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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Ausformen und Vulkanisieren eines Reifens für Fahrzeugräder.
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In
einem Reifenherstellungszyklus wird anschließend an einen Aufbauvorgang,
bei dem die verschiedenen Reifenkomponenten hergestellt und/oder zusammengefügt werden,
ein Ausform- und Vulkanisierverfahren ausgeführt, das auf die Ausbildung
des Reifenaufbaus entsprechend einer gewünschten geometrischen Gestalt
abzielt, die gewöhnlich
ein spezielles Laufflächenmuster
hat.
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Für diesen
Zweck wird der Reifen in einem Ausformhohlraum eingeschlossen, der
im Inneren von einer Vulkanisierform begrenzt und entsprechend der
geometrischen Ausgestaltung der herzustellenden äußeren Reifenoberflächen geformt
ist.
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Ein
Reifen hat gewöhnlich
eine Karkasse mit einer toroiden Ringform, die ein oder mehrere
Karkassenlagen aufweist, die mit verstärkenden Korden ausgesteift
sind, die in radialen Ebenen liegen, d.h. die Drehachse des Reifens
enthalten. Jede Karkassenlage ist an ihren Enden fest mit wenigstens
einem ringförmigen
verstärkenden
Metallaufbau verbunden, der gewöhnlich
als Wulstring, der eine Verstärkung für die Wulste
bildet, bekannt ist, d.h. er bildet die radial inneren Enden des
Reifens, die die Funktion haben, die Montage des Reifens auf einer
entsprechenden Tragfelge zu ermöglichen.
Auf der Krone der Karkasse ist ein Band aus elastomerem Material
angeordnet, das als Laufflächenband
bezeichnet wird, in welchem am Ende der Vulkanisier- und Ausformschritte
ein erhabenes Muster für
den Bodenkontakt ausgebildet wird, das so angepasst ist, dass es
für den
Reifen die Eigenschaften einer guten Traktionsfähigkeit, einer guten Kilometerleistung,
Geräuscharmut
und eines gleichförmigen
Verschleißwiderstands gewährleistet.
Zwischen der Karkasse und dem Laufflächenband wird ein Verstärkungsaufbau
angeordnet, der gewöhnlich
als Gurtaufbau bekannt ist. Dieser Gurtaufbau weist im Falle von
Autoreifen gewöhnlich
wenigstens zwei radial aufeinander gelegte Streifen aus gummiertem
Material auf, die mit üblicherweise
metallischen Verstärkungskorden
versehen sind, die in jedem Streifen parallel zueinander und in
einer sich kreuzenden Be ziehung mit den Korden des benachbarten
Streifens vorzugsweise in symmetrischer Anordnung bezüglich der Äquatorialebene
des Reifens angeordnet sind. An einer radial äußeren Position weist der Gurtaufbau
wenigstens an den Enden der darunter liegenden Streifen vorzugsweise
auch eine dritte Lage von in Umfangsrichtung angeordneten (mit 0°) textilen
oder metallischen Korden auf.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Beschreibung ist zu erwähnen, dass der Ausdruck „elastomeres
Material" eine Zusammensetzung
bedeuten soll, die wenigstens ein elastomeres Polymer und wenigstens
einen verstärkenden
Füllstoff
aufweist. Vorzugsweise hat diese Zusammensetzung weiterhin Zusatzstoffe
wie Vernetzungsmittel und/oder Weichmacher. Aufgrund des Vorhandenseins
von Vernetzungsmitteln kann dieses Material durch Erhitzen so vernetzt werden,
dass das Endprodukt gebildet wird.
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Die
US 5 164 199 offenbart einen
Reifenvulkanisierer mit einem doppelten Zweck in einer Bauweise
mit Balg und ohne Balg, der von der Balgbauweise auf die balglose
Bauweise einfach dadurch umgestaltet werden kann, indem ein Teil
der Maschine ausgetauscht wird.
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Die
EP 0 142 122 A2 offenbart
ein Verfahren, bei welchem aus einem Rohling, der einen im Wesentlichen
hohlen Innenraum hat, ein geformter Gegenstand hergestellt wird.
Bei diesem Verfahren wird der Rohling in einer Form angeordnet,
in den Innenraum ein elastisch verformbarer Heizbalg eingeführt, in
den Heizbalg ein Fluid eingeführt
und der Rohling unter der Wirkung von Druck und Wärme verformt.
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Die
EP 0 578 105 A2 offenbart
einen Vulkanisierer für
einen Straßenträger, bei
welchem eine Ringform zum Ausformen eines Rohreifens von Wärmeaustauschelementen
mit einer lokal und selektiv steuerbaren Temperatur umschlossen
ist.
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Es
gibt Ausform- und Vulkanisierverfahren, bei denen ein in einem starren
torusförmigen
Träger angeordneter
Rohreifen in die Form eingesetzt wird. Diese Verfahren werden vorzugsweise
für Reifen verwendet,
die nach den neuesten Herstellungsprozessen ausgehend von einer
begrenzten Anzahl von Elementarhalbfabrikaten herstellt werden,
die einem torusförmigen
Träger
zugeführt
werden, dessen Außenprofil
dem der radialen Innenflächen
des Reifens entspricht, den man herstellen möchte. Der torusförmige Träger wird
vorzugsweise von einem Robotsystem durch eine Vielzahl von Stationen,
von denen in jeder ein spezieller Reifenauf bauschritt ausgeführt wird,
durch automatisierte Sequenzen bewegt (siehe beispielsweise Dokument
EP 0 928 680 im Namen der
gleichen Anmelderin).
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Die
im Namen der gleichen Anmelderin stehende europäische Patentanmeldung, ausgelegt
unter der Nummer 0 976 533 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder, bei denen ein auf einem
torusförmigen
Träger
aufgebauter Rohreifen in eine Vulkanisierform eingeschlossen wird,
wonach Wasserdampf oder ein anderes Fluid unter Druck in wenigstens
einen Fluiddiffusionsspalt eingeführt wird, der zwischen der
Außenfläche des
torusförmigen
Trägers
und der Innenfläche
des Reifens erzeugt wird. In dieser Anmeldung wird die Verwendung
von Wasserdampf als Arbeitsfluid speziell erläutert und beschrieben.
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Die
Anmelderin hat gefunden, dass, obwohl die Verwendung von Wasserdampf
als Arbeitsfluid für
das Vulkanisieren effizient ist, es einige Nachteile hat, wenn es
in Kontakt mit dem Reifen gebracht wird.
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Während des
Startschritts des Vulkanisierprozesses, auf den nachstehend als
Formbildungsschritt Bezug genommen wird, kann Wasserdampf, der einen
relativ langen Zeitraum (fünf
bis sechs Minuten bei einem Druck von etwa 8 bar) in Kontakt mit dem
zu vulkanisierenden Reifen steht, tatsächlich ein teilweises Abrutschen
der Karkassenlage/-lagen von dem Wulstbereich des Reifens verursachen.
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Es
kann das Spannen der an den Lagen in dem fertig gestellten Reifen
vorhandenen Korde verringern, wodurch die Reifenleistung hinsichtlich
Laufkomforts und einfachen Fahrens verschlechtert wird.
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Zusätzlich wird
bei schlauchlosen Reifen die Undurchlässigkeit für Luft oder die Luftdichtheit
des Reifens unter Einsatzbedingungen durch eine Schicht aus elastomerem
Material erhalten, die als „Auskleidung" bezeichnet wird,
und die während
des Reifensaufbaus das Element ist, das direkt in Kontakt mit dem
torusförmigen
Träger
steht.
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Es
hat sich gezeigt, dass während
des Vulkanisierens der Wasserdampf, der direkt in Kontakt mit der
inneren Reifenoberfläche,
d.h. der Auskleidung, steht, einsickern kann und dabei in dem Reifen
kleine Blasen erzeugt.
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Außerdem bildet
der in Kontakt mit dem torusförmigen
Träger
und dem noch kalten Rohreifen stehende Wasserdampf etwas Kondensat,
das einen nicht konstanten Temperaturbereich in dem Reifen erzeugt.
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Die
Anmelderin hat auch gefunden, dass der Austausch von Wasserdampf
durch ein Arbeitsfluid, dessen kritische Temperatur niedriger als
die Vulkanisiertemperatur ist, eine gleichförmige Vulkanisierung des elastomeren
Materials, mit dem ein solches Fluid in Kontakt kommt, nicht ermöglicht.
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Die
Anmelderin hat erfolgreich Versuche bei dem Vulkanisierprozess (insbesondere
von der Art, bei der ein Fluid direkt in Kontakt mit dem Reifen
verwendet wird) ausgeführt,
bei dem ein Fluid über
seiner kritischen Temperatur bei Vorliegen einer Umwälzung des
Fluids verwendet wird.
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Bei
einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausformen
und Vulkanisieren eines Reifens für Fahrzeugräder nach dem Patentanspruch
1 bereitgestellt.
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Da
ein von Wasserdampf verschiedenes Fluid einer Umwälzung unterworfen
wird, werden die vorstehend beschriebenen Nachteile direkt vermieden.
Weder weisen die Auskleidung und der Rest des Reifens Blasen an
der Innenseite auf noch ist während
des Vulkanisierens Kondensat vorhanden. Außerdem dauert, was im Folgenden
näher erläutert wird,
der Formbildungsschritt des Reifens während der Vulkanisierung mit
Hilfe eines anderen Arbeitsfluids als Wasserdampf nur wenige zehn
Sekunden. Als Folge neigt die Karkassenlage nicht dazu, vom Wulst abzugleiten,
wie es oben ausgeführt
wurde, und die Eigenschaften des Laufkomforts und des leichten Fahrens
werden verbessert.
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Schließlich ermöglicht die
vorstehend erwähnte
Umsetzung die Herstellung von Reifen, die gleichförmig vulkanisiert
sind und die geplanten Merkmale aufweisen.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung erfolgt
die Umwälzung
in einem geschlossenen Kreislauf.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Umwälzung in
einem offenen Kreislauf.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
des in Betracht gezogenen Verfahrens erfolgt die Umwälzung dadurch,
dass Fluid nach außen
hin abgezogen wird und der Druck durch einen Zustrom des unter Druck
stehenden Fluids wieder hergestellt wird.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
des Verfahrens wird ein Schritt der Wiedergewinnung des Fluids für seine
Wiederverwendung in seinem darauf folgenden Vulkanisiervorgang vorgesehen.
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In
einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
zum Ausformen und Vulkanisieren eines Reifens für Fahrzeugräder nach Anspruch 6.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
hat die Umwälzungsvorrichtung
für das
Arbeitsfluid ein Rückgewinnungssystem
für das
Arbeitsfluid mit einer Rückgewinnungskammer
und einem dazu in Reihe angeordneten Verdichter, wobei das Rückgewinnungssystem
dem Zwangsventilationssystem zugeordnet ist.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
hat die Umwälzungsvorrichtung
ein Abführventil,
einen Verdichter, ein Pförtnerventil
mit zugehörigen
Leitungen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der ins Einzelne
gehenden Beschreibung einiger bevorzugter, jedoch nicht ausschließlicher
Ausführungsformen
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Ausformen und Vulkanisieren
eines Reifens für
Fahrzeugräder
nach der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Diese Beschreibung
erfolgt nachstehend unter Bezug auf die beiliegenden, als nicht beschränkendes
Beispiel aufgeführten
Zeichnungen, in denen
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1 eine
schematische Teilschnittansicht ist, die eine Vorrichtung zum Ausformen
und Vulkanisieren eines Reifens für Fahrzeugräder nach der vorliegenden Erfindung
zeigt,
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2 eine
schematische Teilschnittansicht ist, die eine alternative Ausführungsform
der Vorrichtung von 1 zeigt,
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3 eine
schematische Teilschnittansicht ist, die eine Vorrichtung zum Ausformen
und Vulkanisieren eines Reifens für Fahrzeugräder zeigt, die nicht Teil der
vorliegenden Erfindung ist,
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4 eine
schematische Teilschnittansicht der Vorrichtung von 3 ist,
die eine alternative Ausgestaltung zeigt und nicht Teil der Erfindung
ist.
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In 1 ist
eine Vorrichtung zum Ausformen und Vulkanisieren von Reifen für Fahrzeugräder gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet.
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Die
Vorrichtung
101 hat eine Vulkanisierform
102,
die funktionsmäßig einer
Vulkanisierpresse
103 zugeordnet ist, wobei beide nur schematisch
gezeigt sind, da sie beispielsweise dem erwähnten Dokument
EP 0 976 533 im Namen der gleichen
Anmelderin offenbart sind.
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Die
Form 102 kann aus einer unteren Formhälfte 102A und einer
oberen Formhälfte 102B bestehen,
die in Eingriff mit einem Bett 103A bzw. einem Schließteil 103B der
Presse stehen.
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Bei
der beispielsweise gezeigten Ausgestaltung hat jede untere Hälfte 102A und
jede obere Hälfte 102B der
Form 102 einen unteren Kasten 130A und einen oberen
Kasten 130B sowie eine untere Sektorkrone 131A bzw.
eine obere Sektorkrone 131B.
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Die
untere Hälfte 102A und
die obere Hälfte 102B sind
zwischen einem offenen Zustand, in dem sie von einander beabstandet
sind, und einer in den Figuren gezeigten Schließstellung bewegbar, in der sie
nahe beieinander zur Bildung eines Formhohlraums 104 angeordnet
sind, dessen von den Kästen und
Sektoren gebildeten Innenwände
die geometrische Form der Außenfläche eines
Reifens wiedergeben, den man am Ende der Ausform- und Vulkanisierschritte
erhält.
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Im
Einzelnen sind die Kästen
so ausgelegt, dass sie die Außenfläche der
gegenüberliegenden Reifeseitenwände bilden,
während
die Sektoren das so genannte Laufflächenband des Reifens bilden
sollen, indem eine Reihe von Einschnitten und Längs- und/oder Quernuten in
ihr erzeugt werden, die in geeigneter Weise zur Bildung des gewünschten „Laufflächenmusters" angeordnet sind.
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Bei
der Vorrichtung 101 wird weiterhin wenigstens ein torusförmiger Träger 10 aus
einem metallischen oder einem anderen Feststoffmaterial verwendet,
dessen Außenfläche im Wesentlichen
die Form der Innenfläche
des Reifens wiedergibt. Der torusförmige Träger 10 besteht zweckmäßigerweise aus
einer kollabierbaren Trommel, d.h. er ist aus Umfangssegmenten hergestellt,
die zentripetal so bewegbar sind, dass der torusförmige Träger in Stücke zerlegt
wird und leicht aus dem Reifen entfernt werden kann, wenn die Bearbeitung
abgeschlossen worden ist.
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Die
Vorrichtung 101 hat weiterhin Heizvorrichtungen, vorzugsweise
in Form einer Vielzahl von Kanälen 105, 106 für den Durchgang
von Heizfluid mit dem Ziel, die Form 102 auf einer Temperatur
zu halten. Das in diesen Kanälen
verwendete Heizfluid ist vorzugsweise überhitzter Wasserdampf, der
vorzugsweise bei einem Druck zwischen 16 und 30 bar und einer Temperatur
im Bereich von 170°C
bis 210°C
zugeführt
wird.
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Andere
Heizvorrichtungen haben vorteilhafterweise einen Wärmeaustauscher 107,
der um die untere Hälfte 102A der
Form 102 angeordnet ist und vorzugsweise die Form eines
Paars von schlangenförmigen
koaxialen Rohren 108, die um die untere Hälfte herumgelegt
sind. Insbesondere wird in dem Spalt zwischen dem inneren Rohr und äußeren Rohr eine
Umwälzung
eines Wasserdampfstroms vorgesehen, während das Innenrohr für das Durchströmen eines
Arbeitsfluids für
das Ausformen und Vulkanisieren des Reifens vorgesehen ist. Dieses
Arbeitsfluid ist vorzugsweise ein Fluid, dessen kritische Temperatur
niedriger ist als die Vulkanisiertemperatur.
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Vorteilhafterweise
ist der in dem Spalt zwischen den koaxialen Rohren strömende Wasserdampf
der gleiche Wasserdampf, der in den Kanälen 105, 106 strömt, die
die Form 102 erhitzen sollen, so dass zum Erhitzen der
Form 102 und zum Vorerhitzungsschritt des Arbeitsfluids
vorteilhafterweise die gleiche Wärmequelle
benutzt wird.
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Wie
schematisch in den Figuren gezeigt ist, hat die Vorrichtung 101 Zuführkanäle 109 und
Rückführkanäle 110 für das Arbeitsfluid,
die mit einem Längenstück in der
Nähe der
Form 102 in einen Block 111 eingebettet sind,
der vorzugsweise aus einem Material mit einem hohlen Wärmeaustauschkoeffizienten
(beispielsweise Bronze) hergestellt ist. Um den Zuführkanal 109 sind
lokal weitere in dem Block 111 eingebettete Heizvorrichtungen
vorgesehen, die vorzugsweise aus wenigstens einer Reihe von elektrischen
Widerständen 112 bestehen.
Den elektrischen Widerständen 112 ist
wenigstens ein Thermoelement (nicht gezeigt) zum Steuern ihrer Betriebstemperatur
(Werte zwischen 530°C
und 700°C) funktionsmäßig zugeordnet.
In der Form 102 ist vorzugsweise ein zweites Thermoelement
(nicht gezeigt) vorgesehen, um die Betriebstemperatur des Arbeitsfluids
(etwa 350°C
bis 400°C)
zu prüfen.
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Den
Kanälen 109, 110 ist
funktionsmäßig wenigstens
eine Durchgangsvorrichtung, beispielsweise über einen Verbindungskanal
(nicht gezeigt) vorgesehen, der längs wenigstens einer der zentrierenden
Speichen des torusförmigen
Trägers 10 gebildet
ist, um die Verteilung des unter Druck stehenden Arbeitsfluids in
dem torusförmigen
Träger
zu ermöglichen.
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Die
Durchgangsvorrichtung hat geeignete Verzweigungen, die in dem torusförmigen Träger 10 radial
ausgebildet sind und durch die das Arbeitsfluid eine Ringkammer
erreicht, die innen in dem torusförmigen Träger vorgesehen ist. In dem
Fluid erzeugter Druck geht davon durch eine Vielzahl von Kanälen aus,
die auf der Außenfläche des
torusförmigen
Trägers 10 münden und
an dessen Umfangserstreckung geeignet verteilt sind.
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Der
von dem Arbeitsfluid erzeugte Druck erreicht somit einen Verteilungsspalt,
der zwischen der Außenfläche des
torusförmigen
Trägers 10 und
der Innenfläche
des Rohreifens erzeugt wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Verteilungsspalt auf direkte Weise nach einer Expansion
des Reifens erzeugt, die durch eine Druckwirkung verursacht wird,
die von dem unter Druck stehenden Arbeitsfluid ausgeübt wird.
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Mit
anderen Worten folgt das Andrücken
des Reifens gegen die Wände
des Formhohlraums 104 gleichzeitig mit einer Expansion,
die auf den Reifen ausgeübt
wird, bis dessen Außenfläche zu einem vollständigen Anhaften
an den Innenwänden
des Formhohlraums 104 gebracht wird.
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Die
Kanäle 109, 110 der
Vorrichtung 101 sind auch mit wenigstens einer Vorrichtung 120 für eine Zwangsumwälzung des
Arbeitsfluids und dessen mögliche
Rückgewinnung
zwischen einem Vulkanisiervorgang und dem darauf folgenden verbunden. Insbesondere
wird der Fluidrückgewinnungsvorgang zweckmäßig, wenn
als Arbeitsfluid ein Fluid gewählt wird,
das wesentliche Eigenkosten hat.
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Die
Vorrichtung 120, wie sie in 1 gezeigt ist,
hat ein Zwangsventilationssystem 121, das Gebläse, Pumpen
oder andere Einrichtungen, die zum Erzielen einer Umwälzung des
Arbeitsfluids angepasst sind, ein Türventil 122 für ein mögliches
Abführen
des Fluids nach Außen,
beispielsweise im Falle von zu viel Druck, und ein Paar von Ventilen 123, 124 in
Rückführ- bzw.
Förderbauweise
aufweisen, um die Rückführung des
Arbeitsfluids zu einem Rückgewinnungssystem 125 und
für ein
darauf folgendes Befördern
zur Form 120 einzustellen. Das Rückgewinnungssystem 125 hat
insbesondere eine Rückgewinnungskammer 126,
die funktionsmäßig mit
einem Verdichter 127 zur Herstellung des Betriebsdrucks (beispielsweise
etwa 28 bis 30 bar) verbunden ist. Das Förderventil 124 ist
mit einem Kanal 129 verbunden, der seinerseits mit dem
Inneren der koaxialen Rohre 108 verbunden ist, wobei dann
der aus dem inneren Rohr herauskommende Kanal 129 mit dem Zwangsventilationssystem 121 verbunden
ist, um eine Nutzung des Arbeitsfluids am Ende des Vorerhitzungsschritts
zu ermöglichen.
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Gemäß dem Verfahren
nach der Erfindung wird der Rohreifen auf dem torusförmigen Träger 10 angeordnet,
bevor letzterer zusammen mit dem Reifen in die Vulkanisierform 102 eingeführt wird,
die in einen offenen Zustand versetzt ist.
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Insbesondere
kann der Eingriff des Reifens an dem torusförmigen Träger 10 zweckmäßigerweise durch
direkten Aufbau des Reifens auf dem Träger erreicht werden. Auf diese
Wiese wird der torusförmige
Träger 10 vorteilhafterweise
als starres Formelement zum Formen und/oder Ablegen der verschiedenen
Komponenten, wie den Karkassenlagen, Verstärkungsaufbauten an den Wulsten,
Gurtstreifen, Seitenwänden
und Laufflächenband
verwendet wird, die bei der Ausbildung des Reifens zusammenwirken.
Weitere Einzelheiten hinsichtlich Ausformen und/oder Ablegen der
Reifenkomponenten auf dem torusförmigen
Träger 10 finden
sich beispielsweise in der europäischen
Patentanmeldung, die im Namen der gleichen Anmelderin unter der
Nummer 0 929 680 veröffentlicht
ist.
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Zur
Funktion der Vorrichtung 110 gehört nach dem Anordnen des den
Rohreifen tragenden torusförmigen
Trägers 10 in
der Form das Schließen der
Form 102 und der Beginn der Ausform- und Vulkanisiervorgänge.
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Wie
bereits in dem Dokument
EP 0
976 533 im Namen der gleichen Anmelderin gezeigt ist, behalten
die Wände
des Formhohlraums
104, wenn die Form
102 geschlossen
ist, etwas Abstand zu der Außenfläche des
Rohreifens, insbesondere an seinem Laufflächenband. Während dieses Schritts können jedenfalls
erhabene Teile oder Vorsprünge,
die an den Sektoren angeordnet sind, in das Laufflächenband
eindringen, um das Laufflächenmuster
zu bilden.
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Wenn
das Schließen
der Form 102 abgeschlossen ist, wird der Rohreifen einem
Anpressschritt unterworfen, bei dem seine Außenfläche gegen die Wände des
Formhohlraums 104 gedrückt wird,
während
gleichzeitig Wärme
zugeführt
wird, um eine molekulare Vernetzung des elastomeren Materials, aus
dem der Reifen besteht, und eine darauf folgende geometrische und
strukturelle Ausbildung des Reifens herbeizuführen.
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Für diesen
Zweck ist die Vorrichtung 101 mit der vorstehend beschriebenen
Durchgangsvorrichtung versehen. Vorteilhafterweise führt das
Arbeitsfluid, das für
das Erreichen des gewünschten
Drucks sorgt, wodurch das Ausformen des Reifens ermöglicht wird,
auch die für
die Vulkanisierung erforderliche Wärme zu.
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Geht
man beispielsweise von einer Verwendung eines Gases wie Stickstoff
als Arbeitsfluid aus, das über
seiner kritischen Temperatur arbeitet, wird insbesondere Gas der
Form 102 durch Öffnen
des Ventils 124 zugeführt.
Der unter Druck stehende gasförmige
Stickstoff, der beim Austreten aus dem Ventil 124 einen
Druck von etwa 128 bar und eine Temperatur hat, die im Wesentlichen
der der Umgebungsatmosphäre
entspricht, wird vorteilhafterweise durch einen Kanal 129 zu
dem Wärmeaustauscher 102 befördert und
führt durch
den Durchgang in den serpentinenförmigen koaxialen Rohren 108 einen
Vorheizschritt aus, bis eine Temperatur von etwa 80°C bis 100°C erreicht
ist.
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Der
Kanal 129 bringt danach den gasförmigen Stickstoff zu dem Zwangsventilationssystem 121,
welches ihn durch den Förderkanal 109 der Form 102 und
dem den Rohreifen tragenden torusförmigen Träger 10 zuführt. In
der Nähe
der Form 102 führen
die in den Block 111 eingebetteten Widerstände 112 den
Erhitzungsschritt mit Stickstoff aus, wodurch er auf eine Temperatur
von etwa 350°C
bis 400°C
gebracht wird. Danach erreicht der Stickstoff den zwischen dem Reifen
und dem torusförmigen Träger vorhandenen
Spalt und beginnt den Ausform- und Vulkanisierschritt, der eine
Dauer von etwa 18 bis 20 Minuten hat.
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Am
Ende des Ausform- und Vulkanisierschritts wird vor dem Öffnen der
Form 122 zum Herausziehen des Reifens eine Wiederherstellung
des Umgebungsdrucks innerhalb der Form erforderlich, während gleichzeitig
eine Stickstoffrückgewinnung als
geeignet scheint, da letzterer wesentliche Eigenkosten hat. Für diesen
Zweck wird das Rückführventil 123 der
Zwangsumwälzungsvorrichtung 120 geöffnet und
Stickstoff in der Rückgewinnungskammer 126 gesammelt.
Danach stellt nach dem Schließen
des Ventils 123 ein Durchgang durch den Verdichter 127 einen
geeigneten Druckwert (etwa 28/30 bar) wieder her, wonach das Arbeitsfluid
für einen
neuen Ausform- und Vulkanisierzyklus beim Öffnen des Förderventils 124 wieder
bereit ist.
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Es
wird hervorgehoben, dass bei dem Verfahren nach der Erfindung ein
Fluid, das über
seiner kritischen Temperatur (bei dem gezeigten Beispiel Stickstoff)
als Arbeitsfluid vorgesehen wird, das den erforderlichen Druck und
die erforderliche Temperatur zum Ausformen und Vulkanisieren erzeugt,
wobei das Fluid eine geringere Wärmeaustauschfähigkeit verglichen
mit der von Wasserdampf hat, der beim Stand der Technik verwendet
wird.
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Die
Anmelderin hat festgestellt, dass vorteilhafterweise die Umwälzung mit
geschlossenem Kreislauf für
das inerte Fluid durch das Zwangsventilationssystem 121 es
ermöglicht,
dass das Fluid Wärme
auf den Reifen in homogener Weise überträgt, wodurch man ein Fertigprodukt
mit gleichförmiger Vernetzung
erhält,
aber ohne neben anderen Dingen die Nachteile aufgrund der Verwendung
von Wasserdampf.
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Zusätzlich kann
während
der ersten Augenblicke des Ausformschritts der Reifen-Bewegungszyklus
in einem sehr kurzen Zeitraum (etwa 10 bis 30 Sekunden) aufgrund
des Betriebsdrucks des Arbeitsfluids ausgeführt werden, der sogar mit Werten
in der Höhe
von 29 bis 30 bar angelegt werden kann. Wenn das unter Druck stehende
Fluid in Kontakt mit dem Rohreifen durch den Spalt kommt, der zwischen
der Außenfläche des
torusförmigen
Trägers 10 und
der Innenfläche
des Rohreifens gebildet wird, beginnt insbesondere die Formbildung
des Reifens entsprechend den Formhohlräumen. Gleichzeitig werden die Korde
der in dem Reifen vorhandenen Lagen und insbesondere die zu Karkassenlage
oder den Karkassenlagen gehörenden
unter Zugspannung gesetzt, ohne dass eine Neigung besteht, dass
der Wulstbereich und insbesondere der Wulstring teilweise abrutscht,
wodurch ein Fahrkomfort und ein leichtes Fahren bei dem ausgeformten
und vulkanisierten Reifen gewährleistet
ist.
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Ohne
dass eine Bindung an eine interpretierende Theorie entstehen soll,
nimmt die Anmelderin an, dass in dem kurzen Zeitraum, in welchem
das Arbeitsfluid den Druck in den Formhohlraum auf den Ausformdruck
bringt, die Mischung aufgrund ihrer hohen Viskosität die Lagenenden
in dem Wulstbereich festhält
und ihr teilweises Abrutschen während
des Formgebungsschritts verhindert. Die Korde der Lagen werden unter
diesen Bedingungen länger
und werden deshalb unter eine Zugspannung gesetzt, was das Erreichen
der vorstehend erwähnten
Eigenschaften bei dem fertigen Reifen ermöglicht. Schließlich hat
die Anmelderin beobachtet, dass, da die Lagen nicht zum Abrutschen
neigen, auch die den Wulstbereich bildenden Mischungen in Position
verbleiben, wodurch die Größen und
der Aufbau in Übereinstimmung
mit der Auslegung gewährleistet
sind.
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Bei
einer alternativen Lösung
kann das Arbeitsfluid Luft sein. In diesem Fall wird, wie in 2 gezeigt,
die gesamte Vorrichtung 120 für die Fluidumwälzung vorzugsweise
auf den Verdichter 127, das Förderventil 124, die
Leitung 129 und das Abführventil 122 reduziert,
die miteinander in Reihe so verbunden sind, dass eine Umwälzung mit
offenem Kreislauf erhalten wird, die auf alle Fälle wie bei dem vorstehenden
Beispiel sicher gewährleistet,
dass das Arbeitsfluid Wärme
auf den Reifen in homogener Weise überträgt, wodurch ein gleichförmig vernetztes Fertigprodukt
erhalten wird.
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In
diesem Fall erfolgt die Bewegung der Luft dadurch, dass die in der
Rückführleitung 110 vorhandene
Luft durch das Abführventil 122 abgezogen
und dann der Betriebsdruck wieder hergestellt wird, indem der Leitung 129 durch
das Förderventil 124 und anschließend der
Form 102 über
den Zuführkanal 109 Luft
zugeführt
wird.
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Die
Vorrichtung 120 für
die Fluidumwälzung ist
aufgrund der Tatsache weniger komplex, dass Luft im Gegensatz zu
einem Fluid wie Stickstoff, im Wesentlichen vernachlässigbare
Kosten hat und deshalb in die Umgebungsatmosphäre abgegeben werden kann.
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Bei
einer alternativen Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, kann der Wärmeaustauscher 107 durch
einen oder mehrere elektrische Widerstände 128 ersetzt werden,
die stromab vom Verdichter 127 angeordnet sind. In diesem
Fall wird die Vorerhitzungstemperatur auf etwa 80°C bis etwa 100°C stromab
von dem Widerstand 128 erreicht und das aus dem Förderventil 124 austretende
Fluid wird direkt dem Zuführkanal 109 durch
die Umwälzungs vorrichtung 129 zugeführt. Der
Fluidvorerhitzungsschritt wird in diesem Fall somit von dem Widerstand 128 ausgeführt.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, zieht eine Vorrichtung 201 zum Ausformen und Vulkanisieren
von Fahrzeugreifen nach der Erfindung, wie in 3 und 4 gezeigt
ist, im Gegensatz zu Vorrichtung 101 eine Vielzahl von
elektrischen Widerständen 205 in Betracht,
um die Form 102 während
des Ausform- und Vulkanisierprozesses auf Temperatur zu halten.
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Bei
der anderen Ausführungsform,
die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird zusätzlich der
Schritt des Vorerhitzens des Arbeitsfluids vorzugsweise stromab
von dem Verdichter 127 durch einen oder mehrere Widerstände 128 ausgeführt, die auch
durch einen Wärmeaustauscher
in Plattenbauweise ersetzt werden können. Auf diese Weise wird unabhängig vom
verwendeten Arbeitsfluid oder der ausgeführten Art der Umwälzung, d.h.
einer Umwälzung
mit geschlossenem Kreislauf oder mit offenem Kreislauf, das Arbeitsfluid
direkt zur Zuführleitung 109 beim Öffnen des
Förderventils 124 zugeführt.
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Natürlich sind
bei diesen anderen Ausführungsform
der Vorrichtung 201, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, die Heizvorrichtungen vorzugsweise elektrisch, während der
Ausform- und Vulkanisierprozess zu dem vorher beschriebenen Prozess
im Wesentlichen identisch ist.