CN116604864A - 气体循环装置及包括该气体循环装置的轮胎硫化设备 - Google Patents

Abstract

一种气体循环装置及包括该气体循环装置的轮胎硫化设备，气体循环装置包括：轮胎硫化设备的中心机构，中心机构的中心机构本体包括中心机构底座和形成在中心机构底座上的中心机构导向筒；加热器，加热器套设在中心机构导向筒上；以及搅动部件，该搅动部件套设在中心机构导向筒上，并能够相对于中心机构导向筒旋转。气体循环装置还包括电机，电机设置在形成于中心机构本体的环形凹槽中，并包括定子和转子，定子固定在环形凹槽中，转子与搅动部件相连接，以驱动搅动部件旋转。该结构的气体循环装置结构紧凑，节省空间，且降低电机的能耗，同时可减少或避免电机受高温高压环境的影响。

Description

气体循环装置及包括该气体循环装置的轮胎硫化设备

技术领域

本申请属于轮胎制造领域，具体涉及一种轮胎硫化设备，特别是涉及对轮胎硫化设备中的气体循环装置的改进。

背景技术

硫化工艺在工业生产中有着广泛应用，其能够用来提高一些材料的整体硬度。例如，在轮胎制造领域中，需要对外胎进行硫化处理，以将具有粘弹性的可塑橡胶固化，使之成为具有高弹性的橡胶，从而形成可用的轮胎成品。

现有技术中采用的一种轮胎硫化设备类型是电加热轮胎硫化设备，该轮胎硫化设备包括硫化胶囊和模具，轮胎在形成于硫化胶囊和模具之间的硫化空间中被加热加压，以进行硫化。硫化胶囊中充有气体介质，该气体介质被加热，以经由硫化胶囊对轮胎进行加热加压，该气体介质为诸如氮气之类的惰性气体。

为了加快硫化胶囊中气体介质的升温速度，并且使硫化胶囊中的温度分布更加均匀，在硫化胶囊内部设置有气体循环装置，该气体循环装置包括诸如叶轮之类的搅动部件，该搅动部件通过旋转来驱动硫化胶囊内的气体介质循环流动，由此促进对气体介质的均匀加热和快速升温。

目前对于搅动部件的驱动形式，为了减少硫化胶囊中的高温高压环境对电机的影响，通常采用外置电机驱动的模式，其中，电机置于胶囊外部，其通过驱动轴与叶轮相连接，带动叶轮旋转。此种结构的循环部件驱动装置在运行过程中表现出的问题之一是电机与叶轮之间有较大的距离，电机的传动路径较长，而且由于电机需要通过驱动轴来驱动叶轮转动，因此循环部件的启动惯量较大，在启动时需要消耗较多的能量。而且，在运行过程中，硫化胶囊中的热量也会沿着驱动轴传递到轮胎硫化设备的外部，这会造成能源的浪费，导致轮胎硫化设备整体能耗上升。

因此，在轮胎制造领域中存在对轮胎硫化设备的结构进一步改进的需求，以能够在减少硫化胶囊中的高温高压环境对电机的影响的前提下，还能够缩短传动距离，以降低能耗。

发明内容

本申请是为解决以上所述现有技术所存在的问题而作出的。本申请的目的是提供一种轮胎硫化设备，其气体循环装置的结构经过改进，能够减小启动力矩，降低能耗，同时还可减少或避免电机受到高温高压环境的影响。

本申请的气体循环装置用于轮胎硫化设备，其包括：轮胎硫化设备的中心机构，该中心机构包括中心机构本体，中心机构本体包括中心机构底座和形成在中心机构底座上的中心机构导向筒；加热器，加热器套设在中心机构导向筒上；以及搅动部件，例如叶轮等，该搅动部件套设在中心机构导向筒上，并能够相对于中心机构导向筒旋转。在中心机构本体处形成有环形凹槽，气体循环装置还包括电机，电机设置在环形凹槽中，并包括定子和转子，其中电机的定子固定安装在环形凹槽中，电机的转子与搅动部件相连接，以驱动搅动部件旋转。

在该结构的气体循环装置中，电机与加热器、搅动部件等都安装在中心机构的中心机构本体上形成的环形凹槽中，形成集成的结构，从而该结构紧凑，节省空间，而且从电机到搅动部件的传动距离较短，减小启动电机所需的力矩，由此降低电机的能耗，该环形凹槽又可保护电机，减少或消除硫化胶囊中高温高压环境对电机的影响。

上述加热器的一种例子为感应式加热器，包括感应线圈和散热器，散热器在感应线圈通电时所产生的磁场的作用下产生热量并将热量传送给散热器的周围环境中。或者，也可以采用其他类型的加热器，例如电阻式加热器等。

在一种较佳的结构中，环形凹槽形成于搅动部件的内表面与中心机构导向筒之间。其中，电机的转子可以安装在搅动部件（例如叶轮）的内表面上。这样，电机实际上位于搅动部件内部，这使得传动距离被大大缩短，甚至接近零，可大大降低电机的能耗。该结构将搅动部件、电机和加热器集成为一体，从而可将其整体拆装，由此有助于简化维护程序。而且，电机设置在搅动部件内，使得该装置的对中性更好，此时只需一个轴承就能够进行导向支承，从而使得装置整体结构更加紧凑。

具体地，加热器包括加热器底座，加热器底座安装在中心机构导向筒上，环形凹槽形成于搅动部件的内表面与加热器底座的外表面之间，其中，转子设置在搅动部件的内表面上，定子固定安装在加热器底座的外表面上与转子相对的位置上，在搅动部件和加热器底座之间设置有轴承。

较佳地，还包括导磁罩，该导磁罩密封在定子周围。该导磁罩能够将硫化胶囊内部的高压环境与外部环境隔离开，对高压气体沿着线圈引线的泄漏可产生阻碍作用，提高密封性能，确保电机的稳定运行。而且，该导磁罩还起到了防止轴承中的润滑油泄漏而滴落到定子上，减少或避免润滑油的滴落而对电机运行产生影响。

较佳地，还包括以下部件中的至少一个：第一压块，第一压块安装到搅动部件的顶部，以固定住轴承的外圈；以及第二压块，第二压块安装到加热器底座的顶部，以固定住轴承的内圈。

第一压块和第二压块有助于将轴承固定在位。

在另一种具体结构中，环形凹槽形成在中心机构底座中。该结构也可有助于缩短传动距离。

具体来说，气体循环装置包括旋转套筒，旋转套筒固定连接于搅动部件的内侧，且在旋转套筒和中心机构导向筒之间设置有至少一个轴承，转子设置在旋转套筒上，并且，设置在旋转套筒上的转子位于该环形凹槽中，而定子则固定在环形凹槽的壁上，且与转子相对地设置。

进一步地，在中心机构导向筒的外侧固定设置有固定套筒，轴承设置在固定套筒和旋转套筒之间。通过这样的结构，固定套筒、旋转套筒、轴承和搅动部件可整体拆装，从而便于维护保养。

较佳地，包括两个轴承，这两个轴承沿着中心机构导向筒的轴向布置。两个轴承的设置可保证搅动部件转动时的同心稳定性。

较佳地，搅动部件的上端形成有向内延伸的上凸缘，在将在轴承安装到位时，上凸缘能够压在轴承的外圈的顶部和旋转套筒的顶部上。

进一步地，还包括固定压板，固定压板可拆卸地安装在中心机构导向筒的顶部，且在将轴承安装到位时，固定压板压在轴承的内圈的顶部和固定套筒的顶部上。

由此，可有助于将轴承固定在适当位置。

还涉及一种轮胎硫化设备，该轮胎硫化设备包括：硫化胶囊；下夹持件，下夹持件密封夹持硫化胶囊的下夹缘；上夹持件，上夹持件密封夹持硫化胶囊的上夹缘；以及中心杆，中心杆的上端固定连接于上夹持件，且能够相对于下夹持件作升降运动。轮胎硫化设备还包括如上所述的气体循环装置，其中，下夹持件连接在中心机构底座的外侧上。

附图说明

本申请的较佳的实施例方案在附图中示出，从附图所示的方案中可以更加清楚地了解本申请的具体实施方式，其中，在附图中：

图1是示出了本申请的第一实施例的轮胎硫化设备的示意性剖视图；

图2是图1中的部分I的局部放大图；

图3是示出了本申请的第二实施例的轮胎硫化设备的示意性剖视图；

图4是图3中的部分II的局部放大图。

(符号说明)

10、20 轮胎硫化设备

111、211 硫化胶囊

112、212 下夹持件

113、213 上夹持件

114、214 中心杆

120、220 中心机构本体

121、221 中心机构底座

122、222 中心机构导向筒

130、230 加热器

131、231 感应线圈

132、232 导磁部件

133、233 散热器

140、240 叶轮

141、241 轴承

142 上凸缘

151 固定套筒

152 旋转套筒

153 固定压板

154、235 台阶部

161、261 定子

162、262 转子

234 加热器底座

242 凸起部

243 第一压块

253 第二压块

263 导磁罩

264 引线

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当了解，附图中所示的仅仅是本申请的较佳实施例，其并不构成对本申请的范围的限制。本领域的技术人员可以在附图所示的实施例的基础上对本申请进行各种显而易见的修改、变型、等效替换，这些都落在本申请的保护范围之内。

在以下的对本申请的具体描述中，所使用的诸如“上”、“下”之类的表示方向和朝向的用语是为了便于描述而以附图所示的轮胎硫化设备及其气体循环装置的朝向为基准的，且附图所示的轮胎硫化设备及其气体循环装置的朝向为其在使用状态时通常的朝向，但也不排除该轮胎硫化设备及其气体循环装置会采取其它朝向，例如在运输等过程中。

<第一实施例>

图1示出了本申请的第一实施例的轮胎硫化设备10的示意性剖视图，图2是图1中的部分I的局部放大图。轮胎硫化设备10具有硫化胶囊111，硫化胶囊111的下夹缘由下夹持件112密封夹持，硫化胶囊111的上夹缘由上夹持件113密封夹持，从而在硫化胶囊111内形成密封腔室。

轮胎硫化设备10还包括中心机构，该中心机构包括中心机构本体120、中心杆114以及安装在中心机构本体120上的加热器130和搅动部件，搅动部件例如是叶轮140。中心杆114的上端固定连接于上夹持件113，且中心杆114能够相对于下夹持件112沿着上下方向作升降运动。随着中心杆114下降，硫化胶囊111半径增加，从而展开，而当中心杆114上升时，硫化胶囊111收拢。

中心机构本体120包括中心机构底座121和形成在中心机构底座121上的中心机构导向筒122。下夹持件112连接在中心机构底座121的外侧上，并且在中心机构底座121和下夹持件112之间设置有密封结构，例如密封圈等，从而确保硫化胶囊111的内部空间的密封性。

另外，加热器130和叶轮140套设在中心机构导向筒122上。从图中可见，加热器130定位在叶轮140的下方，通过叶轮140的转动，可引导气体介质朝向加热器130，从而对气体介质进行加热。中心机构导向筒122套设在中心杆114外侧，在中心机构导向筒122与中心杆114之间较佳地设置有密封件，避免气体介质的泄露。

进一步较佳地，位于加热器130的上方的叶轮140的轴向位置被设置成位于处于扩张状态下的硫化胶囊111轴向高度的大约1/2处。叶轮140的轴向位置距离扩张状态下的硫化胶囊111轴向高度的1/2处可以为0-10mm，最佳地，叶轮140的轴向位置被设置成恰好位于处于扩张状态下的硫化胶囊111轴向高度的1/2处。处于该轴向高度处的叶轮140有助于促进气体介质在硫化胶囊111内更好地流动，进而使得硫化胶囊111中的温度场更加均匀。

图中所示的加热器130是磁感应加热类型的加热器。该加热器130包括围绕中心机构导向筒122缠绕的感应线圈131，当对感应线圈131通入交流电时，感应线圈131能够产生电磁场。在感应线圈131上还设置有导磁部件132，该导磁部件能够将感应线圈131与硫化胶囊111内部的高压环境隔离开，对高压气体沿着线圈引线的泄漏可产生阻碍作用，提高密封性能，进而有助于保证电机的稳定运行。

加热器130还包括散热器133，该散热器133与感应线圈131相邻定位，例如可位于感应线圈131的上方，其能够受到感应线圈131的磁场的作用。在感应线圈131的磁场作用下，散热器133将被加热，并且将热量传送给硫化胶囊111中的气体介质。较佳地，为了提高散热器133的散热效率，散热器133形成为阶梯形状。在散热器133的上方设置所述的叶轮140，叶轮140的转动能够带动散热器133周围的气体流动，从而带走散热器133上的热量。

除了感应式加热器之外，本申请中还可采用其他类型的加热器，例如可采用电阻式加热器等，这也在本申请的范围之中。

叶轮140可转动地套设在中心机构导向筒122上。具体地，在叶轮140的内侧设置有旋转套筒152，叶轮140与旋转套筒152固定连接，并且在旋转套筒152和中心机构导向筒122之间设置有轴承141，使得叶轮140与旋转套筒152一起能够围绕着中心机构导向筒122以及围绕着中心杆114旋转。

除了叶轮140的形式之外，搅动部件还可采取其它形式，例如风扇等。

较佳地，在中心机构导向筒122的外侧固定连接有固定套筒151，轴承141设置在固定套筒151和旋转套筒152之间。在此情况中，在对轮胎硫化设备10进行维修时，可以将固定套筒151、旋转套筒152、叶轮140和轴承141一起作为整体拆下，从而便于维护保养。

较佳地，在中心机构导向筒122和固定套筒151的顶部可拆卸地设置固定压板153，从而可将旋转套筒152可拆卸地固定于中心机构导向筒122。具体来说，在将固定套筒151安装到中心机构导向筒122上之后，可通过螺钉等紧固件将固定压板153固定安装到中心机构导向筒122顶部，并且压靠在固定套筒151顶部，从而将固定套筒151固定在位。

在图中所示的结构中，叶轮140连接在旋转套筒152的上部。在旋转套筒152的另一端处设置驱动装置，该驱动装置具体是电机，包括定子161和转子162。其中，转子162安装在旋转套筒152的下端，该转子162具体地包括多个永磁体，例如磁钢、磁石等，较佳地为多个磁钢。在定子161上设置有导磁部件，例如导磁罩（未示出），以将定子161覆盖，以起到保护定子161的作用，同时降低对从定子161引出引线的部位的密封要求。

从图1中可以看到，在中心机构底座121上形成有环形凹槽。该环形凹槽例如向上开口，安装在旋转套筒152上的转子162以及相应的旋转套筒152的部分定位在该环形凹槽中。并且，定子161固定在该环形凹槽的壁上，与转子162相对。因此，作为驱动装置的电机被容纳在环形凹槽中。定子161较佳地为电磁线圈的形式。由此，由该环形凹槽来容纳电机。其能够对电机起到一定的屏蔽作用，减少或免于其受到硫化胶囊111内高温高压环境的影响。

较佳地，沿着轮胎硫化设备10的轴线设置至少两个轴承141，以确保叶轮140旋转时的同心稳定性。

此外，如图2所示，在固定套筒151上设置有台阶部154，台阶部154的数量与轴承141的数量相匹配。例如，在图中所示的结构中，旋转套筒152和固定套筒151之间设置有两个轴承141，在固定套筒151的外表面上相应地设置有两个台阶部154。另外，在叶轮140的顶部形成有向内延伸的上凸缘142，在将轴承141安装到位时，上凸缘142压在轴承141的外圈的顶部，以将轴承141固定在位。并且，在安装好的状态下，上述固定压板153还压在轴承141的外圈（即轴承的位于外侧的环形件）上，以进一步固定轴承141。

在一种示例性的结构中，叶轮140与旋转套筒152之间通过螺纹结构连接在一起。其中较佳地，叶轮140上设置有内螺纹，该内螺纹的旋向与叶轮140的设计旋转方向相反。在旋转套筒152的外表面上形成有与叶轮140的内螺纹向匹配的外螺纹。这样，在叶轮140旋转的过程中，叶轮140和旋转套筒152之间的连接逐渐自紧，这有助于防止叶轮140从旋转套筒152意外脱落。

以图1和所示的包括两个轴承的结构为例，在安装时，先将位于下方的轴承141安装到固定套筒151上，然后将旋转套筒152安装到该轴承141上，将该轴承141固定在固定套筒151和旋转套筒152之间。接着，将位于上方的轴承141安装到固定套筒151和旋转套筒152之间，然后将叶轮140旋到旋转套筒152上，并且通过叶轮140的上凸缘142将位于上方的轴承141固定在位。

在上述结构的轮胎硫化设备10中，在中心机构底座121上形成环形凹槽，由该环形凹槽来容纳用于驱动叶轮140的电机。这样，该环形凹槽能够对电机起到保护作用，减少或消除硫化胶囊111中的高温高压环境对电机的影响。同时，该环形凹槽形成于中心机构的中心机构底座121上，其离叶轮140较近，从而能够减少从驱动装置到叶轮140的动力和扭矩传送距离，可提高运行效率。并且，驱动装置的启动力矩更小，可降低装置的运行能耗。

<第二实施例>

图3和4示出了本申请的第二实施例的轮胎硫化设备20。在没有相反描述或不冲突的情况下，以上关于第一实施例所描述的具体结构也适用于第二实施例。以下将具体描述第二实施例与第一实施例不同的结构。

图3示出了本申请的第二实施例的轮胎硫化设备20的剖视图，图4是图3中的部分II的局部放大图。与第一实施例类似，轮胎硫化设备20包括硫化胶囊211、下夹持件212、上夹持件213和中心杆214。

下夹持件212连接在轮胎硫化设备20的中心机构本体220的中心机构底座221外侧。中心机构底座221上形成有中心机构导向筒222，中心机构导向筒222上套设有加热器230和叶轮240。

加热器230具有感应线圈231、导磁部件232和散热器233。进一步地，在第二实施例中，加热器230还包括加热器底座234，该加热器底座234安装在中心机构导向筒222上。

在第二实施例中，充当驱动装置的电机设置在叶轮240中。如可从图4中更清楚地看到的，在叶轮240的内表面上、例如在该内表面的下端处或附近设置有转子262，该转子262例如包括多个磁钢之类的永磁体。在加热器底座234的与转子262相对的位置上设置有定子261，该定子261例如是电磁线圈。引线264从定子261延伸出来，沿着加热器底座234向下延伸，以能够与电源连接，从而向定子261供电。

从图中可见，在叶轮240的内表面与中心机构导向筒222（或者说套设在中心机构导向筒222上的加热器底座234的外表面）之间形成了用于容纳电机的环形凹槽，其能够保护电机，减少或避免硫化胶囊211中的高温高压环境对电机的影响。

较佳地，与第一实施例类似，在定子261上也设置有导磁罩263，该导磁罩263密封在定子261周围，例如焊接在定子261上，其能够将硫化胶囊211内部的高压环境与外部隔绝开，以防止漏气，同时降低对引出引线264的部位的密封要求。导磁罩263例如由导磁的金属薄板制成。另外，该导磁罩263还能够起到防止轴承241中的润滑油滴落到定子261上，由此，可减少或避免润滑油滴落而对电机的运行产生的影响。

在加热器底座234和叶轮240之间设置有轴承241，以便于叶轮240作旋转运动。在图中所示的示例性结构中，轴承241设置在转子262的上方。具体地，在叶轮240的位于转子262上方的位置处形成有凸起部242，而在加热器底座234与凸起部242对准的位置上形成有台阶部235。轴承241的外圈搁置在凸起部242上，轴承241的内圈（即轴承的位于内侧的环形件）搁置在台阶部235上。在将轴承241放置到位之后，将第一压块243安装到叶轮240的顶部，以固定住轴承241的外圈，将第二压块253安装到加热器底座234的顶部，以固定住轴承241的内圈。第一压块243可通过诸如螺钉之类的紧固件可拆卸地安装在叶轮240的顶部。类似地，第二压块253可通过紧固件可拆卸地安装在加热器底座234的顶部。

替代地，也可以采用一块固定压板，将该固定压板安装到叶轮240和加热器底座234的顶部，从而将轴承241固定在位。

在第二实施例的上述结构中，用于容纳电机的环形凹槽形成在叶轮240的内表面和中心机构导向筒222上的加热器底座234的外表面之间，从而该电机被内置于叶轮240的内部，其使得结构更加紧凑，能够有效减少扭矩的传递距离。传递距离的缩短使得装置的导向性和对中性更好，这就允许只使用一个轴承，可减少部件数量，因而可进一步有助于提高结构的紧凑性。并且，叶轮240的内部对电机起到了保护作用，减少或消除高温高压环境对电机的影响。而且，这样的结构将驱动装置和加热装置都集成在加热器底座234上，因而可将它们整体取出和安装，由此便于拆装和维护。因此，电机位于叶轮240内部的设置是更为优选的结构。

Claims (12)

1.一种气体循环装置，所述气体循环装置用于轮胎硫化设备，其中，所述气体循环装置包括：

所述轮胎硫化设备的中心机构，所述中心机构包括中心机构本体，所述中心机构本体包括中心机构底座和形成在所述中心机构底座上的中心机构导向筒；

加热器，所述加热器套设在所述中心机构导向筒上；以及

搅动部件，所述搅动部件套设在所述中心机构导向筒上，并能够相对于所述中心机构导向筒旋转；

其特征在于，在所述中心机构本体处形成有环形凹槽，所述气体循环装置还包括电机，所述电机设置在所述环形凹槽中，并包括定子和转子，其中所述电机的所述定子固定安装在所述环形凹槽中，所述电机的所述转子与所述搅动部件相连接，以驱动所述搅动部件旋转。

2.如权利要求1所述的气体循环装置，其特征在于，所述环形凹槽形成于所述搅动部件的内表面与所述中心机构导向筒之间。

3.如权利要求2所述的气体循环装置，其特征在于，所述加热器包括加热器底座，所述加热器底座安装在中心机构导向筒上，所述环形凹槽形成于所述搅动部件的所述内表面与所述加热器底座的外表面之间，其中，所述转子设置在所述搅动部件的内表面上，所述定子固定安装在所述加热器底座的外表面上与所述转子相对的位置上，在所述搅动部件和所述加热器底座之间设置有轴承。

4.如权利要求3所述的气体循环装置，其特征在于，还包括导磁罩，所述导磁罩密封在所述定子周围。

5. 如权利要求3所述的气体循环装置，其特征在于，还包括以下部件中的至少一个：

第一压块，所述第一压块安装到所述搅动部件的顶部，以固定住所述轴承的外圈；以及

第二压块，所述第二压块安装到所述加热器底座的顶部，以固定住所述轴承的内圈。

6.如权利要求1所述的气体循环装置，其特征在于，所述环形凹槽形成在所述中心机构底座中。

7.如权利要求6所述的气体循环装置，其特征在于，所述气体循环装置包括旋转套筒，所述旋转套筒固定连接于所述搅动部件的内侧，且在所述旋转套筒和所述中心机构导向筒之间设置有至少一个轴承，所述转子设置在所述旋转套筒上，并且，设置在所述旋转套筒上的所述转子位于所述环形凹槽中，所述定子固定在所述环形凹槽的壁上，且与所述转子相对地设置。

8.如权利要求7所述的气体循环装置，其特征在于，在所述中心机构导向筒的外侧固定设置有固定套筒，所述轴承设置在所述固定套筒和所述旋转套筒之间。

9.如权利要求7所述的气体循环装置，其特征在于，包括两个所述轴承，这两个所述轴承沿着所述中心机构导向筒的轴向布置。

10.如权利要求7所述的气体循环装置，其特征在于，所述搅动部件的上端形成有向内延伸的上凸缘，在将在所述轴承安装到位时，所述上凸缘能够压在所述轴承的外圈的顶部和所述旋转套筒的顶部上。

11.如权利要求8所述的气体循环装置，其特征在于，还包括固定压板，所述固定压板可拆卸地安装在所述中心机构导向筒的顶部，且在将所述轴承安装到位时，所述固定压板压在所述轴承的内圈的顶部和所述固定套筒的顶部上。

12.一种轮胎硫化设备，所述轮胎硫化设备包括：

硫化胶囊；

下夹持件，所述下夹持件密封夹持所述硫化胶囊的下夹缘；

上夹持件，所述上夹持件密封夹持所述硫化胶囊的上夹缘；以及

中心杆，所述中心杆的上端固定连接于所述上夹持件，且能够相对于所述下夹持件作升降运动；

其特征在于，所述轮胎硫化设备还包括如权利要求1～11中的任一项所述的气体循环装置，其中，所述下夹持件连接在所述中心机构底座的外侧上。