MXPA06002671A - Aparato de control automatico de temperatura y presion y metodo de vulcanizacion de montajes de neumaticos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato para vulcanizar neumáticos, caracterizado porque comprende:una cámara configurada para contener al menos un montaje de neumático para la vulcanización;un intercambiador de calor colocado en la cámara;una unidad de calentamiento para calentar el agua, la unidad de calentamiento estáen comunicación de fluido con el intercambiador de calor en un circuito cerrado, la unidad de calentamiento tiene una salida de la unidad de calentamiento para la descarga del agua caliente desde la unidad de calentamiento;una bomba para la circulación de un flujo de agua entre la unidad de calentamiento y el intercambiador de calor, la bomba tiene una entrada de la bomba para el flujo del agua hacia la bomba;un tanque de expansión en comunicación de fluido con la salida de la unidad de calentamiento y la entrada de la bomba de tal modo que el agua pueda circular dentro del circuito cerrado desde la unidad de calentamiento, hacia el tanque de expansión, y de regreso a la bomba;una válvula conectada en circuito cerrado entre la salida de la unidad de calentamiento y el tanque de expansión para controlar el flujo del agua alimentada al tanque de expansión desde la unidad de calentamiento;un sensor de presión para medir la presión del agua en el circuito cerrado, y un sistema de control en comunicación conel sensor de presión y la válvula, el sistema de control configurado para abrir la válvula cuando la presión del agua en el circuito cerrado se reduzca abajo de la presión del punto de ajuste deseado y configurado para cerrar la válvula cuando la presión del agua en el circuito cerrado se eleva arriba de la presión del punto de ajuste deseado.

Description

APARATO DE CONTROL AUTOM TICO DE TEMPERATURA Y PRESIÓN Y MÉTODO DE VULCANIZACIÓN DE MONTAJES DE NEUMÁTICOS Campo de la Invención La presente invención se refiere a un control automático de temperatura y presión para un aparato utilizado para vulcanizar montajes de neumáticos. Utilizando agua como un medio de calentamiento, la presente invención utiliza un nuevo método de control de proceso y aparato que permita un control más preciso de las variables de proceso durante las condiciones en estado permanente de tal modo que la transferencia de calor sea mejorada y la formación indeseable de vapor sea eliminada. Los procesos y equipo existentes para vulcanizar los montajes de neumáticos pueden ser modificados, utilizando la enseñanza descrita aquí, para implementar y lograr los beneficios de la presente invención. Aunque las modalidades de la presente invención serán descritas aquí con respecto a las operaciones de montaje de neumáticos que se han vuelto a tratar, el alcance de la presente invención como se describe en las reivindicaciones que siguen, incluye otras aplicaciones del montaje de neumáticos. Antecedentes de la Invención En las operaciones de recauchutado de neumáticos, la banda de rodadura desgastada es retirada o pulida de la corona de la carcasa del neumático y un nuevo caucho para la banda de Ref.170624 rodadura es unido en su lugar. En un tipo de operación, el nuevo caucho para la banda de rodadura está en un estado vulcanizado cuando se coloca sobre la carcasa y una capa de unión de, por ejemplo, caucho gomoso se coloca entre la corona de la carcasa y la tira de la banda de rodadura vulcanizada. La capa de unión es vulcanizada para asegurar la banda de rodadura a la carcasa. En un tipo de operación de vulcanización, el montaje del neumático recauchutado está colocado en una envoltura que es evacuada entonces. El montaje y la envoltura son colocados en una cámara para el tratamiento con calor y presión para vulcanizar la capa de unión. En otro tipo de operación, el caucho de la banda de rodadura está en un estado no vulcanizado de AN y es aplicado a la corona de la carcasa y vulcanizado en su lugar. El montaje de la carcasa y el caucho de la banda de rodadura no vulcanizada están colocados en una prensa de vulcanización que tiene un fuelle que se ajusta dentro de la cavidad interior del montaje de neumático y medios de calentamiento para calentar el fuelle y el área circundante de la banda de rodadura del neumático. Una cámara de vulcanización es un recipiente grande de temperatura y presión controladas que tiene una capacidad para varios montajes de neumáticos. Un tipo de cámara de vulcanización para vulcanizar montajes de 25 neumáticos tiene un volumen interior de 25.62 m3 (905 pies cúbicos) .

Típicamente, para calentar el aire en una cámara de vulcanización, se fuerza vapor caliente o aceite a través de un intercambiador de calor en la cámara de vulcanización, o se utilizan elementos de resistencia eléctrica en la cámara de vulcanización. Cada uno de estos tiene deficiencias. El vapor requiere una caldera de vapor y elementos de control y tubería asociados que son costosos en su instalación y mantenimiento. Un sistema de aceite caliente también es costoso en su instalación y mantenimiento, y requiere cuidado especial para prevenir los riesgos de incendio. Tanto el vapor como el aceite caliente dependen de la transferencia del calor para calentar el aire en la cámara de vulcanización. La resistencia eléctrica calienta el aire directamente, pero es costosa en su operación. La patente U.S. No. 6,267,084 (aquí posteriormente "la patente X 08A" ) , poseída por el cesionario del Solicitante e incorporada aquí para referencia para todos los propósitos, describe un aparato para vulcanizar los montajes de neumáticos recauchutados que utiliza agua presurizada, calentada, como el medio de calentamiento para una cámara de vulcanización. Tal aparato es menos costoso en su instalación y mantenimiento que ya sea un sistema de vapor o de aceite. El aparato es menos costoso de operar que los elementos de calentamiento de resistencia eléctrica. Además, la capacidad de transferencia de calor necesaria para las operaciones de vulcanización del neumático puede ser lograda utilizando agua como un medio de transferencia de calentamiento. En una modalidad descrita en la patente ?084, el aparato incluye una cámara de vulcanización que tiene un espacio interior en el cual los montajes de neumáticos recauchutados pueden ser colocados para la vulcanización. La cámara de vulcanización tiene un intercambiador de calor en el espacio interior. Un recipiente provisto de energía por gas o corriente eléctrica para calentar el agua está conectado en un circuito cerrado al intercambiador de calor. El aire en la cámara de vulcanización se hace circular por un ventilador para asegurar la uniformidad de la temperatura del aire en toda la cámara y facilitar la transferencia de calor desde el intercambiador de calor. El recipiente tiene la capacidad para calentar el agua al menos a 143 °C (290 °F) . El recipiente tiene preferentemente una capacidad volumétrica de aproximadamente 75.7 litros (20 galones) de agua. Una bomba, preferentemente una bomba centrífuga, está colocada en el circuito cerrado para bombear el agua calentada entre el recipiente y el intercambiador de calor bajo presión. La bomba proporciona una velocidad de flujo de 75.7 hasta 189.25 litros (20 hasta 50 galones) por minuto, y preferentemente de manera aproximada 94.62 hasta 132.47 litros (25 hasta 35 galones) por minuto. Para esta modalidad de la patente 084, una válvula de control mantiene un flujo de agua caliente a una velocidad constante con respecto a la cámara de vulcanización para satisfacer la demanda de calentamiento. Un sensor de temperatura detecta la temperatura en la cámara de vulcanización, midiendo la temperatura del aire o la temperatura en el montaje del neumático recauchutado, y proporciona una realimentación a la válvula de control para controlar el flujo del agua caliente. Cuando se utiliza agua como el medio de calentamiento en un sistema tal como aquel descrito en la patente ? 084, si la presión apropiada del sistema no es mantenida en todo el proceso de vulcanización, el agua en el sistema se convertirá en vapor, lo cual puede provocar cavitaciones en la bomba y falla mecánica subsiguiente. Además, durante el arranque, el sistema puede dejar escapar el vapor indeseablemente si el sistema se sobrepresiona debido a las temperaturas inapropiadas o a los niveles del agua que pueden ocurrir durante el arranque . Proporcionar una presión apropiada también es particularmente importante a causa de que el agua dentro del sistema debe ser mantenida en su estado líquido para lograr las características de transferencia de calor y de capacidad calorífica deseadas. Además, si una presión más elevada puede ser mantenida apropiadamente, se puede utilizar una temperatura del agua total más elevada, lo cual conduce a una transferencia de calor más rápida a los neumáticos y por consiguiente a un tiempo de vulcanización más rápido. Como tal, es particularmente deseable operar cercano a los límites de presión mecánica totales del sistema. Tal operación requiere un control más preciso de la temperatura y presión. Más específicamente, las variaciones de temperatura y presión alrededor de los puntos de ajuste deseados del sistema deben ser minimizadas o aún eliminadas. En consecuencia, como será descrito ahora, la presente invención proporciona un aparato automático de control de la presión y temperatura que permite la operación y control mejorado en el uso del agua como un medio de transferencia de calor para vulcanizar los montajes del neumático. Breve Descripción de la Invención Los objetos y ventajas de la invención serán descritos en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios de la descripción, o pueden ser aprendidos por medio de la práctica de la invención. La presente invención se refiere a una método y aparato de control automático de la presión y temperatura para su uso en la vulcanización de los montajes de neumáticos, incluyendo los montajes de neumáticos recauchutados. Las ventajas en los costos de eficiencia y manufacturación de la vulcanización pueden ser logradas utilizando la presente invención. Las modalidades ejemplares del aparato y método de la presente invención serán resumidas ahora .

En una modalidad ejemplar, la presente invención proporciona un aparato para vulcanizar neumáticos que incluye una cámara configurada para contener al menos un montaje de neumático para vulcanización. Un intercambiador de calor está colocado en la cámara. Una unidad de calentamiento está provista para calentar el agua y está en comunicación de fluido con el intercambiador de calor como parte de un circuito cerrado. La unidad de calentamiento tiene una salida de la unidad de calentamiento para la descarga del agua caliente desde la unidad de calentamiento. Una bomba para hacer circular un flujo de agua entre la unidad de calentamiento y el intercambiador de calor es provista. La bomba tiene una entrada de la bomba para el flujo de agua hacia la bomba. Un tanque de expansión está conectado de modo que el mismo esté en comunicación de fluido con la salida de la unidad de calentamiento y la entrada de la bomba de tal modo que el agua pueda circular dentro del circuito cerrado desde la unidad de calentamiento, hacia el tanque de expansión, y de regreso a la bomba. Una válvula está conectada en el circuito cerrado entre la salida de la unidad de calentamiento y el tanque de expansión para controlar el flujo del agua alimentada al tanque de expansión desde la unidad de calentamiento. Un sensor de presión está colocado para medir la presión del agua en el circuito cerrado. Un sistema de control está provisto, el cual está en comunicación con el sensor de presión y la válvula. El sistema de control está configurado para abrir la válvula cuando la presión del agua en el circuito cerrado se reduce abajo de una presión de punto de ajuste deseado y configurado para cerrar la válvula cuando la presión del agua en el circuito cerrado se eleva arriba de la presión del punto de ajuste deseado. Se pueden hacer varias modificaciones a la modalidad justo descrita ahora y a sus características. Por ejemplo, un sensor de temperatura puede ser agregado y estar colocado para medir la temperatura del agua en el circuito cerrado en una posición predeterminada que está corriente arriba de la bomba y corriente abajo del intercambiador de calor. El sistema de control puede ser colocado en comunicación con el sensor de temperatura y la unidad de calentamiento y puede ser configurado para operar la unidad de calentamiento con base en la salida desde el sensor de temperatura. Se pueden utilizar varios tipos de intercambiador de calor. Por ejemplo, el intercambiador de calor puede ser un montaje de tubos y aletas de pasadas múltiples o puede ser un montaje de placa de vaporización. La cámara puede ser provista en una variedad de diferentes aplicaciones cuando se desee. Por ejemplo, la cámara puede ser una cámara de vulcanizado para vulcanizar una banda de rodadura vulcanizada previamente sobre una carcasa del neumático vulcanizada previamente. Alternativamente, la cámara puede ser una prensa de vulcanización del neumático en donde el intercambiador de calor incluye un fuelle que se puede colocar en el interior de una cavidad del neumático y un circuito para guiar el flujo de agua a través de las porciones de la prensa de vulcanización que rodean el exterior del neumático. Dependiendo de la aplicación, el agua utilizada en el circuito cerrado de esta modalidad ejemplar puede ser calentada a una temperatura de, por ejemplo, 155 °C. Sin embargo, se pueden utilizar otras temperaturas cuando sea necesario . De manera semej ante , se pueden proporcionar medios para hacer circular el aire en la cámara a una velocidad de aproximadamente 457.2 a 548.64 metros (1500 a 1800 pies) por minuto; sin embargo, otras velocidades de flujo pueden ser aplicadas. Para esta modalidad ejemplar, la bomba es calibrada para hacer circular el agua caliente a una velocidad de aproximadamente 94.62 hasta 132.47 litros (25 hasta 35 galones) por minuto. Otras bombas con otras capacidades de velocidad de flujo pueden ser utilizadas dependiendo de la aplicación. En otra modalidad ejemplar de la presente invención, un aparato para vulcanizar neumáticos es provisto, el cual tiene una cámara configurada para contener al menos un montaje de neumático para la vulcanización. También está incluido un intercambiador de calor que está en comunicación térmica con la cámara. Para el calentamiento del agua se proporciona una unidad de calentamiento que está en comunicación de fluido con el intercambiador de calor. Una bomba hace circular un flujo de agua entre la unidad de calentamiento y el intercambiador de calor. Un tanque de expansión está colocado en comunicación de fluido con la unidad de calentamiento y la bomba de tal modo que el agua pueda circular desde la unidad de calentamiento hasta el tanque de expansión y el intercambiador de calor, y de regreso a la bomba. Un sensor de presión está colocado en comunicación de fluido con el agua. Una válvula está conectada con fluidez entre la unidad de calentamiento y el tanque de expansión. La válvula está configurada para desviar selectivamente al menos parte del flujo entre la unidad de calentamiento y el intercambiador de calor hasta el tanque de expansión basado en las lecturas de la presión determinadas por el sensor de presión. La presente invención también proporciona un proceso para vulcanizar los montajes de neumáticos. Un método ejemplar de la presente invención incluye las etapas de colocar una pluralidad de los montajes en una cámara, calentar el agua a una temperatura de punto de ajuste deseada utilizando una unidad de calentamiento, hacer circular el agua calentada en un circuito cerrado a través de un intercambiador de calor en la cámara, hacer circular el aire en la cámara para que fluya por medio del intercambiador de calor, medir la presión del agua caliente, comparar la presión medida con una presión de punto de ajuste deseado, abrir una válvula de control para desviar el agua hasta un tanque de expansión si la presión medida está abajo de la presión del punto de ajuste deseado, y cerrar la válvula de control para prevenir que el agua fluya hasta el tanque de expansión si la presión medida está abajo de la presión del punto de ajuste deseado. Se pueden hacer varias modificaciones y adiciones a este método. Por ejemplo, las etapas adicionales pueden incluir la medición de la temperatura del agua caliente en una posición predeterminada que está después de que el agua pasa a través del interca biador de calor y antes que el agua pase a través de la unidad de calentamiento, luego comparar la temperatura medida con una temperatura del punto de ajuste deseado y modificar la operación de la unidad de calentamiento dependiendo de los resultados de la etapa de comparación. Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención llegarán a ser mejor entendidas con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones anexas. Las figuras que se anexan, las cuales son incorporadas en, y constituyen una parte de esta especificación, ilustran las modalidades de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. Breve Descripción de las Figuras Una descripción completa y autorizada de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a una persona de experiencia ordinaria en el arte, es descrita en esta especificación, que hace referencia a las figuras anexas, en las cuales: la figura 1 es una representación esquemática de un aparato de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. La figura 2 es una gráfica de ciertos datos de temperatura como serán descritos posteriormente . La figura 3 es una gráfica de ciertos datos de presión como serán descritos posteriormente. El uso repetido de los caracteres de referencia en la presente especificación y las figuras, está propuesto para representar las mismas características o elementos análogos de la invención. Descripción Detallada de la Invención La presente invención proporciona un control automático de la presión y temperatura para un aparato utilizado para vulcanizar los montajes de neumáticos y particularmente montajes de neumáticos recauchutados. Ahora se hará referencia con detalle a las modalidades de la presente invención, uno o más ejemplos de los cuales son ilustrados en las figuras. Cada ejemplo es provisto a manera de explicación de la invención, y no significa una limitación de la invención. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de una modalidad pueden ser utilizadas con otra modalidad para dar todavía una tercera modalidad.

Está propuesto que la presente invención incluya estas y otras modificaciones y variaciones . Una modalidad ejemplar de la presente invención es mostrada esquemáticamente en la figura 1. Se proporciona una cámara 10 de vulcanización del neumático, la cual es una cámara de calor y presión controlados, de volumen grande, para vulcanizar los montajes de neumáticos y particularmente los montajes de neumáticos recauchutados. Un intercambiador de calor 20 está colocado en la cámara de vulcanización 10 para transferir el calor al aire en la cámara 10. Como un ejemplo, una cámara de vulcanización y un intercambiador de calor como se describen en la modalidad ilustrativa están disponibles de Cure Tech Inc. de Conyers, Ga. En una operación para vulcanizar una banda de rodadura prevulcanizada a una carcasa, la capa de caucho de unión es calentada a aproximadamente 108 °C. Para obtener esta temperatura en la capa de caucho de unión, el aire en la cámara es calentado a un intervalo de aproximadamente 90 CC hasta aproximadamente 150 °C y preferentemente desde aproximadamente 120 °C hasta 130 °C. El intereambiador de calor puede ser cualquier unidad adecuada, y es preferentemente un intercambiador de calor del tipo de tubos y aletas de pasadas múltiples o un intercambiador de calor del tipo de placa de vaporización. Esta modalidad ejemplar de la presente invención utiliza ventajosamente un íntercambiador de calor 20 diseñado para calentar el vapor en una cámara de vulcanización convencional, que no requiere modificación del interior de la cámara de vaporización para usar la invención. Como se describe en la patente ? 084, se determinó previamente que utilizando los métodos convencionales de diseño de un intercambiador de calor para los requerimientos de la cámara de vulcanización y utilizando agua caliente como el medio de transferencia de calor, un intercambiador de calor aproximadamente 5 a 7 veces más grande que la unidad de vapor en una cámara de vulcanización convencional podría ser requerido . Tal intercambiador de calor podría haber ocupado demasiado espacio en la cámara de vulcanización para que sea práctico. Cambiando las características de flujo del agua calentada a través del intercambiador de calor, en lugar del tamaño del intercambiador de calor, se encontró que la transferencia de calor para satisfacer la demanda en la cámara de vulcanización podría ser llevada a cabo con agua caliente en un sistema cerrado. En consecuencia, el sistema ilustrado esquemáticamente en la figura 1 utiliza agua caliente gue es bombeada a través del intercambiador de calor 20 para la transferencia de calor requerida . Una caldera o calentador de agua 30 y un intercambiador de calor 20 están conectados en un sistema cerrado para hacer circular el agua caliente de principio a fin con la bomba 40. Para una cámara de vulcanización única 10, la caldera 30 tiene una capacidad de 75.7 litros (20 galones) de agua. Incluyendo el intercambiador de calor 20, el volumen de agua total del sistema de la modalidad descrita es de aproximadamente 340.65 litros (90 galones) de agua. La caldera 30 incluye un recipiente a presión y elementos de calentamiento de etapas múltiples para el calentamiento eficiente del agua en respuesta a la demanda. La caldera 30 está controlada para mantener un ajuste de temperatura del agua predeterminada, y tiene un corte por temperatura elevada e incluye válvulas de seguridad. Una caldera de agua modelo V BF-20 de Caloritech Inc. (Amherst, N. Y . ) o una caldera de agua modelo 1 T-150-DSP de BUDZAR ( illoughby, Ohio) son ejemplos de una caldera o calentador de agua 30 adecuados. A manera de ejemplo solamente, los controladores adecuados para la caldera 30 están disponibles de Yokogawa, Alien Bradley, y Partlow. La bomba 40 es preferentemente una bomba centrífuga para mover el agua caliente desde la caldera 30 a través del intercambiador de calor 20. La bomba 40 opera a un flujo constante en el intervalo de 56.77 hasta 151.4 litros (15 a 40 galones) por minuto, y preferentemente aproximadamente 94.62 hasta 132.47 litros (25 hasta 35 galones) por minuto, para mover una cantidad suficiente de agua caliente para satisfacer los requerimientos de calentamiento de la cámara de vulcanización 10. Una bomba Modelo 2000 D de R.S. Corcoran Co. (New Lenox, 111.) se ha encontrado que va a ser una bomba 40 adecuada. Utilizando una diferencia de temperatura (es decir "delta") de aproximadamente 17 °C (30 °F) desde el intercambiador de calor 20 hasta la cámara de vulcanización con aire, durante la operación normal de la cámara 10, la caldera 30 calienta el agua hasta una temperatura en un intervalo de 120 °C hasta aproximadamente 190 °C, y preferentemente de manera aproximada 170 °C hasta aproximadamente 180 °C . El agua caliente en este sistema cerrado alcanzará una presión de aproximadamente 11.96 hasta 13.37 kg/cm2 (170 a 190 psi) . La velocidad del flujo de agua caliente está en un intervalo de 56.77 hasta 151.4 litros (15 a 40 galones) por minuto, y preferentemente de manera aproximada de 94.62 hasta 132.47 litros (25 hasta 35 galones) por minuto. Con esta temperatura y velocidad del flujo de agua, el aire en la cámara de vulcanización alcanzará aproximadamente 90 °C hasta aproximadamente 150 °C, lo cual es deseable para el calentamiento de los montajes de neumáticos 50 para alcanzar una temperatura de vulcanización en la capa de unión. Un sistema de circulación de aire forzado en la cámara de vulcanización 10, por ejemplo, un ventilador (no mostrado) , hace circular el aire una vez gue se ha pasado el intercambiador de calor 20 para facilitar la transferencia de calor desde el agua hasta el aire, y alrededor del espacio interior para asegurar la uniformidad de la temperatura en la cámara de vulcanización 10. Preferentemente, la circulación del aire a una velocidad de al menos 304.8 metros (1000 pies) por minuto, más preferentemente, en un intervalo de 457.2 hasta 548.64 metros (1500 a 1800 pies) por minuto. Un tanque de expansión 60 está provisto en comunicación de fluido con la descarga de la caldera 30 y la entrada de la bomba 40. Para la modalidad ejemplar que es descrita, el tanque de expansión 60 tiene un volumen de agua de aproximadamente 302.8 litros (80 galones) . Dos conmutadores 70 y 80 de niveles son provistos con el tanque 60 para asegurar que un nivel apropiado de agua sea mantenido. Un suministro de repuesto del agua también puede ser provisto. Durante la operación del sistema, un cierto volumen de aire u otro medio está presente arriba de la superficie del agua en el tanque de expansión 60. La presión de este volumen de aire es afectada directamente por la temperatura del agua en el tanque 60. Un suministro de repuesto del aire puede ser provisto al tanque 60 cuando sea necesario. Una válvula de control 90, tal como una electroválvula, está colocada entre la descarga de la caldera 30 y el tanque de expansión 60. Numerosos tipos diferentes de válvulas de control pueden ser utilizados para la válvula de control 90 . A manera de ejemplo solamente, la válvula de control 90 puede ser una válvula modelo l"KE43/5223/EP5/MPC2" de Spirax/Sparco (Blythewood, SC) u otra válvula de control adecuada . La válvula de control 90 es utilizada para abrir o cerrar el flujo de agua desde la descarga de la caldera 30 de modo que se permita que se introduzca al tanque de expansión 60. Cuando está totalmente cerrada, toda el agua caliente que deja la caldera 30 es alimentada eventualmente a través del intercambiador de calor 20 en donde la temperatura del agua se reduce cuando el calor es intercambiado con el aire que circula dentro de la cámara de vulcanización 10 para calentar los montajes de neumáticos 50. El termopar 100 mide la temperatura del agua que sale de la caldera 30 mientras que el termopar 110 mide la temperatura del agua entre el intercambiador de calor 20 y la entrada de la bomba 40. El agua regresa desde el intercambiador de calor 20 hasta la bomba 40, y es alimentada a la caldera 30. El termopar 120 proporciona una medición de la temperatura del agua justo previo a que la misma se introduzca a la caldera 30. Sin intervención activa, por medio de un sistema de control automático por ejemplo, el agua a la presión total en el sistema ilustrado en la figura 1 podría variar con la temperatura promedio del agua en el sistema y la temperatura del aire en el tanque de expansión 60 . A menos que esta variación inevitable en la presión sea controlada activamente, la caldera 30 podría tener que ser operada a una temperatura inferior que la deseada para evitar tener el agua convertida en vapor cuando la presión en el sistema se reduzca. Operar a una temperatura inferior es indeseable a causa de que podría incrementarse el tiempo necesario para la vulcanización de los neumáticos . En consecuencia, para mantener las temperaturas y presiones tan cercanamente como sea posible a los valores objetivos descritos anteriormente, el sistema es controlado principalmente por medio de la regulación de la válvula de control 90 y el encendido de la caldera 30 con base en ciertas mediciones en localizaciones específicas dentro del sistema. Durante la operación, la presión del sistema total es medida, por ejemplo, por el sensor de presión 145, el cual está midiendo la presión del agua en la entrada a la bomba 40. Aunque la presión puede ser medida por los sensores 140 y 155, la localización del sensor 145 es preferida. Cuando esta presión se reduce abajo del punto de ajuste deseado o empieza a reducirse abajo del punto de ajuste deseado, una señal es enviada a la válvula de control 90 provocando que la misma se abra. A su vez, el agua caliente desde la descarga de la caldera 30 es alimentada entonces al tanque de expansión 60. Como resultado, la temperatura total del agua en el tanque de expansión 60 se incrementará. Este cambio de la temperatura es medido por el termopar 150. Cuando el agua caliente es agregada al tanque de expansión 60, la presión medida por el sensor 145 también se incrementará. Una vez gue la presión en el sistema se aproxima o logra el punto de ajuste deseado, la válvula 90 es nuevamente cerrada. Mientras que la presión medida por el sensor 145 está en o arriba del punto de ajuste deseado, la válvula 90 permanecerá en la posición cerrada. Utilizando la enseñanza descrita aquí, una persona con experiencia ordinaria en el arte apreciará que numerosas técnicas y equipos pueden ser utilizados para lograr la secuencia de control justo como se describió. A manera de ejemplo solamente, un PLC (por sus siglas en inglés) puede ser utilizado para verificar la presión en el sistema, para calcular cuanto tiempo se abre una válvula 90, y luego operar la válvula 90 cuando sea requerido. Con la presión en el sistema estabilizado a la presión objetivo deseada, el agua puede ser calentada a temperaturas más elevadas como se mencionó previamente. De manera convencional, un sistema de calentamiento podría intentar regular la temperatura total del agua en el sistema para determinar la energía calorífica agregada a la caldera 30 basado en la temperatura del agua medida en la salida de la caldera 30 utilizando, por ejemplo, el termopar 100. A causa de un tiempo de reacción relativamente lento de la caldera 30, tal esquema de control permite gue una cantidad significativa de agua abajo de la temperatura objetivo fluya a través del intercambiador de calor 20 antes que se logre la corrección de temperatura deseada. Además, resulta una eficiencia de vulcanizado inferior y también ocurren variaciones grandes de temperatura . En lugar de esto, para mantener una temperatura más constante del agua en o cerca del punto de ajuste deseado, la temperatura del agua es medida corriente arriba de la entrada de la caldera 30 y corriente abajo del intercambiador 20. Por ejemplo, para el sistema mostrado esquemáticamente en la figura 1, el termopar 110 mide la temperatura del agua en una localización predeterminada gue está corriente arriba de la entrada a la caldera 30. Con base en esta temperatura, la cantidad de modulación de la flama o entrada de calor requerida por la caldera 30 para regresar la temperatura del agua a la temperatura del punto de ajuste es determinada con base en la capacidad y eficiencia de la caldera 30. Entonces activando la caldera 30 suficientemente antes que el agua fría ya esté saliendo de la caldera 30, la cantidad correcta de modulación de la flama es aplicada de modo que el calentamiento empiece a llevarse a cabo antes que el agua más fría sea provista a la caldera o al menos antes gue tal agua más fría sea descargada desde la caldera 30. Como resultado, el agua que sale de la caldera 30 está mucho más cercana a la temperatura del punto de ajuste deseado que podría ser lograda por la regulación de la temperatura del agua basada en una medición que ocurre entre la descarga de la caldera y el intercambiador de calor 20. A manera de ejemplo solamente, para la modalidad ejemplar mostrada en la figura 1, los solicitantes han determinado que la colocación del termopar 110 en una posición que está en un intervalo de aproximadamente 10 hasta 45 segundos corriente arriba de la caldera 30 proporciona suficiente tiempo de avance para activar la caldera 30 y regular de manera más precisa la temperatura total del agua que se introduce al intercambiador de calor 20. Usando las enseñanzas descritas aguí, una persona con experiencia ordinaria en el arte entenderá que se pueden utilizar o requerir diferentes posiciones para la localización del termopar 110 dependiendo del equipo particular y las configuraciones de la presente invención que pueden ser aplicadas. Además, también se entenderá, utilizando las enseñanzas descritas aquí, que una variedad de controladores y sensores pueden ser utilizados para implementar la secuencia de control de proceso descrita aquí . La invención proporciona un sistema de agua caliente que es instalado fácilmente en las cámaras de vulcanización convencionales . El sistema también puede ser integrado con el intercambiador de calor y los sensores de temperatura existentes. La invención es ventajosamente menos costosa y menos difícil de operar que los sistemas de vapor o de aceite. La figura 1 describe el uso de una cámara de vulcanización 10 en donde los montajes del neumático 50 son colocados en la misma para vulcanización. Sin embargo, en las modalidades alternativas, la presente invención también puede ser adaptada para su uso con una prensa de vulcanización para una operación de recauchutado así llamada de "vulcanización en caliente". En la vulcanización en caliente, el caucho de la banda de rodadura colocado sobre la carcasa pulida no es vulcanizado, y la operación de vulcanización tanto vulcaniza el caucho de la banda de rodadura como lo une a la carcasa. El montaje de neumático recauchutado es colocado en una prensa de vulcanización semejante a aquellas utilizadas para vulcanizar los neumáticos nuevos. La prensa de vulcanización incluye una cavidad interna en la cual el montaje del neumático recauchutado está colocado. Un anillo de la banda de rodadura moldeada rodea y es comprimido en el caucho de la banda de rodadura para conformarse a la configuración de la banda de rodadura. El anillo es calentado por un intercambiador de calor en la prensa de vulcanización para calentar y vulcanizar el caucho . Un fuelle está colocado en el espacio interno definido por el neumático y es inflado con un fluido para aplicar calor y presión a la superficie interna del neumático para la conformación y vulcanización. El sistema está construido para proporcionar agua caliente al intercambiador de calor de la prensa y al fuelle. Como con la figura 1, un sensor de temperatura está colocado corriente abajo de las descargas del intercambiador de calor y el fuelle y corriente arriba de la caldera para proporcionar una lectura de la temperatura que es utilizada entonces como se describió previamente. La presión del agua en el sistema también puede ser controlada como se describió previamente. Finalmente, se debe señalar que la presión total en el sistema también puede ser regulada y controlada agregando o liberando aire desde el tanque de expansión 60 con base en las mediciones tomadas por los sensores de presión 140, 145, ó 155. Una válvula de control puede ser agregada a un suministro de aire conectado al tanque 60, y tal válvula podría ser integrada entonces con el controlador del sistema. Sin embargo, esta técnica es una modalidad menos preferida de la presente invención por varias razones. Por ejemplo, la liberación del aire desde el sistema es indeseable a causa de que la energía calorífica también es liberada. Adicionalmente, el aire contiene oxígeno que promueve la oxidación y corrosión. Además, los solicitantes han encontrado que la adición o remoción de aire a y desde el tanque de expansión 60 no es necesaria a causa de que la temperatura y presión dentro del sistema pueden ser controladas utilizando la modalidad ejemplar de la presente invención ya descrita anteriormente. La figura 2 proporciona una gráfica de los datos de temperatura contra el tiempo. La línea de temperatura 160, la línea graficada en el fondo de la figura 2, muestra la temperatura del agua que sale de la caldera de un sistema gue opera sin las mejoras de la presente invención. La línea de temperatura 170, la línea graficada en la parte superior de la figura 2, muestra la temperatura del agua que sale de la caldera de un sistema que opera con las mejoras de la presente invención. Para el proceso de vulcanización representado por la línea 160, las fluctuaciones grandes de temperatura están ocurriendo durante el proceso de vulcanización, lo cual conduce a una reducción en la eficiencia total de la vulcanización y por consiguiente a un incremento en el tiempo para la vulcanización. También se debe apreciar que debido a estas fluctuaciones, la temperatura promedio total de la línea 160 también es inferior que la temperatura promedio total de la línea 170. En contraste, el proceso representado por la línea de temperatura 170 es mucho más estable y es capaz de operar a una temperatura total más elevada que el proceso representado por la línea 160. De manera semejante, la figura 3 proporciona una gráfica de los datos de la presión contra el tiempo. La línea de presión 180, la línea graficada en el fondo de la figura 3, muestra la presión del agua gue sale de la caldera de un sistema que opera sin las mejoras de la presente invención. La línea de presión 190, la línea graficada en la parte superior de la figura 3, muestra la presión del agua que sale de la caldera de un sistema que opera con las mejoras de la presente invención. Para el proceso de vulcanización representado por la línea 180, existe un incremento rápido inicial en la presión al inicio del proceso de vulcanizado que es seguido por un incremento gradual en la presión durante el vulcanizado. Como resultado, la temperatura máxima a la cual está el proceso representado por la línea 180 es inferior en el inicio de la vulcanización a causa de la presión reducida, lo cual significa gue este proceso tiene un tiempo de vulcanización total más prolongado que un proceso que puede ser operado a temperaturas más elevadas en todo el proceso de vulcanización. En contraste, el proceso representado por la línea de presión 190 es más estable y capaz de operar a una presión total más elevada (y por lo tanto a una temperatura más elevada) en todo el proceso de vulcanización. Usando las enseñanzas descritas aquí, se pueden utilizar variaciones para sintonizar u optimizar el sistema de control para el proceso de vulcanizado descrito aquí sin apartarse del alcance y espíritu de las reivindicaciones que se dan enseguida. Está propuesto que la invención incluya modificaciones y variaciones que lleguen a estar dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (30)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un aparato para vulcanizar neumáticos, caracterizado porque comprende: una cámara configurada para contener al menos un montaje de neumático para la vulcanización; un intercambiador de calor colocado en la cámara; una unidad de calentamiento para calentar el agua, la unidad de calentamiento está en comunicación de fluido con el intercambiador de calor en un circuito cerrado, la unidad de calentamiento tiene una salida de la unidad de calentamiento para la descarga del agua caliente desde la unidad de calentamiento; una bomba para la circulación de un flujo de agua entre la unidad de calentamiento y el intercambiador de calor, la bomba tiene una entrada de la bomba para el flujo del agua hacia la bomba; un tanque de expansión en comunicación de fluido con la salida de la unidad de calentamiento y la entrada de la bomba de tal modo que el agua pueda circular dentro del circuito cerrado desde la unidad de calentamiento, hacia el tanque de expansión, y de regreso a la bomba; una válvula conectada en circuito cerrado entre la salida de la unidad de calentamiento y el tanque de expansión para controlar el flujo del agua alimentada al tanque de expansión desde la unidad de calentamiento; un sensor de presión para medir la presión del agua en el circuito cerrado, y un sistema de control en comunicación con el sensor de presión y la válvula, el sistema de control configurado para abrir la válvula cuando la presión del agua en el circuito cerrado se reduzca abajo de la presión del punto de ajuste deseado y configurado para cerrar la válvula cuando la presión del agua en el circuito cerrado se eleva arriba de la presión del punto de ajuste deseado. 2. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un sensor de temperatura colocado para medir la temperatura del agua en el circuito cerrado en una posición predeterminada que está corriente arriba de la bomba y corriente abajo del intercambiador de calor.
3. 3. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porgue el sistema de control está en comunicación con el sensor de temperatura y la unidad de calentamiento y está configurado para operar la unidad de calentamiento basado en la salida desde el sensor de temperatura.
4. 4. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque el intercambiador de calor es un montaje de tubos y aletas de pasadas múltiples .
5. 5. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el sensor de presión está colocado en un punto alrededor de 10 a 45 segundos corriente arriba de la unidad de calentamiento.
6. 6. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el intercambiador de calor es un montaje de placa de vaporización.
7. 7. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara es una prensa de vulcanización de un neumático y el intercambiador de calor comprende además un fuelle que se puede colocar en el interior de una cavidad del neumático y un circuito para guiar el flujo de agua a través de las porciones de la prensa de vulcanización que rodea la parte exterior del neumático.
8. 8. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agua en el circuito cerrado es calentada a una temperatura de aproximadamente 120 °C hasta 190 °C,
9. 9. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende medios para hacer circular el aire en la cámara a una velocidad de aproximadamente 457.2 a 548.64 metros (1500 a 1800 pies) por minuto.
10. 10. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la bomba está calibrada para hacer circular el agua caliente a una velocidad de aproximadamente 56.77 hasta 151.4 litros (15 a 40 galones) por minuto.
11. 11. Un aparato para vulcanizar neumáticos, caracterizado porque comprende: una cámara configurada para contener al menos un montaje de neumático para la vulcanización; un intercambiador de calor en comunicación térmica con la cámara; una unidad de calentamiento para calentar el agua, la unidad de calentamiento está en comunicación de fluido con el intercatnbiador de calor; una bomba para la circulación de un flujo de agua entre la unidad de calentamiento y el intercambiador de calor, un tanque de expansión en comunicación de fluido con la unidad de calentamiento y la bomba de tal modo que el agua pueda circular desde la unidad de calentamiento hasta el tanque de expansión y el intercambiador de calor, y de regreso a la bomba; un sensor de presión en comunicación de fluido con el agua; y una válvula conectada de manera fluida entre la unidad de calentamiento y el tanque de expansión, la válvula configurada para desviar selectivamente al menos parte del flujo entre la unidad de calentamiento y el intercambiador de calor hasta el tanque de expansión con base en las lecturas de la presión determinadas por el sensor de la presión.
12. 12. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende un sistema de control en comunicación con el sensor de la presión y la válvula, el sistema de control configurado para abrir la válvula durante un período de tiempo predeterminado cuando la presión del agua está abajo de una presión del punto de ajuste deseado y configurado para cerrar la válvula cuando la presión del agua se eleva arriba de la presión del punto de ajuste deseado.
13. 13. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende un sensor de la temperatura colocado para medir la temperatura del agua en una posición predeterminada que está corriente arriba de la unidad de calentamiento y corriente abajo desde el intercambiador de calor.
14. 14. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 13 , caracterizado porque el sistema de control está en comunicación con el sensor de temperatura y la unidad de calentamiento y está configurado para operar la unidad de calentamiento basado en las mediciones de temperatura del sensor de temperatura.
15. 15. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el interea biador de calor es un montaje de tubos y aletas de pasadas múltiples.
16. 16. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el sensor de la presión está colocado en una localización que está aproximadamente de 10 a 45 segundos corriente arriba de la unidad de calentamiento.
17. 17. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el intercambiador de calor es un montaje de placa de vaporización.
18. 18. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la cámara es una prensa de vulcanización de neumáticos y el intercambiador de calor comprende además un fuelle que se puede colocar en el interior de una cavidad del neumático y un circuito para guiar el flujo de agua a través de las porciones de la prensa de vulcanización que rodea el exterior del neumático.
19. 19. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el agua es calentada a una temperatura de aproximadamente 120 °C hasta 190 °C.
20. 20. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende un ventilador para hacer circular el aire en la cámara a una velocidad de aproximadamente 457.2 a 548.64 metros (1500 a 1800 pies) por minuto.
21. 21. Un aparato para vulcanizar neumáticos de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la bomba está calibrada para hacer circular el agua caliente a una velocidad de aproximadamente 56.77 hasta 151.4 litros (15 a 40 galones) por minuto.
22. 22. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos, caracterizado porque comprende las etapas de: colocar una pluralidad de montajes de neumáticos en una cámara; calentar el agua a una temperatura del punto de ajuste deseado utilizando una unidad de calentamiento,- hacer circular el agua caliente en un circuito cerrado a través de un intercambiador de calor en la cámara; hacer circular el aire en la cámara para que fluya por el intercambiador de calor; medir la presión del agua caliente; comparar la presión medida con una presión del punto de ajuste deseado, abrir una válvula de control para desviar el agua a un tanque de expansión si la presión medida está abajo de la presión del punto de ajuste deseado; y cerrar la válvula de control para prevenir que el agua fluya hasta el tanque de expansión si la presión medida está arriba de la presión del punto de ajuste deseado.
23. 23. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende las etapas de: medir la temperatura del agua caliente en una posición predeterminada que está después que el agua pasa a través del intercambiador de calor y antes que el agua pase a través de la unidad de calentamiento; comparar la temperatura medida con una temperatura del punto de ajuste deseado; y modificar la operación de la unidad de calentamiento dependiendo de los resultados de la etapa de comparación.
24. 24. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el agua es calentada a una temperatura de aproximadamente 120 °C hasta 190 °C.
25. 25. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el aire se hace circular a una velocidad de al menos 304.8 metros (1000 pies) por minuto.
26. 26. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el aire se hace circular a una velocidad de aproximadamente 457.2 a 548.64 metros (1500 a 1800 pies) por minuto.
27. 27. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el agua caliente se hace circular a una velocidad de aproximadamente 56. 11 hasta 151.4 litros (15 a 40 galones) por minuto.
28. 28. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la etapa de medición de la presión es tomada en un punto que está aproximadamente de 10 a 45 segundos corriente arriba de la unidad de calentamiento.
29. 29. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos, caracterizado porque comprende las etapas de: colocar una pluralidad de montajes de neumáticos en una cámara; calentar el agua a una temperatura de punto de ajuste deseado utilizando una unidad de calentamiento; hacer circular el agua caliente en un circuito cerrado a través de un intercambiador de calor en la cámara, hacer circular el aire en la cámara para que fluya por el intercambiador de calor; medir la presión del agua caliente; comparar la presión medida con un intervalo de presión del punto de ajuste deseado, abrir una válvula de control para desviar el agua a un tanque de expansión si la presión medida está abajo del intervalo de presión del punto de ajuste deseado; y cerrar la válvula de control para prevenir que el agua fluya al tanque de expansión si la presión medida está arriba del intervalo de presión del punto de ajuste deseado.
30. 30. Un método para vulcanizar montajes de neumáticos de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque además comprende las etapas de: medir la temperatura del agua caliente en una posición predeterminada gue está después que el agua pasa a través del intercambiador de calor y antes que el agua pase a través de la unidad de calentamiento; comparar la temperatura medida con una temperatura del punto de ajuste deseado; y modificar la operación de la unidad de calentamiento dependiendo de los resultados de la etapa de comparación.