CN115091799B - 轮胎硫化系统及硫化方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种轮胎硫化系统，包括高压氮气源，其与加热设备之间设有第一阀门；加热设备与胶囊之间设有第二阀门；胶囊通过第一管路连接至氮气回收部，第一管路上设有第三阀门和第四阀门；加热设备与第二阀门之间通过第二管路连接至储能罐，其上设有第五阀门；储能罐通过第三管路连接至循环设备，其上设有第六阀门；第一和第三管路交于第一交点，第六阀门位于第一交点与储能罐之间；第三和第四阀门位于第一交点两侧；循环设备通过第四管路连接至高压氮气源和第一阀门之间的管路上，相交处为第二交点；第四管路上设有第七阀门；所述第二交点与高压氮气源之间设有第八阀门。

Description

轮胎硫化系统及硫化方法
技术领域
本申请属于轮胎领域，涉及一种轮胎硫化系统及硫化方法。
背景技术
目前许多国产和进口的硫化机采用蒸汽升温，电硫化机是目前国际发展的重要趋势。目前市场上电硫化机解决胶囊进氮气的方式有两种：胶囊内部氮气加热设备和胶囊外部氮气加热。其中，胶囊内部氮气加热设备是在胶囊内部安装加热丝，使加热丝设备在胶囊内部旋转，起到氮气均匀加热的目的。胶囊外部氮气加热是在胶囊氮气进入管路中安装加热设备和换热器，当胶囊需要高压氮气时，高压氮气会经过换热器后再到加热设备进入胶囊内。
现有的胶囊外部氮气加热是高压氮气先经过换热器后再到加热设备，然后进入胶囊内，此过程如果在换模后首次使用，换热器没有废氮气对进入高压氮气进行预热，起不到热量传递的作用，只能通过加热设备进行瞬间加热补充。此时进气速度快，加热设备加热速度无法快速将氮气温度升至要求温度，容易出现胶囊内温瞬间下降，内温控制不稳定问题，导致出现的轮胎质量问题，这种问题升温较慢，对轮胎质量和生产效率都有很大影响。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本申请提供了一种轮胎硫化系统及硫化方法，能够解决加热设备给热不足的问题。
本申请第一方面提供的轮胎硫化系统，包括至少一套轮胎硫化装置，该轮胎硫化装置包括：高压氮气源、加热设备、胶囊、储能罐和循环设备；其中，
高压氮气源与加热设备之间设有第一阀门；加热设备与胶囊之间设有第二阀门；胶囊通过第一管路连接至氮气回收部，第一管路上设有靠近胶囊的第三阀门和远离胶囊的第四阀门；
加热设备与第二阀门之间通过第二管路连接至储能罐，第二管路上设有第五阀门；储能罐通过第三管路连接至循环设备，第三管路上设有第六阀门；
第一管路和第三管路通过第一交点连通，其中，第六阀门位于第一交点与储能罐之间；第三阀门和第四阀门位于第一交点的两侧；
循环设备通过第四管路连接至高压氮气源和第一阀门之间的管路上，相交处为第二交点；第四管路上设有第七阀门；以及
所述第二交点与高压氮气源之间设有第八阀门。
可选地，所述轮胎硫化系统还包括换热器，高压氮气源至第二交点的高压氮气与第四阀门至氮气回收部的回收氮气能够通过该换热器换热。
可选地，所述第八阀门设置在高压氮气源与换热器之间。
可选地，所述加热设备为具有加热器的加热罐。所述循环设备为具有循环泵的循环罐。
可选地，所述储能罐的氮气容量大于胶囊所需氮气量。储能罐包括能够实时监测储能罐温度和压力的传感器。
可选地，所述胎硫化系统具有两套以上轮胎硫化装置，各轮胎硫化装置共用一个高压氮气源、一个储能罐、一个循环设备和一个氮气回收部。
本申请第二方面提供的轮胎硫化方法，采用前文任一技术方案所述的轮胎硫化系统，包括以下步骤中的至少一个：
工作前向储能罐充入高压氮气的步骤：第八阀门、第一阀门和第五阀门为打开状态，第二阀门为关闭状态，向储能罐中充入高压氮气；开启加热设备；待储能罐压力达到设定压力，第八阀门切换为关闭状态，第六阀门和第七阀门为打开状态，启动循环设备，对进入储能罐的氮气进行循环加热，使储能罐内氮气升温；当温度达到设定温度后，关闭循环设备，第一阀门/第五阀门和第六阀门切换为关闭状态，保持储能罐的温度和压力；
工作前向储能罐充入高压氮气的步骤：第八阀门、第一阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门为打开状态，第二阀门为关闭状态，向储能罐中充入高压氮气；开启加热设备和循环设备；待储能罐压力达到设定压力，第八阀门切换为关闭状态，持续对进入储能罐的氮气进行循环加热，使储能罐内氮气升温；当温度达到设定温度后，关闭循环设备，第一阀门/第五阀门和第六阀门切换为关闭状态，保持储能罐的温度和压力；
启动生产，向胶囊供给高压氮气的步骤：第一阀门、第三阀门和第六阀门为关闭状态，第二阀门和第五阀门为打开状态，储能罐中的高压氮气经过第二管路和第二阀门进入胶囊；
硫化机工作过程中的高压氮气补给的步骤：第八阀门和第一阀门为打开状态；当胶囊需要高压氮气补给时，第二阀门为打开状态；当储能罐需要高压氮气补给时，第五阀门为打开状态；当胶囊和储能罐均需要高压氮气补给时，第二阀门和第五阀门均为打开状态；
硫化机工作过程中的温度补给的步骤：第八阀门和第四阀门为关闭状态；当胶囊温度过低时，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第七阀门为打开状态，开启加热装置和循环装置，通过加热装置给进入胶囊的高压氮气循环加热；当储能罐温度过低时，第一阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门为打开状态，开启加热装置和循环装置，通过加热装置给进入储能罐的高压氮气循环加热；当胶囊和储能罐均温度过低时，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门均为打开状态，开启加热装置和循环装置，通过加热装置同时给进入胶囊和储能罐的高压氮气循环加热。
可选地，在硫化机工作过程中的高压氮气补给的步骤中，开启加热装置，对循环中的高压氮气进行加热。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请至少一种实施方式提供的轮胎硫化系统，主要针对胶囊外部加热方式进行改进。在加热设备和胶囊管路之间接入储能罐管路，通过增加控制阀实现控制加热设备向储能罐内输送氮气，保证硫化机氮气使用要求。
本申请至少一种实施方式提供的轮胎硫化系统，当硫化机在正常工作时，储能罐可自动进行氮气补充，提前预热，实现下一次热氮气供应，这样可以更好的实现自动化控制，减少轮胎次品的产生，提升轮胎的合格率，还可减少换模后首次使用氮气升温的等待时间，大大提高了设备的生产效率。
本申请至少一种实施方式提供的轮胎硫化系统，解决了现有电硫化机在硫化过程中，高压氮气进入胶囊后，内温会瞬间下降，升温过程缓慢导致出现的轮胎质量问题。更好的避免由于氮气温度不足导致的胶囊内温控制不稳定问题，同时减少废轮胎的产生，提升轮胎的合格率，同时通过增加高压氮气储能设备，能够提前检测自动控制氮气温度达到标准温度，减少换模后氮气升温的等待时间，提高设备的生产效率和智能化水平。
附图说明
图1是一种实施方式的轮胎硫化系统；
图2是一种实施方式的轮胎硫化系统；
图中编号：1高压氮气源，2加热设备，3胶囊，4储能罐，5循环设备，6氮气回收部，7换热器，8压力传感器，9温度传感器；101第一阀门，102第二阀门，103第三阀门，104第四阀门，105第五阀门，106第六阀门，107第七阀门，108第八阀门；201第一管路，202第二管路，203第三管路，204第四管路；301第一交点，302第二交点。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本申请的技术方案进行详实的阐述，然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。
值得理解的是，本申请中由于有氮气的通过，各个设备之间的基本都是通过氮气管路相连的；相应的阀门也设置在对应的氮气管路上。
如图1所示，本申请第一种实施方式提供了一种轮胎硫化系统，其包括至少一套轮胎硫化装置，该轮胎硫化装置包括：高压氮气源1，加热设备2，胶囊3，储能罐4和循环设备5；其中，
高压氮气源1与加热设备2第一口之间设有第一阀门101；加热设备2第二口与胶囊3第一口之间设有第二阀门102。胶囊3第二口通过第一管路201连接至氮气回收部6；第一管路201上设有靠近胶囊3的第三阀门103和远离胶囊3的第四阀门104。
加热设备2第二口与第二阀门102之间通过第二管路202连接至储能罐4第一口，第二管路202上设有第五阀门105。储能罐4第二口通过第三管路203连接至循环设备5第一口，第三管路203上设有第六阀门106。第一管路201和第三管路203通过第一交点301相交连通，其中，第六阀门106位于第一交点301与储能罐4之间；第三阀门103和第四阀门104位于第一交点301的两侧。
循环设备5第二口通过第四管路204连接至高压氮气源1和第一阀门101之间的管路上，相交处为第二交点302；第四管路204上设有第七阀门107，位于循环设备5第二口与第二交点302之间。
所述第二交点302与高压氮气源1之间设有第八阀门108。
作为一种实施方式，所述轮胎硫化装置还包括换热器7，高压氮气源1至第二交点302的高压氮气与第四阀门104至氮气回收部6的回收氮气能够通过该换热器相互换热。
采用回收氮气对高压氮气进行预加热，通过热回收，可以降低加热设备2的能耗。
当设有换热器7时，第八阀门108可设置在高压氮气源1与换热器7之间。
作为一种实施方式，所述加热设备2选择具有加热器的加热罐。加热器例如可为电热丝、加热棒等。采用加热罐的设置，一方面可以实现加热，另一方面可以储备一部分的加热氮气，以备胶囊3所需。
作为一种实施方式，所述循环设备5具有循环泵，推动管路中的氮气循环。可选择循环设备5为具有循环泵的循环罐，一方面可以实现循环，另一方面可以储备一部分的氮气。
作为一种实施方式，所述储能罐4能够储备来自加热设备2的高压氮气。所述储能罐4的氮气容量大于胶囊3所需的氮气量，以储备足够的高压氮气供胶囊3使用。储能罐4具有压力传感器8和温度传感器9，通过传感器可以实时监测储能罐的压力和温度，当不满足设定条件时，通过调节各个阀门和设备的开闭，向其充入氮气，或者对其中的氮气进行加热。
作为一种实施方式，所述轮胎硫化系统具有两套以上轮胎硫化装置，各轮胎硫化装置可以共用一个高压氮气源1，一个储能罐4，一个循环设备5，一个换热器7和一个氮气回收部6。如图2示出了两套轮胎硫化装置，左右各设置一套。
本申请第二种实施方式提供了一种轮胎硫化方法，采用前文任一实施方式所述的轮胎硫化系统，结合图1，其包括以下步骤：
(1.1)工作前向储能罐4充入高压氮气：第八阀门108，第一阀门101和第五阀门105为打开状态，第二阀门102为关闭状态，通过高压氮气源1向储能罐4中充入高压氮气；开启加热设备2；待储能罐4压力达到设定压力，第八阀门108切换为关闭状态，第六阀门106和第七阀门107为打开状态，启动循环设备5，对进入储能罐4的氮气进行循环加热，使储能罐4内氮气快速升温；当温度达到设定温度后，关闭循环设备5，第一阀门101/第五阀门105和第六阀门106切换为关闭状态，保持储能罐4的温度和压力。
本实施方式采用先充气，再加热的方式，可实现加热设备2对氮气储能罐4中的高压氮气保持静态加热。其中，加热设备2可以在开始充入高压氮气时即开启，对进入的高压氮气进行加热，也可以在储能罐4压力达到设定压力后再开启，在循环过程中进行加热。因此可以理解的是，本实施方式中描述顺序并不构成对本申请的绝对限制，是可以根据实际的操作进行调整的。
在一些可选的实施方式中，也可以一边充气一边加热，具体地：
(1.2)工作前向储能罐4充入高压氮气：第八阀门108，第一阀门101，第五阀门105，第六阀门106，第七阀门107为打开状态，第二阀门102为关闭状态，通过高压氮气源1向储能罐4中充入高压氮气；开启加热设备2和循环设备5；待储能罐4压力达到设定压力，第八阀门108切换为关闭状态，持续对进入储能罐4的氮气进行循环加热，使储能罐4内氮气升温；当温度达到设定温度后，关闭循环设备5，第一阀门101/第五阀门105和第六阀门106切换为关闭状态，保持储能罐4的温度和压力。
(2)启动生产，向胶囊3供给高压氮气：第一阀门101、第三阀门103和第六阀门106为关闭状态，第二阀门102和第五阀门105为打开状态，从而将储能罐4中的高压氮气通过储能罐4第一口经过第二管路202，从胶囊3第一口进入胶囊3。
(3)硫化机工作过程中的高压氮气补给：第八阀门108和第一阀门101为打开状态；
当胶囊3需要高压氮气补给时，第二阀门102为打开状态；
当储能罐4需要高压氮气补给时，第五阀门105为打开状态；
当胶囊3和储能罐4均需要高压氮气补给时，第二阀门102和第五阀门105均为打开状态，即同时打开前面的两个氮气补给管线。
通过这样的调节，可以在硫化机工作过程中，对胶囊3和储能罐4进行高压氮气补给，使得氮气压力满足要求。虽然储能罐4主要用于启动生产过程，但是在硫化机工作过程中，可以随时对其进行压力补充，以作为后续工况的备用。
作为一种实施方式，加热装置开启，对进入系统的高压氮气进行加热，从而在满足氮气压力的情况下，还可以同时满足氮气的温度要求。
(4)硫化机工作过程中的温度补给：第八阀门108和第四阀门104为关闭状态；
当胶囊3温度过低时，第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103和第七阀门107为打开状态，开启加热装置2和循环装置5，通过加热装置2给进入胶囊3的高压氮气循环加热；
当储能罐4温度过低时，第一阀门101、第五阀门105、第六阀门106和第七阀门107为打开状态，开启加热装置2和循环装置5，通过加热装置2给进入储能罐4的高压氮气循环加热；
当胶囊3和储能罐4均温度过低时，第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103、第五阀门105、第六阀门106和第七阀门107均为打开状态，开启加热装置2和循环装置5，通过加热装置2同时给进入胶囊3和储能罐4的高压氮气循环加热，即同时开启前面的两个加热管线即可。
通过这样的调节，在硫化机工作过程中，对胶囊3和储能罐4进行加热循环，使得氮气温度满足要求。虽然储能罐4主要用于启动生产过程，但是在硫化机工作过程中，可以随时对其进行温度补充，以作为后续工况的备用。
所述的实施方式仅仅是对本申请的优选实施方式进行描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种轮胎硫化方法，其特征在于，采用一种轮胎硫化系统，所述轮胎硫化系统包括至少一套轮胎硫化装置，该轮胎硫化装置包括：高压氮气源、加热设备、胶囊、储能罐和循环设备；其中，
高压氮气源与加热设备之间设有第一阀门；加热设备与胶囊之间设有第二阀门；胶囊通过第一管路连接至氮气回收部，第一管路上设有靠近胶囊的第三阀门和远离胶囊的第四阀门；
加热设备与第二阀门之间通过第二管路连接至储能罐，第二管路上设有第五阀门；储能罐通过第三管路连接至循环设备，第三管路上设有第六阀门；
第一管路和第三管路通过第一交点连通，其中，第六阀门位于第一交点与储能罐之间；第三阀门和第四阀门位于第一交点的两侧；
循环设备通过第四管路连接至高压氮气源和第一阀门之间的管路上，相交处为第二交点；第四管路上设有第七阀门；以及
所述第二交点与高压氮气源之间设有第八阀门；
所述轮胎硫化方法包括以下步骤中的至少一个：
工作前向储能罐充入高压氮气的步骤：第八阀门、第一阀门和第五阀门为打开状态，第二阀门为关闭状态，向储能罐中充入高压氮气；开启加热设备；待储能罐压力达到设定压力，第八阀门切换为关闭状态，第六阀门和第七阀门为打开状态，启动循环设备，对进入储能罐的氮气进行循环加热，使储能罐内氮气升温；当温度达到设定温度后，关闭循环设备，第一阀门/第五阀门和第六阀门切换为关闭状态，保持储能罐的温度和压力；
工作前向储能罐充入高压氮气的步骤：第八阀门、第一阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门为打开状态，第二阀门为关闭状态，向储能罐中充入高压氮气；开启加热设备和循环设备；待储能罐压力达到设定压力，第八阀门切换为关闭状态，持续对进入储能罐的氮气进行循环加热，使储能罐内氮气升温；当温度达到设定温度后，关闭循环设备，第一阀门/第五阀门和第六阀门切换为关闭状态，保持储能罐的温度和压力；
启动生产，向胶囊供给高压氮气的步骤：第一阀门、第三阀门和第六阀门为关闭状态，第二阀门和第五阀门为打开状态，储能罐中的高压氮气经过第二管路和第二阀门进入胶囊；
硫化机工作过程中的高压氮气补给的步骤：第八阀门和第一阀门为打开状态；当胶囊需要高压氮气补给时，第二阀门为打开状态；当储能罐需要高压氮气补给时，第五阀门为打开状态；当胶囊和储能罐均需要高压氮气补给时，第二阀门和第五阀门均为打开状态；
硫化机工作过程中的温度补给的步骤：第八阀门和第四阀门为关闭状态；当胶囊温度过低时，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第七阀门为打开状态，开启加热装置和循环装置，通过加热装置给进入胶囊的高压氮气循环加热；当储能罐温度过低时，第一阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门为打开状态，开启加热装置和循环装置，通过加热装置给进入储能罐的高压氮气循环加热；当胶囊和储能罐均温度过低时，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门均为打开状态，开启加热装置和循环装置，通过加热装置同时给进入胶囊和储能罐的高压氮气循环加热。
2.根据权利要求1所述的轮胎硫化方法，其特征在于，所述轮胎硫化系统还包括换热器，高压氮气源至第二交点的高压氮气与第四阀门至氮气回收部的回收氮气能够通过所述换热器进行换热。
3.根据权利要求2所述的轮胎硫化方法，其特征在于，所述第八阀门设置在高压氮气源与换热器之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的轮胎硫化方法，其特征在于，所述加热设备为具有加热器的加热罐。
5.根据权利要求1-3任一项所述的轮胎硫化方法，其特征在于，所述循环设备为具有循环泵的循环罐。
6.根据权利要求1-3任一项所述的轮胎硫化方法，其特征在于，所述储能罐的氮气容量大于胶囊所需氮气量；储能罐包括能够实时监测储能罐温度和压力的传感器。
7.根据权利要求6所述的轮胎硫化方法，其特征在于，所述加热设备为具有加热器的加热罐；所述循环设备为具有循环泵的循环罐。
8.根据权利要求1-3任一项所述的轮胎硫化方法，其特征在于，所述胎硫化系统具有两套以上轮胎硫化装置，各轮胎硫化装置共用一个高压氮气源、一个储能罐、一个循环设备和一个氮气回收部。
9.根据权利要求1所述的轮胎硫化方法，其特征在于，在硫化机工作过程中的高压氮气补给的步骤中，开启加热装置，对循环中的高压氮气进行加热。
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