ES2256459T3

ES2256459T3 - Correa de transmision de potencia.

Info

Publication number: ES2256459T3
Application number: ES02721735T
Authority: ES
Inventors: Phil Patterson; Doug Sedlacek; Bobbie E. South
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2006-07-16
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: EP1377762B1; JP4251870B2; DE60208888D1; US6991692B2; MXPA03010169A; RU2260726C2; PL370108A1; EP1377762A1; RU2003132556A; DE60208888T2; BR0208320A; AU2002252651B2; CA2443571A1; ATE316624T1; CN1270113C; KR100527271B1; WO2002084146A1; US20020183153A1; JP2004534183A; US6793599B2

Abstract

Una correa (10), que comprende: un cuerpo (3), que comprende un material elastomérico y que tiene elementos de tracción (2) que corren en una dirección longitudinal; teniendo, el cuerpo, una región de acoplamiento con la polea, que tiene cierto perfil; y el material elastomérico comprende una carga de fibra (6); caracterizado porque: la región de acoplamiento con la polea, comprende un material no tejido (5) mezclado junto con el material elastomérico.

Description

Correa de transmisión de potencia.

Campo de la invención

La invención se refiere a correas de transmisión de potencia que tienen una superficie tecnológica y, más en concreto, a correas de transmisión de potencia que tienen una superficie tecnológica, que comprende una región que tiene un material no tejido y una capa de compresión cargada con fibra.

Antecedentes de la invención

En el arte, es conocido hacer correas de transmisión de potencia a partir de materiales elastoméricos que tienen incrustado un elemento de tracción. Las correas pueden describir un perfil de múltiples nervaduras, dentado, o de tipo en V. Las correas, corren en poleas que tienen un perfil coincidente.

Es conocido que las superficies del flanco de la nervadura, de las correas en V, y en múltiple V, están sometidas a desgaste por deslizamiento, temperaturas extremas, fuerzas de rozamiento y normales, que provocan ruido en la corea, desprendimientos en la superficie de la correa, deslizamiento, y vibración. También es conocido, que la capacidad de transmisión de potencia y la longevidad de la correa, son funciones de varios factores, que incluyen el tipo de material en contacto con las superficies de la polea. Normalmente se enfrenta estos problemas por medio de incorporar una elevada carga de diversas fibras, en la mezcla de los materiales de soporte de la cuerda. Estas fibras, o partes de estas, son expuestas cuando el perfil en V se corta, o pule, para formar la correa, a partir de la plancha de correa curada. La superficie resultante es una combinación del polímero base y las fibras expuestas. Esta técnica está limitada, con respecto a un enfoque tecnológico para el diseño compuesto, y/o para controlar el rozamiento, el ruido, y el deslizamiento. También crea una estructura dura que resiste la curvatura, que puede contribuir al agrietamiento del resalte de la correa, y a acortar la vida de la correa.

Es representativa del arte en U.S. la patente núm. 4 892 540 (1990), de Matsuoka, que revela una correa acanalada en V, que tiene una capa superficial que comprende un material no tejido en la superficie exterior, vulcanizada en nervaduras hechas exclusivamente de caucho.

También es representativa del arte en U.S. la patente núm. 5 536 214 (1996), de Akita et al., que revela una correa de transmisión de potencia que tiene una tela no tejida en el interior del cuerpo de la correa, en una pluralidad de las ranuras.

También es representativa del arte el U.S. la patente núm. 5 956 036 (1990), de Sedlacek, que revela una capa compresiva discontinua con carga de fibra, en una correa con múltiples nervaduras. La correa se pule para crear el perfil acanalado requerido, mediante lo que se expone las fibras. La parte de cuerpo elastomérico se carga con la fibra, preferentemente entre aproximadamente un 5 y un 20% el volumen, siendo la carga preferida el 3% en volumen.

En el documento EP 0 481 652 se revela una correa cargada con fibra.

Lo que se necesita es una correa de transmisión de potencia, que tenga una superficie no tejida, de acoplamiento con la polea, y una capa compresiva cargada con fibra. Lo que se necesita es una correa de transmisión de potencia, que tenga una correa de transmisión de potencia, que tenga una superficie no tejida de acoplamiento de polea, y una capa compresiva cargada con fibra, y un perfil con múltiples nervaduras. La presente invención satisface estas necesidades.

Aquellas características de la presente invención, que se conocen ya a partir del documento EP 0 481 652, han sido ubicadas en el preámbulo de la reivindicación 1 anexa.

Sumario de la invención

El aspecto primario de la invención, es proporcionar una correa de transmisión de potencia como la definida en la reivindicación 1, que tenga una superficie de acoplamiento con la polea no tejida, y capa compresiva cargada con fibra.

Otro aspecto de la invención es proporcionar una correa de transmisión de potencia que tenga una superficie no tejida de acoplamiento con la polea, y una capa compresiva cargada con fibra y un perfil con múltiples nervaduras.

Otros aspectos de la invención serán señalados, o resultarán obvios, mediante la siguiente descripción de la invención y los dibujos anexos.

La invención comprende una correa, que tiene una región que consta de un material no tejido, sobre una superficie de acoplamiento de polea. La región no tejida tiene un cubierta aleatoria, de material no tejido, para reducir los armónicos de frecuencia natural, las características de control de fricción, la penetración y la resistencia térmica. El material no tejido puede comprender una combinación de maderas blandas y maderas duras, así como fibras sintéticas aplicadas, en una matriz aleatoria, a un cuerpo que tiene una carga de fibra.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en sección transversal, de la correa inventiva.

La figura 2 es un gráfico, de los resultados de la prueba de ruido por desalineación.

La figura 3 es un gráfico de los resultados de pérdida de peso.

Descripción detallada de la realización preferida

La figura 1 es una vista en sección transversal de la correa de la invención 10. La correa 10 comprende un cuerpo 3 y nervaduras de acoplamiento con la polea 4, que corren en una dirección longitudinal. La correa 10 comprende, además, elementos de tracción, para transporte de carga 2, que corren paralelos al eje longitudinal de la correa. Las nervaduras 4 comprenden, además, fibras 6 insertadas por la totalidad del material elastomérico. La correa 10 puede, también, comprender una envoltura 1, aplicada a una superficie de la parte superior de la cuerda.

Las nervaduras 4 pueden comprender cualquier número y cualquier perfil, requeridos por el usuario. La figura 1 describe un perfil con múltiples nervaduras. La correa puede, también, comprender un perfil de correa en V, con una sola nervadura.

La región no tejida de acoplamiento con la polea 5 es un conjunto aleatorio de material no tejido, mezclado conjuntamente en la parte elastomérica del cuerpo 3 y las nervaduras 4. La región 5 no tiene un límite discreto, entre el área que contiene el material no tejido y el cuerpo 3. Debido a la mezcla conjunta, ambos materiales, no tejido y elastomérico, están presentes en una superficie de acoplamiento con la polea.

La región no tejida 5 puede comprender una sola región, o una pluralidad de regiones superpuestas de material no tejido. Además, la región no tejida no tiene la caracteristica de tener las fibras uniformemente alineadas y separadas uniformemente, de las telas o los productos textiles. Puesto que las fibras que comprenden la región no tejida, están orientadas aleatoriamente dentro de la matriz, esto reduce la creación y soporte de armónicos de frecuencia natural, que se pueden esperar en un material más homogéneo, es decir donde las fibras están más orientadas. Estos armónicos comprenden oscilación de sonido (ruido), así como oscilaciones de baja frecuencia de la correa vibrando entre las poleas. Una región no tejida orientada aleatoriamente, tiene a amortiguar sustancialmente estas oscilaciones.

Además, los materiales no tejidos pueden elegirse para dar una caracteristica requerida de fricción, de penetración y de resistencia térmica. Un agente de reducción de la fricción puede usarse en la región no tejida, para controlar el coeficiente de fricción de la superficie externa de la región no tejida. El agente reducción de fricción puede ser parte del caucho que penetra la región no tejida, o ser aplicado al material no tejido antes del montaje de la correa. A modo de ejemplo, y no como limitación, los agentes reductores de fricción pueden incluir ceras, aceites, grafito, bisulfuro de molibdeno, PTFE, talco de mica, y diversas mezclas de los anteriores.

El material no tejido está basado en celulosa, y tiene un peso base en el rango de 10 lbs./3K sq.ft. hasta 45 lbs./3K sq.ft. La porosidad del material no tejido está en el rango de 100 a 370 CFM por ft.^{2} por 1/2'' H_{2}O \DeltaP. El grosor de la región no tejida 5 está en el rango de 0,25 mm a 3 mm. La resistencia a la tracción en la dirección de la máquina, está en el rango de 230 a 1 015 g/pulgada. La resistencia a la tracción en la dirección transversal, está en el rango de 66 a 250 g/pulgada.

La realización preferida usa un peso base de 10 lbs./3K sq.ft.; porosidad de 100 CFM por ft.^{2} por 1/2'' H_{2}O \DeltaP; resistencia a la tracción en la dirección de la máquina, de 550 g/pulgada; resistencia a la tracción en la dirección transversal, de 250 g/pulgada. El material no tejido consta de un 50% de madera blanda, y un 50% de madera dura.

Las fibras 6 están incluidas en la matriz del cuerpo elastomérico 3, separadas respecto de la región no tejida 5. Las fibras 6 disminuyen el desprendimiento y la vibración de la superficie de nervadura. Las fibras pueden incluir arámida, Kevlar, carbono, poliéster, polietileno, fibra de vidrio, nailon. Otras fibras orgánicas pueden incluir lana, cáñamo, algodón, etc. La cantidad de fibras usadas en la nervadura elastomérica puede estar en el rango de 0,01 hasta 20, partes de fibra por cien partes de caucho. La realización preferida usa 0,01 hasta 5 partes de fibra por cien partes de caucho. Las realizaciones permiten una reducción drástica en el porcentaje de carga de fibra o pelusa, requerido en los materiales de la nervadura del soporte de la cuerda. Esta carga tiene como resultado un rendimiento mejorado de la correa, debido a una elasticidad y curvatura mejoradas de las construcciones del soporte de la cuerda.

Se ha encontrado que la realización aquí descrita reduce/elimina el ruido, reduce los casos de desprendimientos en la superficie de la nervadura (o pérdida de peso), a la vez que proporciona unas excelentes fuerzas de esfuerzo de tracción, y un calce en V mejorado.

Método de fabricación

La correa inventiva es construida en un mandril, en una serie de capas. Se dispone primero el relleno, elastomérico o tejido, sobre la cuerda de la correa. Cada subsiguiente capa elastomérica es depositada sobre la capa previamente aplicada. Puede aplicarse también una capa de cola. Se aplicada capas elastoméricas a las cuerdas de tracción. Después se aplica el soporte elastomérico de la cuerda. El ultimo elemento aplicado al compuesto, sobre la capa final de soporte de la cuerda final, es la región no tejida.

En esta etapa de fabricación, la región no tejida puede comprender una o más capas de material no tejido. La capa o capas de material no tejido, tienen la ventaja añadida de permitir que los gases desarrollados durante el proceso de vulcanización, ventilen o escapen de los bordes del molde. La purga de los gases procedentes del molde, facilita la impregnación del material elastomérico en el material no tejido, formando la región 5.

Después, el montaje completo es sometido a temperaturas y presiones de vulcanización, suficientes para vulcanizar y formar la cinta. Por ejemplo, el proceso de fabricación puede comprender;

una vez que la correa es amarrada en un mandril, la plancha es retirada y colocada en el molde;

1) evacuar el aire procedente del interior del molde, y dejarlo así durante 1 a 5 minutos;

2) incrementar la presión de vapor en la carcasa externa, hasta un rango de 175 a 235 psig;

3) después de entre 2 a 10 minutos, incrementar la presión de vapor en el interior del molde, hasta un rango de 85 a 210 psig;

4) vulcanizar, durante 10 a 20 minutos;

5) disminuir la presión de vapor dentro del molde, hasta la presión atmosférica;

6) disminuir la presión de vapor fuera del molde, hasta la presión atmosférica;

7) enfriar rápidamente el mandril en un fluido frío, tal como agua;

8) retirar la correa en bruto vulcanizada del mandril.

Una vez enfriado, el montaje de correa vulcanizada es entonces separado del mandril, y cortado con las anchuras de correa apropiadas.

Las formas óptimas de la acanaladura se consiguen con presiones, en el proceso, en el extremo superior del rango.

También puede usarse métodos hidráulicos u otros conocidos en el arte (neumáticos, eléctricos), para aplicar presión a la correa, junto con calor eléctrico aplicado simultáneamente para vulcanizar, en lugar de vulcanización por vapor. El rango de presión para una vulcanización hidráulica es de 85 a 500 psig. El rango de temperatura es de 250 a 500°F. Este método de vulcanización amplía las posibilidades de la elección de los materiales de caucho.

La aplicación de presión previa a la vulcanización, fuerza al material elastomérico hacia el material no tejido. El material elastomérico ocupa entonces los intersticios, entre las fibras individuales que comprende el material no tejido. Esto tiene como resultado una región de material no tejido, en la que los materiales no tejidos están mezclados conjuntamente con los elastoméricos.

Pruebas

Se ha llevado a cabo pruebas de ruido, y de pérdida de peso, para comparar la correa inventiva con correas sin superficie no tejida, de contacto con la polea. Los resultados han indicado que la pérdida de peso, y el ruido, generados por las correas con una superficie embebida no tejida, se han reducido significativamente.

Las correas de la prueba fueron las siguientes:

Correa 1: EPDM - material de Relleno sobre la Cuerda, de la Cuerda, y del Soporte de la Cuerda, con fibras de algodón de 12 partes, construcción no tejida.

Correa 2: EPDM - material de Relleno sobre la Cuerda, de Soporte de la Cuerda, con fibras de algodón de 4 partes, construcción no tejida.

Correa 3: CR - material de Relleno sobre la Cuerda, de Soporte de la Cuerda, con fibras de algodón de 18 a 20 partes, construcción no tejida.

Correa 4: CR - material de Relleno sobre la Cuerda con tejido tubular, Cuerda, Soporte de la Cuerda, con fibras de algodón de 18 a 20 partes, construcción no tejida.

Correa de comparación A: correa de caucho de cloropreno estándar, con perfiles de nervadura cimentada o cortada, e iguales cuerda, y relleno sobre la cuerda.

Correa de comparación B: correa EPDM estándar, con perfiles de nervadura cimentada o cortada, e iguales cuerda, y relleno sobre la cuerda.

En la prueba de ruido por desalineación, las correas con capa no tejida exhibieron una reducción del ruido, en el rango de 13 dB hasta 19 dB, para 3 grados de desalineación, en comparación con una correa sin una superficie no tejida de contacto con la polea. Las correas inventivas exhibieron generación de ruido, equivalente a la de la correas estándar con 1 grado de desalineación. La prueba de ruido por desalineación, se lleva a cabo en un motor de dos puntos, usando poleas OD de 140 mm. Una tensión horizontal de aproximadamente 90 KgF, es aplicada a la correa de prueba. Las poleas son descentradas entre sí, y se mide el ruido. Los resultados de la prueba se muestran en la figura 2.

Las pruebas de pérdida de peso demostraron que las correas inventivas experimentaron un 87,5% menos, de pérdida de peso, que una correa estándar, para idénticas condiciones de trabajo. Los resultados de la prueba se muestran en la figura 3.

Los datos de la prueba confirmaron que la orientación del sustrato no tejido no es crítica para los resultados. Se probó orientaciones tanto en curva, como a 90°, produciendo resultados similares a los descritos arriba.

Las pruebas comparativas se llevaron a cabo usando los mismos materiales de la cuerda de tracción, y del relleno sobre la cuerda, solo se realzó las superficies y el compuesto del soporte de la cuerda, con materiales no tejidos, en las correas inventivas.

Los datos indican que fueron eficaces varias combinaciones no tejidas. Estas van desde una estructura del 100% de madera blanda, una mezcla de madera blanda/madera dura, una mezcla de madera dura/sintética, a un 100% de madera dura.

A continuación, algunas proporciones a modo de ejemplo:

	Madera blanda	Madera dura	Blanda/Sint.

A	100%	0%	0%
B	50%	50%	0%
C	75%	25%	0%
D	70%	0%	30%
E	85%	0%	15%
F	0%	100%	0%

Las precedentes proporciones se han ofrecido como ilustrativas de un rango de proporciones, y no se ofrecen con carácter limitativo. La realización preferida usa la proporción de la opción B.

Las fibras sintéticas incluyen arámida, Kevlar, carbono, poliéster, polietileno, fibra de vidrio, nailon. Otras fibras orgánicas pueden incluir lana, cáñamo, algodón, I etc. Estas podrían incluirse como coeficiente de fricción y/o modificadores estructurales. La composición de madera dura por completo, puede conseguirse usando un polvo de madera, o pasta de madera muy procesada, combinada y mezclada en los componentes elastoméricos del soporte de la cuerda.

Aunque se ha descrito aquí una sola forma de la invención, será obvio para aquellas personas cualificadas en el arte, que puede hacerse variaciones en la construcción y en la relación de las partes, sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención aquí descrita.

Claims

1. Una correa (10), que comprende:

un cuerpo (3), que comprende un material elastomérico y que tiene elementos de tracción (2) que corren en una dirección longitudinal;

teniendo, el cuerpo, una región de acoplamiento con la polea, que tiene cierto perfil; y

el material elastomérico comprende una carga de fibra (6);

caracterizado porque:

la región de acoplamiento con la polea, comprende un material no tejido (5) mezclado junto con el material elastomérico.

2. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 1, en la que la región de acoplamiento con la polea comprende un grosor de 0,025 mm a 3,0 mm.

3. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el material no tejido (5) comprende una combinación de 15 pasta de madera blanda y pasta de madera dura.

4. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 3, en la que la pasta de madera blanda comprende entre el 0% y el 50% de material no tejido.

5. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 4, en la que la pasta de madera blanda comprende algodón.

6. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el material no tejido (5) comprende una combinación de pasta de madera blanda y material sintético.

7. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 6, en la que el material sintético comprende nailon.

8. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 7, en la que el material sintético comprende entre el 0% y el 50% de material no tejido.

9. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el material no tejido (5) comprende una mezcla de materiales sintéticos y orgánicos.

10. Una correa (10) como la reivindicada en la reivindicación 9, en la que los materiales orgánicos comprenden pasta de madera blanda y pasta de madera dura.

11. Una correa (10) como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la carga de fibra (6) está en el rango de 0,01 a 5 partes por cien.

12. Una correa (10) como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la región no tejida comprende, por lo menos, dos capas de material no tejido.

13. Una correa (10) como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la región comprende un perfil con múltiples nervaduras.

14. Una correa (10) como la reivindicada en una de las reivindicaciones 1 a 12, en la que la región comprende un perfil en v.