ES2269799T3 - Cuerda de acero compacta. - Google Patents
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Abstract
Una cuerda de acero (10) adaptada para el refuerzo de productos elastómeros, dicha cuerda de acero comprendiendo un filamento de núcleo (12) con un diámetro del filamento de núcleo y 3N filamentos de capa (14, 16) torcidos alrededor de dicho filamento de núcleo en la misma dirección y con el mismo paso, N oscilando de cuatro a cinco, dichos 3N filamentos de capa estando dispuestos en una capa intermedia (14) de N filamentos y una capa exterior (16) de 2N filamentos, los filamentos de capa en dicha capa intermedia teniendo un diámetro de capa intermedia, donde dicho diámetro del filamento de núcleo es más pequeño que el diámetro de capa intermedia.
Description
Cuerda de acero compacta
La presente invención se relaciona con una
cuerda de acero adaptada para el refuerzo de productos elastómeros.
La cuerda de acero comprende un filamento de núcleo con un diámetro
del filamento de núcleo y filamentos de capa torcidos alrededor del
filamento de núcleo en la misma dirección y con el mismo paso.
Las cuerdas de acero donde todos los filamentos
de acero son torcidos en la misma dirección y con el mismo paso son
conocidas en el arte y son frecuentemente referidas como "cuerdas
de acero compactas" ya que ellas pueden conducir a una
configuración de sección transversal compacta con una alta cantidad
de acero dentro de un área de superficie de sección transversal
limitada.
Dentro del grupo de las cuerdas de acero
compactas, las siguientes configuraciones son ampliamente usadas en
el arte del refuerzo de los elastómeros:
- -
- 3xd_{c} | 9xd_{l} CC
- -
- 1xd_{c} | 18xd_{l} CC
Una 3xd_{c} | 9d_{l} CC es una cuerda
compacta que comprende tres filamentos de núcleo con un diámetro del
filamento de núcleo d_{c} y nueve filamentos de capa con un
diámetro del filamento de capa d_{l}. El diámetro del filamento de
núcleo d_{c} es de alguna manera más grande que el diámetro del
filamento de capa d_{l}. Tal cuerda compacta es descrita en
US-A-4,788,815.
Una 1xd_{c} | 18xd_{l} CC es una cuerda
compacta que comprende un filamento de núcleo con un diámetro del
filamento de núcleo d_{c} y dieciocho filamentos de capa con un
diámetro del filamento de capa d_{l}, dispuestos en una capa
intermedia de seis filamentos y una capa exterior de doce
filamentos. Tal cuerda compacta es descrita en
EP-B1-0 627 520. El documento WO 01/
49926 A describe un cable multi capas adicional.
Ambas cuerdas compactas constituyen
construcciones estables y pueden ser usadas para reforzar los
tejidos de la cubierta de los neumáticos radiales de los ómnibus y
camiones medios a pesados. Una construcción 1xd_{c} | 18xd_{l}
CC con sus diecinueve filamentos es usada para cargas de ruptura más
altas y una construcción 3xd_{c} | 9xd_{l} CC con sus doce
filamentos es usada para cargas de ruptura más bajas. La carga de
ruptura requerida es entonces satisfecha por la elección apropiada
de los diámetros de los filamentos d_{c} y d_{l}.
Variando los diámetros es técnicamente posible
cubrir tal amplio rango de cargas de ruptura de manera que los
tejidos de la cubierta de prácticamente todos los neumáticos de
ómnibus y camiones medios y pesados actuales puedan ser
reforzados.
Aunque tal amplio rango es técnicamente posible,
es, sin embargo, no siempre técnicamente deseado. El incremento de
los diámetros de los filamentos para obtener cargas de ruptura más
altas resulta en el decrecimiento de los valores de la resistencia a
la fatiga. Por lo tanto el rango de los diámetros de los filamentos
tiene un límite superior debido a razones técnicas.
El decrecimiento de los diámetros de los
filamentos para obtener cargas de ruptura más bajas es técnicamente
deseable ya que resulta en el incremento de los valores de
resistencia a la fatiga. El decrecimiento de los diámetros de los
filamentos, sin embargo, también tiene su límite, ya que el
trefilado adicional de los filamentos de acero de alto carbón es
caro. Por lo tanto el rango de los diámetros de los filamentos tiene
un límite inferior debido a razones económicas.
Teniendo en mente el límite inferior y superior,
es difícil, si no imposible con las dos construcciones 3xd_{c} |
9xd_{l} CC y 1xd_{c} | 18xd_{l} CC cubrir el rango completo
de neumáticos de camiones medios y pesados con cuerdas de acero
técnica y económicamente convenientes.
Es un objeto de la presente invención llenar el
espacio intermedio existentes entre las dos construcciones
3xd_{c} | 9xd_{l} CC y 1xd_{c} | 18xd_{l} CC.
3xd_{c} | 9xd_{l} CC y 1xd_{c} | 18xd_{l} CC.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar una construcción de cuerda de acero estable con un
nivel aceptable de resistencia a la fatiga.
\newpage
Es un objeto adicional de la presente invención
proporcionar una cuerda de acero con un buen compartimiento al
rozamiento.
De acuerdo a la presente invención es
proporcionada una cuerda de acero adaptada para el refuerzo de
productos elastómeros. La cuerda de acero comprende un filamento de
núcleo con un diámetro del filamento de núcleo d_{c} y 3N
filamentos de capa torcidos alrededor de dicho filamento de núcleo
en la misma dirección y con el mismo paso. N oscila de cuatro a
cinco. Los 3N filamentos de capa están dispuestos en una capa
intermedia de N filamentos de capa intermedia y una capa exterior de
2N filamentos de capa exterior. Los filamentos de capa en la capa
intermedia tienen un diámetro de capa intermedia d_{i}. El
diámetro del filamento de núcleo d_{c} es más pequeño que el
diámetro de capa intermedia d_{i}. Está cuerda de la invención es
una cuerda compacta. La cuerda tiene un buen comportamiento al
rozamiento, una carga de ruptura alta por unidad de sección
transversal y un diámetro pequeño. La cuerda tiene una construcción
simétrica estable. Tiene de trece a dieciséis filamentos y llena el
espacio intermedio entre las construcciones 3xd_{c} | 9xd_{l}
CC y 1xd_{c} | 18xd_{l} CC.
La cuerda de acero está adaptada para el
refuerzo de productos elastómeros, lo que significa que tiene un
composición de acero a lo largo de las siguientes líneas: un
contenido mínimo de carbón de 0.60% (por ejemplo al menos 0.80%, o
al menos 0.92% con un máximo de 1.2%), un contenido de manganeso que
oscila desde 0.20 a 0.90% y un contenido de silicio que oscila desde
0.10 a 0.90%; los contenidos de azufre y fósforo son cada uno
preferiblemente mantenidos por debajo de 0.03%; elementos
adicionales tales como el cromo (hasta 0.2 a 0.4%), boro, cobre,
cobalto, níquel, vanadio ... pueden ser añadidos a la composición
para minimizar la cantidad de deformación necesaria para obtener una
resistencia a la tensión predeterminada. Los filamentos de acero son
generalmente cubiertos con una capa de recubrimiento para
incrementar la resistencia contra la corrosión o para mejorar la
adhesión con el caucho. Este recubrimiento puede ser un una capa de
imprimación química o puede ser un recubrimiento metálico. El tipo
exacto de recubrimiento depende de la aplicación eventual. Los
recubrimientos resistentes a la corrosión son el zinc o una aleación
de zinc y aluminio. Los recubrimientos de adhesión son el latón en
el caso del caucho, o el así llamado latón ternario tal como
cobre-zinc-níquel (por ejemplo
64%/35.5%/0.5%) y cobre-zinc-cobalto
(por ejemplo 64%/35.7%/0.3%), o una capa de adhesión libre de cobre
tal como zinc-cobalto o zinc-níquel.
Los diámetros finales de los filamentos de acero oscilan desde 0.05
mm hasta 0.60 mm. En caso de refuerzo de los tejidos de la cubierta
de neumáticos, los diámetros de los filamentos preferiblemente
oscilan desde 0.05 mm hasta 0.35 mm.
N es preferiblemente igual a cinco, lo que
significa que la cuerda de acero comprende dieciséis filamentos.
Cinco es preferido a cuatro ya que cinco filamentos en la capa
intermedia llenan más la capa intermedia de una forma estable.
Preferiblemente el diámetro del filamento de
núcleo d_{c} es mayor que el diámetro de un círculo tangente a
cada una de las secciones transversales de los filamentos de capa
intermedia en el espacio hueco que se mantiene libre cuando sus
secciones transversales tienen la densidad de empaquetamiento más
alta.
En una primera realización preferida de la
invención todos los 3N filamentos de capa, es decir todos los N
filamentos de capa intermedia y todos los 2N filamentos de capa
exterior tienen el mismo diámetro del filamento de capa intermedia
d_{i}. Esta primera realización preferible puede ser resumida por
la siguiente fórmula:
1xd_{c} |
3Nxd_{i}
CC
La primera realización tiene la ventaja de que
solamente dos diámetros diferentes de los filamentos son
requeridos.
En una segunda realización preferible de la
invención la capa exterior de 2N filamentos tiene N filamentos que
encaran dos filamentos de capa intermedia con un diámetro igual al
diámetro de capa intermedia d_{i} y tiene N filamentos que encaran
solamente un filamento de capa intermedia con un diámetro más
pequeño que el diámetro de capa intermedia d_{i}.
Está segunda realización tiene la ventaja de una
así llamada construcción Warrington con una sección transversal
redonda.
La invención será ahora descrita en más detalle
con referencia a los dibujos acompañantes donde
- La Figura 1 es una sección transversal de una
primera realización de una cuerda de acero de acuerdo a la
invención;
- La Figura 2 es un dibujo explicatorio;
- La Figura 3 es una sección transversal de una
segunda realización de una cuerda de acero de acuerdo a la
invención.
La Figura 1 muestra una sección transversal de
una primera realización de una cuerda de acero 10. La cuerda de
acero comprende un filamento de núcleo 12 con un diámetro del
filamento de núcleo d_{c}. Cinco filamentos de capa intermedia 14
forman una capa intermedia alrededor del filamento de núcleo 12. Los
filamentos de capa intermedia tienen un diámetro d_{i}. Diez
filamentos de capa exterior 16 forman una capa exterior alrededor de
la capa intermedia. Los filamentos de capa exterior 16 también
tienen el mismo diámetro d_{i} de los filamentos de capa
intermedia. Todos los filamentos de capa intermedia 14 y todos los
filamentos de capa exterior 16 son torcidos en la misma dirección
del torcido y con el mismo paso de torcido de manera que una
configuración compacta sea formada. La sección transversal tiene la
forma típica de un pentágono.
El diámetro del filamento de núcleo d_{c} es
más pequeño que el diámetro d_{i} de los filamentos de capa
intermedia.
Con referencia a la Figura 2, el diámetro del
filamento de núcleo d_{c} es mayor que el diámetro de un círculo
15 tangente a cada una de las secciones transversales de los
filamentos de capa intermedia 16 en el espacio hueco que se mantiene
libre cuando sus secciones transversales tienen la densidad de
empaquetamiento más alta.
Un ejemplo apropiado de una cuerda de acuerdo a
la primera realización de la invención es:
- 1x0.14 | 15x0.175 CC
- paso del torcido = 11 mm
- \quad
- dirección del torcido = S
Otros ejemplos son:
- 1x0.175 | 15x0.22 CC
- 1x0.16 | 15x0.20 CC
- 1x0.13 | 15x0.16 CC
- 1x0.10 | 15x0.13 CC
La Figura 3 muestra una sección transversal de
una segunda realización de la cuerda de acero 20 de acuerdo a la
invención. La cuerda de acero 20 comprende un filamento de núcleo
22. Cinco filamentos de capa intermedia 24 con un diámetro del
filamento de capa intermedia d_{i} han sido torcidos alrededor del
filamento de núcleo 22. Una capa exterior de filamentos de capa
exterior 26, 28 es formada alrededor de la capa intermedia. De los
filamentos de capa exterior 26, 28, aquellos cinco filamentos de
capa exterior 26 que encaran dos filamentos de capa intermedia 24
tienen un diámetro igual a dicho diámetro de capa intermedia
d_{i}. Cinco filamentos de capa exterior 28 que encaran solamente
un filamento de capa intermedia 24 tiene un diámetro más pequeño que
el diámetro de capa intermedia d_{i}.
En contraste con la Figura 1, la sección
transversal tiene una forma redonda.
Dependiendo de la composición del acero usada y
del grado de trefilado final, la cuerda de acero puede ser llevada a
cabo en varias versiones de tensión, que oscilan desde una
resistencia a la tensión normal a una resistencia a la tensión ultra
alta.
Las cuerdas de acero de acuerdo a la invención
pueden ser fabricadas por medio de una máquina de torcido tubular o
preferiblemente por medio de un dispositivo de torcido doble.
Ambas realizaciones pueden estar provistas o no
con un filamento de enrollamiento enrollado alrededor de los otros
filamentos. Sin embargo, para el uso en los tejidos de cubierta, la
versión no enrollada es preferida. En esta versión no enrollada, el
no recubrimiento de la cuerda de acero puede ser obtenido
preformando apropiadamente los filamentos de acero de la capa
exterior de manera que los filamentos de capa exterior ejerzan una
fuerza que esté dirigida de manera radial hacia adentro. Tal
preformación es descrita en EP-B1-0
627 520.
La tabla 1 de aquí abajo resume algunas
propiedades medidas sobre las cuerdas de acero de acuerdo a la
primera realización de la presente invención.
\newpage
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
\cr}
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
PLE o elongación de carga parcial expresa la elongación a cargas
muy pequeñas por debajo de 50
Newton.\cr}
La información alrededor de la prueba de la
rigidez de Taber, la prueba a la flexión de tres puntos, y la prueba
de compresión pueden ser leídas de L. BOURGOIS, Estudio de la
Propiedades Mecánicas de la Cuerda de Acero y Métodos de Prueba
Relacionados, Special Technical Publication 694, ASTM, 1980.
Claims (5)
1. Una cuerda de acero (10) adaptada para el
refuerzo de productos elastómeros, dicha cuerda de acero
comprendiendo un filamento de núcleo (12) con un diámetro del
filamento de núcleo y 3N filamentos de capa (14, 16) torcidos
alrededor de dicho filamento de núcleo en la misma dirección y con
el mismo paso, N oscilando de cuatro a cinco, dichos 3N filamentos
de capa estando dispuestos en una capa intermedia (14) de N
filamentos y una capa exterior (16) de 2N filamentos, los filamentos
de capa en dicha capa intermedia teniendo un diámetro de capa
intermedia, donde dicho diámetro del filamento de núcleo es más
pequeño que el diámetro de capa intermedia.
2. Una cuerda de acero (10) de acuerdo a la
reivindicación 1, donde N es igual a cinco.
3. Una cuerda de acero (10) de acuerdo a
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicho diámetro
del filamento de núcleo (12) es mayor que el diámetro de un círculo
tangente a cada una de las secciones transversales de los filamentos
de capa intermedia en el espacio hueco que se mantiene libre cuando
sus secciones transversales tienen la densidad de empaquetamiento
más alta.
4. Una cuerda de acero (10) de acuerdo a
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde todos los 3N
filamentos de capa tienen dicho mismo diámetro de capa
intermedia.
5. Una cuerda de acero (20) de acuerdo a
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la capa exterior de
2N filamentos tiene N filamentos que encaran dos filamentos de capa
intermedia y teniendo un diámetro igual al diámetro de capa
intermedia y N filamentos que encaran solamente un filamento de capa
intermedia y teniendo un diámetro más pequeño que el diámetro de
capa intermedia.
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|---|---|---|---|
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| EP02100137 | 2002-02-14 |
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