一种轮胎无胶囊硫化装备

本发明涉及轮胎生产设备领域，详细地讲是一种轮胎无胶囊硫化装备。

背景技术：

1、轮胎硫化是决定成品轮胎质量的核心工序，现有主流工艺采用“胶囊内模+外模具花纹块”协同作用：过热水或过热蒸汽通过胶囊内模与花纹块传递热量与压力，使胶料与硫化剂交联反应，冷却后形成合格轮胎。该工艺存在显著缺陷：一是胶囊内模易粘胶，其与胎坯内侧胶料接触时，因胶料粘性、局部高温或胶囊磨损，胶料易粘连胶囊，导致轮胎缺胶、变形，降低成品合格率；二是胶囊为消耗品，寿命仅300-500次，需频繁更换，既增加采购与人工成本，又因停机降低产能。故提出一种密封结构替代胶囊内模，实现不粘胶、免更换，保障硫化效果的同时提质降本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有轮胎硫化装备依赖胶囊内模导致的粘胶、需频繁更换、成本高的缺陷，提供一种无胶囊硫化装备，通过创新气密结构替代传统胶囊，实现轮胎高效、高质量硫化。

2、本装备通过模具系统、内部氮气加热结构、密封机构与胎坯预处理工艺的协同配合，构建稳定气密的硫化环境，无需胶囊即可完成轮胎硫化，具体技术方案如下：

3、模具系统包括底座、模套、上环、八个弓形座、八个花纹块及上侧模、下侧模、上模、下模。底座与模套适配，开模时分离、合模时紧密贴合；模套与上环通过螺栓固定，外侧壁的导向条与减摩板分别实现限位导向与减摩。八个弓形座沿模套内周向分布，模套与弓形座均设15°斜面，模套沿斜面滑动以驱动弓形座带动花纹块径向运动；花纹块内侧刻有胎面花纹，与上侧模、下侧模、上模、下模共同限定轮胎外部结构，硫化时紧密贴合胎坯外侧，保证轮胎外形精度。

4、内部氮气加热结构包括中心主轴、上夹盘、环座缸头、导管及密封部件。中心主轴上端固定上夹盘，上夹盘与上模间设密封圈密封贴合间隙；环座缸头与下模通过齿形啮合，底部的密封圈a密封啮合间隙，轴端盖实现轴向定位，确保压力与温度稳定。高温高压氮气经导管、导管接口进入环座缸头气管通道，最终通入硫化机内腔，替代胶囊提供硫化所需的压力与热量，且多道密封设计防止氮气泄漏。

5、密封机构为实现无胶囊气密的关键，包括固定铰支座、可旋转滑块、连杆a、连杆b、连杆支架、弹簧组件及上下加紧板、液压推杆、上下密封结构。上加紧板上侧硫化粘接上密封结构，下侧与弹簧顶座、铰支座螺栓连接；下加紧板下侧硫化粘接下密封结构，上侧与弹簧底座、固定铰支座螺栓连接，且与液压推杆输出端固定。弹簧顶座的导套与弹簧底座的导柱同轴滑动配合，弹簧两端容设于两者固定孔内；可旋转滑块与固定铰支座轴销连接，连杆a、连杆b两端穿过滑块通孔，两连杆中部交叉轴销连接于连杆支架上。开模时，液压推杆驱动下加紧板运动，连杆带动上下加紧板靠近，方便放置胎胚和取出成品轮胎；合模时，液压推杆停止工作，压缩弹簧使上下密封结构紧密贴合胎坯，配合胎坯预处理结构形成密闭硫化腔体。

6、胎坯预处理结构为预先贴附于胎坯内侧壁的阻气性薄膜，材料选用聚全氟烷氧基烷烃(pfa)、氟化乙烯丙烯共聚物(fep)、聚苯砜(ppsu)或硅橡胶复合薄膜。该薄膜在150℃-250℃、1.5mpa-4mpa硫化条件下化学稳定，保持优良阻气性、导热性与拉伸弹性，既能与上下密封结构紧密贴合，防止气体渗入胎坯，又能耐受硫化热量，配合密封机构进一步强化气密效果。阻气性薄膜充气后的能够贴敷在胎坯内壁上，使硫化内压通过阻气性薄膜完全作用在胎坯上，阻气性薄膜不被吹胀，阻气性薄膜只起到密封作用。胎坯预处理结构也可由胎坯内衬层即气密层替代，为了增加密封性能，也可以选择胎坯预处理结构与内衬层共同作用。如果胎坯有内衬层，胎坯硫化后阻气性薄膜在使用时去除。

7、硫化时，先将贴附阻气性薄膜的胎坯置于模具内；合模时，模套沿弓形座15°斜面滑动，带动花纹块径向收缩贴合胎坯外侧，上侧模、下侧模、上模、下模同步限定轮胎外形；液压推杆驱动密封机构，通过连杆与弹簧组件的协同工作，使上下密封结构紧密贴合胎坯两端，与阻气性薄膜共同形成密闭硫化腔体；内部氮气加热结构通入高温高压氮气，氮气在密闭腔内提供硫化压力与热量，热量经外模具的花纹块和上模、下模传递至胎坯外侧，使胎坯胶料完成交联反应，最终形成合格轮胎。

8、本发明的有益效果是：通过“密封机构+阻气性薄膜”的气密结构，彻底摒弃传统胶囊，避免胶囊粘胶导致的轮胎质量缺陷。同时，无需频繁更换胶囊，减少耗材采购与人工运维成本，同时减少设备停机时间，提升产能；多道密封设计与氮气压力稳定控制，确保硫化环境均匀，轮胎花纹充盈、结构稳定，成品合格率提升；阻气性薄膜与密封结构适配不同规格胎坯，无需针对轮胎调整胶囊，适用范围广。

1.一种轮胎无胶囊硫化装备，其特征在于，包括模具系统、内部氮气加热结构、密封机构、以及胎坯预处理结构；

2.根据权利要求1所述的一种轮胎无胶囊硫化装备，其特征在于，所述阻气性薄膜的材料包括阻气性、导热性及拉伸弹性良好的高分子材料或高分子复合材料。

3.根据权利要求2所述的一种轮胎无胶囊硫化装备，其特征在于，所述高分子材料为聚全氟烷氧基烷烃、氟化乙烯丙烯共聚物、聚苯砜或硅橡胶。

4.根据权利要求1所述的一种轮胎无胶囊硫化装备，其特征在于，所述上密封结构与下密封结构由在高温高压下具有优良抗老化性、高弹性回复率及介质耐腐蚀性的弹性材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种轮胎无胶囊硫化装备，其特征在于，由弹性材料制成的上密封结构、下密封结构，其外径略大于胎胚胎圈的内径，且所述上密封结构、下密封结构与胎坯的接触部位适配性良好，合模状态下可与胎坯紧密贴合，进而与上夹盘、下夹盘及上加紧板、下加紧板协同形成密闭硫化腔体，实现硫化压力的稳定保持。

6.根据权利要求5所述的一种轮胎无胶囊硫化装备，其特征在于，在上加紧板和下加进板上增设滑动板，在合模时滑动板径向移动压在上密封结构和下密封结构上；滑动板在开模时外边缘的直径小于上加紧板和下加进板的外径，滑动板在合模时外边缘的直径大于或等于上密封结构和下密封结构的外径。

7.根据权利要求1所述的一种轮胎无胶囊硫化装备，其特征在于，胎坯预处理结构由胎坯内衬的气密层替代。