航空轮胎硫化管路系统的升级改造

佟 伟，杜爱华

（青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266229）

航空轮胎生产制造过程中硫化工序消耗的能量最大。在不改变现有设备与热源介质温度的情况下，合理调整硫化工艺是一种经济、简便易行的方法[1-4]。目前，航空轮胎硫化仍采用传统等压等温硫化工艺[5-8]，硫化过程中消耗大量能量。

本工作主要介绍在现有航空轮胎硫化管路系统基础上，通过增设蒸汽预热管路系统、取消模型外压冷却系统等措施，对硫化管路系统进行升级改造，采用新型等压变温硫化工艺硫化航空轮胎。

1 硫化管路系统改造

新型等压变温硫化工艺需要在硫化轮胎的胶囊内首先通入比常规硫化温度高的蒸汽，保压一段时间，再向硫化胶囊通入过热水。保持一定的温度和压力短时间循环后，保持过热水内压并停止过热水循环[1]。为满足新型等压变温硫化工艺的要求，对现有硫化管路系统（见图1）分两部分进行升级改造，改造后硫化管路系统见图2。

1.1 外压管路系统

由于采用新型等压变温硫化工艺硫化轮胎，轮胎在保压硫化过程中没有热量补充，已经属于温度下降过程，期间模型自然冷却已经能够达到航空轮胎硫化工艺要求，无需对模型外部继续进行喷淋冷却。

在外压供给管路系统中取消“外压冷水进”管路（见图1中管路5）；在外压排出管路系统中取消“外压冷水排”管路（见图1中管路3）。

图1 改造前硫化管路系统

1.2 内压管路系统

在现有热源基础上增加蒸汽介质。内压管路增加蒸汽预热管路系统，需在硫化管路系统上配备蒸汽循环装置和排除硫化胶囊冷凝水装置。

在内压供给管路系统中增加“蒸汽进”管路，管路上设置过滤器、止回阀、两通气动薄膜调节阀（见图2中管路5）。目的是将一定温度和压力的蒸汽通入硫化胶囊内部，为轮胎硫化初始升温阶段提供能量。

图2 改造后硫化管路系统

在内压排出管路系统中增加“排凝”管路，管路上设置止回阀、单向节流调节阀、两通气动薄膜调节阀（图2中管路15）。轮胎在上述升温阶段，蒸汽发生冷凝，冷凝水聚集到模型下半侧，而上半侧依然与蒸汽接触，导致模型上下半侧温度偏差大。利用“排凝”管路，将冷凝水从硫化胶囊内部的汽/水混合物中分离出去，保证轮胎硫化时受热均匀。

增加“一次过热水自循环”支路，把硫化一次过热水供给管路中的两通气动薄膜调节阀改为三通气动薄膜调节阀，并与硫化“循环过热水回”管路进行旁通串接，管路上设置球阀（见图2中连接支路6和12）。其目的是保证在每个硫化周期一次过热水进入硫化胶囊前，利用“一次过热水自循环”支路一次过热水循环一定时间后再进入硫化胶囊，保证一次过热水的温度，减小一次过热水与硫化胶囊内蒸汽的温差，减小过热水对管路和硫化胶囊的撞击，防止在蒸汽/过热水切换过程中硫化胶囊内部因温差较大产生压力波动而引起轮胎质量缺陷的发生。

2 试车调试

2.1 空负荷试车

改造后的硫化管路系统经程序调试、空负荷试车，各管路工作正常，温度和压力稳定，能够满足航空轮胎硫化工艺的要求。

2.2 硫化测温

为进一步检验改造后硫化管路系统，按照新型等压变温硫化工艺硫化航空轮胎，以27×7.75－15航空轮胎硫化测温结果为例进行对比，硫化测温装置见图3。

图3 27×7.75－15航空轮胎的硫化测温装置示意

采用新型等压变温硫化工艺硫化27×7.75－15航空轮胎，轮胎各部件的过硫化程度明显降低，硫化周期缩短约10 min，且硫化后的航空轮胎外观质量良好，无质量缺陷。表1示出了27×7.75－15航空轮胎内衬层部位硫化程度对比。

从表1可看出：采用传统等压等温硫化工艺，内衬层部位的过硫化程度普遍偏高，硫化程度平均值达到912%；采用新型等压变温硫化工艺，内衬层部位的过硫化程度显著降低，均值为368%。这表明硫化管路改造后，采用新型等压变温硫化工艺硫化航空轮胎，内衬层部位过硫化程度明显降低，各部件受热更加均匀。

3 新型等压变温硫化工艺优点

采用新型等压变温硫化工艺硫化航空轮胎具有以下优点。

（1）节约能源。用蒸汽代替部分过热水，可以大幅减小轮胎循环过热水量，从而大幅缩短硫化过程中过热水的循环时间，节约能源。以27×7.75－15航空轮胎硫化为例，硫化管路系统改造后，采用新型等压变温硫化工艺，每条轮胎循环过热水量减小约8 m3。

（2）减少模具损耗。取消喷淋冷却模具步序，可以减少模具外壁腐蚀，延长模具使用寿命，可节省模具重复加工费用，降低生产成本。

（3）轮胎保压过程中没有能量补充，减少了轮胎局部过硫化现象，轮胎质量明显提高。

（4）有效减小轮胎内衬层部件过硫化程度，提高了航空轮胎可翻新性。

4 结论

航空轮胎硫化管路系统升级改造后，采用新型等压变温硫化工艺，既能保证成品轮胎的产品质量和性能，又能节约能源，降低动力消耗成本，提高了生产效率。