CN211942193U - 由具有嵌入的电子部件的弹性体材料制成的带或皮带 - Google Patents

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Abstract

一种带或皮带，该带或皮带被设计成绕辊或皮带轮运转并且由弹性体材料制成的长形支承、牵引或传动元件，并且优选地设置有在该带或皮带的纵向方向上延伸的嵌入式增强元件或张力构件，该带或皮带具有以下特征：‑该带或该皮带具有被嵌入到该弹性体材料中的一个或多个长形管状接收座，电子部件布置在这些接收座的空腔中，这些电子部件优选地是传感器、信号处理或控制装置和/或传输装置，‑这些管状接收座被嵌入到该弹性体材料中，其方式为使得这些管状接收座的纵向轴线或其最大延伸方向基本上横向于该带或皮带的主弯曲方向定向。

Description

由具有嵌入的电子部件的弹性体材料制成的带或皮带
技术领域
本实用新型涉及一种带或皮带，该带或皮带被设计成绕辊或皮带轮运转并且由弹性体材料制成的长形支承、牵引或传动元件，并且优选地设置有在带或皮带的纵向方向上延伸的嵌入式增强元件或张力构件。同样要求保护一种以这种方式设计的传动皮带的生产方法。
背景技术
在资本密集型农业机械或固定的工业厂房中使用此类带或皮带 (比如弹性体皮带)需要仔细的预防性维护。出于这种目的，目前此类传动皮带为预防起见而提早更换，以便避免损坏机器或厂房并且因而避免昂贵的停机时间。
在此背景下，更换此类皮带是基于经验值以及多年来经受不同载荷群体的记录来进行的。在运行期间进行有效的监测几乎是不可能的。
因此，希望提供具有监测系统、比如具有电子部件的此类皮带，这些电子部件可以在运行期间将皮带的测得的值传输到外部并且因而允许根据状态进行维护。然而，迄今为止还不可能将电子部件以其能够起作用的方式永久地集成到此类带或皮带中。
一方面，这是因为这样的事实，即作为弹性体部件的此类传动皮带在大约200℃硫化。在此类温度下，如果按照惯例，在硫化之前引入此类电子部件，则这些电子部件起作用的能力会受到硫化的威胁。
此外，例如在皮带构造滚筒上常规生产呈环状结构的环形皮带引起的风险是，在随后的环状结构或传动皮带的隔离期间，将不可能准确定位电子器件，并且这些电子器件可能会由于隔离所需的切割而受到破坏。特别是当硫化过程中的流动过程改变了电子部件的先前标记的位置时，会发生这种情况。
最后，电子部件在操作时在皮带的旋转期间遭受皮带本体中的扩张和压缩，并且这严重降低电子部件的耐久性，而与电子部件在什么时间点被引入无关。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的是提供一种带或皮带，利用该带或皮带，在电子部件的帮助下，可以监测与操作有关的磨损状态。此外，本实用新型的目的是指示一种设计和生产方法，借助于该设计和生产方法，可以将电子部件可靠且准确地定位安装，而不会使电子部件在硫化期间已经损坏或者因为带或皮带中的应力而在操作期间遭受过多应力。
这个目的是通过主权利要求的特征来实现的。从属权利要求中披露了另外的有利配置。
在此，根据本实用新型的带或根据本实用新型的皮带具有以下特征：
-该带或该皮带具有被嵌入到该弹性体材料中的一个或多个长形管状接收座，电子部件布置在这些接收座的空腔中，这些电子部件优选地是传感器、信号处理或控制装置和/或传输装置，
-这些管状接收座被嵌入到该弹性体材料中，其方式为使得这些管状接收座的纵向轴线或其最大延伸方向基本上横向于该带或皮带的主弯曲方向(即基本上平行于辊或皮带轮的辊轴线或皮带轮轴线) 定向，相应带或皮带当前正环绕该辊或皮带轮运转。
根据本实用新型的用于电子部件的保护性接收座以及其横向于主弯曲方向对齐的此类实施例在操作期间和借助于硫化的生产期间为位于中空体中的电子部件提供极佳的保护。同时，长形管状接收座 /中空体的位置不会损害带或皮带的操作强度。此类接收座作为圆形体使得皮带本体中的缺口效应尽可能最小，这些接收座的最大延伸横向于皮带的随后主弯曲方向。在环状结构的硫化和隔离之后、并且可选地在产生侧面角之后，电子部件被引入、定位并且连接在管状中空体中。
有利的改进方式在于，电子部件在该空腔内被固化化合物环绕并且固定，该固化化合物优选地是固化合成浇注树脂。这使得特别简单地引入电子部件，同时确保将其固定在位。
另一个有利实施例在于，电子部件在该空腔内被吸振材料环绕，并且该管状接收座在端部处设置有封盖或塞子。此类实施例特别是在突然弯曲载荷的情况下减小电子部件的载荷，这种情况在例如被设计成齿形皮带的传动皮带突然进入齿形皮带轮时会发生。
另一个有利实施例在于，电子部件在该空腔内被导热材料(导热膏)环绕，并且该管状接收座在端部处设置有封盖或塞子。借助于此类实施例，在电子部件的运行期间在接收座内产生的热量可以用简单的方式散除。
另一个有利实施例在于，该管状接收座是优选地由聚酰胺(PA) 或聚苯硫醚(PPS)制成的塑料管或小管。聚苯硫醚具有大约285°的熔点并且因而理想地适合生存且不会破坏硫化期间出现的最多达 200°的温度。
另一个有利实施例在于，该管状接收座连接到该带或皮带的纵向侧上并且可从该纵向侧进入该空腔。这有利于在生产出单独皮带之后、比如生产出传动皮带之后引入电子部件。
根据本实用新型的实施例的带或皮带除了比如用于输送机皮带、传输皮带或升降机皮带之外，还特别适合用作传动皮带，在这种情况下优选地是齿形皮带或宽V形皮带。此类皮带的几何结构特别是在结合根据本实用新型的同样要求保护的生产方法的情况下能够确保将电子部件可靠定位在比如齿形皮带的齿根区域中，这在安装尺寸或可用的安装空间方面是相对不重要的。
对于根据本实用新型的生产方法，现有技术中已知类型的用于传动皮带的常规模制方法将首先进行描述。
在已知的模制方法的情况下，坯件的型廓在硫化过程中(特别地，借助于圆柱体的硫化模具)产生，该圆柱体的硫化模具在其内侧上具有型廓(比如齿形型廓或肋纹型廓)的负型，该坯件在硫化之前或硫化过程中被按压到该负型中。
因此，皮带在生产和硫化之后在其外侧上初始具有型廓。在已经从环状结构中切下单独环状物之后，这些环状物被“内侧外翻”，使得这些环状物的成型侧位于内侧。因此获得了通常所知的传动皮带，该传动皮带借助于其成型的内侧来驱动互补地设计的皮带轮，并且其背侧在适当时以压力配合的方式连接张紧辊或其他驱动器。
在通常使用的模制方法的情况下，在所谓的皮带构造滚筒上构建坯件。对于进一步的制造过程和随后的“内侧外翻”而言，不言自明的是，首先必须在所述滚筒上构建该皮带的背部(特别地，所谓的顶层)。该顶层可以是以一个或两个层构建的并且设置有不同的添加剂或涂层。
然后，将由一个或多个加强构件构成的所谓的“张力线”施加到所述顶层上。这些加强构件通常是由彼此折叠或加捻的一个或多个纤维、丝线、或帘线构成的，并且以具有较大或较小的紧密性的线圈、以单层或多层的方式被卷绕在皮带构造滚筒的整个宽度上。在成品皮带中，这些加强构件对于张力传递而言是决定性的并且然后被定位在皮带的顶层与基体之间的区域中。
在已经施加(多个)顶层和张力线之后，传动皮带的所谓的“基体”或主体(也就是说，稍后具有型廓并且在可能还具有小的另外的层厚度的区域)被施加到张力线上。在此，该基体例如是以由弹性体材料/橡胶构成的薄板的形式施加的，其宽度对应于皮带构造滚筒的长度，并且其长度大致对应于皮带构造滚筒的周长。当在仍胶黏的状态下，所述板的端部可以被容易地结合在一起。
最后，通常还施加织物层，该织物层提供了用于成型区域中的成品多楔皮带的特殊特性，例如有助于减少噪声或摩擦。因此，织物层完成了多楔坯件。
然后，将由顶层、张力线、和基体、以及(在适当时)织物层构成的因此产生的传动皮带坯件(也就是未硫化组件)插入直径略微较大的圆柱体的硫化模具中，其方式为使得该基体或该织物层面向硫化模具的设置有型廓的负型的内侧。
在此之后，传动皮带坯件被加热并且被压入硫化模具的环绕的负型中，其方式为使得基体被迫进入该负型并且被提供以传动皮带型廓。
这可以用这样的方式来进行，例如将皮带构造滚筒移除、并且将通常由橡胶组成的套筒以及用于扩张和加热套筒的相应装置引入硫化模具和坯件的内部空腔中，通常以便为套筒提供压缩空气和过热蒸汽。
然后，该套筒借助于过热蒸汽而扩张、抵靠在顶层上、并且将整个坯件按压到该硫化模具的环绕的负型中，由此该坯件的外层(特别地，基体或织物层)被按压到该负型中并且因此被提供以“经模制的”型廓。
在运动学反转中，模制型廓和硫化还可以用这样的方式进行，即设置有型廓负型的环绕硫化模具作为加热套筒从外部被送到仍然位于皮带构造滚筒上的坯件上，并且由此，坯件被模制并且完全硫化以给出成品环状结构。
根据本实用新型的用于生产呈设置有电子部件的传动皮带形式的带或皮带的方法以这些已知的模制方法为起始点，其中，传动皮带坯件和硫化模具的环绕的负型被挤压在一起，其方式为使得基体被压到负型中并且被提供以传动皮带型廓，该方法解决了指示生产方法的问题，借助于该生产方法，可以将电子部件可靠且准确地定位安装，而不会使电子部件在硫化期间已经损坏或者因为带或皮带中的应力而在操作期间遭受过多应力。
根据本实用新型，在将坯件构建在皮带构造滚筒上的过程中将长形管状中空体、优选地由聚酰胺(PA)或聚苯硫醚(PPS)(这些材料特别适用于承受高硫化温度而不产生问题)制成的小管在该坯件的圆周上被引入该基体或这些顶层的单独层或层面之间。
在这种情况下，长形管状中空体的纵向轴线或其最大延伸方向基本上平行于构造滚筒的轴线定向，其中，中空体接着硫化到整个组件中并且结合到弹性体基质中。
如已经是惯例的那样，硫化之后，从多楔坯件上切下单独环状物，并且将这些环状物内侧外翻形成单独传动皮带。
以这种方式，之前已知的方法以几个附加方法步骤的方式进行修改，使得长形管状中空体可以在构造过程期间被引导成简单的小管而不需要较多精力并且同时硫化到整个环状结构中。
该方法的有利发展在于，长形管状中空体或有间隙地前后布置的多个中空体被引入到沿该皮带构造滚筒上的坯件的长度的相应圆周位置上。以这种方式，中空体/小管被引入到“节段”中并且可以相对于其纵向位置而置于构造滚筒上，其方式为使得中空体在随后切下单独传动皮带期间位于设想位置上，比如与宽皮带的相应外侧面相对应并且可从该外侧面进入，以便引入电子部件。
另一个有利实施例在于，线或张力件穿过该中空体以将该中空体固定在圆周位置上，这些线或张力件在硫化后被移除。当然，这有助于在生产期间将中空体或小管准确定位并且避免中空体由于硫化期间的流动过程而移位到弹性体中。
附图说明
借助于传动皮带形式的示例性实施例将更详细地解释本实用新型，在附图中
图1示出了根据本实用新型的设计成宽V形皮带的传动皮带的截面，
图2示出了在生产期间硫化之前的某个时刻卷绕坯件在具有环绕型廓加热套筒的皮带构造滚筒上的节段，
图3以整体透视图大体上示出了硫化之后仍然在皮带构造滚筒上的传动皮带坯件的状态，
图4示出了根据本实用新型的设计成宽V形皮带的传动皮带的另一个实施例的截面。
具体实施方式
图1示出了传动皮带1的截面，该传动皮带设计成宽V形皮带、由橡胶共混物制成，虽然在该传动皮带上尚未出现侧面角(即侧边的斜角)，但是该传动皮带已完全硫化并完成。图4示出了相同类型的传动皮带8，比如通过磨削工艺已经在该传动皮带上形成了侧面角9。
宽V形皮带具有顶层2以及设置有齿形型廓3的基体4。在顶层与基体之间的区域中，可以看到作为增强元件和张力构件的帘线5，这些帘线被嵌入到橡胶基质中并且在皮带的纵向方向6上延伸。
传动皮带具有被嵌入到弹性体橡胶材料中的两个长形管状接收座7，并且电子部件10布置在接收座的内部空腔中。为了更清楚起见，这种类型的电子部件10在传动皮带截面旁边的右下角单独再次展示。
在此，电子部件10包括温度传感器、加速度传感器和应变传感器、以及中央处理器和无线电通信单元和两个天线11。在此，传感器和处理器单元没有进行具体展示并且包括常规电子元件。
在此类传感器的帮助下，传动皮带的温度载荷、运转速度以及张力、以及在操作期间出现的不可逆的应变可以被测量出并且可以借助于无线电通信单元和天线以非接触方式被读取出。以这种方式，在损伤累积分析的背景下，可以例如估计皮带上的载荷及其相应的使用寿命。这使得皮带可以在最佳的时间点更换。
在此，管状接收座7是直径大约2.5到5mm的小管并且被嵌入到弹性体材料中，其方式为使得这些接收座的纵向轴线或其最大延伸方向12横向于传动皮带的主弯曲方向13定向，这基本上意味着(比如在此考虑的环形传动皮带的情况下)这些接收座也横向于运转方向或纵向方向6形成。
空腔内的电子部件被固化合成浇注树脂环绕和固定。
图2在中央示出了具有被插入的管状接收座7(在这种情况下同样是小管)的卷绕坯件14的节段，其中，卷绕坯件置于组装滚筒/ 皮带构造滚筒15上，并且具有负型的环绕加热套筒16已经移到上方以便进行硫化。虽然在这种情况下以截面形式展示了所有零件，也就是说也展示了组装滚筒和加热套筒，但是图3以整体透视图总体上示出了硫化之后、即在加热套筒16已经被送入并且坯件已经被模制且完全硫化以给出成品环状结构之后的状态。在此还可以看见被插入节段中的管状接收座7。与这些“单独小管”的长度相匹配，相应宽V形皮带现在可以按区段的形式生产。
在切下的单独皮带已经被硫化并且内侧外翻之后，得到如图1 和图4所示的状态。
在此，图4示出了管状接收座7在电子部件10插入之后在端部设置有封闭塞17的设计。
附图标记说明
1 传动皮带；
2 顶层；
3 齿形型廓；
4 基体；
5 帘线/张力构件；
6 带的纵向方向；
7 管状接收座；
8 传动皮带；
9 侧面角；
10 电子部件；
11 天线；
12 管状接收座的最大延伸的方向；
13 传动皮带的主弯曲方向；
14 卷绕坯件；
15 皮带构造滚筒；
16 加热套筒；
17 封闭塞。

Claims (11)

1.一种带或皮带，该带或皮带被设计成绕辊或皮带轮运转并且由弹性体材料制成的长形支承、牵引或传动元件(1)，该带或皮带具有以下特征：
-该带或该皮带具有被嵌入到该弹性体材料中的一个或多个长形管状接收座(7)，电子部件(10)布置在这些接收座的空腔中，
-这些管状接收座(7)被嵌入到该弹性体材料中，其方式为使得这些管状接收座的纵向轴线或其最大延伸方向(12)基本上横向于该带或皮带的主弯曲方向(13)定向。
2.如权利要求1所述的带或皮带，其中所述带或皮带设置有在该带或皮带的纵向方向上延伸的嵌入式增强元件或张力构件(5)。
3.如权利要求1所述的带或皮带，其中所述电子部件是传感器、信号处理或控制装置和/或传输装置。
4.如权利要求1所述的带或皮带，其中，这些电子部件(10)在该空腔内被固化化合物环绕并且固定。
5.如权利要求4所述的带或皮带，其中所述固化化合物是固化合成浇注树脂。
6.如权利要求1所述的带或皮带，其中，这些电子部件(10)在该空腔内被吸振材料环绕，并且该管状接收座在端部处设置有封盖或塞子。
7.如权利要求1所述的带或皮带，其中，这些电子部件(10)在该空腔内被导热材料环绕，并且该管状接收座在端部处设置有封盖或塞子。
8.如权利要求1所述的带或皮带，其中，该管状接收座(7)是优选地由聚酰胺(PA)或聚苯硫醚(PPS)制成的塑料管或小管。
9.如权利要求1所述的带或皮带，其中，该管状接收座(7)连接到该带或皮带的纵向侧上并且可从该纵向侧进入该空腔。
10.如权利要求1所述的带或皮带，所述带或皮带设计为传动皮带。
11.如权利要求10所述的带或皮带，其中所述传动皮带是齿形皮带或宽V形皮带。
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