CN107667005A - 关闭力单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轮胎硫化机的处理室的关闭力单元，所述关闭力单元包括底板和至少一个线性驱动器，所述线性驱动器用于对成型压板进行移位和施加力，其中，所述至少一个线性驱动器是底板的一体组成部分，从而支持关闭力单元的紧凑的严密的结构。本发明还涉及一种具有这种关闭力单元的轮胎硫化机。

Description

关闭力单元

技术领域

本发明涉及一种用于轮胎硫化机的处理室的关闭力单元，所述关闭力单元具有底板和至少一个线性驱动器，所述线性驱动器用于对成型压板进行移位和施加力。

本发明还涉及一种具有所述类型的关闭力单元的轮胎硫化机。

背景技术

生产例如用于车辆、如汽车、重型货车或摩托车的轮胎是由大量的生产和加工步骤组成的成本非常高的工艺。其原因在于由相当多的不同的单独的部件组成的复杂的轮胎结构。除此之外还因为下述事实：在所谓的硫化的压强和温度的作用下，这些大量的部件必须相互联系。对于成品轮胎的材料属性和粘附属性而言，硫化过程也是重要的。

为此，生产轮胎的基本生产步骤之一是最终将形成成品轮胎的轮胎坯件的硫化。为此，将轮胎坯件嵌入位于轮胎硫化机内的模具或轮胎模具中，然后加热到与材料相关的硫化温度，然后在轮胎坯件内施加硫化压强。为了达到硫化温度和硫化压强，在轮胎坯件的内部空间中在相应温度和加压下引入合适的加热介质。

硫化基本上具有在一个或多于一个的时间间隔内借助于暴露至温度和加压来实际上“完成烘烤”的目的，即，使轮胎坯件的组分相互连接并且通过交联过程使基材和橡胶层具有弹性特性。为此，除了实际的压力和温度应用之外，还需要将与基体材料相适应的不同的添加物质用于交联以及如果需要的话用于加速交联。

为了执行弹性体材料的硫化，必须将相当大量的热能引入材料中。为此，使轮胎坯件在内侧经受硫化温度和硫化压强的作用在大部分情况下是不够的。

为了达到硫化过程所需的热能和加压的量，在硫化机中在轮胎坯件的外侧上替代地或附加地设置对轮胎坯件的压强和/或温度作用。为此，通常安装被称为轮胎模具并且可打开或关闭的处理室，使得待硫化的轮胎坯件能够被放入、硫化和移除。

轮胎坯件的特别厚的区域是胎面。侧壁具有相对薄的设计。这种明显的厚度差异的原因是布置在胎面区域的另外的轮胎部件，例如钢带、带覆盖层以及与侧壁相比明显较厚的橡胶层。这种明显更厚的橡胶层具有较大的壁厚度，这尤其是因为它包含了在硫化过程期间产生的实际轮胎轮廓。为此，胎面区域或设置在那里的厚壁式橡胶体必须被加热，直到它能够塑性地流动并且能够被硫化压强压入轮胎硫化机的轮胎坯件模具的阴轮廓模具中。塑料流动能力在较宽范围内随着材料的加热的增加而增大，使得为了能够可靠地产生轮廓而所需的压强较小。

按照压强在所有方向传播的一般物理原理，处理室、即轮胎模具必须在径向和轴向方向上支撑和承受压力和压强力。因此，无论轮胎模具是相对于待硫化的轮胎的旋转轴线纵向地还是横向地布置，用于打开和关闭轮胎模具的移动装置通常不仅必须施加用于至少一个半模的移动的力，而且这些移动装置还必须对于轮胎硫化期间的关闭力而言具有足够的尺寸。由于可达到数kN的关闭力，因此，在大多数情况下，除了机械解决方案、例如曲柄连杆结构或主轴之外，还使用高压液压缸。

例如，DE 102014001643A1提出了一种框架式结构的轮胎热压机或轮胎硫化机，其在竖直定位和承受关闭力方面具有功能上分离的双部件解决方案。公开了借助于至少两个双动式液压缸和至少一个引导元件来实现对模具高度的调节，其中，引导元件具有借助于至少一个锁定装置的至少一个位置固定设备，并且由此可承受关闭力。

为了在轮胎热压机内实现模具高度的调节，借助于至少两个液压缸来影响至少一个半模的高度。借助于加压液体体积流通过已知的方式凭借所述加压液体体积流通过供给管路被引入液压缸中来实现能量的引入。

液压缸构造为单独的已安装就绪的单元，通常是采购件。由于已安装就绪的液压缸的相当大的纵向尺度，因此，上述部件必须布置在机床床身内，并且对机器框架和轮胎硫化机整体的结构高度产生不利影响，也就是说，增大了所述结构高度。

DE 102014001643A1的教导将用于调节轮胎热压机模具高度的液压缸与至少一个引导元件结合起来。所述引导元件优选地相对于高度可调的半模对中地和/或相对于液压缸结构对中地安装，并且设计成用于承受径向和轴向力。通过使用所述至少一个引导元件，径向力不会被引入液压缸中，并且防止了损坏、例如泄漏。

引导元件还配备有锁定装置。所述锁定装置使得能够将大致由液压缸、半模和固定至半模的引导元件组成的整个结构元件在轴向线性移动方向上固定。以这种方式实现了：在液压缸已经将半模调整到期望的高度位置并且锁定装置已经被启动之后，液压缸可被切换到非加压状态。这意味着在轮胎生产过程期间作用在压力机内的沿轴向方向的线性力、即关闭力本身不是由液压缸而是由引导元件承受。

另一种解决方案在于关闭力不是由引导元件而是直接经由液压缸来承受，而无需使用引导元件。然而，在这种情况下，液压缸必须设计成用于非常高的关闭力。此外，液压缸的活塞杆和活塞杆引导装置必须承受出现的径向力。

用于实现承受关闭力的两种设计变型基本上都可用在框架式压力机和柱式压力机或者构造在支架上的轮胎硫化机中，但是在任何情况下都需要相应的合适的尺寸。

已知的关闭力单元具有许多个别的和共同的缺点。尽管可作为已安装就绪的单元购买的液压缸本身便宜，但是用于集成到轮胎硫化机中的结构方面的费用以及由此产生的机器结构高度增加却是相当昂贵和复杂的。

此外，径向地作用在液压缸上的力可对其使用寿命和/或其密封作用产生非常不利的影响，也就是说可能缩短使用寿命和/或减弱密封作用。可购买的液压缸结构单元通常不适于和设计成用于吸收径向力，或仅在有限程度上适于和设计成用于吸收径向力。由于所需要的径向力承受装置的构造而产生的较高成本增加了结构方面的总体费用，并且可阻碍或不利地影响上述区域中的按压元件的可接近性。

由于液压缸结构单元一般容纳在机床床身内，所以可能产生另一个问题。接收孔、贯通开口和固定装置以及加强肋的部分地需要的切口具有降低整体结构的强度的效果，并且可导致承载单元的变形增大。

发明内容

本发明解决的一个问题是为轮胎硫化机提供关闭力单元，所述关闭力单元至少部分地减少了上述缺点并且支持便宜的整体结构。

为解决上述问题，根据本发明的教导提出至少一个液压缸形成为轮胎硫化模具的和/或机器部件的一体组成部分。

作为一种解决方案，提出由活塞和可能的活塞杆以及缸壳体组成的液压缸不是作为单独购买的部件被引入，而是使将流体线性驱动器一体地构造在轮胎硫化机的底板中。

本发明通过直接利用底板作为缸壳体来实现一体式设计。为此，孔与流体线性驱动器的所需数量相应地形成在底板中，所述孔可根据流体线性驱动器的实施方式形成为通孔和/或盲孔。通过这种方式，可集成基于柱塞缸原理的活塞-活塞杆线性驱动器和活塞式线性驱动器。

在一优选实施例中，本发明提供了基于柱塞缸原理的集成在底板中的线性驱动器。对于这种结构，盲孔设置在底板中，所述盲孔在其孔径方面对应于相应地使用的活塞并提供间隙配合，所述间隙配合支持活塞在孔中的线性移动性。为了减少流体从活塞与盲孔之间的同心环形运动间隙逸出，活塞或盲孔可具有密封的装置，例如衬套、活塞环、剥离器环或轴密封环(Simmerring)。

特别地，集成到底板中的线性驱动器与已知的关闭力单元相比具有相当大的优势：

-通过使用底板作为用于活塞的缸体，无需单独的缸体，从而节省成本，以及另外地

-结构空间情况在多个方面同时有利，其中，支持减小的整体机器高度、紧凑的活塞结构和可优化地利用的底板表面，

-由于密封的活塞结构，可将非常统一和均匀的关闭力引入轮胎压模，

-可从强度方面优化地设计机床床身，而无需用于液压缸的接收空间和接收孔，

-即使在不具有高压范围内的流体压强的情况下，可用的活塞表面也可实现相当大的关闭力，从而可省去用于形成流体压强的昂贵且耗能的高压设备，并且支持在低于100Mpa、优选为大约40MPa的低压范围的操作，

-减少用于产生关闭力所需的时间，

-线性驱动器的大的活塞直径支持径向力的承受，

-根据本发明的解决方案的相当大的活塞表面使得相应的活塞正表面与成型压板或轮胎模具之间的接触压强降低，从而在这些位置处所需的隔温装置经受较低的机械负载，因而使得

-较便宜的材料和/或具有改进的隔热能力的材料可用于隔温装置，以及

-由于减少了热能损失，轮胎硫化机整体的能源效率得到了提高。

借助于关闭力单元的具有集成在底板中的线性驱动器的根据本发明的构造，可实现成本节约，所述成本节约高达呈采购件形式的单独的线性驱动器的类似解决方案的成本的70％。为了将线性驱动器集成到底板中，可以设想，所述底板的板厚度增加高达150％，从而实现约250至300mm的厚度。

通过将所述至少一个线性驱动器集成为底板的功能性组成部分，根据本发明实现了关闭力单元的紧凑的严密的结构，这因此提供了相当大的成本节省潜力，并具有上述功能改进。

附图说明

图中示出了具有集成至底板中的至少一个线性驱动器的用于轮胎硫化机的根据本发明的关闭力单元的可能实施例之一，附图中

图1以轮胎硫化机200的具有x-z平面中的局部剖面的透视整体视图示出了用于轮胎硫化机200的根据本发明的关闭力单元1的一示例性实施例，

图2示出了具有关闭力单元1的硫化室或轮胎模具30的透视剖视图，

图3以详细视图示出了关闭力单元1的透视剖视图。

具体实施方式

图1以三维整体视图示出了具有根据本发明的关闭力单元1的一示例性实施例的轮胎硫化机200。轮胎硫化机，又称为轮胎热压机，在本示例中构造为柱式压力机，并且在其负载支承整体结构中具有带有立柱110的机床床身100、横向件80和底板10。

如果轮胎热压机例如构造成框架式压力机或座式压力机，则关闭力单元1可集成至机器框架或在图1所示的柱式压力机的情况下集成至底板10中。通过这种方式，根据本发明的关闭力单元1可独立于压力机的构造类型并且在任何期望的轮胎硫化机200中实现。

轮胎硫化机200的功能核心元件是处理室或硫化室/轮胎模具30，所述处理室或硫化室/轮胎模具的空间尺度通过成型压板40和成型反压板60以及优选地通过圆筒形张紧壳50限界。除了限界硫化空间30之外，张紧壳50还分配有两个另外的功能性任务：由于硫化室30内在轮胎坯件的硫化期间的压强力，张紧壳50承受产生的沿轴向的(张)力，并且对于硫化室30中的高达160℃的、在某些情况下甚至更高的硫化温度起到隔热作用。

成型压板40既可线性地轴向地移位，又可经受力，所述移位和力都通过关闭力单元1引入成型压板40，使得可在处理室30中形成压力，并可设定处理室的容积。成型反压板60实际上构成相对于成型压板40的对于关闭力和压力的反支承，其中，张紧壳50产生板10、40、60之间的力传递式连接。

张紧壳50优选地固定至成型反压板60，并可作为共同的模块单元轴向地移动。成型反压板60与张紧壳50一起借助于两个立柱110经由横向件80被引导。用于成型反压板60和张紧壳50的结构单元的轴向移动驱动器借助于两个液压缸90实现，所述液压缸产生横向件80至机床床身100的功能性连接，并优选为双动式。

图2以透视剖视图示出了硫化室30的区域。处理室30的基本部件是成型压板40、成型反压板60和张紧壳50。可提供可选的适配板70，用于将轮胎半模固定至成型压板40和/或成型反压板60。

关闭力单元1邻近硫化室30定位，使得关闭力和轴向移位移动都可被引入成型压板40。图2所示的示例借助于成型压板40下方的竖直的同心的位置实现关闭力单元1邻近处理室30的定位。

如果轮胎模具或硫化室30中需要用于内部加压并将热能施加到待硫化的轮胎坯件的装置，则可设置通道区域11、41、61用于使机械部件穿过。

为实现所示实施例和结构示例中的根据本发明的关闭力单元1，至少一个活塞20布置在底板10中，使得作为集成的线性驱动器5的所述活塞能够对成型压板40进行移位并施加力。特别有利的是，在底板10的正面侧上以对称或不对称地分布的方式使用多个活塞20。可安装四个或多于四个的活塞20，使得

-首先，可用的底板区域被优化地利用，和/或

-可通过多个活塞20使非常均匀的接触压强和力的引入被引入成型压板40，和/或

-轴向线性移位可大致匀地被引入成型压板40，并且通过这种方式，在移位期间减少底板10的不对准或倾斜，和/或

-在所使用的活塞20上设置大的有效总活塞表面积，使得相应的活塞表面与成型压板40之间的接触压强降低，并且该位置处所需的隔温装置经受较低的机械负载，和/或甚至流体的低压范围产生足够高的压力。

图3以透视剖视图示出了图1和图2中的关闭力单元1的示例性实施例。底板10装有用于容纳活塞20的分别一个盲孔12。孔径实现与活塞直径的间隙配合，使得当流体、例如水或液压油被引入流体腔室中时，活塞20在盲孔12中沿活塞的轴向方向可移位13。流体腔13在底板侧处由盲孔底部和孔壁限定和限界，作为可移位的元件的活塞冠21封闭流体腔13，所述流体腔由此具有可变的容积。

作为图3所示的盲孔12的替代方案，底板10中的活塞容器也可通过通孔来实现，所述通孔在制造过程之后在一侧被板封闭。在该示例中，流体腔13由板和孔壁限定和限界。

为了将流体引入流体腔13和/或从流体腔13排出所述流体，本发明在底板10中设置至少一个开口，所述开口优选地在盲孔底部(未示出)处形成为孔并支持与流体装置的连接。替代地或附加地，所述至少一个开口可布置在孔壁上或活塞20上。

由于相当大的可利用的活塞表面，因此，即使在低压范围内的流体压强的情况下，由接触压强产生的关闭力也可以足够高，使得流体线性驱动器5和流体设备不必实现成昂贵的高压变体。

根据本发明，活塞结构可以可选地实现为柱塞式活塞或活塞-活塞杆单元。

在几何形状方面，柱塞式活塞是柱形的、优选地圆柱形的活塞，具有无肩部的连续外形。换句话说：柱塞式活塞不具有活塞杆，活塞在整个轴向长度上延伸，在功能上也起到活塞杆的作用。由于这种设计，柱塞式活塞可非常容易地制造，并且与底板10中的接收孔一起形成间隙配合余隙，所述间隙配合余隙由于其非常大的经线长度，而具有优良的密封特性，并以非常准确的方式引导柱塞式活塞。

活塞-活塞杆单元的活塞结构具有活塞区域20’和活塞杆区域20”，所述活塞区域和活塞杆区域具有呈同心直径台阶形式的中间肩部。活塞区域20’中的直径大于活塞杆区域20”中的直径，使得只有活塞区域20’的经线长度与底板10中的接收孔12一起形成间隙配合余隙。由于由此形成的并由孔壁、同心直径台阶和活塞杆区域20”的外壁限界的第二流体腔，线性驱动器5可具有双动式设计。

为了减少流体从间隙配合余隙逸出，本发明提供至少一个密封件14，所述密封件分别配属于关闭力单元1的线性驱动器5。密封件14例如可以是O型环或轴密封环。此外，可提供与密封件14相互作用的剥离器环15。

密封件14和剥离器15的定位可以以多种结构实现：在所示的示例中，环16在孔12的活塞出口侧可逆地固定到底板10，并在内侧上配备有用于接收密封件14和剥离器15的相应的环形的槽。如果不使用环16，则所述槽和进而的密封件14和剥离器15的定位例如可布置在孔12内和/或在活塞侧表面中。

环16可以可选地具有另外的结构和功能特征。例如，可在所述环上形成凸台，所述凸台突入孔12中并形成为衬套。此外，环16可与活塞20的位于活塞区域20’和活塞杆区域20”之间的肩部在功能上用作止动件，从而限制活塞20的线性展开运动。

在活塞20的正面侧上并邻近成型压板40，通常需要用于减少从硫化室30到所述至少一个活塞20和底板10的热传递的隔温措施。

由于根据本发明的教导提供的非常大的活塞表面，以及优选地使用的多个活塞20的总的大接触表面，所以尽管通过关闭力单元1可实现高关闭力，但作用在接触表面上的接触压强相当低。所述区域中的降低的接触压强支持使用具有低抗压强度特性的隔温元件17。因此，可使用较便宜和/或具有改进的隔热特性的隔热材料。

借助于不同的厚度，隔温元件17可同时用于补偿形状和尺寸公差，从而在使用多个线性驱动器5的情况下平衡高度差。

Claims (20)

1.一种用于轮胎硫化机(200)的处理室(30)的关闭力单元(1)，所述关闭力单元具有底板(10)和至少一个线性驱动器(5)，所述线性驱动器用于对成型压板(40)进行移位和施加力，其特征在于，所述至少一个线性驱动器(5)是底板(10)的一体组成部分，从而支持关闭力单元(1)的紧凑的严密的结构。

2.根据权利要求1所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述至少一个线性驱动器(5)由活塞(20)形成，并以可移动的方式接收在底板(10)的孔(12)中，从而线性驱动器(5)是底板(10)的一体组成部分，并且从而支持关闭力单元(1)的紧凑的严密的结构。

3.根据权利要求2所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述活塞(20)为柱塞活塞。

4.根据权利要求2所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述活塞(20)为具有活塞区域(20’)和活塞杆区域(20”)的活塞-活塞杆组合。

5.根据权利要求4所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述活塞区域(20’)与所述活塞杆区域(20”)之间的过渡由优选地同心的直径台阶形成。

6.根据权利要求2所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述孔(12)为盲孔。

7.根据权利要求2所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述孔(12)为通孔。

8.根据权利要求2所述的关闭力单元(1)，其特征在于，孔(12)和活塞(20)形成为使得所述孔与活塞之间能够实现间隙配合余隙，从而活塞(20)以可移动的方式接收在底板(10)的孔(12)中。

9.根据权利要求8所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述间隙配合余隙为同心环形间隙。

10.根据权利要求8所述的关闭力单元(1)，其特征在于，至少一个密封件(14)被分配给线性驱动器(5)，从而减少流体从间隙配合余隙逸出。

11.根据权利要求10所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述至少一个密封件(14)为O形环或轴密封环。

12.根据权利要求8所述的关闭力单元(1)，其特征在于，至少一个剥离器(15)被分配给线性驱动器(5)，从而支持从活塞壁的区域剥离从孔(12)出现的流体。

13.根据权利要求10或12所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述至少一个密封件(14)和/或所述至少一个剥离器(15)被分配至活塞壁、孔壁和/或环(16)。

14.根据权利要求2所述的关闭力单元(1)，其特征在于，设置有第一流体腔(13)，所述第一流体腔(13)在底板侧处由孔壁限定并限界，作为可移动的元件的活塞冠(21)封闭流体腔(13)，所述流体腔从而具有可变的容积。

15.根据权利要求14所述的关闭力单元(1)，其特征在于，流体腔(13)具有至少一个开口，从而支持将流体引入和/或排出流体腔(13)。

16.根据权利要求14所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述流体为液压油或水。

17.根据权利要求14所述的关闭力单元(1)，其特征在于，在低压条件下执行将流体引入流体腔(13)中。

18.根据权利要求17所述的关闭力单元(1)，其特征在于，所述低压条件低于100Mpa、优选为约40MPa。

19.根据权利要求2所述的关闭力单元(1)，其特征在于，隔温元件(17)设置在所述至少一个活塞(20)的正面侧上。

20.一种具有根据前述权利要求之一所述的关闭力单元(1)的轮胎硫化机(200)。