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BREVET BELGE Courroie de transmission.
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La présente invention est relative à des perfectionne- ments à des courroies de transmission et plus particulièrement à des courroies de transmission destinées à être montées sur une poulie à gorges multiples. La courroie est spécialement conçue pour la transmission de puissances très élevées dans des instal- lations où, par suite des caractéristiques particulières de l'installation, les éléments de transmission énergétique sont sou- mis à des vibrations et à des chocs. Comme on le conçoit, lors- qu'une installation comportant une transmission par courroies multiples est le siège de vibrations, ces dernières peuvent pro- voquer une torsion des courroies ou une oscillation périodique rapide de celles-ci, pouvant entraîner une interaction entre courroies contiguës.
On connaît actuellement différents procédés pour re- lier entre elles plusieurs courroies de manière que celles-ci agissent ensemble comme élément de transmission entre des poulies à corses multiples. Ces procédés connus n'ont pas encore pu être utilisés avec succès sur le plan commercial. Une des raisons de cet insuccès est imputable au fait que, suivant ces procédés connus, les courroies sont reliées entre elles de manière à agir comme une courroie unique. En fait, pour cette raison, l'en- semble des courroies ne procurent pas les avantages nue l'on devraient obtenir avec des courroies à section trapézoïdale oui agiraient indépendamment l'une de l'autre pour transn.attre un maximum de puissance.
Il en résulte que l'ensemble des courroies
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ainsi reliées entre elles peut être assimilé, du point de vue fonctionnement, à une courroie unique plate comportant plusieurs nervures de guidage.
L'invention concerne à cet effet un type particulier de liaison des courroies individuelles entre elles,de lanière que, les avantages inhérents à chaque courroie à section trapézoïdale soient maintenus pour l'ensemble des courroies reliées entre elle.s en assurant cependant un fonctionnement de l'ensemble à la manière d'une courroie unique.
Une autre cause de cet insuccès commercial des cour- roes connues peut être imputable à une liaison trop lâche des différentes courroies entre elles. Dans ce cas, chaque courroie agit indépendamment des autres et l'ensemble des efforts trans- mis ne sont pas répartis régulièrement entre les courroies. Il est peut être préférable d'avoir un fonctionnement de ce genre, de manière à rendre les mouvements oscillatoires des courroies assemblées indépendants les uns des autres, même si cela néces- site une action indépendante des courroies en ce qui concerne la transmission de la puissance.
Il est d'autre part nécessaire d'avoir une certaine indépendance de mouvement de chacune des courroies, de manière à éviter une interaction entre des cour- roies voisines, susceptible d'endommager celles-ci et de réduire le rendement de l'installation. D'une manière générale, des cour- roies de ce genre agissent éventuellement indépendamment l'une de l'autre.
La présente invention est relative à un type de liai- son de courroies individuelles entre elles de manière A constituer un élément de transmission fonctionnant comme une courroie unique, sans pour autant supprimer les avantages inhérents aux transmis- sions par courroies multiples. D'autre part, suivant l'invention,
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les courroies Individuelles restent suffisamment indépendantes l'une de l'autre pour ne pas supprimer les avantages inhérente à chacune de ces courroies, par un fonctionnement de l'ensemble des courroies à la manière d'une courroie plate.
Un des objets de l'invention est donc de combiner d'une part les avantages d'une liaison de plusieurs courroies entre elles de manière qu'elles agissent comme une courroie uni- queen tant qu'élément de transmission et, d'autre part, les avantagea inhérents à l'utilisation de courroies multiples à. section trapézoïdale.
Un autre objet de l'invention est de fournir une transmission qui a les avantages d'une transmission par plu- sieurs courroies indépendantes à section trapézoïdale, en évi- tant cependant les oscillations et les mouvements désordonnés des courroies, ce qui supprime la possibilité d'une torsion d'une ou plusieurs des courroies ou de sbn retournement dans la gorge de la poulie, provoquant sa sortie de cette gorge.
La présente invention est relative à des perfection- nements dans la construction de courroies et dans la manière suivant laquelle ces courroies individuelles sont reliées entre elles par une bande de liaison, comprenant des cordes en un maté- riau résineux élastomère.La disposition des cordes est sensible- ment perpendiculaire à la direction de translation des courroies.
Les cordes ont un module d'élasticité suffisamment grand pour relier les courroies entre elles de manière nue ces dernières soient entraînées autour des poulies, à la manière d'une courroie unique; ce module d'élasticité est cependant suffisamment faible pour que les courroies individuelles agissent indépendamment l'une de l'autre de manière qu'elles s'adaptent chacune aux variations de l'excentricité des poulies, ainsi qu'aux variations
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de. leur section et de leurs dimensions.
De plus, il est prévu un écartement suffisant entre, dune part les cordons séparant les grogdes de la poulie autour de laquelle passe l'ensemble des courroie 9 Individuelles et, d'autre part la partie inférieure de la bande usdite de liaison de ces courroies, de manière que ces dernières posent toujours régulièrement dans les gorges de la poulie, malgré l'usure de celles-ci. Il est en outre prévu un espace vertical de faible épaisseur entre les courroies adjacentes, pour que l'espacement nécessaire susdit ne dépende pas uniquement du module d'élasticité de la bande de liaison, de manière à assurer entre les courroies un degré de liberté destiné à s'accommoder des imprécisions de la poulie.
Comme c'est souvent le cas avec des éléments de transmission de ce type particulier, des éléments étrangers tels que des graviers, des cendres ou des escarbilles vont se loger entre les cordons de séparation des gorges et la partie inférieure de la bande de liaison. Un écartement suffisant est maintenu entre ces cordons et cette partie inférieure de la bande de liaison, pour permet- tre à ces matières étrangères de se déplacer autour de la poulie, sans avoir d'effet défavorable sur la bande de liaison. On a constaté que le module d'élasticité de la matière constituant la bande de liaison a relativement la même importance que l'écarte- ment entre le eordon 29 de la poulie et la partie inférieure de la bande de liaison 25. Ces deux particularités font défaut dans les dispositifs connus.
On a constaté que la coexistence de ces deux particularités permet l'obtention d'une courroie particu- lièrement bien adaptée comme élément de transmission de puissance, susceptible de subir des chocs et des vibrations.
Des particularités et détails de l'invention apparat- tront au cours de la description suivante des figures annexées qui représentent, à titre d'exemple, quelques formes de réalisa-
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tion d'une courroie selon l'invention.
- la figure 1 est une section transversale d'une pou- lie à gorges multiples et d'una courroie conforme à l'invention; - la figure 2 est une section transversale d'une forme de réalisation modifiée de la courroie, qui présente des nervures arquées entre les courroies assemblées et des nervures longitu- dinales minces entre ces nervures arquées; - la figure est une section transversale d'une forme de réalisation préférée de la courroie suivant l'inven- tion, dans laquelle il n'y a pas d'enveloppe autour de chaque courroie individuelle; - la figure 4 est une section transversale d'une courroie analogue à celle de la figure 3, mais comportant unique- ment des nervures arquées entre les courroies individuelles;
- la figure 5 est une section transversale d'une des courroies individuelles; - la figure 6 est, en perspective, une courroie con- forme à l'invention, reliant un dispositif d'entraînement à une poulie d'entraînement,
Suivant les figures, une courroie 10 conforme à l'invention comprend des nervures 11 qui sont espacées l'une de l'autre latéralement et qui sont disposées longitudinalement autour de la circonférence intérieure de la courroie. Les ner- vures 11 forment entre elles des gorges 12 espacées latéralement l'une de l'autre. En général, les nervures de la courroie sont tronquées à la partie inférieure par une face 13 sensiblement parallèle à la face supérieure de la courroie.
Lorsqu'une cour- roie de ce genre est montée sur une poulie 14 présentant plusieurs gorges 15, les faces d'entraînement 16 des nervures 11 sont en contact avec les surfaces d'entraînement 17 des gorges 15 de ladite poulie 14.
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1 Suivant une fo rme de réalisation typique, la courroie 10 suivant l'invention comprend une section de compression 18 en une matière à mpdule d'élasticité normalisé élevé, par éxem ple, une résine synthétique ou du caoutchouc renforcé par des fibres. Juste au-dessus de la ection de compression 18 est situé l'axe neutre 19 de la courroie, au niveau duquel sont disposés des éléments de renforcement 20. Les éléments 20 sont en général cons- titués de;plusieurs cordes espacées longitudinalement l'une de l'autre et noyées dans un enrobage 21,22 constituant un élément de support des éléments de renforcement 20.
Les cordes 20 peu- vent être en coton, en rayonne, en nylon, en polyester, ou être constituées de fils en n'importe quelle autre matière ayant les caractéristiques nécessaires pour que la courroie puisse trans- mettre une puissance. L'enrobage 21,22 est en général un élément en caoutchouc renforcé par des fibres ou un autre matériau de renforcement en vue d'assurer le support nécessaire aux cordes 20.
Dans le présent mémoire, le terme "caoutchouc" concerne du caoutchouc naturel ou synthétique ou des composés analogues au caoutchouc, utilisé normalement dans la fabrication des cour- roies à section trapézoïdale. Les caoutchoucs synthétiques peu- vent inclure des produits tels que les copolymères styrène-buta- diène et butadiène-acrylate, les caoutchoucs nitriles, les poly- chloroprènes, les polyùréthanes, le polybutadiène, l polyiso- prène ou des mélanges de ces produite entre eux ou avec du caoutchouc naturel.
Dan cette forme de réalisation de l'invention, Une section 23 sou tension est située juste au-dessus de la partie supérieure 21 de l'enrobage. L'ensemble de la courroie peut être couvert d'une bande 24 en une matière adéquate, par exemple à base de caoutchouc, en vue de protéger la courroie. Les éléments
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décrits ci-dessus sont généralement présents dans toutes les courroies classiques à section trapézoïdale. Dans la présente forme de réalisation de l'invention, l'ensemble des courroies trapézoïdales est recouvert d'une bande de liaison 25. La ban- de de liaison 25 comprend plusieurs cordes 26 à module parti- culier, disposées transversalement aux courroies et sensible- ment perpendiculaires à la direction de translation des courroies.
Les cordes transversales 26 sont généralement noyées dans une section 27 en caoutchouc et sont revêtues d'un élément 28 à base de caoutchouc. Une des deux caractéristiques de l'invention rési- de dans les caractéristiques physiques particulières de la bande de liaison 25, déterminées par le traitement et le choix de la matière constituant les cordes transversales 26. On a ainsi trou- vé que la bande de liaison 25 doit constituer un lien entre les nervures 11 individuelles de la courroie 10, tout en permettant à ces nervures de $'adapter aux irrégularités de dimensions de la poulie. Ces irrégularités résultent de l'usure de la poulie ou des procédés de fabrication.
Chaque nervure 11 de la courroie 10 doit être capable d'une part d'agir indépencamment des autres en ce qui concerne sa mise en place correcte dans sa gorge 15 de la poulie et, d'autre part, d'assurer une friction suffisante et efficace entre ses forces latérales 16 et les faces d'entraîne- ment 17 des gorges de la poulie..
Le matériau constitutif des cordes transversales 26 est choisi et traité de manière qu'il ne subisse qu'un rétrécis- sement de préférence inférieur à 0,5% en cours de vulcanisation tout en ayant une extensibilité transversale d'au moins 1% lors- qu'il est soumis à une traction latérale de 18 kg par centimètre courant.
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Il peut être plus correct d'exprimer ces valeurs comme une mesure du module d'élasticité transversal de la bande de liaison 25. Ainsi, si on soumet la bande de liaison à un effort latéral et si on mesure avec soin sa déformation dans le sens transversal, on obtient une relation entre la tension et la déformation, Ce rapport définit la tangente de la courbe des tensions-déformations ou module d'élasticité transversal de la bande de liaison. On a constaté par onsé- quent que le module ainsi défini par la tangente à la courbe des tensions et des déformations doit être égal à au moins 7 kg/cm2 mais inférieur à 175 kg/cm2.
Le module le long d'une sec- tion particulière d'une courroie unique doit cependant être franchement uniforme, de manière que la courroie puisse fonc- tionner seule, avec des caractéristiques rigoureusement cons- tantes.
Un exemple spécifique est donné dans le cas d'un tissu destiné à être incorporé dans la courroie en guise de constituant de la bande de liaison. Un tissu grège ou non traité consistant en corde de 0,6 mm de diamètre comprenant deux brins en nylon serait caractérisé par une force thermique de l'ordre de 2,9 à 3 kg/cm de largeur. Cette force thermique est approxi- mativement de l'ordre de 2,7 kg pour chaque corde. Le rétrécis- sement à la vulcanisation du tissu grège de cette fabrication est de 3,0%.
La force thermique est définie comme étant la force développée dans une corde de 29,2 cm de long chauffée à 149 C.
Après avoir été soumis d'abord à un trempage dans une solution de résine résorcinol formaldéhyde, le tissu susdit est soumis à un séchage à 205 C pendant 60 secondes, tout en étant soumis à une force de 0,05 gramme par denier. Une corde
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traitée de ctte manière présente alors un rétrécissement de 0,5%. La force thermique par centimètre de largeur est réduite à 1,95 kg, ce qui correspond à une force thermique de 0,02 kg par corde. Par ces données on voit que le tissu traité présente d'une part une extensibilité adéquate lui allouant un degré de liberté suffisant pour s'adapter aux irrégularités de la poulie et, d'autre part un degré de résistance suffisant, nécessaire pour maintenir le profil de la bande de liaison.
Il est bien sur concevable que des matières autres que du nylon peuvent être utilisées pour la fabrication de la bande de liaison. Suivant les caractéristiques particulières du matériau utilisé, il peut être nécessaire d'utiliser un ou plusieurs brins pour la formation de la corde de la bande de liaison.
Il serait peut être nécessaire 4e donner plus de renseignements concernant le traitement du matériau constituant la bande de liaison, pour obtenir une bande de liaison ayant le module transversal requis. Il a été établi que, en fonction du matériau utilisé, un traitement défini était nécessaire pour obtenir les caractéristiques désirées. En principe, on doit obtenir un matériau textile thermiquement stable comme support latéral, du fait que celui-ci doit avoir des caractéristiques de dimensions . rigoureusement unif ormes pour supporter les courroies reliées entre elles.
D'autre part, ce matériau doit présenter un coefficient modéré d'extensibilité, pour que la courroie puisse s'adapter aux irrégularités dues aux excentri- cités des poulies ou à une usure irrégulière des gorges des poules. La bande de liaison est essentiellement composée de plusieurs cordes transversales parallèles adjacentes, c'est-à- dire disposées suivant une direction faisant un angle droit
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avec la direction de translation de la courroie. La bande de liaison agit comme un élément unique, Afin d'avoir un matériau uniforme présentant les caractéristiques nécessaires, on réa-' lise la bande de liaison de manière qu'elle n'ait qu'un rétré- cissement de 1% au maximum dans la direction transversale, pendant le temps où elle est soumise à une température élevée de traitement.
Des essais ont montré que le tétrécissement idéal en cours de traitement doit être de l'ordre de 0,5%, pour rester dans les tolérances acceptables pour la courroie.
Si la corde de la bande de liaison se rétrécit pen- dant la vulcanisation, il se produit une force thermique par centimètre courant des courroies, dans le sens transversal.
Cette force thermique est due à la contraction de la corde, du fait que le matériau constitutif de celle-ci va avoir ten- dance à se rétrécir à température élevée. L'idéal serait que cette force thermique ne soit pas supérieure à 35,8 kg par centimètre courant, à la température de 149 C. En dépit du faible coefficient de rétrécissement thermique, le produit vulcanisé doit avoir une extensibilité latérale supérieure à 1% lorsqu'il est soumis à un effort latéral de 7 kg/cm2. On a constaté qu'une extensibilité inférieure à 1% ne permet pas une adaptation de la courroie aux irrégularités des poulies.
Tout cela est cependant mieux exprimé en fonction du module d'élasticité transversal, comme indiqué ci-dessus.
Il est donc établi que le module d'élasticité dans le sens transversal est d'importance primordiale. Un autre pro- cédé a été imaginé pour conférer à la matière le module trans- versal nécessaire. Ce procédé est schématisé à la figure 4. On peut remarquer que juste au-dessus du cordon de la poulie, en
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regard de la rainure correspondante de la courroie, la bande de liaison a une forme arquée. Dans cette zone, la bande de liaison est cintrée vers l'extérieur et éloignée de la poulie.
Cette particularité permet d'éviter deux difficultés. On peut concevoir immédiatement que la bande de liaison a été conçue en tenant compte d'une tolérance de fabrication, pour obtenir le module transversal minimum, à savoir 8,75 kg/cm2 dans la direction transversale, il faut cependant maintenir le degré de rigidité nécessaire pour éviter que les courroies agissent indépendamment l'une de l'autre comme éléments de transmission.
La courroie doit agir-comme un ensemble. En fait, on s'arrange pour que la courroie puisse s'adapter aux irrégularités de dimensions de la poulie, aux excentricités de celle-ci et à l'usure des gorges de la poulie ; degré de liberté transver- sal de la courroie est destiné à permettre l'adaptation de la courroie à ces irrégularités. On doit cependant assurer le maintien transversal de la courroie et avoir pour celle-ci des caractéristiques suffisantes pour qu'elle agisse comme un en- semble, Toutefois, pour obtenir le plus grand degré d'effica- cité, il est nécessaire que chaque courroie individuelle puisse être entièrement bien en place sur la poulie et puisse trans- mettre la plus grande fraction énergétique sous l'action de la friction de ladite courroie dans sa gorge de la poulie.
On a mentionné plus haut que le profil arqué de la courroie représentée à la figure 4 avait un second rôle.
Ce second rôle a été mentionné précédemment dans le cas du premier type de courroie. Il est nécessaire de donner une forme adéquate à la courroie pour assurer pendant toute la carrière de la courroie un écartement suffisant entre la partie supé- rieure du cordon de la poulie, formé entre deux gorges de
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celle-ci, et la partie inférieure de la bande de liaison. En d'autres termes, il est nécessaire d'avoir un écartement suffi- sant avec une nou velle courroie. Cependant, si le fond des gorges de la poulie s'use, cet écartement diminue.
Si par consé- quent on prévoit une carrière de 5000 heures pour une courroie, il est nécessaire de prévoir une usure des gorges de la poulie et une diminution consécutive de 1'écartement entre les cordons de la poulie et la partie inférieure de la bande de liaison.
Dans certains cas, l'absence d'un écartement adéquat n'est pas seulement imputable à l'usure, mais aux irrégularités de la poulie. Dans d'autres cas, principalement dans le cas d'applications pour lesquelles la courroie est bien adaptée, par exemple pour l'entraînement d'un broyeur, des particules de la matière broyée viennent se loger entre la partie supé- rieure des cordons de la poulie et la bande de liaison. Il n'y a pas de difficulté si la matière étrangère s'incruste dans des parties isolées de la bande de liaison. Il est évident que l'on ne peut pas permettre aux cordons de la poulie elle-même de s'in- cruster dans la bande de liaison, par suite d'irrégularités de la poulie. Si ceci pouvait se produire la bande de liaison se- rait sectionnée et les courroies élémentaires seraient séparées.
En définitive les facteurs à considérer dans la dé- termination de la valeur correcte pour l'écartement entre la partie supérieure de la poulie et la bande de liaison sont com- plexes. La valeur de cet écartement ne se détermine pas facile- ment et, pour cette raison, sa détermination est basée sur l'expérience et l'examen de cas concrets. La tension maximum qui peut être appliquée à la poulie aurait certainement un effet sur la profondeur à laquelle la courroie se trouve enfoncée dans la gorge de la poulie. Par conséquent, si la zone tendue
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d'une courroie est soumise expérimentalement à une tension d'à peine 11,5 kg, cette courroie est moins enfoncée dans la gorge de la poulie que si sa zone tendue est le siège d'une tension de 182 kg par exemple. On peut concevoir une différence de l'or- dre de 0,5 mm..
Un autre facteur à considérer est la tolérance de la largeur de la face 30 de la nervure d'une poulie particulière.
Dans le cas d'une tolérance élevée, il faudra prévoir un plus grand écartement entre la poulie et la bande de liaison. D'autre part, dans le cas d'une tolérance élevée pour la gorge 15 de la poulie, la courroie est enfoncée plus profondément dans celle-ci et l'écartement en question est réduit.
Si la courroie effectue une rotation constante autour de a poulie, et est soumise à une tension continue et à des. chocs et des oscillations, l'écartement susdit diminue par un enfoncement de la courroie dans sa gorge, en cours de service.
Une partie importante de cet enfoncement profond résulte de l'usure instantanée de la gorge de la poulie, pendant la trans- mission de puissance, Un autre facteur 4 considérer est l'écar- tement qu'il y a lieu de prévoir au moment de la mise en place de la courroie, pour assurer un écartement adéquat en cours de fonctionnement normal de la courroie sans formation d'un bour- relet dans la bande de liaison ou sans que la face 30 de la pou- lie s'étende à l'intérieur de la bande de liaison 25.
Tous ces facteurs doivent être considères. L'expérience et des considéra- tions mathématiques indiquent qu'il y a lieu de prévoir un écartement d'au moins 2,5 mm dans le cas de'certaines transmis- sions suivant la valeur de la tension dans la zone tendue de la courroie et des dimensions de celle-ci. En général, cependant, un écartement de 2 mm serait suffisant pour adapter'la courroie à la plupart des transmissions normales.
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On a constaté que la meilleure manière de réaliser l'écartement adéquat consiste à concevoir la courroie de manière qu'elle présente une partie verticale plane 29 immédiatement en dessous de la bande de liaison et entre chaque nervure. On agir de la sorte entre chaque courroie élémentaire de manière à réa- liser un écartement vertical correspondant à la partie supérieure de chacun des cordons de la poulie. En fait, en devrait prévoir un beaucoup plus petit écartement si, au lieu de réaliser uhe face verticale 29, on profilait les faces longitudinales des courroies élémentaires de manière à les faire converger l'une vers l'autre, sous forme d'un V inversé.
Ainsi, l'écartement entre la partie supérieure des cordons de la poulie et la partie inférieure de la bande de liaison présente, en section trans- versale, un profil rectangulaire au lieu d'un profil triangu- laire, l'arête supérieure de ce profil rectangulaire étant cintrée vers l'extérieur. De cette manière, on obtient l'écar- tement maximum. On a constaté que cet agencement a autant d'influence sur l'obtention d'une courroie de bonne qualité, que le respect des caractéristiques de la seule bande de liai- son. On comprend facilement qu'une courroie dont la partie supérieure est cintrée assure un plus grand écargement entre ladite courroie et la partie supérieure du cordon de la poulie, étant donné que cet écartement présente, en section transversa- le, une arête supérieure arquée au lieu d'une arête rectiligne sensiblement horizontale.
Grâce à ce profil cintré, cette arête supérieure est flexible, ce qui permet une plus grande possibilité d'adaptation de la courroie aux irrégularités de la poulie. Il est inutile de préciser davantage qu'il est nécessaire non seulement oue
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les éléments constitutifs de la courroie soient reliés entre eux de manière adéquate pour éviter qu'ils oscillent ou se retournent sur eux-même mais encore que ces éléments ou cour- roies individuelles puissent agir plus ou moins indépendamment les uns des autres, dans la poulie pour assurer un effet maxi- mum de friction entre eux et leurs gorges respectives de la poulie, tout en évitant une interaction nocive entre eux.
Un autre agencement de la courroie supérieure cin- trée est représenté à la figure 2. Selon cet agencement, des nervures longitudinales sont prévues entre les sections cin- trées de la bande de liaison. Ces nervures longitudinales n'ont pas d'effet sur l'extensibilité transversale de la bande de liaison, du fait quelles sont constituées, en général, d'une matière à base de caoutchouc. Elles sont cependant avantageuses lorsqu'une poulie folle est disposée contre cette bande de liaison de manière à être entraînée en rotation par celle-ci en sens inverse de la poulie d'entraînement de la courroie.
@ Cette poulie folle agit sur la face supérieure de la bande de liaison en vue de constituer un moyen d'absorption d'un mou excessif de la courroie ou pour augmenter la tension dans cette courroie. Cette poulie folle peut aussi constituer un moyen supplémentaire de contrôle des oscillations de la cour- roie. Pour assurer une surface plus stable pour le roulement de la poulie folle sur la bande de liaison, les nervures lon- gitudinales entre les sections cintrées comprennent une face externe plane ou horizontale.
Outre le fait que cette confi- guration des nervures assure une surface plus stable pour le roulement de la poulie folle, il est intéressant de noter que, à cause de la présence entre ces nervures d'une surface faci- litant la déformation et à cause du fait que ces nervures sont
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en un matériau un peu plus souple que le matériau constituant les autres parties de la courroie, ces nervures sont capables d'absorber des efforts transmis par la poulie folle.
On a constaté que pour certaines applications d'abr- sion,ou d'usure, il est avantageux de recouvrir l'entièreté de la courroie d'une enveloppe de protection ou d'une bande 24 en un matériau adéquat présentant un degré maximum de résis- tance à l'abrasion. Cette enveloppe va avoir pour effet d'évi- ter un crevassement et une déchirure de la zone comprimée de la courroie; de plus elle va protéger la zone tendue de la courroie, contre une scission entre celle-ci et sa partie cen- trale. Un exemple de constitution adéquate de la bande 24 est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.5.19.590.
Dans ce brevet, on décrit un élément de recouvrement coupé en biai% comprenant une étoffe tissée dont/le fil de chaîne et le fil de trame font, avec la direction de l'axe de la courroie, un angle supérieur à 47 1/2 mais inférieur à 75 . On a consta- té qu'un élément de recouvrement de ce genre présente une ex- cellente aptitude à la flexion tout en constituant un bon élé- protecteur menu/des zones comprimée et tendue de la courroie.
Etant donné que ce genre particulier de courroie est destiné en général à des installations de puissance relativement élevée, il est souhaitable que les courroies élémentaires qui la constituent soient conçues de manière à empêcher un enfon- cement de leur partie médiane dans leurs gorges respectives de la poulie, par rapport à leurs zones latérales restant accolées aux faces latérales de ces gorges. Certaines courroies ont ten- dance à se déformer de la sorte sous l'effet l'une charge impor- tante et prennent dans la zone tendue un profil incurvé vers le fond de la ggrge. Il en résulte une répartition inégale de la
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charge sur l'ensemble des fibres tendues de la courroie élémen- taire, ce qui n'est pas à souhaiter.
On a imaginé pour éviter ce défaut, de donner à la partie supérieure de la courroie un profil arqué vers le haut, par rapport à l'axe de la poulie.
Cette partie supérieure ainsi arquée tend à constituer un sup- port meilleur des fibres tendues de la courroie et oppose une résistance plus élevée aux forces qui tendent à entraîner ces fibres tendues vers le fond de la gorge de la poulie.
A la lecture de ce qui précède, on conçoit que dans la courroie suivant l'invention, la liaison entre les éléments individuels est conçue de manière à atteindre, pour chaque courroie élémentaire, le degré maximum d'efficacité en ce qui concerne la transmission de puissance. D'autre part, la courroie agit comme un ensemble en évitant que les courroies élémentai- res qui la composent oscillent exagérément, se retournent ou fassent sauter les courroies élémentaires adjacentes hors de leurs gorges respectives de la poulie. Il en résulte une uni- formité dans les courroies élémentaires individuelles qui sont contrôlées d'une manière remarquable par la bande de liaison transversale.
L'ensemble présente cependant une flexibilité suf- fisante pour assurer un espacement adéquat entre la partie su- périeure des cordons de la poulie et la partie inférieure de la bande de liaison, de manière que celle-ci s'adapte aux irrégu- larités dues à l'usure de la poulie. Ces particularités permet- tent à la courroie suivant l'invention de subir, en tant qu'élé- ment de transmission, des charges définies. Elles permettent à cette courroie non seulement de s'adapter aux irrégularités de la poulie, mais aussi de compenser l'usure et d'avoir une plus longue existence.
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La description détaillée ci-dessus a été donnée titre d'exemple et elle ne limite pas l'étendue de la pré- sente invention définie par les revendications suivantes.
REVENDICATIONS.
1.- Courroie de transmission, comprenant plusieurs courroies élémentaires sans fin écartées l'une de l'autre et présentant chacune une section trapézoïdale; une bande de liai- son re liant entre elles les zones tendues des courroiep élémen- taires trapézoïdales, cette bande de liaison comprenant plu- sieurs cordes en un matériau élastomère, qui font un angle de 90 degrés environ avec la direction longitudinale de la cour- roie et qui présentent, un rétrécissement à la vulcanisation inférieur à 1,0%, la bande de liaison susdite présentant une extensibilité latérale d'au moins 1% lorsqu'elle est soumise à un effort latéral de 17,8 kg par centimètre courant.
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BELGIAN PATENT Transmission belt.
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The present invention relates to improvements to transmission belts and more particularly to transmission belts intended to be mounted on a pulley with multiple grooves. The belt is specially designed for the transmission of very high powers in installations where, due to the particular characteristics of the installation, the energy transmission elements are subjected to vibrations and shocks. As will be appreciated, when an installation comprising a transmission by multiple belts is the site of vibrations, the latter can cause a torsion of the belts or a rapid periodic oscillation of the latter, which can lead to an interaction between adjacent belts. .
Various methods are presently known for interconnecting several belts so that they act together as a transmission element between multiple Corsican pulleys. These known methods have not yet been able to be used successfully commercially. One of the reasons for this failure is due to the fact that, according to these known methods, the belts are interconnected so as to act as a single belt. In fact, for this reason, all the belts do not provide the advantages that one should obtain with V-section belts or they would act independently of each other to achieve maximum power.
As a result, all the belts
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thus interconnected can be assimilated, from an operational point of view, to a single flat belt comprising several guide ribs.
To this end, the invention relates to a particular type of connection of the individual belts to one another, so that the advantages inherent in each V-section belt are maintained for all the belts connected to each other, while ensuring, however, an operation of the whole in the manner of a single belt.
Another cause of this commercial failure of known belts may be attributable to too loose a connection of the various belts to each other. In this case, each belt acts independently of the others and all the forces transmitted are not evenly distributed between the belts. It may be preferable to have such an operation, so as to make the oscillatory movements of the assembled belts independent of each other, even if this requires independent action of the belts with regard to the transmission of power. .
It is also necessary to have a certain independence of movement of each of the belts, so as to avoid an interaction between neighboring belts, liable to damage them and reduce the efficiency of the installation. In general, belts of this kind possibly act independently of one another.
The present invention relates to a type of interconnection of individual belts together so as to constitute a transmission element functioning as a single belt, without thereby eliminating the advantages inherent in multiple belt drives. On the other hand, according to the invention,
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the individual belts remain sufficiently independent of one another not to eliminate the advantages inherent in each of these belts, by operating all of the belts in the manner of a flat belt.
One of the objects of the invention is therefore to combine on the one hand the advantages of connecting several belts together so that they act as a single belt as a transmission element and, on the other hand. , the advantages inherent in the use of multiple belts. trapezoidal section.
Another object of the invention is to provide a transmission which has the advantages of a transmission by several independent belts with trapezoidal section, while avoiding however the oscillations and the disordered movements of the belts, which eliminates the possibility of 'a twist of one or more of the belts or reversal in the groove of the pulley, causing it to exit from this groove.
The present invention relates to improvements in the construction of belts and in the manner in which these individual belts are interconnected by a connecting band, comprising cords of an elastomeric resinous material. The arrangement of the cords is substantially perpendicular to the direction of translation of the belts.
The cords have a sufficiently large modulus of elasticity to connect the belts together in a bare manner, the latter being driven around the pulleys, like a single belt; however, this modulus of elasticity is sufficiently low for the individual belts to act independently of each other so that they each adapt to variations in the eccentricity of the pulleys, as well as to variations
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of. their section and their dimensions.
In addition, sufficient spacing is provided between, on the one hand the cords separating the grogdes from the pulley around which passes all the individual belts 9 and, on the other hand, the lower part of the usdite band connecting these belts. , so that the latter always pose regularly in the grooves of the pulley, despite the wear thereof. There is also provided a thin vertical space between the adjacent belts, so that the aforesaid necessary spacing does not depend solely on the modulus of elasticity of the connecting strip, so as to ensure between the belts a degree of freedom intended to cope with the inaccuracies of the pulley.
As is often the case with transmission elements of this particular type, foreign elements such as gravel, ash or cinders will become lodged between the separating cords of the grooves and the lower part of the connecting strip. Sufficient spacing is maintained between these cords and this lower portion of the binding strip to allow such foreign matter to move around the pulley without adversely affecting the binding strip. It has been observed that the modulus of elasticity of the material constituting the connecting strip has relatively the same importance as the distance between the eordon 29 of the pulley and the lower part of the connecting strip 25. These two features constitute default in known devices.
It has been observed that the coexistence of these two features makes it possible to obtain a belt which is particularly well suited as a power transmission element, capable of undergoing shocks and vibrations.
Features and details of the invention will become apparent from the following description of the appended figures which represent, by way of example, some embodiments.
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tion of a belt according to the invention.
Figure 1 is a cross section of a multi-groove pulley and belt according to the invention; Figure 2 is a cross section of a modified embodiment of the belt, which has arcuate ribs between the assembled belts and thin longitudinal ribs between these arcuate ribs; the figure is a cross section of a preferred embodiment of the belt according to the invention, in which there is no wrap around each individual belt; FIG. 4 is a cross section of a belt similar to that of FIG. 3, but having only arcuate ribs between the individual belts;
- Figure 5 is a cross section of one of the individual belts; FIG. 6 is, in perspective, a belt in accordance with the invention, connecting a drive device to a drive pulley,
According to the figures, a belt 10 according to the invention comprises ribs 11 which are spaced apart laterally from one another and which are disposed longitudinally around the inner circumference of the belt. The ribs 11 form between them grooves 12 spaced laterally from one another. In general, the ribs of the belt are truncated at the lower part by a face 13 substantially parallel to the upper face of the belt.
When such a belt is mounted on a pulley 14 having several grooves 15, the driving faces 16 of the ribs 11 contact the driving surfaces 17 of the grooves 15 of said pulley 14.
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In a typical embodiment, the belt 10 of the invention comprises a compression section 18 of a material of high standard elasticity, for example, a synthetic resin or fiber reinforced rubber. Just above the compression section 18 is the neutral axis 19 of the belt, at which are arranged reinforcing elements 20. The elements 20 are generally made up of several strings spaced longitudinally one by one. on the other and embedded in a coating 21, 22 constituting a support element for the reinforcing elements 20.
The cords 20 may be of cotton, rayon, nylon, polyester, or of yarns of any other material having the characteristics necessary for the belt to transmit power. The cover 21, 22 is generally a rubber element reinforced with fibers or other reinforcing material in order to provide the necessary support for the ropes 20.
As used herein, the term "rubber" relates to natural or synthetic rubber or rubber-like compounds normally used in the manufacture of V-section belts. Synthetic rubbers can include products such as styrene-butadiene and butadiene-acrylate copolymers, nitrile rubbers, polychloroprenes, polyurethanes, polybutadiene, polyisoprene, or mixtures thereof. or with natural rubber.
In this embodiment of the invention, a section 23 under tension is located just above the upper part 21 of the coating. The entire belt may be covered with a strip 24 of a suitable material, for example rubber-based, in order to protect the belt. The elements
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described above are generally present in all conventional belts with a trapezoidal section. In the present embodiment of the invention, the set of trapezoidal belts is covered with a connecting strip 25. The connecting strip 25 comprises several cords 26 with a particular modulus, arranged transversely to the belts and sensitive. - ment perpendicular to the direction of translation of the belts.
The transverse cords 26 are generally embedded in a section 27 of rubber and are coated with a member 28 made of rubber. One of the two characteristics of the invention resides in the particular physical characteristics of the binding strip 25, determined by the treatment and the choice of the material constituting the transverse cords 26. It has thus been found that the binding strip 25 should form a link between the individual ribs 11 of the belt 10, while allowing these ribs to adapt to the dimensional irregularities of the pulley. These irregularities are the result of pulley wear or manufacturing processes.
Each rib 11 of the belt 10 must be able on the one hand to act independently of the others as regards its correct positioning in its groove 15 of the pulley and, on the other hand, to ensure sufficient friction and effective between its lateral forces 16 and the drive faces 17 of the pulley grooves.
The material constituting the transverse cords 26 is chosen and treated in such a way that it undergoes only a shrinkage, preferably less than 0.5% during vulcanization while having a transverse extensibility of at least 1% during vulcanization. that it is subjected to a lateral traction of 18 kg per running centimeter.
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It may be more correct to express these values as a measure of the transverse modulus of elasticity of the binding strip 25. Thus, if the binding strip is subjected to a lateral force and if one carefully measures its deformation in the direction transverse, we obtain a relationship between the tension and the strain. This ratio defines the tangent of the tension-strain curve or transverse modulus of elasticity of the connecting strip. It has therefore been observed that the modulus thus defined by the tangent to the curve of stresses and strains must be equal to at least 7 kg / cm2 but less than 175 kg / cm2.
The modulus along a particular section of a single belt, however, must be markedly uniform, so that the belt can operate on its own, with strictly constant characteristics.
A specific example is given in the case of a fabric intended to be incorporated into the belt as a constituent of the binding tape. A raw or untreated fabric consisting of a 0.6mm diameter cord comprising two nylon strands would be characterized by a thermal force of the order of 2.9 to 3 kg / cm in width. This thermal force is approximately of the order of 2.7 kg for each string. The vulcanization shrinkage of the raw fabric of this manufacture is 3.0%.
Thermal force is defined as the force developed in a 29.2 cm long rope heated to 149 C.
After being first subjected to soaking in a resorcinol formaldehyde resin solution, the above fabric is subjected to drying at 205 C for 60 seconds, while being subjected to a force of 0.05 grams per denier. A rope
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treated in this way then exhibits a shrinkage of 0.5%. The thermal force per centimeter of width is reduced to 1.95 kg, which corresponds to a thermal force of 0.02 kg per rope. From these data we see that the treated fabric has on the one hand an adequate extensibility allowing it a sufficient degree of freedom to adapt to the irregularities of the pulley and, on the other hand a sufficient degree of resistance, necessary to maintain the profile. of the binding tape.
It is of course conceivable that materials other than nylon could be used in the manufacture of the binding tape. Depending on the particular characteristics of the material used, it may be necessary to use one or more strands for forming the cord of the connecting strip.
It may be necessary to provide more information regarding the processing of the material constituting the tie strip to obtain a tie strip having the required transverse modulus. It has been established that, depending on the material used, a defined treatment is necessary to obtain the desired characteristics. In principle, a thermally stable textile material should be obtained as a lateral support, since this should have dimensional characteristics. strictly uniform to support the interconnected belts.
On the other hand, this material must have a moderate coefficient of extensibility, so that the belt can adapt to irregularities due to eccentricities of the pulleys or to irregular wear of the grooves of the hens. The connecting strip is essentially composed of several adjacent parallel transverse ropes, that is to say arranged in a direction forming a right angle
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with the direction of travel of the belt. The binding tape acts as a single element. In order to have a uniform material with the necessary characteristics, the binding tape is made in such a way that it only has a maximum shrinkage of 1%. in the transverse direction, during the time when it is subjected to high processing temperature.
Tests have shown that the ideal shrinkage during processing should be of the order of 0.5%, to remain within acceptable tolerances for the belt.
If the cord of the binding tape narrows during vulcanization, there is a thermal force per centimeter running across the belts in the transverse direction.
This thermal force is due to the contraction of the rope, because the material constituting the latter will tend to shrink at high temperature. Ideally, this thermal force should not be greater than 35.8 kg per running centimeter, at a temperature of 149 C. Despite the low coefficient of thermal shrinkage, the vulcanized product should have a lateral extensibility greater than 1% when 'it is subjected to a lateral force of 7 kg / cm2. It has been observed that an extensibility of less than 1% does not allow adaptation of the belt to the irregularities of the pulleys.
All of this is however best expressed as a function of the transverse modulus of elasticity, as indicated above.
It is therefore established that the modulus of elasticity in the transverse direction is of primary importance. Another method has been devised to give the material the necessary transverse modulus. This process is shown schematically in figure 4. It can be seen that just above the cord of the pulley, in
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Looking at the corresponding groove of the belt, the connecting strip has an arcuate shape. In this area, the connecting strip is bent outwards and away from the pulley.
This particularity makes it possible to avoid two difficulties. It can be immediately understood that the binding strip has been designed taking into account a manufacturing tolerance, to obtain the minimum transverse modulus, namely 8.75 kg / cm2 in the transverse direction, it is however necessary to maintain the degree of rigidity necessary to prevent the belts from acting independently of each other as transmission elements.
The belt should act as a whole. In fact, it is arranged so that the belt can adapt to the irregularities of dimensions of the pulley, to the eccentricities of the latter and to the wear of the grooves of the pulley; The transverse degree of freedom of the belt is intended to allow the adaptation of the belt to these irregularities. The belt must, however, be held transversely and have sufficient characteristics for it to act as a unit. However, in order to obtain the greatest degree of efficiency, it is necessary that each belt individual can be fully seated on the pulley and can transmit the greatest energy fraction under the action of the friction of said belt in its groove of the pulley.
It was mentioned above that the arcuate profile of the belt shown in Figure 4 had a supporting role.
This second role was mentioned previously in the case of the first type of belt. It is necessary to give an adequate shape to the belt to ensure, throughout the life of the belt, a sufficient distance between the upper part of the cord of the pulley, formed between two grooves.
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this, and the lower part of the connecting strip. In other words, it is necessary to have sufficient clearance with a new belt. However, if the bottom of the pulley grooves wears out, this gap decreases.
If, therefore, a career of 5000 hours is expected for a belt, it is necessary to provide for wear of the grooves of the pulley and a consequent decrease in the spacing between the cords of the pulley and the lower part of the belt. binding.
In some cases, the lack of adequate clearance is not only due to wear, but to irregularities in the pulley. In other cases, mainly in the case of applications for which the belt is well suited, for example for driving a crusher, particles of the ground material get lodged between the upper part of the beads. the pulley and the connecting band. There is no difficulty if the foreign material becomes embedded in isolated parts of the binding strip. Obviously, the cords of the pulley itself cannot be allowed to become entangled in the connecting strip, owing to irregularities in the pulley. If this could happen, the connecting band would be cut and the elementary belts would be separated.
Ultimately the factors to consider in determining the correct value for the spacing between the upper part of the pulley and the connecting belt are complex. The value of this gap is not easily determined and, for this reason, its determination is based on experience and the examination of concrete cases. The maximum tension that can be applied to the pulley would certainly have an effect on the depth at which the belt sits in the groove of the pulley. Therefore, if the tense area
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of a belt is experimentally subjected to a tension of barely 11.5 kg, this belt is less sunken in the groove of the pulley than if its tensioned zone is the seat of a tension of 182 kg for example. One can conceive of a difference of the order of 0.5 mm.
Another factor to consider is the tolerance of the width of the face 30 of the rib of a particular pulley.
In the case of a high tolerance, it will be necessary to provide a greater distance between the pulley and the connecting band. On the other hand, in the case of a high tolerance for the groove 15 of the pulley, the belt is driven deeper therein and the gap in question is reduced.
If the belt rotates constantly around the pulley, and is subjected to continuous tension and. shocks and oscillations, the aforementioned spacing decreases by driving the belt in its groove, during service.
An important part of this deep sinking results from the instantaneous wear of the pulley groove, during the transmission of power. Another factor 4 to consider is the clearance which must be foreseen when positioning of the belt, to ensure adequate spacing during normal operation of the belt without forming a bead in the binding strip or without the face 30 of the pulley extending to the 'inside the connecting strip 25.
All of these factors must be considered. Experience and mathematical considerations indicate that a gap of at least 2.5 mm should be provided in the case of certain transmissions depending on the value of the tension in the tensioned zone of the belt. and dimensions thereof. In general, however, a 2mm gap would be sufficient to accommodate the belt for most normal transmissions.
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It has been found that the best way to achieve the adequate spacing is to design the belt so that it has a flat vertical portion 29 immediately below the connecting strip and between each rib. This is done between each elementary belt so as to achieve a vertical spacing corresponding to the upper part of each of the cords of the pulley. In fact, there should be a much smaller spacing if, instead of making a vertical face 29, the longitudinal faces of the elementary belts were profiled so as to make them converge towards each other, in the form of a V inverted.
Thus, the distance between the upper part of the cords of the pulley and the lower part of the connecting strip has, in cross section, a rectangular profile instead of a triangular profile, the upper edge of this rectangular profile being curved outwards. In this way, the maximum spacing is obtained. It has been observed that this arrangement has as much influence on obtaining a belt of good quality as respecting the characteristics of the binding strip alone. It is easily understood that a belt, the upper part of which is bent, ensures a greater gap between said belt and the upper part of the cord of the pulley, given that this gap has, in cross section, an arched upper edge instead of of a substantially horizontal rectilinear edge.
Thanks to this curved profile, this upper edge is flexible, which allows a greater possibility of adapting the belt to the irregularities of the pulley. Needless to say further that it is necessary not only yeah
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the constituent elements of the belt are adequately connected to each other to prevent them from oscillating or turning over on themselves, but also that these individual elements or belts can act more or less independently of each other, in the pulley to ensure maximum friction effect between them and their respective pulley grooves, while avoiding harmful interaction between them.
Another arrangement of the upper curved belt is shown in Figure 2. In accordance with this arrangement, longitudinal ribs are provided between the curved sections of the tie strip. These longitudinal ribs have no effect on the transverse extensibility of the connecting strip, since they are generally made of a rubber-based material. They are however advantageous when an idle pulley is placed against this connecting strip so as to be driven in rotation by the latter in the opposite direction to the drive pulley of the belt.
@ This idle pulley acts on the upper face of the connecting strip in order to constitute a means of absorbing excessive slack in the belt or to increase the tension in this belt. This idle pulley can also constitute an additional means of controlling the oscillations of the belt. To provide a more stable surface for the idler pulley to run on the connecting strip, the longitudinal ribs between the arched sections include a flat or horizontal outer face.
Besides the fact that this configuration of the ribs ensures a more stable surface for the bearing of the idler pulley, it is interesting to note that, because of the presence between these ribs of a surface facilitating deformation and because because these ribs are
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made of a material that is slightly softer than the material constituting the other parts of the belt, these ribs are capable of absorbing forces transmitted by the idler pulley.
It has been found that for certain abrasion or wear applications, it is advantageous to cover the entire belt with a protective casing or strip 24 of a suitable material having a maximum degree of abrasion resistance. This envelope will have the effect of preventing cracking and tearing of the compressed zone of the belt; moreover, it will protect the tensioned zone of the belt, against a split between the latter and its central part. An example of a suitable constitution of the band 24 is described in US Pat. No. 2,519,590.
This patent describes a half-cut cover member comprising a woven fabric of which the warp yarn and the weft yarn make, with the direction of the axis of the belt, an angle greater than 47 1/2 but less than 75. It has been found that such a covering element exhibits excellent flexibility while providing a good protective element for the compressed and tensioned areas of the belt.
Since this particular type of belt is generally intended for installations of relatively high power, it is desirable that the elementary belts which constitute it are designed in such a way as to prevent their middle part from sinking into their respective grooves of the belt. pulley, with respect to their lateral zones remaining contiguous to the lateral faces of these grooves. Certain belts have a tendency to deform in this way under the effect of an important load and take in the tensioned zone a profile curved towards the bottom of the ggrge. This results in an unequal distribution of
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load on all the tensioned fibers of the elementary belt, which is not to be desired.
To avoid this defect, it has been devised to give the upper part of the belt an arched profile upwards, relative to the axis of the pulley.
This upper part thus arched tends to constitute a better support for the tensioned fibers of the belt and opposes a higher resistance to the forces which tend to drive these tensioned fibers towards the bottom of the groove of the pulley.
On reading the foregoing, it will be understood that in the belt according to the invention, the connection between the individual elements is designed so as to achieve, for each elementary belt, the maximum degree of efficiency with regard to the transmission of power. On the other hand, the belt acts as a unit, preventing the elementary belts which compose it from oscillating excessively, turning over or causing the adjacent elementary belts to jump out of their respective grooves of the pulley. This results in uniformity in the individual elementary belts which are remarkably controlled by the transverse connecting strip.
The assembly, however, has sufficient flexibility to ensure adequate spacing between the upper part of the cords of the pulley and the lower part of the connecting strip, so that the latter adapts to the irregularities caused. wear of the pulley. These features allow the belt according to the invention to be subjected, as a transmission element, to defined loads. They allow this belt not only to adapt to the irregularities of the pulley, but also to compensate for wear and to have a longer existence.
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The above detailed description has been given by way of example and does not limit the scope of the present invention defined by the following claims.
CLAIMS.
1.- Transmission belt, comprising several elementary endless belts spaced apart from each other and each having a trapezoidal section; a connecting strip connecting together the tensioned areas of the elementary trapezoidal belts, this connecting strip comprising several cords of an elastomeric material, which form an angle of approximately 90 degrees with the longitudinal direction of the belt. roie and which exhibit a shrinkage on vulcanization of less than 1.0%, the aforesaid binding strip exhibiting a lateral extensibility of at least 1% when subjected to a lateral force of 17.8 kg per running centimeter.