硫化充气轮胎骤冷的装置和方法 |
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| 申请号 | CN201110367754.7 | 申请日 | 2011-11-18 | 公开(公告)号 | CN102555125A | 公开(公告)日 | 2012-07-11 |
| 申请人 | 固特异轮胎和橡胶公司; | 发明人 | J-M.费勒; J-C.P.P.格里丰瓦; P.A.玛丽; U.伊利奇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及硫化 充气轮胎 骤冷的装置和方法。一种使硫化轮胎骤冷装置包括：用以保持硫化轮胎的硫化轮胎保持机构、和用以容纳使硫化轮胎骤冷的 流体 的储罐。将硫化轮胎在该流体中浸没4至60分钟，由此硫化轮胎达到预定 温度 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于使硫化轮胎骤冷的装置，其特征在于包括： |
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| 说明书全文 | 硫化充气轮胎骤冷的装置和方法技术领域[0001] 本发明涉及一种使硫化充气轮胎冷却的装置及方法。 背景技术[0002] 常规地，将聚酯、尼龙或者类似材料的有机纤维用作是充气轮胎内部增强纤维的胎体构件。在硫化完成后的轮胎冷却过程中，这些增强纤维收缩。然而，由于各构件的不一致性、布置、成型状态等原因，各构件的收缩程度并不均匀。在仅通过将充气轮胎暴露于空气中的自然冷却中，由于收缩程度的差异可能会使充气轮胎发生变形，从而使充气轮胎成为缺陷产品或者使充气轮胎的均匀性性能下降。 [0003] 因此，通常在硫化完成后利用硫化后充气机将空气充入充气轮胎内部，并且使充气轮胎冷却至使增强纤维的收缩停止同时将充气轮胎保持于适当形状的某个温度或更低(通常为100℃或更低)。 [0004] 常规的“两点”型硫化后充气机被用于这种类型的硫化后充气机，其具有上下两个用于冷却充气轮胎的位置，该充气机通过保持充气轮胎并使充气轮胎反转而使充气轮胎在两个操作位置之间移动。由于冷却时间和硫化时间变短，因而常规硫化后充气机具有用以缩短冷却时间的各种构造。一种硫化后充气机在用于保持充气轮胎胎圈部的轮辋机构中形成中空通道。将冷却空气与空气或喷射到充气轮胎外表面上的雾化水一起提供入所述中空通道并使其沿中空通道流动。由此，对充气轮胎进行强制冷却，从而在较短的时段内完成冷却。 [0005] 此外，由于受到例如自然对流的影响，在硫化充气轮胎上部处的温度往往较高。由于设备周围的不对称温度环境，硫化充气轮胎面朝硫化机一面的温度往往较高；由于不对称的技术规格，如充气轮胎的花纹、构造和材料，充气轮胎的外围温度会有差异。因此，可能不能在垂直方向和/或圆周方向上以均衡性很好的方式冷却硫化充气轮胎。由冷却差异所造成的温度差，会导致不均匀的特性，如锥度。 [0006] 而且也难以使充气轮胎的整个外表面均匀冷却，从而导致沿充气轮胎外部的圆周方向上的温度不规则性和冷却不规则性。冷却介质(如冷却空气、雾化水、或液态水)的使用会污染充气轮胎，尽管可以实现均匀冷却。因为需将包括驱动源和用以供给冷却介质的管道在内的机构安装在冷却装置附近，所以冷却装置有可能被放大并且由于这种外围设备以及这种设备和安装的成本而将会使该机构变复杂。 [0008] “环形”表示形成如同一个环。 [0009] “高宽比”表示其断面高度与其断面宽度的比。 [0010] “轴向的”和“轴向地”在本文中是指平行于轮胎旋转轴的线或方向。 [0011] “胎圈”表示轮胎的包括环形抗拉构件的部分，其由帘布层帘线包绕并且成形为带有或不带其它增强元件如胎圈芯包布(flipper)、胎跟加强层(chipper)、三角胶芯(apex)、护趾胶(toe guard)和胎圈包布(chafer)以便适配于轮辋设计。 [0012] “带束层结构(belt structure)”表示由平行帘线构成的至少两个环形层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且具有相对于轮胎的赤道面倾斜的帘线。所述带束层结构也可包括以相对低的角度倾斜的平行帘线制成的层，用作限制层。 [0013] “斜交轮胎(bias tire)”(斜交帘布层)表示其中在胎体帘布层的加强帘线以相对于轮胎赤道面约25度至65度角斜对角地穿过轮胎从胎圈至胎圈延伸的轮胎。如果存在多个帘布层，那么帘布层帘线在交替的层内以相反的角度延伸。 [0014] “缓冲层(breaker)”表示由平行加强帘线构成的至少两个环形层，上述平行加强帘线关于轮胎的赤道面具有与胎体帘布层中平行加强帘线相同的角度。缓冲层通常与斜交轮胎相关联。 [0015] “缆线(cable)”表示通过将两根或更多的合股线捻绞在一起而形成的帘线。 [0016] “胎体(carcass)”表示除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的胎侧橡胶之外的轮胎结构，但是包括胎圈。 [0017] “外胎(casing)”表示除胎面与底胎面之外的轮胎的胎体、带束层结构、胎圈、胎侧及所有其它组件，即，整个轮胎。 [0019] “周向”表示沿着与赤道面(EP)平行且与轴向方向垂直的环形轮胎表面的周长延伸的线或方向；它还可以指其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻圆形曲线的方向，如在断面图中所视。 [0020] “帘线(cord)”表示组成轮胎加强结构的加强线束之一。 [0021] “帘线角(cord angle)”表示由帘线形成的相对于赤道面在轮胎平面图中向左或右的锐角。所述“帘线角”在已固化但未充气的轮胎中测量。 [0022] “胎冠”表示在轮胎胎面的宽度界限内的轮胎部分。 [0023] “旦尼尔(denier)”表示每9000米的克数为单位的重量(表示线性密度的单位)。分特(dtex)表示每10000米的克数为单位的重量。 [0024] “密度”表示每单位长度的重量。 [0025] “弹性体(elastomer)”表示在变形之后能够恢复大小和形状的弹性材料。 [0026] “赤道面(EP)”表示垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面中心的平面；或者含有胎面周向中心线的平面。 [0027] “织物(fabric)”表示基本上单向延伸的帘线制成的网眼织物，其可被捻绞，进而包括多个由高模量材料构成的众多长丝(也可被捻绞)。 [0028] “纤维(fiber)”为形成长丝的基本单元的天然或人造的物质单元。其特征是其长度至少为其直径或宽度的100倍。 [0030] “胎圈芯包布(flipper)”指的是缠绕胎圈钢丝的加强织物用于强度并将胎圈钢丝紧固在轮胎体内。 [0031] “规格尺寸(gauge)”通常指的是测量值，具体指厚度测量值。 [0033] “内部(inner)”表示朝着轮胎的内侧，“外部”表示朝着其外侧。 [0035] “LASE”为在规定伸长下的负荷。 [0036] “横向(lateral)”表示轴向方向。 [0037] “捻距(lay length)”表示加捻的长丝或线绕另一长丝或线旋转360度而行进的距离。 [0038] “负荷范围”表示由The Tire and Rim Association, Inc中的表格中定义的，特定类型的服务中使用的特定轮胎的负荷和充气限制。 [0041] “标准抗拉强度钢(normal tensile steel，NT)”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少2800 MPa的抗拉强度的碳钢。 [0042] “帘布层(ply)”表示由涂覆有橡胶的径向配置或以其它方式平行布置的帘线构成的帘线加强层。 [0043] “径向的”和“径向地”用于表示在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。 [0044] “子午线帘布层结构(radial ply structure)”表示一个或多个胎体帘布层，或其至少一个帘布层具有相对于轮胎的赤道面定向在65度与90度之间的角度的加强帘线。 [0045] “子午线轮胎(radial ply tire)”表示带束或周向地限制的充气轮胎，其中，至少一个帘布层具有以相对于轮胎赤道面在65度与90度之间的帘线角布置的从胎圈延伸至胎圈的帘线。 [0046] “铆接点(rivet)”表示在一层中帘线之间的空隙。 [0047] “断面高度(section height)”表示在轮胎赤道面上从名义轮辋直径到轮胎外直径的径向距离。 [0048] “断面宽度(section width)”表示以标准压力对轮胎充气24小时之时或之后，但并未承载的情况下，平行于轮胎轴线且位于其胎侧的外部之间的最大线性距离，不包括由于标签、装饰或保护带而导致的胎侧升高造成的宽度。 [0049] “胎侧(sidewall)”表示轮胎在胎面与胎圈之间的部分。 [0050] “刚度比(stiffness ratio)”表示控制带束层结构的刚度的值除以另一个带束层结构刚度的值，这些值通过固定三个点的抗弯试验而确定，所述的固定三个点的抗弯试验具有帘线的两个端点和在这两个固定端点之间位于中心的负荷，该帘线被该负荷支承并曲挠。 [0051] “超抗拉强度钢(super tensile steel，ST)” 表示以0.20 mm的长丝直径具有至少3650 MPa的抗拉强度的碳钢。 [0052] “韧性(tenacity)”为无应变标本的表示为力每单位线性密度的应力(克/特克斯或克/旦)。用在纺织品中。 [0053] “张力”为以力/截面积表示的应力。以psi为单位的强度=12,800乘以比重乘以克/旦尼尔为单位的韧性。 [0054] “护趾胶(toe guard)”指的是轮胎的每个胎圈轴向内侧的周向布置的弹性的轮辋接触部分。 [0055] “胎面(tread)”表示当结合至轮胎外胎时包括轮胎的一部分的模制橡胶部件，该部分在轮胎正常充气并在标准负载下时与道路接触。 [0056] “胎面宽度(tread width)”表示在包括轮胎旋转轴线的平面内的胎面表面的弧长度。 [0057] “反包端(turnup end)”表示胎体帘布层从被帘布层包绕的胎圈向上翻(即径向向外翻)的部分。 [0058] “超高抗拉强度钢(ultra tensile steel，UT)”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少4000 MPa的抗拉强度的碳钢。 [0059] “纱线(yarn)”为用于纺织纤维或长丝的连续丝线的专业术语。纱线以下列几种形式出现：1)捻合在一起的多根纤维；2)聚在一起而没有捻合的多根长丝；3)以一定程度的加捻聚在一起的多根长丝；4)有或没有加捻的单根长丝(单丝)；5)有或没有加捻的窄条材料。 发明内容[0060] 根据本发明，使硫化轮胎骤冷的装置包括：用以保持硫化轮胎的硫化轮胎保持机构、和用以容纳使硫化轮胎骤冷的流体的储罐。将硫化轮胎在该流体中浸没4至60分钟，由此硫化轮胎达到预定温度。 [0061] 根据本发明的一个方面，所述流体为水。 [0062] 根据本发明的另一个方面，所述预定温度为100℃。 [0063] 根据本发明的又一方面，所述装置还包括：旋转机构，其用于在将硫化轮胎浸没于储罐之前使硫化轮胎旋转；空气除去器，其用于在正在旋转的硫化轮胎的侧面部分上形成不同于通过旋转硫化轮胎所引起的空气流的空气流，以除去存在于旋转的硫化轮胎的侧面部分附近的空气。 [0064] 根据本发明的又一方面，所述旋转机构以在硫化轮胎周围的空气流中使强制对流变得比自然对流占优势的速度借助硫化轮胎保持机构使硫化轮胎旋转。 [0065] 根据本发明的又一方面，所述旋转机构包括使硫化轮胎以100 rpm或更快的速度旋转的装置。 [0066] 根据本发明的又一方面，所述空气除去器包括可操作地连接到旋转机构的除去构件。 [0067] 根据本发明的又一方面，所述装置还包括空气置换机构，该机构是用于在硫化轮胎旋转期间利用内压置换用于给硫化轮胎充气的充气空气。 [0068] 根据本发明的又一方面，所述装置还包括：以使硫化轮胎外部的空气流动以使强制对流变得比自然对流占优势的速度而旋转硫化轮胎的机构。 [0069] 根据本发明的又一方面，叶片构件设置成满足以下条件：选择性地在硫化轮胎的期望部分形成比硫化轮胎其它部分的空气流更快的空气流。 [0070] 根据本发明的使硫化轮胎骤冷的方法包括下列步骤：将硫化轮胎安装在硫化轮胎保持器上；以引起轮胎外部的空气的强制对流的速度使硫化轮胎旋转；通过引起不同于通过旋转硫化轮胎所引起的强制空气对流的空气流，而除去在硫化轮胎外部的空气；接着，将硫化轮胎在流体中浸没4至60分钟，由此硫化轮胎达到预定温度。 [0071] 根据本发明方法的另一个方面，所述流体为水。 [0072] 根据本发明方法的又一方面，所述预定温度为100℃。 [0073] 根据本发明方法的又一方面，使硫化轮胎以100 rpm或更快的速度旋转。 [0074] 根据本发明方法的又一方面，在硫化轮胎外部相对于轮胎赤道的相反轴向两侧的区域，利用强制对流使空气对称地流动。 [0075] 根据本发明方法的又一方面，以强制对流变得比自然对流占优势从而使物理性质值在相对于硫化轮胎赤道的相反轴向两侧变得对称的方式，使硫化轮胎外部的空气流动。 [0076] 根据本发明方法的又一方面，当Gr和Re表示用于判断自然对流强度的格拉斯霍2 夫数(Grashof number)和雷诺数(Reynolds number)时，Gr/Re 的值为0.4或更小。 附图说明 [0077] 根据以下描述和附图，本发明的上述及其它目的、方面和特征将会是显而易见的，其中：图1为显示使本发明具体化的轮胎硫化机和硫化后充气机的布置设计的平面图。 [0078] 图2为显示轮胎硫化机和硫化后充气机的布置设计的正视图。 [0079] 图3为显示硫化后充气机的垂直断面的示意性构造图。 [0080] 图4为与常规冷却循环相比较的本发明示例骤冷循环的示意图。 [0081] 图5为与常规冷却循环相比较的本发明骤冷循环的示例复合性能的示意图。 [0082] 图6是与常规冷却循环相比较的本发明骤冷循环的示例滚动阻力性能的示意图。 [0083] 图7为与常规冷却循环相比较的本发明示例骤冷循环的示意图。 具体实施方式[0084] 图1和图2示出了参考本发明的常规硫化后充气机(PCI)及硫化轮胎冷却方法。硫化后充气机101安装在离硫化机102后表面(图1和图2中的右侧)的规定距离处。硫化后充气机101包括对轮胎1进行膨胀冷却的膨胀冷却单元103。膨胀冷却单元103的数量设定为等于硫化机102的模具的数量。具体地，硫化后充气机101包括：两个平行设置的膨胀冷却单元103、用以同时提升两个膨胀冷却单元103的下轮辋机构2的下轮辋提升机构 125；硫化后充气机101如此构成能够在同时从硫化机102中接受两个硫化轮胎1后对它们同时进行膨胀冷却。 [0085] 硫化机102可安装成与硫化后充气机101平行作为串联式挤压装置，用于同时对两个生轮胎107(未处理轮胎)进行硫化。具体地，硫化机102设置有：用以对各自生轮胎107进行硫化的两个模具110、用以将生轮胎107从挤压装置前侧运送入各自模具110中的两个送入装载机111、以及从各自模具110中运送出硫化轮胎1并将它们运送至硫化后充气机101的两个旋转装载机104。硫化机102可以设置有仅1个、3个或更多的模具110。在这些情况下，硫化后充气机101设置有与硫化机102的模具110数量相对应的1个、3个或更多的膨胀冷却单元103。 [0086] 各模具110包括上模具部110A和下模具部110B，这两个模具部可沿垂直方向相对地运动而关闭和打开模具110。相对于固定在硫化机架112下部的下模具部110B，利用提升缸提升上模具部110A。各送入装载机111可设置在导柱112B上，从而使送入装载机111向上和向下运动并旋转。导柱112B立于硫化机架112的前侧(图1和图2中的左侧)的中间位置。位于旋转臂111A前端的轮胎夹盘111B夹住轮胎的上胎圈部并通过旋转运动，可在各自的模具部110A与110B之间运送生轮胎107。 [0087] 各自的旋转装载机104布置在硫化机架112的后中心架112A上。可旋转地安装各旋转装载机104，同时旋转装载机104的旋转轴位于用于使沿后中心架112A设置的导轨133上下运动的导架134(支承部)上。各旋转装载机104可包括旋转臂104A和轮胎夹盘 104B。旋转臂104A可旋转地被支承在导架134上，利用多个流体缸(未图示)使轮胎夹盘 104B在硫化机102与硫化后充气机101之间旋转。通过以均匀的间隔周向地设置3个或更多个爪形件104A而构成轮胎夹盘104B，爪形件104A可同时移动以增大或减小轮胎夹盘 104B的直径。在直径减小状态下插入硫化轮胎1或经冷却的轮胎1'之后，使各自爪形件 104移动以增大轮胎夹盘104B的直径，由此夹住轮胎的上胎圈部。通过再次使各自爪形件 104a移动以减小轮胎夹盘104B的直径，而释放轮胎1或1'。 [0088] 卸载输送机105设置在各旋转臂104A的旋转路径“a”上。卸载输送机105可以是由多个滚筒组成的滚筒输送机，并位于旋转装载机104的下方。此外，卸载输送机105可位于接近膨胀冷却单元103外侧，由此面朝向前方向和向后方向并排地设置膨胀冷却单元103 和卸载输送机105。各自的卸载输送机105从硫化机102朝向运出输送机106而向下倾斜，以便不阻碍下轮辋机构2的向上和向下运动，其中靠重力作用将经冷却的轮胎1'输送至运出输送机106上。运出输送机106可以是带式输送机，并且以规定距离设置在硫化后充气机101的后面，用于将从各自卸载输送机105输送来的经冷却轮胎1'传送至作为后处理的轮胎检查过程或装运处(未图示)。 [0089] 硫化后充气机101的各膨胀冷却单元103可包括：用以支持水平放置的硫化轮胎1的下表面的硫化轮胎保持机构2(在下文中，称为“下轮辋机构2”)、和用以支持硫化轮胎 1上表面的硫化轮胎保持机构3(在下文中，称为“上轮辋机构3”)，如图3中所示。上轮辋机构3包括：用以密封地保持硫化轮胎1的上胎圈部1a的上轮辋4、和与上轮辋4相关联的上轮辋联接构件5。硫化轮胎1可形成为具有相对于轴向中心点的对称形状，硫化轮胎的赤道可定义为经过轴向中心点并正交于轴方向的平面与硫化轮胎的周向表面的相交线。 [0090] 上轮辋4具有圆盘形状，其外径对应于上胎圈部1a的直径。用于引入锁轴33的开口4a形成在上轮辋4的径向内侧。上轮辋联接构件5固定到上轮辋4的上表面。上轮辋联接构件5形成具有圆形的管状形状从而环绕开口4a，并设置成其中心轴线与上轮辋4的垂直中心轴线一致。 [0091] 可利用旋转机构10使上轮辋机构3在任意方向上以任意转速旋转。旋转机构10包括：水平固定到旋转机构10的外圆周面上的从动皮带轮11、设置在从动皮带轮11一侧的驱动皮带轮12、安装在从动皮带轮11和驱动皮带轮12上的驱动皮带13、和联接到驱动皮带轮12的轮胎驱动电机14。旋转机构10经由驱动皮带轮12和驱动皮带13将轮胎驱动电机14的扭矩传递给从动皮带轮11，由此使上轮辋联接构件5和上轮辋4旋转，从而使被上轮辋4保持的硫化轮胎1高速旋转。 [0092] “高速旋转”表示以使在硫化轮胎1周围的空气流中强制对流变得比自然对流占优势的转速(即，100 rpm或更快)的旋转。对于“高速旋转”，100 rpm的转速就足够了，但优选可为200-800 rpm。上限这里设定的原因是若旋转速度过度增加，则冷却效果(必需的冷却时间)并没有很大变化，但会出现设备耐久性下降的问题。此外，值得考虑的设备成本和人力成本对于确保安全是必需的。在设置叶片的情况下，在500 rpm或更低的转速下可获得与转速为800-1000 rpm时所获得效果相同的效果。 [0093] 旋转机构10以高速旋转硫化轮胎1以便在硫化轮胎1周围的空气流中强制对流比自然对流占主导地位，由此也通过强制对流主动地除去硫化轮胎1的热。因此，可在短时段内使硫化轮胎1冷却至规定温度或以下。此外，通过在相对于硫化轮胎1赤道的相反轴向两侧形成作为对称空气流的上述强制对流，可在相对于赤道的相反轴向两侧使硫化轮胎对称地冷却。由此可改善膨胀冷却后的品质，特别是均匀性。换句话说，硫化后充气机如此构成使硫化轮胎1以高速旋转，以致物理性质值在相对于硫化轮胎1赤道的相反轴向两侧对称。因此，可使硫化轮胎1膨胀冷却，同时在硫化轮胎外部的空气流动使强制对流变得比自然对流占优势。“物理性质值”可表示至少一种物理性质，如硬度、抗拉强度、伸长率、纯橡胶强度、冲击回弹性、抗撕裂强度、压缩永久变形、耐磨损性、抗挠裂性、和/或胎体帘线的加工过程中的延伸性，但不必表示所有物理性质。 [0094] 如图3中所示，可旋转地支承上轮辋机构3的上轮辋支承机构21、以及可拆卸地将上轮辋机构3与下轮辋机构2联接的锁紧机构31，可设置在上轮辋机构3的上轮辋联接构件5的内部。上轮辋支承机构21包括：采用圆管形式且沿上轮辋联接构件5的内周表面而设置的管状支承构件22、以及设置在管状支承构件22和上轮辋联接构件5之间的轴承构件23。管状支承构件22具有固定到水平框架6上的其上端。水平架6可限定用以将硫化后充气机保持在规定定向的框架机构(未图示)的一部分。轴承构件23可将管状支承构件22与上轮辋联接机构5相联接，从而将它们竖直地固定并可以可水平旋转的方式支承它们。因此，被支承在水平架6上的上轮辋支承机构21可旋转地支承上轮辋机构3在规定高度。 [0095] 锁紧机构31设置在上轮辋支承机构21的径向内侧。锁紧机构31可包括：锁紧构件32、锁轴33、和旋转锁紧机构34。锁紧构件32可旋转地配合在上轮辋支承机构21的管状支承构件22内。旋转轴35的前端可旋转地联接到锁紧构件32的上表面。旋转轴35水平地放置，并具有连接到缸装置36(如空气缸或液压缸)的后端。旋转轴35和缸装置36形成了旋转锁紧机构34，旋转锁紧机构34可通过使旋转轴转动的缸装置而使锁紧构件32在正向和反向方向上转动。 [0096] 锁紧构件32可具有带开放底端的凹部32a。空气孔32d可形成于凹部32a的顶板表面的中心，并可在竖直穿过锁紧构件32的上壁部之后连接到空气管7。空气管7可与空气供给装置(未图示)相连接，空气供给装置可包括：利用内压提供用于硫化轮胎1充气的空气的空气供给机构、和置换用于充气的空气(例如在硫化轮胎1的旋转期间)的空气置换机构。锁闭部32b从位于凹部32a底端的侧壁面的4个位置径向地向内凸出，插入槽32c(凹槽)形成于相邻的锁闭部32b之间。插入槽32c以如此方式形成，以便经过锁轴33的凸出部33a。如此构成的锁紧机构31通过借助于旋转机构34使锁紧构件32例如在正方向上转动而使锁轴33的凸出部33a与插入槽32关于竖直方向对准，由此使锁轴33的凸出部33a可自由进入和离开凹部32a。而且，锁紧机构31通过使锁紧构件32例如在反方向上旋转而使锁轴33的凸出部33a与锁闭部32b关于竖直方向对准，由此可将锁轴33的凸出部33a固定于凹部32a内。 [0097] 上述凸出部33a如此设置以便在锁轴33上端的四个位置径向地向外凸出。此外，锁轴33设置成其轴线与上述下轮辋机构2的中心轴线一致，并且锁轴33包括从上端向下延伸的轴部33b、和形成于轴部33b底端的轴支承部33c。下轮辋机构2可旋转地安装在轴支承部33c上。下轮辋机构2包括：用以密封地保持硫化轮胎1下胎圈部1b的下轮辋16、联接到下轮辋16的下轮辋支承构件17、和可旋转地将下轮辋支承构件17联接到锁轴33的轴支承部33c的下轮辋联接机构18。 [0098] 下轮辋16具有圆盘形状，其外直径对应于下胎圈部1b的直径。用以引入前述锁轴33的开口16a，可形成于下轮辋16的径向内侧。下轮辋支承构件17固定到下轮辋16的下表面。下轮辋支承构件17形成为圆形的管状形状从而环绕开口16a，并设置成其中心轴线与下轮辋16的中心轴线一致。下轮辋联接机构18(包括轴承部)可设置在下轮辋支承构件17的内圆周表面上。因此，通过被上轮辋机构3的旋转所驱动的同时固定硫化轮胎1的下胎圈部1b，下轮辋机构2相对于锁轴33可旋转地支承硫化轮胎1。 [0099] 锁轴33的底端可联接到提升机构(未图示)，该提升机构使锁轴33在轮胎放置位置与位置在高于图示位置的轮胎安装位置之间可上下运动。在轮胎放置位置，硫化轮胎1可附接到下轮辋机构2并与下轮辋机构2分离。而且，在轮胎安装位置，硫化轮胎1的上胎圈部1a由上轮辋机构3保持，并且在由下轮辋机构2和上轮辋机构3保持硫化轮胎1时进行冷却。 [0100] 除了借助于旋转机构10使硫化轮胎1旋转外，常规地还可利用空气除去器或空气除去机构41进行冷却。空气除去机构41可利用旋转机构10的旋转而强制地除去存在于胎侧部1c、1d附近的空气，胎侧部1c、1d是硫化轮胎1的侧表面部。 [0101] 具体地，常规的空气除去机构41通过与轮辋机构2、3一起旋转，而在沿硫化轮胎1的侧表面部1c、1d的方向以及径向上形成空气流。空气除去机构41设置有多个叶片构件42，叶片构件42设置在各自的上轮辋机构3和下轮辋机构2上，扭矩从旋转机构10被传递给上轮辋机构3和下轮辋机构2。可以均等的间隔沿各轮辋机构3、2中的每个的外周的周向方向(未图示)，设置这些叶片构件42。叶片构件42可采用与各自轮辋机构3、2外圆周表面的曲率半径大致相同的曲率半径而弯曲且与轮辋机构3、2的半径方向倾斜的板的形式。因此，各叶片构件42可以是所谓的“后掠翼”，后掠翼是倾斜的使得关于旋转方向径向内端比径向外端位于更上游的位置。通过叶片构件42与轮辋机构3、2一起旋转，常规的空气除去机构41在不降低相对周向转速的情况下形成包含在沿硫化轮胎1侧表面部的方向上以及径向向外方向上的各部件的空气流。常规的空气除去机构41可具有多叶片离心式通风机的形状。 [0102] 在与轮胎1相对的上和下叶片构件42的两侧可设置分隔构件43，作为空气除去机构41的部件。分隔构件43可将在胎侧部1c、1d侧的硫化轮胎1的区域分隔成位于朝向叶片构件42的空气流侧的第一空间区A、以及在硫化轮胎1胎侧部1c、1d附近的第二空间区B。具体地，分隔构件43可设置成使位于朝向叶片构件42一侧(一侧)的分隔构件43的外周接近叶片构件42的外周，分隔构件43在这一侧的内径小于在另一侧的内径。这样，分隔构件43防止存在于第二空间区B内的空气流入第一空间区A，并通过收集热交换前存在于第一空间区A内的空气而使大量空气流向叶片构件42。 [0103] 旋转机构10的部分扭矩可传递给叶片构件42，或者除了旋转机构10之外提供的驱动机构(未图示)的扭矩也可传递给叶片构件42。因为硫化轮胎1和叶片构件42的相位由于相对旋转沿旋转方向变化，所以有沿硫化轮胎1的圆周方向更均匀地除去空气的效果。在除了旋转机构10之外还提供驱动机构（多个）用以将扭矩传递给叶片构件42的情况下，可将具有由不同驱动机构所传递的扭矩的叶片构件设置在硫化轮胎1的上侧和下侧。或者，除了旋转机构10外，还设置用于将扭矩仅传递给位于硫化轮胎1上方的叶片构件42的一个驱动机构(未图示)。这样，可在硫化轮胎1的上部和下部对硫化轮胎1的冷却加以调节。换句话说，可更精确地调节硫化轮胎1上部与下部之间的温度差异。因此，即使由于设备周围温度的不对称性的影响硫化轮胎1的上部温度往往较高、或者由于硫化轮胎1上部与下部的不对称性(例如，胎侧部1c、1d的形状不同)而使冷却速率产生偏差，依然可使上部与下部的冷却速率相等。通过改变设置在硫化轮胎1上侧的叶片构件42的形状使其与设置在下侧的叶片构件42形状不同、或者通过改变在上侧和下侧的叶片构件42的数量，可独立地改变硫化轮胎1的上部和下部的冷却能力。 [0104] 在上下分隔构件43的与硫化轮胎1相反的两侧，可设置冷却空气供给机构44，作为空气除去机构41的部件。各冷却空气供给机构41可包括：环形管45，其形成并设置成环绕轮辋机构3或2的上轮辋或下轮辋联接构件5或17；冷却空气供给装置(未图示)，用于将冷却空气提供给环形管45；和设置在环形管45上的喷嘴(未图示)，用于将冷却空气向叶片构件42喷出。喷嘴可以是形成于环形管45中的通孔。 [0105] 如图1和图2中所示，当使用硫化机102进行的硫化完成时，各自的旋转装载机104可向上运动并旋转从而将轮胎夹盘104B定位于各自模具110内。接着，使轮胎夹盘 104B下降而夹住硫化轮胎1。然后，使轮胎夹盘104B向上运动并旋转从而将硫化轮胎1从各自模具110传送至硫化后充气机101的各自膨胀冷却单元103。在通过使下轮辋机构2下降至它们的下限位置而达到的轮胎放置位置，在通过下降各自旋转装载机104而将硫化轮胎1放置于各自下轮辋机构2上之后，可使各自装载机104向上运动并旋转以从相应的膨胀冷却单元103缩回。 [0106] 当如上所述把硫化轮胎1放置于下轮辋机构2上时，由下轮辋机构2的下轮辋16保持硫化轮胎1的下胎圈部1b，如图3中所示。此后，锁轴33可向上运动，由此使下轮辋机构2和硫化轮胎1向上运动。此时，通过锁紧机构31的旋转机构34可使锁紧构件32在正方向旋转，由此锁轴33的凸出部33a与锁紧构件32的插入槽32c可关于竖直方向对准。因此，凸出部33a刚一穿过插入槽32c，向上运动的锁轴33就可进入凹部32a。当锁轴33到达处在上限位置的轮胎安装位置时，锁轴33的上升停止并且由上轮辋机构3的上轮辋4密封地保持硫化轮胎1的上胎圈部1a。 [0107] 此后，可使锁紧构件32在锁紧机构31内在反方向上旋转，锁闭部32b可与锁轴33的凸出部33a关于竖直方向对准。接着，可操作空气供给装置的空气供给机构，以便在规定压力下经由空气管7将用于充气的空气提供入硫化轮胎1。因此，锁轴33的凸出部33a由凹部32a中的锁闭部32b关于竖直方向被固定，由此可利用锁轴33以彼此间隔规定距离的方式固定上轮辋机构3和下轮辋机构2，并且可对硫化轮胎1充气且将其保持在规定形状。 [0108] 可适当地操作空气供给装置的空气置换机构以便置换用于充气的空气，同时将硫化轮胎1内的压力保持在恒定水平。因此，可排出由于与硫化轮胎1的热交换而达到高温的用于充气的空气，而将热交换前的用于充气的低温空气供给至硫化轮胎1中。因此，也可在硫化轮胎1的内部高效率地进行冷却。 [0109] 此外，在旋转机构10中可操作轮胎驱动电机14，并经由驱动皮带轮12、驱动皮带13和从动皮带轮11使上轮辋机构3旋转，由此使由上轮辋机构3保持的硫化轮胎1高速旋转。因此，在硫化轮胎1周围的空气流中强制对流变得比自然对流占优势，由此可通过强制对流主动地除去硫化轮胎1的热量。这样，与在静止状态下使硫化轮胎1膨胀冷却或者使硫化轮胎1膨胀冷却同时以自然对流占优势的低速旋转的情况相比，可在较短的时段内使硫化轮胎1冷却至规定温度或以下。 [0110] 此外，因为各硫化轮胎1的形状关于其轴向中心位置是对称的，所以通过硫化轮胎1的高速旋转所形成的强制对流可以是在关于硫化轮胎1赤道(即，经过轴向中心点且正交于轴向方向的平面与硫化轮胎1的周向表面的交线)的相反轴向两侧对称的空气流。因此，可以使硫化轮胎1在相对于轮胎赤道的相反轴向两侧对称地冷却，由此提高膨胀冷却后的品质，特别是均匀性。 [0111] 当通过硫化轮胎1的旋转使各自胎侧部1c、1d相对于周围空气运动时，在与外表面的距离增加时气流分布逐渐增大(即，形成所谓的“流体动力学边界层”)。由于由空气除去机构41所引起的空气流的影响，此流体动力学边界层比当仅轮胎转动时相比变薄。类似地，就温度场而言，存在于胎侧部附近的热边界层变薄。边界层越薄则耐热性越低。因此，可以使胎侧部1c、1d迅速地冷却。优选地，以使流体动力学边界层足够薄的高速，使硫化轮胎1旋转。具体地，硫化轮胎1可以以100 rpm或更快、优选200 rpm或更快、更优选300 rpm或更快的转速旋转。通过高速旋转，可使硫化轮胎1迅速冷却。 [0112] 可以由空气除去机构41将已通过热交换而达到高温的在胎侧部1c、1d附近的空气强制地除去。具体地，当利用硫化轮胎1的旋转而开始冷却时，可将来自冷却空气供给机构44的环形管45的低温空气向叶片构件42喷出。当各自的轮辋机构3、2旋转时，设置在这些轮辋机构3、2 中的叶片构件42旋转(即，围绕轮辋机构3、2的轴线的中心旋转)。因此，热交换之前的空气(包括存在于各自轮辋机构3、2的第一空间区A内的冷却空气)可通过叶片构件42从分隔构件43推向硫化轮胎1，由此变为包含在沿硫化轮胎1的胎侧部1c、1d的方向上的各部件的空气流。 [0113] 因此，可将存在于胎侧部1c、1d附近的热交换后的高温空气从硫化轮胎1除去，并且利用叶片构件42从第一空间区A供给热交换前的空气，从而置换被除去的空气。因而，在短时段内使硫化轮胎1的胎侧部1c、1d冷却至规定温度或更低，这是因为在具有大温度差的空气之间不断地进行着热交换。在设置叶片构件42的情况下，可在较低转速或在较短时段内获得与不设置叶片构件的情况相比同等的效果。 [0114] 此外，因为分隔构件43将在胎侧部1c、1d附近的第二空间区B与第一空间区A分隔开，所以可阻碍第二空间区B内已通过与硫化轮胎1的热交换而达到高温的高温空气向第一空间区A运动。因此，仅在第一空间区A内的热交换前的空气流向叶片构件42。 [0115] 在利用硫化轮胎1的高速旋转进行冷却期间，可使处于上侧和下侧的胎侧部1c、1d内的空气从硫化轮胎1径向地向外流出。这可以防止如下情况的发生：通过与下胎侧部 1d的热交换而达到高温的空气可能通过自然对流运动至上胎侧部1c。这样，可使上胎侧部 1c和下胎侧部1c、1d相等地冷却。这种高速旋转所产生的离心力使硫化轮胎1内部的空气形成在相反轴向两侧对称的气流，由此促进从硫化轮胎1内部的在相反轴向两侧对称的(均匀的)冷却。在具有使硫化轮胎1在100 rpm或更快的高速下旋转的旋转机构10的硫化后充气机101中，通过适当调节硫化轮胎1的转速，可实现和硫化轮胎1形状相适应的冷却和从硫化轮胎1内部和外部的均匀冷却以及冷却时间的调节和缩短。可以对叶片构件 42的存在与否、硫化轮胎1与叶片构件42的相对旋转的存在与否、以及上叶片构件和下叶片构件42的转速进行调节。硫化后充气机101可通过调节硫化轮胎1的旋转速度、叶片构件42的存在与否、硫化轮胎1与叶片构件42的相对旋转的存在与否、以及上叶片构件和下叶片构件42的转速，在一个硫化周期内作出调整以完成冷却。 [0116] 当硫化轮胎1的冷却完成时，如上所述，可释放用于充气的空气并且可通过锁紧机构31的旋转机构34使锁紧构件32在正方向上旋转，由此可关于竖直方向使锁轴33的凸出部33a与锁紧构件32的插入槽32c对准。此后，可使锁轴33下降，凸出部33a可位于凹部32a中。当经冷却的硫化轮胎1与下轮辋机构2一起下降至轮胎放置位置时，可利用旋转装载机104运送硫化轮胎1，如图1和图2中所示，并且可在无需等待时间的情况下开始另一个硫化轮胎1的冷却。 [0117] 根据本发明，作为常规硫化后充气/冷却过程的理想的替代和/或补充，可更高效率地以更快速率冷却硫化轮胎，从而显著改善轮胎的最终功能特性，如滚动阻力和轮胎均匀性，并降低制造成本(即，时间)、维修和废弃物处理成本。 [0118] 通常，可在环境温度下在地面上平放或者如上所述使其旋转时，冷却硫化轮胎。然而，硫化轮胎可在一段时间(即，4至60分钟)被骤冷(即，用水或者其它适当的流体)直至硫化轮胎达到预定温度(即，大约100℃)。更具体地，作为例子，可将硫化的轿车轮胎/摩托车轮胎在水箱中浸没4至6分钟；可将硫化的农业轮胎在水箱中浸没10至30分钟；可将硫化卡车轮胎在水箱中浸没6至20分钟；可将硫化的工程机械轮胎在水箱中浸没30至60 分钟。图4和图7说明了该骤冷、以及通过提高最大固化温度(图4)或者仅仅缩短硫化后操作的时间(图4和图7)而缩短硫化周期的时间的期望能力，由此增加轮胎总产量。 图5说明了通过本发明的骤冷方法还怎样改善了扭矩响应。 [0119] 本发明的骤冷也可减轻在该轮胎仍具有高温的最初存放期间所发生的典型的永久变形(即，胎面压扁、托台变形等)。此外，因为较早地降低了轮胎的温度，所以可较早地进行检测，由此通过对缺陷轮胎生产的较快反应而减少浪费。 [0120] 图6示出了利用本发明的骤冷所实现的滚动阻力改善。在该图中，下面的线表示经骤冷的轮胎，上面的线表示以常规方式冷却的轮胎。 [0121] 因为可在不背离其本质特征的精神的情况下以数种形式实施本发明，所以本发明是说明性的而不是限制性的，因为本发明的范围是由所附权利要求所限定而不是由在其前面的描述部分所限定，所以权利要求意图包含落入权利要求的边界和范围内的所有变化或该边界和范围的等效物。 |
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