用于预测轮胎注射填充混合机中的螺旋钻故障的系统的制作方法

用于预测轮胎注射填充混合机中的螺旋钻故障的系统
1.相关申请案
2.本技术案主张2019年9月12日申请的相同标题的第sn 62/899,466号美国临时专利申请案的优先权；所述申请案的全部公开内容出于所有目的以引用的方式完整并入本文中。
技术领域
3.本发明大体上涉及通过将混合的防爆材料注入轮胎来对轮胎进行防爆处理的装备，且特定来说涉及用于磨碎橡胶芯碎片以用于混合的防爆材料的螺旋钻系统。


背景技术：

4.申请人先前已开发用于混合材料以形成注入轮胎中的防爆材料的新颖系统。这些新颖系统的实例在第6,988,524号及第6,918,979号美国专利中阐述，其以引用的方式并入本文中。在这些系统中，机器首先磨碎废轮胎片，且然后将这些研磨轮胎片与液体纯净橡胶材料(例如聚氨酯)混合以形成防爆混合物。然后，通过附接的注射器将这种防爆混合物注入轮胎的芯中。然后，允许防爆轮胎固化(通常达24小时)，使得防爆混合物在轮胎中固化，且然后轮胎接着备用。
5.这些现存系统使用第一混合器进行操作，所述第一混合器将异氰酸酯与催化剂混合以形成纯净橡胶/聚氨酯。然后，在第二混合器中，将所得的纯净聚氨酯与磨碎橡胶芯碎片(来自回收轮胎)混合以形成最终的防爆材料。研磨机中具有螺旋钻且回收轮胎从料斗向下掉落到螺旋钻上，其然后在所述螺旋钻上磨碎成小片。螺旋钻的端处的金属丝筛网确保当这些磨碎片与纯净聚氨酯混合时，没有任何磨碎片的大小大于所期望直径。
6.如可了解，研磨机中的螺旋钻必须坚固且耐用，且经构造以承受相当大的磨损。螺旋钻的故障导致整个轮胎填充系统停机。因此，期望监测其操作，以防止螺旋钻故障。具有在螺旋钻故障之前及早发现螺旋钻问题的能力将使系统操作者能够安排预防性维修及/或更换。明确来说，系统操作者将能够在正常停机期间更换及/或维修螺旋钻。另外，提前发现螺旋钻问题将赋予系统操作者在螺旋钻故障及整个系统停机之前重新订购新的螺旋钻用于安装的能力。
7.如将要解释，本系统可用于预测螺旋钻故障，使得可及时采取对策。


技术实现要素：

8.在优选方面中，本系统提供一种对轮胎填充混合机中的螺旋钻执行预防性维护的方法，其包括：
9.(a)在第一混合器中混合聚氨酯异氰酸酯与催化剂以形成纯净聚氨酯；
10.(b)在研磨机中研磨经固化聚氨酯芯碎片，所述研磨机具有螺旋钻及电动机；
11.(c)在第二混合器中混合所述纯净聚氨酯与所述研磨聚氨酯芯碎片，从而形成混合的防爆材料；
12.(d)将所述混合的防爆材料注入轮胎中；
13.(e)测量所述螺旋钻的振动或温度中的至少一者；且然后执行以下一或两者：
14.(i)比较所述螺旋钻的所述测量振动与预定义最大振动，且如果所述测量振动在预定义时间段内超过所述预定义最大振动，那么将所述螺旋钻从所述研磨机移除；或
15.(ii)比较所述螺旋钻的所述测量温度与预定义最大温度，且如果所述测量温度在预定义时间段内超过所述预定义最大温度，那么将所述螺旋钻从所述研磨机移除。
16.优选地，通过定位在所述螺旋钻的前端及后端处的加速度计测量所述螺旋钻中的所述振动。然后定期检查振动水平，使得可为每一个别的研磨机建立振动历史。因而，然后，操作者可使用历史数据来确定哪些振动水平是不可接受的，使得可确定合适的警报及停机水平。另外，最大可接受振动水平可任选地与已超过所述最大可接受振动水平的时间量相关。因而，如果所述振动仅略超过所述最大可接受量，那么系统可保持操作达更长时间段。相反，如果所述振动在较短时间段内大大超过所述最大可接受量，那么所述系统可更快地停机。
17.本发明者已实验确定，高于0.14grms或高于正常振动范围约25％的连续振动水平指示潜在的螺旋钻相关问题。此类螺旋钻相关问题可能包含螺旋钻组件(叶片及轴件两者)、轴承、齿轮箱及/或电动机的问题。当当前控制系统注意到此类问题时，其可自动地警告技术支持人员。
18.还优选地，如果温度在预定时间段内超过预定义最大温度，那么所述系统将停机。所述螺旋钻的所述温度可用也安装到所述螺旋钻的前端及后端的热电偶进行测量。在优选实施例中，振动感测加速度计及热电偶可一起容置在单个传感器主体中。另外，本发明者已确定，电动机上方的一个轴承或齿轮箱或相对轴承中的显著温度升高有助于确定轴件/叶片对比后轴承或卸料轴承。当这些温度条件超过预定可接受水平时，本系统优选地通知技术支持人员。此外，通过使用电动机温度、扭矩及电流量，当前系统优选地停机，从而防止对机器的研磨机区段的巨大损坏。
19.在任选实施例中，所述系统可省略异常值读数。例如，异常值温度读数设置及异常值振动读数设置可预先输入到所述系统中。如果所述系统测量到超过这些异常值设置的温度或振动，那么所述测量温度或振动读数将简单地被忽略。这种方法的优点是，(振动或温度的)单个异常值读数将不简单地使整个系统操作停机。另外，当高值异常值本质上是暂时时，当前系统优选地忽略这些高值异常值，从而允许机器有效研磨使用中的最硬材料。
20.在优选方面中，所述螺旋钻的所述振动及温度用定位在螺旋钻轴承上及研磨机电动机及齿轮箱上的传感器进行测量。
21.在额外优选方面中，如果所述电动机的性能在预定义时间段内保持在预定义性能范围之外，还监测所述研磨机中所述电动机的所述性能，并停止所述电动机。任选地，测量所述电动机的所述性能可能涉及测量以下至少一者：(a)所述电动机的电流量，(b)所述电动机的速度，(c)所述电动机的振动，(d)所述电动机的温度，(e)及所述电动机的磁场。
22.在额外优选方面中，使用模拟超声波水平传感器测量实施研磨机中聚氨酯芯碎片的水平，且所述系统基于可用于研磨的橡胶体积自动地调整催化剂泵的速度、异氰酸酯泵的速度及注射器的速度。这防止将不可接受的比率的研磨橡胶对纯净材料注入轮胎中。明确来说，如果所述研磨机中橡胶芯碎片的所检测水平低于预定最小水平，那么当前系统将
使所述研磨机以及所述第一及第二混合器停机。通过就时间、使用量测量系统及测量研磨比率，可实现自动循环，以依适当的比率及体积提供连续的碎屑流。如果碎屑水平触发碎屑低状况，那么当前系统自动地减小系统速度，以在减小的体积下保持正确的比率。另外，如果碎屑水平降至“低-低”范围，那么当前系统自动停止，从而防止非期望的比率波动。
附图说明
23.图1是解释其操作的本系统的流程示意图。
24.图2a是本系统的透视图。
25.图2b是本系统的侧视图。
26.图2c是本系统的俯视平面图。
27.图2d是本系统的正视图。
28.图3a是用于与本系统一起使用的示范性螺旋钻的说明。
29.图3b是图3a的示范性螺旋钻的特写说明(展示螺旋钻的进一步细节)。
具体实施方式
30.图1是如下般解释其操作的本系统的流程示意图。轮胎填充系统10包括第一混合器20，所述第一混合器20将异氰酸酯接收到入口22中，并将催化剂接收到入口24中。第一混合器20将异氰酸酯及催化剂混合以形成纯净聚氨酯。
31.研磨机30研磨其中的橡胶芯碎片。这些橡胶芯碎片优选地来自使用过的轮胎。示范性螺旋钻32(图3a及3b)安置在研磨机30内用于将芯碎片磨碎到优选的小的大小。在优选方面中，研磨芯碎片可具有1/2英寸或更小的直径。此小尺寸可通过将研磨橡胶碎片传递穿过螺旋钻32，且然后传递穿过具有1/2英寸孔的筛网来实现。在优选方面中，研磨机30具有上部料斗31，其中插入大片的橡胶。
32.然后，将来自研磨机30的研磨聚氨酯芯碎片及来自第一混合器20的纯净材料在第二混合器40中混合在一起，以形成轮胎防爆材料，其然后被传递穿过注射器50进入轮胎60。轮胎60可为有内胎或无内胎轮胎。注射器50可为螺杆式注射器。注射器50还将随附一个泵。
33.图2a到2d说明本系统10的进一步视图，其中提供控制轮胎填充混合机10的操作的控制系统及方法。此方法首先包括：(a)在第一混合器20中混合聚氨酯异氰酸酯及催化剂以形成纯净聚氨酯；(b)在研磨机20中研磨聚氨酯芯碎片；(c)在第二混合器40中混合纯净聚氨酯及研磨芯碎片，从而形成混合的防爆材料；(d)将混合的防爆材料注入轮胎60中。
34.应理解，如本文所使用的“经固化聚氨酯芯碎片”在本文中被理解为指经固化纯净聚氨酯、经固化纯净聚氨酯及呈块状或颗粒的废聚氨酯、与橡胶碎屑颗粒混合的经固化纯净聚氨酯，或这些中的任一者的混合物中的任一者。
35.图3a和3b是用于与本系统一起使用的示范性螺旋钻的说明。优选地，在螺旋钻的相对端处进行此类测量；然而，螺旋钻电动机及/或齿轮箱处的额外传感器位置也考虑在本系统的范围内。
36.在优选方面中，本系统通过藉由以下对轮胎填充混合机中的螺旋钻执行预防性维护而操作：
37.(a)在第一混合器20中混合聚氨酯异氰酸酯及催化剂以形成纯净聚氨酯；
38.(b)在研磨机30中研磨聚氨酯芯碎片，研磨机30具有螺旋钻32及电动机；
39.(c)在第二混合器40中混合纯净聚氨酯及研磨聚氨酯芯碎片，从而形成混合的防爆材料；
40.(d)将混合的防爆材料注入轮胎60中；及
41.(e)测量螺旋钻的振动或温度中的至少一者；且然后执行以下一或两者：
42.(i)比较所述螺旋钻的所述测量振动与预定义最大振动，且如果所述测量振动在预定义时间段内超过所述预定义最大振动，那么将所述螺旋钻从所述研磨机移除；或
43.(ii)比较所述螺旋钻的所述测量温度与预定义温度范围，且如果所述测量温度在预定义时间段内保持超过所述预定义振动范围，那么将所述螺旋钻从所述研磨机移除。
44.因而，振动由加速度计测量，且温度由热电偶测量。加速度计及热电偶可任选地一起容置在单个传感器主体中。
45.如果过度振动水平在预定义时间段内持续，那么当前系统将自动地使研磨机30停机，从而停止螺旋钻32的移动。类似地，如果螺旋钻的温度在预定义时间段内超过其优选最大温度，那么当前系统将自动地使研磨机30停机，从而停止螺旋钻32的移动。本发明者已实验确定，如果螺旋钻轴承振动超过0.14grms及华氏160度温度，或卸料轴承超过0.14grms及大于华氏200度的温度，或齿轮箱超过0.10grms及华氏150度温度，那么应发送警告。因此，如果出现这些状况，那么当前系统自动地向技术支持人员通知当前状况。
46.在其它优选方面中，本系统还通过以下对螺旋钻执行预防性维护：
47.(i)测量研磨机中电动机的性能，其中测量电动机的性能包括测量以下至少一者：
48.电动机的电流量，
49.电动机的速度，
50.电动机的振动，
51.电动机的温度，
52.电动机的磁场，及
53.从电动机发出的声音；及
54.(ii)如果电动机的测量性能在预定义时间段内保持在预定义性能范围之外，那么停止电动机。
55.在优选方面中，本系统基于速度、扭矩及计算温度独立监测整体研磨机性能。因而，当前控制系统可在损坏状况之前自动地停止电动机。此独立系统与趋势及预防性维护系统相辅相成。
56.还任选地，本系统还可(a)测量研磨机中橡胶芯碎片的水平，及(b)如果研磨机中芯碎片的所检测水平降至低于预定最小水平，那么自动地使研磨机以及第一及第二混合器停机。除了简单地使用最小水平之外，当前系统还可在确定是否使研磨机停机时使用电流比、重量、碎屑水平及速度的组合。
57.另外，可将传感器(例如超声波传感器)添加到料斗31，以检测料斗中的橡胶碎屑水平。如果水平下降过度，那么可使用传感器来自动地使系统操作停机。这具有当回收的橡胶碎屑供应落进机器时，防止纯净材料被浪费的有利效应。由于橡胶碎屑以散装方式装入料斗31中，这也确保研磨橡胶碎屑对纯净橡胶材料的比率保持一致。