Вопросы практической технологии изготовления шин 2010 №1

Подождите немного. Документ загружается.

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

логии

потому, что тепло для вулканизации шин поступает только от пара и при

его утечке возрастает риск получить недовулканизованную шину.

Кроме этого, по-видимому, целесообразно при использовании паро-азотного

теплоносителя оснащать вулканизационные прессы системами корректировки

продолжительности режима вулканизации по фактическим параметрам тепло-

носителя в диафрагме, т.к. отклонения температуры обогрева диафрагмы от

номинала при определенных обстоятельствах могут быть значительными.

Принципиально, возможен обогрев вулканизационной диафрагмы путем по-

дачи паро-азотной смеси "в тупик" и путем непрерывной циркуляции смеси че-

рез диафрагму.

4.1. Обогрев

вулканизационных

диафрагм при подаче

паро-азотной смеси

"в

тупик".

При подаче паро-азотной смеси "в тупик" парциальное давление, а, следова-

тельно, и температура пара в процессе вулканизации шины будут падать. По-

этому, для поддержания параметров обогрева постоянными, в диафрагму необ-

ходимо подавать дополнительные порции пара.

В этом случае режим вулканизации (обогрева диафрагмы) целесообразно

строить следующим образом [8].

После операции формования невулканизованной шины в диафрагму после-

довательно подают пар, температура насыщения которого равна или несколько

превышает заданную прописью режима вулканизации температуру обогрева,

затем - газообразный азот. Газообразный азот, давление которого превышает

давление пара, подают в диафрагму до тех пор, пока давление в ней не достиг-

нет заданного режимом вулканизации давления прессования. В дальнейшем в

диафрагму подают дополнительные порции пара для обеспечения

постоянства,

температуры обогрева и поддерживают неизменным давление паро-азотной

смеси. В этом случае регулирующий клапан, установленный на линии подачи

газообразного азота, осуществляет регулирование по заданной величине давле-

ния в диафрагме, а регулирующий клапан на линии подачи перегретого пара -

по температуре в диафрагме.

— ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • № 1, 2010 63

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Преимуществами такого способа обогрева диафрагмы являются относитель-

но невысокие затраты на приготовление и транспортировку теплоносителя.

Вместе с тем, скопление и переохлаждение конденсата в нижней части диа-

фрагмы при подаче паро-азотной смеси "в тупик" приведет к снижению качест-

ва шин вследствие их неравномерной степени вулканизации и увеличению про-

должительности режима вулканизации. Решением этой проблемы, в какой-то

степени, может стать применение

вулканизационных

прессов с диафрагменным

узлом типа

"Аутоформ",

в которых, в отличие от получивших более широкое

распространение в отечественной промышленности прессов с диафрагменным

узлом типа "Бег-О-Матик", в нижней части диафрагмы скапливается относи-

тельно небольшое количество конденсата.

Кроме того, на изношенном вулканизационном оборудовании возможны

утечки газообразного азота через уплотнения центрального механизма управ-

ления диафрагмой, что приведет к падению давления в диафрагме, а компенса-

ционная подача дополнительных порций газообразного азота существенно ус-

ложнит процесс вулканизации.

Существенным недостатком "тупикового" способа обогрева диафрагм

явля-

ется также и сложность повторного использования газообразного азота.

4.2. Обогрев вулканизационных диафрагм при постоянной циркуляции

паро-азотной смеси.

Циркуляция паро-азотной смеси позволяет избежать недостатков, связанных

со скоплением и переохлаждением конденсата в нижней части полости диа-

фрагмы вулканизационного пресса. При этом в диафрагму насыщенный пар и

газообразный азот могут подаваться как раздельно, так и в виде паро-азотной

смеси, приготовленной заранее вне вулканизационного пресса.

Один из вариантов раздельной подачи пара и газообразного азота предложен

в патенте фирмы «Sumitomo Rubber

Ind.»

(Япония) [9]. Согласно этому патенту

в нижнюю часть диафрагмы вулканизационного пресса подается перегретый

пар для ее нагрева до заданной температуры. Сконденсировавшийся пар скап-

ливается в нижней части диафрагмы, но при этом часть конденсата "распыляет-

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • № 1, 2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

ся" постоянно поступающим потоком пара. Это способствует более эффектив-

ному нагреву нижней части шины. Газообразный азот под давлением подается

в верхнюю часть диафрагмы и, имея более низкую температуру по сравнению с

паром, охлаждает его. Газ смешивается с паром. В результате теплообмена

происходит выравнивание температуры по высоте диафрагмы, что способству-

ет более равномерной вулканизации шины. Использование предлагаемой схе-

мы, по заявлению авторов патента, позволяет устранить большую разницу тем-

ператур (до 13°С) между верхней и нижней частями шины.

При использовании заранее приготовленной паро-азотной смеси [8] послед-

нюю подают в полость диафрагмы в зону нижней

боковины

шины струями че-

рез сопла таким образом, чтобы благодаря аэродинамическому воздействию

струи образующийся конденсат выносился из полости диафрагмы в отводящий

канал.

За счет постоянного отвода тепла из полости диафрагмы часть пара в смеси

будет конденсироваться и его парциальное давление будет надать. В результате

упадет и температура обогрева

диафрагмы.

Чтобы избежать нарушения техно-

логического режима вулканизации шины, паро-азотную смесь следует подавать

в диафрагму с определенным запасом по парциальному давлению или по доле

пара в смеси.

На рисунке 7 приведена принципиальная схема установки для приготовле-

ния паро-азотной смеси. Работа установки осуществляется следующим обра-

зом.

Паро-азотную смесь после ее сжатия в компрессоре 1 подают в смеситель 2,

туда же подают и пар, поступающий с ТЭЦ по трубопроводу 3. Заданный по

технологическому режиму вулканизации состав паро-азотной смеси после сме-

сителя 2 поддерживают при помощи регуляторов расхода 4 и 5, при этом регу-

лятор расхода 4 управляет подачей пара по давлению паро-азотной смеси.

Полученную в смесителе 2 паро-азотную смесь направляют в подводящие

коллекторы б вулканизационных прессов 7. После вулканизационных прессов 7

паро-азотная

смесь вместе с образующимся при обогреве диафрагм конденса-

том поступает в коллектор отвода теплоносителя 8, а затем в газоотделитель 9.

—•

ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Рис.

7. Установка для приготовления и подвода паро-азотной смеси

вулканизационным

прессам.

где: 1 - компрессор; 2 - смеситель; 3 - трубопровод пара с ТЭЦ;

4, 5 - регуляторы расхода; 6 - подводящий коллектор;

7 - вулканизационные прессы; 8 - отводящий коллектор; 9 - газоотделитель;

10 - расширитель; 11 - линия подачи пара в паровые камеры.

Из газоотделителя 9 "сухая" паро-азотная смесь поступает на вход компрес-

сора 1. Конденсат из газоотделителя 9 отводят в расширитель

10,

а образую-

щийся пар вторичного вскипания вместе с паром от ТЭЦ по линии

подают в

паровые камеры вулканизационных прессов. Конденсат из расширителя 10 по-

сле утилизации тепла (на бытовые нужды и др.) направляют на ТЭЦ.

Смесители 2 могут быть установлены перед каждым рядом вулканизацион-

ных прессов, что дает возможность производить в цехе вулканизации шины

различных типоразмеров при соответствующих им оптимальных параметрах

обогрева и давления.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН •

1,2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

5. Эксплуатационная ходимость

диафрагм

при

применении паро-азотного теплоносителя.

Весомый вклад в структуру себестоимости изготовления шин вносят затраты

на производство

вулканизационных

диафрагм, а, следовательно, их эксплуата-

ционная ходимость является значимым фактором при внедрении любой новой

технологии вулканизации шин.

Согласно данным зарубежных шинных фирм, среди основных преимуществ

перехода на паро-азотный теплоноситель является увеличение эксплуатацион-

ной ходимости диафрагм на

25-100%.

Однако, как было показано специальны-

ми исследованиями [3], такое увеличение ходимости диафрагм характерно при

использовании в смеси азота высокой чистоты - от 99,9987% до 99,9995%. При

использовании азота низкой чистоты, равной 99,5%, ходимость диафрагм со-

кращается, примерно, на 50% по сравнению с эталоном (за эталон принимается

азот с чистотой 99,9995%). Преобладающим дефектом пониженной ходимости

диафрагм являлось "осмоление" их внутренней поверхности или, иначе, так на-

зываемая "кислородная реверсия" при которой сшитые цепи в резине диафраг-

мы разрываются молекулярным кислородом, что вызывает размягчение резины,

приводящее к ее разрыву.

Поэтому при вулканизации шин с использованием со стороны диафрагмы

паро-азотного

теплоносителя целесообразно использовать только азот высокой

чистоты.

6. Заключение.

Ряд зарубежных шинных фирм уже на протяжении длительного периода

времени успешно используют паро-азотный теплоноситель, подаваемый в диа-

фрагму вулканизационного пресса, при изготовлении шин различных типораз-

меров.

В настоящее время создано надежное оборудование и отработаны эффектив-

ные технологические схемы подачи азота с любым необходимым расходом и

давлением.

Отчеты об эксплуатации шин, свулканизованных с использованием паро-

азотного теплоносителя, указывают на повышение их качества и снижение бра-

ка, что обусловлено, в том числе, создаваемым постоянно высоким давлением

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН •

1,2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

со стороны диафрагмы

вулканизационного

пресса.

К факторам, обусловившим переход на

паро-азотную

вулканизующую среду,

также относят ее надежность, безопасность и экономическую эффективность

(таблица 4), а также исключение затрат на ремонт разрушенных коррозией

трубопроводов.

Таблица 4. Преимущества паро-азотной вулканизующей среды

в сравнении с паром и перегретой водой.

Сокращение продолжительности

режима вулканизации

Увеличение эксплуатационной

ходимости диафрагм

Снижение эксплуатационных рас-

ходов на вулканизацию одной лег-

ковой шины с посадочным диамет-

ром 13"-14" в вулканизационном

прессе типа «Бег-О-Матик»

на 18-10

на

25-100

на 80 - 88

Как видно из таблицы 4 существенное снижение эксплуатационных расхо-

дов вулканизационного производства, в том числе, связано с появляющимся ре-

зервом по сокращению режима вулканизации, а, следовательно, с повышением

производительности вулканизационного оборудования, а также с увеличением

срока службы диафрагм в случае использования азота высокой чистоты.

8. Список литературы.

1. Аветисян А.Л., Вольнов

А.А.

// Методы нагрева и прессования шин при вулканизации и пер-

спективы их использования в условиях роста цен на энергоресурсы // ИАС «ВПТ», М., НТЦ

«НИИШП», 2002, №2,

с.89-93.

2. Аветисян

А.Л.

// К вопросу о развитии технологии вулканизации шин // Мир Шин, М., 2006,

№12, с.59-61.

Kuberka

К.А.

// Tire curing with steam-nitrogen system reduces cost and enchases reliability //

Elastomerics, 1990, June,

p.16-19.

4. Проспекты и каталоги фирмы «VMI ЕРЕ HOLLAND BV», 2006-2007 г.г.

5. Kazuto Okada, Nisashi

Mitamura,

Kenichi

Inoue,

Hideaki Kuwabara (Japan) // Vulcanizing Ma-

chine // Pat. № US 7.435.069. B2, Oct., 14, 2008.

6. Степ Г.Х., Петровичев

MB.

// Установки КБА для разделения и очистки воздуха // М., Хими-

ческое и нефтегазовое машиностроение,

2002,

№3,

с.29-31.

7. Mitsubishi Tire Curing Press

(Rolling-in-Bladder

Tyre) // Техническое предложение ф. «Mitsubi-

shi Heavy Industries, Ltd» (Япония) на закупку вулканизационного оборудования.

8. Отчет №13-71-79 "Разработка научных основ вулканизации покрышек с использованием

парогазовых

теплоносителей"//М.,

НИИШП, 1980, 22 с.

9. Kubota Akinori,

Ijiri

Masaaki, Kobayashi Michihito (Japan) // Apparatus for vulcanizing elastomer

product// Pat. № US 5020982 B29, June, 04, 1991.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

^аналитический

оозор^

Савельев

В.В.,

Гордеев

В.К.,

Пороцкий

В.Г.

1. Состав системы обеспечения вулканизационного

оборудования перегретой водой (общие положения).

Система обеспечения вулканизационного оборудования перегретой водой

(рисунок 1), входящая в состав энергоустановки, включает в себя:

Трубопровод 9, подводящий перегретую воду от насоса 2Н к вулканиза-

ционному оборудованию (форматору-вулканизатору - ФВ) или, иначе,

прямую перегретую воду.

2. Трубопровод 10ц от ФВ до насоса 2Н для перемещения перегретой воды

циркуляцией.

Рис. 1. Схема энергоустановок принципиальная.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Обозначения к рисункам 1, 2 и 3.

1 - деаэратор, 2 - бак слива воды из диафрагм; 3

бак слива конденсата из камер;

4 - вакуумный сепаратор и ресивер; 5 - емкость для перегретой воды, передавли-

ваемой из диафрагмы, с паровой подушкой; 1Ф - фильтр; 1Н - насос, подпиты-

вающий систему перегретой воды; 2Н - циркуляционный насос в контуре перегре-

той воды; ЗН - насос, подающий воду из бака 2 в деаэратор; 4Н - насос, подающий

конденсат из бака 3 в деаэратор; 5Н - насос, откачивающий воду из вакуумного се-

паратора в бак 2; 6Н - циркуляционный насос в контуре охлаждающей воды; 7Н -

насос, подпитывающий контур охлаждающей воды; 8Н - насос, подающий перегре-

тую воду из емкости 5 в контур перегретой воды; 1ВН - вакуумный насос; 1ТО - те-

плообменник первой ступени подогрева подпитывающей воды; 2ТО - теплообмен-

ник второй ступени для подогрева циркулирующей перегретой воды; ЗТО - тепло-

обменник циркулирующей охлаждающей воды.

Трубопроводы.

ХОВ

химически очищенная вода; 2 - пар давлением до 3 кгс/см

; 3

пар давле-

нием до 6 кгс/см

; 4 - пар давлением до

кгс/см

; 6а - конденсат пара 3; 9 - пере-

гретая вода прямая; 10ц - перегретая вода циркуляционная; 15п - перегретая вода

прямая; 15ц - перегретая вода циркуляционная; 17с - вода, сливаемая из диа-

фрагмы, самотечная; 17 - вода из диафрагмы с напором; 20 - техническая вода

прямая; 22 - техническая вода обратная; 29 - вакуумная линия.

Трубопроводы, ФВ, насос и теплообменник 2ТО образуют замкнутый контур

перегретой воды. Циркуляция воды в контуре создается насосом

2Н,

подогрев

воды в контуре обеспечивается теплообменником второй ступени

ТО, подпит-

ка контура производится питающим насосом Ш с подогревом воды в теплооб-

меннике первой ступени 1 ТО, забирающего воду из деаэратора. Очистка цир-

кулирующей перегретой воды от механических примесей производится в сет-

чатом фильтре

1Ф,

установленном перед насосом 2Н. Расход воды на заполне-

ние диафрагм определяется объемом диафрагм - Б, м

, заполняемых в течении

часа. А

Б х Ц

/час,

где Ц - количество циклов вулканизации в течении часа.

Расход циркулирующей через диафрагму перегретой воды определен норма-

тивом [1] для каждого типа ФВ и для каждого типа шин. Общий расход цирку-

ляционной воды в контуре определяется суммой расходов во всех ФВ, в кото-

рых одновременно может идти процесс циркуляции.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

2. Стабилизация параметров перегретой воды.

На рисунке 2 изображена принципиальная схема системы приготовления и

распределения перегретой воды с регулирующими устройствами, применяемая

на многих шинных заводах.

Рис. 2. Схема системы перегретой воды.

где:

1КР

- 4КР - клапаны регулирующие; 13А - 23А - запорная арматура;

КО - обратный клапан.

Вода из деаэратора 1 насосом 1Н через теплообменник

1ТО

первой ступени

подается в контур перегретой воды.

Давление воды в контуре регулируется клапаном 1КР и клапаном 2КР. При

повышении давления клапан

1КР

открывается и сбрасывает часть воды в де-

аэратор, а клапан

2КР

прикрывается и создает дополнительное сопротивление

проходу перегретой воды и, тем самым, снижает давление после себя.

Циркуляцию воды в контуре создает насос 2Н.

магистральным трубо-

проводам контура подсоединены трубопроводы рядов ФВ. В конце ряда на тру-

бопроводе 9 установлены регулирующие клапаны ЗКР и

4КР,

которые могут

регулировать перепад давления между линиями 9 ц

10ц,

но только в том случае,

если перепад давления больше заданного. Запорная арматура 13А и 23А полно-

стью разъединяет линии 9 и 10ц. Клапаны ЗКР и 4КР могут использоваться при

пуске и прогреве системы перегретой воды. При этом, управление ими может

быть дистанционным, что имеет свои преимущества.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010

ВУЛКАНИЗАЦИОННЫЕ

ПРОЦЕССЫ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНО-ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Рекомендации по стабилизации давления перегретой воды.

Стабильные параметры воды зависят от целого ряда причин и, как правило,

не являются следствием одной.

1. Подбор питательного и циркуляционного насосов должен соответство-

вать условиям его работы и, чем больше разница между реальными и тре-

буемыми параметрами насоса, тем труднее получить последние.

2. Клапаны 1КР, работающие на сброс, должны быть отрегулированы таким

образом, чтобы при его открытии давление в трубопроводе поддержива-

лось в заданных пределах.

3. Не целесообразно на один трубопровод ставить два различных клапана,

не связанных между собой автоматической системой регулирования.

3. Циркуляция перегретой воды через диафрагмы

форматоров-вулканизаторов.

Распределение количества циркулирующей воды зависит от ряда причин, в

том числе и от того, как ФВ подключены к магистральным трубопроводам пе-

регретой воды. На отечественных шинных заводах, в основном, применяются

две схемы.

На рисунке 3 изображены две схемы подключения. Первую схему (рисунок

За) назовем "противоток", т.к. подаваемая й обратная вода движутся навстречу

друг другу, а вторую (рисунок

36)

- "прямоток", т.к. прямая и обратная вода

движутся в одном направлении.

Система противотока (а)

Рис.

3. Схемы подключения ФВ к системе циркуляции перегретой воды.

ВОПРОСЫ

ПРАКТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШИН • №1,2010