用于挤出弹性体混合物的装置和方法 |
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| 申请号 | CN201480005930.4 | 申请日 | 2014-01-31 | 公开(公告)号 | CN104936759B | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 米其林集团总公司; | 发明人 | P·莫内罗; J-F·韦尔雅; | ||||
| 摘要 | 旨在用于制造成形产品(P)的连续条的挤出装置，包括螺杆(2)，所述螺杆(2)在固定的机筒(1)中旋转，所述机筒(1)具有用于弹性体混合物的进料入口(3)和设置有挤出 喷嘴 (5)的出口(4)，所述挤出喷嘴(5)向在第一旋转辊(6)和第二旋转辊(7)之间形成的缝隙中出料，所述第一旋转辊(6)和第二旋转辊(7)以相反方向旋转，所述装置具有用于使第一辊(6)旋转的第一装置和能够使第一辊(6)的旋转速度(Ωr1)与螺杆(2)的旋转速度(Ωvis)同步的第一控制装置，和用于使第二辊(7)旋转的第二装置，所述第二装置能够使第二辊(7)以不同于第一辊的旋转速度(Ωr1)的旋转速度(Ωr2)旋转。根据本 发明 ，所述第一控制装置连接至用于驱动螺杆的装置从而根据成形产品(P)的条的宽度调节螺杆(2)的旋转速度，并且所述装置包括第二控制装置，所述第二控制装置连接至所述用于旋转的第二装置从而根据所述条的厚度调节第二辊(7)的旋转速度(Ωr2)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.旨在用于制造成形产品的连续条的挤出方法，借助于挤出装置，所述挤出装置包括螺杆(2)，所述螺杆(2)在固定的机筒(1)中旋转，所述机筒(1)具有用于弹性体混合物的进料入口(3)和设置有挤出喷嘴(5)的出口(4)，所述挤出喷嘴(5)向在第一辊(6)和第二辊(7)之间形成的轧缝中出料，所述第一辊(6)和第二辊(7)以相反方向旋转，所述装置具有用于使第一辊(6)旋转的第一装置和第一控制装置，以及用于使第二辊旋转的第二装置，所述第一控制装置能够使第一辊(6)的旋转速度(Ωr1)与螺杆(2)的旋转速度(Ωvis)同步，所述第二装置连接至第二控制装置，其中第二辊以不同于第一辊的旋转速度(Ωr1)的旋转速度(Ωr2)旋转，并且其中根据成形产品(P)的条的宽度调节螺杆(2)的旋转速度，根据所述条的厚度调节第二辊(7)与第一辊(6)的旋转速度的差值。 |
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| 说明书全文 | 用于挤出弹性体混合物的装置和方法技术领域[0001] 本发明涉及挤出弹性体混合物的领域，所述弹性体混合物更具体地旨在用于制造轮胎。 背景技术[0002] 正如已知的，形成轮胎的成形元件的制造使用挤出装置，所述挤出装置的功能是使橡胶条形成一定轮廓。这些设备由机筒和螺杆形成，所述螺杆被安装成在所述机筒中旋转。 [0003] 实现机筒和螺杆的形状及其布置使得螺杆的旋转具有为混合物供应机械功的效果，目的是一方面增加混合物的流动性，另一方面朝向挤出模具推进所述混合物用以赋予经挤出产物一定的轮廓。挤出模具通常在固定的成形叶片和旋转辊之间形成，或者在以相反方向旋转的两个旋转辊之间形成。 [0004] 离开挤出装置的连续的条可以缠绕在储存装置上用于之后的使用，或者可以被直接供应至位于下游的轮胎制造设备。 [0005] 为了获得具有恒定尺寸的成形元件，挤出装置包括调节装置，所述调节装置能够根据在挤出装置下游的成形元件上进行的测量对各个参数(例如辊的速度和模具上游的出口腔中的压力、螺杆的旋转速度，以及弹性体混合物的温度)起作用。 [0006] 文献FR 1563077描述了用于制造具有规则厚度的热塑性材料条的方法和挤出机。所述挤出机包括机筒，挤出螺杆在所述机筒内旋转，所述挤出螺杆从进料入口朝向挤出模具推动材料，所述挤出模具出料至一对以相反方向旋转的旋转圆筒，圆筒之一是机动化的。 位于圆筒之间的间隙中或位于所述间隙上游的压力计测量挤出压力并且将挤出压力的值传递至调节电路，所述调节电路因此调节机动化圆筒的旋转速度。机动化机筒因此可以减速或加速以保持恒定的挤出压力，从而获得具有规则厚度的经挤出条。然而，通过测量经挤出条的横截面的尺寸，发现挤出压力的波动不仅造成经挤出条的厚度变化而且造成经挤出条的宽度变化，特别地，宽度变化的比例不同于厚度变化的比例。因此，调节机动化辊的速度用以获得正确厚度不足以获得具有足够精确厚度的经挤出条。 [0007] 文献FR 2282993描述了借助于螺杆挤出机挤出弹性体带的方法和设备，所述螺杆挤出机在模具喷嘴的出口处具有两个以同一速度但是相反方向旋转驱动的辊，带的厚度通过辊之间的距离确定。通过保持辊之间的距离固定，压力变化影响带的宽度。因此，所述设备建议控制装置用于将宽度维持于规定值。因此，通过电光传感器测量离开挤出机的带的宽度并且与预定参考值对比。使用相比于带宽度的参考值的偏差从而控制辊的速度。这使得能够根据挤出机的输出改变压力并且获得恒定宽度的带。然而，通过测量获得的带的厚度，发现对于模具喷嘴上游的挤出机的腔中的一定的压力值并且当辊的速度增加时，带厚度减小，从而维持恒定的带宽度。 [0008] 此外，根据所述文献的设备的缺点在于不容易改变带的厚度。特别地，为了进行所述改变，需要停止设备并且进行机械调节从而使辊朝向彼此或远离彼此移动。所述操纵在时间和人工成本方面存在限制，结果是生产力的下降。 [0009] 此外，文献EP 1 552 914公开了借助于两个挤出机捏合橡胶混合物的机器，所述挤出机的出口通往两个辊之间的轧缝，每个辊设置有使其旋转驱动的装置。辊可以以不同速度旋转驱动从而使橡胶条在一个辊上定向，或者向橡胶混合物施加更大的剪切作用。所述文献具有与前述文献相同的缺点，因为其使用用于调节辊之间的距离的装置从而改变获得的橡胶条的厚度。 发明内容[0010] 本发明的目的是弥补上述缺点并且提出用于挤出弹性体混合物的装置和方法，所述装置和方法能够以可变的成形速度获得连续挤出的成形元件的条，所述成形元件的横截面具有精确并且随时间恒定的尺寸。 [0011] 通过旨在用于制造成形产品的连续条的挤出装置实现该目的，所述挤出装置包括螺杆，所述螺杆在固定的机筒中旋转，所述机筒具有用于弹性体混合物的进料入口和设置有挤出喷嘴的出口，所述挤出喷嘴向在第一旋转辊和第二旋转辊之间形成的轧缝中出料，所述第一旋转辊和第二旋转辊以相反方向旋转，所述装置具有用于使第一辊旋转的第一装置和能够使第一辊的旋转速度与螺杆的旋转速度同步的第一控制装置，和用于使第二辊旋转的第二装置，所述第二装置能够使第二辊以不同于第一辊的旋转速度的旋转速度旋转，其特征在于，所述第一控制装置连接至用于驱动螺杆的装置从而根据成形产品的条的宽度调节螺杆的旋转速度，并且所述装置包括第二控制装置，所述第二控制装置连接至所述用于旋转的第二装置从而根据所述条的厚度调节第二辊的旋转速度。 [0012] 本发明的挤出装置具有螺杆，所述螺杆旋转驱动从而将弹性体混合物出料至在两个旋转辊之间形成的轧缝；这适合于连续地制备具有可变外观的成形产品的条，其中一个辊用作用于施加至下游设备的施加辊。为此目的，第一辊旋转驱动从而将经挤出的成形产品的条沉积在下游设备上，该辊的旋转速度对应于产品的离开速度。所述装置还包括第一控制装置，所述第一控制装置能够使第一辊的旋转速度和螺杆的旋转速度同步。换言之，这些控制装置根据第一辊的旋转速度调节螺杆的旋转速度从而在装置的质量流速变化的情况下不损害经挤出产品的几何形状。这些流速的变化是由于下游设备的质量流速的变化(当挤出装置直接连接至下游设备时)，或者是由于装置的在经挤出产品的出口上游的机筒内的压力变化，所述变化就其本身而言是由于混合物的类型、混合物的粘度或装置的机筒内的温度条件。通过第一控制装置根据经挤出产品的截面的尺寸的测量值或者根据装置的挤出喷嘴上游的机筒内的压力的测量值进行螺杆的速度和第一辊的速度的所述同步化。因此，通过保证螺杆的速度和第一辊的速度同步，所述第一控制装置控制经挤出产品的截面的尺寸，例如控制成形产品的条的宽度。 [0013] 根据本发明更特别地，挤出装置包括用于旋转驱动第二辊的第二装置，所述第二装置允许第二辊以不同于第一辊的旋转速度的旋转速度旋转。换言之，每个辊具有其自己的用于旋转驱动的装置，因此允许辊彼此独立地旋转。因此可以借助于用于驱动的第二装置以通过控制装置根据挤出装置或经挤出产品的测量的参数所建立的速度驱动第二辊，所述参数不同于螺杆的速度已经与第一辊的速度同步时的参数。 [0014] 有利地，第二辊的旋转速度可以独立于第一辊的旋转速度变化。 [0015] 因此能够通过保持第一辊(所述第一辊将成形产品的条施加至下游设备)的速度恒定从而改变第二辊的速度并且因此改变弹性体混合物在两个辊之间的轧缝中的流动速度。 [0016] 特别地，通过进行实验室测试，发现离开两个辊之间的轧缝的成形产品的条的几何形状取决于辊的速度和辊上游的混合物的压力。此外，在成形产品的条的横截面上进行的测量出人意料地显示，对于经挤出的成形产品的条的恒定宽度(或者对于辊上游的混合物的恒定的压力值)，当在这两个辊之间存在速度差值时，成形产品的条的厚度倾向于增加。这通过如下事实得以解释：离开挤出机的产品附着至其中一个辊，特别是充当施加辊的第一辊，或者对于某些弹性体混合物，附着至更冷的辊(其通过特别是出于该目的设置的装置保持于比另一个辊更低的温度)，并且另一个辊通过以比第一辊更大的速度驱动从而供应更大的材料输出。因此，当第二辊的输出增加时，由于成形产品的条在不比第二辊旋转得更快的第一辊上转动使得其不被更快地驱动，获得经挤出的成形产品的条的厚度增加。 [0017] 当然，相反地，能够保持厚度恒定(通过保证形成模具的辊之间的固定的速度差值)并且通过对辊上游的腔中的压力起作用从而改变成形产品的条的宽度。这通过相对于保持恒定的辊速度来改变螺杆速度，同时使两个速度具有彼此不同的值得以实现。 [0018] 因此，通过两个辊的旋转速度之间的差值(通过两个彼此独立地旋转驱动的辊获得该差值)控制成形产品的条的横截面的一个尺寸，通过第一控制装置控制另一个尺寸，所述第一控制装置使第一施加辊的速度和挤出螺杆的速度同步。因此，当装置运作时容易且连续地控制经挤出产品的条的横截面的两个尺寸。 [0019] 有利地，所述第二控制装置包括用于测量成形产品的条的厚度的传感器和用于对比厚度的测量值与厚度的设定值的装置，并且根据对比结果控制第二辊的旋转速度。因此，通过直接在辊之间的轧缝的出口处测量条的厚度并且通过对比所述厚度与设定值，迅速调节第二辊的速度。 [0020] 优选地，第二辊的旋转速度通过比例系数直接与第一辊的旋转速度相联。在实验室测试的过程中已经证实，能够实验式地确定比例系数，对于预定的弹性体混合物和给定的装置，所述比例系数根据成形产品的条的厚度使两个辊的速度相联。 [0021] 有利地，本发明的挤出装置包括用于测量成形产品的条的宽度的传感器和用于对比宽度的测量值与宽度的设定值的装置，并且根据对比结果控制螺杆的旋转速度。 [0022] 这种测量传感器使得能够直接检测宽度变化并且将其传递至对比装置，所述对比装置因此迅速调节螺杆的速度。在一个变体形式中，设置在辊上游的挤出机的机筒中的压力传感器可以用于调节螺杆的速度使得压力的测量值等于其设定值。 [0023] 优选地，螺杆的旋转速度通过比例系数直接与第一辊的旋转速度相联。对于给定的弹性体混合物和给定的挤出装置，实验式地确定该比例系数的设定值从而获得具有恒定厚度的经挤出的成形产品的条。 [0024] 通过使螺杆的速度和第一辊的速度同步从而控制条的宽度，并且通过相对于第一辊的速度合适地调节第二辊的速度从而控制条的厚度。因此，通过合适地控制装置的部件的旋转速度，独立地调节成形产品的条的横截面的宽度和厚度，因此使用装置的同一个机械构造获得具有不同截面的成形产品的条。 [0025] 还通过借助于挤出装置旨在用于制造成形产品的连续条的挤出方法实现本发明的目的，所述挤出装置包括螺杆，所述螺杆在固定的机筒中旋转，所述机筒具有用于弹性体混合物的进料入口和设置有挤出喷嘴的出口，所述挤出喷嘴向在第一旋转辊和第二旋转辊之间形成的轧缝中出料，所述第一旋转辊和第二旋转辊以相反方向旋转，所述装置具有用于使第一辊旋转的第一装置和第一控制装置，以及用于使第二辊旋转的第二装置，所述第一控制装置能够使第一辊的旋转速度与螺杆的旋转速度同步，所述第二装置连接至第二控制装置，其中第二辊以不同于第一辊的旋转速度的旋转速度旋转，并且其中根据成形产品的条的宽度调节螺杆的旋转速度，根据所述条的厚度调节第二辊的旋转速度。 [0026] 借助于第二驱动装置根据经挤出的成形产品的条的横截面的一个尺寸旋转驱动第二辊。因此，当装置运作时容易且连续地控制经挤出产品的条的横截面的两个尺寸。 [0027] 有利地，所述第一控制装置连接至用于驱动螺杆的装置从而根据成形产品的条的宽度调节螺杆的旋转速度，并且所述装置包括第二控制装置，所述第二控制装置连接至所述用于旋转驱动的第二装置从而根据所述条的厚度调节第二辊的旋转速度。 [0028] 优选地，所述第二控制装置包括用于测量成形产品的条的厚度的传感器和用于对比厚度的测量值与厚度的设定值的装置，并且根据对比结果控制第二辊的旋转速度。 [0029] 有利地，所述装置包括用于测量成形产品的条的宽度的传感器和用于对比宽度的测量值与宽度的设定值的装置，并且根据对比结果控制螺杆的旋转速度。 [0030] 优选地，所述第一辊抵靠成形产品条铺设装置的接收表面从而充当用于施加所述条的辊。当所述铺设装置为轮胎成形鼓时，第一辊的圆周速度等于轮胎成形鼓的接收表面的圆周速度。这允许直接铺设在接收表面上并且节省制造时间，特别是当通过横向缠绕而将狭窄的橡胶条铺设在轮胎成形鼓上时。附图说明 [0031] 如下描述基于图1，图1示意性地显示了本发明的挤出装置。 具体实施方式[0032] 图1中显示的挤出装置包括用于在机筒1内旋转的螺杆2，通过用于驱动螺杆的装置(图中不可见)例如电动马达使所述螺杆2旋转。机筒1具有圆柱形整体形状并且具有用于弹性体混合物的进料入口3和设置有挤出喷嘴5的出口4，所述挤出喷嘴5使通过螺杆2推动的弹性体混合物进入存在于第一辊6和第二辊7之间的轧缝。第一辊6和第二辊7以相反的方向旋转驱动。它们形成辊模具系统，所述辊模具系统的目的是使通过挤出喷嘴5离开机筒1的弹性体混合物成形为条形式。 [0033] 在图1中显示的实施例中，第一辊6直接与旋转轮胎成型鼓20协作，因此起到用于将成形产品P的条施加至鼓的接收表面的辊的作用。第一辊6的速度基本上对应于产品的离开速度并且适应于将成形产品P铺设在轮胎成形鼓20上的速度。第一辊6通过第一驱动马达以旋转速度Ωr1旋转驱动，所述旋转速度Ωr1对应于给定的铺设速度。第一驱动马达通过存储器中的编程器10控制，在所述存储器中存储将成形产品P铺设在轮胎成形鼓20上的速度的设定值。第一辊6的圆周速度等于轮胎成形鼓20的圆周速度，旋转方向通过图1中的箭头表示。 [0034] 本发明的挤出装置还包括用于使第一辊6的速度和螺杆2的速度同步的装置。出于该目的，第一辊6和螺杆2各自设置有用于旋转驱动的装置，例如电动马达，和光编码器，并且通过轴控制使它们的速度同步。因此，测量装置在每个瞬间确定第一辊6的旋转速度Ωr1并且将该值传递至控制器14，所述控制器14控制螺杆的速度Ωvis使得在任何瞬间螺杆的旋转速度Ωvis等于辊的旋转速度Ωr1乘以预定的比例系数Ksvis的乘积(Ωvis＝K svis*Ωr1)。对于预定的弹性体混合物和给定的挤出装置实验式地确定该比例系数Ksvis以使螺杆2的速度适应于第一辊6的速度从而获得具有恒定宽度的成形元件P。 [0035] 比例系数Ksvis的值在一般操作条件下恒定，但是其可以特别是根据螺杆的进料速度或挤出喷嘴5上游的腔中的压力变化或混合物的粘度变化而变化。可以在学习和实验式地确定比例系数的阶段过程中评估比例系数Ksvis的值的该变化。 [0036] 为了校正这些线性误差，能够引入回路13用于通过在辊模具的出口处直接测量成形元件P的宽度“l”校正螺杆的速度，从而根据宽度的设定值“l设定值”修改比例系数的设定值。出于该原因，挤出装置包括用于测量成形元件P的宽度l的装置，例如用于测量宽度的传感器9，所述传感器为无触点类型，例如使用激光束的传感器。校正回路13具有调节器11，所述调节器11对比宽度的测量值“l”和存储在存储器12中的设定值“l设定值”，当测量值不同于设定值时，调节器11对控制螺杆速度的控制器14应用比例系数K svis的校正值。 [0037] 在本发明的一个变体形式中，使用压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器设置在挤出喷嘴5上游的腔中并且连接至用于校正螺杆速度的回路从而保持腔中测量的压力等于预先建立的设定值。因此，对于给定的弹性体混合物，成形产品P的特定宽度(通过学习和实验式确定)归因于腔中预先建立的压力。压力和宽度的设定值存储在对应表中，所述对应表由调节器使用以根据压力的测量值通过对控制螺杆速度的控制器应用经校正的比例系数校正螺杆速度的值。当挤出装置使用流动性基本上随时间恒定的弹性体混合物时使用该对应表，并且使得能够摒弃对于测量成形产品P的宽度的传感器的使用。 [0038] 根据本发明，第二辊7具有其自己的用于旋转驱动的装置(例如电动马达)，所述装置连接至用于控制第二辊7的旋转速度的第二装置使得第二辊7可以以速度Ωr2旋转，所述速度Ωr2不同于第一辊6的旋转速度Ωr1。有利地，第二控制装置连接至所述用于旋转驱动的第二装置从而根据成形产品P的条的测量的厚度“e”调节第二辊7的旋转速度Ωr2。因此，通过独立地驱动每个辊，特别是通过安装用于使每个辊机动化的独立装置，能够在保持第一辊6的速度恒定的同时调节第二辊7的速度。在实验室测试的过程中出人意料地发现当第二辊7比第一辊6更快地旋转时，混合物至辊之间的轧缝的输出量增加，因此成形产品P的条的厚度增加。这使得能够以正确速度将成形产品P铺设在轮胎成形鼓20上，同时能够改变成型产品的厚度。 [0039] 可以设想多个根据产品P的测量厚度“e”调节第二辊7的速度的装置。图1显示了这种调节装置的示例，其中所述第二控制装置通过调节回路14表示，所述调节回路14包括用于测量成形产品P的条的厚度“e”的传感器8，用于对比厚度的测量值“e”与存储在存储器16中的厚度的设定值“e设定”的装置15，和用于控制第二辊7的速度的装置17。用于测量厚度的传感器8为无触点类型，例如使用激光束的传感器。 [0040] 在进行的测试的过程中，证实了第二辊7的旋转速度Ωr2通过比例系数K sr与第一辊6的旋转速度Ωr1直接相联，使得Ωr2＝K sr*Ωr1，针对预定的弹性体混合物和给定的挤出装置实验式地确定比例系数Ksr以使第二辊7的速度适应于第一辊6的速度，从而获得具有恒定厚度的成形元件P。出于该目的，第二辊7设置有光编码器，并且通过轴控制使速度Ωr2和Ωr1同步。因此，测量装置在每个瞬间确定第一辊6的旋转速度Ωr1并且将该值传递至控制器17，所述控制器17控制第二辊的速度Ωr2使得在任何瞬间第二辊的旋转速度Ωr2等于第一辊的旋转速度Ωr1乘以预定的比例系数Ksr的乘积。 [0041] 因此，通过第一辊6和螺杆2之间的旋转速度差值控制产品P的条的宽度“l”，并且通过第一辊6和第二辊7之间的速度差值控制产品P的条的厚度“e”。这使得能够改变成形产品P的条的宽度和厚度，同时保持第一辊的旋转速度恒定，所述第一辊的旋转速度为将产品铺设在下游设备上的速度。 [0042] 此外，为了达到设定厚度“e设定”的成形产品P的条的厚度增加可以伴随着挤出喷嘴5上游的腔中的压力下降。该压力下降造成测量的宽度“l”减小，被用于测量宽度的传感器9捕获并且被校正回路13考虑，所述矫正回路13校正螺杆2的旋转速度从而将宽度值再次建立为设定宽度“l设定”。因此，获得厚度和宽度的值的自动调节，同时铺设速度保持恒定。 |
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