Heizpresse und Verfahren zur Vulkanisation eines Fahrzeugreifens in dieser Heizpresse unter Vakuum

Die Erfindung betrifft eine Heizpresse zum Vulkanisieren eines Fahrzeugreifens mit einem Heizpressen-Oberteil und einem Heizpressen-Unterteil, wobei an dem Heizpressen- Oberteil ein kreisringförmiges Hauben-Oberteil mit einem die Formteile einer Vulkanisierform aufweisenden Container angeordnet sind und wobei das Heizpressen- Oberteil derart in axialer Richtung verfahrbar ist, dass das Hauben-Oberteil auf das Heizpressen-Unterteil zur Bildung eines geschlossenen Haubeninnenraumes fahrbar ist.

Das Heizpressen-Oberteil und das Heizpressen-Unterteil stehen mit dem Container derart in Verbindung, so dass über einen in axialer Richtung erfolgenden Gesamthub, die Formteile der Vulkanisierform in radialer Richtung schließbar sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Vulkanisation eines Rohreifens in dieser vorgenannten Heizpresse unter Vakuum.

Die vorbeschriebene Heizpresse ist eine Standard-Heizpresse zum Vulkanisieren von Fahrzeugreifen unter atmosphärischen Bedingungen.

Die Heizpresse umfasst einen sogenannten Container, welcher die eigentliche segmentierte Vulkanisierform mit den dem Reifen formgebenden Formsegmenten und Seitenwandschalen sowie Wulstringen umfasst. Zudem sind Heizkammern zum Temperieren der formgebenden Teile angeordnet. Der Container ist während der Vulkanisation von einer geschlossenen Haube umgeben, welche im Stand der Technik primär zur Temperaturisolation während der Vulkanisation dient.

Um Fehlstellen an der Reifenoberfläche möglichst zu vermeiden, muss die Luft zwischen der Oberfläche des Rohreifens und der formgebenden Oberfläche der Formteile der Vulkanisierform entfernt werden. Hierzu ist es generell bekannt, dass 1000 bis 5000 Entlüftungsventile in den Formteilen vorzusehen sind. Durch diese Entlüftungsventile wird die Luft aus dem Formenhohlraum nach radial und axial außen durch Entlüftungskanäle abgeführt. Jedoch müssen die Formteile einer neuen Vulkanisierform mit diesen Ventilen bestückt werden. Weiterhin neigen diese Ventile durch eindringendes Gummi von dem zu vulkanisierenden Reifen zum Verdrecken, so dass diese aufwändig ausgetauscht oder gereinigt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizpresse zum Vulkanisieren eines Fahrzeugreifens unter Vakuum bereitzustellen, mit welcher zuverlässig Fahrzeugreifen unter Vakuum und unter Verzicht auf Entlüftungsventile in der Vulkanisierform vulkanisiert werden kann. Es ist ebenfalls die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum zeiteffizienten Vulkanisieren eines Fahrzeugreifens unter Vakuum zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird in Bezug auf die Heizpresse gelöst, indem

- im Hauben-Oberteil eine Pressenplatte oberhalb des Containers derart angeordnet ist, dass diese Pressenplatte und somit der Container in axialer Richtung verfahrbar sind

- das Heizpressen-Oberteil, das Heizpressen-Unterteil und die Pressenplatte mit dem Container derart in Verbindung stehen, so dass beim Herunterfahren des Heizpressen- Oberteils und der Pressenplatte über einen in axialer Richtung erfolgenden Gesamthub, bei dem das offene Ende des Hauben-Oberteils auf das Heizpressen-Unterteil fährt, die Formteile der Vulkanisierform in radialer Richtung schließbar sind,

- eine vakuumdichte Dichtung zumindest in der Stirnfläche eines Hauben-Teils angeordnet ist,

- beim ersten Hub das Hauben-Oberteil derart verfahrbar ist, dass dieses auf dem Heizpressen-Unterteil aufsitzt und der Innenraum der Haube durch die Dichtungen vakuumdicht schließbar ist, während die Vulkanisierform jedoch noch luftdurchlässig geöffnet ist und

- eine Pumpe und ein Vakuumtank angeordnet sind, mittels derer im Innenraum der Haube nach dem ersten Hub ein Vakuum erzeugbar ist, wobei der Vakuumtank und die Pumpe mit dem Innenraum der Haube in Verbindung stehen und wobei der Vakuumtank und die Pumpe miteinander in Verbindung stehen und

- beim zweiten Hub der Container durch die Pressenplatte derart verfahrbar ist, dass die Vulkanisierform unter Vakuumbedingungen im Innenraum der Haube vollständig schließbar ist.

Das Vakuum, welches nach dem ersten Hub innerhalb des geschlossenen Haubeninnenraumes erhaltbar ist, dient dazu, die Luft aus der noch nicht vollständig geschlossenen Vulkanisierform, insbesondere zwischen der äußeren Oberfläche des Reifens und den Formflächen der formenden Teile der Vulkanisierform zu entfernen. Nach dem zweiten, unter Vakuumbedingungen im Haubeninnenraum erfolgenden zweiten Hub durch die zusätzliche, im Haubeninnenraum zwischen oberer Seite des Containers und Hauben-Oberteil axial verlaufenden Pressenplatte, ist die Vulkanisierform vollständig schließbar. Die in der Stirnfläche des Haubenoberteils angeordnete Dichtung wird nur auf Druck beansprucht und ist somit zuverlässig und haltbar dichtend. Der zu vulkanisierenden Reifen ist hochqualitativ und ohne Fehlstellen zu fertigen.

Wesentlich ist weiterhin, dass die Vulkanisierform selber keine Entlüftungsmittel zur Entlüftung des Formenhohlraumes aufweist. Durch die Vulkanisation unter Vakuum wird auf die im Stand der Technik in der Vulkanisierform angeordneten 1000 bis 5000 Entlüftungsventile verzichtet, durch welche die Luft aus dem Formenhohlraum nach radial außen abgeleitet wird. Hierdurch ist eine Nachbearbeitung der durch die Entlüftungsmittel erhaltenen Gummiaustriebe am Reifen und ein Austausch bzw. die Reinigung nicht mehr funktionsfähiger Entlüftungsventile nicht mehr notwendig. Dieses ist zeit- und kostengünstig. Zudem erhält der vulkanisierte Reifen durch die Vulkanisation unter Vakuum eine äußere Form, welche absolut frei von Fehlstellen ist und dadurch perfekt anmutet. Es ist selbstverständlich, dass die Haube bzw. Heizpresse zum Erhalt eines vakuumdichten Haubeninnenraumes weitere Dichtungen aufweisen kann. An dem Container oder der Vulkanisierform selber sollen ausdrücklich keine Veränderungen hinsichtlich luftdichtender Maßnahmen vorgenommen sein.

Der Begriff Vakuum meint Luftdruck im Bereich von 950mbar (abs) bis 0, Imbar (abs). Die Ringdichtung weist vorzugsweise einen runden, eckigen oder flachen Querschnitt auf.

Zweckmäßig ist es, wenn ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Aktuator angeordnet ist, durch den die Pressenplatte in axialer Richtung verfahrbar ist.

In einer bestimmten Ausführung der Erfindung ist an dem Heizpressen-Unterteil ein Hauben-Unterteil in Form eines Kreisringes angeordnet, wobei der Kreisring des Hauben- Oberteiles und der Kreisring des Hauben-Unterteiles den gleichen Innendurchmesser und den gleichen Außendurchmesser aufweisen und miteinander fluchtend in der Heizpresse angeordnet sind. Hierdurch ist eine sehr zuverlässige Dichtung des Haubeninnenraumes erhalten.

Zweckmäßig ist es, wenn die Dichtung eine Ringdichtungen ist.

Zweckmäßig ist es für eine zuverlässige Dichtleistung, wenn die Ringdichtung in einer kreisringförmigen Nut angeordnet ist, wobei der Durchmesser der Ringdichtungen geringfügig größer als die Tiefe der Nut ist. Geringfügig größer meint, dass die Dichtung beim Einbau in die Nut und im dichtenden Zustand maximal 40% komprimiert wird im Vergleich zur kompressionsfreien Geometrie der Dichtung. Durch die genaue Auslegung der Nut im Verhältnis zur Dichtungsgeometrie wird einer Beschädigung der Dichtung(en) zusätzlich vorgebeugt und die Haltbarkeit verbessert.

In einer Ausführung der Erfindung bestehen die Ringdichtung aus Vollmaterial. Das Vollmaterial kann aus einem oder mehreren für Dichtungen bekannten Materialien wie zum Beispiel FKM oder FFKM bestehen. Diese Dichtungen sind kostengünstig und einfach handzuhaben.

In einer anderen Ausführung der Erfindung ist die Ringdichtung ein in ihrem Durchmesser veränderbarer Schlauch. Dieses hat den Vorteil, dass die Ringdichtung geringer belastet wird und erst dann in seinem Durchmesser vergrößert wird, wenn die Dichtwirkung erforderlich ist. Vorteilhaft ist es, wenn die Ringdichtungen differentiell gepumpte Doppelringdichtungen sind. Dieses hat den Vorteil, dass etwaige Leckagen mit geringen Pumpleistungen kompensiert werden können.

Zweckmäßig ist es, wenn der Vakuumtank ein Volumen aufweist, welches etwa 5 bis lOmal größer als das Volumen der geschlossenen Haube (inklusive Form, Container, Pressenplatte, Reifenrohling, Heizbalg) ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass in der Haube zuverlässig ein Vakuum erzeugbar ist. Zudem ist die erforderliche Zeit für das Erzeugen des notwendigen Vakuums signifikant reduziert. Dieses kann im Rahmen des normalen Be- und Entladeprozeßes stattfinden.

In Bezug auf das Verfahren mit einer vorgenannten Heizpresse wird die Erfindung dadurch gelöst, dass man folgende Schritte nacheinander ausführt: a) Beladen der geöffneten Heizpresse durch Einlegen des zu vulkanisierenden Rohreifens in den Container b) Verfahren des Heizpressen-Ob erteil s in axialer Richtung um den ersten Hub in Richtung Heizpressen-Unterteil, bis die Stirnfläche des Hauben-Oberteils auf dem Heizpressen- Unterteil aufsetzt, um einen vakuumdicht geschlossenen Haubeninnenraum zu erhalten, während die Vulkanisierform nur zum Teil geschlossen ist c) nur im Fall, dass die Ringdichtung ein in ihrem Durchmesser veränderbarer Schlauch ist: Aufpumpen der kreisringförmigen Schlauchdichtung, um den Haubeninnenraum vakuumdicht abzudichten d) Öffnen der Verbindung zwischen Vakuumtank und Haubeninnenraum zur Erzeugung eines Teil-Vakuums in dem vakuumdicht geschlossenen Haubeninnenraum durch Druckausgleich zwischen Vakuumtank und Haubeninnenraum e) bei Erhalt des Teil-Vakuums im Haubeninnenraum: Schließen der Verbindung zwischen Vakuumtank und Haubeninnenraum, Öffnen der Verbindung zwischen Haubeninnenraum und Pumpe und Abpumpen der restlich verbliebenden Luft aus dem Haubeninnenraum zur Erzeugung des Vakuums f) Verfahren der Pressenplatte im Heizpressen-Oberteil um den zweiten Hub, bei dem man den Container derart verfährt, so dass die Vulkanisierform vollständig geschlossen wird und anschließendes Schließen der Verbindung zwischen dem Haubeninnenraum und der Pumpe g) Vulkanisation des Rohreifen und Öffnen der Verbindung zwischen Pumpe und Vakuumtank und Erzeugung eines Vakuums im Vakuumtank, wobei die Verbindung der Pumpe zu dem Haubeninnenraum und die Verbindung des Vakuumtanks zum Haubeninnenraum jeweils geschlossen sind h) Öffnen der Heizpresse und Entladen des fertig vulkanisierten Reifens und zur Vulkanisierung jedes weiteren Reifens Wiederholung der Schritte a) - h).

Vorteilhaft ist es, wenn man zur Erleichterung von Schritt h) vorher ein weiteres in der Haube angeordnetes Ventil zum Brechen des Vakuums in der Haube öffnet und anschließend wieder schließt.

Ein Ausführungsbeispiel einer Heizpresse und das Verfahren zur Vakuum-Vulkanisation eines Fahrzeugluftreifens samt weiterer Vorteile sind anhand der nachfolgenden schematischen Figuren 1 bis 4 beschrieben. Es zeigen die:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Heizpresse mit Container im geöffneten Zustand;

Fig. 2 die Heizpresse der Fig. 1 in der Schließphase nach einem ersten Hub;

Fig. 3 die Heizpresse der Fig. 1 und der Fig. 2 in geschlossenem Zustand nach einem zweiten Hub.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Heizpresse 1 mit einem Container 2 im geöffneten Zustand. Der Reifenrohling kann in die Heizpresse 1 eingebracht werden.

Die Heizpresse 1 umfasst ein Heizpressen-Oberteil 3, welches mit einem kreisringförmigen Hauben-Oberteil 4 in Verbindung steht und ein Heizpressen-Unterteil 6, welches mit einem kreisringförmigen Hauben-Unterteil 7 in Verbindung steht und weist die entsprechenden Mechanismen zum Positionieren des zu vulkanisierenden Reifens, zur Betätigung der Bestandteile der Vulkanisationsform, zum Einbringen der Heizmedien und zum Entfernen des fertig vulkanisierten Reifens auf. Im Hauben-Oberteil 4 ist eine Pressenplatte 23 oberhalb des Containers 2 derart angeordnet ist, dass diese Pressenplatte 23 und somit der Container 2 in axialer Richtung PI verfahrbar ist. Der Container 2 ist während des Vulkanisationsvorganges durch die Haube 4, 7 umschlossen. Das kreisringförmige Hauben-Oberteil 4 und das kreisringförmige Hauben-Unterteil 7 weisen den gleichen Innendurchmesser und den gleichen Außendurchmesser auf und sind mit ihren Stirnflächen 24, 25 fluchtend in der Heizpresse 1 angeordnet.

Es ist ein „Mittenmechanismus“ 8 angeordnet. Dieser ist -soweit notwendig - ebenfalls mit Dichtungen 9 bestückt, um eine Vakuumdichtheit zwischen Mittenmechanismus und Heizpressen-Ober- und Unterteil 3, 6 herzustellen. An dem Mittenmechanismus 8 ist ein Heizbalg (nicht dargestellt) befestigt, welcher in den Reifenrohling (nicht dargestellt) einfügbar ist. Zudem sind Düsen (nicht dargestellt) am Mittenmechanismus 8 angeordnet, durch welche ein Heizmedium in den Heizbalg (nicht dargestellt) eingebracht werden kann.

Das Haubenoberteil 4 und das Haubenunterteil 7 sind luftdicht bzw. vakuumdicht ausgeführt und bilden in geschlossenem Zustand einen vakuumdichten Haubeninnenraum 12 aus. Um die Stirnflächen 24, 25 der beiden Hauben 4, 7 im geschlossenen Zustand vakuumdicht zu dichten, ist eine Ringdichtung 5 in der Stirnfläche 24 des Hauben- Oberteiles 4 angeordnet. Weitere Ringdichtungen 9 dichten den Mittenmechanismus und die Verfahrmimik/ Aktuator 26 der Pressenplatte 23 vakuumdicht ab.

Mittels einer Pumpe 10 und einem Vakuumtank 11 ist ein Vakuum in dem Haubeninnenraum (= Innenraum der Haube) 12 erzeugbar, wobei der Vakuumtank 11 und die Pumpe 10 mit dem Innenraum 12 der Haube in Verbindung stehen und wobei der Vakuumtank 11 und die Pumpe 10 miteinander in Verbindung stehen. Durch ein Vakuum im Haubeninnenraum 12, insbesondere während des Einformens und der Vulkanisation des Reifens, ist auf übliche in der Formfläche der Vulkanisierform angeordnete Entlüftungsventile komplett verzichtet. Der Container 2 ist ein üblicher, bereits im Stand der Technik bekannter Container 2.

Der Container 2 beinhaltet die segmentierte Vulkanisierform mit einer unteren Heizplatte 13, einer unteren Seitenwandschale 14, einer oberen Heizplatte 15, einer oberen Seitenwandschale 16, einem unteren Wulstring 17 und einem oberen Wulstring 18. Zu jenen Bestandteilen der Vulkanisationsform, die zum Öffnen und Schließen in senkrechter (= axialer) Richtung (Pfeil PI) bewegt werden, gehören der Segmentring 19 bestehend aus sieben bis neun Segmentschuhen 20 und die daran befestigten Profil-ZFormsegmente 21 sowie die obere Seitenwandschale 16 mit dem oberen Wulstring 18. Die Segmentschuhe 20 werden zum Schließen und Öffnen der Vulkanisationsform radial, in Richtung des Pfeiles P2, auseinandergefahren. An der oberen Heizplatte 15 ist ein Schließring 22 angeordnet, welcher eine abgeschrägte Innenfläche aufweist, die mit abgeschrägten Außenflächen der Segmentschuhe 20 des Segmentringes 19 derart zusammen wirken, dass beim Schließen der Vulkanisationsform die Segmentschuhe 20 in radialer Richtung zum geschlossenen Segmentring 19 zusammengefahren werden. In der unteren Heizplatte 13, der oberen Heizplatte 15 und im Schließring 22 sind Heizkammern enthalten, in welche zum Vulkanisieren des Reifens zumindest ein Heizmedium, insbesondere Sattdampf (Wasserdampf) eingeleitet wird. Auf diese Weise wird der Rohreifen (nicht dargestellt) von außen über die Segmentschuhe 20, die Seitenwandschalen 14, 16 und die Wulstringe 17, 18 beheizt, sodass diese Heizung üblicherweise als Außenheizung bezeichnet wird.

Ein üblicher Heizbalg (nicht dargestellt) ist in bekannter Weise angeordnet und wird mit zumindest einem Heizmedium unter Druck befüllt, um den Rohreifen in der Form von innen her zu zentrieren, wobei der Heizbalg in eine reifengemäße Torusform gebracht wird. Nachdem der Rohreifen über den Heizbalg von innen erhitzt wird, wird diese Art der Heizung als Innenheizung bezeichnet.

In der Fig. 2 ist die Heizpresse 1 der Fig. 1 in der Schließphase nach einem ersten Hub Hi dargestellt.

Das Heizpressen-Oberteil 3 ist um den ersten Hub Hi verfahren, so dass die Stirnfläche 24 des Hauben-Oberteils 4 auf der Stirnfläche 25 des Hauben-Unterteils 7 aufsitzt. Die Pressenplatte im Hauben-Oberteil ist noch in ihrer ursprünglichen Position und somit noch nicht verfahren. Es ist ein geschlossener vakuumdichter Haubeninnenraum 12 erhalten, während die Vulkanisierform nur zum Teil geschlossen ist. Im Fall, dass die Ringdichtung 5 ein in seinem Durchmesser veränderbarer Schlauch ist, wird diese aufgepumpt, um die Haube 4, 7 vakuumdicht abzudichten. Es wird die Verbindung zwischen Vakuumtank 11 und Haubeninnenraum 12 zur Erzeugung eines Teil-Vakuums in dem vakuumdicht geschlossenen Haubeninnenraum 12 durch Druckausgleich zwischen Vakuumtank 11 und Haubeninnenraum 12 geöffnet. Bei Erhalt des Teil-Vakuums im Haubeninnenraum 12 wird die Verbindung zwischen Vakuumtank 11 und Haube 4, 7 geschlossen, die Verbindung zwischen Haubeninnenraum 12 und Pumpe 10 geöffnet und die restlich verbliebende Luft aus dem Haubeninnenraum 12 zur Erzeugung des Vakuums abgepumpt.

Die Fig. 3 zeigt die Heizpresse der Fig. 1 und der Fig. 2 in geschlossenem Zustand nach einem zweiten Hub H2. Nachdem im Innenraum 12 der geschlossenen Haube 4, 7 der Fig.

2 ein Vakuum erzeugt ist, wird nun durch die Ausführung eines zweiten Hubes H2, bei dem die Pressenplatte 23 den Container 2 in axialer Richtung PI mittels eines Aktuators 26 verfährt, die luftleere Vulkanisierform komplett geschlossen und die Verbindung zwischen Vakuumtank 11 und Haube 4, 7 geschlossen.

Anschließend schließt man die Verbindung zwischen dem Haubeninnenraum 12 und der Pumpe 10. Es erfolgt die Vulkanisation des Rohreifen.

Bei einem PKW-Reifen dauert das Vulkanisieren desselben etwa 15 Minuten. Während dieser Zeit wird die Verbindung zwischen Pumpe 10 und Vakuumtank 11 zur Erzeugung eines Vakuums im Vakuumtank 11 geöffnet, wobei die Verbindung der Pumpe 10 zur Haube 4, 7 und die Verbindung des Vakuumtanks 11 zur Haube 4, 7 jeweils geschlossen sind. Nach erfolgter Vulkanisation des Reifens wird das Volumen des Haubeninnenraumes 12 über ein Ventil belüftet (nicht dargestellt) und die Heizpresse 1 geöffnet, um den fertig vulkanisierten Reifen aus dem die Vulkanisierform aufweisenden Container 2 zu entladen. Hierzu fährt zunächst die Pressenplatte 23 mit dem Container 2 nach oben und die Profilsegmente 21 werden gleichzeitig in radialer Richtung P2 nach außen verfahren. Anschließend fährt das Hauben-Oberteil 4 hoch und der Reifen wird freigegeben. Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Heizpresse

2 Container

3 Heizpressen-Oberteil

4 Hauben-Oberteil

5 Ringdichtung

6 Heizpressen-Unterteil

7 Hauben-Unterteil

8 Mittenmechanismus

9 Ringdichtung

10 Pumpe

11 Vakuumtank

12 Innenraum der Haube = Haubeninnenraum

13 untere Heizplatte

14 untere Seitenwandschale

15 obere Heizplatte

16 obere Seitenwandschale

17 unterer Wulstring

18 oberer Wulstring

19 Segmentring

20 Segmentschuh

21 Profilsegment / Formsegment

22 Schließring

23 Pressenplatte

24 Stirnfläche des Hauben-Oberteils

25 Stirnfläche des Hauben-Unterteils

26 Aktuator Hi erster Hub

H2 zweiter Hub

P 1 Axi al e Ri chtung

P2 Radiale Richtung