一种使用增压循环泵的新能源轮胎硫化系统及硫化方法
技术领域
本发明涉及轮胎生产辅助设备领域。尤其涉及一种使用单独的具有第一腔室与第二腔室的增压循环泵进行硫化介质的充气与排气动作。具体为：当使用同一动力源驱动第一腔室执行充入硫化介质动作时则第二腔室执行压缩硫化介质动作；或者当使用同一动力源驱动第一腔室执行压缩硫化介质动作时则第二腔室执行充气硫化介质动作的新能源轮胎硫化系统。
背景技术
传统的轮胎硫化的方法，一般是把空气、热水和蒸汽为介质，向轮胎摸具内的水胎或胶囊充入空气、热水或蒸汽。但是这种方法需要庞大的锅炉、热水处理系统不但占地面积大、成本高。同时硫化效率低且对环境有污染，而且由于蒸汽和过热水对轮胎和胶囊的热氧老化而导致胶囊和轮胎的使用寿命降低。
目前，很多轮胎生产厂家都在探索用氮气等惰性气体替代空气、过热水和蒸汽硫化轮胎，例如现有专利号为200780045021.3，专利名称为“轮胎硫化机及轮胎硫化方法”，该专利公开了一种能够不受相互的条件影响而控制供给到生轮胎内部空间中的加热加压介质的压力和温度的轮胎硫化机及轮胎硫化方法。其具体工作原理为，先通过低压供气源11将硫化介质导入胶囊并使其伸展，将生轮胎整形并保持，然后合模，之后再通过高压供气源5供气，同时对高压硫化介质进行预加热，然后再将高温高压硫化气体导入胶囊中对生轮胎进行硫化，硫化后就需要把硫化介质排出，再将胶囊取出，准备下一次生轮胎的硫化，即更换生轮胎后再重复循环之前所述的整套动作。因此该轮胎硫化机的设计存在浪费硫化介质的问题，在进行大批量生轮胎硫化作业时，浪费尤其严重，不利于降本增效。
为解决上述技术问题，申请人于2020年12月31日申请一件发明专利，申请号为2020116419504，名称为“电加热轮胎硫化机”，其揭示一种硫化介质可循环利用的技术方案，但在该技术方案中需要使用增压泵313以及电动鼓风机或者气泵23实现硫化介质的增压与循环作用，因此成本较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种使用增压循环泵的新能源轮胎硫化系统，包括：用于供应及回收硫化介质的储气装置；用于将生轮胎硫化定型的模具；用于接收或者释放硫化介质的胶囊；其还包括具有第一腔室与第二腔室的增压循环泵；用于气体流动的硫化介质通路；用于切换气体流动方向的阀组件；其中，轮胎充气阶段：在阀组件与增压循环泵的作用下，控制当所述第一腔室为向胶囊排气状态时则所述第二腔室为从储气装置吸气状态，或者控制当所述第一腔室为从储气装置吸气状态时则所述第二腔室为向胶囊排气状态，第一腔室与第二腔室依次循环往复上述动作，使胶囊增压膨胀以实现生轮胎与模具充分接触；轮胎硫化阶段：在阀组件与增压循环泵的作用下，控制当所述第一腔室为向胶囊排气状态时则所述第二腔室为从胶囊吸气状态，或者控制当所述第一腔室为从胶囊吸气状态时则所述第二腔室为向胶囊排气状态，第一腔室与第二腔室依次循环往复上述动作，使硫化介质循环加热以完成生轮胎硫化；轮胎放气阶段：生轮胎硫化完成后，在阀组件与增压循环泵的作用下，控制当所述第一腔室为向储气装置排气状态时则所述第二腔室为从胶囊吸气状态，或者控制当所述第一腔室为从胶囊吸气状态时则所述第二腔室为向储气装置排气状态，第一腔室与第二腔室依次循环往复上述动作，以将胶囊内的硫化介质回收至储气装置。
优选地，所述增压循环泵包括两端密封的缸体；具有活塞推杆与活塞头的活塞，所述活塞推杆与第一动力源连接；其中，所述活塞头与部分的活塞推杆密封于所述缸体内，所述活塞头将密封的缸体分割为独立的第一腔室与第二腔室，且在第一腔室与第二腔室侧均设置有导气孔。
优选地，所述增压循环泵包括具有第一腔室的第一活塞泵与具有第二腔室的第二活塞泵，且所述第一活塞泵与第二活塞泵均由第二动力源同时驱动；其中，在第一腔室与第二腔室侧均设置有导气孔。
优选地，轮胎放气阶段：在所述生轮胎硫化完成后，可先通过阀组件引导胶囊内的硫化介质回收至储气装置，然后再通过阀组件与增压循环泵的作用下，将胶囊内剩余部分的硫化介质回收至储气装置。
优选地，所述硫化介质通路包括增压通路、循环加热通路与硫化介质回收通路；其中，所述胶囊通过增压通路实现增压，通过循环加热通路实现硫化介质循环加热以硫化生轮胎，通过硫化介质回收通路实现硫化介质的回收。
优选地，所述增压通路包括一次增压通路与二次增压通路，所述胶囊先通过一次增压通路膨胀定型，然后再通过二次增压通路使胶囊内的压力达到硫化预设值。
优选地，所述硫化介质回收通路包括一次回收通路与二次回收通路，胶囊内的硫化介质先通过一次回收通路回收至储气装置，再通过二次回收通路将剩余的硫化介质回收至储气装置。
优选地，轮胎硫化阶段：可在硫化介质通路上设置加热元件，以对硫化介质进行循环加热。
优选地，还包括用于将胶囊抽负压以排空胶囊内硫化介质的共用储气装置。
优选地，所述阀组件包括A阀、B阀、C阀、D阀、E阀、F阀、G阀与H阀；当一次增压通路工作时，A阀、B阀、E阀与H阀打开，其余阀关闭，硫化介质从储气装置经一次增压通路（Y11；Y12）进入胶囊；当二次增压通路工作时，情况一：A阀与H阀打开，其余阀关闭，当第一腔室从储气装置中抽硫化介质时则第二腔室压缩硫化介质，使硫化介质经二次增压通路（Y21与Y22）充入胶囊；情况二：B阀与E阀打开，其余阀关闭，当第二腔室从储气装置中抽硫化介质时则第一腔室压缩硫化介质，使硫化介质经二次增压通路（Y23与Y24）充入胶囊。
优选地，所述循环加热通路工作时，情况一：C阀与H阀打开，其余阀关闭，第二腔室经循环加热通路（R12）向胶囊充入硫化介质时则胶囊内的硫化介质经循环加热通路（R11）抽至第一腔室中；情况二：B阀与G阀打开，其余阀关闭，第一腔室经循环加热通路（R22）向胶囊充入硫化介质时则胶囊内的硫化介质经循环加热通路（R21）抽至第二腔室中。
优选地，当一次回收通路工作时，C阀、D阀、G阀与F阀打开，其余阀关闭，则胶囊内的高温高压的硫化介质经一次回收通路（H1）回收至储气装置；当二次回收通路工作时，情况一：C阀与F阀打开，其余阀关闭，当胶囊内的高温高压的硫化介质经二次回收通路（H21）进入第一腔室时则第二腔室压缩硫化介质使其经二次回收通路（H22）回收至储气装置；情况二：D阀与G阀打开，其余阀关闭，当胶囊内的高温高压的硫化介质经二次回收通路（H23）进入第二腔室时则第一腔室压缩硫化介质使其经二次回收通路（H24）回收至储气装置。
本发明还提供一种使用增压循环泵进行新能源轮胎硫化的方法，提供具有第一腔室与第二腔室的增压循环泵，所述增压循环泵工作时，当第一腔室为吸气状态时则第二腔室排气状态或者当第一腔室为排气状态时则第二腔室吸气状态，第一腔室与第二腔室依次循环往复上述动作；提供用于切换气体流动方向的若干开关阀；提供用于气体流动的硫化介质通路，其包括增压通路、循环加热通路与硫化介质回收通路；其中，在增压循环泵与开关阀的作用下，硫化介质经增压通路进入胶囊以实现增压；硫化介质通过循环加热通路使硫化介质循环加热；通过硫化介质回收通路将硫化完成后的胶囊内的硫化介质回收。
综上所述，本发明公开的使用增压循环泵的新能源轮胎硫化系统，主要是通过使用具有第一腔室与第二腔室的增压循环泵，并结合阀组件以实现在轮胎充气阶段、轮胎硫化阶段与轮胎放气阶段均可以使用同一动力源驱动增压循环泵工作即同步实现硫化介质一边充气一边排气功能，具有成本低且效率高等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中单缸双腔的增压循环泵的结构示意图。
图2为本发明新能源轮胎硫化系统使用单缸双腔的增压循环泵的整体示意图。
图3为本发明新能源轮胎硫化系统中一次增压通路（Y11；Y12）工作时的硫化介质流向示意图。
图4为本发明新能源轮胎硫化系统中二次增压通路（Y21；Y22）工作时的硫化介质流向示意图。
图5为本发明新能源轮胎硫化系统中二次增压通路（Y23；Y24）工作时的硫化介质流向示意图。
图6为本发明新能源轮胎硫化系统中循环加热通路（R11；R12）工作时的硫化介质流向示意图。
图7为本发明新能源轮胎硫化系统中循环加热通路（R21；R22）工作时的硫化介质流向示意图。
图8为本发明新能源轮胎硫化系统中一次回收通路（H1）工作时的硫化介质流向示意图。
图9为本发明新能源轮胎硫化系统中二次回收通路（H21；H22）工作时的硫化介质流向示意图。
图10为本发明新能源轮胎硫化系统中二次回收通路（H23；H24）工作时的硫化介质流向示意图。
图11为本发明中双缸双腔的增压循环泵的第一种工作状态的结构示意图。
图12为本发明中双缸双腔的增压循环泵的第二种工作状态的结构示意图。
图13为本发明新能源轮胎硫化系统中使用双缸双腔的增压循环泵的整体示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，均属于本发明的保护范围。
本发明公开的技术内容具体说明如下，参见附图1至图13所示。本发明公开了一种使用增压循环泵的新能源轮胎硫化系统1，包括：用于供应及回收硫化介质（如纯氮气）的储气装置10；用于将生轮胎硫化定型的模具20；用于接收或者释放硫化介质的胶囊30；其还包括具有第一腔室41与第二腔室42的增压循环泵40；以及用于气体流动的硫化介质通路；以及用于切换气体流动方向的阀组件；其中，轮胎充气阶段：在阀组件与增压循环泵40的作用下，控制当所述第一腔室41为向胶囊30排气状态（即向胶囊30内充气）时则所述第二腔室42为从储气装置10吸气状态，或者控制当所述第一腔室41为从储气装置10吸气状态时则所述第二腔室42为向胶囊30排气状态，所述第一腔室41与第二腔室42依次循环往复上述动作（即第一腔室41与第二腔室42同时工作且工作状态相反），以使胶囊30增压膨胀实现生轮胎（未图示）与模具20充分接触定型；轮胎硫化阶段：在阀组件与增压循环泵40的作用下，控制当所述第一腔室41为向胶囊30排气状态时则所述第二腔室42为从胶囊30吸气状态，或者控制当所述第一腔室41为从胶囊30吸气状态时则所述第二腔室42为向胶囊30排气状态，第一腔室41与第二腔室42依次循环往复上述动作（即第一腔室41与第二腔室42同时工作且工作状态相反），使硫化介质循环加热以完成生轮胎硫化；轮胎放气阶段：生轮胎硫化完成后，在阀组件与增压循环泵40的作用下，控制当所述第一腔室41为向储气装置10排气状态时则所述第二腔室42为从胶囊30吸气状态，或者控制当所述第一腔室41为从胶囊30吸气状态时则所述第二腔室42为向储气装置10排气状态，第一腔室41与第二腔室42依次循环往复上述动作（即第一腔室41与第二腔室42同时工作且工作状态相反），以将胶囊30内的硫化介质回收至储气装置10。其中，所述储气装置10上可以设置有第一加热元件101对储气装置10内的硫化介质预加热，此外储气装置10内还可以预设有一定的初始压力，例如1MPa。
通过上述内容可知，本发明主要是通过使用具有第一腔室与第二腔室的增压循环泵，并结合阀组件以实现在轮胎充气阶段、轮胎硫化阶段与轮胎放气阶段均可以同步实现硫化介质一边充气一边排气，即实现增压与循环功能，通过利用一个增压循环泵即可实现现有技术中由两个或者多个增压泵与气泵实现的增压与循环作用，且第一腔室与第二腔室连续不断地进行吸气或者排气工作，因此本发明具有成本低且效率高的优点。
第一实施例
如图1至图10所示，本实施例中所述的增压循环泵40为单缸双腔结构，其具体包括两端密封的缸体42；具有活塞推杆与活塞头的活塞43，所述活塞推杆与第一动力源45驱动端连接；其中，所述活塞头与部分的活塞推杆密封于所述缸体内，所述活塞头将密封的缸体分割为独立的第一腔室41与第二腔室42，且在第一腔室41与第二腔室42侧均设置有导气孔46。其中，所述第一动力源45包括电机451、丝杠452与连接件453，所述电机451驱动丝杠452运动进而带动连接件453在滑轨456上往复移动，所述连接件453即驱动端，因此活塞43在电机451的驱动下可在密封的缸体42内往复移动，故当活塞43向电机451方向移动时（假定靠近电机451侧的腔室为第二腔室42），则第二腔室42空间缩小，即第二腔室42为压缩排气状态；与此同时，当活塞43向电机451侧移动时，则第一腔室41的空间扩大，即第一腔室41为吸气状态。同样地，当活塞43向远离电机451方向移动时（假定靠近电机451侧的腔室为第二腔室42），则第一腔室41为压缩排气状态、第二腔室42为吸气状态。因此，本发明仅使用同一动力源45驱动活塞43运动时，第一腔室41与第二腔室42时刻处于一个腔室为吸气状态而另一个腔室为排气状态，即时刻处于工作状态。因此，本发明所述技术方案的成本相对较低且工作效率较高。需说明的是，本实施例中仅以电机451、丝杠452与连接件453为例说明具体工作原理，但不限于此。
此外，本发明所述硫化介质通路可以包括增压通路（Y）、循环加热通路（R）与硫化介质回收通路（H）。其中，所述胶囊30通过增压通路（Y）实现增压定型，通过循环加热通路（R）实现硫化介质循环加热，通过硫化介质回收通路（H）实现硫化介质的回收利用。其中，所述增压通路（Y）还进一步包括一次增压通路（Y11；Y12）与二次增压通路（Y21与Y22；Y23与Y24），所述胶囊30先通过一次增压通路膨胀定型，然后再通过二次增压通路使胶囊内的压力达到硫化预设值。
本发明在轮胎充气阶段：使胶囊30增压的工作原理具体阐述如下：本发明所述阀组件包括A阀、B阀、C阀、D阀、E阀、F阀、G阀与H阀，所述各阀可以是电磁阀等开关阀；当一次增压通路（Y11；Y12）工作时，A阀、B阀、E阀与H阀打开，其余阀关闭，硫化介质分别经一次增压通路Y11与Y12直接被储气装置10充入胶囊30，使胶囊膨胀定型，如附图2所示；当二次增压通路工作时，根据不同的使用情况可以是先由第一腔室41吸气而第二腔室42排气，即情况一，具体动作如下：A阀与H阀打开，其余阀关闭，当第一腔室41从储气装置10中抽硫化介质时则第二腔室42压缩硫化介质，使硫化介质经二次增压通路Y21与Y22充入胶囊30，如附图3所示；也可以是先由第一腔室41排气而第二腔室42吸气，即情况二，具体动作如下：B阀与E阀打开，其余阀关闭，当第二腔室42从储气装置10中抽硫化介质时则第一腔室41压缩硫化介质，使硫化介质经二次增压通路Y23与Y24充入胶囊30，如附图4所示。因此，本发明所述第一腔室41与第二腔室42在第一动力源45及阀组件的作用下依次循环往复上述动作，直至使胶囊30内的压力升高至预定值，完成增压充气动作。
进一步地，在胶囊30增压完成后的轮胎硫化阶段：本发明所述循环加热通路的工作原理具体阐述如下：同样地，根据不同的使用情况可以是先由第一腔室41吸气而第二腔室42排气，即情况一，具体动作如下：C阀与H阀打开，其余阀关闭，第二腔室42经循环加热通路R12向胶囊30充入硫化介质的同时，胶囊30内的硫化介质经循环加热通路R11被抽至第一腔室41中，如附图5所示；也可以是先由第一腔室41排气而第二腔室42吸气，即情况二，具体动作如下：B阀与G阀打开，其余阀关闭，第一腔室41经循环加热通路R22向胶囊30充入硫化介质的同时，胶囊30内的硫化介质经循环加热通路R21被抽至第二腔室42中，如附图6所示。因此，本发明所述第一腔室41与第二腔室42在第一动力源45及阀组件的作用下依次循环往复上述动作使硫化介质一直处于循环运动状态，已完成生轮胎的硫化动作。此外，轮胎硫化阶段：还可在硫化介质通路上设置第二加热元件50，以提高对硫化介质进行循环加热的效率。
优选地，本发明在轮胎放气阶段时，在所述生轮胎硫化完成后，可先通过阀组件引导胶囊内的硫化介质回收至储气装置，然后再在阀组件与增压循环泵的作用下，将胶囊内剩余部分的硫化介质回收至储气装置。具体地，本发明所述硫化介质回收通路可以包括一次回收通路（H1）与二次回收通路（H21与H22；与H23与H24），胶囊内的硫化介质先通过一次回收通路H1回收至储气装置10，再通过二次回收通路H21与H22或H23与H24将剩余的硫化介质回收至储气装置10。此外，本发明还可以设置有包括用于将胶囊抽负压以排空胶囊内硫化介质的共用储气装置（未图示），例如负压罐。
本发明所述硫化介质回收通路的工作原理具体阐述如下：当一次回收通路（H1）工作时，C阀、D阀、G阀与F阀打开，其余阀关闭，则胶囊30内的部分高温高压的硫化介质经一次回收通路H1回收至储气装置10；当二次回收通路工作时，根据不同的使用情况可以是先由第一腔室41吸气而第二腔室42排气，即情况一，具体动作如下： C阀与F阀打开，其余阀关闭，当胶囊内的高温高压的硫化介质经二次回收通路H21进入第一腔室时则第二腔室压缩硫化介质使其经二次回收通路H22回收至储气装置10，如附图8所示；也可以是先由第一腔室41排气而第二腔室42吸气，即情况二，具体动作如下：D阀与G阀打开，其余阀关闭，当胶囊内的高温高压的硫化介质经二次回收通路H23进入第二腔室42时则第一腔室41压缩硫化介质使其经二次回收通路H24回收至储气装置10，如附图9所示。因此，本发明所述第一腔室41与第二腔室42在第一动力源45及阀组件的作用下依次循环往复上述动作，直至使胶囊30内的硫化介质回收至储气装置10，完成轮胎放气动作。
第二实施例
如图11至图13所示，本发明第二实施例与第一实施例原理大致相同，区别仅在于所述增压循环泵40的结构，在第二实施例中的增压循环泵40为双缸双腔结构，即其包括具有第一腔室41的第一活塞泵40A与具有第二腔室42的第二活塞泵40B，且所述第一活塞泵40A与第二活塞泵40B均由第一动力源45同时驱动，实现与第一实施例相同的功能，即第一腔室41与第二腔室42时刻处于一个腔室处于吸气状态而另一个腔室处于排气状态；如图11至图12所示，具体为所述第一动力源45包括电机451、丝杠452与连接件453，所述电机451驱动丝杠452运动进而带动连接件453在滑轨456上往复移动，所述连接件453即驱动端，所述连接件453同时与活塞43A、活塞43B固定连接，且第一腔室41与第二腔室42反向设置。因此活塞43A与活塞43B在电机451的驱动下可在各自的缸体42A、42B内往复移动，即通过同一个动力源驱动第一活塞泵40A与第二活塞泵40B同时工作，以实现第一腔室41与第二腔室42时刻处于一个腔室处于吸气状态而另一个腔室处于排气状态之目的。其中，在第一腔室41与第二腔室42侧亦均设置有导气孔46。
综上所述，本发明公开的使用增压循环泵的新能源轮胎硫化系统，主要是通过利用具有第一腔室与第二腔室的增压循环泵，并结合阀组件以实现在轮胎充气阶段、轮胎硫化阶段与轮胎放气阶段均可以使用同一动力源驱动增压循环泵工作即可同步实现硫化介质一边充气一边排气的功能。本发明将现有技术中的增压泵与电动鼓风机的增压、循环功能集成在同一个增压循环泵中，具有成本低且工作效率高等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
