用于硫化轮胎的设备和方法与流程

本发明涉及轮胎制造领域，更特别地涉及用于硫化轮胎的设备。

背景技术：

通常，这些设备由包括下方碗筒和上方碗筒(或盖)的压机形成，所述下方碗筒和上方碗筒的功能是容纳固化模具并且在硫化过程中将固化模具保持于封闭位置。一般地，模具通过两个平坦表面(更通常地称为板)而连接至压机。

模具(其特定于一种尺寸的轮胎)通过旨在与待硫化轮胎接触的一组元件形成，该模具包括旨在模制胎侧区域的下方壳和上方壳、旨在模制胎圈和胎侧下方区域的上方胎圈环和下方胎圈环以及一组扇区，所述扇区带有胎面印记并且可以在夹紧环的作用下沿径向移动。

模具的元件内壁限定固化腔，所述固化腔旨在与未硫化生胎接触。在轮胎内部，加压的传热流体允许施加压力从而相对于模具的内壁稳固地挤压生胎，并且允许供应硫化所需的热能。还可以从外部经由壳和扇区向生胎供应一些硫化热能。

一般地，固化囊安装在固化腔的两个板(上方板和下方板)之间的中部内，并在传热流体的压力作用下展开，从而介于所述传热流体和轮胎的径向内部部分之间。传热流体(通常为加压蒸汽或氮气)在硫化设备中在供应源和固化腔之间循环。

将传热流体引入腔中，所述传热流体被预先加热或者通过设置在固化腔内的加热零件加热。然而已发现在两种情况下，由于制成模具和压机的元件的巨大热惯性，因此对于给定设定点的固化温度，前几次固化并不在正确温度下进行，导致轮胎中的缺陷。

为了缓解该问题，提出的一个解决方案是针对前几次固化而设定更高设定点的温度，然后降低温度。然而已发现所述解决方案并不适合，因为固化组件的高的热惯性积聚热量然后使得轮胎过度固化。

文献ep0686492公开了用于加热和搅拌加压传热流体进料的单元，所述单元包括通过电动马达操作的涡轮机和电阻加热零件，这些零件设置在硫化压机的固化腔中。更具体地，涡轮机和驱动涡轮机的电动马达装在包含传热流体的流体密封的腔中。电阻电气零件也浸入传热流体，而通过控制由电阻零件耗散的热通量而调节传热流体的温度。一个解决方案(其用于使用该文献中描述的设备克服与使组件达到前几次固化的正确温度相关的缺点)是根据进行的固化次数来调节固化时间。为此，安装校正器，所述校正器根据固化次数来调节固化参数，特别是温度和加压固化持续时间。因此，在固化乘用车轮胎的实施例中，对于第一次固化(第一次固化的设定点固化温度等于180℃)过程中的约174℃的模制元件温度，建立约等于14分钟的加压固化持续时间，而对于相同的轮胎，当在多次连续固化之后模制元件的温度稳定时，对于相同的设定点固化温度，在压力下消耗的持续时间为9.5分钟。这些参数的各个值必须针对中间设定点建立并且需要应用于每次固化。此外，针对各个参数建立的各个值需要应用于每种尺寸的轮胎。

该方法不可否认地通过对每个固化周期应用这些校正系数从而实现轮胎的正确固化，但是考虑到必须针对相当大量的固化周期进行调节，其代价是硫化压机的生产率和更高的操作成本。

文献us2006/0012076、wo2013/164282和us6474968公开了解决方案，所述解决方案旨在使用不同的加热零件来加热模具和/或工作流体。这些文献都没有描述在固化之前使模具达到正确温度的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供克服这些缺点的用于硫化轮胎的设备和方法。

为此目的，本发明提出轮胎硫化设备，该设备包括硫化模具，所述硫化模具包括模制部件，所述模制部件之间限定固化腔，所述固化腔内设置用于传热流体的加热和通风单元，所述硫化模具与中央部件合作，所述中央部件为传热流体入口提供支撑并且在传热流体入口和所述固化腔之间建立连通，其特征在于，所述中央部件包括加热零件，所述加热零件构造成在用于固化轮胎的传热流体的加热和通风单元操作之前进行操作。

根据本发明，除了用于加热固化腔的传热流体的加热零件之外，充当支撑件并且在固化腔和进入该腔的传热流体入口之间建立连通的模具的中央部件包括其自身的加热零件。此外，所述设备包括控制装置，所述控制装置使得中央部件的加热零件在为了固化目的用于传热流体的加热和通风单元操作之前进行操作。通过这种方式，模具的中央部件可以独立于腔的加热而进行加热，应当理解，加热的温度值和时间不同于固化腔的加热。这使得模具达到一定温度并且模具的温度在轮胎固化开始之前稳定，而无需预先加热传热流体。因此针对给定类型的轮胎在最佳温度值和时间值下进行轮胎的固化周期，实现硫化操作的生产率增加，在固化周期开始之前模具始终处于正确温度。

因此固化腔的热损失受到限制，通过这种方式从第一次固化开始就实现以正确温度和加压固化持续时间参数进行轮胎固化。这使得能够省去考虑固化次数的固化参数值的各个校正器，因此能够增加生产率并且节省人工成本。此外，实现非常好的固化能量效率，这是由于固化腔的电加热以及模具的中央部件的热损失受限。

优选地，所述设备包括硫化囊，所述硫化囊通过其圆缘而保持在板上，所述中央部件包括设置在板的开口中的外壳。

有利地，所述加热零件为通过传导而加热外壳的电加热零件。

在本发明的一个有利的实施方案中，所述加热零件包括环，所述环安装有固定在外壳的基部上的电阻电气加热零件。

在本发明的另一个有利的实施方案中，所述加热零件包括多个固定至外壳的基部的加热筒。

在本发明的另一个有利的实施方案中，所述加热零件包括设置在外壳外围上的加热片。

有利地，所述中央部件包括温度探针，所述温度探针连接至用于调节所述加热零件的通电的装置。

优选地，所述外壳包括用于固化腔内的传热流体的加热和通风单元。

有利地，所述外壳以流体密封的方式封闭固化腔。

优选地，使用所述探针测得的设定点温度值在130℃和150℃之间。

还通过使用根据本发明的硫化设备硫化轮胎的方法以实现本发明的目的，所述硫化设备包括硫化模具，所述硫化模具包括模制部件，所述模制部件之间限定固化腔，所述固化腔内设置用于传热流体的加热和通风单元，所述硫化模具与中央部件合作，所述中央部件为传热流体入口提供支撑并且在传热流体入口和所述固化腔之间建立连通，其特征在于，所述方法包括加热所述中央部件的步骤，所述步骤与固化腔的流体的加热独立进行并且在固化腔的流体的加热之前进行。

附图说明

通过参考如下附图的说明书的其余部分将更好地理解本发明：

-图1a为根据本发明的第一个示例性实施方案的硫化设备的横截面图，而图1b为图1a的细节b的更大比例的视图；

-图2为根据本发明的第二个示例性实施方案的硫化设备的横截面图；

-图3为根据本发明的第三个示例性实施方案的硫化设备的横截面图。

在各个附图中，相同或相似的元件带有相同的附图标记。因此不对其进行有系统地重复描述。

具体实施方式

图1以轴向截面图的形式显示了轮胎2的硫化操作过程中说明的硫化设备1。在图中所示的实施例中，硫化设备在轮胎硫化操作的过程中使用弹性硫化囊3，所述弹性硫化囊3包含传热流体。优选地，传热流体为中性气体，例如氮气。囊3的上方板10和下方板11限定固化腔7。囊3被模具4的刚性模制部件(特别是用于胎圈的环5、6，上方壳和下方壳)以及一组周向扇区(图中未显示)围绕。图中用虚线示意性显示由此形成的模具4，其围绕轴线x-x’具有旋转对称性。在操作中，将生胎引入模具，关闭模具，在压力下将传热流体引入固化腔，使得囊3牢固地挤压生胎的内部部分。

硫化囊3设置有圆缘8，所述圆缘8使用凸缘14而固定至上方板和下方板10、12。下方板12具有环形整体形状，下方板12的中心可以穿过与轴线x-x’同中心的滑动操作杆(所述杆在图中未显示)并且穿过保护套管16。滑动杆的一端固定至上方板10而另一端固定至驱动其沿着轴线x-x’平移的机构，从而使上方板10移动并且使囊3在操作过程中展开和折叠。

下方板12支撑设备的中央部件18，所述中央部件18提供传热流体和固化腔7之间的连通并且支撑传热流体入口管。加热和通风单元20设置在固化腔7内。加热和通风单元20包括图中以电阻电气零件32的形式显示的加热零件和在固化腔内相对于轴线x-x’同中心设置的涡轮机30。

在附图中显示的实施例中，中央部件18形成用于传热流体的单个加热和通风单元20的支撑件。中央部件18限定在板12的中央通道的区域中，所述通道被外壳22封闭，所述外壳22在固化腔7的对立侧上延伸。外壳22例如通过螺钉固定件而固定至板12。外壳22容纳电动马达24，所述电动马达24的定子25经由凸缘26而固定至外壳22，转子27安装在管28上，所述管28本身安装在键合至套管16的滚动轴承28上。管28围绕轴线x-x’旋转驱动由叶片31形成的涡轮机30。涡轮机30围绕电阻电气零件32设置。电阻电气零件32被凸缘26支撑并且在其连接垫33处通电。外壳22由导电金属材料(例如铝)制成并且优选具有围绕轴线x-x’回转的形状。

传热流体在固化周期开始时在压力下引入固化腔7并且在周期结束时经由管道35从固化腔7排出，所述管道35安装有自闭阀，管道的一端被外壳22的基部支撑。与文献ep0686492中描述的设备相似，固化腔7与外壳22和用于操作板10的杆形成流体密封的腔，传热流体在所述流体密封的腔内循环，出于该目的在中央部件18的各个元件之间设置密封件。

如同上述文献，传热流体在室温和压力下引入固化腔7，然后被涡轮机30循环同时被电阻电气零件32加热。在涡轮机30的作用下，传热流体被吸入涡轮机的中央部件，在电阻电气零件32的多个圈之间穿过，然后被喷入固化腔7的底部，在底部掠过囊3的壁，经过囊而与生胎内部换热。以已知的方式，还通过为模具的模制部件设置电加热零件从而从外部加热轮胎。同样以已知的方式，特别通过在模具与压机的上方板和下方板之间设置隔热层并且通过用隔热垫包围模具的圆柱形外表面从而使模具与周围环境隔热。

根据本发明，中央部件18包括其本身的加热零件，所述加热零件在为了固化目的用于固化的加热和通风单元20通电之前通电。更特别地，在图1a和图1b的示例性实施方案中，金属环36在外壳22的外部固定至外壳22的基部并且围绕电阻电气零件37。环36有利地是由铝制成的环，电阻电气零件37是位于环36内的屏蔽电阻零件。当通电时，电阻电气零件37通过传导而加热外壳22。

特别地，外壳22穿过模具的板12以及保持模具4的固化压机的板(未显示)。因此，外壳22构成热槽，来自模具的热能穿过所述热槽并且特别在固化开始时感觉到其不利影响。因此，通过在固化之前加热外壳22和模具的中央部件18，使模具达到正确温度，在轮胎固化开始之前模具的温度稳定。

在图2的示例性实施方案中，与轴线x-x’同轴的支撑件40支撑多个圆柱形加热筒42，所述多个圆柱形加热筒42的纵向轴线平行于轴线x-x’设置。支撑件40包括固定至外壳22的基部并相对于轴线x-x’同中心的环41以及将环41和基部43连接并平行于环43的柱43。每个柱43的纵向轴线平行于轴线x-x’，每个柱包括加热筒42，例如屏蔽电阻电气零件。每个柱43的基部设置有孔45用于冷却支撑件40的基部43。

在图3显示的实施例中，使用设置在外壳22外围侧表面上的电加热片50通过传导而加热外壳22。加热片50从外壳22的基部开始遍及等于外壳高度的约2/3的高度而延伸。囊3在图2和图3中未显示，但是应理解囊3通过利用凸缘而保持在板10、12上，如同图1a和图1b的实施例。

安装在环36或相应地环41上的温度探针38将测量的环36、41的温度值送往控制单元(图中未显示)，所述控制单元控制屏蔽电阻电气零件37或相应地加热筒42或加热片50的供电。

因此控制单元允许根据从温度探针38接收的信息来控制外壳22的加热零件37、42、50的供电的接通和切断。当来自探针38的数据表明达到设定点温度时，切断加热零件的供电并且可以开始固化。在一个替代形式中，在固化过程中维持加热零件37、42、50的供电，同时根据设定点温度对供电进行调节。

在另一个替代形式中，使用隔热层隔离外壳22的外表面。

在操作中，控制单元根据待硫化轮胎的类型而控制环36、41的加热，从而保持130℃和150℃之间的预建立的设定点温度。一旦达到设定点温度，控制单元通知硫化设备的中央控制单元可以开始硫化周期。通过将生胎放入硫化设备并使加压传热流体存在于固化腔中，中央单元命令通过涡轮机30的旋转而循环该流体并且通过电阻电气零件32将其加热至预建立的设定点温度并且保持给定的加压固化持续时间，根据待硫化轮胎的类型建立这些参数。因此对于乘用车轮胎，建立180℃的固化设定点温度和9.5分钟的加压固化持续时间，在本发明的硫化设备进行的所有固化过程中这些参数保持恒定。这是因为模具的中央部件从一开始就处于正确温度并且不再充当使来自固化腔7的热能逸出的热槽。通过这种方式能够从一开始和在使用本发明的硫化设备进行的所有固化过程中在预建立的最佳参数条件下实现固化，从而使得生产率增加，能够以平行工序的方式(例如在将轮胎装入模具的同时)进行中央部件的加热。

上述实施方案当然是非限制性的，本领域技术人员能够设想使得独立加热的硫化设备的中央部件的其它等同装置。因此，电热膜形式的圆柱形电加热零件可以在外壳22的外部和/或内部设置在圆柱形侧表面上。还可以设想使用其它电加热装置(例如感应加热装置)，外壳22则由铁磁材料制成。