專利名稱：熱氮硫化輪胎的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橡膠行業(yè)，具體涉及硫化輪胎的方法和設(shè)備。
本發(fā)明作出以前，傳統(tǒng)的輪胎硫化的方法是把熱水和蒸汽為介質(zhì)，即向輪胎模具內(nèi)的膠囊充入熱水或蒸汽；以單模、雙?；蛑拮鳛檩喬チ蚧脑O(shè)備。但是，這種方法需要龐大的鍋爐、熱水處理系統(tǒng)不但占地面積大、成本高。對環(huán)境有污染，而且由于蒸汽和過熱水對輪胎和膠囊的熱氧老化而導(dǎo)致膠囊和輪胎的使用壽命降低。所以近20年來世界上很多輪胎生產(chǎn)廠家都在探索用氮氣等惰性氣體替代過熱水來硫化輪胎，他們的方法是1．將胎胚置入模型；2．將0．0138～0．2756MPa的低壓氮氣充入膠囊進(jìn)行胎胚的定型；3．將1．378～1．722MPa高壓蒸汽充入膠囊，提供硫化所需熱量，根據(jù)輪胎規(guī)格和品種不同，這步驟可持續(xù)2～6分鐘；4．充入高壓氮氣(≥2．067MPa)以提高剩余硫化時間內(nèi)膠囊的內(nèi)壓；5．排空膠囊，取出輪胎。
這種方法顯然降低了生產(chǎn)成本，提高了輪胎的質(zhì)量，延長了膠囊的使用壽命，有利于環(huán)境保護(hù)(見《輪胎工業(yè)》1999年19卷)。但是它的不足之處也很明顯1．輪胎硫化過程中蒸汽與氮氣混合，造成高溫高壓下的氮氣不純，而使膠囊和輪胎亦存在過氧老化問題；2．輪胎硫化需要大量的熱量，而僅僅在硫化初期充入高壓蒸汽作為熱源是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以這種方法相對延長了輪胎的硫化時間；3．蒸汽凝結(jié)成水以后聚集在膠囊的下半側(cè)，所以會造成輪胎硫化的不均勻性；4．由于氮氣里含有大量水，所以氮氣的重復(fù)利用率太低，從而相對提高了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明為解決上述問題提供一種輪胎硫化效果好，節(jié)約能源降低硫化成本的熱氮硫化輪胎的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種熱氮硫化輪胎的方法，包括輪胎硫化過程，在輪胎硫化時，直接向硫化機(jī)或硫化罐的輪胎模具內(nèi)的膠囊充入加熱、加壓后的純氮氣。
上述充入膠囊內(nèi)的氮氣，在膠囊內(nèi)的溫度時160～180±2℃，壓力穩(wěn)定在2～3MPa。
上述向膠囊內(nèi)充入加熱、加壓后的純氮氣的具體步驟如下1)．從空氣中提取氮氣并收集在儲氣罐里；2)．將儲氣罐的氮氣經(jīng)過一次壓縮機(jī)加壓到2．5～3．5MPa后送入一次儲壓罐中；3)．將輪胎的的胎胚用壓力是0．02～0．2MPa的空氣均勻定型并且裝入模具中；4)．將一次儲壓罐的氮氣通過一次氣體加熱器，使氮氣溫度達(dá)到110±2℃后，通過硫化機(jī)或硫化罐原來一次水的進(jìn)口送入膠囊，膠囊內(nèi)的氮氣的壓力降至1．2～1．8MPa，并將膠囊內(nèi)定型時留下的空氣排出；5)．將儲氣罐的氮氣經(jīng)過二次壓縮機(jī)加壓到3．5～4．5MPa后送入二次儲壓罐中；6)．將二次儲壓罐的氮氣通過二次氣體加熱器，使氮氣溫度達(dá)到180±2℃后，通過硫化機(jī)或硫化罐原來二次水的進(jìn)口送入膠囊，膠囊內(nèi)的氮氣的壓力為2．0～3．0MPa，溫度為160～180±2℃；7)．保持二次氮通路與儲氣罐循環(huán)，保持膠囊內(nèi)氮氣的溫度和壓力符合要求；8)．硫化輪胎。
上述從空氣中提取氮氣的步驟是1)．空氣加壓到1．0MPa后送入空氣罐；2)．空氣罐中的空氣送入冷干機(jī)中排水；3)．排水后的空氣送入PSV負(fù)離子分子篩提取氮氣。
上述一次儲氣罐的最佳壓力是2．5MPa，二次儲氣罐的最佳壓力是4．0MPa；輪胎硫化時膠囊內(nèi)氮氣的壓力最佳為2．6MPa，溫度為180℃。
一種專用于上述方法的熱氮硫化輪胎的設(shè)備，氮氣儲氣罐設(shè)有進(jìn)氣口、循環(huán)進(jìn)氣口、一次氮出氣口和二次氮出氣口；一次氮出氣口經(jīng)過管路在一次空壓機(jī)的帶動下將氮氣送入一次儲壓罐的進(jìn)口，一次儲壓罐的出口經(jīng)過管路連接一次氣體加熱器的進(jìn)口，一次氣體加熱器的出口經(jīng)過選擇閥門連接硫化罐或硫化機(jī)的原一次水進(jìn)口，形成一次氮通路；二次氮出氣口經(jīng)過管路在二次空壓機(jī)的帶動下將氮氣送入二次儲壓罐的進(jìn)口，二次儲壓罐的出口經(jīng)過管路連接二次氣體加熱器的進(jìn)口，二次氣體加熱器的出口經(jīng)過選擇閥門連接硫化罐或硫化機(jī)的原二次水進(jìn)口，形成二次氮通路；硫化機(jī)或硫化罐的原一次水進(jìn)口通過隔離一次通路的閥門連接氮氣儲氣罐的循環(huán)進(jìn)氣口，形成循環(huán)通路；氮氣儲氣罐的進(jìn)氣口通過選擇閥門連接制氮裝置或液氮罐。
上述制氮裝置是，兩個可互相反吹的PSV制氮機(jī)。
上述一次氮通路、二次氮通路、循環(huán)通路均在必要位置設(shè)置閥門。
一種專用于熱氮硫化輪胎的設(shè)備的儲氣罐，包括罐體、進(jìn)氣口和出氣口，所述的儲氣罐的罐體內(nèi)壁置有溫度傳感器；所述儲氣罐的進(jìn)氣口和／或出氣口安裝流量計。
一種專用于熱氮硫化輪胎的設(shè)備的氣體加熱器，包括箱體和設(shè)置于箱體內(nèi)的氣管，所述氣管纏繞成橫截面是圓形的兩層結(jié)構(gòu)，兩層氣管之間圓周均布6個電加熱器，氣管采用導(dǎo)熱良好的金屬材料制成。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1．提高輪胎質(zhì)量輪胎硫化的壓力與溫度的連續(xù)性好，避免了輪胎硫化過程中壓力與溫度的驟升、驟降而對輪胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的損害。這種方法和工藝硫化的輪胎，在輪胎耐久性實驗機(jī)上可跑200個小時，而國家標(biāo)準(zhǔn)是57個小時。
2．延長了膠囊的使用壽命由于硫化過程中，即在高溫高壓下，膠囊內(nèi)的純凈的氮氣，所以膠囊的過熱老化問題基本不存在，膠囊的壽命可延長100％。
3．提高了勞動生產(chǎn)率輪胎硫化實際上是一定壓力下的一個熱交換過程，而氮氣的高溫高壓是過熱水和蒸汽所不能比擬的，保壓下循環(huán)氮氣能快速補充輪胎硫化所需的熱量和壓力。采用氮氣硫化，可節(jié)約時間10％。
4．降低了生產(chǎn)成本鍋爐、熱水站、熱水的輸送需很大的先期投資和后期維修費用，氮氣的加熱與加壓都由電力完成，減少了能量傳遞過程中的損失，氮氣對整個硫化管路也基本無副腐蝕，節(jié)能可達(dá)50％。
5．有利于環(huán)保氮氣的提取與排放都沒有污染，氮氣的加熱與加壓都由電力直接完成，亦不存在大氣污染。
6．使用范圍廣可應(yīng)用于單模、雙模和柱塞罐；并可隨時調(diào)整氮氣的壓力與溫度以滿足不同輪胎配方的要求。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的氮氣流程圖；圖2是本發(fā)明一個實施例膠囊內(nèi)介質(zhì)的流程圖；圖3是本發(fā)明一個實施例氮氣處理系統(tǒng)原理圖；圖4是本發(fā)明一個實施例儲壓罐的主視圖；圖5是本實用新型一個實施例氣體加熱器的主剖視圖。
如圖1、圖2所示，一種熱氮硫化輪胎的方法，包括輪胎硫化過程，在輪胎硫化時，直接向硫化機(jī)或硫化罐的輪胎模具內(nèi)的膠囊充入加熱、加壓后的純氮氣。根據(jù)輪胎的配方及規(guī)格的不同可以選擇充入膠囊內(nèi)的氮氣在膠囊內(nèi)的溫度和壓力，通常溫度時160～180±2℃，壓力穩(wěn)定在2～3MPa。
向膠囊內(nèi)充入加熱、加壓的純氮氣的具體步驟如下1)．從空氣中提取氮氣并收集在儲氣罐里；2)．將儲氣罐的氮氣經(jīng)過一次壓縮機(jī)加壓到2．5～3．5MPa后送入一次儲壓罐中；3)．將輪胎的的胎胚用壓力是0．02～0．2MPa的空氣均勻定型并且裝入模具中；4)．將一次儲壓罐的氮氣通過一次氣體加熱器，使氮氣溫度達(dá)到110±2℃后，通過硫化機(jī)或硫化罐原來一次水的進(jìn)口送入膠囊，膠囊內(nèi)的氮氣的壓力降至1．2～1．8MPa，并將膠囊內(nèi)定型時留下的空氣排出；5)．將儲氣罐的氮氣經(jīng)過二次壓縮機(jī)加壓到3．5～4．5MPa后送入二次儲壓罐中；6)．將二次儲壓罐的氮氣通過二次氣體加熱器，使氮氣溫度達(dá)到160～180±2℃后，通過硫化機(jī)或硫化罐原來二次水的進(jìn)口送入膠囊，膠囊內(nèi)的氮氣的壓力為2．0～3．0MPa，溫度為160～180±2℃；7)．保持二次氮通路與儲氣罐循環(huán)，保持膠囊內(nèi)氮氣的溫度和壓力符合要求；8)．硫化輪胎。由于氮氣的市場售價比較高，可以從空氣中直接提取氮氣。步驟是1)．空氣加壓到1．0MPa后送入空氣罐；2)．空氣罐中的空氣送入冷干機(jī)中排水；3)．排水后的空氣送入PSV負(fù)離子分子篩提取氮氣。
對于載重輪胎來說，一次儲氣罐的最佳壓力是2．5MPa，二次儲氣罐的最佳壓力是4．0MPa；輪胎硫化時膠囊內(nèi)氮氣的壓力最佳為2．6MPa，溫度為180℃。
如圖2所示，一種專用于上述方法的熱氮硫化輪胎的設(shè)備，氮氣儲氣罐21設(shè)有進(jìn)氣口22、循環(huán)進(jìn)氣口23、一次氮出氣口24和二次氮出氣口25；一次氮出氣口24經(jīng)過管路在一次空壓機(jī)26的帶動下將氮氣送入一次儲壓罐的進(jìn)口27，一次儲壓罐的出口28經(jīng)過管路連接一次氣體加熱器的進(jìn)口29，一次氣體加熱器的出口30經(jīng)過選擇閥門F7連接硫化罐31或硫化機(jī)的原一次水進(jìn)口32，形成一次氮通路；二次氮出氣口25經(jīng)過管路在二次空壓機(jī)33的帶動下將氮氣送入二次儲壓罐的進(jìn)口34，二次儲壓罐的出口35經(jīng)過管路連接二次氣體加熱器的進(jìn)口36，二次氣體加熱器的出口37經(jīng)過選擇閥門F8連接硫化罐或硫化機(jī)的原二次水進(jìn)口38，形成二次氮通路；硫化機(jī)或硫化罐的原一次水進(jìn)口30通過隔離一次通路的閥門F9連接氮氣儲氣罐的循環(huán)進(jìn)氣口23，形成循環(huán)通路；氮氣儲氣罐的進(jìn)氣口22通過選擇閥門連接制氮裝置39或液氮罐40。
由于用分子篩提取氮氣時分子篩會出現(xiàn)飽和，所以將制氮裝置設(shè)計成兩個可互相反吹的PSV制氮機(jī)連接，這樣一個分子篩工作，同時對另一個分子篩反吹，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作。
為了施工、檢修、使用的需要在一次氮通路、二次氮通路、循環(huán)通路的管路上可以任意的設(shè)置閥門。
如圖4所示，一種專用于熱氮硫化輪胎的設(shè)備的儲氣罐，包括罐體1、進(jìn)氣口2和出氣口3，儲氣罐的罐體內(nèi)壁4置有溫度傳感器5；儲氣罐的進(jìn)氣口2和／或出氣口3安裝流量計6。
如圖5所示，一種專用于熱氮硫化輪胎的設(shè)備的氣體加熱器，包括箱體14和設(shè)置于箱體內(nèi)的氣管11，氣管11纏繞成橫截面是圓形的兩層結(jié)構(gòu)，兩層氣管11之間圓周均布6個電加熱器17，氣管11采用導(dǎo)熱良好的金屬材料制成，如碳鋼、不銹鋼等。
權(quán)利要求
1．一種熱氮硫化輪胎的方法，包括輪胎硫化過程，其特征在于在輪胎硫化時，直接向硫化機(jī)或硫化罐的輪胎模具內(nèi)的膠囊充入加熱、加壓后的純氮氣。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氮硫化輪胎的方法，其特征在于上述充入膠囊內(nèi)的氮氣，在膠囊內(nèi)的溫度時160～180±2℃，壓力穩(wěn)定在2～3MPa。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱氮硫化輪胎的方法，其特征在于上述向膠囊內(nèi)充入純氮氣的具體步驟如下1)．從空氣中提取氮氣并收集在儲氣罐里；2)．將儲氣罐的氮氣經(jīng)過一次壓縮機(jī)加壓到2．5～3．5MPa后送入一次儲壓罐中；3)．將輪胎的的胎胚用壓力是0．02～0．2MPa的空氣均勻定型并且裝入模具中；4)．將一次儲壓罐的氮氣通過一次氣體加熱器，使氮氣溫度達(dá)到110±2℃后，通過硫化機(jī)或硫化罐原來一次水的進(jìn)口送入膠囊，膠囊內(nèi)的氮氣的壓力降至1．2～1．8MPa，并將膠囊內(nèi)定型時留下的空氣排出；5)．將儲氣罐的氮氣經(jīng)過二次壓縮機(jī)加壓到3．5～4．5MPa后送入二次儲壓罐中；6)．將二次儲壓罐的氮氣通過二次氣體加熱器，使氮氣溫度達(dá)到180±2℃后，通過硫化機(jī)或硫化罐原來二次水的進(jìn)口送入膠囊，膠囊內(nèi)的氮氣的壓力為2．0～3．0MPa，溫度為160～180±2℃；7)．保持二次氮通路與儲氣罐循環(huán)，保持膠囊內(nèi)氮氣的溫度和壓力符合要求；8)．硫化輪胎。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱氮硫化輪胎的方法，其特征在于上述從空氣中提取氮氣的步驟是1)．空氣加壓到1．0MPa后送入空氣罐；2)．空氣罐中的空氣送入冷干機(jī)中排水；3)．排水后的空氣送入PSV負(fù)離子分子篩提取氮氣。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱氮硫化輪胎的方法，其特征在于上述一次儲氣罐的最佳壓力是2．5MPa，二次儲氣罐的最佳壓力是4．0MPa；輪胎硫化時膠囊內(nèi)氮氣的壓力最佳為2．6MPa，溫度為180℃。
6．一種專用于上述方法的熱氮硫化輪胎的設(shè)備，其特征在于氮氣儲氣罐設(shè)有進(jìn)氣口、循環(huán)進(jìn)氣口、一次氮出氣口和二次氮出氣口；一次氮出氣口經(jīng)過管路在一次空壓機(jī)的帶動下將氮氣送入一次儲壓罐的進(jìn)口，一次儲壓罐的出口經(jīng)過管路連接一次氣體加熱器的進(jìn)口，一次氣體加熱器的出口經(jīng)過選擇閥門連接硫化罐或硫化機(jī)的原一次水進(jìn)口，形成一次氮通路；二次氮出氣口經(jīng)過管路在二次空壓機(jī)的帶動下將氮氣送入二次儲壓罐的進(jìn)口，二次儲壓罐的出口經(jīng)過管路連接二次氣體加熱器的進(jìn)口，二次氣體加熱器的出口經(jīng)過選擇閥門連接硫化罐或硫化機(jī)的原二次水進(jìn)口，形成二次氮通路；硫化機(jī)或硫化罐的原一次水進(jìn)口通過隔離一次通路的閥門連接氮氣儲氣罐的循環(huán)進(jìn)氣口，形成循環(huán)通路；氮氣儲氣罐的進(jìn)氣口通過選擇閥門連接制氮裝置或液氮罐。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱氮硫化輪胎的設(shè)備，其特征在于上述制氮裝置是，兩個可互相反吹的PSV制氮機(jī)。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱氮硫化輪胎的設(shè)備，其特征在于上述一次氮通路、二次氮通路、循環(huán)通路均在必要位置設(shè)置閥門。
9．一種專用于熱氮硫化輪胎的設(shè)備的儲氣罐，包括罐體(1)、進(jìn)氣口(2)和出氣口(3)，其特征在于所述的儲氣罐的罐體內(nèi)壁(4)置有溫度傳感器(5)；所述儲氣罐的進(jìn)氣口(2)和／或出氣口(3)安裝流量計(6)。
10．一種專用于熱氮硫化輪胎的設(shè)備的氣體加熱器，包括箱體(14)和設(shè)置于箱體內(nèi)的氣管(11)，其特征在于所述氣管(11)纏繞成橫截面是圓形的兩層結(jié)構(gòu)，兩層氣管(11)之間圓周均布6個電加熱器(17)，氣管(11)采用導(dǎo)熱良好的金屬材料制成。
全文摘要
本發(fā)明是一種熱氮硫化輪胎的方法,包括輪胎硫化過程,其特征在于:在輪胎硫化時,直接向硫化機(jī)或硫化罐的輪胎模具內(nèi)的膠囊充入加熱、加壓后的純氮氣。本發(fā)明由于避免了輪胎硫化過程中壓力與溫度的驟升、驟降而對輪胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的損害所以能提高輪胎質(zhì)量輪胎硫化的壓力與溫度的連續(xù)性好。同時具有延長了膠囊的使用壽命,提高了勞動生產(chǎn)率降低了生產(chǎn)成本,有利于環(huán)保使用范圍廣等優(yōu)點。
文檔編號B29C33/48GK1290595SQ00111170
公開日2001年4月11日 申請日期2000年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
發(fā)明者趙鴻濟(jì), 孫京正, 程源 申請人:青島國人橡膠研究院, 青島天利達(dá)橡塑機(jī)械有限公司