CN108883592A - 最大化轮胎硫化系统中的引导装置的寿命而不干扰热稳定性 - Google Patents

Abstract

提供了一种轮胎硫化系统(100)，其最优化引导装置的使用寿命，并保持了硫化的热稳定性。

Description

最大化轮胎硫化系统中的引导装置的寿命而不干扰热稳定性

技术领域

本发明主要致力于轮胎的硫化以及用于轮胎硫化的系统。更具体地，本发明致力于最大化在这种系统中使用的引导装置的使用寿命，而同时保持硫化的热稳定性。

背景技术

在轮胎的硫化过程中，可以与轮胎模具一同使用一个或更多个轮胎硫化系统。某些硫化系统的主要特点在于在电动硫化系统的核心设置进行加热及通风的系统。例如，在电压力机中，在将生胎安置于模具中后，完全浸没在加热介质(典型地为氮)中的循环扇使加热介质在囊袋(即由例如丁基橡胶的弹性材料形成的囊袋)中循环。同样完全浸没在加热介质中的加热装置提供所需的热量，由此使得囊袋膨胀并接合轮胎的内壁表面。由公开EP0686492和US7435069公开了这种系统的示例性实施方案以及其使用的示范。

在轮胎的硫化过程中，在这些设备中常用的润滑剂通常为例如全氟聚醚(PFPE)的惰性油，其表现出优秀的高温性能。虽然这种润滑剂与同族的化学化合物良好地混合，但是高温(例如在大约130℃至大约220℃之间)下的轮胎的硫化产生主要为烃基油的化合物。这些化合物不与PFPE混溶。

因此，长期使用这些润滑剂在每个硫化周期过程中形成硬化的黏稠物。黏稠物的硬化提高黏度，因此使引导装置(例如轴承)受到阻力，这可能使其无法运动。由此，需要解决方案来处理引导装置无法运动的问题，以及所导致的轮胎硫化系统的热稳定性的变化。

发明内容

本发明提供了用于调节例如氮的加热介质的温度的轮胎硫化系统。所述系统包括设置在待硫化的轮胎之中的囊袋。所述囊袋限定了腔室，所述加热介质在所述腔室中流通。扇和加热器浸没在加热介质中。所述加热器具有一个或更多个加热元件，所述加热元件在加热介质沿着输出路径离开囊袋之前向加热介质提供能量。还设置与腔室的轴线X-X’同心的轴，并且所述轴由可控电机驱动。引导保护装置设置在系统的中央部分中，位于或靠近囊袋的中央，并且在扇和加热器的下方。在该设置下，在加热介质引入腔室中时，扇使得加热介质沿着囊袋的方向径向向外运动并且引导加热介质朝向出口，所述出口相对于承载所述扇的支撑件斜向设置。腔室中的加热介质可以在大约130℃至大约220℃之间的工作温度下加压。

引导保护装置可以包括位于囊袋的中央部分的一个或更多个轴承。所述轴承可以包括上侧轴承和下侧轴承，所述上侧轴承设置在加热器和扇的附近。所述下侧轴承与上侧轴承相反，设置在加热介质从一个或更多个导管排出的出口处附近。所述上侧轴承和所述下侧轴承可以包括整体形成的保护装置和附加的外部保护装置中的至少一个。

所述引导保护装置可以包括与上侧轴承和下侧轴承中的至少一个相结合的一个或更多个机械密封件。每个密封件包括静止环、活动件以及保持所述静止环与活动件之间接触的弹簧垫圈。

所述引导保护装置可以包括下侧轴承以及一个或更多个代替上侧轴承和密封件的滑动轴承。所述滑动轴承由能在130℃至220℃之间的工作温度下承受压力负荷的材料制成。

所述引导保护装置可以包括上侧轴承和至少一个接合件。所述接合件包括与壳体保持柔性接触的基本上柔性的构件，从而使得所述接合件建立使加热介质隔绝在环状区域中的优选通路。

本发明还提供包括模具的轮胎硫化系统，轮胎在所述模具之中硫化。

本发明还提供一种在模具中使轮胎在压力下硫化预定的时间的方法。

所公开的发明的其他方面将通过下文的详细描述而变得显而易见。

附图说明

通过考虑下文的与随附附图相结合的详细描述，本文公开的发明的性质和各种优点将变得更加显而易见，贯穿所述附图等同的附图标记指代等同的部件，其中：

图1示出了本发明的硫化系统的截面图。

图2A和图2B分别示出了供给和抽出加热介质过程中的图1的硫化系统。

图3A为本发明的另一硫化系统的截面图，而图3B为其画圈部分A的放大图。

图4A和图4B分别示出了供给和抽出加热介质过程中的图3A的硫化系统。

图5为本发明的另一硫化系统的截面图。

图6为本发明的另一硫化系统的截面图。

图7A和图7B分别示出了供给和抽出加热介质过程中的图6的硫化系统。

具体实施方式

下面将参考附图中所示的一个或多个示例，来对本发明的实施方案进行具体描述。每个示例提供作为本文公开的发明的解释而非进行限制。所公开的技术的方面的所选定的组合对应于本发明的多种不同实施方案。显然，本领域技术人员能够对本发明进行各种修改和变化，而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方案的一部分而显示或说明的特征或步骤能够与一个或更多个其它实施方案一同使用，从而产生至少一个额外的实施方案。此外，某些特征可能与未具体提及并实施相同或相似功能的相似装置或特征而相互交换。因此，本发明旨在覆盖这种修改和变化，只要其落入随附权利要求及其等同形式的范围中。

现在进一步参照附图(其中等同的附图标记表示等同的部件)，图1示出了用于生产将引入到一个或更多个车辆轮胎的一个或更多个橡胶产品的系统100。在本文的使用中，术语“轮胎”包括但不限于用于以下目的的轮胎：轻型车辆、客运车辆、多用途车辆(包括重型卡车)、休闲车辆(包括但不限于自行车、摩托车、ATV等)、农用车辆、工业用车辆、矿业用车辆和工程机械。还应预料到，通过本文公开的发明生产的产品包括完整或部分的轮胎胎面，例如已知的胎面翻新工艺中使用的轮胎胎面。

加热介质可以选自多种合适的加热介质。在一些实施方案中，加热介质为氮，其压力与温度之间的相互依赖性可以忽略。这一特性适合本发明的实施方案，其中在130℃至220℃之间的工作温度下施加压力负荷。

本发明的特征在于，引导保护装置设置在中央模具的位于扇和加热器的下方的下侧部分中。在数个实施方案中实施的这个构造抑制温度上升，而温度上升促使引导装置阻塞。随着压力在固化周期的过程中变化，所述系统使得温度在封装的整个空间中保持一致。

现在进一步参照附图(其中等同的附图标记表示等同的部件)，图1示出了轮胎硫化系统100。所述系统100包括通过柔性囊袋120连接的轴向可移动板116和固定板118。对板(counterplate)117、119将囊袋120沿着其边缘锚固至各个板116、118。囊袋120和板116、118共同划定处液体密封的封装部112，所述封装部112具有用于包含受压的加热介质(例如氮)的腔室114。囊袋120以公知的方法与刚性轮胎模具(未示出)相配合，所述轮胎模具旨在形成轮胎外形和刻痕。

加热器124被包围在腔室114之中，因此在系统100工作过程中完全浸没在加热介质中。加热器124示出为具有加热元件124a的线圈构件，所述加热元件124a大致形成为环形，但应当理解，加热器124可以选自于能够与本发明一同实践的任何已知的加热机构。加热元件124a能够与扇126一同工作，所述扇126通过多个扇叶126a划定出直径的所及范围。一个或更多个扇叶126a可以至少部分地整合有热导性高的材料，所述热导性高的材料包括但不限于铜、铝以及可比的等同材料。与加热器124和扇126相联通的动力源(例如电源，未示出)确保这两个部件在腔室114之中的不间断的控制和工作。

封装部112的中央部分包括工作轴122，所述工作轴122能够沿着封装部的轴线X-X’相对于固定模具而往复运动。工作轴122使得板116在硫化位置与抽出位置之间进行示例性轴向移动，在所述硫化位置处囊袋120紧靠轮胎P’的内壁表面Ps’，而在所述抽出位置处囊袋120塌缩。转动件130使得承载所述扇126的支撑件125进行周向转动。如同本领域所公知的，转动件130对扇叶126a充分致动从而给予喷出的加热介质预定的切向速度。

在图2A和图2B中进一步示出了系统100。在固化周期开始时，固定壳体134中设置的一个或更多个导管132将加压的加热介质引入腔室114中(见图2A)，在所述固化周期中轮胎(P’)在压力下在模具中硫化预定的时间(在本文中称为“受压时间”)。加热介质按需要引入腔室中(例如持续性地或周期性地)，以保持沿着囊袋120及其壁120a的足够的热传递。可以设置阀(未示出)，用于自动引入、抽出加热介质。

如同本领域所公知的，加热介质从加热介质供给部(未示出)供给。这种加热介质供给部可以任选地包括预热装置，所述预热装置在加热介质引入腔室114中之前预先加热加热介质。应理解，导管132可以包括一个或更多个导管，其在固化周期结束时也用于抽出加热介质(见图2B)。

引导保护装置设置为轴承140、140’的形式，所述轴承位于系统100的中央部分中(例如位于或靠近囊袋120的中央)。上侧轴承140设置在加热器124和扇126的附近，而下侧轴承140’与轴承140相反，其设置在加热介质从导管132排出的出口处附近。随着加热介质通过导管132引入，扇126的转动使得加热介质沿着囊袋120的方向(即沿着由图2A中的箭头所示出的路径)径向向外运动。导管132引导加热介质朝向出口133，所述出口133相对于支撑件125斜向设置。该设置确保加热介质在腔室114中均匀有效地进行周向分布。

相同的斜向设置能够在固化结束时有效抽出加热介质(即沿着由图2B中的箭头所示出的路径)。由此，在引入和抽出加热介质过程中，轴承140、140’都会避免与在固化周期中产生的有害化合物接触。通过抑制导致轴承阻力增大的温度升高，轴承140、140’以及其布置还保持固化周期的效率。轴承140、140’能够包括整体形成或附加的外部保护。在一些实施方案中，轴承140、140’包括在两侧密封的轴承(例如2RS类型轴承)。在一些实施方案中，能够以例如为二硫化钼或石墨的干式润滑剂处理轴承。

图3A和图3B显示了系统100的另一个实施方案，其中引导保护装置为机械密封件150与上侧轴承140和/或下侧轴承140’相结合的形式。在图3A的示例中，机械密封件150补充上侧轴承140和下侧轴承140’。每个密封件150包括静止环152、活动件154以及保持静止环152与活动件154相互之间接触的弹簧垫圈156。在向腔室114引入(即沿着由图4A中的箭头所示出的路径)和从腔室114抽出(即沿着由图4B中的箭头所示出的路径)的过程中，密封件150防止加热介质通过。相反，加热介质通过固定件131与壳体134之间的环形区域。密封件150提供与转动功能无关联的密封功能，从而解决了轴承阻力增加的问题。

图5显示了系统100的另一个实施方案，其中，在支撑件125处附近的位置，滑动轴承160代替了上侧轴承140和相应的密封件150。下侧轴承140’保持在远离滑动轴承160的位置上。在远端，与密封件150相似的可选密封件可以补充轴承140’。对于本发明的一些实施方案，滑动轴承160由能在130℃至220℃之间的工作温度下承受压力负荷的材料(例如，一种或多种陶瓷材料，例如聚酰亚胺的高性能塑料等)制成。在该实施方案中，润滑剂能够以本领域公知的方式使用。

图6、图7A和图7B提供了系统100的另一个实施方案，其中至少一个接合件170补充位于加热器124和扇126附近的上侧轴承140。接合件170可以包括基本上柔性的构件，所述构件与壳体134保持柔性接触，从而补充对下侧轴承140’的保护。在这种设置下，在向腔室114引入(即沿着由图7A中的箭头所示出的路径)和从腔室114抽出(即沿着由图7B中的箭头所示出的路径)加热介质时，接合件170建立优选通路172，使加热介质隔绝在环状区域中。流动穿过电机的加热介质保持为可忽略的，即便以本领域公知的方式使用润滑剂，上侧轴承140也基本上保持免受残渣干扰。

本发明解决了影响硫化系统中使用的引导装置的性能的内部阻力的问题。在一些情况下，层的最小厚度可能最初使得工作状况能够接受。最终，轴承的工作中的微小扰动会导致无法运动。通过所公开的发明，实现了轴承的正常运作，而不需要在现有流程中进行根本的改变。

使用所公开的发明，能够在固化周期中以可控的方式增加热流，以确保足够的硫化热流。轮胎硫化所需的能量是使轮胎从其初始温度(例如室温)变为所期望的硫化温度的能量。在内部通过加热介质提供能量，在外部通过模具提供能量。通过保持引导件的工作性能，系统在加热介质加压过程中保持均一。本发明因此在稳定的系统中维持硫化。

本文中公开的尺寸和数值不限于具体的测量单位。例如，以英制单位表达的尺寸应理解为包括测量的等同尺寸和其它单位(例如，公开为“1英寸”的尺寸旨在表示“2.5厘米”的等同尺寸)。

在本文中使用的术语“方法”或“工序”可能包括至少通过一个电子或基于计算机的装置实施的一个或更多个步骤，所述装置具有用于执行实施步骤的指令的处理器。

术语“至少一个”和“一个或多个”可以互换使用。描述为“a至b之间”的范围包括“a”和“b”的值。

虽然描述并说明了所公开的装置的特定实施方案，但是应当理解能够进行不同改变、添加和修改，而不脱离本申请的精神和范围。因此，除随附的权利要求之外，不应对本文公开的发明进行任何的限制。

Claims (13)

1.一种用于调节加热介质的温度的轮胎硫化系统(100)，所述系统包括囊袋(120)，所述囊袋(120)设置在待硫化的轮胎(P’)内并且限定了腔室(114)，所述加热介质在所述腔室(114)中流通，所述系统具有浸没在加热介质中的扇(126)和加热器(124)，并且所述加热器具有一个或更多个加热元件(124a)，所述加热元件在加热介质沿着输出路径离开所述囊袋之前向加热介质提供能量，所述系统具有与腔室的轴线X-X’同心的轴(122)，并且所述系统具有驱动所述轴(122)的可控电机(130、131)；

其特征在于，引导保护装置(140、150、160、170)设置在系统的中央部分中，位于或靠近所述囊袋(120)的中央，并且在所述扇(126)和所述加热器(124)的下方，从而使得，在加热介质被引入腔室(114)中时，扇(126)使得加热介质沿着囊袋(120)的方向径向向外运动并且引导加热介质朝向出口(133)，所述出口(133)相对于承载所述扇(126)的支撑件(125)斜向设置。

2.根据权利要求1所述的轮胎硫化系统，其中，所述腔室(114)中的加热介质在大约130℃至大约220℃之间的工作温度下加压。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎硫化系统，其中，所述引导保护装置包括一个或更多个轴承(140、140’)，所述轴承(140、140’)位于囊袋的中央部分并且包括上侧轴承(140)和下侧轴承(140’)，所述上侧轴承(140)设置在加热器(124)和扇(126)的附近，而所述下侧轴承(140’)与上侧轴承(140)相反并设置在加热介质从一个或更多个导管(132)排出的出口处附近。

4.根据权利要求3所述的轮胎硫化系统，其中，所述轴承(140、140’)包括整体形成的保护装置和附加的外部保护装置中的至少一个。

5.根据权利要求3或4所述的轮胎硫化系统，其中，所述引导保护装置包括与所述上侧轴承(140)和所述下侧轴承(140’)中的至少一个相结合的一个或更多个机械密封件(150)，并且每个密封件(150)包括静止环(152)、活动件(154)以及保持所述静止环(152)与活动件(154)之间接触的弹簧垫圈(156)。

6.根据权利要求3至5的任一项所述的轮胎硫化系统，其中，所述引导保护装置包括下侧轴承(140’)以及一个或更多个代替所述上侧轴承(140)和所述密封件(150)的滑动轴承(160)。

7.根据权利要求6所述的轮胎硫化系统，其中，所述滑动轴承(160)由能在130℃至220℃之间的工作温度下承受压力负荷的材料制成。

8.根据权利要求3至5的任一项所述的轮胎硫化系统，其中，所述引导保护装置包括上侧轴承(140)和至少一个接合件(170)，所述接合件(170)包括与壳体(134)保持柔性接触的基本上柔性的构件，从而使得所述接合件(170)建立使加热介质隔绝在环状区域中的优选通路(172)。

9.根据权利要求1至8的任一项所述的轮胎硫化系统(100)，其中，利用干式润滑剂处理所述引导保护装置(140、150、160)。

10.根据权利要求9所述的轮胎硫化系统(100)，其中，所述干式润滑剂选自二硫化钼或石墨。

11.根据权利要求1至10的任一项所述的轮胎硫化系统(100)，其中，所述加热介质包括氮。

12.根据权利要求1至11的任一项所述的轮胎硫化系统(100)，进一步包括模具，轮胎(P’)在所述模具之中硫化。

13.一种在模具中使轮胎(P’)在压力下硫化预定的时间的方法，其包括提供权利要求1至12中的任一项所述的轮胎硫化系统(100)。