НИКОЛАЕВ, Алексей Борисович (ул. 20 лет РККА, д. 9 кв. 10, Омс, 1 Omsk, 644001, RU)
НИКОЛАЕВ, Алексей Борисович (ул. 20 лет РККА, д. 9 кв. 10, Омс, 1 Omsk, 644001, RU)
| Формула изобретения 1. Способ вулканизации покрышек пневматических шин, при котором покрышку собирают на сборочном барабане, затем невулканизованную покрышку помещают в форматор-вулканизатор диафрагменного типа, содержащий пресс-форму, состоящую из верхней и нижней половин, и диафрагму, подают во внутреннюю полость диафрагмы теплоноситель, обеспечивающий процесс вулканизации, отличающийся тем, что при сборке покрышки в качестве первого внутреннего слоя используют свулканизованную резину, исполняющую в дальнейшем роль диафрагмы, во внутренней части пресс-формы размещают два регулировочных кольца, обеспечивающих подачу теплоносителя непосредственно во внутреннюю полость покрышки под оптимальным давлением, а по окончании процесса вулканизации первый внутренний слой, исполняющий роль диафрагмы, оставляют в покрышке в качестве ее составной части. 2. Форматор-вулканизатор диафрагменного типа для вулканизации пневматических шин, в котором для сохранения герметичности пресс-формы в верхнюю и нижнюю части форматора-вулканизатора установлены заглушки, во внутренней части пресс-формы размещены два регулировочных кольца с зазором между ними 10-20 мм, обеспечивающих подачу теплоносителя непосредственно во внутреннюю полость покрышки под оптимальным давлением. 3. Способ вулканизации покрышек пневматических шин по п.1 , отличающийся тем, что для придания заготовке необходимой формы, вытеснения лишнего воздуха и обеспечения герметизации подают воздух под давлением 3 атм, далее осуществляют формовку, используя в качестве теплоносителя пар 6 атм, далее осуществляют вулканизацию, используя в качестве теплоносителя пар 12 атм. 4. Способ вулканизации покрышек пневматических шин по п.1 , отличающийся тем, что толщину первого внутреннего слоя из свулканизованной резины, исполняющей роль диафрагмы, выбирают в пределах 0,5 - 2,5 мм, в зависимости от габарита изготовляемой покрышки пневматической шины. 5. Способ вулканизации покрышек пневматических шин по п.1 , отличающийся тем, что при сборке покрышки в качестве первого внутреннего слоя используют резину свулканизованную не на всю толщину слоя. 6. Способ вулканизации покрышек пневматических шин по п.1 , отличающийся тем, что зазор между регулировочными кольцами выбирают в пределах 10-20 мм. |
Область техники.
Изобретение относится к области производства покрышек пневматических шин и может быть использовано при вулканизации покрышек, собранных на сборочных барабанах любых типов и размеров.
Уровень техники.
Известен из патента ЕР 976533 (В29С 35/02, опубл. 02.02.2000 г.) способ, согласно которому во время прижатия невулканизованного эластомерного материала к внутренней поверхности формовочной полости шина подвергается радиальному расширению за счет введения в диффузионный зазор текучей среды под давлением. Текучую среду под давлением предпочтительно вводят через каналы подачи (или отверстия), выполненные в тороидальной опоре и заканчивающиеся на внешней поверхности последней. При введении текучей среды окружности внутренних кромок шины герметично зацепляются между внутренними стенками формовочной полости и внешней поверхностью тороидальной опоры так, чтобы образовать диффузионный зазор на окружности внутренних кромок самой шины. Преимущественно, теплота, в количестве необходимом для вулканизации невулканизованной шины, подается через стенки формовочной полости и посредством нагревающей текучей среды, которую вводят в диффузионный зазор. Предпочтительно, нагревающая текучая среда является текучей средой под давлением, используемой при прижатии, или, по меньшей мере, составляет часть этой текучей среды.
Таким образом, в соответствии с этим способом, производство шины осуществляют без использования вулканизационной диафрагмы, которая широко используется при обычном производстве шин.
Однако, согласно способу, при котором не используется вулканизационная диафрагма, как описано выше, текучая среда под давлением попадает в прямой контакт с внутренней поверхностью невулканизованной шины, что может привести к появлению множества дефектов в изделии из-за возможного проникновения текучей среды в структуру еще не завершившей вулканизацию шины. Например, может возникнуть расслоение смежных эластомерных слоев или полосовых элементов, или между эластомерным материалом и металлическими или текстильными армирующими конструкциями, или даже могут возникнуть условия для образования коррозии металлических армирующих материалов.
Наиболее близким к предлагаемому способу является известный из патента RU Ne 2274549 (В29С 35/02, опубл. 27.06.2005 г) способ вулканизации покрышек пневматических шин, при котором покрышку собирают на металлическом тороидальном дорне, затем невулканизованную покрышку вместе с дорном помещают в вулканизационный пресс диафрагменного типа, эластичную диафрагму вулканизационного пресса вводят во внутреннюю полость дорна и подают в эластичную диафрагму теплоноситель. Эластичная диафрагма под давлением растягивается и плотно прилегает ко всей внутренней поверхности дорна, осуществляя тепловой контакт эластичной диафрагмы с дорном и передачу тепла от эластичной диафрагмы к покрышке, размещенной на металлическом дорне, обеспечивающем равномерное распределение теплоносителя по всему объему покрышки.
Недостатками способа-прототипа являются необходимость использования специальных диафрагм, сложная конструкция механизма форматора-вулканизатора, высокие требования к удельной теплоемкости теплоносителя.
Известно из патента RU N2 35090 (В29С 35/02, опубл. 27.12.2003 г.) устройство для формования и вулканизации покрышек пневматических шин, содержащее пресс, пресс-форму, состоящую из верхней и нижней полуформ, смонтированных, соответственно, вместе с нагревательными плитами на верхней подвижной и нижней неподвижной плитах пресса, радиально подвижных секторов, запорного обогреваемого конуса, а также нижнего и верхнего бортовых колец, эластичную диафрагму с приводом ее управления и узлами зажима ее бортовых колец, привод перемещения верхней полуформы и механизм подпрессовки, причем привод управления эластичной диафрагмой выполнен в виде одного цилиндра, на конце штока которого закреплен узел зажима бортового кольца диафрагмы, а узел зажима нижнего бортового кольца диафрагмы смонтирован под ним с возможностью скольжения по штоку до ограничителя, выполненного на штоке, и жестко связан с силовыми штангами, взаимодействующими с упором, смонтированным на нижней плите пресса.
Однако, такое устройство сложно по конструкции и в изготовлении, характеризуется повышенной энергоемкостью из-за необходимости иметь дополнительный привод для подъема нижнего бортового кольца при выгрузке готовой покрышки, загрузке заготовки и ее подформовке. Кроме того, известное устройство характеризуется повышенной металлоемкостью и габаритами.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является известное из патента RU Ns 25710 (В29С 35/02, опубл. 20.10.2002 г.) устройство для формования и вулканизации покрышек пневматических шин, содержащее пресс, пресс-форму, состоящую из нижней и верхней полуформ, смонтированных соответственно вместе с нагревательными плитами на верхней и нижней несущих плитах пресса, радиально подвижных секторов, запорного обогреваемого конуса, нижнего и верхнего бортовых колец, эластичную диафрагму с приводом ее управления и узлами зажима, привод перемещения верхней полуформы и механизм подпрессовки, верхний и нижний узлы зажима бортовых колец диафрагмы выполнены подвижными и имеют раздельные приводы.
Недостатками устройства-прототипа являются необходимость использования специальных диафрагм, сложная конструкция механизма форматора-вулканизатора, высокие требования к удельной теплоемкости теплоносителя.
Использование диафрагмы в современном производстве связано с тем, что необходимо создать определенное давление с внутренней поверхности шины, при этом придав ей нужную форму и обеспечив необходимую для вулканизации температуру. Чтобы диафрагма выдержала максимальное количество производственных циклов, ее изготавливают из высококачественного каучука и делают толщиной порядка 10 мм. Одна диафрагма используется для изготовления в среднем около 200 шин, после чего ее утилизируют. Достаточно большая толщина диафрагмы и низкая теплопроводность резины предъявляют высокие требования к подаваемому внутрь диафрагмы теплоносителю, вплоть до использования в ряде случаев перегретой воды вместо пара, поскольку теплоемкости пара не хватает. Для получения перегретой воды на шинных заводах создаются специальные участки с необходимым оборудованием и обслуживающим его персоналом. Трудо- и энергозатраты на производство перегретой воды гораздо выше, чем для производства пара.
Но и при использовании пара порядка 20% (учитывая соотношение массы грузовой шины - 60 кг и массы диафрагмы - 15 кг) полезного тепла используется непродуктивно. Кроме того, для введения диафрагмы внутрь сырой покрышки и последующего ее отсоединения от покрышки после процесса вулканизации служит специальный механизм, усложняющий конструкцию форматора-вулканизатора.
Раскрытие изобретения.
Задача изобретения - упрощение технологического процесса вулканизации шин, сокращение времени и энергозатрат при вулканизации, упрощение конструкции форматора-вулканизатора, сокращение количества производственных отходов.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе вулканизации покрышек пневматических шин, при котором покрышку собирают на сборочном барабане, затем невулканизованную покрышку помещают в вулканизационный пресс диафрагменного типа с пресс-формой, подают во внутреннюю полость диафрагмы теплоноситель, обеспечивающий процесс вулканизации, согласно изобретению при сборке покрышки на сборочном барабане в качестве первого внутреннего слоя используют свулканизованную резину, исполняющую в дальнейшем роль диафрагмы, во внутренней части пресс-формы размещают два регулировочных кольца с зазором между ними 10-20 мм, обеспечивающих подачу теплоносителя непосредственно во внутреннюю полость покрышки под оптимальным давлением, обеспечивают герметизацию пресс-формы заглушками, которые устанавливают в верхней и нижней частях пресс-формы, а по окончании процесса вулканизации первый внутренний слой, исполняющий роль диафрагмы, оставляют в покрышке в качестве ее составной части. При этом процесс вулканизации происходит в следующем режиме: для придания заготовке необходимой формы, вытеснения лишнего воздуха и обеспечения герметизации подают воздух под давлением 3 атм, далее осуществляют формовку, используя в качестве теплоносителя пар 6 атм, далее осуществляют вулканизацию, используя в качестве теплоносителя пар 12 атм.
В этом способе вулканизации также выбирают толщину свулканизованной резины, исполняющей роль диафрагмы, в пределах 0,5 - 2,5 мм в зависимости от габаритов изготовляемой покрышки пневматической шины.
В предлагаемом способе, ввиду отсутствия штатной диафрагмы, отпадает необходимость использования механизма привода диафрагмы, что упрощает конструкцию форматора-вулканизатора. Использование регулировочных колец позволяет решить возникающую при отсутствии диафрагмы проблему удержания бортов без привлечения дополнительных механических устройств, которые, в свою очередь, являются причиной возникновения бортовых дефектов (И. П. Цыганок "Вулканизационное оборудование шинных заводов", М. 1967 г., стр.87-90). Возникающая после удаления диафрагмы и привода диафрагмы разгерметизация пресс-формы устраняется установкой заглушек.
Краткое описание чертежей.
На Фиг.1 изображено сечение пресс-формы форматора вулканизатора до предлагаемой модернизации.
На Фиг.2 изображено сечение пресс-формы форматора вулканизатора после предлагаемой модернизации.
На Фиг.З изображено сечение механизма управления диафрагмой до предлагаемой модернизации.
На Фиг.4 изображено сечение механизма управления диафрагмой после предлагаемой модернизации.
Лучший вариант осуществления изобретения.
На Фиг.1 представлена конструкция существующего форматора- вулканизатора. Из механизма форматора-вулканизатора, состоящего из запорного устройства верхнего кольца диафрагмы 2, верхнего зажимного кольца диафрагмы 3, нижнего зажимного кольца диафрагмы 4, штока подъема верхнего кольца диафрагмы 5 и пресс-формы 1 , в которую помещается заготовка покрышки 7 и диафрагма 6, удаляются элементы привода диафрагмы: запорное устройство верхнего кольца диафрагмы 2, верхнее зажимное кольцо диафрагмы 3, нижнее зажимное кольцо диафрагмы 4, шток подъема верхнего кольца диафрагмы 5.
На Фиг.2 представлена конструкция форматора-вулканизатора после подготовки для работы по предлагаемому способу. Для обеспечения герметичности пресс-формы 1 на месте демонтированного механизма устанавливаются (привариваются) заглушка верхней половины пресс-формы 8 и заглушка 9 в гильзе механизма привода диафрагмы. Роль диафрагмы 6 в новом устройстве выполняет первый внутренний свулканизованный слой заготовки покрышки. В пресс-форму 1 помещают заготовку покрышки 7 с предварительно собранным первым слоем свулканизованной резины, во внутренней части пресс-формы 1 размещены два регулировочных кольца 10 с зазором между ними.
На Фиг.З представлена конструкция существующего центрального механизма привода диафрагмы форматора-вулканизатора. Основными его деталями являются: 11 - блок цилиндров, 12 - гильза, 13 - поршень, 14 - крышка, 15 - головка телескопов, 16 - грундбукса, 17 - поршень, 18 - грунд букса, 19 - основание, 20 - трубка.
На Фиг.4 представлена конструкция центрального механизма привода диафрагмы после модернизации. Из него удалены: поршень 13, поршень 17, трубка 20. Для герметизации механизма после удаления указанных деталей устанавливается (приваривается) под крышкой 14 в гильзе 12 заглушка 9. В основании 19 для перекрытия каналов подачи гидравлики устанавливаются заглушки 21.
Таким образом, изменения в конструкции форматора-вулканизатора заключаются в следующем:
1. Извлечение штока в сборе (трубка и соответствующие поршни) центрального механизма привода диафрагмы. 2. Установка обеспечивающих герметичность заглушек в верхней и нижней частях пресс-формы.
3. Установка во внутренней полости пресс-формы двух регулировочных колец с небольшим (10-20 мм) зазором между ними.
Предлагаемый способ вулканизации работает следующим образом. В форматоре-вулканизаторе диафрагменного типа для вулканизации пневматических шин, содержащем вулканизационный пресс диафрагменного типа, пресс-форму, состоящую из верхней и нижней половин, и диафрагму, удаляются диафрагма и механизм привода диафрагмы, для сохранения герметичности пресс-формы в верхнюю и нижнюю части форматора- вулканизатора устанавливаются заглушки, при этом во внутренней части пресс-формы размещаются два регулировочных кольца с зазором между ними 10-20 мм, обеспечивающих подачу теплоносителя непосредственно во внутреннюю полость покрышки под оптимальным давлением.
При сборке невулканизованной шины на сборочном барабане первым внутренним слоем собирается уже свулканизованная резина, исполняющая в дальнейшем роль диафрагмы. Поскольку в процессе вулканизации этот слой сваривается с сырой покрышкой и остается ее составной частью, то, для увеличения сцепления со вторым слоем, первый слой может быть свулканизован не на всю толщину, а только на определенную внешнюю часть.
Далее, в полном соответствии с существующей технологией, сырая заготовка помещается в пресс-форму. Пресс-форма закрывается и подается воздух под давлением 3 атм для придания заготовке необходимой формы и обеспечения дальнейшей герметизации. Для ускорения процесса вулканизации, в зависимости от конкретной технологии, воздух может быть предварительно нагрет, находиться в смеси с паром, полностью заменяться паром и т.п. - принципиальным является создание необходимого давления. Таким образом, первоначальная герметизация осуществляется по аналогии с установкой бескамерных шин на обод колеса. Подачей в полость покрышки воздуха (пара) под давлением борта покрышки раздуваются и «защелкиваются» в соответствующих частях пресс-формы. Использование такого способа фиксации покрышки позволяет отказаться от добавления в общую конструкцию механических устройств удержания сырых бортов покрышки, которые не только усложняют конструкцию, но и приводят к возникновению дефектов бортов. Далее, при формовке, в качестве теплоносителя подается греющий пар 6 атм, а при вулканизации - вулканизирующий пар 12 атм. По окончанию процесса вулканизации первый внутренний слой, исполняющий роль диафрагмы, остается в покрышке в качестве ее составной части.
Поскольку в качестве диафрагмы первому, предварительно свулканизованному, слою покрышки нужно отработать только один производственный цикл, то требования к толщине и качеству резины существенно ниже, чем к ныне используемым диафрагмам. В частности, толщина этого слоя может быть выбрана в пределах 0,5 - 2,5 мм, в зависимости от габарита изготовляемой покрышки.
Промышленная применимость.
За счет использования предлагаемой технологии достигаются следующие экономические и технологические эффекты:
1. Отпадает необходимость изготовления/приобретения специальных высококачественных диафрагм.
2. Отсутствуют отходы в виде отработавших свой цикл диафрагм.
3. Снижаются требования к теплоносителю. Соответственно, сокращаются энергозатраты.
4. Упрощается конструкция центрального механизма форматора- вулканизатора. Соответственно, упрощается обслуживание и снижается риск простоя из-за выхода из строя указанного оборудования.
5. Упрощается технологический процесс вулканизации шины: исключаются операции ввода/вывода диафрагмы и покрытия внутренней части сырой покрышки специальным раствором, чтобы исключить прилипание покрышки к диафрагме.
6. Сокращается время вулканизации шины за счет отсутствия потерь на нагрев штатной диафрагмы. Соответственно, повышается производительность труда, сокращаются энергозатраты на единицу продукции.
7. Сокращаются расходы на гидравлику вследствие отсутствия центрального механизма привода диафрагмы.
8. Высвобождаются трудовые ресурсы, задействованные на изготовлении диафрагм и обслуживании оборудования изготовления перегретой воды (если таковая используется).
Необходимые для работы по новой технологии изменения в конструкции форматора-вулканизатора не требуют привлечения специализированных организаций и могут быть выполнены двумя работниками предприятия в течение трех-четырех часов. При необходимости возврата к старой технологии потребуется всего полтора-два часа работы.
Next Patent: COMPOSITE CARBON-CONTAINING MATERIAL FOR MINT ITEMS