CN116604863B - 一种硫化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫化装置，包括硫化胶囊和中心机构，该中心机构包括中心机构底座；中心杆，该中心杆构造成可移动地穿过中心机构底座，并借助夹持装置固定到硫化胶囊；定位在硫化胶囊中的加热单元；以及循环装置，该循环装置定位在硫化胶囊中，其中，中心机构还包括定位在硫化胶囊中的热扩散装置，该热扩散装置接触加热单元或在加热单元附近并由加热单元进行加热，循环装置构造成带动硫化胶囊中的介质流经热扩散装置，使得介质被加热，其中，循环装置、热扩散装置和加热单元沿着中心机构的中心杆的长度方向围绕中心杆向下顺序地设置，并作为整体进行安装和拆卸。这种硫化装置实现了硫化胶囊内部的快速且均匀的升温。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎硫化设备技术领域，具体地涉及一种硫化装置。
背景技术
在工业生产中，通常会采用硫化方式以提高某些材料的整体硬度。
以轮胎为例，通过轮胎成型工艺所得到的生胎是具有粘弹性的橡胶，易变形、强度较低，无使用价值，因此在成型工艺后，需要对生胎，具体地是对外胎进行硫化工艺。通过硫化，使橡胶固化，变成有使用价值的高弹性橡胶。
目前，硫化工艺采用模型加压方式进行。一种常规的轮胎硫化工艺采用蒸汽和氮气相结合的方式。具体过程为将胎坯置于密封的硫化胶囊与硫化模具之间，向硫化胶囊内通入蒸汽以提供硫化需要的热量，通入高压氮气提供硫化时需要的压力，以完成轮胎内侧的硫化，获得具有良好强度与弹性的轮胎。
然而，这种方式会产生如下问题：蒸汽遇冷会发生冷凝，产生冷凝水囤积在硫化胶囊下方导致硫化胶囊上下温差大，进而导致轮胎硫化不完全的缺陷。
为了解决这个问题，目前已有部分方案采用内部电加热方式，电加热元件通电发热提供热量，以达到代替蒸汽的目的，但普遍存在安装困难、每千瓦功率价格高、能效比低、升温速度慢等问题，制约着其在轮胎硫化领域的应用。
因此，期望提供一种硫化装置，能够解决上述问题中的至少一个。
发明内容
为了解决采用内部电加热的硫化装置升温速度慢的问题，本发明设计了一种硫化装置，其硫化胶囊内部升温迅速、温度场分布均匀，能够有效提高硫化质量。此外，本发明的硫化装置结构紧凑，受空间限制小。
具体地，该硫化装置包括硫化胶囊和中心机构，该中心机构包括中心机构底座；中心杆，该中心杆构造成可移动地穿过中心机构底座，并借助夹持装置固定到硫化胶囊；加热单元，该加热单元定位在硫化胶囊中；以及循环装置，该循环装置定位在硫化胶囊中，其中，中心机构还包括热扩散装置，该热扩散装置定位在硫化胶囊中，并构造成接触加热单元或在加热单元附近并由加热单元进行加热，循环装置构造成带动硫化胶囊中的介质流经热扩散装置，使得介质被加热，其中，循环装置、热扩散装置和加热单元沿着中心机构的中心杆的长度方向围绕中心杆向下顺序地设置，并作为整体进行安装和拆卸。这种硫化装置便于加热单元和热扩散装置加热较重的未被加热的介质，实现了硫化胶囊内部的快速且均匀的升温，并且节省了大量维护保养时间。
在一种实施例中，加热单元经由设置在中心机构底座上的加热底座支承，加热底座与中心机构底座密封配合，热扩散装置在加热单元上并向下压紧加热单元并利用螺纹连接固定于加热底座，并且循环装置在热扩散装置上方围绕加热底座设置。当需要拆下加热单元、热扩散装置和循环装置时，只需要将加热底座从中心机构底座上拆下，极大地简化了操作。
在本发明的实施例中，加热单元包括电磁加热线圈，并且在加热单元的至少底部处设置有导磁部件。导磁部件防止加热单元对下方铁磁性零件与硫化装置的中心机构进行额外的加热。
优选地，热扩散装置设置成与中心机构间隔开，以避免热量随中心机构传导并造成能源的浪费。
可选地，热扩散装置的底部开设有凹槽，加热单元位于凹槽内部。这种设计可以节省空间。
在本发明的优选实施例中，硫化装置还包括导流装置，该导流装置构造成围绕循环装置的至少一部分，并且与中心机构底座和夹持装置的下夹持组件一起限定出介质出口，以允许循环装置带动介质从介质出口馈送出来。
在本发明的优选实施例中，硫化装置还包括防护部件，防护部件设置在循环装置上方，以将硫化胶囊与循环装置和热扩散装置间隔开，以保护硫化胶囊并保证检修过程中安全。
进一步地，导流装置具有锥台形状，其具有向上渐缩的锥度，并且防护部件具有平面部分和围绕平面部分向下延展的斜面部分，斜面部分和导流装置限定出第一介质入口。介质可以通过该第一介质入口被循环装置馈送至热扩散装置。
还进一步地，防护部件的平面部分开设有第二介质入口。
所描述的硫化装置的额外特征和优点将在下文的详细描述中陈述，并且通过下文对于本领域技术人员显然或者从通过实践本文所描述的实施例而被本领域技术人员认识到，这些描述包括下文的详细描述以及附图。
附图说明
参考以上目的，本发明的技术特征在下面的实施例中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例，而不限制本发明构思的范围。
图1示出了根据本发明的一种实施例的硫化装置的剖视图，其中示出了单独的导流装置和防护部件；
图2示出了图1的硫化装置的中心机构在硫化胶囊中的放大图；
图3详细示出了图1的硫化装置的中心机构的导磁部件；
图4示出了根据本发明的另一种实施例的硫化装置的剖视图，其中示出了一体形成的导流装置和防护部件；
图5示出了图4的硫化装置的中心机构在硫化胶囊中的放大图。
附图标记：
1 硫化装置
100 硫化胶囊
200 中心机构
201 中心机构底座
202 中心杆
203 支撑环筒
204 加热单元
205 循环装置
206 加热底座
207 导磁部件
208 热扩散装置
209 叶轮
300 夹持装置
301 上夹持组件
302 下夹持组件
400 导流装置
401 介质出口
500 防护部件
501 平面部分
502 斜面部分
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。
本文中所使用的术语“联接”包含直接联接和间接联接，例如装配、粘结、附连或者经由其它部件连接等。
本文中所使用的术语“形成为一体”指的是将各个部件安装在一起以形成为一个整体，并在之后的安装和拆卸过程中，这些部件作为一个整体进行安装和拆卸而不使部件彼此分开。
本文中所使用的有关方位术语“上”、“下”、“左”、“右”等是根据附图中所示的方位来进行描述的。
为方便起见，在以下描述中，相同或相似的元件采用相同的附图标记。
图1示出了根据本发明的一种实施例的硫化装置1的剖视图，该硫化装置1可以主要包括轮胎模具（未示出）、硫化胶囊100、中心机构200以及夹持装置300等。
轮胎模具可以为活络轮胎模具或两半式轮胎模具，具有可开合设置，其内部可以封围形成模具腔体。硫化胶囊100可以是中空薄壁橡胶制品，该硫化胶囊100可以收拢以便于放置到未硫化生胎内部或者从经硫化的轮胎中取出。该硫化胶囊100可以扩张以便与轮胎模具配合，以共同限定硫化空间。
中心机构200可以主要包括中心机构底座201、中心杆202、支撑环筒203、加热单元204、循环装置205、转筒以及驱动部件（未示出，例如电动机）等。
中心机构底座201可以设置在轮胎模具的内侧，用于支承相应的旋转部件（例如轴承及转筒等），并且提供用于使加热介质（例如氮气等）进入或离开硫化胶囊100的气体通道。中心机构底座201可以设有中心开口，支撑环筒203可以与该中心开口配合以支承中心机构底座201。
中心杆202延伸穿过中心机构底座201中的该中心开口，并且能够上下移动。中心杆202的上端借助夹持装置300固定到硫化胶囊100，以随着中心杆202的上下移动，使得硫化胶囊100能够收拢或者扩张。
支撑环筒203用于支承中心机构200的各部分，并且其中空部分用于中心杆202以及可能的旋转传动部件（例如转筒等）穿过。
参照图2，在本发明的实施例中利用加热单元204和热扩散装置208采取感应加热的方式来对介质进行加热。加热单元204可以定位在硫化胶囊100中。在本实施例中，加热单元204设置在中心机构底座201之上，具体地经由设置在中心机构底座201上的加热底座206支承，该加热底座206例如经由螺纹连接围绕中心机构底座201进行安装，并且与中心机构底座201密封配合（例如，经由密封圈进行密封）。加热底座206优选地设为隔热材质，以更好地隔绝热量，从而防止加热单元204的热量随中心机构200扩散。加热单元204包括电磁加热线圈，线圈布置为单层或多层螺旋状，并且在加热单元204的至少底部处设置有导磁部件207（在图3中更详细地示出），起到屏蔽及收束磁感线的作用，防止加热单元204对下方零件与硫化装置1的中心机构200进行额外的加热。优选地，导磁部件207将加热单元204的底部与侧部的一部分环绕，以留出向上的开口，使得加热单元204主要对上方的部件进行加热。更进一步地，导磁部件207将加热单元204包围，仅从导磁部件207的远离中心杆202的侧部上设置开口，以供加热单元引线进出。在导磁部件207下方进一步设置有隔热部件，防止热量向下传递。
热扩散装置208构造成接触加热单元204或在加热单元204附近，并由加热单元204进行加热，在本实施例中，热扩散装置208可以在加热单元204上并向下压紧加热单元204，并且经由例如螺纹连接固定于加热底座206。热扩散装置208成形为塔状结构散热器或者任何其它形状，使得热扩散装置208的形状从上至下具有斜度，从而起到一定的导流作用，以使由如下所述的循环装置205吹下的介质有向两侧扩散的趋势，与如下所述的导流装置400配合，使得被加热介质更好的从介质出口401馈送出去。其底部为平面，使得可直接与加热单元204接触，该平面至少覆盖加热单元204。或者，在其它情况下，热扩散装置208与加热单元204间隔开一定距离设置。或者，在其它情况下，热扩散装置208底部开设有凹槽，加热单元204位于凹槽内部。无论如何，只要热扩散装置208构造成能够由加热单元204进行加热即可。热扩散装置208优选地与中心机构200间隔开一定距离地布置，以防止热扩散装置208与中心机构200的其它部件直接接触，从而避免热量随中心机构传导并造成能源的浪费。同时，热扩散装置208使得加热单元204与循环装置205间隔开一定距离，减小或避免对循环装置转动产生的影响。
在本实施例中，循环装置205定位在硫化胶囊100中，位于热扩散装置208上方，并构造成能够将气体吹向热扩散装置208。具体地，循环装置205包括叶轮209，叶轮209可转动地与中心机构200连接，以在驱动部件（未示出）驱动下运行，以带动硫化胶囊100中的介质流经被加热单元204加热的热扩散装置208，使得介质被加热，从而提升硫化胶囊100内部的温度，以用于硫化工艺。这种通过热扩散装置208进行加热的设计有效地增大了与加热介质的接触面积，较小的加热单元面积也可与介质良好的换热，从而提高热量的传递效率，加快了硫化胶囊100内部的升温速度。驱动部件例如可以是电动机，并且包括定子和转子，其中转子直接或者间接地联接到循环装置205。
优选地，如图所示，循环装置205、热扩散装置208和加热单元204沿着中心机构的中心杆202的长度方向围绕中心杆202向下顺序地设置，具体地，加热单元204设置在中心机构底座201之上，热扩散装置208设置在加热单元204之上，并且循环装置205设置在热扩散装置208上方。然而，应当理解的是，在其它实施例中，加热单元204、热扩散装置208和循环装置205能够以不同的安装顺序设置，例如，循环装置205可以设置在加热单元204下方，热扩散装置208位于循环装置205与加热单元204之间。
进一步地，加热单元204、热扩散装置208和循环装置205可以形成为一体，以作为整体进行安装和拆卸。举例而言，加热单元204（与导磁部件207和隔热部件一起）由套设在中心机构底座201上的加热底座206支承，热扩散装置208可以在加热单元204上并向下压紧加热单元204并利用螺纹连接固定于加热底座206，而循环装置205在热扩散装置208上方围绕加热底座206，在加热底座206和循环装置205的叶轮209之间连接有轴承，以便于叶轮209作旋转运动，在叶轮209的内表面和加热底座206之间设置有定子和转子，以驱动叶轮209旋转。由于加热单元204、热扩散装置208和循环装置205都安装在加热底座206上，因此当需要拆卸下这些部件时，只需要将加热底座206从中心机构底座201上拆下即可，这极大地简化了操作，节省了大量维护保养时间。
或者，在其它情况下，加热单元204、热扩散装置208和循环装置205也可以作为单独的部件可拆卸地装配在一起。
夹持装置300可以包括上夹持组件301和下夹持组件302，上夹持组件301和下夹持组件302可以分别夹持硫化胶囊100的上夹缘和下夹缘，其中下夹持组件302可以密封地固定在中心机构底座201的外侧，并且上夹持组件301在中心机构200的顶部处固定到中心杆202的上端。
在本实施例中，硫化装置1还包括导流装置400，该导流装置400构造成围绕循环装置205的至少一部分，并且与中心机构底座201和下夹持组件302一起限定出介质出口401，以允许循环装置205带动介质从介质出口401馈送出来。优选地，导流装置400为锥台罩体或具有锥台形状，其具有向上渐缩的锥度。在上述情况下，导流装置400的锥面上缘高于循环装置205的叶轮209中部，使得循环装置205带动的气体更好的进入导流装置400的内侧，进入气流较为集中，达到更好的进气效果。导流装置400的锥面下缘与下夹持组件302接近，从而与下夹持组件表面组成一圈介质出口401。介质进入导流装置400后，由循环装置205带动从介质出口401吹出。应当理解的是，导流装置400的锥台形状仅仅是示例性的而非限制性的，并且在其它实施例中，导流装置400可以具有其它形状，只要满足将循环装置205吹送的加热介质引导远离加热单元204和热扩散装置208，以使加热介质更均匀地分布在硫化胶囊100中即可，优选地，导流装置400的斜度略大于热扩散装置208的斜度，此时二者之间的空间由上至下逐渐增大，起到扩压作用，经循环装置205进入导流装置400内介质的速度转化为压力，以更好的从介质出口401中馈送出来。
进一步地，为保护硫化胶囊100及其内部元件并保证检修过程中的安全性，本实施例的硫化装置还包括防护部件500，该防护部件500例如是防护罩体，其设置在循环装置205上方，以将硫化胶囊100与循环装置205和热扩散装置208间隔开。具体地，防护部件500经由螺纹连接安装在加热底座206上，并且防护部件500具有例如圆形的平面部分501和围绕平面部分501向下延展的斜面部分502。平面部分501与中心杆202靠近，而斜面部分502与导流装置400间隔开一定距离，优选地与导流装置400的斜度平行，由此在斜面部分502和导流装置400之间限定出空隙，该空隙可以作为介质入口，该介质入口将进入介质导向循环装置205。此外，防护部件500的平面部分501可以开设有另外的介质入口。在本实施例中，防护部件500与导流装置400可例如通过螺纹连接等方式拆卸地组装在一起。如此，介质在循环装置205带动下，可从两处进入叶轮209，即既可以从防护部件500的平面部分501进入，也可以沿着防护部件500与导流装置400之间的空隙进入。
可选地，本实施例的硫化装置1还包括测温件，测温件设置在循环装置205，即叶轮209与热扩散装置208之间，以测量介质和热扩散装置208的温度。
图4示出了根据本发明的另一种实施例的硫化装置1的剖视图，该硫化装置1包括轮胎模具（未示出）、硫化胶囊100、中心机构200以及夹持装置300等。图4示出了图3的硫化装置1的中心机构200在硫化胶囊100中的放大图。
图4和5示出的实施例中的硫化胶囊100、夹持装置300以及中心机构200的中心机构底座201、中心杆202、支撑环筒203、加热单元204、循环装置205、加热底座206、导磁部件207、热扩散装置208与图1-3示出的对应部件具有相同或近似相同的构造，下文不再赘述。
参照图5，优选地，本实施例的硫化装置还包括导流装置400，该导流装置400构造成围绕循环装置205的至少一部分，并且与中心机构底座201和下夹持组件302一起限定出介质出口401，以允许循环装置205带动介质从介质出口401馈送出来。优选地，导流装置400为锥台罩体或具有锥台形状，其具有向上渐缩的锥度。在上述情况下，导流装置400的锥面上缘高于循环装置205的叶轮209中部，并且其锥面下缘与下夹持组件302接近，从而与下夹持组件表面组成一圈介质出口401，介质进入导流装置400后，由循环装置205带动从介质出口401吹出。应当理解的是，导流装置400的锥台形状仅仅是示例性的而非限制性的，并且在其它实施例中，导流装置400可以具有其它形状，只要满足将循环装置205吹送的加热介质引导远离加热单元204和热扩散装置208，以使加热介质更均匀地分布在硫化胶囊100中即可，优选地，导流装置400的斜度略大于热扩散装置208的斜度，此时二者之间的空间由上至下逐渐增大，起到扩压作用，经循环装置205进入导流装置400内介质的速度转化为压力，以更好的从介质出口401中馈送出来。
进一步地，为保护硫化胶囊100及其内部元件及检修过程中的安全，本实施例的硫化装置还包括防护部件500，该防护部件500例如是防护罩体，其设置在循环装置205上方，以将硫化胶囊100与循环装置205间隔开。具体地，防护部件500经由螺纹连接加热在加热底座206上，并且防护部件500具有例如圆形的平面部分501和围绕平面部分501向下延展的斜面部分502。平面部分501与中心杆202靠近，而斜面部分502与导流装置400间隔开一定距离，优选地与导流装置400的斜度平行，由此在斜面部分502和导流装置400之间限定出空隙，该空隙可以作为介质入口，该介质入口将进入介质导向循环装置205。此外，防护部件500的平面部分501可以开设有另外的介质入口。在本实施例中，防护部件500与导流装置400焊接在一起，以形成一体式结构。如此，介质在循环装置205带动下，可从两处进入叶轮209，即既可以从防护部件500的平面部分501进入，也可以沿着防护部件500与导流装置400之间的空隙进入。
可选地，本实施例的硫化装置还包括测温件，测温件设置在循环装置205，即叶轮209与热扩散装置208之间，以测量介质和热扩散装置208的温度。
在硫化装置工作时，叶轮209旋转，诸如气体的介质在压差下进入叶轮209，在叶轮209作用下加速向下流动至热扩散装置208的表面，热扩散装置208在其下面的加热单元204中通入的高频交流电作用下产生热量，介质流经热扩散装置208时被加热，加热后的气体从热扩散装置208经由导流装置400向外流动，进而完成硫化胶囊100内部的加热。
本发明的硫化装置具有如下优点：
1、本装置结构紧凑，节省空间，在12寸或更小规格的轮胎硫化装置内也可以应用，受空间限制小；
2、热扩散装置增大了与加热介质的接触面积，气体在循环装置作用下与散热装置形成良好的热交换效果，硫化胶囊内升温迅速，温度分布更均匀；
3、循环装置、热扩散装置、加热单元可连接作为一个整体，进行整体拆装，简单便利，可节省大量维护保养时间。
虽然以上结合了较佳实施例对本发明的结构进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本申请的范围之内。
Claims (10)
1.一种硫化装置，所述硫化装置包括：
硫化胶囊，以及
中心机构，所述中心机构包括：
中心机构底座；
中心杆，所述中心杆构造成可移动地穿过所述中心机构底座，并借助夹持装置固定到所述硫化胶囊；
加热单元，所述加热单元定位在所述硫化胶囊中；以及
循环装置，所述循环装置定位在所述硫化胶囊中，
其特征在于，所述中心机构还包括：
热扩散装置，所述热扩散装置定位在所述硫化胶囊中，并构造成接触所述加热单元或在所述加热单元附近，并由所述加热单元进行加热，
其中，所述循环装置构造成带动所述硫化胶囊中的介质流经所述热扩散装置，使得介质被加热，
其中，所述循环装置、所述热扩散装置和所述加热单元沿着所述中心机构的所述中心杆的长度方向围绕所述中心杆向下顺序地设置，
其中，所述循环装置、所述热扩散装置和所述加热单元作为整体进行安装和拆卸，
其中，所述加热单元经由设置在所述中心机构底座上的加热底座支承，
其中，所述热扩散装置在所述加热单元上固定于所述加热底座，并且
其中，所述循环装置在所述热扩散装置上方围绕所述加热底座设置。
2.如权利要求1所述的硫化装置，其特征在于，
所述加热底座与所述中心机构底座密封配合，以及
其中，所述热扩散装置向下压紧所述加热单元并利用螺纹连接固定于所述加热底座。
3.如权利要求1所述的硫化装置，其特征在于，
所述加热单元包括电磁加热线圈。
4.如权利要求1所述的硫化装置，其特征在于，
在所述加热单元的至少底部处设置有导磁部件。
5.如权利要求1所述的硫化装置，其特征在于，
所述热扩散装置设置成与所述中心机构间隔开。
6.如权利要求1所述的硫化装置，其特征在于，
所述热扩散装置的底部开设有凹槽，所述加热单元位于所述凹槽内部。
7.如权利要求1所述的硫化装置，其特征在于，
还包括导流装置，所述导流装置构造成围绕所述循环装置的至少一部分，并且与所述中心机构底座和所述夹持装置的下夹持组件一起限定出介质出口，以允许所述循环装置带动介质从所述介质出口馈送出来。
8.如权利要求7所述的硫化装置，其特征在于，
还包括防护部件，所述防护部件设置在所述循环装置上方，以将所述硫化胶囊与所述循环装置和所述热扩散装置间隔开。
9.如权利要求8所述的硫化装置，其特征在于，
所述导流装置具有锥台形状，其具有向上渐缩的锥度，并且所述防护部件具有平面部分和围绕平面部分向下延展的斜面部分，所述斜面部分和所述导流装置限定出第一介质入口。
10.如权利要求9所述的硫化装置，其特征在于，
所述防护部件的平面部分开设有第二介质入口。
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