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EINRICHTUNG ZUR VULKANISATION VON LUFTREIFENDECKEN
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Vulkanisation
von Luftreifendecken und kann mit Erfolg zur Herstellung von Reifen beliebiger Typengröße
sowohl für Kraftfahrzeuge als auch Landmaschinen sowie für Luftfahrzeuge angewendet
werden.
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Bekanntlich ist die Vulkanisation eine der arbeitsaufwendigsten und
energieintensivsten Etappen der Reifenfertigung. Da der Gummi, welcher den hauptsächlichen
Konstruktionswerkstoff im Reifen darstellt, eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt,
führt der üblicherweise bei der Vulkanisation ausgenutzte Oberflächen-Wärmeaustausch
des Reifens mit der beheizten metallischen Preßform und dem Gummiformbalg zu einer
langen Dauer des Prozesses und einer geringen Wärmewirkung.
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Grundsätzlich neue Möglichkeiten der Intensivierung des Prozesses
zeigen sich im Falle der Erwärmung des gesamten Umfangs eines zu vulkanisierenden
Reifens mit Ausnutzung der Mikrowellen- oder UHF-Energie. In diesem Fall wird die
Erwärmungsgeschwindigkeit im Grunde durch die Parameter des elektromagnetischen
Feldes bestimmt und hängt nicht von den Abmessungen des zu vulkanisierenden Reifens
ab.
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Hierbei nimmt der energetische Wirkungsgrad des Prozesses wesentlich
zu.
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Es ist eine Einrichtung (US-PS 4 208 562) bekannt, die zur UHF-Vulkanisation
von Reifendecken bestimmt ist. Die-
se Einrichtung enthalt eine
metallische Preßform zur Umpressung des Reifens mit Hilfe eines gasförmigen Mediums,
einen Gummiformbalg zur Reifenformierung sowie eine Quelle, einen Hohlleitertrakt
und einen UHF-Strahler.
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Zur Erzielung einer gleichmässigen Erwärmung und Vulkanisation am
Umfang der Reifenlauffläche ist der Strahler im Innenraum des Formbalges untergebracht
und um die senkrechte Achse des Reifens drehbar, wobei er sich längs der Seitenfläche
desselben verschiebt.
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Bei der bekannten Einrichtung werden die Bördelränder des Formbalges
in Scheiben eingespannt und an der unteren und der oberen Formhälfte starr befestigt,
was das Einbringen und Austragen des Reifens aus der Presse sehr kompliziert macht.
Zum Herausführen des Strahlers aus dem Innenraum des Formbalges bei der Wiederbeschickung
der Presse wird in dieser Einrichtung eine Vorrichtung zur Längsverschiebung des
zentralen Stabes und des Strahlers verwendet. Da diese Verschiebung durch den Sitzdurchmesser
des Reifens begrenzt wird, wird die Möglichkeit der Anordnung des Strahlers in der
unmittelbaren Nähe der Innenfläche des Formbalges begrenzt. Bei der bekannten Einrichtung
ist die Vulkanisation von Reifen mit Drahtkordkarkasse und -breaker unmöglich, weil
die metallischen Teile eine Abschirmung für die elektromagnetische Energie des Hochfrequenzbereiches
sind, und der Erwärmung werden lediglich der Formbalg und die erste Gummischicht
der Reifenkarkasse unterworfen. Das bei der bekannten Einrichtung verwendete koaxiale
Hohlleitersystem mit dem Innenleiter schränkt wegen der Gefahr eines elektrischen
Durchschlags die elektrische Feldstärke und folglich die Leistung der UHF-Energie
ein, die dem Strahler zur Erwärmung des Reifens zugeführt werden kann, d.h. es beschränkt
die Geschwindigkeit der Reifenvulkanisation.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Hohlleiter
und die Halterung des Formbalges so auszuführen, daß die Möglichkeit einer unabhängigen
Verschiebung der Spannscheiben des Formbalges und des Hohlleiters sichergestellt
und eine intensive Vulkanisation von Metallreifen durch Zuführung der UHF-Energie
nicht nur an der Innenfläche sondern an der Außenfläche des Reifens ermöglicht ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine Einrichtung zur Vulkanisation von Luftreifendecken
vorgesehen, die eine Preßform zur Unterbringung eines zu bearbeitenden Reifens,
einen UHF-Strahler mit Hohlleiter, der in den Innenraum des in der Preßform befindlichen
Reifens einführbar und in ihm drehbar angeordnet ist, und einen Formbalg zum Pressen
enthält, und bei der der Hohlleiter mehrteilig ausgeführt und sein drehbarer Teil,
welcher den Strahler trägt, senkrecht zur Längsachse des Reifens linear verschiebbar
angeordnet ist, wobei der Formbalg an diesem beweglichen Teil des Hohlleiters befestigt
ist.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung liegen darin, daß die
mehrteilige Ausführung des Hohlleiters und die Befestigung des Formbalges an dessen
beweglichem Teil ein mechanisiertes und nicht arbeitsaufwendiges Entfernen und Einbringen
des Reifens unter Beibehaltung eines konstanten Orientierungspunktes und Anordnung
des Strahlers im Reifenhohlraum ermöglichen, was wiederum zu einer vollständigeren
und wirksameren Durchwärmung des Reifens beiträgt.
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Es ist zweckmäßig, den Strahler drehbar und in der Reifenebene gelenkig
zu befestigen und ihn zum Herausführen aus dem Hohlraum des Hohlleiters abzufedern.
Dies erlaubt, die
Automatisierung des gesamten Prozesses und die
Anordnung des Strahlers in der unmittelbaren Nähe der Innenfläche des Formbalges
sicherzustellen.
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Um einen elektrischen Durchschlag zu vermeiden und im Zusammenhang
damit die elektrische Feldstärke und folglich die UHF-Energie zu beschränken, ist
der Hohlleiter vorzugsweise in Form eines Hohlzylinders ausgebildet.
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Eine dem Umfang nach besonders vollständige Durchwärmung des Reifes
kann bei Verwendung eines zusätzlichen Einlegestücks erzielt werden, das innerhalb
der Form, jedoch außerhalb des Reifens so angebracht wird, daß die Gesamtdicke des
Einlegestücks und des Reifens in jedem Abschnitt des Querschnittes eine konstante
Größe darstellt.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Vulkanisation
von Reifen unter Ausnutzung von UHF-Energie in der Ausgangsstellung mit auseinandergebrachten
Formhälften, Fig. 2 die Einrichtung der Fig. 1 in der Vulkanisationsstellung mit
zusammengebrachten Formhälften, Fig. 3 die Einrichtung der Fig. 1 in der Stellung,
in der der vulkanisierte Reifen aus der Preßform ausgetragen wird, Fig. 4 eine der
der Fig. 1 ähnliche Einrichtung mit einem hohlen Hohlleiter und
Fig.
5 eine Einrichtung im wesentlich ähnlich wie die der Fig. 4, jedoch mit zusätzlichen
Strahlern und dielektrischen Einlegestücken.
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In den Figuren 1 und 2 ist die Einrichtung zur Vulkanisation von Reifendecken
in der Ausgangsstellung bzw. bei der Vulkanisation gezeigt. Die Einrichtung enthält
eine von zwei Formhälften 1 und 2 gebildete Preßform. Solche Preßformen sowie andere,
beispielsweise Sektorpreßformen, die radial bewegliche Sektoren besitzen, sind bekannt
und stellen Metallbehälter dar, die Platten für Seitengummi und formgebende metallische
Einlegestücke 3 umfassen. Zur Formung und Umpressung eines Reifens 4 wird ein Gummiformbalg
5 verwendet, der in der oberen Spannscheibe 6 und dem unteren Wulstring 7 befestigt
ist. Ein Gehäuse 8, das aus einem Stück mit dem unteren Wulstring 7 ausgeführt ist
und einen hermetisch dichten Hohlraum zur Aufnahme sämtlicher Einzelteile der Einrichtung
darstellen, befindet sich in der Ausgangsstellung unten.
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Für die Zuführung der UHF-Energie in den Innenraum des Reifens 4 werden
ein geteilter, aus mehreren Teilen bestehender Hohlleiter, der an einer Stange 9
angeordnet ist, und ein Strahler 10 verwendet. Der Hohlleiter besteht in diesem
konkreten Fall aus drei miteinander koppelbaren Teilen. Ein drehbar angeordneter
Teil 11 des Hohlleiters stützt sich an einem ihn umfassenden Gehäuse 12 ab und steht-mit
dem Motor 13 eines Drehantriebs mittels einer am drehbaren Teil 11 des Hohlleiters
befestigten Zahnradkupplung 14 und eines mit dieser zusammenwirkenden Ritzels 15
in Verbindung, welches sich auf einer im Deckel des Gehäuses 8 befestigten Keilwelle
17 befindet. Dieser drehbare Teil 11 kann sich außerdem durch Verschiebung der Stange
9 in der Vertikalebene nach
oben und nach unten verschieben, mit
der dieser Teil mittels einer entsprechenden Keilfederverbindung verbunden ist.
Der mittlere, in der vertikalen Richtung bewegliche Teil 11 des Hohlleiters ist
am Gehäuse 8 befestigt und mit einer unteren Trennstelle 19 versehen, die sich außerhalb
des Gehäuses 8 befindet und zur Verbindung mit einem unteren unbeweglichen Teil
20 des Hohlleiters dient, welcher die UHF-Energie von einem Generator 21 zuführt.
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Zum Schutz des Generators 21 gegen den hohen Druck des Druckmediums
ist im mittleren Teil 18 des Hohlleiters eine Zwischenwand 22 aus einem Dielektrikum
mit niedrigen Verlusten angeordnet.
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Der Strahler 10 ist an dem drehbaren Teil 11 des Hohlleiters gelenkig
montiert, in der radialen Richtung mittels einer Torsionsfeder 23 abgefedert und
an den Hohlleiter angedrückt, um eine Verminderung des Außendurchmessers des Formbalges
5 zum Einbringen eine rohen Reifens 4 zu ermöglichen. Hierbei kann der Strahler
10 einer beliebigen bekannten Art sein, beispielsweise eine Stabantenne darstellen
und Abmessungen besitzen, welche den Abmessungen des Radialschnittes der torusförmigen
Innenfläche des Reifens 4 nahekommen. Das genannte Gelenk und die Feder 23 werden
so gewählt, daß der Strahler 10 bei der Drehung unter der Wirkung der Zentrifugalkraft
sich in die erforderliche Lage einstellt.
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Die Arbeit der erfindungsgemäßen Einrichtung geht auf die folgende
Weise vor sich.
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In der Ausgangsstellung (Fig. 1) befindet sich die Spannscheibe oben
und der Formbalg 5 im gestreckten Zustand.
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In die untere Formhälfte 1 bringt man einen rohen Reifen 4 ein. Nach
der Fixierung des Wulstes des rohen Reifens 4
am unteren Wulstring
7 wird dem Innenraum des Formbalges 5 ein formendes gasförmiges Medium,beispielweise
Luft,unter einem Druck von 0,05 ... 0,15 MPa (0,5 1,5 kp/cm2) zugeführt. Die Formhälften
1 und 2 werden geschlossen, wobei sich die Stange und folglich der Hohlleiter und
die obere Spannscheibe 6 nach unten verschieben. Zur Vermeidung eines Bruchs während
des Eingriffs der Zahnradkupplung 14 mit dem Ritzel 15 ist das letztere mittels
einer Feder 24 abgefedert, die auf einer Keilwelle 25 sitzt. Zur schnellen Orientierung
der Zahnräder untereinander werden ihre Zähne mit Einlaufschrägen gefertigt. Nach
beendetem Schließen der Preßform steigert man den Druck im Hohlraum des Formbalges
auf einen betriebsmässig vorgegebenen Wert, 2 d.h. auf 2,0 ... 3,9 MPa (20 ... 30
kp/cm ). Es wird der Elektromotor 13 eingeschaltet, und der UHF-Energie-Strahler
10 tritt unter Wirkung der Zentrifugalkraft, die bei der Drehung mit gleichbleibender
Geschwindigkeit auftritt und die Kraft der Torsionsfeder 23 übersteigt, in den Hohlraum
des Formbalges 5 ein. Die UHF-Energie-Quelle 21 wird eingeschaltet und die Reifendecke
4 (Fig. 2) wird erwärmt und vulkanisiert.
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Nach der Beendigung der Vulkanisation (Fig. 3) schaltet man die UHF-Energie-Quelle
21 und den Motor 13 des Drehantriebs aus, und der Strahler 10 kehrt unter der Wirkung
der Torsionsfeder 23 in die Ausgangsstellung zurück. Bei dem nachfolgendem Öffnen
der Preßform wird der Reifen 4 von den formgebenden Elementen 3 und der oberen Formhälfte
2 befreit. Man verschiebt den Hohlleiter 9 zusammen mit der Spannscheibe 6 in axialer
Richtung nach oben, wobei der Formbalg 5 ausgezogen wird. Darauf wird in axialer
Richtung der Wulstring 7 gehoben, indem sie den Reifen von der untern Formhälfte
1 löst. Des weiteren
wird der Reifen 4 auf die bekannte Weise vom
Formbalg 5 abgenommen. Am Ende des Zyklus nehmen alle Vorrichtungen die Ausgangsstellung
ein.
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Somit ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung es gestatttet,
das Einbringen und Austragen des Reifens aus desn UHF-Vulkanisator leicht vorzunehmen.
Hierbei kann der Strahler 10 beliebig nahe an die Innenfläche des Formbalges 5 herangeführt
werden.
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Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Konstruktion ist für Abänderungen in
bereits funktionierenden Anlagen zweckmäßig, da sie eine verhältnißmäßig geringe
Modernisierung erfordert, aber in Anbetracht dessen, daß der Hohlleiter auf seiner
beträchtlichen Ausdehnung mit der Stange zusammenwirkt, ist ein elektrischer Durchschlag
zwischen der Innenfläche und dem Außenleiter der UHF-Energie-Welle möglich. Dieser
Nachteil ist in der Konstruktion gemäß Fig. 4 beseitigt.
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Die in Fig. 4 gezeigte Einrichtung ist im Grunde der vorhergehenden
ähnlich und wird nicht ausführlich beschrieben. Jedoch kann der Hohlleiter zur Vermeidung
des elektrischen Durchschlages bei der Fortleitung und Verteilung der UHF-Energie
in Form eines mehrteiligen Hohlzylinders ausgebildet sein. Hierbei ist sein oberer
drehbarer Teil 26 mit dem mittleren nichtdrehbaren Teil 27, der aber vertikal verschiebbar
ist, mit Hilfe einer Zahnradkupplung 28 mittels Wälzlagern 30 verbunden. Die obere
Partie des drehbaren Teils 26 des Hohlleiters ist mit der oberen Spannscheibe 6
des Formbalges 5 über Wälzlager 30 verbunden. Die ringförmigen Vorsprünge der unteren
Stirnseite des drehbaren Teils 26 des Hohlleiters,
die sich zwischen
den ringförmigen Vorsprüngen des nichtdrehbaren Teils 27 befinden, bilden eine Rillen-Labyrinthringdichtung,
die es verhinder#,daß in die Hohlräume der Lager 29 die UHF-Energie eindringt, die
ein Funkensprühen und die Zerstörung der letzteren hervorruft. Zum Schutz der Lager
30 und des Drehantriebsmechanismus des Hohlleiters, welcher sich im Gehäuse 8 befindet,
gegen die Einwirkung der UHF-Energie sind radiale Rillen-Labyrinthdichtungen 31
vorgesehen.
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Obwohl die beschriebene Einrichtung eine ganze Reihe von Vorteilen
gegenüber der bekannten Einrichtung besitzt, gewährleistet sie indes nicht immer
eine gleichmäßige Durchwärmung, beispielweise beim Vorhandensein eines Drahtkordes.
Deswegen ist es mitunter zweckmäßig, eine zusätzliche Beheizung des Reifens von
außen ohne Außenheizung der Preßform vorzusehen. Eine solche Einrichtung ist in
der Fig. 5 gezeigt.
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Die in Fig. 5 abgebildete Einrichtung ist den vorhergehenden ähnlich
und wird nicht ausführlich beschrieben.
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Um aber die Notwendigkeit der Außenbeheizung der Preßform auszuschließen,
besitzt diese ein Einlegestück 32, das aus einem dielektrischem Material, beispielsweise
aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht, dessen Dielektrizitätkonstante der
der Gummieinzelteile des zu vulkanisierenden Reifens ähnlich ist. In diesem Fall
findet an der Grenze Dielektrikum-Gummi keine Rückstrahlung der UHF-Energie statt,
die sich im Dielektrikum ausbreiten kann, in dem sie Verluste hervorruft, eine Erwärmung
der formgebenden Oberfläche der Preßform bewirkt und die Wärmeableitung von dem
zu vulkanisierenden Reifen 4 verhindert. Das Einlegestück 32 hat eine
über
seine Länge veränderliche Dicke, derart, daß die Gesamtdicke des Einlegestücks und
des Reifens in jedem Abschnitt des Querschnittes im wesentlichen eine konstante
Größe darstellt. Bei der Vulkanisation eines Reifens mit Drahtkordkarkasse oder
-breaker werden an dem drehbaren Teil 26 des Hohlleiters zusätzliche Strahler 33
und 34 auf dem Niveau der dielektrischen Einlegestücke 32 angebracht, die zusammen
mit den Einlegestücken 32 die Funktion von Hohlleitertrakten erfüllen, welche die
UHF-Energie zur Bestrahlung der Außenfläche des Reifens fortleiten und verteilen.
Auf diese Weise wird eine gleichmäßige UHF-Erwärmung der Erzeugnisses bei der Vulkanisation
von Drahtkordreifen sichergestellt.