CN116529051A

CN116529051A - 用于挤出由弹性体材料制成的半成品的方法

Info

Publication number: CN116529051A
Application number: CN202180077398.7A
Authority: CN
Inventors: C·E·阿穆里; F·奇科纳尼; E·L·斯基亚文
Original assignee: Pirelli Tyre SpA
Current assignee: Pirelli Tyre SpA
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-08-01
Also published as: IT202000029222A1; MX2023005186A; US20230373147A1; EP4255713A1; WO2022118182A1

Abstract

本发明涉及一种用于挤出由弹性体材料制成的半成品的方法，其中弹性体材料以入口压力值被进给到齿轮泵(20)的入口通道(20a)并且以大于入口压力值的出口压力值通过齿轮泵(20)的出口通道(20b)被分配。方法包括检测出口压力值和基于出口压力值的检测来调节所述齿轮泵(20)的操作以维持所述出口压力和所述入口压力之间的预定压力差。上述方法被用在用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法中。

Description

用于挤出由弹性体材料制成的半成品的方法

技术领域

本发明涉及一种用于挤出由弹性体材料制成的半成品的方法。

优选地，在用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法中使用上述方法。

背景技术

用于车辆车轮的轮胎通常包括胎体结构，所述胎体结构包括至少一个胎体帘布层，所述至少一个胎体帘布层由增强帘线结合在弹性体材料基体中而形成。胎体帘布层具有与相应的环形锚固结构接合的端部边缘。环形锚固结构布置在轮胎的通常称为“胎圈”的区域中并且环形锚固结构中的每一个通常都由基本上圆周的环形插入件形成，至少一个填充插入件施加在所述基本上圆周的环形插入件的径向外部位置中。这种环形插入件通常称为“胎圈芯”并且承担将轮胎保持牢固地固定在特别设置在车轮轮辋中的锚固座的任务，从而防止在运行过程中轮胎的径向内端部折片从这种锚固座脱出。

可以在胎圈处设置特定增强结构，所述特定增强结构具有改善向轮胎传递扭矩的功能。

在“无内胎”轮胎中，通常称为“衬里”的气密覆盖层覆盖轮胎的内表面。

胎冠结构联接在相对于胎体结构的径向外部位置中。

胎冠结构包括带束结构和胎面带，所述胎面带位于相对于带束结构的径向外部位置并且由弹性体材料制成。

带束结构包括一个或多个带束层，所述一个或多个带束层相互径向并置并且具有织物或金属增强帘线，所述织物或金属增强帘线具有交叉取向和/或基本上平行于轮胎的周向延伸方向的取向。

在胎体结构和带束结构之间可以设置称为“底层带束”的弹性体材料层，所述弹性体材料层的功能是使胎体结构的径向外表面尽可能均匀，以为了后续施加带束结构。

在带束结构和胎面带之间可以布置称为“底层”的弹性体材料层，所述弹性体材料层具有获得胎面带与带束结构稳定连结的适当特性。

由弹性体材料制成的相应侧壁被施加在胎体结构的侧表面上，每个所述侧壁均从胎面带的侧边缘中的一个延伸直到相应的环形锚固结构。

因此，用于车辆车轮的轮胎包括由弹性体材料制成的多个部件。作为非限制性示例，这些部件可以包括：胎面带、侧壁、称为底层带束和/或底层的层、衬里等。

上述部件可以由半成品制成，所述半成品由通过在挤出装置中实施的挤出工艺获得的弹性体材料制成。挤出的半成品铺设在成形支撑件上。取决于要制造的部件，铺设模式可以不同(例如，根据相邻的线圈和/或至少部分并置的线圈)。

表述“弹性体材料”用于表示包括至少一种弹性体聚合物和至少一种增强填料的组合物。优选地，这种组合物还包括添加剂，如例如交联剂和/或增塑剂。由于提供了交联剂，因此通过加热，这种材料可以交联，从而形成最终产品。

表述“由弹性体材料制成的半成品”用于表示根据弹性体材料的挤出工艺而获得的细长元件。因此，这种半成品仅由弹性体材料制成并且通常具有扁平形状。

术语“由弹性体材料制成的部件”用于表示通过上述由弹性体材料制成的半成品获得的轮胎的任何部件或其一部分。

参考挤出装置内材料的进给方向使用表述“下游”和“上游”。因此，假设例如从右至左的进给方向，相对于任何参考元件的“下游”位置表示所述参考元件左侧的位置，而“上游”位置表示所述参考元件右侧的位置。

表述挤出装置的结构单元的“热惯性”用于表示结构单元抵抗温度变化的趋势；构成该结构单元的材料质量越大，所述热惯性越大。

表述挤出装置的结构单元的“操作温度”用于表示在挤出工艺期间这种结构单元被保持的温度。

术语“齿轮泵的产量”用于表示泵在一周转中输送的弹性体材料的实际体积与泵在一周转中理论上可以输送的内部自由容积之间的比率。

同一申请人名下的WO2012/001492描述了一种用于挤出由弹性体材料制成的半成品的挤出装置，所述挤出装置被用在用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法中。挤出装置包括四个不同的结构单元。第一结构单元由具有纵向轴线的中空主体限定。中空主体在其上游端部部分处包括用于装载待挤出的弹性体材料的装载料斗。第二结构单元由可旋转地安装在中空主体内的挤出螺杆限定。挤出螺杆充当中空主体内弹性体材料的移动构件。特别地，挤出螺杆使得弹性体材料从中空主体的上游端部部分移动到中空主体的下游端部部分。挤出装置的第三结构单元由齿轮泵组件限定，所述齿轮泵组件在中空主体的下游端部部分处与所述中空主体操作地相关联。这种齿轮泵组件接收由挤出螺杆输送的弹性体材料并且在压力作用下将其推向下游。第四结构单元由在齿轮泵组件下游与该齿轮泵组件相关联的喷嘴限定。由齿轮泵组件推动的弹性体材料通过这种喷嘴被拉伸成半成品的形式，然后铺设在成形支撑件的外表面上。

JP2008229967说明了一种挤出设备，所述挤出设备包括驱动和输送原材料的螺杆和齿轮泵。该设备还包括：齿轮泵的出口压力的检测区域，在所述检测区域中检测齿轮泵出口侧上的出口压力；和齿轮泵入口压力的控制区域，在所述控制区域中基于上述出口压力逐渐控制齿轮泵入口侧上的入口压力，使得齿轮泵的出口压力小于挤出开始时在齿轮泵出口侧处设定的耐压值。

在JP2019081288、JP2018030345、JP2012000949、JP2007237508、EP1638756、EP3278951中描述了挤出装置和方法。

发明内容

本申请人已经观察到，在用于构造用于车辆车轮的轮胎的挤出工艺中，希望从挤出装置排出的弹性体材料具有连续的流量，以避免挤出的半成品中(并且因此在由弹性体材料制成的部件中)的结构缺陷和/或不连续性以及允许弹性体半成品在成形支撑件上的铺设是可重复的且彼此相同(因此具有工艺再现性)。为了获得所需的流量连续性，需要用弹性体材料连续填充齿轮泵，这通常通过调节挤出螺杆的旋转速度以保持齿轮泵上游的压力值基本上恒定来实现。

然而，本申请人已经观察到，在通过保持进入齿轮泵的入口压力恒定而执行的挤出工艺中，在相同弹性体材料的相继挤出循环期间以及在单个挤出循环期间可能存在挤出的半成品的流量和/或重量的不期望的变化。

在试图识别挤出的半成品的重量的这种变化的原因时，本申请人已经观察了表示从齿轮泵排出的弹性体材料的压力随时间发展的曲线(下文中也表示为“压力曲线”)并且已经注意到从齿轮泵排出的弹性体材料的压力在相同弹性体材料的相继挤出循环期间以及在单个挤出循环期间都可能发生变化。

本申请人认为，从齿轮泵排出的弹性体材料的压力变化由弹性体材料的温度变化引起的弹性体材料的粘度变化所确定。

特别地，本申请人认为，在相继挤出循环期间从齿轮泵排出的弹性体材料的压力变化由以下事实决定：在两个相继挤出循环之间的等待时间期间，存在于齿轮泵下游的弹性体材料趋于因缺少挤出螺杆的机械作用而冷却，从而增加其粘度。上述等待时间越长，粘度增加越大。当新的挤出循环开始时，具有更大粘度的弹性体材料导致从喷嘴排出的压力升高，从而产生压力峰值，所述压力峰值随着挤出循环的继续和弹性体材料因挤出螺杆的机械作用升温而下降。

本申请人还已经注意到，在相同挤出循环期间，在弹性体材料的初始粘度较高的情况下，挤出的半成品的压力变化更为突出。本申请人认为，这是由于使弹性体材料恢复到预定粘度值所需的时间更长(相对于初始粘度值较小的情况)，因此需要更长的时间来降低从齿轮泵排出的弹性体材料的压力。

本申请人还认为，在相同挤出循环期间，挤出的半成品的压力值的波动会由结构单元的不同热惯性以及在挤出装置内运输的弹性体材料的组分的微小和局部变化引起。

再次通过观察上述压力曲线，本申请人已经注意到，在相同条件下，相对于在具有平均压力值较低的压力曲线的挤出循环中所发现的挤出的半成品的重量，在通过保持进入齿轮泵的入口压力基本上恒定执行并且具有平均压力值较高的压力曲线的挤出循环中，挤出的半成品的重量较低。

因此，本申请人已经观察到，在相同挤出循环期间和在相继挤出循环期间从喷嘴排出的弹性体材料的压力变化导致挤出的半成品的每单位长度的重量变化。由于进入齿轮泵的入口压力保持基本上恒定，因此上述压力变化导致齿轮泵入口和出口之间的压力差发生变化。

本申请人已经证实，齿轮泵入口和出口之间的压力差的变化导致齿轮泵瞬时产量发生变化。特别地，本申请人已经证实，齿轮泵入口和出口之间压力差的增加对应于齿轮泵瞬时产量的降低以及随之而来的挤出的弹性体材料的量(因此重量)的降低，而齿轮泵入口和出口之间压力差的减小对应于齿轮泵瞬时产量的增加以及随之而来的挤出的弹性体材料的量(因此重量)的增加。

文献JP2008229967教导仅在挤出循环开始时控制齿轮泵的入口压力并且没有给出在每个挤出循环中获得挤出的弹性体材料的基本上恒定性的解决方案，而文献WO2012/001492以及其他引用的文献没有提供上述问题的解决方案。

然而，本申请人已经意识到，由于从挤出装置排出的弹性体材料的流量基本上与齿轮泵的瞬时产量成比例，并且由于齿轮泵的瞬时产量与齿轮泵的入口和出口之间的压力差相关联，因此可以获得从挤出装置排出的弹性体材料的基本上恒定的流量，与此同时保持齿轮泵的瞬时产量基本上恒定，并且可以通过使齿轮泵运行使得齿轮泵入口处弹性体材料压力的发展基本上跟随齿轮泵出口处弹性体材料压力的发展来实现该结果。

本申请人已经最终发现，通过根据齿轮泵出口处的压力来调节齿轮泵入口处的压力以保持入口压力和出口压力之间的预定差，正在铺设的由弹性体材料制成的半成品的量基本上保持恒定。

因此，在其第一方面中，本发明涉及一种用于挤出由弹性体材料制成的半成品的方法。

优选地，弹性体材料被进给到齿轮泵的入口通道。

优选地，弹性体材料在所述入口通道中具有入口压力值。

优选地，所述弹性体材料通过齿轮泵的出口通道分配。

优选地，弹性体材料在所述出口通道中具有出口压力值。

优选地，所述出口压力值大于所述入口压力值。

优选地，检测所述出口压力值。

优选地，基于所述检测来调节所述齿轮泵的操作以维持所述出口压力和所述入口压力之间的预定压力差。

在其第二方面中，本发明涉及一种用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法。

优选地，制造由弹性体材料制成的半成品。

优选地，将由弹性体材料制成的半成品铺设在成形支撑件上。

优选地，为了制造由弹性体材料制成的半成品，使用根据前述方面的挤出方法。

本申请人认为，当例如由于一个挤出循环与下一个挤出循环之间的等待时间而使得弹性体材料的粘度增加并且齿轮泵出口处的出口压力因此增加直到最大参考值时，齿轮泵入口处的入口压力可以增大，以使齿轮泵出口和入口之间的压力差保持等于预定压力值。齿轮泵的特定瞬时产量以及因此每单位时间挤出的弹性体材料的给定流量对应于这样的压力差。当例如由于挤出螺杆对弹性体材料进行加热而使得弹性体材料的粘度降低时，齿轮泵出口处的出口压力降低并且可以降低齿轮泵入口处的入口压力，以保证齿轮泵出口和入口之间的压力差继续保持设定为等于预定压力值。根据齿轮泵出口处的出口压力在入口压力的预定范围内持续改变齿轮泵入口处的入口压力，齿轮泵出口和入口之间的压力差不受弹性体材料粘度的可能的、不希望的以及不可预测的变化的影响在整个挤出循环持续时间内基本上保持恒定并且等于预定压力值。

如上所述，齿轮泵的特定瞬时产量和每单位时间挤出的弹性体材料的给定流量对应于该压力差。这样的流量因此在整个挤出循环期间和相继挤出循环中保持基本上恒定。这种流量的恒定性允许挤出的半成品的量(或重量)基本上恒定和基本上的工艺可重复性。

通过提供预定入口压力范围内的入口压力变化，还确保齿轮泵始终在适于齿轮泵正确操作的有用压力条件下被正确进给，从而获得其操作完整性。

仅在异常情况下以及就相对于挤出循环的总挤出时间而言极短的挤出时间的任何情况下，在预定入口压力范围之外的可能入口压力才成为必要，以使得铺设的半成品的量在一个挤出循环期间和相继挤出循环中都保持基本上恒定。

在前述方面中的至少一个方面中，本发明可以具有下文中描述的优选特征中的至少一个。

优选地，在将弹性体材料进给到所述入口通道之前，设定预定最小入口压力值。

优选地，在将弹性体材料进给到所述入口通道之前，设定预定最大入口压力值。

优选地，入口压力值的所述预定范围介于所述预定最小入口压力值和所述预定最大入口压力值之间。

预定最小入口压力值可以设定为使得在给定要使用的特定弹性体材料的情况下获得齿轮泵的连续填充的最小压力值。

优选地，所述预定最小入口压力值等于或大于20巴。

优选地，所述预定最小入口压力值等于或大于30巴。

优选地，所述预定最小入口压力值等于或大于40巴。

优选地，所述预定最小入口压力值等于或大于50巴。

优选地，所述预定最小入口压力值小于70巴。

预定最大入口压力值可以设定为使得在给定要使用的特定齿轮泵的情况下齿轮泵和/或其上游的挤出螺杆不会由于过高的进给压力而被损坏的最大压力值。

优选地，所述预定最大入口压力值等于或小于200巴。

优选地，所述预定最大入口压力值等于或小于180巴。

优选地，所述预定最大入口压力值等于或小于150巴。

优选地，所述预定最大入口压力值等于或小于130巴。

优选地，所述预定最大入口压力值大于120巴。

优选地，在已经检测到出口压力之后，计算作为出口压力值与所述预定压力差之间的差的参考入口压力值。

优选地，当参考入口压力值大于预定最小入口压力值并且小于预定最大入口压力值时，将出口压力值和入口压力值之间的差设定为等于所述预定压力差。

优选地，当参考入口压力值小于所述预定最小入口压力值时，调节入口压力使得入口压力值设定为等于所述预定最小入口压力值。

以这种方式，齿轮泵永远不会被进给低于预定最小入口压力值的弹性体材料的压力，从而允许在每种操作条件下用弹性体材料完全且连续地填充齿轮泵。

优选地，当参考入口压力值大于所述预定最大入口压力值时，调节入口压力使得入口压力值设定为等于所述预定最大入口压力值。

以这种方式，齿轮泵永远不会被进给高于预定最大入口压力值的弹性体材料的压力，因此在每种操作条件下具有不会损坏齿轮泵和/或挤出螺杆的进给压力。

优选地，预先确定最小出口压力值。

优选地，预先确定最大出口压力值。

优选地，根据所述最小出口压力值和最大出口压力值来计算所述预定压力差。

本申请人认为，通过根据所述最小出口压力值和最大出口压力值来计算恒定压力值，可以进行这样的挤出循环，其中在挤出循环的相当长的时间段内，齿轮泵的入口处的入口压力未设定为大于预定最大入口压力值的值和低于预定最小入口压力值的值。

所述时间段是参考入口压力值大于预定最大入口压力值以及低于预定最小入口压力值的时间段。

优选地，通过在将弹性体材料进给到所述入口通道之前执行至少一个参考挤出循环来预先确定所述最小出口压力值。

优选地，通过在将弹性体材料进给到所述入口通道之前执行至少一个参考挤出循环来预先确定所述最大出口压力值。

优选地，通过所述齿轮泵来执行所述参考挤出循环。

优选地，利用所述弹性体材料来执行所述参考挤出循环。

以这种方式，参考挤出循环能够提供最小出口压力值和最大出口压力值，所述最小出口压力值和所述最大出口压力值与在实际挤出循环期间实际达到的最小出口压力值和最大出口压力值即使不相同也相似。

本申请人认为，以这种方式，齿轮泵的瞬时产量对于整个挤出循环而言基本上是恒定的。仅当挤出循环具有异常压力曲线时，这种瞬时产量才与恒定值不同，所述异常压力曲线具有高于参考挤出循环的最大出口压力值或低于最小出口压力值的齿轮泵出口处的出口压力峰值。因此，即使发生这种情况，也只是持续很短的时间(与挤出循环的总持续时间相比)，从而允许将齿轮泵的瞬时产量不稳定的重要时间降至最短。

优选地，在弹性体材料的类型在一个挤出循环和下一个挤出循环之间改变的情况下，执行新的参考挤出循环以确定所述最小出口压力值和所述最大出口压力值。

优选地，根据公式DP＝[(HEV+LEV)/2]－[(PHIV+PLIV)/2]计算所述预定压力差，其中HEV表示所述最大出口压力值，LEV表示所述最小出口压力值，PHIV表示所述预定最大入口压力值，并且PLIV表示所述预定最小入口压力值。

本申请人认为，在任何挤出循环的最大出口压力值和最小出口压力值之间存在相关性，使得最大出口压力值和最小出口压力值不会彼此独立地变化。本申请人已经观察到，在弹性体材料和喷嘴相同条件下，相继挤出循环可以具有不同的压力曲线，其中最大出口压力值的增加通常对应于最小出口压力值的增加(不一定相同)。同样，本申请人已经观察到，在弹性体材料和喷嘴相同条件下，相继挤出循环可以具有不同的压力曲线，其中最大出口压力值的降低通常对应于最小出口压力值的降低(不一定相同)。

本申请人认为，公式DP＝[(HEV+LEV)/2]－[(PHIV+PLIV)/2]使得可以计算要设置的预定压力差，使得即使对于其压力曲线与参考挤出循环的压力曲线不同的挤出循环而言，泵的瞬时产量在挤出循环的大部分时间内也均保持基本上恒定。

优选地，在进给所述弹性体材料期间连续重复检测出口压力。

优选地，在每次检测出口压力时执行参考入口压力值的计算。

优选地，在每次检测出口压力时执行齿轮泵的入口处的入口压力的调节。

以这种方式，齿轮泵入口处的入口压力通过跟随从齿轮泵排出的弹性体材料的压力的发展而被连续地调节。

优选地，在分配弹性体材料之前执行所述预定压力差的计算。

优选地，调节入口压力包括调节将弹性体材料进给到齿轮泵的挤出螺杆的旋转速度。

附图说明

本发明的进一步特征和优点将从以下参考附图对其优选实施例的详细描述中变得更加明晰。在这样的附图中：

图1是可以用于根据本发明的挤出方法的挤出装置的优选实施例的纵向截面的示意图；

图2A和图2B是表示图1的挤出装置的一些部件的框图；

图3示意性且定性地说明了随着挤出螺杆的速度变化，图1的挤出装置的齿轮泵的入口/出口处的入口和出口压力随时间的发展，以及通过上述挤出装置挤出的弹性体材料的流量的发展。

具体实施方式

本发明在用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法中具有其优选实施例。

前述方法优选地包括：在第一成形支撑件上构造包括至少一个胎体帘布层和一对环形锚固结构的胎体结构；以及在第二成形支撑件上构造包括至少一个带束结构和胎面带的胎冠结构。如此构造的胎体结构和胎冠结构互联以获得生轮胎。这种生轮胎随后被转移到模制和硫化线以获得最终产品。

替代地，本发明具有实际应用的用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法可以规定根据预定顺序在大体为环形的单个成形支撑件上直接制造轮胎的单个部件。

在上述方法中，从由弹性体材料制成的半成品150获得仅由弹性体材料制成的部件(如例如胎面带、侧壁、称为底层带束和/或底层的层、环形锚固结构的填充插入件、衬里、底层衬里、侧壁插入件、增强插入件等)。通过在图1所示类型的挤出装置10中挤出弹性体材料来获得这种半成品150并且所述半成品被铺设在成形支撑件200上，同时所述成形支撑件围绕其自身的旋转轴线R移动，以便优选地根据相邻和/或至少部分并置的线圈实施铺设，这取决于待制造的部件。

挤出装置10包括由具有纵向轴线X的基本上圆柱形中空主体限定的挤出主体11。

挤出主体11优选地安装在支撑块体12上，所述支撑块体位于与半成品150铺设在其上的成形支撑件200所占据的位置相邻的位置中。

弹性体材料例如通过至少一个进给辊13和至少一个引导辊14进给到挤出主体11，所述进给辊和所述引导辊在挤出主体11上游安装在支撑块体12上，即，在相对于成形支撑件200的相对侧上。

挤出主体11包括挤出螺杆15，所述挤出螺杆沿着纵向轴线X延伸并且配置成使得弹性体材料在挤出主体11内沿着平行于纵向轴线X的进给方向A移动。

挤出螺杆15包括相对的端部部分，其分别是入口部分15a和出口部分15b。

优选地安装在支撑块体12上的马达组16为挤出螺杆15提供旋转运动。在马达组16和挤出螺杆15之间可以设置减速齿轮17。

挤出主体11在挤出螺杆15的入口部分15a处包括装载料斗18，用于装载来自进给辊13的弹性体材料。

再次在挤出螺杆15的入口部分15a处并且相对于进给方向A在装载料斗18的下游，挤出主体11可以包括机动辊40，所述机动辊配置成接收来自料斗18的弹性体材料并且沿着进给方向将其进给至挤出螺杆15。

机动辊19可以布置在料斗18下方并且位于挤出螺杆15的入口部分15a的旁边，换句话说，该机动辊不与挤出螺杆15对准。替代地，机动辊19可以布置在挤出螺杆15的入口部分15a的上游，位于料斗18下方并且与挤出螺杆15对准。

挤出装置10包括齿轮泵20，所述齿轮泵在挤出主体11的下游，换句话说，靠近挤出螺杆15的出口部分15b，从挤出主体11排出的弹性体材料穿过所述齿轮泵。

齿轮泵20包括入口通道20a和出口通道20b，弹性体材料通过所述入口通道进入齿轮泵20，弹性体材料通过所述出口通道从齿轮泵20排出。入口通道20a布置在挤出主体11的下游，换句话说，靠近挤出螺杆15的出口部分15b。

在图1所示的实施例中，喷嘴21在与挤出主体11相对的侧部上与齿轮泵20相关联。由齿轮泵20推动的弹性体材料被拉伸通过这样的喷嘴21，以形成具有所需形状和尺寸的半成品150，所述半成品随后被铺设在成形支撑件200上。

在挤出装置10的替代实施例(未示出)中，可以使用适合于使半成品150具有所需形状和尺寸的不同装置(例如一对压延辊)来代替喷嘴21作为弹性体材料的拉伸构件。

齿轮泵20的出口通道20b布置在喷嘴21的上游。

挤出装置10还包括多个热调节单元，每个所述热调节单元都旨在调节挤出装置10的特定区域处的温度。

优选地，设置与料斗18处的挤出主体11相关联的热调节单元22和与挤出螺杆15处的挤出主体11相关联的热调节单元23，以便能够保持挤出主体11的位于挤出螺杆15的上游的区域的操作温度与挤出主体11的在其中设置挤出螺杆15的区域的操作温度不同。

在图1所示的实施例中，还设置了与齿轮泵20相关联的热调节单元24和与喷嘴21相关联的热调节单元25。

可以致动每个热调节单元以将相应区域加热到也可以彼此不同的预定操作温度。

挤出装置10包括第一压力传感器26，所述第一压力传感器配置成检测齿轮泵20的入口通道20a中的弹性体材料的压力。

挤出装置10还包括第二压力传感器27，所述第二压力传感器配置成检测齿轮泵20的出口通道20b中的弹性体材料的压力。

挤出装置10配置成首先执行参考挤出循环，在所述参考挤出循环期间，将与用于将半成品150铺设在成形支撑件200上的弹性体材料相同类型的弹性体材料进给到挤出装置10。

这种弹性体材料通过料斗18被进给到挤出主体11。

挤出螺杆15以适合于在齿轮泵20的入口通道20a中获得弹性体材料所需压力的旋转速度旋转。这种压力是已知参数的函数，所述已知参数例如为弹性体材料的特性(例如粘度)和挤出装置10的各个区域的操作温度(通过热调节单元22，23，24，25进行温度调节)。这种已知参数与将在弹性体材料的挤出循环期间使用以将半成品150铺设在成形支撑件200上的参数相同。

作为示例，希望在齿轮泵20的入口通道20a中获得大约50巴的压力，这将对应于挤出螺杆15的特定速度。第一压力传感器26检测齿轮泵20的入口通道20a中的压力，从而使得在必要时可以改变挤出螺杆15的速度，使得弹性体材料在上述入口通道20a中达到等于50巴的压力值。

优选地，入口通道20a中的这种压力值在参考挤出循环期间保持恒定。

激活齿轮泵20并且先前进给到入口通道20a中的弹性体材料被齿轮泵20推入出口通道20b中以便通过喷嘴21被挤出。

参考挤出循环被致动将期望量的半成品150铺设在成形支撑件200上所需的时间。

如图2A中示意性所示，在整个参考挤出循环期间，第二传感器27检测齿轮泵20的出口通道20b中的弹性体材料的压力并且向处理单元30发送表示检测到的压力的RPS信号。处理单元30确定并且提供在参考挤出循环期间弹性体材料在齿轮泵20的出口处所达到的最大出口压力值HEV和最小出口压力值LEV。这种最大出口压力值HEV和最小出口压力值LEV表示参考挤出循环的压力曲线的上限和下限。

作为示例，本申请人在图1所示类型的挤出装置中执行了两个参考挤出循环，其中提供了两种不同的弹性体材料，在第一循环中，最大出口压力值HEV等于260巴，最小出口压力值LEV等于150巴，在第二循环中，最大出口压力值HEV等于290巴，最小出口压力值LEV等于180巴。

随后或在参考挤出循环之前，获取、计算或估计预定最小入口压力值PLIV和预定最大入口压力值PHIV。

预定最小入口压力值PLIV是齿轮泵20的入口通道20a中的弹性体材料的最小压力值，其足以允许用弹性体材料正确地填充齿轮泵20。因此，一旦已知使用中的齿轮泵20和在旨在将半成品150铺设在成形支撑件200上的挤出循环中所必须使用的弹性体材料的类型，就可以获取、计算或估计预定最小入口压力值PLIV。

预定最大入口压力值PHIV是齿轮泵20的入口通道20a中的弹性体材料的最大压力值，超过所述最大压力值，齿轮泵20和/或挤出螺杆15可能被损坏或在任何情况下不能正确操作。因此，一旦已知使用中的齿轮泵20和在旨在将半成品150铺设在成形支撑件200上的挤出循环中所必须使用的弹性体材料的类型，就可以获取、计算或估计预定最大入口压力值PLIV。

在用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法中使用的由弹性体材料制成的半成品的挤出方法中所使用的齿轮泵的典型数值如下：作为最大入口压力值PHIV的150巴和作为最小入口压力值PLIV的30巴。

最大出口压力值HEV、最小出口压力值LEV、预定最大入口压力值PLIV和预定最小入口压力值PLIV由处理单元30处理以提供预定压力差DP。

这种处理可以由处理单元30(如图2A中示意性表示)执行、由另外的处理单元(未示出)执行或由操作员手动执行。

在任何情况下，根据公式DP＝[(HEV+LEV)/2]－[(PHIV+PLIV)/2]计算预定压力差DP，即，通过从参考挤出循环中的平均出口压力值减去参考挤出循环中的平均入口压力值来计算。

此时，可以始终通过挤出装置10和在上述参考挤出循环期间使用的相同弹性体材料来执行旨在将半成品150铺设在成形支撑件200上以用于构造用于车辆车轮的轮胎的挤出循环。

首先，对挤出装置10的区域进行温度调节，使它们达到相应的操作温度(优选地等于在参考挤出循环中设置的温度)，并且成形支撑件200靠近喷嘴21定位。

然后激活马达组16。

弹性体材料被进给到料斗18，并且从此处被进给到挤出螺杆15，此后沿着进给方向A进给到齿轮泵20的入口通道20a。弹性体材料随后被齿轮泵20推入出口通道20b，然后通过喷嘴21被铺设在成形支撑件200上。

如图2B中示意性所示，在弹性体材料移动通过齿轮泵20期间，第二传感器27检测齿轮泵的出口通道20b中的弹性体材料的压力并且将表示检测到的出口压力值PE的PES信号发送至处理单元30(或另外的处理单元)。

处理单元30因此根据公式PIR＝PE－DP计算作为出口压力值PE和预定压力差DP之间的差的参考入口压力值PIR。

如果参考入口压力值PIR大于预定最小入口压力值PLIV并且小于预定最大入口压力值PHIV，则由马达组16以使得在齿轮泵20的入口通道20a中产生的压力的值等于或尽可能接近出口压力值PE减去恒定压力值DP的旋转速度来致动挤出螺杆15。

优选地，入口通道20a中产生的压力介于出口压力值PE减去恒定压力值DP的98％和102％之间。

在挤出循环与参考挤出循环非常相似的情况下(因为除了极少数情况之外，这种情况预计正常发生)，用于计算预定压力差DP的公式确保参考入口压力值PIR始终介于预定最小入口压力值PLIV和预定最大入口压力值PHIV之间。

作为示例，使用上面举例说明的第一参考循环的数值HEV＝260巴、LEV＝150巴以及上面提供的典型数值PHIV＝150巴和PLIV＝30巴，用于计算预定压力差DP的公式给出等于115巴的DP值。假设挤出循环具有类似于参考挤出循环的压力曲线的压力曲线，则由第二出口传感器27检测到的最大出口压力值PE将等于260巴，并且由第二出口传感器27检测到的最小出口压力值PE将等于150巴。计算为PIR＝PE－DP的参考入口压力值PIR将介于145巴和35巴之间，因此始终小于预定最大入口压力值PHIV并且大于预定最小入口压力值PLIV。应当注意的是，参考入口压力值PIR将介于预定最小入口压力值PLIV和预定最大入口压力值PHIV之间，即使在挤出循环的由第二出口传感器27检测到的最大出口压力值PE和由第二传感器检测到的最小出口压力值PE与上述最大出口压力值和上述最小出口压力值不同的情况下，例如分别等于265巴和145巴。

使用上面举例说明的第二参考循环的数值HEV＝290巴、LEV＝180巴以及上面提供的典型数值PHIV＝150巴和PLIV＝30巴，用于计算预定压力差DP的公式给出等于145巴的DP值。假设挤出循环具有类似于参考挤出循环的压力曲线的压力曲线，则由第二出口传感器27检测到的最大出口压力值PE将等于290巴，并且由第二出口传感器27检测到的最小出口压力值PE将等于180巴。计算为PIR＝PE－DP的参考入口压力值PIR将介于145巴和35巴之间，因此始终小于预定最大入口压力值PHIV并且大于预定最小入口压力值PLIV。应当注意的是，参考入口压力值PIR将介于预定最小入口压力值PLIV和预定最大入口压力值PHIV之间，即使在挤出循环的由第二出口传感器27检测到的最大出口压力值PE和由第二出口传感器27检测到的最小出口压力值PE与上述最大出口压力值和最小出口压力值不同的情况下，例如分别等于295巴和175巴。

如果参考入口压力值PIR低于预定最小入口压力值PLIV(由于挤出循环的压力曲线异常)，则由马达组16以使得在齿轮泵20的入口通道20a中产生的压力的值等于或尽可能接近预定最小入口压力值PLIV的旋转速度来致动挤出螺杆15。

优选地，入口通道20a中产生的压力介于预定最小入口压力值PLIV的98％和102％之间。

如果参考入口压力值PIR大于预定最大入口压力值PHIV(由于挤出循环的压力曲线异常)，则由马达组16以使得在入口通道20a中产生的压力的值等于或尽可能接近预定最大入口压力值PHIV的旋转速度来致动挤出螺杆15。

优选地，入口通道20a中产生的压力介于预定最大入口压力值PHIV的98％和102％之间。

在整个挤出循环期间连续执行，优选地以预定且足够短的时间间隔执行出口压力值PE的检测和参考入口压力值PIR的计算，以获得齿轮泵20的入口通道20a中的入口压力值的连续调节。

例如，这种预定时间间隔彼此相等并且介于0.01s和0.1s之间。

以这种方式，齿轮泵20的入口通道20a中的入口压力值基本上对应于齿轮泵20的出口通道20b中的出口压力值PE减去预定压力差DP。齿轮泵20因此以特定的瞬时产量工作。这在图3的图表中示意性地说明，所述图表示出如何通过适当地控制挤出螺杆15的速度(实细线的曲线)可以确保在初始瞬态之后齿轮泵20的入口压力(点划线的曲线)在预定压力差下跟随齿轮泵20的出口压力(虚线的曲线)，从而获得挤出的弹性体材料的基本上恒定流量(实粗线的曲线)并且因此获得齿轮泵20的特定的瞬时产量。

齿轮泵20的这种恒定瞬时产量所允许的仅有偏差发生在入口通道20a中的参考入口压力值PIR小于预定最小入口压力值PLIV或大于预定最大入口压力值PHIV的情况中。

一旦完成将半成品150铺设在成形支撑件200上，就停用挤出装置10，从而中断挤出工艺，并且成形支撑件200被拾取并带离挤出装置10以继续进行随后的轮胎构造步骤。

在将新的成形支撑件定位在由成形支撑件200先前占据的位置之后，可以再次开始新的挤出循环，相同地重复上述操作。

当要挤出的弹性体材料的类型改变时执行参考挤出循环，这是因为在将半成品铺设在相同或不同的成形支撑件上的每个新的挤出循环之前不需要重复参考挤出循环。

本申请人执行了测试，其中使用了相同挤出装置并且其中使用相同弹性体材料重复了一些挤出循环。

根据测试，通过设置在齿轮泵的入口通道中的恒定的入口压力来执行第一组挤出循环，并且根据本发明的挤出方法来执行第二组挤出循环。

第一组挤出循环中的挤出循环以一个循环和下一个循环之间的不同的时间间隔来执行。在第二组挤出循环中的挤出循环之间设置一个挤出循环和下一个挤出循环之间的相同时间间隔。

在每个挤出循环结束时，对挤出的弹性体材料进行称重。

测试突出表明，相对于在第一组挤出循环中铺设更多弹性体材料的挤出循环和铺设较少弹性体材料的挤出循环之间的重量差，在第二组挤出循环(根据本发明)中铺设更多弹性体材料的挤出循环和铺设较少弹性体材料的挤出循环之间的重量差小于其约85％。

这样的测试因此突出表明本发明的方法使得可以在重复的挤出循环期间实现期望的流量恒定性。

已经参考一些优选实施例描述了本发明。可以对上述实施例进行不同的修改，仍然在由所附权利要求限定的本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于挤出由弹性体材料制成的半成品的方法，所述方法包括：

将弹性体材料进给到齿轮泵(20)的入口通道(20a)，所述弹性体材料在所述入口通道(20a)中具有入口压力值；

通过所述齿轮泵(20)的出口通道(20b)分配所述弹性体材料，所述弹性体材料在所述出口通道(20b)中具有大于所述入口压力值的出口压力(PE)值；

检测所述出口压力(PE)值；

基于所述检测来调节所述齿轮泵(20)的操作以维持所述出口压力(PE)和所述入口压力之间的预定压力差(DP)。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：

在将所述弹性体材料进给到所述入口通道(20a)之前，设定预定最小入口压力值(PLIV)和预定最大入口压力值(PHIV)；

在已经检测到所述出口压力(PE)之后，计算作为所述出口压力(PE)值和所述预定压力差(DP)之间的差的参考入口压力值(PIR)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述参考入口压力值(PIR)大于所述预定最小入口压力值(PLIV)并且低于所述预定最大入口压力值(PHIV)时，所述出口压力(PE)值和所述入口压力值之间的差设定为等于所述预定压力差(DP)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，当所述参考入口压力值(PIR)低于所述预定最小入口压力值(PLIV)时，调节所述入口压力，使得所述入口压力值设定为等于所述预定最小入口压力值(PLIV)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，当所述参考入口压力值(PIR)大于所述预定最大入口压力值(PHIV)时，调节所述入口压力，使得所述入口压力值设定为等于所述预定最大入口压力值(PHIV)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，所述预定最小入口压力值(PLIV)等于或大于20巴。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，所述预定最大入口压力值(PHIV)等于或低于200巴。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：

预先确定最小出口压力值(LEV)和最大出口压力值(HEV)；

根据所述最小出口压力值(LEV)和所述最大出口压力值(HEV)来计算所述预定压力差(DP)。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过在将所述弹性体材料进给到所述入口通道(20a)之前执行至少一个参考挤出循环来预先确定所述最小出口压力值(LEV)和所述最大出口压力值(HEV)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过所述齿轮泵(20)来执行所述参考挤出循环。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，利用所述弹性体材料来执行所述参考挤出循环。

12.根据权利要求2至7中任一项和权利要求8至11中任一项所述的挤出方法，其中，根据公式DP＝[(HEV+LEV)/2]－[(PHIV+PLIV)/2]计算所述预定压力差(DP)，其中HEV表示所述最大出口压力值(HEV)，LEV表示所述最小出口压力值(LEV)，PHIV表示所述预定最大入口压力值(PHIV)，PLIV表示所述预定最小入口压力值(PLIV)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在进给所述弹性体材料期间连续重复检测所述出口压力(PE)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调节所述入口压力包括调节配置成将所述弹性体材料进给到所述齿轮泵(20)的挤出螺杆(15)的旋转速度。

15.一种用于构造用于车辆车轮的轮胎的方法，所述方法包括：

制造由弹性体材料制成的半成品(150)；

将由所述弹性体材料制成的半成品(150)铺设在成形支撑件(200)上；

其中，制造由所述弹性体材料制成的半成品(150)包括执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。