CN110702603B - 一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备及其检测方法，涉及轮胎硫化胶囊检测技术领域。设备主体（1）有与待检测轮胎硫化胶囊（3）对应生产的轮胎的内轮廓一致的内部空腔（106）、用于密封轮胎硫化胶囊（3）的开口端的密封结构、通热介质的管路、自设备主体（1）的外部至内部空腔（106）相通的检测孔位（105），活动探头（201）位于内部空腔（106）的压力传感器（2）固定安装在检测孔位（105）中。本发明的有益效果：模拟使用工况，轮胎硫化胶囊内部压力及介质温度都能达到真实应用的参数值，检测的是轮胎硫化胶囊在使用时即变形后的均匀性，检测结果能够预测其使用次数；对轮胎硫化胶囊的结构改进有指导作用。

Description

一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备及其检测方法

技术领域

本发明涉及轮胎硫化胶囊检测技术领域，特别涉及一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备及其检测方法。

背景技术

轮胎硫化胶囊是一种中空薄壁橡胶制品，在轮胎的硫化成型过程中，安装在轮胎硫化机内部作为轮胎定型的内模具使用。向轮胎硫化胶囊内部充入过热水或压缩气等介质，使轮胎硫化胶囊伸张支撑轮胎胶胚，其与轮胎胎里相贴合，利用轮胎硫化胶囊内部介质流体的流动传热特点，保持轮胎硫化过程中温度相对均衡，达到轮胎硫化均匀的效果，提高轮胎的平衡性能。

质量优良的轮胎硫化胶囊可以多次重复使用，使用次数可达数百次；而自身存在缺陷的轮胎硫化胶囊重复使用次数较少，甚至一次也不能使用，这样的轮胎硫化胶囊会加大轮胎生产成本。目前，轮胎硫化胶囊在加工完成时，会进行简单检查，比如厚度以及基于厚度的均匀性检测；检测方式较少，不全面，而且测试时的环境与使用工况不同，对于轮胎硫化胶囊使用次数及结构改进的意义不大。

发明内容

本发明提供了一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备及其检测方法，通过对轮胎硫化胶囊模拟真实使用环境下的压力测试，来检测其均匀性。

具体技术方案是一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，包括：用于放置轮胎硫化胶囊的设备主体，设备主体是上下开合的结构，其内部空腔与待检测轮胎硫化胶囊对应生产的轮胎的内轮廓一致；设备主体的上方和底部都设有用于密封轮胎硫化胶囊的开口端的密封结构，在密封结构上设有通热介质的管路；

在设备主体上开有自设备主体的外部至内部空腔相通的检测孔位，在检测孔位中固定安装压力传感器，压力传感器的活动探头位于内部空腔中。

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。压力传感器按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。在本发明中，压力敏感元件胡克系数较大，即在大的压力下，压敏元件的自身变形量较小；检测过程中，对轮胎硫化胶囊抽真空，是以绝对真空为标准表示压力的大小。此外，压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内，它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。本发明，是将其安装在内部空腔形如轮胎内轮廓的设备主体上的检测孔位中应用，以轮胎硫化胶囊模拟使用过程的各部位压力大小来检测其均匀性。

检测孔位均匀周向分布于设备主体上，周向上每隔一定角度如60°或120°或180°进行设计上下布局；上下布局对应于充起的轮胎硫化胶囊的胶囊肩部、胶囊侧部、胶囊颈部都有设置。

进一步，压力传感器的壳体后端固定在检测孔位中；壳体内部有弹簧，弹簧一端连接活动探头，另一端连接固定安装在壳体内部的内感应器， 内感应器通过连接线与外连接器连接。压力传感器的结构简单，在测试中，壳体和内感应器静止不动，活动探头受到压力并传递至弹簧，弹簧带动活动探头回缩产生变形，内感应器根据弹簧的变形量计算压力值。外连接器能够提供内感应器所需的电能，并能够接收及显示内感应器反馈的压力值。

进一步，检测孔位包括：前端孔、后端孔及连接前端孔和后端孔的中间台面，前端孔靠近内部空腔，后端孔靠近设备主体的外部。检测孔位的结构设计，便于安装压力传感器。

进一步，压力传感器位于前端孔处，压力传感器的后端固定在中间台面上。

进一步，后端孔是细长孔，孔径为2-20mm。后端孔主要用来放置连接线，孔径小可以减少内部介质的热量耗散。

进一步，设备主体的上方和底部的密封结构分别是上密封件和下密封件，下密封件上开有通热介质的介质进口和介质出口。设备主体设计成上下开合的结构，在下密封件上设介质进口和介质出口，在设备主体打开时，对介质进口和介质出口无影响，介质的通路相对稳定。

进一步，在设备主体上开有多个检测孔位。合理的检测孔位，能够增大检测的准确性和可靠性。

进一步，压力传感器的活动探头的外侧周围有一层缓冲薄膜。活动探头的外侧直接与轮胎硫化胶囊相接触，附上一层缓冲薄膜，避免检测过程中对轮胎硫化胶囊造成损伤。

应用上述的检测设备的轮胎硫化胶囊均匀性的检测方法，检测步骤：

S1、将轮胎硫化胶囊安装在设备主体的内部空腔中，轮胎硫化胶囊的两端夹缘分别固定在设备主体的上方和底部的密封结构处，进行密封使轮胎硫化胶囊闭合；

S2、打开设备主体上通热介质的管路，先将轮胎硫化胶囊内部抽真空，再向轮胎硫化胶囊中通入热介质，使轮胎硫化胶囊鼓起，打开压力传感器；

S3、充入2/3的预算热介质量，读取压力传感器的数值；

S4、再充入余下1/3的预算热介质量，读取压力传感器的数值；

S5、排出轮胎硫化胶囊内部的热介质，并对其抽真空后，卸下。

进一步，在S2中通入的热介质为过热蒸汽，S3和S4中的预算热介质量为能够使轮胎硫化胶囊内部温度为155±10℃，内压力达到为0.8±0.1MPa的过热蒸汽量。

在S3中，轮胎硫化胶囊鼓起，可以与内部空腔贴合，类似于轮胎硫化胶囊使用时与轮胎胎里贴合；在S4中继续充热介质，使轮胎硫化胶囊内部压力达到轮胎硫化时内压力，此时，轮胎硫化胶囊有弹性，会发生弹性形变，当同样大小的力作用于轮胎硫化胶囊表面时，各部位的形变量会因轮胎硫化胶囊的结构特点存在差异性。当某一处形变量明显大于其他位置时，该处的轮胎硫化胶囊自身形变耗散掉的力较大，作用于对应的压力传感器上的力会减小；而形变量大于其他位置形变量，表明该处变薄程度大，抵抗变形破坏能力弱，是易于破损的地方，将导致轮胎硫化胶囊使用次数减少。在结构设计中，可以适当进行适当加厚。

在本发明中，基本原理是P·S=k·△x，其中，P表示某处轮胎硫化胶囊作用于压力传感器上的压强，单位MPa；S表示压力传感器中活动探头与轮胎硫化胶囊接触的面积，单位mm²；k表示压力传感器中压敏元件即弹簧的胡克系数，单位N/mm；△x表示受到轮胎硫化胶囊的作用力后弹簧回缩的形变量，单位mm。所使用的压力传感器是相同的；需要注意的是，本发明不是在保压阶段测试，而是在充气2/3和完成时进行的瞬时测试。

采用以上技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果：

1）模拟使用工况，轮胎硫化胶囊内部压力及介质温度都能达到真实应用的参数值，测试各处压力值，检测结果能够预测其使用次数；

2）检测的是轮胎硫化胶囊在使用时即变形后的均匀性，能够反映出各处在使用时的不同，对轮胎硫化胶囊的结构改进有指导作用。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是轮胎硫化胶囊均匀性检测设备的剖视图；

图2是检测孔位的放大图；

图3是压力传感器结构示意图；

图4是压力传感器安装在检测孔位的示意图；

图5是轮胎硫化胶囊示意图；

图6是待检轮胎硫化胶囊置于轮胎硫化胶囊均匀性检测设备状态图。

其中：

1、设备主体，2、压力传感器，3、轮胎硫化胶囊；

101、上部，102、底部，103、上密封件，104、下密封件，105、检测孔位，106、内部空腔，107、前端孔，108、后端孔，109、中间台面，110、介质进口，111、介质出口；

201、活动探头，202、弹簧，203、内感应器，204、外连接器，205、连接线，206、壳体；

301、胶囊本体，302、胶囊肩部，303、胶囊侧部，304、胶囊颈部，305、夹缘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。下面是结合附图对本发明进行的描述：

参照图1-6，一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，包括：用于放置轮胎硫化胶囊3的设备主体1，设备主体1是上下开合的结构，其内部空腔106与待检测轮胎硫化胶囊3对应生产的轮胎的内轮廓一致；设备主体1的上方和底部都设有用于密封轮胎硫化胶囊3的开口端的密封结构，在密封结构上设有通热介质的管路；

在设备主体1上开有自设备主体1的外部至内部空腔106相通的检测孔位105，在检测孔位105中固定安装压力传感器2，压力传感器2的活动探头201位于内部空腔106中。

压力传感器2的壳体206后端固定在检测孔位105中；壳体206内部有弹簧202，弹簧202一端连接活动探头201，另一端连接固定安装在壳体206内部的内感应器203， 内感应器203通过连接线205与外连接器204连接。压力传感器2的结构简单，在测试中，壳体206和内感应器203静止不动，活动探头201受到压力并传递至弹簧202，弹簧202带动活动探头201回缩产生变形，内感应器203根据弹簧202的变形量计算压力值。外连接器204能够提供内感应器203所需的电能，并能够接收及显示内感应器203反馈的压力值。

在本发明中，压力敏感元件胡克系数较大，即在大的压力下，压敏元件的自身变形量较小；检测过程中，对轮胎硫化胶囊抽真空，是以绝对真空为标准表示压力的大小。此外，压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内，它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。本发明，是将其安装在内部空腔106形如轮胎内轮廓的设备主体1上的检测孔位105中应用，以轮胎硫化胶囊模拟使用过程的各部位压力大小来检测其均匀性。

检测孔位105包括：前端孔107、后端孔108及连接前端孔107和后端孔108的中间台面109，前端孔107靠近内部空腔106，后端孔108靠近设备主体1的外部。检测孔位105的结构设计，便于安装压力传感器2。

在设备主体1上开有多个检测孔位105。合理的检测孔位，能够增大检测的准确性和可靠性。检测孔位105均匀周向分布于设备主体1上，周向上每隔一定角度如60°或120°或180°进行设计上下布局；上下布局对应于充起的轮胎硫化胶囊3的胶囊肩部302、胶囊侧部303、胶囊颈部304都有设置。

压力传感器2位于前端孔107处，压力传感器2的后端固定在中间台面109上。

后端孔108是细长孔，孔径为2-20mm。后端孔108主要用来放置连接线205，孔径小可以减少内部介质的热量耗散。

设备主体1是上下开合的结构，包括：上部101和底部102；可以实现无缝闭合，闭合形成内部空腔106。这部分应用到的技术为带有模具的设备中常用的技术手段，是本领域的技术人员熟知的。

在上部101上方和底部102的下方有开口，开口处配合了上密封件103和下密封件104，下密封件104上开有通热介质的介质进口110和介质出口111。设备主体1设计成上下开合的结构，在下密封件104上设介质进口110和介质出口111，在设备主体1打开时，对介质进口110和介质出口111无影响，介质的通路相对稳定。

进一步，压力传感器2的活动探头201的外侧周围有一层缓冲薄膜。活动探头201的外侧直接与轮胎硫化胶囊相接触，附上一层缓冲薄膜，避免检测过程中对轮胎硫化胶囊造成损伤。

应用上述的检测设备的轮胎硫化胶囊均匀性的检测方法，检测步骤：

S1、将轮胎硫化胶囊3安装在设备主体1的内部空腔106中，轮胎硫化胶囊3的两端夹缘305分别固定在设备主体1的上方和底部的密封结构处，进行密封使轮胎硫化胶囊3闭合；

S2、打开设备主体1上通热介质的管路，先将轮胎硫化胶囊3内部抽真空，再向轮胎硫化胶囊3中通入热介质，使轮胎硫化胶囊3鼓起，打开压力传感器2；

S3、充入2/3的预算热介质量，读取压力传感器2的数值；

S4、再充入余下1/3的预算热介质量，读取压力传感器2的数值；

S5、排出轮胎硫化胶囊3内部的热介质，并对其抽真空后，卸下。

进一步，在S2中通入的热介质为过热蒸汽，S3和S4中的预算热介质量为能够使轮胎硫化胶囊3内部温度为155±10℃，内压力达到为0.8±0.1MPa的过热蒸汽量。

在S3中，轮胎硫化胶囊鼓起，可以与内部空腔贴合，类似于轮胎硫化胶囊使用时与轮胎胎里贴合；在S4中继续充热介质，使轮胎硫化胶囊内部压力达到轮胎硫化时内压力，此时，轮胎硫化胶囊有弹性，会发生弹性形变，当同样大小的力作用于轮胎硫化胶囊表面时，各部位的形变量会因轮胎硫化胶囊的结构特点存在差异性。在本发明中，基本原理是P·S=k·△x，其中，P表示某处轮胎硫化胶囊作用于压力传感器上的压强，单位MPa；S表示压力传感器中活动探头与轮胎硫化胶囊接触的面积，单位mm²；k表示压力传感器中压敏元件即弹簧的胡克系数，单位N/mm；△x表示受到轮胎硫化胶囊的作用力后弹簧回缩的形变量，单位mm。所使用的压力传感器是相同的；需要注意的是，本发明不是在保压阶段测试，而是在充气2/3和完成时进行的瞬时测试。

当某一处形变量明显大于其他位置时，该处的轮胎硫化胶囊自身形变耗散掉的力较大，作用于对应的压力传感器上的力会减小；而形变量大于其他位置形变量，表明该处变薄程度大，抵抗变形破坏能力弱，是易于破损的地方，将导致轮胎硫化胶囊使用次数减少。在结构设计中，可以适当进行适当加厚。

具体的数据处理方法是，在工艺设计阶段，对于轮胎硫化胶囊的使用有一个设定压力值；多个压力传感器检测到的压力值，计算单个检测值在设定压力值中的占比，计作A。当出现2个以上的A低于80%时，认为该轮胎硫化胶囊不宜出厂；当只有一个A小于80%时，认为该轮胎硫化胶囊使用次数在200次左右；当最小的A介于80%-90%之间，认为该轮胎硫化胶囊使用次数在300次左右；当最小的A大于90%时，认为该轮胎硫化胶囊使用次数在400次以上。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，包括：用于放置轮胎硫化胶囊（3）的设备主体（1），其特征在于，

设备主体（1）是上下开合的结构，其内部空腔（106）与待检测轮胎硫化胶囊（3）对应生产的轮胎的内轮廓一致；设备主体（1）的上方和底部都设有用于密封轮胎硫化胶囊（3）的开口端的密封结构，在密封结构上设有通热介质的管路；

在设备主体（1）上开有自设备主体（1）的外部至内部空腔（106）相通的检测孔位（105），在检测孔位（105）中固定安装压力传感器（2），压力传感器（2）的活动探头（201）位于内部空腔（106）中。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，其特征在于，压力传感器（2）的壳体（206）后端固定在检测孔位（105）中；壳体（206）内部有弹簧（202），弹簧（202）一端连接活动探头（201），另一端连接固定安装在壳体（206）内部的内感应器（203）， 内感应器（203）通过连接线（205）与外连接器（204）连接。

3.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，其特征在于，检测孔位（105）包括：前端孔（107）、后端孔（108）及连接前端孔（107）和后端孔（108）的中间台面（109），前端孔（107）靠近内部空腔（106），后端孔（108）靠近设备主体（1）的外部。

4.根据权利要求3所述的一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，其特征在于，压力传感器（2）位于前端孔（107）处，压力传感器（2）的后端固定在中间台面（109）上。

5.根据权利要求3所述的一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，其特征在于，后端孔（108）是细长孔，孔径为2-20mm。

6.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，其特征在于，设备主体（1）的上方和底部的密封结构分别是上密封件（103）和下密封件（104），下密封件（104）上开有通热介质的介质进口（110）和介质出口（111）。

7.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，其特征在于，在设备主体（1）上开有多个检测孔位（105）。

8.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的均匀性检测设备，其特征在于，压力传感器（2）的活动探头（201）的外侧周围有一层缓冲薄膜。

9.应用权利要求1-8任一所述的检测设备的轮胎硫化胶囊均匀性的检测方法，其特征在于，

检测步骤：

S1、将轮胎硫化胶囊（3）安装在设备主体（1）的内部空腔（106）中，轮胎硫化胶囊（3）的两端夹缘（305）分别固定在设备主体（1）的上方和底部的密封结构处，进行密封使轮胎硫化胶囊（3）闭合；

S2、打开设备主体（1）上通热介质的管路，先将轮胎硫化胶囊（3）内部抽真空，再向轮胎硫化胶囊（3）中通入热介质，使轮胎硫化胶囊（3）鼓起，打开压力传感器（2）；

S3、充入2/3的预算热介质量，读取压力传感器（2）的数值；

S4、再充入余下1/3的预算热介质量，读取压力传感器（2）的数值；

S5、排出轮胎硫化胶囊（3）内部的热介质，并对其抽真空后，卸下。

10.根据权利要求9所述的轮胎硫化胶囊均匀性的检测方法，其特征在于，在S2中通入的热介质为过热蒸汽，S3和S4中的预算热介质量为能够使轮胎硫化胶囊（3）内部温度为155±10℃，内压力达到为0.8±0.1MPa的过热蒸汽量。

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