CN111283922A - 一种轮胎硫化用模具及其点对点收集废气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎硫化用模具及其点对点收集废气的方法，不同于其他在硫化机外部废气收集方案的是本发明通过在硫化机内部对模具增设密封部件和抽气系统，使模具在完全开模前形成密闭的空间，此时进行抽气操作，实现了点对点精准将废气收集。使得橡胶硫化时所产生的废气在完全开模前即被抽气装置从密闭的模具空腔中抽出，避免了以往开模时恶臭气体迅速扩散到硫化车间的空气中造成的空气污染。此方法收集的气体污染浓度极高，减少了90％以上的废气排放。由于废气在内部收集，温度较高，还可以对高温气体进行热量回收利用。

Description

一种轮胎硫化用模具及其点对点收集废气的方法

技术领域

本发明涉及制造轮胎用设备，具体涉及轮胎硫化用模具。

背景技术

目前，随着环保问题的日渐严重，根据绿水青山就是金山银山的发展理念，各地对生态文明建设实践如火如荼的展开。作为工业污染中的污染大户，各地对轮胎企业的督查力度更为加大。轮胎企业因环保问题停工的消息时有耳闻。各大轮胎厂在污染治理方面都做了非常多的努力，但仍然存在治理难度大、费用高、对外排放合格但工厂车间内工作环境污染严重等问题。

作为轮胎生产中污染最严重的两个工序(密炼、硫化)之一的硫化工序，其产生的废气对人体和环境的危害极大，成分包括非甲烷总烃、硫化氢、二氧化硫、臭气、烟尘、颗粒物等，且温度极高。其中非甲烷总烃的危害主要是造成人的异嗅、头晕、头痛、乏力、眼睛干、鼻咽部干、咳嗽、喷嚏、流鼻涕、流泪、恶心、食欲下降、嗜睡、多梦、易怒、烦躁不安、健忘、皮肤干燥、皮肤瘙痒、皮炎、皮疹、月经不调，有时还会使人出现哮喘、呼吸困难、发憋、呕吐、工作效率低下等症状。而且在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾，对环境和人类造成危害。二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。皮肤或眼接触发生炎症或灼伤。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。发生急性轻度中毒时，出现流泪、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等症状；严重中毒可在数小时内发生肺水肿；极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。长期低浓度接触，可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。硫化氢是强烈的神经毒素，对粘膜有强烈刺激作用。硫化氢废气易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

酸性气体长时间在空气中对设备的腐蚀性严重，造成硫化机和硫化车间管路等设备寿命大幅缩减。

硫化车间硫化线正常生产工作时，硫化车间废气的主要来源是硫化机每次开模的过程中瞬时喷发出的平均温度较高的烟气。导致轮胎生产过程中，硫化车间的空气污染严重，对车间内的操作人员的身体健康造成了严重伤害。甚至有些轮胎企业对硫化废气不做处理就直接排放到大气当中，对环境造成了极大的污染。而且因为烟气温度较高，硫化车间内的温度居高不下，尤其是在夏季，车间内温度可达到60℃以上。恶劣的车间操作环境严重影响工人的身心健康，造成硫化车间工人离职率极高，增加了企业的用工成本。

目前为了解决轮胎硫化时产生的废气问题，现有技术都是在硫化机外部通过排风系统对硫化车间的废气进行收集和改善的。

其一，在硫化车间设置的排风系统中进行废气收集和处理，通过硫化车间排风口收集废气，再进入废气处理设施中进行处理。

此类技术多为旧车间改造，将车间顶部的排风口改造成集风系统，通过集风系统将硫化车间内的空气收集到废气处理装置中，经过处理，达到标准后排放到大气中

该方法为粗放型废气收集，没有针对性且收集效率极低，对车间内的污染环境几乎没有任何改善，污染废气仍然会从窗户等开口无控制的排出。车间工人的操作环境也没有得到改善。废气从硫化机和模具排出后即开始扩散至车间中，收集设备主要以收集车间内空气的方法进行废气收集，因此收集浓度极低，单位气量极大，需要长期运转，处理成本高，效率低，有企业考虑到经济效益甚至可能不开启废气处理设施。

其二，通过对每条硫化沟四周做围挡处理，在围挡上方增加废气收集系统，收集汇总后进行废气处理。

此方案通过对硫化线建立围挡的方式，将车间中人员操作空间和硫化机工作空间进行了分隔，地面向上3米的位置使用软质卷帘，仅在轮胎胎胚进料时卷帘开启。硫化机所在的空间上部布置一排排气孔，用于收集轮胎硫化及运输过程中产生的废气，废气收集后通过管道进入厂房顶部所设的废气处理装置中，经过废气处理装置处理后，达到排放标准并排放到大气中

此方法虽然收集的废气浓度较方法一略高，但仍然是粗放型收集。卷帘需要经常打开用于轮胎胎胚进入的操作，打开过程中废气会从开口进入操作空间，围挡本身不密封，无法阻挡恶臭气味。开模时的高温气体进入围挡内，会提高整个车间的温度，尤其在夏季，硫化车间温度仍然可达60℃，让人无法忍受。废气从硫化机和模具排出后，进入围挡内即开始扩散，需要收集后再处理，排风和处理设备长期运转，处理成本高。

其三，通过对每台硫化机外部上方设计单独的集气罩，进行单独的废气收集，收集汇总后进行废气处理。

此方案通过对每台硫化机正上方建立集气罩的方式，保证每台硫化机开模时，都有集气装置将所产生的废气收集起来，通过管道进入厂房顶部所设的废气处理装置中，经过处理后，达到要求排放到大气中

此技术的缺陷在于：前期排风管道投入成本极高，需要每台硫化机设置集风罩，对风机的要求也更为严格，轮胎硫化开模时，气体瞬间射出压力极大，集风系统很难将所有废气全部收集。

因集风罩的设计一般都在硫化机正上方，导致硫化机维修时需吊装，需要先将硫化机上方的整个排风系统拆掉，才能进行正常的吊装操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于解决轮胎硫化时产生的大量污染废气之收集的问题模具及其点对点收集废气的方法，可实现点对点精准收集硫化机内部(模具内)的废气，大幅改善硫化车间的空气环境，提高硫化车间操作环境的舒适度，同时降低硫化车间的废气处理成本。

不同于其他在硫化机外部废气收集方案的是本发明通过在硫化机内部对模具增设密封部件和抽气系统，使模具在开模前形成密闭的空间，此时进行抽气操作，实现了点对点精准将废气收集。使得橡胶硫化时所产生的废气在开模前即被抽气装置从密闭的模具空腔中抽出，避免了以往开模时恶臭气体迅速扩散到硫化车间的空气中造成的空气污染。此方法收集的气体污染浓度极高，减少了90％以上的废气排放。由于废气在内部收集，温度较高，还可以对高温气体进行热量回收利用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轮胎硫化用模具，包括付钢圈、上钢圈、上侧板、上盖、上盖密封板、T型块、中模套、花纹块、导向条、斜平面减磨板、弓形座、底板、底板减磨板、下侧板、下钢圈、下夹盘、上夹盘、推顶器、轮胎胶囊；所述上盖与所述上盖密封板之间设有顶密封件，所述上盖密封板与所述中模套之间设有上盖密封件，所述上盖与所述花纹块之间设有上盖上滑板，所述底板上设有底板密封组件，该底板密封组件套在中模套外，所述底板密封组件上设有抽气阀接口和空气阀接口，该底板密封组件和所述底板之间设有底板密封件，所述下侧板与所述下钢圈之间设有下钢圈密封件，所述推顶器与所述上盖之间设有推顶器密封件。

作为优选，所述顶密封件为顶密封圈。

作为优选，所述上盖密封件为上盖密封圈。

作为优选，所述上盖上滑板套在所述上侧板外。

作为优选，所述底板密封件为底板密封圈。

作为优选，所述下钢圈密封件为下钢圈密封圈。

作为优选，所述推顶器密封件为推顶器密封圈。

作为优选，所述上盖与所述上盖密封板之间设有压在该上盖密封板上并用于调节上盖与上盖密封板之间间隙的微调压块，所述底板密封组件和所述底板之间设有压在该底板密封组件上并用于调节底板密封组件与底板之间间隙的微调压块。

上述任一项所述的轮胎硫化用模具，其采用点对点收集废气的方法，具体步骤如下：

在模具开模过程中，第一阶段中模套向上移动少量的距离，将花纹块部分打开，使轮胎表面与花纹块完全脱离，形成一定的空间；此时模具仍处于密封状态，硫化废气充实于模具内形成的密闭空间；完成第一阶段位移后，真空泵从抽气阀接口进行抽气操作，将硫化过程中产生的废气在完全开模之前全部收集，同时从空气阀接口用新鲜空气补充原密封空间；抽气结束后，中模套继续上移，完成剩下的开模运动；收集的废气通过固定的管道直接输送到废气处理装置中。

本发明所提供的轮胎硫化用模具及其点对点收集废气的方法，具有下述技术效果：

1、实现了硫化车间在硫化机内部废气点对点精准收集排放，且仅在硫化机开模时进行独立收集，能源消耗极低。

2、改善了硫化车间的生产环境，减少了90％以上的车间内空气污染。

3、避免了高温气体排放到车间内，控制了硫化车间的温度，提高了工人的舒适度。

4、回收的废气浓度高，处理效率高，节省了处理成本。

5、本方法直接收集高温废气，收集后可通过热交换进行废热的回收利用。

6、设备改造简单，效果明显，改造成本低，不会影响硫化机等设备及原车间的布局。

7、该设备由于是点对点精准收集，单一收集设备损坏不影响整个车间的处理效果。

8、开模前将内腔的高压气体抽走后，避免了开模时气体迸射造成的各类安全隐患。

9、此方法涉及的装备和模具便于拆卸、更换、维修，降低了维护成本。

10、此方法广谱性强，所有的硫化机(如全钢硫化机、半钢硫化机、平板硫化机等)均可采用，对工厂的要求低，可用于旧工厂的环保改造。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统活络模结构图；

图2为本发明实施例提供的轮胎硫化用模具的结构图；

图3为轮胎硫化工艺示意图；

图4为本发明实施例提供的轮胎硫化用模具打开密封图一；

图5为本发明实施例提供的轮胎硫化用模具打开密封图二；

图6为本发明实施例提供的轮胎硫化用模具开模动作示意图；

图7为本发明实施例提供的轮胎硫化用模具中微调压块示意图。

附图标记说明：

1.1、推顶器；1.2、付钢圈；1.3、上钢圈；1.4、上侧板；1.5、上盖；1.6、上盖密封板；1.7、T型块；1.8、上环；1.9、花纹块；2.1、弓形座；2.2、中模套；2.3、斜平面减磨板；2.4、导向条；2.5、底板；2.6、底板减磨板；2.7、下侧板；2.8、下钢圈；2.9、下夹盘；3.1、轮胎胎胚；3.2、轮胎胶囊；3.3、上夹盘；

1、付钢圈；2、微调压块；3、上钢圈；4、顶密封圈；5、上侧板；6、上盖；7、上盖密封板；8、上盖上滑板；9、T型块；10、上盖密封圈；11、中模套；12、花纹块；13、导向条；14、斜平面减磨板；15、弓形座；16、底板密封组件；17、底板密封圈；18、底板；19、底板减磨板；20、下侧板；21、下钢圈；22、下钢圈密封圈；23、下夹盘；24、上夹盘；25、推顶器；26、推顶器密封圈；27、轮胎胶囊；28、轮胎胎胚。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

传统活络模结构，如图1所示，其包括推顶器1.1、付钢圈1.2、上钢圈1.3、上侧板1.4、上盖1.5、上盖密封板1.6、T型块1.7、上环1.8、花纹块1.9、弓形座2.1、中模套2.2、斜平面减磨板2.3、导向条2.4、底板2.5、底板减磨板2.6、下侧板2.7、下钢圈2.8、下夹盘2.9、轮胎胎胚3.1、轮胎胶囊3.2、上夹盘3.3。

本实施例所提供的轮胎硫化用模具，其在上述传统活络模结构基础之上加以改进。

如图2所示，本实施例所提供的轮胎硫化用模具包括付钢圈1、微调压块2、上钢圈3、上侧板5、上盖6、上盖密封板7、T型块9、中模套11、花纹块12、导向条13、斜平面减磨板14、弓形座15、底板18、底板减磨板19、下侧板20、下钢圈21、下夹盘23、上夹盘24、推顶器25、轮胎胶囊27。

模具使用推顶器25和中模套11与硫化机上部进行连接，底板18与硫化机底座连接。上、下夹盘23、24和付钢圈1、下钢圈21与中心机构(图2中未显示)和轮胎胶囊27连接。其中，中心机构又成为胶囊操纵机构，它的主要作用是硫化前把轮胎胶囊27装入轮胎胎胚28、对轮胎胎胚28定型；硫化后将轮胎胶囊27从轮胎中拔出，在脱模机构的配合下，使轮胎脱离下模并与胎圈剥离，最后再从轮胎中把轮胎胶囊27退出。模具通过上盖6和中模套11的相对运动通过导向条13和T型块9使得弓形座15和花纹块12在周向进行向心(收缩)和离心(扩张)运动，从而使轮胎在硫化后脱出模具。图2为活络模中的热板式斜平面活络模，此结构对于热板式圆锥面活络模同样适用。

本实施例所提供的轮胎硫化用模具对现有模具的改进之处在于：

所述上盖6与所述上盖密封板7之间设有顶密封件，所述上盖密封板7与所述中模套11之间设有上盖密封件，所述上盖6与所述花纹块12之间设有上盖上滑板8，所述底板18上设有底板密封组件16，该底板密封组件16套在中模套11外，所述底板密封组件16上设有抽气阀接口和空气阀接口，该底板密封组件16和所述底板18之间设有底板密封件，所述下侧板20与所述下钢圈21之间设有下钢圈密封件，所述推顶器25与所述上盖6之间设有推顶器密封件。

优选地，所述顶密封件为顶密封圈4，所述上盖密封件为上盖密封圈10，所述上盖上滑板8套在所述上侧板5外，所述底板密封件为底板密封圈17，所述下钢圈密封件为下钢圈密封圈22，所述推顶器密封件为推顶器密封圈26。

进一步改进的，所述上盖6与所述上盖密封板7之间设有微调压块2，该微调压块2压在上盖密封板7上并用于调节上盖6与上盖密封板7之间间隙。所述底板密封组件16和所述底板18之间也设有微调压块，该微调压块压在底板密封组件16上并用于调节底板密封组件16与底板18之间间隙。

与传统活络模结构(如图1)不同的是，本实施例所提供的轮胎硫化用模具中密封位置分为底板密封圈17，底板密封组件16。顶部密封分为顶密封圈4，上盖密封圈10。下钢圈密封圈22，推顶器密封圈26将中心机构密封，各处密封位置可使用各种密封结构，不仅限于使用密封圈密封。

上述轮胎硫化用模具中底部密封组件16和上盖密封圈10通过微调压块2的间隙可在周向浮动，实现自动定中操作。

所述的轮胎硫化用模具，其采用点对点收集废气的方法，步骤如下：

在模具开模过程中，第一阶段中模套11向上移动少量的距离，将花纹块12部分打开，使轮胎表面与花纹块12完全脱离，形成一定的空间。因在模具各部位增设了密封装置，此时模具仍处于密封状态，硫化废气充实于模具内形成的密闭空间，并未对外排放。完成第一阶段位移后，真空泵从抽气阀接口进行抽气操作，将硫化过程中产生的在密闭空间中的废气在完全开模之前全部收集，同时从空气阀接口用新鲜空气补充原密封空间；抽气结束后，中模套继续上移，完成剩下的开模运动。收集的废气通过固定的管道直接输送到废气处理装置中，经过处理后，达到标准并排放到大气中。

轮胎硫化工序主要包括胎胚吊装、胎胚装锅、预定型、合模、二次定型、硫化开模、卸胎几个工序，工序图如图3所示。在轮胎硫化开模工序时，中模套11向上移动带动花纹块12打开。通过程序控制，当花纹块12脱离轮胎产品时，硫化机停止动作，上盖6在硫化机上油缸的带动下上下做微量运动，此时中模套11与底部密封组件16和上盖密封圈10仍处于密封位置，使得模具内部形成一个密闭空间，其运动后的密封位置如图4和图5所示。此时硫化机轮胎胶囊27继续进行泄压作业。

完成此动作后，硫化机上或外置的抽气泵开始运转，通过模具外侧所设的抽气阀，从抽气阀接口开始抽出模具内部的硫化废气。当模具密闭空间内的空气全部抽光后，继续保持抽气5秒左右，保证轮胎内产生的废气快速排出。达到预设的抽气时间后，通过空气阀的控制，从空气阀接口进入空气。此时抽气阀仍保持抽气状态，保证空气进入初期混有废气的空气仍被抽走。废气通过车间内设置的废气管路进入位于楼顶或楼侧的废气处理装置，经过处理符合标准后排放至大气中。开模动作顺序如图6所示。

硫化机在运动合模过程中，中模套11与底部密封组件16和上盖6处于脱离状态，进行密封时会产生位置错动，从而引起密封圈的损坏。为了保证密封圈的寿命，模具中特别设计了带有可以微调压块2的上盖密封板7和底板密封组件16，微调压块与其固定的零件之间存在间隙如图7所示。微调压块其特性为在端面固定后，在周向拥有一定的偏移量，当中模套11与密封圈接触之前，可以根据前端导向(斜面导向)控制密封圈与中模套11之间的同轴度，达到动态定中的效果。这使得二者在运动过程中均匀接触，密封圈不会因受力不均导致损坏。

在规格为195R14的轮胎生产时，使用45寸液压式硫化机，45H280型轮胎模具，轮胎硫化完成后，开模过程中，模具中模套在硫化机的带动下上移33mm，动作结束后，上盖在硫化机的带动下向上移动3mm后停止运动。此时，轮胎胶囊持续进行泄压作业，模具停止运动后，模具内部空间约0.04m³(40L)，抽气设计15秒内抽出几乎所有空气即40L(根据真空泵选用手册，在硫化机上安装真空泵功率为1500W)在真空泵的带动过下设置在模具上的抽气阀打开，从抽气阀接口进行抽气作业。抽气15秒后，通过电磁阀控制空气阀打开，从空气阀接口导入外界新鲜空气，继续抽气至20秒后共抽出60L气体，结束抽气作业。模具继续动作至完全打开。抽出的废气通过管路排放至厂房顶部安装的废气处理装置中，处理后排放。

上述轮胎硫化用模具及其点对点收集废气的方法，具有下述技术效果：

1、实现了硫化车间在硫化机内部废气点对点精准收集排放，且仅在硫化机开模时进行独立收集，能源消耗极低。

2、改善了硫化车间的生产环境，减少了90％以上的车间内空气污染。

3、避免了高温气体排放到车间内，控制了硫化车间的温度，提高了工人的舒适度。

4、回收的废气浓度高，处理效率高，节省了处理成本。

5、本方法直接收集高温废气，收集后可通过热交换进行废热的回收利用。

6、设备改造简单，效果明显，改造成本低，不会影响硫化机等设备及原车间的布局。

7、该设备由于是点对点精准收集，单一收集设备损坏不影响整个车间的处理效果。

8、开模前将内腔的高压气体抽走后，避免了开模时气体迸射造成的各类安全隐患。

9、此方法涉及的装备和模具便于拆卸、更换、维修，降低了维护成本。

10、此方法广谱性强，所有的硫化机(如全钢硫化机、半钢硫化机、平板硫化机等)均可采用，对工厂的要求低，可用于旧工厂的环保改造。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种轮胎硫化用模具，包括付钢圈、上钢圈、上侧板、上盖、上盖密封板、T型块、中模套、花纹块、导向条、斜平面减磨板、弓形座、底板、底板减磨板、下侧板、下钢圈、下夹盘、上夹盘、推顶器、轮胎胶囊；其特征在于，所述上盖与所述上盖密封板之间设有顶密封件，所述上盖密封板与所述中模套之间设有上盖密封件，所述上盖与所述花纹块之间设有上盖上滑板，所述底板上设有底板密封组件，该底板密封组件套在中模套外，所述底板密封组件上设有抽气阀接口和空气阀接口，该底板密封组件和所述底板之间设有底板密封件，所述下侧板与所述下钢圈之间设有下钢圈密封件，所述推顶器与所述上盖之间设有推顶器密封件。

2.根据权利要求1所述的轮胎硫化用模具，其特征在于，所述顶密封件为顶密封圈。

3.根据权利要求1所述的轮胎硫化用模具，其特征在于，所述上盖密封件为上盖密封圈。

4.根据权利要求1所述的轮胎硫化用模具，其特征在于，所述上盖上滑板套在所述上侧板外。

5.根据权利要求1所述的轮胎硫化用模具，其特征在于，所述底板密封件为底板密封圈。

6.根据权利要求1所述的轮胎硫化用模具，其特征在于，所述下钢圈密封件为下钢圈密封圈。

7.根据权利要求1所述的轮胎硫化用模具，其特征在于，所述推顶器密封件为推顶器密封圈。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎硫化用模具，其特征在于，所述上盖与所述上盖密封板之间设有压在该上盖密封板上并用于调节上盖与上盖密封板之间间隙的微调压块，所述底板密封组件和所述底板之间设有压在该底板密封组件上并用于调节底板密封组件与底板之间间隙的微调压块。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的轮胎硫化用模具，其采用点对点收集废气的方法，具体步骤如下：

在模具开模过程中，第一阶段中模套向上移动少量的距离，将花纹块部分打开，使轮胎表面与花纹块完全脱离，形成一定的空间；此时模具仍处于密封状态，硫化废气充实于模具内形成的密闭空间；完成第一阶段位移后，真空泵从抽气阀接口进行抽气操作，将硫化过程中产生的废气在完全开模之前全部收集，同时从空气阀接口用新鲜空气补充原密封空间；抽气结束后，中模套继续上移，完成剩下的开模运动；收集的废气通过固定的管道直接输送到废气处理装置中。

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