面，该接触轮胎的模具表面具有接触轮胎的模具表面相对磁导率，其中该轮胎模具包括取向成与该接触轮胎的模具表面基本上相反的模具背面，并且其中接触轮胎的模具表面相对磁导率大于基体材料相对磁导率。
在另一个实施方案中，提供了一种用于加热轮胎模具的系统，该系统包括：轮胎侧板模具，其中该轮胎侧板模具包括用于接触轮胎的模具表面，其中该轮胎侧板模具包括取向成与该用于接触轮胎的模具表面基本上相反的模具背面，其中该轮胎侧板模具包括至少一个凹坑；和容纳在该至少一个凹坑内的至少一个感应加热元件。
在另一个实施方案中，提供了一种用于加热轮胎模具的系统，该系统包括：胎圈环模具，其中该胎圈环模具包括用于接触轮胎的模具表面，其中该胎圈环模具包括取向成与该用于接触轮胎的模具表面基本上相反的模具背面，其中该胎圈环模具包括至少一个凹坑；和容纳在该至少一个凹坑内的至少一个感应加热元件。
附图说明
附图包含在本说明书中，构成本说明书的一部分。附图中示出了各种示例性系统和装置，仅用于示出各种示例性实施方案。在附图中，类似的元件具有类似的参考标号。
图1A示出了用于加热模具的装置100的示例布置的剖视图。
图1B示出了用于加热模具的装置100的示例布置的平面图。
图2A示出了用于加热模具的装置200的示例布置的剖视图。
图2B示出了用于加热模具的装置200的示例布置的平面图。
图3A示出了用于加热模具的装置300的示例布置的正视图。
图3B是沿图3A中的线3-3截得的装置300的剖视图。
图4A示出了用于加热模具的装置400的示例布置的正视图。
图4B是沿图4A中的线4-4截得的装置400的剖视图。
具体实施方式
用于模制并且/或者固化制品的模具可通过感应加热进行加热。感应加热可涉及通过电磁感应加热导电物体，其中在导电物体内生成涡电流，并且电阻导致物体的焦耳加热。感应加热器可包括高频AC所通过的电磁体。在一个实施方案中，感应加热通过具有显著相对磁导率的材料中的磁滞损耗生成热量。
在感应加热中可使用具有多种频率中的任何一种频率的交流电(“AC”)。AC的频率可取决于待加热物体的尺寸、待加热的材料类型、(线圈和待加热物体之间的)耦合/距离、穿透深度等等。
可以低电压施加AC。可以高电流施加AC。可以高频率施加AC。
各种频率的交流电都可用于感应加热。例如，约5kHz至约30kHz之间的频率可用于较厚的工件材料，约100kHz至约400kHz之间的频率可用于较小和/或较薄的工件材料或需要较浅穿透的工件材料，近似约480kHz的频率可用于微观或非常小的工件。
由于感应加热能够将能量聚集起来加热模具的特定表面(包括例如模具表面)，所以感应加热可能特别有效。来自模具表面的热量可以通过传导加热传递到待固化的制品。在一个实施方案中，感应加热可导致在材料诸如模具中生成的大约85％的热量聚集在其表面附近。
图1A示出了用于加热模具的装置100的示例布置的剖视图。装置100可包括模具102。模具102可包括用于模制包括例如橡胶在内的多种聚合物材料中的任何一种聚合物材料的模具。模具102可包括用于轮胎的模具，包括例如充气轮胎或非充气轮胎。模具102可包括基体材料103。模具102可包括接触轮胎的模具表面(“MSCT”)104。MSCT 104可以是模具102中的被构造成与模具102内待模制的任何物品接合的部分。
MSCT 104可以是模具102中的被构造成与基体材料103接合并且与模具102内的任何待模制物品接合的分开部分。MSCT 104和基体材料103可被构造成可操作地彼此连接，以形成模具102的至少一部分。MSCT 104可以是模具102和基体材料103中的至少一者的一体部分，因为MSCT 104可永久地附接到模具102和基体材料103中的至少一者。
模具102可包括多种模具类型中的任何一种。模具102可包括轮胎模具的多个部分中的任何一个。模具102可包括轮胎模具的多个部分中的任何一个，包括例如模具分段、侧壁、侧板、胎圈环、胎面环(不分段模具)、模具背面(不分段模具)、外围设备等。模具102可以是分段模具，其中多个分开的段被构造成组装用于模制轮胎(包括轮胎胎面)的模具。模具102可以是包括胎面环和模具背面的非分段模具。模具102可以是非分段模具，其结合了直接雕刻在模具背面的胎面几何形状。
模具102可包括取向在模具102主体内的至少一个凹坑106。至少一个凹坑106可被机加工到模具102中。至少有一个凹坑106可被铸造到模具102中。可通过多种方法中的任何一种方法使至少一个凹坑106形成到模具102中。
至少有一个凹坑106可取向成靠近MSCT 104。至少一个凹坑106可取向成邻近MSCT104。至少一个凹坑106可取向在基体材料103中。至少一个凹坑可取向在基体材料103和MSCT 104之间。
MSCT 104可具有厚度T。厚度T可为约3.2mm。厚度T可介于约1.6mm至约4.8mm之间。厚度T可介于约2.4mm至约5.6mm之间。厚度T可介于约1.6mm至约6.4mm之间。厚度T可小于约1.6mm。厚度T可大于约6.4mm。厚度T可具有所述范围内的任何值。厚度T可在本文中任何所述下限至任何所述上限之间的范围内。
MSCT 104可具有受MSCT 104的材料限制的厚度。也就是说，由于材料限制，厚度T可能需要更大或更小。厚度T可被限制为厚到足以封装MSCT 104内容纳的模具102的各种特征(例如，标识、刻字、信息等)的深度的最小值。在暴露于固化热的过程中，厚度T可被限制为厚到足以避免MSCT 104的变形、翘曲等等的最小值。可通过机加工制备MSCT 104，从而在模具102中产生待模制的制品的表面的负表面。厚度T可被限制为厚到足以承受机加工而不会发生扭曲、变形、损坏或破坏等等的最小值。可将MSCT 104应用于基体材料103以形成模具102，而其中模制的任何制品可暴露于热和压力。因此，厚度T可被限制为厚到足以承受用于模制和/或固化模具102中的制品的热和/或压力的最小值。
MSCT 104可具有基本上均匀的厚度T，使得MSCT 104的每个部分具有相同的厚度T。或者，MSCT 104可具有变化的厚度，使得MSCT 104的一部分具有厚度T，而另一部分具有小于或大于厚度T的厚度。
在一个实施方案中，MSCT 104可通过将材料诸如熔融金属、陶瓷等等喷射、层压或以其他方式施加到成形装置上出来创建。MSCT 104可通过喷雾层来形成。该层可具有如上所述的厚度T。
MSCT 104可由多种材料中的任何一种制成。例如，MSCT 104可以是金属，诸如铁或钢。MSCT 104可以是合金。MSCT 104可以是复合材料。MSCT 104可由响应于感应加热的材料制成，此材料可包括铁或铁合金。MSCT 104可由响应于感应加热的材料制成，此材料可包括铁磁材料。MSCT 104可由响应于感应加热并且/或者其中可能发生磁滞的材料制成，此材料可包括磁性材料。
MSCT 104可以是电镀有或涂覆有另一种材料例如镍涂层的材料。MSCT 104可具有均匀的厚度或规格，使得其总是相同的厚度，而不管MSCT 104中被机加工了哪些要赋予待模制的制品的特征。MSCT 104可用另一种材料进行电镀或涂覆，其中以均匀的厚度施加该另一种材料。
MSCT 104可包括具有磁性的材料。也就是说，MSCT 104可包括具有磁性的材料诸如钢。MSCT 104可包括介于约100和约600之间的范围内的相对磁导率的材料。MSCT 104可包括介于约100和约500之间的范围内的相对磁导率的材料。
相对磁导率可定义为介质的磁导率与自由空间的磁导率之比。
磁导率可定义为磁力线能够穿透或渗透材料的程度。磁导率可定义为材料允许磁力线通过其的能力。磁导率可等于通过磁化场在材料内建立的磁通量密度除以磁化场的磁场强度，或与其成比例。
至少一个感应加热元件(“IHE”)110可通过感应加热与MSCT 104相互作用，从而使MSCT 104加热。在暴露于IHE 110时，具有较高相对磁导率的材料要比具有较低相对磁导率的材料加热得快。在一个实施方案中，基体材料103可以是相对磁导率比MSCT 104的小的材料。因此，至少一个IHE 110可致使MSCT 104经由感应加热来加热得比基体材料103更多。也就是说，IHE 110在MSCT 104中产生的热量可比在基体材料103中产生的热量多。MSCT 104可具有比模具102的其余部分高的相对磁导率。MSCT 104可比模具102的其余部分和基体材料103中的至少一者加热得更快。
至少一个凹坑106可通过至少一个通道108与模具102的外部连通。至少一个通道108可机加工到基体材料103中。至少一个通道108可铸造到基体材料103中。至少一个通道108可通过多种方法中的任何一种方法形成到基体材料103中。至少一个通道108可与跟MSCT 104基本上相反的模具102的外表面连通。至少一个通道108可与邻近MSCT 104的基体材料103的表面连通。至少一个通道108可与基体材料103的外表面连通，而不与接触MSCT104的表面连通。模具102可包括模具背面，该模具背面可以是与MSCT 104基本上相反的模具102的外表面。至少一个凹坑106中的每一个凹坑可包括相应的通道108。一系列凹坑106可包括通道108。
装置100可包括至少一个IHE 110。IHE 110可被可操作地连接到模具102。至少一个凹坑106中的每一个凹坑可包括至少一个IHE 110。至少一个IHE 110可位于模具102的多个部分中的任何一个中，包括例如在模具分段中、在侧壁中、在侧板中、在胎圈环中、在胎面环中、在模具背面、外围设备中等等。至少一个IHE 110可用于模具102的至少一部分的感应加热。
至少一个IHE110可被构造成加热模具102的邻近相应的凹坑106的部分。至少一个IHE 110可被构造成加热MSCT104的取向成靠近IHE 110的一部分。
具有深度D的基体材料103的一部分可取向成在至少一个IHE 110和MSCT 104之间。可选择深度D以实现在特定IHE 110附近取向的MSCT 104的特定部分的期望加热。对于任何数量的IHE 110，深度D可相同。对于任何数量的IHE 110，深度D可不同。如果在某一特定点处MSCT 104的期望温度低于MSCT 104的其他部分，则在该特定点处深度D可增加。如果在某一特定点处MSCT 104的期望温度高于MSCT 104的其他部分，则在该特定点处深度D可减小。可能需要对待模制制品的较厚部分施加较多的热量。可能需要对待模制制品的较薄部分施加较少的热量。应当理解，至少一个凹坑106和另一个凹坑106中的任何一者的深度D可不同。另外，应当理解，不同的凹坑106之间到IHE 110的电输入的频率和/或安培数可变化或恒定，以便影响在特定IHE 110附近的MSCT 104中产生的热量。
至少一个凹坑106可有宽度W。宽度W可基本上横向测量。在模具102是轮胎模具的情况下，可基本上横向地、基本上径向地，或者横向和径向组合测量宽度W，因为凹坑106围绕模制轮胎的周边取向。可选择宽度W以允许将至少一个IHE 110安装到至少一个凹坑106中。可选择宽度W以提供具有足够密度的IHE 110的装置100，以根据需要或在必要时加热模具102和/或MSCT 104，以固化模制制品。应当理解，至少一个凹坑106和另一个凹坑106中的任何一者的宽度W可不同。
IHE 110可根据多种因素中的任何一种而具有多种尺寸中的任何一种。例如，至少一个IHE 110的尺寸可取决于模具102的其中该特定IHE 110进行取向的部分、该特定IHE110所需的热量、邻近该特定IHE 110的基体材料103的深度D、要在其中放置IHE 110的凹坑106的尺寸等等。IHE 110可以是多种IHE系统中的任何一种。IHE 110可以是盘绕式铜元件。IHE 110可以是导电材料的线圈，电流被引导通过该线圈。在一个实施方案中，IHE 110可与冷却装置可操作地连接，防止IHE 110过热，一旦发生过热可能导致IHE 110或模具102毁坏或损坏。冷却装置可位于IHE 110的局部，并取向在凹坑106中或附近。冷却装置可取向在IHE 110附近的基体材料103中。冷却装置可取向在邻近IHE 110的模具102的表面上。
IHE 110可根据多种因素中的任何一种而具有多种形状中的任何一种。例如，IHE110的形状可取决于模具102的其中该特定IHE 110要进行取向的部分、要在其中放置IHE110的凹坑106的尺寸等等。也就是说，如果IHE 110被构造成位于MSCT 104的弯曲部分附近并对其加热，则该IHE 110可以类似于MSCT 104的该部分的方式弯曲。如果IHE 110被构造成位于MSCT 104的基本上平面部分附近，则该IHE 110可以是基本上平面的。
或者，每个IHE 110的尺寸和/或形状可设定为相同，以便简化装置100的组装和/或制造。
容纳在模具102的特定部分内的IHE 110的数量可取决于正被加热的模具部分的尺寸、形状和期望的温度。在模具102的特定部分中的IHE 110的密度和/或间隔可取决于正被加热的模具部分的尺寸、形状和期望的温度。
至少一个IHE 110可被可操作地连接到控制器(未示出)。至少一个IHE 110可经由至少一根线连接到控制器(未示出)。至少一个IHE 110可与一个或多个其他IHE 110一起作用，以选择性地加热模具102和MSCT 104的至少一部分。至少一个IHE 110可与一个或多个其他IHE 110一起作用，以选择性地将模具102和MSCT 104的第一部分加热到第一温度，并选择性地将模具102和MSCT 104的第二部分加热到第二温度。至少一个IHE 110可与任何数量的其他IHE 110一起作用，以选择性地控制模具102和MSCT 104的各个部分的温度。
IHE 110可被可操作地连接到AC电源。IHE 110可电连接到AC电源。IHE 110可连线到AC电源。在使用中，来自AC电源的电流可流过IHE 110。电磁电流可在IHE 110附近包括在MSCT 104之内产生磁场变化。在MSCT 104中可引起电流流动，也称为涡电流，以产生热量。因此，IHE 110可产生MSCT 104的局部加热。IHE 110产生的热量可与电流平方乘以模具102的材料的阻抗的乘积成正比。IHE 110产生的热量可与电流平方乘以基体材料103的材料的阻抗的乘积成正比。IHE 110产生的热量可与电流平方乘以MSCT 104。的材料的阻抗的乘积成正比。
至少一个IHE 110可包括多个IHE 110。施加到IHE 110的电流可与IHE 110产生的热量直接相关。可向不同的IHE 110施加不同的安培数，使得不同的IHE 110产生不同的热量。可基于正在被施加热量的模具102和/或MSCT 104的部分来选择不同的热量。例如，在模制制品是轮胎的情况下，可对轮胎具有较高规格的部分施加较多的热量，而对轮胎具有较低规格的部分施加较少的热量。这样，控制器(未示出)可根据固化模制的制品的任何相应部分所需的热量来控制施加到模具102和/或MSCT 104的各个部分中的任何一个部分的局部热量。
IHE 110可能包括安培数和频率。可基于许多因素来选择安培数和频率，包括例如：MSCT104的材料、MSCT104的厚度、模具102的材料、模具102的总厚度、深度D等等。关于模具102的材料，电阻较高的材料(诸如钢)可较快加热，而电阻较低的材料(诸如铝或铜)可较慢加热。IHE 110加热MSCT 104的速率可以是以下至少一个的函数：深度D，其可表示IHE110和MSCT 104之间的距离；MSCT104的材料；基体材料103的材料；供应给IHE 110的电流的频率；和供应给IHE 110的电流的安培数。
多个IHE 110可以多种模式中的任何一种取向。例如，多个IHE 110可使用同心模式、径向模式、同心模式和径向模式的组合，或任何其他模式或组合来取向。
MSCT 104可包括金属表面涂层，其材料与模具102的其他部分不同。基体材料103可由多种材料中的任何一种制成，包括例如钢、铝、非金属材料等等。MSCT 104可包括施加到基体材料103的金属表面涂层，与基体材料103相比该涂层的电阻更高。MSCT 104可包括具有高相对磁导率的金属表面涂层。基体材料103可具有相对磁导率，MSCT 104可包括具有相对磁导率的MSCT材料，其中MSCT材料的相对磁导率大于基体材料103的相对磁导率。
具有高电阻的材料可较快加热。具有高相对磁导率的材料可较快加热。具有高电阻的材料在用IHE 110加热时可较快加热。MSCT 104可包括具有电阻或相对磁导率比模具102的其他部分高的涂层，使得MSCT104比模具102的其他部分(例如，基体材料103)加热较快。向MSCT 104施加较高电阻涂层可允许以更高的速率从IHE 110向MSCT 104传递热量。
模具102可以是用于固化胎圈的模具，其中胎圈可以是胎圈环。MSCT 104可被构造成接触胎圈区域的至少一部分。用于至少一个IHE 110的至少一个凹坑106可取向在胎圈环模具102胎圈轮廓的下方(例如，径向向内)。至少一个凹坑106可经由通道108从模具102背面进行机加工。IHE 110可围绕胎圈环模具102的圆周的至少一部分以同心模式取向。IHE110可围绕胎圈环模具102的圆周的至少一部分以径向模式取向。IHE 110可围绕胎圈环模具102的圆周的至少一部分以多种模式中的任何一种(包括模式的组合)取向。
在一个实施方案中，装置100可与固化囊(未示出)结合操作。固化囊可取向在待固化的制品内，包括例如轮胎内。固化囊可对待固化的制品的内部施加热量和压力，从而迫使制品固化成模具102。固化囊可通过多种传统方法中的任何一种加热，包括例如通过囊内的热水、囊内的热气体(诸如氮气)、囊内的蒸汽等等。另选地或除此之外，固化囊可包括集成的薄金属网，诸如钢网。位于固化囊(未示出)内的IHE可与金属网反应，从而在固化囊内产生热量。热量可从固化囊传递到待模制和固化的制品。金属网可取向在固化囊的厚度内或在固化囊的表面上。
装置100可用于以多种方式中的任何一种来模制制品。
例如，装置100可利用至少一个IHE 110来提供固化模制制品所需的热量。至少一个IHE 110可专门提供固化所需的全部热量。
或者，装置100可利用至少一个IHE 110来提供固化模制制品所需的主要热源，并根据需要使用补充热源。也就是说，装置100可包括利用至少一个IHE 110和传统的模具加热方式诸如热水、蒸汽、加热气体或其他加热介质中的至少一种的模具102。传统的模具加热方式可将模具102保持在第一温度或第一温度范围内，而至少一个IHE 110可被控制、激活或以其他方式选择性地操作，以将模具102的温度升高到第二温度或第二温度范围内。第一温度或第一温度范围可以是允许模具102被人员或模制过程中所用的设备安全地操作的温度。第二温度或第二温度范围可以是固化模制制品所需的或必要的温度。使用至少一个IHE 110作为主要热源可减少在固化模具102内的橡胶制品之前加热模具102所需的时间。在一个实施方案中，仅MSCT 104可被IHE 110加热或作为目标加热。
在一个实施方案中，使用至少一个IHE 110来加热至少MSCT 104。可将MSCT 104加热到适当的温度，以比通过传统的模具加热介质更快地固化。此外，如果专门以MSCT 104为目标加热，并且如果MSCT 104的质量小于模具102的其余部分的质量，则MSCT 104可比使用传统模具加热介质的传统模具(例如，其中整个模具都被加热)更快地冷却。因此，使用MSCT104和至少一个IHE 110的模具102中的橡胶制品的循环时间可因为MSCT 104与传统模具相比更快的加热和冷却而缩短。也就是说，虽然橡胶制品的固化时间可能保持不变(橡胶制品固化所需的时间量可以是制品中使用的特定橡胶化合物的性质，而不是模具的性质)，但是固化橡胶制品的循环时间可比使用传统方法要少，其中循环时间包括模具102的加热时间和冷却时间。
另选地，装置100可利用至少一个IHE 110来提供用于固化模制制品所需的补充热源，根据需要也可使用主要热源。也就是说，装置100可包括利用至少一个IHE 110和传统的模具加热方式诸如热水、蒸汽、加热气体或其他加热介质中的至少一种的模具102。至少一个IHE 110可被控制、激活或以其他方式选择性地操作，以将模具102的温度保持在第一温度或第一温度范围内。传统的模具加热方式可使模具102的温度升至第二温度或第二温度范围内。第一温度或第一温度范围可以是允许模具102被人员或模制过程中所用的设备安全地操作的温度。第二温度或第二温度范围可以是固化模制制品所需的或必要的温度。
在一个实施方案中，装置100可进行两个阶段的操作。一个阶段可以是对模具102加热，以充分固化容纳在模具102中或与之相接触的模制制品。另一个阶段可以是在模具102中装入或卸载待模制的模制制品或已经模制好的模制制品的过程中打开模具102和/或包含压力的装置100和模具102。固化阶段可能需要第二温度或第二温度范围，其中装载/卸载阶段可能需要第一温度或第一温度范围。
在待模制制品(可以是轮胎)的各个部分之间可保持不同的固化温度(第二温度或第二温度范围)。例如，可在轮胎的胎面表面部分、轮胎侧壁的一个或多个部分、用于固化轮胎的囊的一个或多个部分和/或轮胎的胎圈部分中保持不同的固化温度。这些不同的固化温度可如上所述通过控制至少一个IHE 110来实现。
图1B示出了用于加热模具的装置100的示例布置的平面图。图1B示出了模具102的MSCT 104侧的平面图，并且其中模具是轮胎模具，MSCT在模具的径向内侧。
至少一个凹坑106可取向成沿周向延伸的行。如图所示，凹坑106的行可能看起来与相邻行重叠，但这可能是由于模具102可能是轮胎模具，因此可围绕轮胎的径向外部部分从一个轮胎胎肩弯曲到另一个胎肩。
至少一个凹坑106的行可在相邻行之间具有间隔S。间隔S可基本上横向测量。在模具102是轮胎模具的情况下，可基本上横向地、基本上径向地、或者横向和径向组合测量间隔S，因为凹坑106围绕模制轮胎的周边取向。可将间隔S选择为提供具有足够密度的IHE110的装置100，以根据需要或在必要时加热模具102和/或MSCT 104，以固化模制制品。应当理解，第一组行和第二组相邻行之间的或者甚至在单组行内的间隔S可不同(也就是说，凹坑106可被大小不同的间隔隔开)，因为间隔是沿着两个相邻行测量的。
至少一个凹坑106可包括长度L。长度L可基本上纵向测量。当模具102是轮胎模具时，可基本上周向地测量长度L，因为凹坑106可围绕模制轮胎的圆周取向。可将长度L选择为允许将至少一个IHE 110安装到至少一个凹坑106中。可将长度L选择为提供具有足够密度的IHE 110的装置100，以根据需要或在必要时加热模具102和/或MSCT 104，以固化模制制品。应当理解，从至少一个凹坑106至另一个凹坑106的中的任何一者的长度L可不同，包括相同行中的不同凹坑106。
至少一个凹坑106可取向在至少一行中。至少两个凹坑可在行内具有节距P，其定义为从第一个凹坑106上的第一个点到同一行内第二个相邻凹坑106上的同一点的距离。节距P可基本上纵向测量。当模具102是轮胎模具时，可基本上周向地测量间距P，因为凹坑106可围绕模制轮胎的圆周取向。可选择节距P以提供具有足够密度的IHE 110的装置100，以根据需要或在必要时加热模具102和/或MSCT 104，来固化模制制品。应当理解，任何一组相邻凹坑106和取向在一行中的另一组相邻凹坑106的节距P可不同。
如图所示，至少一个凹坑106可具有基本上纵向和/或周向延伸的取向。应当理解，至少一个凹坑106可具有多种取向中的任何一种，包括周向、轴向、径向或在这些方向之中的两个之间的某些取向。应当理解，至少一个凹坑106可具有多种形状或横截面中的任何一种，包括正方形、矩形、卵形、圆形、球形、椭圆形或任何规则或不规则的形状。
在一个实施方案中，模具102包括彼此相邻取向的多个模具。例如，第一模具102可以是胎面环模具，而第二模具102可以是侧壁模具。这两个模具可彼此装配以模制轮胎。这两个模具可各自形成轮胎的邻接部分。在一个实施方案中，第一模具102可包括具有第一热膨胀系数的基体材料103。例如，第一基体材料103可包括具有相对较高的热膨胀系数的铝。第二模具102可包括具有第二热膨胀系数的基体材料103。例如，第二基体材料103可包括具有相对较低的热膨胀系数且热膨胀系数低于铝的钢。在此类布置中，彼此相邻的两个模具102可以不同的速率膨胀，从而可能产生间隙，来自模制轮胎的橡胶可流过该间隙，产生所谓的“毛边”。在许多橡胶制品诸如轮胎的模制中，可能是不期望出现毛边的。
然而，第一模具102可包括由钢形成的第一MSCT 104，从而匹配第二基体材料103。第二模具102可不包括任何MSCT 104。在此类布置中，第一MSCT104和第二基体材料103可具有相同的热膨胀系数，使得加热时两者一起膨胀，避免出现可导致产生毛边的间隙。
图2A示出了用于加热模具的装置200的示例布置的剖视图。装置200可包括模具202。模具202可包括用于模制包括例如橡胶在内的多种聚合物材料中的任何一种的模具。模具202可包括用于轮胎的模具，该轮胎包括例如充气轮胎或非充气轮胎。模具202可包括基体材料203。模具202可包括接触轮胎的模具表面(“MSCT”)204。MSCT 204可以是模具202中被构造成与模具202内待模制的任何物品接合的部分。MSCT 204可以是选择性地连接到基体材料203的独立元件。MSCT 204可以是整体连接到基体材料203的整体元件。
模具202可包括取向在基体材料203中的模具202的中心处或附近的至少一个中心凹坑206。中心凹坑206可经由通道208与模具202的一侧连通。通道208可朝向模具202的与MSCT 204相反的一侧打开。通道208可朝向模具202的与MSCT 204相邻的一侧打开。凹坑206可容纳至少一个IHE 210。凹坑206可包括宽度W1，其选择方式与上文结合图1A和图1B所述的选择凹坑106的宽度W的方式相同。凹坑206可与MSCT 204分开，分开距离为模具202的深度D1，其选择方式与上文结合图1A所述的选择深度D的方式相同。
模具202可包括取向在模具202的轴向外侧或附近的至少一个横向凹坑212。至少一个凹坑212可容纳至少一个IHE 214。至少一个凹坑212可具有宽度W2，其选择方式与上文结合图1A和图1B所述的选择凹坑106的宽度W的方式相同。至少一个凹坑212可具有高度H。可将高度H选择为允许安装加热模具202和/或MSCT 204所需尺寸的IHE 214。凹坑212可与MSCT 204分开，分开距离为模具202的深度D2，其选择方式与上文结合图1A所述的选择深度D的方式相同。
图2B示出了用于加热模具的装置200的示例布置的平面图。图2B示出了模具202的MSCT 204侧的平面图，并且其中模具是轮胎模具，MSCT在模具的径向内侧。
至少一个凹坑206可基本上轴向取向，使得它在其轴向延伸边缘的长度比它在其纵向或周向延伸边缘的长度大。至少一个凹坑206可在模具202内的多个方向中的任何一个方向上取向。至少一个凹坑206可包括基本上组织在至少一个纵向延伸/周向延伸的行内的多个相似的凹坑。
至少一个凹坑206可包括长度L1，其选择方式与上文结合图1B所述的选择长度L的方式相同。
至少一个凹坑206可包括节距P，其选择方式与上文结合图1B所述的选择节距P的方式相同。
至少一个凹坑212可基本上纵向和/或周向地取向。至少一个凹坑212在其纵向或周向延伸的边缘上的长度比在其轴向延伸边缘上的长度大。至少一个凹坑212可围绕模具202的整个纵向或周向长度延伸。在模具202是分段模具的情况下，至少一个凹坑212可被构造成与相邻模具段(未示出)的至少一个凹坑(未示出)对准，使得当组装时，模具202中存在连续的周向凹坑或纵向凹坑。另选地，至少一个凹坑212可围绕组装的分段模具202的纵向或周向长度不连续地延伸。至少一个凹坑212可沿模具202内的多个方向中的任何一个方向取向。至少一个凹坑212可包括基本上组织在至少一个纵向延伸/周向延伸的行内的多个相似的凹坑。
至少一个凹坑212可包括长度L2，其选择方式与上文结合图1B所述的选择长度L的方式相同。长度L2可与模具202的长度相同或比其短。
图3A示出了用于加热模具的装置300的示例布置的立视图。装置300可包括模具302。模具302可以是轮胎模具的侧板。
模具302可包括至少一个凹坑306。至少一个凹坑306可容纳至少一个IHE 310。至少一个IHE 310可被构造成加热模具302的MSCT(未示出)的至少一部分。至少一个IHE 310可被构造成加热模具302的至少一部分。
如图所示，至少一个凹坑306和/或IHE 310可围绕模具302基本上周向延伸。另选地，至少一个凹坑306和/或IHE 310可沿多个方向中的任何一个方向延伸，包括例如周向、径向、或周向和径向方向的组合。或者，至少一个凹坑306和/或IHE 310可沿方向的组合延伸。
图3B是沿图3A中的线3-3截得的装置300的剖视图。模具302可包括基体材料303。模具302可包括MSCT 304。至少一个凹坑306可与MSCT 304分开，分开距离为模具302的深度D。深度D的选择方式可与上文结合图1A所述的选择深度D的方式相同。至少一个凹坑306可具有宽度W，其选择方式与上文结合图1A所述的选择宽度W的方式相同。
模具302可包括多个模具部分，包括例如侧壁模具316和/或胎圈环模具318。在实施过程中，侧壁模具316可用于形成轮胎侧壁表面，而胎圈环模具318可用于形成胎圈轮廓表面。
胎圈模具318可以是所需胎圈轮廓表面的负表面。至少一个凹坑306和IHE 310可取向在胎圈环模具318中。IHE 310可加热MSCT 304的至少一部分。IHE 310可加热在轮胎胎圈部分内取向的金属胎圈钢丝束和/或钢帘线。IHE 310可加热在胎圈环模具318中取向的MSCT 304的至少一部分，和胎圈钢丝束和/或钢帘线。
图4A示出了用于加热模具的装置400的示例布置的正视图。装置400可包括模具402。模具402可以是轮胎模具的侧板。
模具402可包括至少一个凹坑406。至少一个凹坑406可容纳至少一个IHE 410。至少一个IHE 410可被构造成加热模具402的MSCT(未示出)的至少一部分。至少一个IHE 410可被构造成加热模具402的至少一部分。
如图所示，至少一个凹坑406和/或IHE 410可围绕模具402基本上周向延伸，并且至少一个凹坑406和/或IHE 410可在模具402中基本上径向延伸。或者，至少一个凹坑406和/或IHE 410可沿多个方向中的任何一个方向延伸，包括例如周向、径向、或周向和径向方向的组合。或者，至少一个凹坑406和/或IHE 410可沿方向的任何组合延伸。
图4B是沿图4A中的线4-4截得的装置400的剖视图。模具402可包括基体材料403。模具402可包括MSCT 404。至少一个凹坑406可与MSCT 404分开，分开距离为模具402的深度D。深度D的选择方式可与上文结合图1A所述的选择深度D的方式相同。至少一个凹坑406可具有宽度W，其选择方式与上文结合图1A所述的选择宽度W的方式相同。
就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性。参见Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)(BryanA.Garner，《现代法律用语词典》第624页(第二版，1995年))。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在…中”或“到…中”而言，其旨在另外表示“在…上”或“到…上”。就在说明书或权利要求书中使用术语“基本上”而言，其旨在考虑制造中可达到或可靠的精确度。就在说明书或权利要求书中使用术语“选择性地”而言，其旨在指代部件的一种状况，在该状况下装置的使用者可以根据装置使用中的必要或需要而激活或停用该部件的特征或功能。就在说明书或权利要求书中使用术语“可操作地连接”而言，其旨在表示所识别的部件是以执行指定功能的方式进行连接的。如说明书和权利要求书中所用，单数形式“一个”，“一种”和“该”包括复数。最后，术语“约”与数字结合使用时，其旨在包括该数字±10％。换句话说，“约10”可意味着9至11。
如上所述，虽然本申请已通过其实施方案的描述进行了说明，并且虽然已相当详细地对所述实施方案进行了描述，但申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为这样的细节或以任何方式限制为这样的细节。其他优点和修改对于从本申请中获益的本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在更广泛的方面中，本申请不限于特定细节、所示出的示例性的示例，或任何涉及的装置。可以在不偏离总体发明构思的实质或范围的情况下偏离此类细节、示例和装置。

Claims (19)

1.一种用于加热轮胎模具的系统，所述系统包括：
轮胎模具，所述轮胎模具由具有基体材料相对磁导率的模具材料形成，
其中所述轮胎模具包括接触轮胎的模具表面，所述接触轮胎的模具表面具有接触轮胎的模具表面相对磁导率，
其中所述轮胎模具包括取向成与所述接触轮胎的模具表面基本上相反的模具背面，并且
其中所述接触轮胎的模具表面相对磁导率大于所述基体材料相对磁导率。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述轮胎模具是包括单独的胎面模具段的分段胎面模具。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述轮胎模具包括侧板模具、侧壁模具、胎圈环模具和胎面环模具中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括可操作地连接到所述轮胎模具的至少一个感应加热元件。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括连接到所述模具背面的至少一个感应加热元件。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述轮胎模具包括至少一个凹坑，并且其中所述至少一个凹坑容纳至少一个感应加热元件。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述轮胎模具包括至少一个凹坑，并且其中通道从所述至少一个凹坑延伸到所述模具背面。
8.一种用于加热轮胎模具的系统，所述系统包括：
轮胎侧板模具，
其中所述轮胎侧板模具包括接触轮胎的模具表面，
其中所述轮胎侧板模具包括取向成与所述接触轮胎的模具表面基本上相反的模具背面，
其中所述轮胎侧板模具包括至少一个凹坑；和
至少一个感应加热元件，所述至少一个感应加热元件容纳在所述至少一个凹坑内。
9.根据权利要求8所述的系统，其中通道从所述至少一个凹坑延伸到所述模具背面。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个凹坑是多个凹坑，并且其中所述多个凹坑围绕所述轮胎侧板模具沿周向取向。
11.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个凹坑是多个凹坑，并且其中所述多个凹坑围绕所述轮胎侧板模具沿径向取向。
12.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个凹坑是多个凹坑，并且其中所述多个凹坑中的至少一个凹坑沿周向取向并且所述多个凹坑中的至少一个凹坑沿径向取向。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述接触轮胎的模具表面的至少一部分涂覆有金属表面涂层。
14.根据权利要求8所述的系统，其中所述轮胎侧板模具由具有基体材料相对磁导率的基体材料形成，其中所述接触轮胎的模具表面的至少一部分具有接触轮胎的模具表面相对磁导率，并且其中所述接触轮胎的模具表面相对磁导率大于所述基体材料相对磁导率。
15.一种用于加热轮胎模具的系统，所述系统包括：
轮胎胎圈环模具，
其中所述轮胎胎圈环模具包括接触轮胎的模具表面，
其中所述轮胎胎圈环模具包括取向成与所述接触轮胎的模具表面基本上相反的模具背面，
其中所述轮胎胎圈环模具包括至少一个凹坑；和
至少一个感应加热元件，所述至少一个感应加热元件容纳在所述至少一个凹坑内。
16.根据权利要求15所述的系统，其中至少一个通道从所述至少一个凹坑延伸到所述模具背面。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述至少一个凹坑是多个凹坑，并且其中所述多个凹坑围绕所述轮胎胎圈环模具沿周向取向。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述接触轮胎的模具表面的至少一部分涂覆有金属表面涂层。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述轮胎胎圈环模具由具有基体材料相对磁导率的基体材料形成，其中所述接触轮胎的模具表面的至少一部分具有接触轮胎的模具表面相对磁导率，并且其中所述接触轮胎的模具表面相对磁导率大于所述基体材料相对磁导率。
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