ES2256459T3 - Correa de transmision de potencia. - Google Patents
Correa de transmision de potencia.Info
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 (14)
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.
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