目前，采用如圖1所示的帶膠囊的硫化設備，用氣體作為加熱和加壓介質硫化汽車輪胎等橡膠制品的方法得到了應用。
將生胎(圖中所示制品為汽車輪胎b)放到模具a中，膠囊c采用充氣定型，輪胎b的形狀同模具a內部形狀一致后，關閉模具a。接著，蒸氣作為加熱介質從供汽口e吹入，從蒸汽室中心較低位置水平方向進入f，輪胎被加熱、加壓。供汽口e位于硫化設備中心，與供汽通道d互通。當輪胎b溫度達到預定溫度時或經過預定時間后，停止供應蒸汽，通入氮氣或類似惰性氣體作為加壓媒介，直到加熱工序結束，氣體壓力不得低于所供蒸汽壓力。可從同一個供汽口e水平方向供氣，也可從另一個供氣口水平方向供氣，后者專門用于加壓媒介，與供蒸汽口e在同一高度，與通道d互通，或與另一供應通道互通，使氣體進入膠囊內腔f，因而輪胎b的溫度可以保持在預定溫度。
在上面的工藝設備中，蒸氣從蒸汽室中心下部位置沿水平方向吹入，蒸汽冷凝水積聚在輪胎b底部表面較低段排不出去，阻礙了底部胎側加熱。內部壓力增高減少了蒸汽流入量，因而削弱了內部蒸汽流。內部蒸汽流速降到幾乎為零時，濕蒸汽形成水滴向下滴，同時保持過熱狀態的其他蒸汽由于相對較小的比重向上升高，在輪胎b的垂直方向就形成了溫差。此外，由于溫度比蒸汽低一些的加壓氣體(惰性氣體)，同蒸汽一樣，從位于輪胎內下部的噴嘴水平吹向輪胎較低區段，氣體對著吹的部位(如下部胎圈部分等)被冷卻到較低溫度。在停止通入加壓氣體而造成內部壓力升高的情況下，由于加壓氣體比蒸汽比重大，容易沉積于輪胎內部空間f底部，而象底部胎側和胎圈部位與低溫加壓氣體相接觸的底部區段，其溫度必然會降低。
另一方面，剩余蒸汽積聚在內部空間f上部，并經絕熱壓縮，雖然只是很短的時間，但因加壓氣體是在高壓下通入的，因此盡管加壓氣體溫度較低，蒸汽溫度仍然升高，上部胎側被加熱到很高溫度。
因此，在輪胎內部空間f形成了主要由蒸汽組成的上層g，主要由加壓氣體組成的中層h，以及由蒸汽冷凝水組成的最底層i。
輪胎b內部溫度變化如圖8、9中虛線所示。對輪胎上部胎圈部位的A1點，其溫度在通入加壓氣體后趨于升高，如圖8中虛線16所示。相反，對輪胎下部胎圈部位的B1點，通入加壓氣體后其溫度趨于降低，如圖8中虛線15所示。這就造成了A1和B1點間的較大溫差T12(例如13℃)。
對輪胎上部胎側的C1點，通入加壓氣體后其溫度趨于升高，如圖9虛線16a所示。相反，對輪胎下部胎側的D1，通入加壓氣體后其溫度趨于停止升高，如圖9中虛線15a所示。從而造成了C1、D1點間的較大溫差T22(如12℃)。
上面得到的硫化方法中產生的較大溫差，到硫化操作結束時也不能全部修正，因此輪胎b的上、下胎側將有不同的硫化程度，在產品質量方面產生不良問題。另外，因為硫化時間是由輪胎b底部決定的，而此部位溫度升高的速度非常慢，就必須延長硫化操作時間，這在生產率和能源消耗上也是個不良問題。
本項發明就是為了解決上述問題，其目的是為硫化輪胎提供一種方法和設備，使得在硫化過程中輪胎內部不會產生不合要求的溫差，能進行均勻硫化，減少能源損失。
一方面，該項發明提供了硫化輪胎的方法，包括加熱工序和卸載工序。加熱工序中輪胎被放到硫化機蒸汽室模具中定型，向蒸汽室供應一定壓力的加熱介質，對輪胎進行加熱和加壓，直到輪胎達到預定溫度或經過了預定時間，停止供應加熱介質；向蒸汽室供應一定壓力的惰性氣體加壓介質直至加熱工序結束，惰性氣體的壓力不低于加熱介質。緊隨加熱工序之后是卸載工序，在此將加熱介質和加壓介質排卸掉以完成硫化過程。從蒸氣室中心上部位置向蒸汽室吹入加熱介質，同時從蒸汽室中心下部位置向蒸汽室上部區域吹入加壓介質。
加熱介質水平或沿水平方向，首先吹向輪胎中緯線或其附近區域，同時加壓介質從蒸汽室中心下面的部位平行吹向輪胎的上部胎側部分。
另外，由于加熱介質冷凝而積聚在蒸汽室底部的冷凝水可通過排放裝置強行排出輪胎外。 另一方面，該項發明提供了硫化輪胎的設備，包括放輪胎的模具并提供蒸汽室；位于蒸汽室中心上部位置的加熱介質供汽口(水平方向吹入或向蒸汽室下部區域吹進加熱介質)；以及位于蒸汽室中心下部位置的加壓介質供氣口(向蒸汽室上部區域吹進加壓介質)。
在此方法和設備中，高溫加熱介質(如蒸汽)從蒸汽室中心上面位置水平吹入，比如從上面的膠囊座部分水平吹向輪胎中緯線或其附近區域，使輪胎上、下兩半都能均勻吹到蒸汽流，從而實現均勻加熱。
另一方面，加熱介質可能會向下朝模具中間或底部運動。
另外，積聚在蒸汽室底部(即下部胎側內凹部分)的冷凝水，在硫化操作中被強行排出，因而可防止積聚的冷凝水阻礙下面胎側和高溫蒸汽間的熱接觸及阻礙下面胎側的加熱升溫，于是防止發生延遲下面胎側的加熱，而輪胎內部各區域間加熱情況的差異也明顯減小了。
由于向上吹入加壓介質，比如向上面胎側或附近區域吹加壓介質，當流入輪胎的蒸汽流已經減弱后，低溫加壓氣體就沿斜上方吹向積聚在高處局部區域的相對高溫的蒸汽。因而就由加壓介質氣流產生了逆著蒸汽的垂直循環混合氣流，而不會引起蒸汽絕熱壓縮。也糾正了高壓蒸汽的局部積累，已處于相對高溫的輪胎上部區域得到了有效冷卻，上、下兩部分的溫度也達到了一致。 使用可拆式供氣噴嘴時，更換噴嘴會改變加熱介質和俄加壓介質的吹入方向。這樣可以根據輪胎的尺寸和形狀，分別以最佳的方向和角度吹入加熱介質和加壓介質，得到最理想的結果。
從下面的說明和附圖中可以更清楚地認識該發明的特點和優點。圖2是該專利硫化設備剖視圖；
圖3是圖2的平面剖視圖；
圖4(A)是加熱介質噴嘴的透視簡圖；
圖4(B)是圖4(A)中噴嘴的平面簡圖；
圖5(A)是加壓介質供氣噴嘴的透視簡圖；
圖5(B)是圖5(A)中噴嘴的平面簡圖；
圖6是升降、旋轉機構簡圖；
圖7(A)是一個放大的剖視圖，顯示排放裝置中細長管的主要部分；
圖7(B)和圖7(C)是一個備用細長管，圖7(B)是主要部分的放大透視圖，圖7(C)是該部分的放大剖視圖；
圖8和圖9是顯示輪胎內溫差的曲線圖.圖中符號S表示加熱介質為蒸汽，符號G表示加壓介質為氣體。
本文僅以圖2所示的翻入式膠囊硫化設備為例。關于模具和蒸汽室的中心機構，圖2所示的設備采用了和原來的工藝設備幾乎相似的結構。不過兩者的不同之處在于供應蒸汽和加壓氣體的特殊結構以及冷凝水排放裝置。
在圖2設備的操作中，將生胎2放入蒸汽室模具1中定型；向膠囊3中傳送定型內壓；膠囊頂部內端面21由上膠囊座10支承，同時底部端面22由下膠囊座11支承，于是生胎2靠近并沿著模具1內表面伸展定型且其形狀與模具1內表面形狀相似。接著關閉模具1，向膠囊3中供應加熱介質蒸汽，對生胎2加熱并加壓。當生胎2溫度達到預定溫度或經過預定時間后，停止供應加熱介質，而向膠囊3中以不低于加熱介質的壓力供應加壓介質(氮氣)，直到加熱階段結束。因而輪胎2溫度可以保持在預定溫度，以完成硫化。
模具1包括上模1a和下模1b。
上膠囊座10位于中心支柱41的上頂端，即在蒸汽室的上部和中心，由壓環42、環座43及附在環座43上的加熱介質供應噴嘴組成。壓環42和環座43形成一個頂部鎖緊圈48，壓環42和環座43通過螺栓12將膠囊3頂部內端面21固定并壓緊。
加熱介質噴嘴如圖4(A)所示為環形，與環座43可拆開裝配，因而二者形成一環形腔44。加熱介質噴嘴45有多個供汽口4與膠囊內腔6互通。這多個供汽口4按預先設定的間隔沿圓周方向分布。供汽口4的方向、數量和直徑根據輪胎尺寸選定。
加熱介質供應通道40的一端與環座43連接，引導加熱介質(如蒸汽)進入環形腔44；另一端穿過貯囊筒46與加熱介質供汽源(圖中省略)相連接。因此加熱介質從通道40吹過環形腔44，再從供汽口4水平吹進膠囊內腔。通常提供兩個或更多供汽噴嘴45，其上有供汽口4水平朝向輪胎內部中緯線E1或其附近區域。于是蒸汽流均勻接觸上、下兩半輪胎，從而達到均勻加熱。
另外，供汽口4的供應通道4a相對徑向是斜的，如圖4(B)所示，因而從供汽口4噴出的加熱介質沿圓周方向循環流動。
關于加熱介質供應通道40的位置，雖然在圖2所示的具體設備中它是位于中心支柱41的外面，其實它也可以在中心支柱41的里面。
在貯囊筒46里面，加壓介質供應通道50用于供應惰性氣體，比如氮氣；它與貯囊筒46內形成的一個環形中轉腔51相連并互通。環形中轉腔51與多個分支通道52相連并互通，分支通道52按預先確定的間隔沿圓周分布。在分支通道恒的頂端，可拆式加壓介質噴嘴54通過螺栓56固定在貯囊筒46頂端。加壓介質噴嘴54有多個供氣口5與蒸汽室互通。如圖3所示，供氣口5在圓周方向按預定間隔分布。從而使加壓介質通過環形中轉腔51，從供應通道50流入多個分支通道52，從供氣口5吹向蒸汽室上部區域。
如圖3、圖5(A)和5(B)所示，加壓介質噴嘴54為環形，通常有兩個或兩個以上供氣噴嘴餌，其上的供氣口5方向朝上，加壓介質可沿所要求的通路進入一定區域(Q1)，該區域從蒸汽室中心上面區段一直到輪胎2的頂部胎側25。
在圖2中，加壓介質供氣口5朝向頂部胎側25或其附近區域，因此加壓介質如圖2箭頭所示，沿斜上方吹過輪胎內部空間6。
加壓介質(氣體)從蒸汽室中心底部位置吹向頂部區域，因此氣體在輪胎內部空間6內有長流動距離，從而增強了與加熱介質(蒸汽)的混合效果，避免輪胎內部空間6產生溫差。
如圖5(B)所示，加壓介質供應通路5(A)相對徑向也是斜的，因而從供氣口5噴出的加壓介質在圓周方向循環流動。
冷凝水排出裝置13可與上面所示設備結構配合使用(在該設備中，加熱介質從蒸汽室中心上部位置水平吹入，同時加壓介質從蒸汽室中心下部位置向上吹入)。冷凝水排出裝置13由管71、弧形驅軸臂72、細管73組成。管71在貯囊筒46內，作為排出通道；孤形驅軸臂72與管71相連并互通，有內部形成的通道；細管73與弧形驅軸臂72端部相連并互通，位于輪胎底部胎側處。管71連接在貯囊筒上，如圖6所示，用這種方法，管71可以通過使用氣缸28等的升降機構29上下移動，也可以通過帶旋轉馬達27等的旋轉機構30沿軸轉動。驅軸臂72可按圖3中箭頭(X1)和(Y2)所示沿軸轉動，也可以上下運動。因而在硫化操作中，驅軸臂72按圖3中實線所示從貯囊筒46懸吊進蒸汽室內，另一方面，在硫化操作前或后，如圖3中虛線所示驅軸臂72就停留在貯囊筒46上。驅軸臂72靜止時，細管73就放置在貯囊筒46內的保護套孔55內。
現在將對操作驅軸臂72從圖3中實線所指的狀態(即圖所示狀態)轉到虛線所指的狀態進行詳細說明。首先管71借助升降機構29向上移動，管71借助旋轉機構30轉動，使驅軸臂72按箭頭(X1)方向軸向移動，直到細管73到達套孔55上面一位置，最后管71借助升降機構29向下移動，使細管73進入套孔55內。如要將驅軸臂72從虛線位置轉到實線位置，反方向進行上述操作。
在圖6中具體標明了上下機構29和旋轉機構30，在此管71底端與旋轉馬達27相連，旋轉馬達27與氣缸28的推桿28a相連，氣缸28垂直安裝在硫化機底座31上。序號32代表抗轉桿，序號33代表滑動軸承，通過滑動軸承33，抗轉桿32可以滑過去，序號34是滑動軸承33的支座，垂直安裝在硫化機底座31上。管71底端也與軟管35相連并互通，軟管35與疏水器26相連。序號36代表硫化機底座的一部分，用以支承管71滑動及轉動。
冷凝水排放裝置13通過輪胎內部空間6的壓力推動積聚的冷凝水工作，通過細管73、驅軸臂72內部形成的通道、管71、軟管35和疏水器26將冷凝水強行排出輪胎外。冷凝水排放裝置13可與一真空機構相連以便抽出冷凝水。圖3中的序號8為冷凝水、氣體及其類似物的排出口。
現在以輪胎為代表介紹使用本發明所述設備的硫化方法。
首先，將生胎放置在未充氣膠囊3外表面。然后關閉模具1時，向膠囊3供應定型介質直到輪胎形狀與模具內部形狀相似，并沿模具1內側伸展，膠囊3與輪胎2彼此緊密接觸。
接著模具1完全關閉，蒸汽以1.47MPa壓力通入加熱介質供熱通道400蒸汽從位于設備中心上部位置的供汽口4輸入到膠囊3內腔中。蒸汽如圖2中箭頭所示從供汽口4水平供應并均勻吹向中緯線(E1)上邊和下邊，供應的蒸汽可使輪胎2加熱到所需溫度，如大約180℃，以便開始硫化反應。
然后加壓介質以接近室溫(如40℃)的溫度和1.764MPa的壓力通過加壓介質供氣口5輸入到內腔6中。氣體從供氣口5向上供氣，在內腔6的頂部區域進行冷卻和混合，然后氣體逐漸向下流動。與剩余蒸汽混合。
這樣由于加壓氣體向上的蒸汽與相對于上下部均勻的蒸汽相混合，而在輪胎2內上部區域產生的冷卻效果和混合效果，防止了在內腔6上、下兩區域間產生較大溫差；也避免了原來的工藝方法中輪胎內由于蒸汽向上絕熱壓縮而造成的頂部區域局部溫度大幅升高。同時避免了底部胎圈部位23加熱不足。
一旦輪胎在模具內完全硫化后，排水機構13中的管71借助上下機構向上移動一小段，接著驅軸臂72借助旋轉機構按圖3中箭頭(Y1)所示方向旋轉，管71借助上下機構向下運動，從而使驅軸臂72從貯囊筒46懸吊進內腔，同時細管73底部開口端7靠近輪胎底部胎側24膠囊表面。由于蒸汽凝結而在輪胎2底部積聚的冷凝水14，如圖2中所示，被輪胎2內部壓力推動并通過細管73、驅軸臂72、管71、軟管35和疏水器26強行排出輪胎外。
疏水器26防止輪胎內部壓力泄漏，但允許冷凝水排出。
因為任何積聚的冷凝水14都妨礙底部胎側表面與高溫蒸汽接觸，從而影響底部胎側加熱，排出冷凝水14可迅速減小輪胎內加熱情況的差別。與加熱介質供應方向的最佳結合，可使輪胎得到均勻加熱。另外，與加壓介質向上供應方向結合，可使硫化過程中輪胎2內的溫度均勻性得到明顯提高。
在細管73底端與膠囊3表面接觸的情況下，為了使冷凝水14均勻流入細管73，底面開口端7可如圖7(A)所示為一斜端面，或如圖7(B)和7(C)所示，上有多個槽61，槽61為徑向，使細管73的中心孔與外面互通。
硫化操作完成后，排出管內的閥(圖中省略)打開，將氣體與蒸汽的混合物經過排出管排出內腔60冷凝水排出機構13中的管71向上移動，驅軸臂72按圖3中箭頭(X1)所示方向轉動，接著管71向下移動到靜止狀態，如圖3中虛線所示。然后關閉上面提到的閥，打開另外一個閥，中心支柱41、貯囊筒46和底部膠囊支撐部分11向下移動，使膠囊3從輪胎2內取出，打開模具1，將硫化輪胎從模具1中卸下。
無膠囊硫化則沒有上面的取出膠囊工序。
圖8表示用圖2所示設備硫化的輪胎2的上胎圈23上點A1與下胎圈23上點B1之間的溫差。通入加壓氣體后點A1的溫度顯示了實線18所示的特點，通入加壓氣體后點B1的溫度顯示了實線17所示的特點，點A1與點B1之間的溫差T11大概為2℃。
圖9表示用圖2所示設備硫化的輪胎2的上胎側25上點C1與下胎側24上點D1之間的溫差。通入加壓氣體后點C1的溫度顯示了實線18a所示的特點，通入加壓氣體后點D1的溫度顯示了實線17a所示的特點，點C1與點D1之間的溫差T12大概為2℃。
與原來的工藝方法相比，這是相當小的溫差值。該方法和設備避免了放在模內的輪胎內部空間產生較大的溫差。因此能夠實現均勻硫化，也提高了輪胎的均勻性。這種預防溫差的方法也可以縮短硫化時間，提高生產率，降低能耗
