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Temperaturregelvorrichtung für Einrichtungen zum Verbinden von Kautschukteilen
durchVulkanisation, insbesondere zum Anvulkanisieren von Laufflächen oder LaufRächenteilen
an Mäntel von Fahrzeugluftreifen Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturregelvorrichtung
für Einrichtungen zum Verbinden von Kautschukteilen durch Vulkanisation, insbesondere
zum Anvulkanisieren von Laufflächen oder L aufflächenteilen an Mänteln von Fahrzeugluftreifen,
fiir je eine auf einander gegenüberliegenden Seiten der aufeinandergelegten Kautschukteile
angeordnete Heizvorrichtung, der je ein elektrischer, als Temperaturfühler dienender
Widerstand mit einem die beiden Widerstände enthaltenden Brückenstromkreis mit einer
nachgeschalteten Schaltvorrichtung zugeordnet ist.
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Bei solchen Einrichtungen wird die Wärme in üblicher Weise, beispielsweise
durch Dampf oder elektrischen Strom, erzeugt. Die Wärme gelangt z. B. an die Matrize
einer Form für die Laufflächen und wird in radialer Richtung nach innen auf das
zu vulkanisierende Kautschukmaterial übertragen, das auf eine zu erneuernde Karkasse
aufgebracht ist.
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Vom Inneren der Karkasse tritt die Wärme in radialer Richtung nach
außen an das Kautschukmaterial. Die elektrische Heizvorrichtung kann ein endloses,
kreisförmiges Band sein, in das Heizdrahtwindungen eingebettet sind.
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Während bei den bekannten Einrichtungen zum Verbinden von Kautschukteilen
durch Vulkanisieren besondere Temperaturregelvorrichtungen verwendet werden, ist
gemäß der Erfindung der eine elektrische Widerstand zugleich die Heizvorrichtung.
Der Aufwand ist dadurch verringert, die gesamte Anlage einfacher und damit weniger
störanfällig und weniger anspruchsvoll hinsichtlich der Wartung, also sowohl im
Aufbau als auch im Betrieb billiger.
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Der diesem Widerstand gegenüberliegende Widerstand ist zweckmäßigerweise
in der als Dampfheizvorrichtung mit konstantem Druck ausgebildeten Heizvorrichtung
angeordnet und als Potentiometer ausgebildet, das auf den der Temperatur des Dampfes
entsprechenden Wert der Dampfheizvorrichtung einstellbar ist.
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Die Ausbildung der genannten Temperaturregelvorrichtung geht aus
der Beschreibung von zwei Ausführungen hervor, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
gebracht werden.
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Fig. 1 zeigt ein Schaltschema für eine Temperaturregelvorrichtung,
die einen elektrischen, als Temperaturfühler dienenden Widerstand in einer Dampfheizvorrichtung
und einen elektrischen, als Temperaturfühler dienenden Widerstand aufweist, der
zugleich die andere Heizvorrichtung ist.
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Fig. 2 zeigt ein Schaltschema für eine Temperaturregelvorrichtung,
bei der für die Temperaturregelung bloß elektrische Stromkennzeichen benutzt werden,
die aus dem im Inneren des Reifens angeordneten Widerstand sowie aus einem Standardwiderstand
abgeleitet sind, der in dem Auswertungsstromkreis eingeschlossen ist.
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Die Bauart und das Zusammenwirken der Teile gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung der Wirkung der beiden Ausführungen hervor.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist angenommen, daß der als Temperaturfühler
dienende Widerstand 11 in einer Dampfheizvorrichtung angeordnet ist, welche Wärme
an eine laufflächenformende Matrize liefert, die den Rohlaufstreifen eines rundzuerneuernden
Reifens umgibt. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein elektrischer Widerstand bezeichnet,
der im Innern des Reifens angeordnet ist.
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Wie immer die Temperatur der Teile am Anfang der Runderneuerung sein
mag, ist unwesentlich. Alle Teile können Raumtemperatur haben, oder die Form
teile
können sich nach einer vorhergehenden Runderneuerung auf einer erhöhten Temperatur
befinden, während der Widerstand 12 Raumtemperatur besitzt.
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Nachdem die Teile vereinigt und in die Form eingesetzt sind, wird
ein Schalter 13 betätigt, um den Transformator 14 einzuschalten, z. B. an einen
Netzanschluß, welcher Wechselstrom von 110 Volt und 60 Perioden liefert. Die Sekundärwicklung
des Transformators 14 liefert dann Strom z. B. von 6 Volt an den Heizfaden einer
Triode 15, welche nach Art eines Gleichrichters wirkt, sowie an den Heizfaden eines
Thyratrons 16, welches in dem Anodenkreis einen Widerstand 17 und die Wicklung eines
Relais 18 besitzt. Mit dem Bezugszeichen 19 ist eine Kontrollampe bezeichnet, welche
den »Im-Betrieb«-Zustand des Systems anzeigt.
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Nach dem Aufheizen läßt die Triode 15 Strom hindurch, um einem Kondensator
20 in einem Gleichrichtungsstromkreis zu laden, der einen Widerstand 24 enthält,
wobei der Ladungsstromkreis sich von der Anode der Triode, einem Leiter 21, der
Primärwicklung des Transformators 14, einem Leiter 22, einem Potentiometer 23, einem
Kondensator 20, dem Widerstand 24 und einem Leiter 25 zurück zu der Triode erstreckt.
Die Funktion des Potentiometers 23 besteht darin, die Vorspannung für das Thyratron
16 einzustellen. Der Kondensatorladestrom heizt das Thyratron 16 in einem Stromkreis,
der sich über einen Leiter 27, der Primärwicklung eines Transformators 28 und einem
Widerstand 30 an ein Steuergitter desselben erstreckt, welches das Thyratron gemäß
der Zeitkonstanten des Gleichrichtungsstromelementes leitfähig macht.
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Das Relais 18 erregt sich nun in einem Stromkreis, der sich von einer
Klemme des Netzanschlusses, dem Leiter 22 zu dem Thyratron und von der Anode des
Thyratrons, dem Widerstand 17, einem Leiter 32, der Wicklung des Relais 18, einem
Leiter 33 zu der anderen Klemme der Stromquelle erstreckt. Das Relais 18 betätigt
nach Erregung seine Kontakte 35 und 36. Der Kontakt 35 bringt den Kondensator 20
und den Widerstand 24 über einen Widerstand 37 in Nebenschluß, und der Kondensator
entladet sich.
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Strom aus dem Netzanschluß ist nun über Leiter 38, 39 und 40, 41 an
eine Strombrücke geschaltet, also unterschieden von der Spannungshrücke, welche
den Widerstand 11 in der Dampfheizvorrichtung, den Widerstand 12, einen Transformator
42, einenPotentiometerwiderstand 43 und einen Widerstand 44 enthält.
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Mit dem Bezugszeichen 45 ist eine Signallampe bezeichnet, die über
die Leiter 38, 39 geschaltet ist, um anzuzeigen, daß Strom an den Widerstand 12
geliefert wird, mit anderen Worten, daß der mit einer neuen Lauffläche zu versehende
Reifen vom Innern geheizt wird, während Wärme an den Rohlaufstreifen von der Matrize
her übertragen wird. Die Bezugszeichen 46, 47 und 48, 49 bezeichnen Klemmen von
Stöpseln und Buchsen zur lösbaren Verbindung der Widerstände 11 und 12 mit dem System.
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Das Thyratron 16, welches das Relais 18 und damit die Stromlieferung
an den Widerstand 12 steuert, muß das Relais 18 trennen und zum Abfall bringen,
um den Strom von dem Widerstand 12 und auch von dem Widerstatrd 11 zu einem Zeitpunkt
zu trennen, wenn die Temperaturen von außen und von innen gleich sind. Umgekehrt
muß das Thyratron fortfahren, Strom hindurchzulassen, um das Relais 18
erregt zu
halten sowie Strom an die Brücke und den elektrischen Widerstand 12 zu liefern,
wenn die im Innern des Reifens erzeugte Temperatur von dem vorherbestimmten Wert
differiert, z. B. wenn die im Innern des Reifens erzeugte Temperatur niedriger als
diejenige ist, die durch den Dampf erzeugt wird.
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Die im Innern der Reifenlaufdecke gewünschte Temperatur wird durch
den Potentiometerwiderstand 43 bestimmt, welcher durch Strom aus der Sekundärwicklung
des Transformators 42 beeinflußt wird, in einem Stromkreis, der sich über den Widerstand
11 erstreckt. Der Widerstand 44 ist in einem Stromkreis angeordnet, der den Widerstand
12 und die Primärwicklung des Transformators 42 einschließt. Beide Elemente, der
Widerstand 11 und der Widerstand 12, sind aus einem Werkstoff hergestellt, der eine
temperaturabhängige Widerstandscharakteristik besitzt, z. B. einen Draht, bei dem
sich der Widerstand mit wachsender Temperatur erhöht. Der diesbezügliche Stromfluß
durch die Widerstände 43 und 44 ist demgemäß ein Kennzeichen für den elektrischen
Widerstand und für die Temperatur, die dadurch gefühlt (Widerstandll) und erzeugt
(Widerstand 12) wird.
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Der Strom, der durch den Potentiometerwiderstand 43 fließt, kann als
ein Standardtemperaturkennzeichen bezeichnet werden, welches, indem es mit dem Stromfluß
durch den Widerstand 44 verglichen wird, ein veränderliches Temperaturkennzeichen
bildet.
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Um ein Beispiel zu geben, sei angenommen, daß der Potentiometer 43
für eine Temperatur von 146,60 C eingestellt worden ist, die durch den Widerstand
12 erzeugt werden soll. Strom einer gewissen Größe, das Standardtemperaturkennzeichen,
wird durch den Potentiometerwiderstand 43 fließen. Wenn ferner angenommen ist, daß
der Widerstand 12, z. B. beim Beginn einer Runderneuerung Raumtemperatur hat, wird
der Widerstand des Widerstandes 12 verhältnismäßig niedrig sein. Es wird anfänglich
ein Strom von höherem Wert durch den Widerstand 12 fließen, und wenn an dem Widerstand
aufrechterhalten, wird er die Innenseite des Reifens schnell heizen, und der Widerstand
des Widerstandes 12 wird allmählich mit wachsender Temperatur zunehmen. Unter der
Annahme, daß die Temperatur des Widerstands 12 anfänglich niedriger ist als diejenige,
die den Widerstand 11 beeinflußt, wird anfänglich Strom durch den Widerstand 44
fließen, der von einem höheren Wert ist als der Strom, der durch den Widerstand
43 fließt, und die Primärwicklung des Transformators 28 wird während der positiven
Halbperioden Stromstöße empfangen, welche aufwärts transformiert werden, um an die,
Sekundärwicklung Vorspannungsstrom zu liefern, um das Thyratron leitend und das
Relais 18 erregt zu halten, um die Stromspeisung an den Widerstand 12 fortzusetzen.
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Wenn die Temperatur im Innern des Reifens die gewünschte vorherbestimmte
Temperatureinstellung durch den Potentiometer 43 erreicht, wird der Strom, der durch
die Widerstände 43 und 44 fließt, sich gegenseitig aufheben und einen Gleichgewichtszustand
mit keiner Vorspannung oder keinem durch das Thyratron 16 übertragenen Steuerstrom
erzeugen.
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Der letztere erlischt, wobei er das Relais 18 veranlaßt, wieder abzufallen
und den Strom von der Brücke durch Öffnung des Kontaktes 36 zu trennen und den Kontakt
35 zu öffnen, um den Nebenschluß von dem Gleichrichtungsstromelement zu entfernen,
welches
den Kondensator 20 und den Widerstand 24 enthält.
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Die vorher beschriebenen Wirkungen werden für die Dauer der Vulkanisation
wiederholt, wann immer die Brücke einen Temperaturunterschied bemerkt, der durch
die Wärme der beiden auf die Bereifung zur Anwendung kommenden Heizvorrichtungen
vorhanden ist.
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Eine Vorrichtung zur Zeiteinstellung der Dauer der Vulkanisation
kann in das System nach Fig. 1 in einer ähnlichen Weise eingebaut sein, wie es in
Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wird.
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Die Temperaturregelvorrichtung nach Fig. 2 beruht auf der vollen
Nutzbarmachung der temperaturabhängigen Widerstandscharakteristik des Drahtes, welcher
den Widerstand 12 bildet. Es genügt nämlich für die Temperaturregelung, ein Standardwiderstandsmittel
in dem Auswertungsstromkreis vorzusehen, welches ein elektrisches Kennzeichen zum
Vergleich mit den aus dem Widerstand 12 abgeleiteten elektrischen Kennzeichen liefert.
Der Widerstand 11 in dem in Fig. 1 gezeigten System ist dementsprechend ausgeschaltet
worden und durch Potentiometerwiderstände in dem Auswertungsstromkreis ersetzt.
Die entsprechenden Potentiometerwiderstände können eingestellt werden, um Bedingungen
in Übereinstimmung mit gewünschten Temperaturen, die durch den Widerstand 12 im
Innern des Reifens erzeugt werden sollen, zu schaffen.
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In Fig. 2 sind einige der Teile, die ähnlichen Teilen in Fig. 1 entsprechen,
in gleicher Weise bezeichnet worden. Diese Teile umfassen den Schalterl3, die Kontrollampe
19, das Relais 18, die Signallampe 45, das Thyratron 16 und das Potentiometer 23.
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Wenn wieder angenommen wird, daß der elektrische Widerstand 12 beim
Beginn der Arbeit sich auf einer tieferen Temperatur als diejenige des Dampfes befindet,
ist die Wirkung folgende: Nach Schließen des Schalters 13 wird Strom über Leiter
85, 86 an die Kontrollampe 19, wie in Fig. 1, geschaltet, um anzuzeigen, daß sich
das System in Betrieb befindet. Strom wird auch an den Motor einer Zeitvorrichtung
geschaltet, welche einen Kontakt 55 steuert, wobei dieser Kontakt für eine vorherbestimmte
Zeit geschlossen gehalten wird, die zur Vollendung der Runderneuerung erforderlich
ist und wobei der Kontakt nach Vollendung derselben geöffnet wird, um den Strom
von dem Auswertungsstromkreis des Systems zu trennen, wobei gleichzeitig ein Stromkreis
für eine Lampe 57 geschlossen wird, um die Vollendung der Runderneuerung anzuzeigen.
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Die entsprechende Zeitdauer ist experimentell durch Messungen bestimmt,
die bei runderneuerten Reifen vorgenommen sind, und kann natürlich gemäß den Reifen,
die runderneuert werden, verschieden sein.
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Strom, z. B. von einem Netzanschluß von 110 Volt, 60 Perioden, ist
auch an die Primärwicklung eines Transformators 60 und an den Motor einer Pendelvorrichtung
63 geschaltet, welche einen Kontakt 70 steuert, wobei sich der Stromkreis zu der
Stromquelle über Leiter 61, 62 und den Kontakt 55 erstreckt. Die Funktion der Pendelvorrichtung
ist folgende: Die Sekundärwicklung des Transformators 60 liefert Strom an das Heizelement
des Thyratrons 16 in einem Stromkreis, der eine Röhre 65 enthält. Die Funktion der
Röhre 65 besteht darin, den Strom und die Spannung, die an das Thyratron 16 geliefert
werden, konstant zu halten.
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Ein Stromkreis ist gleichzeitig geschlossen, um während der Halbperioden
der Stromquelle 07orspannungsstrom an ein Steuergitter des Thyratrons 16 mittels
des Potentiometers 23 und der Sekundärwicklung eines Transformators 73 parallel
mit einem Widerstand 74 zu liefern. Der Zweck des Potentiometers 23 besteht darin,
die geeignete Vorspannung für das Thyratron einzustellen.
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Das Thyratron, nach Aufheizung in dem Stromkreis, der die Röhre 65
enthält, wirkt auf das Relais 18 in einem Stromkreis zum Netzanschluß, wobei sich
der Stromkreis von der Anode des Thyratrons, von dem Relais 18, parallel mit einem
Gleichrichter 75, dem Kontakt 55, dem Leiter 85 und zurück zu dem Thyratron über
die Leiter86, 62 und einem Leiter 87 erstreckt.
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Das Relais 18 wirkt dementsprechend und schließt Kontakte 77, 78,
wodurch Netzstrom über Leiter 95, 96 an den Widerstand 12 in einem Stromkreis geschaltet
wird, der die Primärwicklung80 des Transformators 73 einschließt. Die Signallampe45,
die über die Leiter 95, 96 geschaltet ist, die sich von den Kontakten 77, 78 des
Relais 18 erstrecken, zeigt an, daß Strom an den Widerstand 12 geliefert wird, der
im Innern des Reifens angeordnet ist. Mit anderen Worten, die Signallampe 45 zeigt
an, daß der Reifen auf der Innenseite geheizt wird.
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Es ist angenommen worden, daß der Reifen sich beim Beginn der Operation
auf einer niedrigeren Temperatur befindet als diejenige der dampfgeheizten Laufflächenformmatrize.
Es wird dementsprechend notwendig sein, die Stromlieferung an den Widerstandl2 für
einen Zeitraum aufrechtzuerhalten, bis die Innenseite des Reifens sich auf einer
vorherbestimmten Temperatur befindet, z. B. auf einer Temperatur, die derjenigen
der dampfbeheizten Matrize entspricht.
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Die gewünschte Temperatur wird durch Potentiometerwiderstände 90
und 91 eingestellt, die in Serie mit einem Widerstand 92 und einer Primärwicklung
93 des Transformators 73 angeordnet sind. Es sind zwei Potentiometer 90, 91 vorgesehen,
um für einen größeren Spielraum in der Einstellung des Systemes zu sorgen, um im
Innern des Reifens eine vorherbestimmte gewünschte Temperatur zu erzeugen.
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Wenn gewünscht, kann nur einer benutzt werden.
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Die Potentiometerwiderstände 90, 91 und der Widerstand 92 bilden das
Standardwiderstandselement, welches an die Primärwicklung 93 des Transformators
73 ein elektrisches Standardkennzeichen zum Vergleich mit elektrischen Kennzeichen
liefert, die von dem Widerstand 12 abgeleitet sind und die an der Primärwicklung
80 des Transformators 73 erscheinen. Das elektrische Standardkennzeichen ist unmittelbar
aus dem Netzanschluß abgeleitet. Die Widerstände 90,91,92 und 93 sind für diesen
Zweck hintereinandergeschaltet und mit den Leitern 95, 96 verbunden, die sich zu
dem Netzanschluß mittels der Kontakte 77, 78 und zu dem Schalter 13 erstrecken.
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Die Widerstände 90, 91, 92, 93 und die Primärwicklung 80 bilden Zweige
einer Strombrücke.
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Das elektrische Kennzeichen, welches an der Primärwicklung 80 des
Transformators 73 erscheint, ist kennzeichnend für die Temperatur, die auf der Innen
seite des Reifens vorherrscht, und wenn der durch dieses Kennzeichen dargestellte
Strom, der in der Sekundärwicklung des Transformators induziert wird, von dem Kennzeichen
des Stromes abweicht, der an
der Primärwicklung 93 erscheint und
in der Sekundärwicklung induziert wird, wobei eine Abweichung vorhanden sein wird,
solange die Temperatur auf der Innenseite des Reifens von der vorherbestimmten Temperatur
abweicht, wird Vorspannungsstrom in einem Stromkreis, der den Leiter 87, das Potentiometer
23, die Sekundärwicklung des Transformators 73 einschließt, an ein Steuergitter
des Thyratrons fließen, wobei das Thyratron leitfähig und dementsprechend das Relais
18 betätigt gehalten und Strom an den Widerstand 12 geschaltet wird.
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Wenn die Temperatur auf der Innenseite des Reifens auf einen Wert
ansteigt, der der vorherbestimmten gewünschten Temperatur entspricht, und zwar infolge
fortgesetzter Heizung des Widerstands 12, wird der Strom, der an den Primärwicklungen
80 und 93 erscheint, gleich werden, die Brücke wird ausgeglichen sein, und es wird
kein Vorspannungsstrom an das Thyratron geliefert werden. Das letztere erlischt,
wobei das Relais 18 zum Abfall gebracht wird. Die Kontakte 77, 78, die durch das
Relais 18 gesteuert werden, werden geöffnet, und der Netzstrom ist dementsprechend
von dem Widerstand 12 und von der Strombrücke getrennt.
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In dem unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen System wird das
Thyratron durch Vorspannungsstrom aus der Ladung eines Gleichrichtungsstromelementes
geheizt, welches eine Zeitkonstante besitzt, die eine gewisse Verzögerung einführt.
Das Relais 18 bringt das Gleichrichtungsstromelement nach Betätigung unter Steuerung
des Thyratrons in Nebenschluß, wodurch sich dadurch der Kondensator entlädt. Das
Thyratron hängt darauf für die fortgesetzte Wirkung vom Vorspannungsstrom ab, der
durch die entsprechende Strombrücke geliefert wird.
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Die Wirkung wird dementsprechend ununterbrochen wiederholt, d. h.
nachgeprüft und kontrolliert, um den Bedarf für die Stromlieferung an den Widerstand
im Innern des Reifens festzustellen.
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In dem in Fig. 2 gezeigten System ist dieses Pendeln mittels der
Pendelvorrichtung 63 ausgeführt, die den Kontakt 70 steuert und die für wiederholtes
Pendeln z. B. mit 30 Sekundenintervallen sorgt. Die Pendelvorrichtung wird nach
Beginn der Runderneuerung in Gang gesetzt, wobei sie den Kontakt zweimal in der
Minute betätigt, wodurch das Potentiometer 23 nebengeschlossen wird. Wenn die Brücke,
die die Widerstände 90 bis 93 und die Primärwicklung 80 enthält, den Bedarf für
fortgesetzte Heizung erkennt, wird das Thyratron 16 Vorspannungsstrom wie beschrieben
von dem Transformator
empfangen. Das Pendeln wird fortfahren, und das Thyratron wird
für die Dauer der Unausgeglichenheit der Brücke betätigt gehalten. Wenn jedoch die
Brücke während eines Pendelintervalls ins Gleichgewicht kommt, was anzeigt, daß
die Temperatur im Innern des Reifens der vorherbestimmten Temperatur entspricht,
wird kein Vorspannungsstrom von der Brücke übertragen werden, und das Thyratron
erlischt, wobei die Trennung der Brücke und damit die Stromtrennung von dem Widerstand
12 bewirkt wird.
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An Stelle der gezeigten Pendelvorrichtung kann eine geeignete Röhre
benutzt werden.
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Die Beschreibung der Temperaturregelvorrichtung ist zwar für die
Runderneuerung von Fahrzeugluftreifen gegeben, es können jedoch die hier offenbarten
Merkmale allgemein für Einrichtungen zum Verbinden von Kautschukteilen durch Vulkanisation
gelten.