一种轮胎硫化装置的制作方法

1.本实用新型属于轮胎技术领域，尤其涉及一种轮胎硫化装置。


背景技术：

2.轮胎是装配在车辆或各种机械上用于接地滚动的圆环形弹性橡胶制品，其通常安装在金属轮辋上，用以支承车身、缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的正常运行。随着物流业的快速发展，道路运输也随之发生变化，国家治理超载超限车辆力度越来越大，人们对于轮胎的品质要求也越来越高。
3.轮胎硫化工艺作为轮胎生产过程中的最后一道大的工序，是轮胎品质保证的最后一关。目前轮胎硫化工艺多采用蒸汽和氮气组合的方式进行硫化。蒸汽加热存在的一个弊端就是遇冷会形成冷凝水影响温度的变化。硫化结束开合模的过程中胶囊和上下热板的温度都会急剧下降，使得每次硫化都需要重新加热，且新胎胚的温度也较低。这都是蒸汽需要加热的对象，也是其换热源。
4.轮胎在硫化的过程中下胎侧位置会形成一个低凹，此区域是胶囊内部冷凝水的聚集地，会造成上下温度差异，从而影响轮胎上下的硫化一致性。冷凝水排出方式是控制进、排气阀的定时点排，但是这种方式效率太低，在硫化作业期间内很难将冷凝水全部带走。且冷凝水的形成、存储和蒸发过程本身就是一个热量交换过程，这极大的影响胶囊内的温度稳定。不断的充入新的过热蒸汽是一种能源的浪费，且排出的饱和蒸汽利用率很低，排到大气中对环境更是一种破坏。现有工艺冷凝水的存在无可避免且很难控制，使得轮胎在硫化过程中的品质很难保证。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种轮胎硫化装置，以解决上述至少一个技术问题。
6.本实用新型所采用的技术方案为：
7.一种轮胎硫化装置，包括：
8.中心机构，其包括上夹具和下夹具；
9.胶囊，其装配于所述中心机构并位于所述上夹具和所述下夹具之间；
10.供气系统，其包括进气管道，所述进气管道连通于所述胶囊的内部；
11.排气系统，其包括排气管道，所述排气管道连通于所述胶囊的内部；
12.循环系统，其包括循环管道和设置于所述循环管道的循环泵及高频加热设备，所述循环管道具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述进气管道相连通，所述第二连接端与所述排气管道相连通。
13.进一步地，所述供气系统还包括第一控制阀，所述第一控制阀设置于所述进气管道，所述第一连接端位于所述胶囊与所述第一控制阀之间。
14.进一步地，所述排气系统还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述排气管道，所述第二连接端位于所述胶囊与所述第二控制阀之间。
15.进一步地，所述循环泵位于所述循环管道的气体流通方向所述高频加热设备的后侧。
16.进一步地，所述循环系统还包括第三控制阀，所述第三控制阀设置于所述循环管道，所述第三控制阀位于所述第一连接端与所述高频加热设备之间。
17.进一步地，所述循环系统还包括第四控制阀，所述第四控制阀设置于所述循环管道，所述第四控制阀位于所述第二连接端与所述循环泵之间。
18.进一步地，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述上夹具以感测所述胶囊上表面的温度，所述第二温度传感器设置于所述下夹具以感测所述胶囊下表面的温度。
19.本实用新型还提供一种轮胎硫化方法，应用如上所述的轮胎硫化装置，至少包括以下步骤，
20.s1：控制所述第一控制阀和所述第二控制阀打开，所述第三控制阀和所述第四控制阀关闭，高温高压蒸汽由所述进气管道通入至所述胶囊内并由所述排气管道排出；
21.s2：控制所述第二控制阀关闭，所述第三控制阀和所述第四控制阀打开，启动所述循环泵和所述高频加热设备，关闭所述第一控制阀，高温高压蒸汽在所述轮胎硫化装置内部循环；
22.s3：控制停止所述高频加热设备及所述循环泵，所述第一控制阀和所述第二控制阀打开，所述排气管道排出高温高压蒸汽，关闭所述第三控制阀和所述第四控制阀。
23.进一步地，在步骤s2中，蒸汽在所述轮胎硫化装置内部循环过程为：
24.s21：控制所述第三控制阀关闭，所述高频加热设备将经过所述循环泵的饱和蒸汽变为初始压力和温度的过热蒸汽；
25.s22：控制所述第三控制阀打开，所述循环泵将新形成的过热蒸汽输送至所述胶囊内部；
26.s23：控制所述第三控制阀关闭，所述循环泵将所述胶囊内的蒸汽输送至所述高频加热设备。
27.进一步地，在步骤s2，蒸汽在所述轮胎硫化装置内部循环过程中：
28.控制所述循环泵根据所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器监测的所述胶囊的温度讯号调节输出流量。
29.由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的有益效果为：
30.在本实用新型中，供气系统、排气系统及循环系统使得通入胶囊内的高温高压蒸汽在胶囊、循环泵及高频加热设备之间形成闭环回路，通过循环泵的输送作用使蒸汽在闭合回路内形成循环体系，并通过高频加热设备对蒸汽进行加热补充能量，二者共同作用从而避免蒸汽在胶囊内停留形成冷凝水或者形成的少量冷凝水经蒸汽加热蒸发进入循环蒸汽中，从而使胶囊维持稳定的温度和压力，使硫化加热过程得到精确控制，保证硫化后轮胎的质量。相比于现有技术，本实用新型增设的循环系统能够在硫化加热过程中避免胶囊内形成冷凝水，使硫化胶囊上下面及上下夹具温升稳定且温差大大减小，胶囊内部的气体温度更稳定，使得轮胎各接触面温差减少，胶料的流动性差距减小，动平衡均匀性提高，大大提高了轮胎的硫化品质。本实用新型的硫化装置还能大大减少蒸汽的使用，同时减少气体的排放，提高了蒸汽的利用率，整个过程更加节能、环保。
31.通过采用本实用新型中的轮胎硫化方法，解决了轮胎硫化加热工艺过程中的冷凝水的形成，使硫化及模板温度稳定，其为蒸汽局部循环加热过程，同集中供气相比响应更加及时，控制更加准确，并且同现有方式相比，省去了蒸汽冷凝水定时点排过程，大大缩短硫化时间，减少了气体的排放增大了气体的利用率更加环保，节能。本实用新型的轮胎硫化方法，使得上下模具温差大大减小，充入的气体温度稳定，使得轮胎各接触面温差减少，胶料的流动性差距减小，动平衡均匀性提高，大大提高了轮胎的硫化品质。
附图说明
32.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
33.图1为本实用新型提供的一种轮胎硫化装置的结构示意图。
34.图2为传统轮胎硫化装置(形成冷凝水)的结构示意图。
35.图3为传统轮胎硫化方法胶囊温度随时间变化的曲线图。
36.图4为本实用新型提供的轮胎硫化方法胶囊温度随时间变化的曲线图。
37.其中，1上夹具、2下夹具、3胶囊、4进气管道、5排气管道、6循环管道、61第一连接端、62第二连接端、7循环泵、8高频加热设备、9第一控制阀、10第二控制阀、11第三控制阀、12第四控制阀、13冷凝水、14轮胎。
具体实施方式
38.为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
39.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
40.另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同
的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.如图1所示，本实用新型提供一种轮胎硫化装置，包括：
44.中心机构，其包括上夹具1和下夹具2；
45.胶囊3，其装配于所述中心机构并位于所述上夹具和所述下夹具之间；
46.供气系统，其包括进气管道4，所述进气管道连通于所述胶囊的内部；
47.排气系统，其包括排气管道5，所述排气管道连通于所述胶囊的内部；
48.循环系统，其包括循环管道6和设置于所述循环管道的循环泵7及高频加热设备8，所述循环管道具有第一连接端61和第二连接端62，所述第一连接端与所述进气管道相连通，所述第二连接端与所述排气管道相连通。
49.胶囊装配于所述中心机构，其一端固定于上夹具，另一端固定于下夹具，整体位于上夹具和下夹具之间。胶囊能够随着中心机构活塞杆的伸出和高压气体的充入进行涨缩。
50.供气系统的进气管道装配于下夹具上，进气管道的出气口伸入至胶囊内部，从而使得进气管道与胶囊相连通。供气系统还包括气源(图中未示意)，如高温高压蒸汽、氮气等，从而使气体经由进气管道通入至胶囊内部对胶囊进行涨缩控制。
51.排气系统的排气管道装配于下夹具上，排气管道的进气口位于胶囊的内部，使得排气管道与胶囊相连通，从而方便胶囊内部的气体经由排气管道排出以对胶囊进行涨缩控制。同时，排气管道还能够排出胶囊内部的冷凝水，方便轮胎的硫化过程的进行。
52.循环系统的循环管道分别于进气管道和排气管道相连通，从而在胶囊、循环泵及高频加热设备之间形成闭环回路。循环泵能够对蒸汽进行输送作用，促进蒸汽在闭环回路内的定向导通及流动。高频加热设备能够对闭环回路中的蒸汽进行加热，蒸汽获得热能后进一步转变为过热蒸汽。
53.轮胎硫化加热过程中，胶囊内部充入一定量的高温高压过热蒸汽，蒸汽遇冷后进行冷热交换变为饱和蒸汽，饱和蒸汽在胶囊内停留就会形成泠凝水，如图2所示。为了将冷凝水排除，需要定时的通入过热蒸汽将冷凝水蒸发带出。但在硫化过程中，即使定时通入过热蒸汽也很难将冷凝水全部带出，并且在冷凝水形成、蒸发和存留的过程中都会对硫化加热温度产生影响，使硫化过程变的难以精确控制。
54.在本实用新型中，供气系统、排气系统及循环系统使得通入胶囊内的高温高压蒸汽在胶囊、循环泵及高频加热设备之间形成闭环回路，通过循环泵的输送作用使蒸汽在闭合回路内形成循环体系，并通过高频加热设备对蒸汽进行加热补充能量，二者共同作用从而避免蒸汽在胶囊内停留形成冷凝水或者形成的少量冷凝水经蒸汽加热蒸发进入循环蒸汽中，从而使胶囊维持稳定的温度和压力，使硫化加热过程得到精确控制，保证硫化后轮胎的质量。
55.相比于现有技术，本实用新型增设的循环系统能够在硫化加热过程中避免胶囊内形成冷凝水，使硫化及上下夹具温度稳定，而且大大减小了上下夹具的温差，胶囊内部的气体温度更稳定，使得轮胎各接触面温差减少，胶料的流动性差距减小，动平衡均匀性提高，大大提高了轮胎的硫化品质。本实用新型的硫化装置还能大大减少蒸汽的使用，同时减少气体的排放，提高了蒸汽的利用率，整个过程更加节能、环保。
56.另外，轮胎最终定形还需要通氮气加压将加热后的轮胎压入到模具花纹内，常温
氮气将蒸汽排出来，此时虽会形成部分冷凝水，但已经不影响工艺了。最后抽真空将氮气抽出，中心机构上升，胶囊上下拉升后将水排除，进行下一个循环。相比于现有技术，整个硫化过程中，胶囊内部形成相对较少的冷凝水，有效减小了轮胎更换时的排凝时间，使整个硫化过程耗时更小，效率更高。
57.此外，本实用新型中，由于循环系统的再加热功能，在硫化预热过程时，只需通入少量蒸汽简单预热即可进行硫化加热过程，有效缩短的硫化预热过程，同样提高了硫化效率。
58.进一步地，所述供气系统还包括第一控制阀9，所述第一控制阀设置于所述进气管道，所述第一连接端位于所述胶囊与所述第一控制阀之间。
59.如图1所示，第一控制阀采用伺服阀或电磁阀，或其他类型的阀体，可以有效控制进气管道的通断，实现气体通入至胶囊的精确控制。
60.进一步地，所述排气系统还包括第二控制阀10，所述第二控制阀设置于所述排气管道，所述第二连接端位于所述胶囊与所述第二控制阀之间。
61.如图1所示，第二控制阀同第一控制阀相类似，其采用伺服阀或电磁阀或其他类型的阀体，可以有效控制排气管道的通断，实现气体排出胶囊的精确控制。另外，第一控制阀和第二控制阀共同作用，能够实现整个胶囊与外界的通断控制，以满足硫化过程需求。
62.进一步地，所述循环泵位于所述循环管道的气体流通方向所述高频加热设备的后侧。
63.如图1所示，在循环系统中，循环泵将蒸汽输送至胶囊内部前，首先经过高频加热设备加热蓄能，使得进入胶囊的蒸汽具有较高的能量，相比于循环泵设置于高频加热设备前侧的情形，避免能量的消耗和浪费，更能确保蒸汽的温度及压力的稳定性。
64.另外，相比于循环泵设置于高频加热设备前侧的情形，循环泵设置于高频加热设备的后侧，能够避免高温高压蒸汽对其造成损伤，有效提高循环泵的使用寿命，保证整个硫化设备的顺利稳定运行。
65.进一步地，所述循环系统还包括第三控制阀11，所述第三控制阀设置于所述循环管道，所述第三控制阀位于所述第一连接端与所述高频加热设备之间。
66.如图1所示，第三控制阀采用伺服阀或电磁阀或其他类型的阀体，可以控制气体进入循环管路，实现循环管路的通断控制。
67.进一步地，所述循环系统还包括第四控制阀12，所述第四控制阀设置于所述循环管道，所述第四控制阀位于所述第二连接端与所述循环泵之间。
68.如图1所示，第四控制阀采用伺服阀或电磁阀或其他类型的阀体，可以控制气体流出循环管路，实现循环管路的通断控制。另外，第三控制阀和第四控制阀共同作用，实现对循环管路的精确控制。
69.在胶囊进气排气的过程中，第三控制阀和第四控制阀关闭，避免气体传入至循环管路中。在硫化加热过程中，第三控制阀和第四控制阀打开或间断打开(第一控制阀和第二控制阀配合使用)，使蒸汽在闭合回路中稳定运行。
70.进一步地，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述上夹具以感测所述胶囊上表面的温度，所述第二温度传感器设置于所述下夹具以感测所述胶囊下表面的温度。
71.第一温度传感器和第二温度传感器(图中未示出)能够对胶囊及中心机构的温度进行实时监测，并通过系统根据监测温度调节循环泵的工作频率，使得胶囊内的温度始终控制在一定的温度范围，从而提高整个硫化装置的自动控制性。
72.轮胎的硫化通常包括蒸汽加热过程、氮气硫化过程，其中在蒸汽加热过程中，首先通入一定的高温高压蒸汽对中心机构、模具及胶囊等预热及升温，然后将(预热升温)蒸汽排出，最后向胶囊通入(多次)高温高压蒸汽进行硫化加热过程。在加热过程结束后，向胶囊通入氮气并加压，将加热后的轮胎压入至模具形成花纹。
73.在上述过程中，不仅硫化加热过程容易产生冷凝水，对温度控制产生干扰，影响轮胎的品质，而且硫化加热过程结束通氮气的过程中也会产生冷凝水，定时定点排放这些冷凝水效率低，且很难排尽。另外，不断通入的新的过热蒸汽也是一种能源的浪费，排出的饱和蒸汽利用率很低，且会对大气环境造成污染。
74.为解决上述问题，采用前述的轮胎的硫化装置，本实用新型提供了一种轮胎硫化方法，至少包括以下步骤，
75.s1：控制所述第一控制阀和所述第二控制阀打开，所述第三控制阀和所述第四控制阀关闭，高温高压蒸汽由所述进气管道通入至所述胶囊内并由所述排气管道排出；
76.s2：控制所述第二控制阀关闭，所述第三控制阀和所述第四控制阀打开，启动所述循环泵和所述高频加热设备，关闭所述第一控制阀，高温高压蒸汽在所述轮胎硫化装置内部循环；
77.s3：控制停止所述高频加热设备及所述循环泵，所述第一控制阀和所述第二控制阀打开，所述排气管道排出高温高压蒸汽，关闭所述第三控制阀和所述第四控制阀。
78.在步骤s1中，通过各控制阀的切换控制，将高温高压蒸汽(过热蒸汽)通入至胶囊内部，一方面对各部件进行预热升温，一方面将原有气体排出，如图1所示，蒸汽在胶囊内的流动方向为螺旋式流动。
79.在步骤s2中，通过各控制阀的切换控制，从而在胶囊、循环泵及高频加热设备之间形成闭环回路，高温高压蒸汽在闭环回路内对轮胎进行硫化加热。其中，循环泵在闭环回路中制造压差，对蒸汽进行输送，促进蒸汽在闭环回路内的定向导通及流动。高频加热设备对闭环回路中的蒸汽进行热量补偿，将循环泵输送过来的饱和蒸汽重新转变为过热蒸汽。
80.此过程中，蒸汽仅需通入一次即可完成整个硫化加热过程，避免了蒸汽的浪费，不仅提高加热效率，而且通入的蒸汽在胶囊内不断的流通循环，避免停留时间过长形成冷凝水，从而避免冷凝水对温度控制产生干扰。
81.在步骤s3中，硫化加热过程结束后，通过各控制阀的切换控制，将闭环回路内的蒸汽排出。另外，因整个硫化加热过程无冷凝水形成，蒸汽排出后可直接进入下一步工序，有效提高了整个轮胎硫化的效率。
82.进一步地，本实用新型中，蒸汽在所述轮胎硫化装置内部循环过程为：
83.s21：控制所述第三控制阀关闭，所述高频加热设备将经过所述循环泵的饱和蒸汽变为初始压力和温度的过热蒸汽。
84.s22：控制所述第三控制阀打开，所述循环泵将新形成的过热蒸汽输送至所述胶囊内部；
85.s23：控制所述第三控制阀关闭，所述循环泵将所述胶囊内的蒸汽输送至所述高频
加热设备，以此进入下一循环。
86.进一步地，在步骤s2，蒸汽在所述轮胎硫化装置内部循环过程中：控制所述循环泵根据所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器监测的所述胶囊的温度讯号调节输出流量。
87.循环泵根据第一温度传感器和/或第二温度传感器监测的胶囊内温度反馈信息控制胶囊内气体循环间隔时间(通过循环泵的工作频率调节)，维持胶囊内温度、压力的稳定，并始终在我们想要的范围内波动。
88.在本实用新型硫化方法对轮胎进行加热过程中，温度传感器实时对胶囊内的温度进行监控，从而获得了胶囊温度随时间变化的数据，如图4所示。从图中可以看出，开始时刻胶囊下侧温度y2略高，这主要是因为蒸汽由下侧喷出所致，随着时间推移胶囊上侧温度y1高于胶囊下侧温度y2，这是由于胶囊下侧热交换介质多的原因；随着循环泵的启动，胶囊上侧温度y1、胶囊下侧温度y2之间的差值越来越小，在刻线1位置220s时间左右，胶囊上下面温度趋于一致，等时间到达400s的时候上下胶囊温度都将趋于稳定。反观传统硫化方式胶囊温度随时间的变化数据，如图3所示，其胶囊上侧温度y1与胶囊下侧温度y2很难做到一致，且温度趋于稳定时间长，导致其硫化时间长、效率低。
89.综上可以看出，采用本实用新型中的轮胎硫化方法，解决了轮胎硫化加热工艺过程中的冷凝水的形成，使硫化及模板温度稳定，其为蒸汽局部循环加热过程，同集中供气相比响应更加及时，控制更加准确，并且同现有方式相比，省去了蒸汽冷凝水定时点排过程，大大缩短硫化时间，减少了气体的排放增大了气体的利用率更加环保，节能。本实用新型的轮胎硫化方法，使得上下模具温差大大减小，充入的气体温度稳定，使得轮胎各接触面温差减少，胶料的流动性差距减小，动平衡均匀性提高，大大提高了轮胎的硫化品质。
90.本实用新型中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。
91.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。