[12]发明专利申请公布说明书
[21]申请号200810172258.4
[51]Int.CI.
B30B 15/00 (2006.01)
[43]公开日2009年3月11日[22]申请日2008.11.03[21]申请号200810172258.4
[71]申请人李传玺
地址443000湖北省宜昌伍家岗区夷陵大道163－
108[72]发明人李传玺
[11]公开号CN 101380827A
权利要求书 1 页 说明书 14 页 附图 5 页
[54]发明名称
液垫均压装置及使用这种装置的平板压机[57]摘要
一种用于平板压机的液垫均压装置，包括壳壁和封闭在壳壁内的液垫，壳壁包括顶板和底板，顶板和底板的周边以焊接或粘接方式连接并封闭位于壳壁内的液垫，构成壳壁的材料为有机复合材料或含碳量0.10～0.70％的碳钢或合金钢，构成液垫的材料为在常温常压下呈液态的物质或在工作温度和压力下呈现液体特征的物质，壳壁上设置有将构成液垫的材料注入到壳壁内的注入口和溢流口。
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权 利 要 求 书
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1.一种用于平板压机的液垫均压装置，包括壳壁和封闭在壳壁内的液垫，壳壁包括顶板和底板，顶板和底板的周边以焊接或粘接方式连接并封闭位于壳壁内的液垫，构成壳壁的材料为有机复合材料或含碳量0.10～0.70％的碳钢或合金钢，构成液垫的材料为在常温常压下呈液态的物质或在工作温度和压力下呈现液体特征的物质，壳壁上设置有将构成液垫的材料注入到壳壁内的注入口和溢流口。 2.如权利要求1所述的液垫均压装置，其中壳壁为含碳量0.10～0.70％的碳钢钢板或合金钢钢板，钢板的厚度为1.0～10.0mm。
3.如权利要求1所述的液垫均压装置，其中壳壁为纤维织物增强的橡胶板，橡胶板的厚度为2.0～50.0mm。
4.如权利要求1或2或3所述的液垫均压装置，其中构成液垫的材料选自烷烃、硅氧烷、环烷烃、芳烃、它们各自的衍生物和导热油中的一种或多种。 5.如权利要求4所述的液垫均压装置，其中液垫的厚度为1.0～50.0mm。 6.一种平板压机，包括如权利要求1至5中任一项所述的液垫均压装置。 7.如权利要求6所述的平板压机，其中液垫均压装置位于压机的垫板和压板之间。
8.如权利要求6所述的平板压机，其中液垫均压装置位于压板和被加工产品之间。
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说 明 书
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液垫均压装置及使用这种装置的平板压机
1.技术领域
本发明涉及液垫均压装置，更具体地说涉及一种内部冲注液体材料、具有传递压力并使压力均匀分布功能的液垫均压装置。本发明还涉及使用这种液垫均压装置的平板压机。 2.背景技术
平板压机是平型压板作为施压工作部件的压机，其主要用途是压制板状、带状产品，如各类橡塑输送带、人造板等。为了制得品质优良、厚度及致密度均一的产品，平板压机所提供的压力必须足够大，并且压力的分布必须足够均匀，以保证被压制的板状产品的各部分能在足够大的相同的压强下完成制作过程。
事实上，平板压机特别是大型平板压机在工作状态下受多种因素制约，其施于被加工工件的压力分布都存在程度不等的不均匀现象。这些因素包括设计、加工制造、安装精度及工况条件下压机各部件产生的变形等。压力分布不均匀导致所加工产品的致密度、尺寸、外观及内在性能波动，是平板压机力求避免的。为改善压力分布均匀性，迄今所采取的技术方案取得一定进展，但有些方案造成部件庞大笨重，有的导致设备复杂，有的对部件加工、安装精度提出更高的要求。这都不可避免地提高了压机的造价，也增加了压机运行的费用和能耗，并且至今平板压机输出压力分布不均匀的问题仍未得到彻底解
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决，以下列出三种已被实施的方案进行说明。为方便表述，首先设置一个平板压机模型。在各种平板压机中，由于愈是压板尺寸大的压机其压板输出压力的分布愈是不均匀，所以模型选择由多个液压缸提供压力并以多块框板为承力部件的平板压机。属于这类压机的典型代表是用于输送带等橡胶制品硫化的平板硫化机及用以压制复合人造板的平板压机。图1即为平板压机的模型机的中段的透视图。本说明书中虽然以此模型为代表说明各方案，但所涉及的原则及具体方案同样适用于其它如柱式或多层式平板压机等机型。
既有方案之一是在液压缸柱塞与压板之间以及框板与压板之间设置高刚度、高平整度的垫板(或称垫台)，即图1中的垫板8和垫板2。垫板8承受液压缸柱塞9施与的力并将此力传递给压板6，进而施压于被加工工件5，加工工件5的另一面受到来自上压板4的作用力，垫板2起到框板1和压板4之间力的传递作用。3和7代表隔热层，当压板需要在加热状态工作时起减少热传导量的作用。 在本方案中，多个液压缸柱塞对垫板的作用力是呈“点”状分布的，而框板对垫板的作用力是呈条状分布的。这两种作用力在垫板上的全面积上的分布都是极不均匀的。垫板的作用就是将这种分布极不均匀的力转换成均匀分布的力作用于压板。这就要求垫板自身有高的刚性，在工作状态下不产生或只产生极微小的变形。垫板还必须具有一个足够平整的表面，才能保证垫板对平型压板的作用力分布均匀。当然压板上也必须有足够平整的表面与垫板的作用面对应。鉴于大型平板压机的总压力常达数千甚至万吨以上，而垫板的面积也达到数平
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方以至数十平方米，为了实现只产生极小变形的要求，垫板除采用刚性优良的材料如铸铁、铸钢外，还必须设计得足够厚重。因此，传统的大型平板压机均设置笨重且加工精细的垫板，而且愈是对压力分布均匀要求高的平板压机，其垫板也愈厚重、加工精度也愈高。即使如此，垫板在工作压力下仍会不同程度地产生变形，其作用于压板的压力仍呈不均匀分布。因此，本措施实施的代价高昂，而效果却是有限的。
方案之二是针对大型平板压机因加热压板导致其产生翘曲变形进而改变其输出压强分布状态而设计的。在图1中，由于某些设定的工艺条件要求对压板4、压板6加热，而热状态运行的压板必然产生传热给相邻的垫板2、垫板8。虽然设置了隔热层3和7，其作用只能减少热传导，并不能完全阻止垫板与压板相邻的面温度升高。这种热会继续向垫板的另一侧传递。由于垫板是一个厚度常达数百毫米的厚重部件，受导热性能、散热条件等因素的影响，工作状态下垫板的上、下面及不同部位温度是不一致的，不同的温升导致材料产生不同的热变形，使垫板产生翘曲而破坏其原本的平整状态。垫板各部位温差愈大以及尺寸愈大，其平整度改变的绝对值愈大，由此造成的垫板施与压板的力的分布均匀性所遭受的影响也愈大。该技术方案的出发点是消除或减小垫板不同部位的温度不一致，采用在垫板内部打孔或以其它方式形成导热液体介质流动的通道，通过液体介质的循环流动达到缩小不同部位温差的目的。温差的缩小减小了垫板的翘曲变形，有助于改善热状态工作的大型平板压机的输出压力分布不均匀现象。
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本技术方案的缺点是垫板的加工会更复杂，加上增设的热平衡系统，提高了设备的制造成本和运行维护费用。
第三种技术措施是大幅度增加液压缸的数量。当液压缸的数量增加数倍以致数十倍以上时，作用于垫板的施力点会增加相同的倍数。较密集分布的施力点改善了垫板受力的均匀性，减小了垫板工作状态下的变形，因此改善了垫板输出压力分布的均匀性。该技术方案的实施可导致垫板厚度重量的降低，但此方案只是第一种方案的改良方案，其缺点是庞大数量的液压缸的设置不仅使压机的液压动力系统，也使整个压机变得复杂，并且大大增加压机的维护工作量。 上述各项技术措施迄今只取得有限的改善平板机输出压力分布均匀性的效果。压力不均至今仍是导致平板压机特别是大型平板压机产生缺陷产品的最重要原因之一。除平板压机自身因素外，被压制工件的半成品自身的厚度波动也导致其成型过程中较薄的部位压力较低，并因此造成产品质量的不均一，这是由于传统压机的垫板是刚性部件，不可能通过变形对厚度不一致的被压制工件进行补偿造成的。为减小此种因素对质量的影响，使厚度较小的局部也能受到一定的压力，迄今所采取的办法是将压机提供的总压力提高，提高的幅度甚至高达一倍或一倍以上。总压力的提高不可避免地使各压力部件变得笨重，动力系统功率增大，大幅增加压机的制造成本、运行费用和能耗。 3.发明内容
本发明涉及一种用于平板压机的液垫均压装置，包括壳壁和封闭
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在壳壁内的液垫，壳壁包括顶板和底板，顶板和底板的周边以焊接或粘接方式连接并封闭位于壳壁内的液垫，构成壳壁的材料为有机复合材料或含碳量0.10～0.70％的碳钢或合金钢，构成液垫的材料为在常温常压下呈液态的物质或在工作温度和压力下呈现液体特征的物质，壳壁上设置有将构成液垫的材料注入到壳壁内的注入口和溢流口。其中使用的术语“常温”和“常压”具有本领域通常所认可的含义。常温一般指18-30℃，常压指一个大气压。
液垫具体形状由作用相当于容器的包裹在其周边的壳壁封闭约束而成。并且由于其壳壁材料具有一定的柔韧性，其最终的形状还受它安装于压机的部位及相邻工件的形状所制约。用于制造液垫均压装置的液垫的材料定义为“在工作温度和工作压力条件下呈液态”的材料。具体地说，该种材料在常温常压下可能是液体，也可能是固体或粘弹性材料，但在工作温度及压力条件下，一定具备液体的无一定形状及可流动的特征。此处所说的“可流动”既包括低粘度流动，也包括高粘度流动。正是由于此材料流动性的存在赋予该装置改善平板压机压力分布均匀性的功能。在选择液垫的制作材料时应同时遵循如下原则：在工作条件下，长期保持物化性能稳定，无毒，无腐蚀性及价廉易获取。符合以上原则的材料有多种，例如多种烷烃类、硅氧烷类、环烷烃类、芳烃类及其衍生物，多种牌号的导热油可在其对应的温度范围内工作，可以根据装置的工作条件选择。
液垫均压装置的长度和宽度与压板和垫板相等或相近，厚度则视与之相邻的垫板、压板及隔垫材料层的平整度及工作状态下可能产生
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的变形而定，其下限是在其工作的全过程中包覆于上、下面的壳壁板不发生接触，在满足此条件下的前提下，则应选择尽可能小的厚度。 包覆于液垫周边及上、下面的壳壁板的性能对液垫的功能产生决定性影响。首先，其强度和抗疲劳性必须满足工作温度和压力下长期工作的需要，并且其朝向压板或被加工工件的一面具有适宜的柔韧性。这种柔韧性对补偿因传统压机垫板、压板不平整或被压工件自身厚度不均导致的压力分布不均匀是不可或缺的。适于制造液垫均压装置壳壁的材料包括性能适宜的多种型号钢板或其它金属板材，也可以选用强度高、柔韧性好的非金属材料，如高分子材料来制造。用以制造液垫均压装置壳壁的板的厚度根据不同的压机设计确定，原则仍是满足强力要求和具有适当的柔韧性。
液垫均压装置的制作方法是将用作壳壁的上、下两块板即顶板和底板的周边以焊接、粘接或其它方式连接、封闭，然后向所形成的空腔内冲注液体材料即可。为冲注和更换液体材料需要，在壳壁板上须设置注入口和溢气口及相应管件。液垫均压装置的制作应保证其在长期工作中密封不发生泄漏。
本发明的另一方面是采用上述液垫均压装置的平板压机。当压机输出压力均匀性分布不能满足被加工产品要求，或者出于降低压机制造成本和运行费用的目的，可根据实际需要在压机的垫板和压板之间，或者在压板与被加工产品之间设置液垫均压装置。压机的上、下压板则可以只选择设置一块，也可以同时设置两块。同时设两个液垫均压装置虽然会增加费用，但可获得更好的均压效果。用于平板压机
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的液垫均压装置既可以设计成一个独立的部件，也可以与压板或垫板组合成一个部件，这时压板或垫板取代了液垫均压装置的一面壳壁板，使压机总体结构得以简化，并降低成本。采用液垫均压装置的压机，由于其压力分布均匀性提高，其工作压力可相应降低。在新的平板压机设计中，可根据总压力的降低减小各受力部件的尺寸、重量及动力装置的配置。除此以外，压机的传统设计原则仍可遵循、使用。 本发明的液垫均压装置可方便地对现用平板压机进行性能升级和改造。这种改造虽然不能降低既有传统压机的重量和造价，但可使其压力分布均匀性提高，并因降低工作压力而减少运行和维护费用。 4.附图说明
图1为一种配备有多个液压缸的平板压机的中段侧向透视图。 图2为采用本发明液垫均压装置的平板压机的片段纵向剖面图，其中液垫均压装置设于垫板与压板之间。
图3为本发明的液垫均压装置的横断面透视图。
图4为采用内部冲注液体的压板、具有液垫均压装置均压功能的液垫均压装置压板压机的片段纵向剖面图。
图5为本发明的液垫均压装置布置在压板和产品之间的实施方式图，该方式可用于V代平板硫化机等设备。 5.具体实施方式
如下实施例可更详细地说明本发明，但本发明实施所涉及的范围不仅限于所举的实施例。
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实施例1
图2是采用本发明的液垫均压装置的平板压机的片段纵向剖面图。它是在图1所示传统平板压机的垫板与压板之间设置液垫均压装置而成。具体地说是在垫板2和压板4之间设置第一液垫均压装置10，在垫板8和压板6之间设置第二液垫均压装置11。本机可用于橡胶输送带等橡胶制品硫化，称之为平板硫化机。其压板须在加热状态下工作。为减少热损耗，在第一液垫均压装置10和压板4之间设置第一隔热材料层3，在第二液垫均压装置11和压板6之间设置第二隔热材料层7。本实施例采用双液垫均压装置布局，可较采用单液垫均压装置布置获得更理想的均压效果。
图3是本实施例中液垫均压装置10、11的剖面透视图，液垫均压装置由两块钢板14、16经周边焊接封闭制成壳壁，壳壁上设有注入口12和溢流口13，垫内有冲注的液垫15。在将液垫15充入液垫均压装置的过程中，将溢流口13置于较高的位置以便顺利排除内部的空气。充入液体的量由设定的液垫均压装置运行中的平均厚度确定。液垫充注完成后关闭注入口及溢流口。在本例中，用于制作液垫均压装置壳壁的材料是厚度为1.0～10.0mm的含碳量为0.10～0.70％的碳钢或合金钢，而内部充注的液垫材料选自烷烃、硅氧烷、环烷烃、芳烃及其衍生物或导热油。在本例中，液垫的工作压强为0～6.0MPa，压板的工作温度为0～180℃，导热油性能可满足在此条件下长期工作并保持稳定的需要。液垫均压装置壳壁在满足强度和疲劳性能要求的同时具备适度的柔韧性，当垫板、压板、隔热层及被加工产品的平整
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度、厚度出现偏差，壳壁可产生适当的变形，允许液垫均压装置不同部位厚度产生变化，从而对各种偏差进行补偿，达到均匀分布压强的目的。
在本实施例中，液垫均压装置壳壁板还可以采用有机复合材料制成。选择之一是以纤维织物增强的橡胶板制作。纤维的材质为强度足够大的聚酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、玻纤金属丝或其它材料。橡胶则为NBR、EPDM、CR、CSM、ACM、IIR、FKM或其高分子粘弹性材料，用作液垫均压装置壳壁板的材料除强度足够高外，还应具有良好的耐油、耐热、耐老化、耐屈挠疲劳性能。橡胶板的厚度通常在2.0～50.0mm之间。其周边的连接与封闭多采用硫化粘接方式，机械锚固方式因易放生泄漏而不推荐使用。
液垫均压装置的厚度在不包括壳壁板的情况下通常为1.0～50.0mm。由于液垫的均压功能是通过液体的流动改变液垫不同部位的厚度来实现的，而一旦某部位液垫厚度为零，则此处压强不均的补偿功能将丧失，所以液垫均压装置在工作工程中不允许发生上、下壁板相接触的情况。平板压机液垫均压装置厚度的设定即以此作为下限。本发明尽管不限制采用更厚的液垫均压装置，但为了控制成本和制作难度，仍推荐在满足基本要求的前提下根据相关工件、部件的精度水平尽可能选用较薄的液垫均压装置。
本实施例的适用领域包括硫化橡胶制品的平板硫化机，特别是压板尺寸大的大型平板硫化机，还包括用以生产人造板的大型平板压机。当用于新设计的压机时，垫板抗变形的要求可适当降低，在材质
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不变条件下，可适当减小垫板的厚度和重量。垫板的平整度要求亦可适当降低。由于液垫的补偿功能，还可在一些场合下以分段垫板取代整体垫板，并且实现以轧制型钢材焊接制造垫板，以降低垫板的重量成本和加工难度。由于压机的压强分布均匀性改善，使得有可能在较低压力下工作，这就意味着降低了各受力部件对强度和刚度的要求，意味着设备造价、能耗和综合费用的降低。
本实施例可方便地用于现有的传统平板压机以提高压力分布均匀性为目的的改造。为此只需在原机垫板与相邻隔热层之间增设一套液垫均压装置即可。视原压机的精度状态和被加工产品的要求可以只设一个液垫均压装置，也可同时在上、下压板侧各设一个，压机的既有各部分无须作任何变动。 实施例2
图4所示是本发明的另一实施例。它所涉及平板压机的压板的内部充注液体材料，具备本发明液垫均压装置的基本特征，称之为“液垫压板”。以液垫压板取代传统压板的平板压机称为“液垫压板压机”。图4所示即为此种压机的纵向剖面图。图中的上、下压板均被液垫压板取代。以位于上方的压板为例，液垫压板由壳壁钢板14和16经封闭其周边制成中空板，内部再充注液垫15制成。为充注液垫和排除腔内空气的需要，液垫压板也须设置如图3所示液垫均压装置一样的注入口和溢流口，液体充注完成后将其关闭。位于下方的液垫压板有着与上方压板相似的结构，包括壳壁钢板14和16以及之间充注的液
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垫15。两块压板以机械方式固定在上、下垫板上。垫板和压板之间分别设置隔热层3和7。
本实施例液垫压板是均压液垫与压板组合而成的液垫均压装置，其使用条件对设计、选材和制作提出了相应要求：
1.由于液垫压板的一面壳壁板须直接接触被加工产品，充当着模板的作用，易产生结垢，并遭受机械磨损及锈蚀。在压板启模时，还因产品的粘附导致压板受力变形，为保证压板能长期正常工作，其接触产品的板在本例中选用强度、弹性、耐屈挠性和耐锈蚀性均优的合金钢板制造，其含碳量为0.20～0.70％，含铬大于10％。此面钢板的厚度能承受多次启模作业的需要，为5.0～80.0mm。本实施例钢板亦可采用其它性能适宜的优质碳素钢板或合金钢板，板的厚度也不仅限于上列数据，应在制造成本、使用效果及寿命间权衡合理的方案。 2.本实施例的压板当需要在加热状态下工作时，其充注在腔内的液体需经受较高温度的作用，因此要选用耐热性更优的材料。当采用市售导热油产品时，可用耐300℃或更优牌号的品种，以延长使用周期，减少维护工作量。
3.当需要考虑对压板加热的场合时，需要选择适当的加热方式。方式之一是在液垫压板的液垫中敷设电热元件，此种方式须实现电热元件与液垫压板金属板之间的有效绝缘，实现电热元件的合理布置以减小压板不同部位之间的温差。上、下压板以及工艺要求的压板的各部位应设置灵敏有效的温度测量和控制装置，能够保证压板在设定温度范围内工作。对于平板硫化机，压板的工作温度为常温至180℃的
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范围内，温度的波动和控制精度应达到±5.0℃。 实施例3
图5所示为采用本发明的液垫均压装置、用于橡胶V带硫化的鄂式平板压机的横向剖面图。该机由液压缸9提供动力，以框板1作为承力部件，分别通过垫板8和垫板2将作用力传递给压板6和压板4。压板4和6之间设加热模板19，此模板的上下面各固定一块V带槽板18、20。传统硫化机是将V带带坯置于槽板18、槽板20的型槽中，在压板和中间模板的加热和加压中完成硫化的。如上所述，由于影响压机输出压力分布均匀性的诸多因素的叠加作用，V带硫化中无法实现各条、各处所受压强均匀一致，更为特殊的是V带是多条以至几十条带同时硫化，由于每条带的截面积并不一致，并且同一条带的不同部分截面积也有程度不等的差别，加上上、下槽板各条型槽的尺寸也必然存在偏差，这些因素的共同影响，导致V带事实上是在不同压强下完成硫化的，这就必然造成V带外观及内在性能、截面尺寸和长度的不一致。
本实施例是在压机的上压板4的下表面设置液垫15和下压板6的上表面设置液垫15来实现的。液垫的设置可对设备、带坯的缺陷所产生的压力分布不均匀进行补偿，从而制得更接近理想性能的产品。
以下压板所设液垫举例对本实施例作进一步说明。图5所示压机得局部放大图表明，液垫15的壳壁分别由壳壁板16和下压板6承担。板16是一块材质为含碳量为0.10～0.70％的碳素钢板，或者同时含铬
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含锰、具有更优良、抗锈蚀、抗疲劳和更优良弹性的合金钢板，板的厚度为0.5～8.0mm。此板也可以选用其它金属板或复合高分子材料板。板的长宽与压板6的上表面相当，板的周边与压板6的周边以焊接、粘接或其它方式连接、密封。在板16和板6之间充注液体材料15。为充注液体及充注过程中排溢气体的需要，压板的适当位置须设相应孔道。所充注液体材料的种类应具有优良的耐热性能，其材质和性能要求与本发明实施例2中的液体材料类似。
本实施例所涉及的液垫均压装置亦可采用另外一种方式，这种方式的液垫均压装置与实施例1中图3所示液垫均压装置有类似的结构，即用两块板经连接封闭周边制成壳壁，再在其内部充注液体材料制成。将此种液垫以焊接或其它机械方式锚固于图4所示的V带硫化机的上压板下表面及下压板的上表面即可。
本实施例液垫均压装置的采用改变了V带硫化过程中的受力状态。除了可以保证同组硫化的各条V带所受压力均匀外，也使每条带所示承受压力更为合理。V带的带坯的横截面在采用传统压机硫化时须大于对应型槽的截面积，否则硫化时会不承受或承受很小压力。硫化中，V带高出槽板的表面受到压板挤压，由于压板是刚性平板，V带的露出部分向边部流溢，从而造成V带组织结构的改变和材料的浪费，并且可能导致外面包覆的帆布产生破损。液垫均压装置的采用使V带硫化机中的受力变得均匀。当带的截面积相对于型槽板截面没有过盈量时，柔性液垫均压装置仍能对其施以必须的压力。而当截面积有过盈量时，V带会高于槽板表面，在柔性液垫均压装置的作
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用下，其上顶面会形成凸起的弧形表面，可不产生或极少产生流溢胶边，而避免材料的浪费。不产生或极少产生V带因硫化中胶料流动导致的结构紊乱，制得与设计结构更一致的高性能V带产品。
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