CN108407154A - 橡胶支座硫化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种橡胶支座硫化装置，包括模具本体和中高频电源；其中：所述模具本体包括上模、中模和下模，所述中模具有适于放置橡胶支座的中空结构；所述上模和所述下模分别设置于所述中模的两个端口处且与所述中模紧密连接；通过在中模内部设置由导磁陶瓷材料制备的导磁槽来容纳通电线圈，通电线圈与外部中高频电源电连接，从而获得中高频电流以产生第一电磁场对钢板进行加热，由于通电线圈直接设置在模具本体的内部且通过导磁陶瓷材料将通电线圈的产生的电磁场束缚在中模内部，可避免电磁场只作用于模具本体，由此可以使中高频电磁场全部用于对钢板进行直接加热，因此具有非常好的加热效果，可大大缩短橡胶支座的加热时间。

Description

橡胶支座硫化装置

技术领域

本发明属于电磁应用技术领域，具体涉及一种橡胶支座硫化装置。

背景技术

目前橡胶支座的生产采用平板硫化机对橡胶支座进行硫化，具体过程为：将带有上模、中模和下模的模具置于硫化机的上加热板和下加热板之间，橡胶支座置于模具内部，橡胶支座为橡胶与钢板间隔层叠设置，其中相邻两层橡胶之间为钢板。加热时，用锅炉将导热油加热后，用管道将导热油传送至平板硫化机，采用热传导的方式，将平板硫化机的上加热板和下加热板加热。之后利用上加热板和下加热板将模具的上模和下模加热，上模和下模依次将热量传导给层叠的钢板，相邻两钢板可对其中间的橡胶进行加热。上述应用场景下，采用热传导的方式对橡胶支座进行加热存在如下问题：

(1)由于橡胶是热的不良导体，为保证橡胶支座的硫化质量，须延长橡胶支座的硫化时间，从而造成加工硫化时间很长。

(2)由于橡胶是热的不良导体，在热传导过程中，靠近上模和下模的地方先受热，受热时间长，而且比支座中心位置的温度高，造成支座硫化不均匀，尤其是大面积支座和高度较高的支座，靠近上模和下模的地方已经硫化完成，而远离上模和下模的地方还未硫化好，造成该处橡胶欠硫和支座橡胶部分与内衬钢板脱离，使用寿命低。

为了解决上述问题，现有技术中提出了一种采用电磁加热的方式实现橡胶支座的硫化的装置，具体为在模具外侧布置与中高频发生器连通的通电线圈，启动中高频发生器在通电线圈中通入中高频电流，由通电线圈产生交变电磁场对叠层钢板加热，为支座橡胶硫化提供热量。发明人经过实际试验后发现，这种加热方式效果并不理想，因为模具本身是金属材料制备得到的，金属材料对电磁场具有很强的屏蔽作用，模具外侧的通电线圈产生的交变电磁场几乎全部作用于模具本身而无法进入模具内部更谈不上为模具内部的橡胶支座加热了。因此，现有技术中的电磁加热方式并不可行。

发明内容

本发明旨在提供一种橡胶支座硫化装置以真正意义上的实现利用电磁能量对橡胶支座进行加热。

为此，本发明提供一种橡胶支座硫化装置，包括模具本体和中高频电源；其中：

所述模具本体包括上模、中模和下模，所述中模具有适于放置橡胶支座的中空结构，中模内壁的设定位置处开设有容纳槽，所述容纳槽开口朝向所述中模的内部且绕其内壁一周布置；所述上模和所述下模分别设置于所述中模的两个端口处且与所述中模紧密连接；

导磁槽，由导磁陶瓷材料制备得到，设置于所述容纳槽内且其开口朝向所述中模内部；

导线，盘设于所述导磁槽内部形成至少一个通电线圈，其两端穿过所述导磁槽及所述中模后与中高频电源电连接；

所述中高频电源包括第一子电源，所述第一子电源向所述导线输入第一中高频电流信号以使所述通电线圈形成对钢板边缘进行加热的第一电磁场；

封胶层，将所述导磁槽及所述通电线圈完全覆盖，其表面与所述中模的内壁形成平整的模具内表面。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述中高频电源还包括第二子电源，所述第二子电源向所述导线输入第二中高频电流信号以使通电线圈形成第二电磁场，所述第二中高频电流信号与所述第一中高频电流信号具有相位差，所述第二电磁场用于加快热量从钢板边缘向钢板中心传导的速度。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述中高频电源还包括第三子电源，所述第三子电源向所述导线输入第三中高频电流信号以使通电线圈形成第三电磁场，所述第三中高频电流信号与所述第一中高频电流信号具有频率差，所述第一电磁场与所述第三电磁场叠加以实现对不同钢板均匀加热。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，还包括接插件：

所述接插件设置于所述中模的侧壁上；

所述导磁槽及所述中模的侧壁上开设有适于所述导线穿过的过线孔；所述导线的两端穿过所述过线孔与所述接插件的第一端电连接；所述导线与所述过线孔之间浇筑有密封胶；所述中高频电源与所述接插件的第二端电连接。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述导磁槽的槽底涂覆有第一粘贴层，所述导线通过所述第一粘贴层固定于所述导磁槽底部。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述导磁槽由多个子凹槽无缝拼接得到；所述子凹槽由导磁陶瓷材料制备得到，且每一所述子凹槽通过第二粘贴层固定于所述容纳槽的底部。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述容纳槽设置于所述中模的中间位置处；其内部的所述导磁槽的高度占中模高度的1/3-1/2。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述导线为耐高温中高频电缆；所述导线在所述导磁槽内的盘设圈数为6-20圈。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述中高频电源根据输出功率和输出电流确定通电线圈的磁抗，根据所述磁抗确定钢板的温度场；根据所述温度场调整所述第三电磁场与所述第一电磁场之间的频率差。

可选地，上述的橡胶支座硫化装置中，所述中高频电源根据输出功率和输出电流确定通电线圈的磁抗，根据所述磁抗确定钢板的温度场；根据所述温度场调整所述第二电磁场与所述第一电磁场之间的相位差

本发明提供的以上技术方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

本发明所述的橡胶支座硫化装置，通过在模具本体内部设置由导磁陶瓷材料制备的导磁槽来容纳通电线圈，通电线圈与外部中高频电源电连接，从而获得中高频电流以产生第一电磁场对钢板进行加热，由于通电线圈直接设置在模具本体的内部且通过导磁陶瓷材料将通电线圈的产生的电磁场束缚在中模内部，避免电磁场仅作用于模具本身，由此可以使通电线圈产生的电磁场全部用于对中模内部的钢板进行加热，具有非常好的加热效果，可大大缩短橡胶支座的加热时间。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述橡胶支座硫化装置的剖视图；

图2为本发明一个实施例所述第一电磁场的分布情况示意图；

图3为本发明一个实施例所述第一电磁场和第二电磁场叠加后的分布情况示意图；

图4为本发明一个实施例所述第一电磁场和第三电磁场叠加后的分布情况示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种橡胶支座硫化装置，如图1所示，其包括模具本体10和中高频电源20，中高频电源是指能够输出8k-30kHz电流信号的电源。所述模具本体10包括上模11、中模12和下模13，所述中模12具有适于放置橡胶支座的中空结构，中模12内壁的设定位置处开设有容纳槽，所述容纳槽开口朝向所述中模的内部且绕其内壁一周布置；所述上模11和所述下模13分别设置于所述中模12的两个端口处且与所述中模12紧密连接。在所述容纳槽内部固定设置有导磁槽2，导磁槽2由导磁陶瓷材料制备得到，所述导磁槽2的开口朝向所述中模12的内部设置；还包括导线4，盘设于所述导磁槽2内部形成至少一个通电线圈3，其两端穿过所述导磁槽2及所述中模12后与中高频电源20电连接；所述中高频电源20包括第一子电源，所述第一子电源向所述导线4输入第一中高频电流信号以使所述通电线圈3形成对钢板边缘进行加热的第一电磁场；封胶层5，将所述导磁槽2及所述通电线圈3完全覆盖，其表面与所述中模12的内壁形成平整的模具内表面。

所述第一电磁场的图如图2所示，其中由于通电线圈3是与在钢板7外侧圆周方向布置的，因此其作用于钢板7上后，电场方向为沿钢板圆周方向，磁场方向为垂直于钢板7所在平面的方向。图中示意性的绘制了磁力线和电场线的分布情况。第一电磁场作用于钢板7上后，靠近通电线圈3位置处的钢板边缘可迅速被加热，该边缘的宽度大概有10mm左右。由于钢板7为金属材质，如果其边缘被快速加热之后，通过金属的热传导，其中心也能够较快的被加热。

以上方案中，通过在模具本体内部设置由导磁陶瓷材料制备的导磁槽来容纳通电线圈，通电线圈与外部中高频电源电连接，从而获得中高频电流以产生第一电磁场对钢板进行加热，由于通电线圈直接设置在模具本体的内部且通过导磁陶瓷材料将通电线圈的产生的电磁场束缚在中模内部，避免电磁场仅作用于模具本身，由此可以使通电线圈产生的电磁场全部用于对中模内部的钢板进行加热，具有非常好的加热效果，可大大缩短橡胶支座的加热时间。

优选地，所述中高频电源20还包括第二子电源，所述第二子电源向所述导线输入第二中高频电流信号以使通电线圈3形成第二电磁场，所述第二中高频电流信号与所述第一中高频电流信号具有相位差，所述第二电磁场用于加快热量从钢板边缘向钢板中心传导的速度。也即，通电线圈产生的第二电磁场和第一电磁场进行叠加后，其形成如图3所示的电磁场分布情况。图中所示从俯视钢板7的视角所确定的电磁场的分布情况。如图所示，由于第二电磁场和第一电磁场具有一定的相位差，电场叠加后如图3所示，为在钢板7表面上分布的多个椭圆形场；磁场分布如图3所示，图中圆点所示为垂直于钢板7表面的磁力线分布情况，圆点的密度即代表磁力线的密度(图中仅是示意性的表达)。如图所示，电场方向代表着电子运动的方向，图3所示的电场分布能够将钢板7边缘处的温度较高的电子携带至钢板中间部分，将热量传导给钢板中间部分。因此，通过第二电磁场与第一电磁场进行叠加，能够加快热量从钢板边缘向钢板中心传导的速度。从而提高钢板加热速度的同时，能够使钢板的温度更均匀。

由于不同钢板所处的高度不同，其在第一电磁场中的位置不同，因此不同钢板之间的加热速度也可能会有所不同，例如钢板位置恰好位于第一电磁场的波峰处，则钢板的加热速度必然更快，而钢板的位置恰好位于第一电磁场的零点处，其加热速度就会更慢，虽然第一电磁场是按照一定周期进行轮询的，但是不同钢板之间的温度也不一定能达到完全一致。为了使得不同钢板之间的温度差尽可能的缩小，所述中高频电源20还包括第三子电源，所述第三子电源向所述导线输入第三中高频电流信号以使通电线圈形成第三电磁场，所述第三中高频电流信号与所述第一中高频电流信号具有频率差，所述第一电磁场与所述第三电磁场叠加以实现对不同钢板均匀加热。因为第三电磁场和第一电磁场具有相同的幅度和相位，只是具有一定的频率差。如图4所示，因此第三电磁场与第一电磁场叠加之后，能够调节电磁场波峰的位置，也即能够使得Bmax的位置在不同层钢板7之间进行变化。

在具体实现时，中高频电源20能够实时确定其输出功率和输出电流，根据输出功率和输出电流能够确定与所述中高频电源20连接的通电线圈3的阻抗，因为通电线圈的阻抗与其所在空间的温度场有关，所以通过实时确定通电线圈阻抗的方式能够推断通电线圈所对应的中模内部的温度场分布情况，根据该温度场分布情况，能够确定同一层钢板的不同位置的温度情况、不同层钢板的温度情况，由此便可以确定第二电磁场与第一电磁场之间的相位差应该如何调整，也能够确定第三电磁场与第一电磁场的频率差应该如何调整。

也即，所述中高频电源20可以根据输出功率和输出电流确定通电线圈的磁抗，根据所述磁抗确定钢板的温度场；根据所述温度场调整所述第二电磁场与所述第一电磁场之间的相位差。在所述中高频电源的处理器内部，可以预先存储一温度调节阈值，即每一层钢板，其钢板边缘与钢板中心之间的温度差不能超过该调节阈值(例如设定调节阈值为70摄氏度)，当钢板边缘与钢板中心之间的温度差较小时，可控制第二电磁场与第一电磁场之间的相位差小一些，主要为钢板边缘进行加热。当钢板边缘与钢板中心的温度差接近70摄氏度时，使第二电磁场与第一电磁场的相位差加大，主要执行加快热量从钢板边缘向钢板中心过渡的操作。

另外，所述中高频电源20根据输出功率和输出电流确定通电线圈的磁抗，根据所述磁抗确定钢板的温度场；根据所述温度场调整所述第三电磁场与所述第一电磁场之间的频率差。也即，根据温度场的分布情况，确定哪一层钢板的温度较低，则调整电磁场峰值处于该层钢板所在位置，以提高对该层钢板的加热速度，使其尽快与其他层钢板的温度达到平衡。

以上方案中，所述容纳槽中的所述导磁槽2设置于所述中模12内壁的中间位置处，所述导磁槽2的高度可以占所述中模12高度的1/3-1/2，对称性的结构能够简化模具的加工工艺，另一方面导磁槽2位于中模12的中间位置，使导磁槽2所影响的电磁场分布空间更集中。至于所述导磁槽2的高度，可以根据橡胶支座的高度进行适应性选择，其目的是保证电磁场的分布空间可以覆盖到橡胶支座的整体高度即可，设置导磁槽2的高度可以占所述中模高度的1/3-1/2，能够使电磁场的分布空间在高度上基本覆盖中模内部的整体高度。

进一步地，所述导线4为耐高温中高频电缆，可通过订购已有产品实现即可。一般情况下，模具本体内橡胶支座需要加热到140℃左右，因此导线4直接选择具有耐高温特性的导线可保证其通电线圈工作稳定性。另外，所述导线4在所述导磁槽2内的盘设圈数亦可以根据橡胶支座高度进行调整，优选地所述导线4在所述导磁槽2内的盘设圈数为6-20圈。

上述方案中，所述封胶层5可以通过环氧树脂胶来实现，其厚度可以为2-5mm。在实际实现时，注入封胶层时可以使其稍厚一些，之后经过车床加工，将模具本体内表面整体车加工后，即可得到光滑的内表面。

另外，所述导磁陶瓷材料是由陶瓷材料内部掺杂一定量的导磁材料实现的。市面上已有的导磁陶瓷材料其价格都比较高，为了能够节约成本，采用尽可能少的导磁陶瓷材料实现尽可能大的电磁场分布，可以将所述导磁槽2的槽口处向所述导磁槽2外侧倾斜，也即所述导磁槽2的开口向外侧张开，其电磁场分布能够覆盖更大的空间范围，从而能够采用较小的导磁槽3实现对更高的橡胶支座进行加热。如此设计，可以减少导磁陶瓷材料的使用量，降低成本，具体倾斜角度可以根据实际被加热部件的高度进行设定，优选其角度在90度至135度之间。

进一步地，所述导磁槽2的槽底涂覆有第一粘贴层，所述导线4通过所述第一粘贴层固定于所述导磁槽2底部。所述第一粘贴层采用环氧树脂胶实现，为了降低成本，第一粘贴层尽可能的薄，只要能够保证导线4可固定于导磁槽2底部即可。

在一些实施方案中，所述导磁槽3可以为一体成型的结构，在另一些实施例中其可通过如下方式实现：由多个导磁陶瓷材料制备得到的子凹槽无缝拼接得到；每一所述子凹槽通过第二粘贴层固定于所述容纳槽的底部。所述第二粘贴层亦可以通过环氧树脂胶实现，同样地，为了降低成本，第二粘贴层尽可能的薄，只要能够保证子凹槽可固定于容纳槽底部即可。利用子凹槽进行拼接得到导磁槽2的方法，能够提高导磁槽2适配性，针对不同形状、不同尺寸的模具本体来说，可以简单的通过增减子凹槽的方法得到与其适配的导磁槽2。

进一步优选地，所述中模的侧壁上设有接插件6；所述导线4的两端穿过所述导磁槽2及所述中模后与所述接插件6的第一端电连接；所述中高频电源与所述接插件6的第二端电连接。所述接插件6可以选择工业防水接插座实现，其可采用正泰电器、德力西电器等厂家生产的产品即可。

在所述导磁槽2底部与所述中空腔体11侧壁上开设有过线孔；所述导线4的进线端和出线端穿过所述过线孔后与所述接插件6的第一端连接；所述导线4与所述过线孔之间浇筑有密封胶，从而能实现模具整体的密封性。

经过试验，采用上述实施例中的装置与现有技术中的橡胶支座硫化装置，放置于同样的硫化机上对直径800mm、高度250mm的橡胶支座进行硫化，硫化温度为140℃的情况下，现有技术中的方案需要11个小时，而采用上述实施例中的方案只需要4小时，大大缩短了橡胶支座的硫化时间。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种橡胶支座硫化装置，其特征在于，包括模具本体和中高频电源；其中：

所述模具本体包括上模、中模和下模，所述中模具有适于放置橡胶支座的中空结构，中模内壁的设定位置处开设有容纳槽，所述容纳槽开口朝向所述中模的内部且绕其内壁一周布置；所述上模和所述下模分别设置于所述中模的两个端口处且与所述中模紧密连接；

导磁槽，由导磁陶瓷材料制备得到，设置于所述容纳槽内且其开口朝向所述中模内部；

导线，盘设于所述导磁槽内部形成至少一个通电线圈，其两端穿过所述导磁槽及所述中模后与中高频电源电连接；

所述中高频电源包括第一子电源，所述第一子电源向所述导线输入第一中高频电流信号以使所述通电线圈形成对钢板边缘进行加热的第一电磁场；

封胶层，将所述导磁槽及所述通电线圈完全覆盖，其表面与所述中模的内壁形成平整的模具内表面。

2.根据权利要求1所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述中高频电源还包括第二子电源，所述第二子电源向所述导线输入第二中高频电流信号以使通电线圈形成第二电磁场，所述第二中高频电流信号与所述第一中高频电流信号具有相位差，所述第二电磁场用于加快热量从钢板边缘向钢板中心传导的速度。

3.根据根据权利要求1所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述中高频电源还包括第三子电源，所述第三子电源向所述导线输入第三中高频电流信号以使通电线圈形成第三电磁场，所述第三中高频电流信号与所述第一中高频电流信号具有频率差，所述第一电磁场与所述第三电磁场叠加以实现对不同钢板均匀加热。

4.根据权利要求1-3任一项所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于，还包括接插件：

所述接插件设置于所述中模的侧壁上；

所述导磁槽及所述中模的侧壁上开设有适于所述导线穿过的过线孔；所述导线的两端穿过所述过线孔与所述接插件的第一端电连接；所述导线与所述过线孔之间浇筑有密封胶；所述中高频电源与所述接插件的第二端电连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述导磁槽的槽底涂覆有第一粘贴层，所述导线通过所述第一粘贴层固定于所述导磁槽底部。

6.根据权利要求5所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述导磁槽由多个子凹槽无缝拼接得到；所述子凹槽由导磁陶瓷材料制备得到，且每一所述子凹槽通过第二粘贴层固定于所述容纳槽的底部。

7.根据权利要求1-3任一项所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述容纳槽设置于所述中模的中间位置处；其内部的所述导磁槽的高度占中模高度的1/3-1/2。

8.根据权利要求7所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述导线为耐高温中高频电缆；所述导线在所述导磁槽内的盘设圈数为6-20圈。

9.根据权利要求8所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述中高频电源根据输出功率和输出电流确定通电线圈的磁抗，根据所述磁抗确定钢板的温度场；根据所述温度场调整所述第三电磁场与所述第一电磁场之间的频率差。

10.根据权利要求8所述的橡胶支座硫化装置，其特征在于：

所述中高频电源根据输出功率和输出电流确定通电线圈的磁抗，根据所述磁抗确定钢板的温度场；根据所述温度场调整所述第二电磁场与所述第一电磁场之间的相位差。