CN103906611A - 包括感应加热装置的轮胎硫化压机 - Google Patents

Abstract

用于轮胎胎坯的硫化压机，所述硫化压机包括：-模具，和-感应器，所述感应器能够通过电磁感应加热所述压机，每个感应器包括芯部(38)，所述芯部(38)包括两个脚部(40)，所述两个脚部(40)具有平坦并且相对于彼此倾斜的各自的凸缘(60)。

Description

包括感应加热装置的轮胎硫化压机

技术领域

本发明涉及用于轮胎的固化压机。

背景技术

为了制备用于车轮的轮胎，形成了包括未处理橡胶和各种成分(例如增强元件)的胎坯。一旦胎坯完成，胎坯在压机中固化使得橡胶硫化。将胎坯置入压机模具中，所述压机模具在固化过程中使轮胎最终成型。

已知通过传热流体(例如加压水的蒸汽)加热模具。这种加热方法能够获得模具中均匀的温度分布。然而必须在高温下向模具供给流体，因此导致能量效率较差。

还已知通过电磁感应加热模具。在此，由于热在模具中直接产生，能量效率得以改进。可以通过感应器向模具提供热，所述感应器的脚部紧靠着模具的周向侧表面。

此外，用于形成不同轮胎模型并且其模具因此具有不同直径的胎坯必须在相同的生产设备内固化。为了保证每个感应器和模具的壁之间的良好接触并且因此实现良好的电磁耦合，通过各自组的不同感应器加热具有彼此不同直径的模具。

然而这是昂贵的，因为需要提供多组感应器。此外，该非常大量的感应器需要用于储存感应器的巨大体积并且造成感应器的管理和使用方面的工作。

发明内容

本发明的目的是降低由通过感应固化轮胎胎坯所造成的工作成本。

为此，本发明提供用于轮胎胎坯的固化压机，所述固化压机包括：

-模具，和

-感应器，所述感应器能够通过电磁感应加热所述压机，每个感应器包括芯部，所述芯部包括两个脚部，所述两个脚部具有平坦并且相对于彼此倾斜的各自的底面。

这种底面的设计因此能够使用感应器来加热具有不同直径的模具。事实上，其实现底面和模具的壁之间的良好接触并且因此对于所述模具的不同直径实现良好的电磁耦合。因此可以使用相同组的感应器来加热具有不同直径的模具，因此减少了必要感应器的存量并且简化了感应器的管理。

所述感应器有利地在相对于所述模具的轴线的周向方向上形成至少一个序列，并且所述倾斜形成角度α，使得

α＝180°-180°/N

其中N表示所述序列中的感应器的数量。

该值能够使得分离每个芯部与壁的两个接触点的弧的长度等于分离两个相继的芯部与壁的两个接触点的弧的长度。因此获得壁中改进的磁场均匀性和因此更均匀的模具加热。此外，对于大范围的模具直径均维持该性质。所述感应器可以在相对于所述模具的轴线的周向方向上形成至少一个序列，并且所述压机可以包括电源电路，所述电源电路向所述序列中的所述感应器的线圈供应电流，使得在任一个给定的时刻下，每个线圈的北极跟随所述序列中上一个线圈的南极。

相继的线圈的次磁通量因此在压机中组合，因此造成模具中均匀的温度分布。

根据本发明的压机还可以具有如下特征的至少任一者：

-所述压机包括至少两组线圈，一组的线圈设置在另一组的线圈上方，所述电源电路使得在任一个给定的时刻下，这些组的线圈的北极一个在另一个上方设置；

-所述压机包括至少两组线圈，第一组的线圈设置在第二组的线圈上方，所述电源电路使得在任一个给定的时刻下，所述第一组的线圈的北极在所述第二组的线圈的南极上方；和

-所述序列中的所述线圈形成两个分离的亚组，所述亚组根据并联连接被供应电流，如果所述序列被认为是在周向方向上，所述线圈例如交替地属于第一和第二亚组。

所述压机有利地包括围绕扇区的箍环，所述箍环在围绕所述模具的轴线的所述周向方向上不间断并且形成所述压机的外表面。

所述环由于其连续性而保证与感应器的特别良好的电磁耦合。事实上，每个感应器的通量线可以全部围绕环中的轴线延伸。加热效率因此增加。

在一个实施方案中所述模具为自锁模具。

根据本发明还提供电磁加热感应器，所述电磁加热感应器包括芯部，所述芯部包括两个脚部，所述两个脚部具有平坦并且相对于彼此倾斜的各自的底面。

根据本发明还提供用于制备轮胎的方法，其中在根据本发明的压机中固化轮胎胎坯。

所述线圈优选被供应频率在5和200Hz之间的电流。

该频率范围能够使线圈的磁通量更深入穿透压机。

附图说明

通过多个压机和多个实施方案的如下描述使得本发明的其它特征和优点变得清楚，所述实施方案以非限制性实施例的方式参考附图给出，其中：

-图1和2分别为根据本发明的压机的竖直截面图和立体图；

-图3至6为显示磁感应的原理的压机的竖直截面图和俯视图；

-图7和8为根据本发明的一个实施方案的压机的侧视图和俯视图，图9显示了线圈的电路图；

-图10和11为与图7相似的显示其它实施方案的视图；

-图12和13为本发明的一个实施方案中的其中一个感应器的芯部和部分压机的俯视图；

-图14和15为根据本发明的一个实施方案的压机的立体图和俯视图；

-图16为图15中的压机的细节D的放大图；

-图17和18为与图15和16相似的显示图14中的压机的变体形式的视图；和

-图19为与图16相似的显示另一个变体形式的视图。

具体实施方式

图1和2中显示了形成用于轮胎胎坯12的固化模具的压机10。轮胎为车辆轮胎。车辆例如为客运车辆、多用途车辆或重型货物车辆。轮胎也可以为用于土木工程车辆的车轮的轮胎。

压机10通常围绕竖直轴线X旋转对称，当轮胎设置在模具中时，所述竖直轴线X与轮胎12或胎坯的旋转轴线重合，如图1中所示。

压机包括模具，所述模具包括第一和第二轴向构件14(即分别为上方和下方轴向构件)、侧面径向部段或扇区16和用于连接每个轴向构件14与径向扇区16的装置18。每个轴向构件14通常为圆盘状并且具有用于模制轮胎的相应平面22的内表面20。在此，每个构件14包括被称为壳体的主中心部件，和部件14M，所述部件14M被安装从而可以相对于中心部件14F轴向移动。径向部段16各自带有用于模制轮胎的胎面26的环形旋转表面部分24。

在该情况下，模具为自锁模具，然而本发明并不限于这种类型的模具。关于该模具的示例性实施方案的其它细节，可以参考申请FR-2 908 069。

壳体14F被安装从而可以相对于彼此并且相对于压机台在轴向方向X上滑动。部段或扇区16被安装从而可以相对于彼此并且相对于台在每种情况下沿着与轴线X成径向的水平方向滑动。保证这些移动可能性的安装装置是已知的并且在此不详细描述。

压机旨在接收主要由未处理橡胶形成的轮胎胎坯。胎坯还包括增强元件，例如金属元件、织物元件等。

在模具中，胎坯被固化从而使橡胶硫化，同时使橡胶成型从而获得轮胎。通过向模具供应热从而进行这些步骤。使用下文将描述的装置通过磁感应实施该供应。

这些装置通过电力网被供应电流，所述电力网提供电压例如在400和460伏特之间并且频率在50和60赫兹之间的交流电，这些值是非限制性的并且可以根据国家而变化。将描述的每个压机包括如图3和4中所示的感应器30。每个感应器30包括被供应电流的线圈32。线圈由围绕直线轴线34缠绕的电流导线形成从而产生通常为圆柱形的线圈。

每个感应器30还包括由铁磁材料制成的芯部36，所述芯部36包括轴线34的圆柱形中心部件38并且在垂直于该轴线的平面中具有圆形横截面。芯部还包括两个脚部40，所述两个脚部40被设置从而连同中心部件38赋予芯部大致“U”形状，两个脚部40彼此平行。芯部由层压金属片制成从而限制其内涡电流的出现。芯部的形式将在下文进一步详细描述。

当电流供应至线圈32时，所述线圈产生闭合电路的磁场42，所述闭合电路从一个脚部的端部穿过芯部至另一个脚部的端部并且通过穿过模具或压机的部件44而闭合，所述部件44旨在被加热并且感应器紧靠着所述部件44设置。

因此，磁场的主要部件46沿着两个脚部之间的最短路径穿过所述部件，在所述部件处产生涡电流，所述涡电流因此通过焦耳效应产生热。然后热通过热传导特别是以箭头48所示的方向扩散到所述部件中。控制磁场穿透的规律取决于部件44的材料的电性质和磁性质，也取决于饱和状态。特别地，如果电流的频率降低，磁场的穿透升高。在该情况下，电流为低频电流。

在部件44中闭合的磁场42不仅沿着主场46的最短路径闭合。其还包括次场50，所述次场50例如靠近所述部件的表面穿过所述部件的***。特别地，场50经由一个脚部从芯部离开，首先在与另一个脚部相反的方向上跟随所述部件44并且接近所述部件的表面沿着长路径穿过所述部件。

在每个压机中，感应器30固定至压机从而加热固化模具。因此可以提供一组用于加热上方壳体14F的感应器，一组用于加热下方壳体14F的感应器，和另一组用于加热扇区16的感应器。压机的旨在通过感应加热的所有部件由铁磁材料制成。这些部件可以为模具本身的部件或压机与模具的所述部件接触的元件。

正如可见的，能够不同地设置感应器从而尽可能最大程度地使用其通量，特别是感应器之间的次通量。

首先将描述上方壳体14F的加热。当然，相似的设置适用于下方壳体的加热。

在图4中，感应器30设置在壳体14F上方并且经由脚部40的底面与壳体14F的上方环形水平表面接触。轴线34在与轴线X正交的方向上，该方向与相对于轴线X的周向方向45相切。由于交流电被恒定供应至感应器，所述感应器具有在轴线34上彼此对齐的北极和南极，磁场从一个极延伸至另一个极。在壳体14F中，主场46因此沿着感应器30在周向方向上(即从目前考虑的图4中的左侧至右侧)延伸。应注意事实上，由于电流为交流电，磁场每秒改变极性数次。次场50也从北至南延伸，但是以与主场46相反的方向围绕轴线X在周向方向上穿过壳体14F。事实上，次场可以在最远离感应器两极的部件的区域中自由建立，因为环14F具有环形形状并且为实心和整体而无干扰性气隙。

图5中显示了相似的情况，其中加了感应器30，所述感应器30与第一个感应器串联连接从而被供应电流并且在环上占据相对于轴线X与第一个感应器对称的位置。两个感应器连接使得它们的北极和南极在任何给定的时刻下也相对于轴线X对称。该感应器还产生主场46和次场50。在壳体内，在未沿着感应器设置的更大的区域中，两个次场50在给定的时刻下以相同的方向定向并且加合在一起。在相同的时刻下，通过每个感应器产生的次场50略微减弱通过另一个感应器产生的主场46，这两个场具有相反方向。

参考图6，根据该原理，该压机10中的壳体装配有多对感应器，例如十四个相同的感应器30，所述感应器30分成七对，每对两个感应器，每对感应器相对于轴线X相对于彼此在直径上相反，如图5中所示。感应器全部围绕轴线X设置，均匀分布并且全部从轴线X以相同的距离延伸。通过旋转轴线X，每个感应器因此是序列中前一个感应器的映像。感应器沿着相对于轴线X的周向方向45连续设置。每个线圈的轴线X与周向方向相切并且不指向模具。感应器以这样的方式连接，使得在任一个给定的时刻下，每个线圈的北极接替序列中下一个线圈的南极。两极因此在序列中以NSNS类型设置。

在壳体中，所有感应器的次通量50加合在一起，因为它们在相同的时刻下全部以相同方向定向。相反，每个感应器的主通量通过由所有其它感应器产生的次通量减弱。这种感应器的设置能够在壳体中分布磁通量从而加热所述壳体沿着感应器设置的部分，并且也加热所述壳体沿着所述感应器之间的空间设置的部分。在壳体中全面围绕轴线获得连续和均匀的加热区域。

在该情况下，选择每个感应器的气隙的尺寸，即分离每个感应器的北极和南极的距离，使其等于序列中将感应器彼此分离的距离。这些距离在感应器的轴线34处测量。壳体中产生的磁通量因此平衡并且所述壳体的加热连续并且特别均匀。

第一个实施方案

参考图7至9显示根据本发明的压机110的一个实施方案。感应器30具有与上文参考图3所示的相似的形式。然而，此时感应器30围绕模具设置在模具的外周，从而在扇区16或与所述扇区接触的部件中产生热。设置每个感应器30使得脚部40的底面与由扇区16限定的外周圆柱形表面接触。该表面将在下文进一步详细描述。此外，感应器定向使得轴线34水平并且与相对于轴线X的周向方向45相切。感应器彼此相同并且通过围绕轴线X均匀分布全部以相同高度延伸。通过围绕轴线X旋转，每个感应器因此是序列中前一个感应器的映像。感应器的两极的定向与参考图6所示的相似。因此设置电源电路，使得在任一个给定的时刻下，每个线圈的北极接替序列中下一个线圈的南极。因此再次产生NSNS类型的两极序列。

感应器以单个排的形式(即在单一水平下)设置，如图7中所示。考虑到两极的定向，次场在扇区16沿着感应器之间的空间设置的部分中加合在一起。在扇区沿着感应器设置的部分中，主场通过由所有其它感应器产生的次场减弱。扇区中的通量因此平衡，并且实现了模具***的连续和相对均匀的加热。如前所述，每个感应器的气隙的尺寸等于直接相继的感应器之间的尺寸，从而改进该均匀性。

无论扇区16分离并且彼此独立还是至少部分地彼此稳固固定，本发明均适用。

图9中显示了感应器的电路图，所述感应器沿着圆周相继地编号为1至12。感应器分成两个分离的亚组，每个亚组具有六个感应器并且分别包括偶数感应器和奇数感应器。在每个亚组中，六个感应器分成三个分离的对。每对感应器在该序列中不相邻。所述对因此通过第一亚组中的感应器1和11、9和7、3和5形成，而第二亚组中的对为10和8、12和2、4和6。每对感应器串联连接从而形成分支，三个分支彼此并联连接。

第二个实施方案

图10中显示了另一个实施方案。压机210与前述压机的不同之处仅在于如下事实，用于在扇区16中产生热的感应器30不设置在一个水平下而是设置在两个水平下。此时，因此计数两组十二个感应器30，每个组形成两个各自的序列。在每个组中，感应器与图8相似地设置。通过使一组感应器设置在另一组感应器上方，两个组的感应器两两一致。两个组中的感应器相同。产生两个NSNS类型的两极序列。

上方组的线圈分别位于下方组的线圈的上方，即沿着下方组的线圈或与下方组的线圈一致。电源电路使得在任一个给定的时刻下，每个序列中的每个线圈的北极跟随所述序列中前一个线圈的南极，并且上方组的线圈的北极位于下方组的线圈的北极的上方。上方组的两极因此与下方组的两极一样围绕圆周在相同的方向上彼此跟随。

第三个实施方案

在图11中所示的该实施方案中，压机310与前述压机相同，不同之处在于，电源电路使得在任一个给定的时刻下，上方组的线圈的北极位于下方组的线圈的南极的上方。此时，上方组的两极和下方组的两极因此在相反方向上围绕圆周彼此跟随。

感应器的实施方案

现在将参考图12和13描述参考图7至11所示的压机的感应器的实施方案。

参考图8可见，每个感应器的气隙的尺寸和分离两个相继的感应器的距离之间的相等性能够获得磁通量的良好均匀分布。在相同的压机中，根据待制备的轮胎模型，常规使用彼此具有不同尺寸和特别是不同直径的模具。本实施方案使得有可能以相同的大致构造使用相同的感应器同时遵守该相等性，从而使压机适用于具有不同外径的模具。

芯部36的脚部40具有底面60，所述底面60平坦并且相对于彼此倾斜从而形成角度α。每个底面60保持平行于轴线X。N表示沿着圆周相继设置的组的感应器的数量(对数)。选择角度α使得：

α＝180°-180°/N。

图13分别在最小直径和最大直径的模具构造中以虚线显示了上方感应器30和模具的外表面之间的接触。还以实线显示了芯部和中间直径的模具之间的接触。

B和C表示设置在图13顶部处的芯部的各个底面60与模具的圆周的接触点。由于圆周为具有圆形横截面的圆柱形并且底面平坦，在每个底面处沿着对应于图13的水平截面的平面中的点的竖直线产生该接触。同样地，A表示序列中前一个感应器的最接近的底面的接触点，D表示序列中后一个感应器的最接近的底面的接触点。为了便于说明，图13中的感应器的数量限制为四个，然而无论感应器的数量(对数)N如何，所述概念保持有效。通过接触点B和C形成顶点在轴线X上的角度β，并且限定顶点在轴线X上并且穿过点A和B的角度γ。

上述角度α能够保证无论模具的直径如何，角度β保持不变。换言之，当直径变化时，点B在穿过轴线X的直线上位移。对于点C也是如此。因此足以根据模具的最小直径选择尺寸a，所述尺寸a表示在两个底面60之间的最短的距离，并且根据模具的最大直径选择尺寸b，所述尺寸b表示在两个底面之间的最大的距离。因此能够选择尺寸a和b使得分离相继的感应器的接触点的角度γ等于分离相同的感应器的接触点的角度β。因此，无论所选择的模具直径如何并且使用相同的感应器，通过用AB和BC分别表示相继的感应器之间的距离和每个感应器的气隙，获得这些值之间的相等性的性质。

通过形成模具***的材料的扩散性及其质量补偿在感应器之间的空间中的每个主通量与次通量的总和之间的略微差异。

第四个实施方案

图14至16中显示了根据本发明的压机的另一个实施方案。压机410与上文参考图7和8描述的压机大部分相同，因此也包括参考图12和13描述的类型的感应器。在该情况下存在八个这种感应器。压机与图7和8中的压机的不同之处在于其包括环绕扇区的箍环或形成模具侧壁的一部分及其外周侧表面的一部分的箍套462。箍环具有在垂直于模具的轴线的水平平面中为圆形横截面的圆柱形外表面。其还具有截头形状的内表面。这两个表面与轴线X同轴。环因此具有大致环形形状。箍环围绕轴线X在周向方向上连续并且不间断。其因此提供了特别有助于闭合每个线圈的次磁场的形式并且因此改进了电磁耦合。

箍环的截头内表面被设计成通过拐角效应与模具的侧面扇区的外表面(所述外表面也是截头的)合作，使得环相对于这些扇区在轴线X的方向上的滑动造成每个所述扇区在径向方向上滑动从而闭合模具。这因此是替代上述自锁模具的技术。

感应器的底面根据参考图12和13所描述的底面而形成。在图16的截面平面中，特别显示了在底面和表面464之间的接触点B。

图17和18中显示了包括相似模具的压机510，所述模具与前述模具的不同之处仅在于更大的直径。相比之下，该压机包括与前述压机相同的感应器30。

同样地，图19中显示了与图16和18相似的压机610的视图，其中箍环的直径在压机410和510的直径之间，感应器30再次保持不变。

相同的感应器因此用在这三个压机中，因此显示了如下事实：相同感应器可以用于加热具有不同直径的模具。

在三个图16、18和19中，M、m和l分别表示从点B至底面的外边缘的距离。因此可见该距离随着模具和压机(即环464)的直径的增加而减小。

应注意所示感应器通常不用于在轮胎橡胶的整个硫化期间的过程中加热模具。事实上，优选使用所述感应器从而提供最初热量，然后停止感应器的操作，因此产生的热则扩散并且通过惯性用于整个硫化阶段。

本发明适用于在5和200赫兹之间的电流频率。其特别适用于高频感应。

当然，本发明可以以多种方式改变而不偏离其范围。

Claims (11)

1.用于轮胎胎坯的固化压机(110-610)，其特征在于所述固化压机(110-610)包括：

-模具(14、16)，和

-感应器(30)，所述感应器(30)能够通过电磁感应加热所述压机，每个感应器包括芯部(36)，所述芯部(36)包括两个脚部(40)，所述两个脚部(40)具有平坦并且相对于彼此倾斜的各自的底面(60)。

2.根据前述权利要求所述的压机(110-610)，其中所述感应器在相对于所述模具的轴线(X)的周向方向(45)上形成至少一个序列，并且所述倾斜形成角度α，使得

α＝180°-180°/N

其中N表示所述序列中的感应器(32)的数量。

3.根据前述权利要求中至少任一项所述的压机(110-610)，其中所述感应器在相对于所述模具的轴线(X)的周向方向(45)上形成至少一个序列，并且所述压机包括电源电路，所述电源电路用于向所述序列中的所述感应器的线圈供应电流，使得在任一个给定的时刻下，每个线圈(32)的北极跟随所述序列中上一个线圈的南极。

4.根据前一权利要求所述的压机(210)，所述压机(210)包括至少两组线圈(32)，一组的线圈分别设置在另一组的线圈上方，所述电源电路使得在任一个给定的时刻下，这些组的线圈的北极一个在另一个上方设置。

5.根据权利要求3所述的压机(310)，所述压机(310)包括至少两组线圈(32)，第一组的线圈分别设置在第二组的线圈上方，所述电源电路使得在任一个给定的时刻下，所述第一组的线圈的北极在所述第二组的线圈的南极上方。

6.根据权利要求3至5至少任一项所述的压机(110-610)，其中所述序列中的所述线圈(32)形成两个分离的亚组，所述亚组根据并联连接被供应电流，如果所述序列被认为是在周向方向上，所述线圈例如交替地属于第一和第二亚组。

7.根据前述权利要求至少任一项所述的压机(410-610)，所述压机(410-610)包括箍环(462)，所述箍环(462)在围绕所述模具的轴线的周向方向上不间断并且形成所述压机的外表面。

8.根据前述权利要求至少任一项所述的压机(110-310)，其中所述模具(14、16)为自锁模具。

9.电磁加热感应器(30)，其特征在于，所述电磁加热感应器(30)包括芯部(36)，所述芯部(36)包括两个脚部(40)，所述两个脚部(40)具有平坦并且相对于彼此倾斜的各自的底面(60)。

10.用于制备轮胎的方法，其特征在于，在根据权利要求1至8至少任一项所述的压机(110-610)中固化轮胎胎坯(12)。

11.根据前一权利要求所述的方法，其中所述感应器的所述线圈(32)被供应频率在5和200Hz之间的电流。

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