一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备及硫化工艺的制作方法

本发明涉及一种全钢工程机械轮胎，具体的说，涉及一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备及硫化工艺，属于橡胶技术领域。

背景技术：

受全球经济影响，目前国内外经济形势依然严峻，全钢子午线轮胎相关行业也不乐观，无论是中长途运输，还是中短途载重，对轮胎的需求普遍下滑，但是随着对矿山开发力度的加大，巨型全钢工程子午线轮胎的需求量在急剧上升。近两年,挖掘设备及重型运输车市场尽管每年以20%的速度增长,但尚不能满足市场的需求。巴西、澳大利亚及加拿大等矿石资源国近年来也以20%的增长速度加大开采力度。所有这些项目大大推动了重型工程机械及车辆的快速增长,而与之配套的巨型全钢工程子午线轮胎仅有法国米其林、日本普利司通、美国固特异三大公司生产技术较为成熟。紧俏的市场状况为我国轮胎工业,特别是巨型全钢工程机械子午线轮胎的发展带来了机遇和挑战。目前国内海安、桂林、莱州等全钢巨型子午胎厂家均在进行扩产和研制新规格，以桂林的产品质量最好，其40.00R57轮胎耐久达到70小时，实际装车试验已经达到6000小时以上，产能有了进一步提升，产品供不应求。

在巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式硫化生产过程中，轮胎硫化多采用过热水介质，轮胎硫化过程前，热水注入胶囊时，过热水由进水管路通过进水口流入设置在模具中的胶囊并达到一定压力，对轮胎进行定型、硫化，整个硫化过程中，过热水温度会降低，必须与动力站形成一个密闭的循环，不断补充热量给轮胎加热。由于巨型全钢工程子午胎内腔体积较大，受过热水重力因素影响，如果过热水注入时间较长，过热水在胶囊内会逐渐出现温差，即上层过热水温度偏高，底部过热水温度偏低。温差容易造成轮胎硫化受热不均，硫化程度不一致，质量不均匀,甚至还有轮胎下模出现欠硫现象，而工艺上只能采用延时硫化，这样不但会造成轮胎局部硫化不均，而且给产品质量带来很大隐患，导致轮胎平均使用寿命仅为4~5个月；另外，对胶囊的损害大，胶囊利用率低，生产成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备及硫化工艺，在保证轮胎安全性能的前提下，轮胎平均使用寿命大大提高，由4~5个月提高到7~8个月；减小了对胶囊的损害，胶囊利用率高，由原来的8次提高到11次，降低了生产成本。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备，包括硫化模具和设置在硫化模具上的进水管路，硫化模具上设有胶囊，胶囊内设有与进水管路连通的喷嘴管。

所述喷嘴管包括第一弧形管、第二弧形管、第三弧形管、第四弧形管和第五弧形管，第一弧形管、第二弧形管、第三弧形管、第四弧形管和第五弧形管首尾依次相接，第一弧形管、第二弧形管、第四弧形管和第五弧形管分别为半圆弧形，第三弧形管为5/6圆弧形。

所述第二弧形管和第四弧形管开口向外，第二弧形管和第四弧形管沿第三弧形管的中心轴线对称，第一弧形管和第五弧形管开口向内，第一弧形管和第五弧形管沿第三弧形管的中心轴线对称。

所述第一弧形管和第五弧形管半径相等，第二弧形管和第四弧形管半径相等，第五弧形管的半径是第一弧形管半径的2/3。

所述第一弧形管、第二弧形管、第三弧形管、第四弧形管和第五弧形管上分别均匀设有两组喷嘴口，每组喷嘴口包括第一喷嘴口和第二喷嘴口，第一喷嘴口和第二喷嘴口在一条直线上，第一喷嘴口和第二喷嘴口大小一样。

所述第一喷嘴口的截面为两条夹角为10度的直线，第一喷嘴口位于喷嘴管内壁的直径小于位于喷嘴管外壁的直径。

一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化工艺，包括如下步骤：

（2）、在胶囊（6）内输入充压水：

充压水进入进水管路（1）内，充压水的压力为1.7～2.1MPa，温度为93～100℃，充压水通入的时间为3～5分钟，进一步提升胶囊（6）的内压压力，为后一步进过热水做准备。

一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化工艺，包括如下步骤：

（3）、在胶囊（6）内输入过热水，进行硫化处理：

充压水对胶囊（6）的内压升压完成后，进水管路（1）内由充压水切换成过热水，过热水的压力为2.8～3.2MPa，过热水的温度为230～250℃，并且内压回管（33）打开，形成循环，硫化开始，硫化时间为90～95分钟；

一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化工艺，包括如下步骤：

（4）、当硫化时间达到工艺设定的时间后，过热水停止，保压7～45分钟，这个过程胶囊（6）内压力基本保持不变，温度下降至100～120℃。

一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备，包括如下步骤：

（1）、安装胶囊（6）：

将胶囊（6）安装在硫化模具（8）上的轮胎（12）内。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

一方面将过热水进水管连接方式由丝头连接改为快插连接，可以使操作更加方便快捷，减少更换胶囊时卸钢鞭管的繁琐，降低劳动强度；另一方面通过将过热水进水装置由直接进水改为喷嘴式进水，采用将原来直径为35mm的进水管与回水管改为直径为45mm的方法，加大了过热水流量，减少了充满胶囊过热水时间，由原来的23分钟减少到10分钟，缩短预硫化时间，使轮胎硫化胶囊内过热水能够在最短的时间之内充满并达到水温均匀一致，轮胎硫化更加均匀，过热水在胶囊中均匀受热，使轮胎胶囊内水温温差减小，由原来的24.5℃减小到5℃；轮胎受热均匀，减少轮胎质量缺陷，有效提升了轮胎的内在质量，使轮胎使用寿命提高到7~8个月，远远超出国内目前仅仅4~5个月的水平，另外还可以减少对胶囊的损害，使胶囊利用率提高30%以上，由原来的8次提高到11次，大大节省了成本。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1为本发明实施例中巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备的结构示意图；

附图2为本发明实施例中巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备的喷嘴管的结构示意图；

附图3为本发明实施例中进水口喷嘴圆环管截面示意图。

图中：1-进水管路；2-进水口；3-回水管路；4-回水口；5-喷嘴管；6-胶囊；7-金属软管；8-硫化模具；10-下卡盘；11-支架；12-轮胎；13-第一弧形管；14-第二弧形管；15-第三弧形管；16-第四弧形管；17-第五弧形管；18-第一喷嘴口；19-第二喷嘴口。

具体实施方式

实施例，如附图1、附图2和附图3所示，一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备，包括硫化模具8和设置在硫化模具8上的进水管路1和回水管路3，硫化模具8上还设有轮胎12，轮胎12内设有胶囊6，进水管路1具有进水口2，回水管路3具有回水口4，进水管路1和回水管路3分别与胶囊6连通，胶囊6内设有与进水管路1连通的不锈钢制成的喷嘴管5，喷嘴管5的内径与进水管路1的内径相同，硫化模具8上设有下卡盘10，喷嘴管5通过支架11支撑在下卡盘10的上方；

喷嘴管5包括第一弧形管13、第二弧形管14、第三弧形管15、第四弧形管16和第五弧形管17，第一弧形管13、第二弧形管14、第三弧形管15、第四弧形管16和第五弧形管17首尾依次相接，第一弧形管13、第二弧形管14、第四弧形管16和第五弧形管17分别为半圆弧形，第三弧形管15为5/6圆弧形，第二弧形管14和第四弧形管16开口向外，第二弧形管14和第四弧形管16沿第三弧形管15的中心轴线对称，第一弧形管13和第五弧形管17开口向内，第一弧形管13和第五弧形管17沿第三弧形管15的中心轴线对称，第一弧形管13和第五弧形管17半径相等，第二弧形管14和第四弧形管16半径相等，第五弧形管17的半径是第一弧形管13半径的2/3；

第一弧形管13、第二弧形管14、第三弧形管15、第四弧形管16和第五弧形管17上分别均匀设有两组喷嘴口，每组喷嘴口包括第一喷嘴口18和第二喷嘴口19，第一喷嘴口18和第二喷嘴口19在一条直线上，第一喷嘴口18和第二喷嘴口19大小一样，第一喷嘴口18的截面为两条夹角为10度的直线，第一喷嘴口18位于喷嘴管内壁的直径小于位于喷嘴管外壁的直径。

一种巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化工艺，包括如下步骤：

（1）、安装胶囊6：

将胶囊6安装在硫化模具8上的轮胎12内；

（2）、在胶囊6内输入充压水：

充压水进入进水管路1内，充压水的压力为1.7～2.1MPa，温度为93～100℃，充压水通入的时间为3～5分钟，进一步提升胶囊6的内压压力，为后一步进过热水做准备；

（3）、在胶囊6内输入过热水，进行硫化处理：

充压水对胶囊6的内压升压完成后，进水管路1内由充压水切换成过热水，过热水的压力为2.8～3.2MPa，过热水的温度为230～250℃，并且内压回管（33）打开，形成循环，硫化开始，硫化时间为90～95分钟；

（4）、当硫化时间达到工艺设定的时间后，过热水停止，保压7～45分钟，这个过程胶囊6内压力基本保持不变，温度下降至100～120℃。

实验说明

根据国家标准，对巨型全钢工程子午线轮胎喷嘴式热水循环硫化设备及硫化工艺制得的巨型全钢工程子午线轮胎分别进行物理性能测试，物理性能指标见下表。

（1）、技术性能指标：（以33.00R51巨型全钢工程子午线轮胎为例)

表1

（2）、产品主要技术参数

表2

（3）、耐久性能：

本发明制得的巨型全钢工程子午线轮胎按国家标准及企业实验方法测定，轮胎耐久性能完全符合并超过国家标准要求，以33.00R51巨型全钢工程子午线轮胎为例，耐久性能超过83小时。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。