CZ296854B6

CZ296854B6 - Pohyblivé madlo se slozenou strukturou

Info

Publication number: CZ296854B6
Application number: CZ20004436A
Authority: CZ
Inventors: H. Ball@Ronald; J. Weatherall@Douglas; O. Kenny@Andrew; Stuart Caunce@A.
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2006-07-12
Also published as: CN1097027C; TW460405B; JP2002519271A; WO2000001607A1; DE69919719T2; JP3645812B2; DE69919719D1; AU4595299A; US6237740B1; ATE274466T1; CZ20004436A3; KR20010071527A; ES2228060T3; EP1098833B1; JP3604687B2; CA2333553A1; EP1098833A1; JP2004217431A; KR100532167B1; CA2333553C

Abstract

Pohyblivé madlo má dve vrstvy (28, 30) z ohebnéhomateriálu a prurez v podobe písmene C s volným vnitrním prostorem (24) ve tvaru písmene T, vymezeným vnitrní vrstvou (28) z termoplastické hmoty, kterou v prímém styku prekrývá povrchová vnejsí vrstva (30) z termoplastické hmoty. Vnitrní vrstva (28), a poprípade okrajové cásti vnejsí vrstvy (30), je pokryta kluzným pokryvem (26) spojeným s vnitrnívrstvou (28), v níz je veden tlumic (22) protazení madla (20), pricemz vnitrní vrstva (28) je tvrdsí nez vnejsí vrstva (30).

Description

Pohyblivé madlo se složenou strukturou

Oblast techniky

Vynález se týká pohyblivého madla se složenou strukturou, zvláště pak pohyblivého madla eskalátorů, pohyblivých chodníků a podobných přepravních zařízení. Obzvláště se vztahuje k madlům vyráběným průtlačným lisováním.

Dosavadní stav techniky

Pohyblivá madla byla vyvinuta jako součást výbavy eskalátorů, pohyblivých chodníků a podobných přepravních zařízení. Základní profil těchto madel je nyní celkem standardní, i když přesné rozměry se mohou u madel od různých výrobců lišit. Všechna konvenční madla mají však určité klíčové komponenty podobné.

Vynález se týká zejména struktury madla, a to v poloze na horní dráze pohyblivého zábradlí. Madlo má podobu souvislé smyčky. Během provozu se kterákoli část madla pohybuje podél celé smyčky, přičemž se postupně otočí o 360° kolem příčné osy. Struktura konvenčních madel i madla podle tohoto vynálezu je popsána na vertikálním řezu madlem v jeho horní horizontální části dráhy.

Součástí běžného madla je hlavní horní část, která tvoří podstatnou část tělesa madla. Směrem dolů z horní části jsou vyvedeny dvě polokruhové části ve tvaru písmene C. Hlavní část madla a obě polokruhovité části vymezují volný vnitřní prostor madla ve tvaru písmene T, jehož horizontální rozměr je mnohem větší než rozměr vertikální. Tloušťka hlavní části madla i jeho polokruhovitých částí je obvykle v podstatě konstantní.

Hlavní část madla i jeho polokruhovité části jsou obvykle vyrobené z termosetové hmoty. Madlo je podél neutrální osy své hlavní horní části, obecně přímo nad volným vnitřním prostorem, vybaveno nějakým typem tlumiče protažení, obvykle ocelovým pásem, ocelovým lankem, skleněnými vlákny anebo kevlarovými lanky.

Pro usnadnění pohybu podél vodicích list bývá povrch volného vnitřního prostoru madla pokryt vložkou, která je někdy označována jako kluzný pokryv. Ten bývá z hmoty v podobě textilie na základě syntetických anebo přírodních vláken a má zajišťovat nízký koeficient tření s ocelovými a jinými vodícími lištami. Vnější povrch hlavního tělesa a čelisti je pokryt vhodnou krycí termosetovou hmotou.

Na průřezu madla může být patrné, zeje složeno z vrstev, které mu dodávají požadované charakteristické vlastnosti.

Madlo musí vyhovovat celé řadě často vzájemně konfliktních požadavků, což je řešeno včleněním různých prvků, kromě již uvedených. V případě konvenčních madel v podobě termosetové hmoty je včleňování nejrůznějších prvků velmi snadné. Madla jsou obvykle vyráběna v kusech o délce zhruba 3 m, což odpovídá délce vulkanizačního lisu. Takto jsou lisováním spojovány různé prvky madla, např. vrstvy tkaniny, vrstvy čerstvé nevytvrzené termosetové hmoty a prvky k posílení odolnosti v tahu. Případně včleňované vrstvy hmoty bývají pokryty nevytvrzenou pryží. Povrchy všech vrstev mají takto podobu nevytvrzené přilnavé pryže, kterou lze snadno spojit vlisováním buď ručně pomocí válců anebo pomocí montážního zařízení. Při tomto postupu jsou nejprve vloženy do matrice uvedené prvky o příslušné délce a poté jsou vystaveny odpovídající teplotě a tlaku, tak aby došlo k vulkanizaci termosetové hmoty a tak aby tato hmota vyplnila

-1 CZ 296854 B6 vnitřní prostor lisovací matrice. Po vyjmutí vytvrzené části madla z matrice lze do uvolněného prostoru matrice vložit novou sestavu prvků k vylisování.

Tento postup má řadu nevýhod. Je pomaly, lze jím vyrábět pouze výrobky o omezené délce, které mohou mít deformované konce výlisků. Výhodou tohoto postupuje však možnost konfigurovat relativně komplexní struktury s množstvím různých prvků, odpovídajících různým charakteristickým vlastnostem.

Podle vynálezu byl vyvinut postup výroby madel metodou průtlačného lisování z termoplastické hmoty, který má tu výhodu, že madlo může být vyrobeno v podstatě souvisle a větší rychlostí. Madlo vyrobené tímto způsobem se vyznačuje estetickým a jednotným vzhledem, což je vysoce žádoucí u výrobku, kterého se uživatelé musí dotýkat dlaněmi a který je tudíž z celé výbavy eskalátoru anebo pohyblivého chodníku nejnápadnější.

Vyrobení komplexní struktury madla metodou průtlačného lisování však není jednoduché. O podobné způsoby výroby se pokoušeli i další výrobci, ale pokud je nám známo, tyto pokusy skončily neúspěchem, zřejmě z důvodu obtížnosti spolehlivého a souvislého sestavení různých prvků madla. Techniky používané při kusovém lisování madel z termosetové hmoty nemohou být při metodě průtlačného lisování použity.

Starší postupy, kde bylo požadované tloušťky a dalších charakteristických vlastností madla dosahováno jednoduše přidáním dalších vrstev, jsou při průtlačném lisování nepoužitelné. Při běžném postupu lisování s vrstvami sestavenými do určité podoby je vložení jedné anebo více dodatečných vrstev celkem jednoduchou záležitostí. Sestavování proveditelné a nemění od základu jednotlivé kroky postupu lisování.

Průtlačné lisování madla z termoplastické hmoty je naproti tomu komplexním postupem spojování celé řady samostatných prvků, kdy je třeba dbát na to, aby v konečném profilu byly tyto prvky správně umístěny. Například tahové prvky musí zůstat ve správné rovině, zatímco kluzný pokryv musí odpovídat relativně komplexnímu profilu volného vnitřního prostoru madla. Vložení dodatečných vrstev je tudíž nesmírně obtížné a nákladné, protože vyžaduje naříznutí madla a použití lepidla.

Charakteristické vlastnosti madla se nutně vztahují k tomu, aby madlo zůstalo zachycené na vodicích lištách a aby mohlo být posouváno. Polokruhovité části madla proto musí mít dostatečnou tloušťku, která zabrání jejich odchýlení a uvolnění madla z vodicí lišty. Pevnost těchto polokruhovitých částí je obvykle určována stanovením zátěže anebo síly, způsobující příčné vychýlení této části. Vzdálenost mezi těmito polokruhovitými částmi musí být konstantní a musí být v rámci určité tolerance zachována po celou dobu životnosti madla. Vkládání dodatečných zesilovacích vrstev je nesmírně obtížné.

Charakteristické vlastnosti, které se vztahují k pohybu madla, jsou dány odpovídající mírou tření mezi madlem a hnací jednotkou, přičemž madlo nesmí být poškozováno zatížením, způsobeným hnací jednotkou. Jeden postup řeší tento problém tak, že madlo je svým vnitřním povrchem vedeno přes vychylovací kladku s relativně velkým poloměrem, která v případě nutnosti odkloní madlo směrem dovnitř na povrch hnacího kola, čímž je zvýšena míra dotyku madla s hnacím kolem. S tímto postupem je spojena řada nevýhod. Takováto hnací jednotka zabírá značný prostor a zároveň prohýbání madla opačným směrem může vyvolat nežádoucí tlaky a následně zkrátit životnost madla.

Dalším postupem je použití tzv. lineárních hnacích jednotek, což je přednostní systém používaný v některých zemích. V tomto případě je madlo vedeno skrze jednu anebo více dvojic válců, které jsou přitlačeny na povrch madla. Jeden z válců má jednoduše funkci vodicí kladky, zatímco druhý válec je poháněn a způsobuje pohyb madla. Odpovídající přenos impulzu pohybuje zajištěn

-2CZ 296854 B6 tak, že dvojice válců anebo kladek jsou přitlačeny proti sobě velkou silou. To ale může vyvolat v madlu vysoké vnitřní tlaky a způsobit množství problémů. Vysoké tlaky v místě dotyku obou válců mohou způsobit delaminaci vrstev termosetově vyráběné konvenční pryže. V případě tahových prvků v podobě ocelových lanek, skleněných vláken apod. mohou tyto tlaky způsobit deformaci tahových prvků s následným zkrácením životnosti.

Lineární hnací jednotky jsou však žádoucí z mnoha důvodů. Je zde eliminován problém prohýbání madla do opačného směru, dále jsou kompaktnější, tzn. vhodnější pro eskalátory např. s průhledným zábradlím, protože zabírají menší prostor a nevyžadují nadměrnou délku madla. Problém různě dlouhých eskalátorů je řešen jednoduše přizpůsobením počtu hnacích jednotek délce eskalátoru.

Ke konvenčnímu lisování madel s požadovanými charakteristickými vlastnostmi se v dosavadním stavu techniky vztahuje řada navrhovaných postupů. Tyto postupy jsou však často značně složité a vztahují se obecně pouze ke kusové úpravě termosetových hmot. Např. US 5 255 772 je zaměřen na madlo eskalátorů a pohyblivých chodníků se zdokonalenou rozměrovou stabilitou polokruhovitých částí. Toho je v podstatě dosaženo pomocí sendvičové struktury v podobě dvou vrstev na obou stranách vrstvy pryže, do které jsou vložena ocelová lanka anebo jiné tahové prvky. Jedná se o pryž s větší pevností, takže sendvičová struktura má podobu dvou vrstev.

Je důležité, že v obou protilehlých vrstvách této struktury vystupují hlavní vlákna do pravého úhlu vzhledem k tlumiči protažení a tudíž do pravého úhlu k ocelovým lankům tlumiče protažení. Záměrem je zlepšit pevnost polokruhovitých částí vůči vyklonění směrem ven v důsledku vlivu příčně působící síly.

Tato sendvičová struktura madla je však složitá a obsahuje celé množství různých vrstev. Vyrobit madlo v tomto provedení metodou průtlačného lisování by bylo nesmírně obtížné. Kromě výše uvedených základních prvků by to znamenalo přesným způsobem včlenit dvě vrstvy navíc do takto vyrobeného madla.

Alternativní postupy, údajně vhodné k výrobě madel průtlačným lisováním, jsou popsány v US 3 633 725 a US 4 776 446. V prvním z těchto patentů je navrhována poněkud neobvyklá struktura madla, jehož vnitřní prostor je vybaven vykrojenými zuby, umožňujícími pohon i ohýbání madla. Tato vnitřní struktura je pokryta zvláštní krycí vrstvou. US 4 776 446 popisuje tzv. krycí pruhy na vnitřním povrchu obou polokruhovitých částí. Ty mají zajišťovat nízký koeficient proklouzávání a zároveň zvýšit jejich pevnost. Jsou zhotoveny z pevné plastické hmoty, např. z nylonu. V tomto patentu je navrhováno, aby tyto krycí pruhy byly včleněny do madla již při výrobě průtlačným lisováním, patent však neuvádí postup této výroby. Aby se mohly ohýbat, jsou krycí pruhy na jedné straně souvislé a na druhé straně jsou oddělené řadou štěrbin. Takto jsou však pouze přesouvány koncentrace tlaků a tyto relativně pevné krycí pruhy budou podléhat poškození v důsledku opakovaného ohýbání.

Podstata vynálezu

Z výše uvedených skutečností vyplývá potřeba vyvinout madlo, které by bylo možné vyrábět v souvislém pásu metodou průtlačného lisování, které by mělo dobrou anebo zvýšenou pevnost polokruhovitých částí, jejich vhodnou rozměrovou stabilitu, dobrou odolnost vůči únavě materiálu a delaminaci a které by svými charakteristickými vlastnostmi umožňovalo maximální přenos hnací síly prostřednictvím lineární hnací jednotky.

Vynález proto přináší pohyblivé madlo se složenou strukturou, vyrobené průtlačným lisováním a obsahující alespoň dvě vrstvy z ohebného materiálu, které má průřez v podobě písmene C s volným vnitřním prostorem ve tvaru písmene T, jehož podstata spočívá v tom, že volny vnitřní

-3 CZ 296854 B6 prostor ve tvaru písmene T je vymezen vnitřní vrstvou z termoplastické hmoty, kterou v přímém styku překrývá povrchová vnější vrstva z termoplastické hmoty, přičemž vnitřní vrstva je pokryta kluzným pokryvem spojeným s vnitřní vrstvou, v níž je veden tlumič protažení madla a která je tvrdší než vnější vrstva.

Jiné uspořádání pohyblivého madla podle vynálezu spočívá v tom, že vnitřní prostor ve tvaru písmene T je vymezen jednak vnitřní vrstvou z termoplastické hmoty, která je v přímém styku překryta vnější vrstvou a jednak okrajovými částmi vnější vrstvy a obě tyto vrstvy jsou pokryty kluzným pokryvem spojeným s oběma vrstvami, přičemž vnitřní vrstva je tvrdší než vnější vrstva.

Vynález je též možno provést tak, že ve vnitřní vrstvě je nad otevřením volného vnitřního prostoru uspořádán tlumič protažení, přičemž alespoň v prostoru tohoto tlumiče protažení je vnitřní vrstva silnější než vnější vrstva.

Vynález je též možno provést tak, že vnitřní vrstva z termoplastu je provedena v prostoru tlumiče protažení alespoň v 60% tloušťce madla.

Vynález je též možno provést tak, že nad volným vnitřním prostorem má tloušťku alespoň 10 mm a vnitřní vrstva má tloušťku alespoň 6 mm.

Vynález je též možno provést tak, že vnitřní vrstva má tvrdost HS 40 až 50 stupnice D a vnější vrstva má tvrdost HS 70 až 85 stupnice A.

Vynález je též možno provést tak, že součástí kluzného pokryvu jsou okrajové koncové části, které vystupují ven z vnitřního volného prostoru ve tvaru písmene T a obklopují vertikální koncové povrchy vnitřní vrstvy.

Vynález je též možno provést tak, že vnitřní vrstva má boční polokruhovité části.

Vynález je též možno provést tak, že součástí vnější vrstvy jsou polokruhovité části, které obklopují polokruhovité části vnitřní vrstvy a překrývají okrajové části kluzného pokryvu

Vynález je též možno provést tak, že tlumič protažení obsahuje ocelová lanka, která jsou umístěna ve společné rovině.

Vynález je též možno provést tak, že vnitřní vrstva i vnější vrstva mají stejnoměrnou tloušťku.

Vynález je též možno provést tak, že vnitřní vrstva má horní stěnu a zúžené okrajové části rozprostírající se pouze částečně kolem volného vnitřního prostoru ve tvaru písmene T, a že vnější vrstva má okrajové polokruhovité části (66), které jsou uspořádány kolem části kluzného pokryvu.

Přehled obrázků na výkresech

Připojené výkresy zobrazují příkladná provedení dosavadního madla i několika provedení madla podle vynálezu, přičemž obr. 1 znázorňuje průřez konvenčním madlem, obr. 2a znázorňuje průřez madlem podle prvního provedení tohoto vynálezu, obr. 2b znázorňuje průřez madlem podle druhého provedení tohoto vynálezu, obr. 3 znázorňuje graf změny rozměru čelisti na testovacím zařízení v závislosti na čase, obr. 4 znázorňuje graf změny rozměry polokruhovité části na testovacím zařízení v závislosti na čase, obr. 5, 6 a 7 znázorňují grafy změny síly roztržení vlivem tlaku hnacího válce v závislosti na průměrech skluzu tří odlišných struktur madla, obr. 8a schematicky znázorňuje lineární hnací mechanizmus, obr. 8b znázorňuje ve zvětšeném měřítku

-4CZ 296854 B6 zachycení madla mezi válci z obr. 8a a obr. 9a, 9b a 9c schematicky znázorňují postup válce po podkladu a reakci elastických a viskózně elastických hmot.

Příklady provedení vynálezu

Nejprve je popsáno konvenční madlo 10, jehož řez je znázorněn na obr. 1. Jak již bylo uvedeno, obr. 1 a 2 znázorňují madlo vedené na homí horizontální části zábradlí celého zařízení.

Konvenční madlo je obecně označeno vztahovou značkou 10. Jeho součástí je tlumič 12 protažení, který může mít podobu ocelových lanek, ocelového pásu, kevlaru anebo jiných vhodných tažných prvků. Z obrázku je zřejmé, že tlumič 12 protažení je uložen ve vrstvě 14 pryže. Tlumič 12 protažení a vrstva 14 z relativně tvrdé pryže jsou vloženy mezi dvěma vrstvami 15 tkaniny. Obě vrstvy 15 tkaniny a vrstva 14 tvrdé pryže představují strukturu madla 10, které je popsáno v patentu US 5 255 772.

Vrstvy 15 tkaniny se částečně rozprostírají okolo volného vnitřního prostoru 16 tvaru písmene T, okolo níž je umístěna kluzná tkanina 1.8. Konce klouzáku nebo kluzné tkaniny 18 přesahují okraje volného vnitřního prostoru 16. Madlo je dokompletováno vnější krycí pryží 19 na vnější straně vrstev 15 tkaniny, opět podle patentu US 5 255 772.

Na obr. 2a je znázorněna struktura madla podle tohoto vynálezu, které je obecně označeno vztahovou značkou 20.

Součástí madla 20 jsou tahové prvky anebo tlumič 22 protažení, který má v tomto případě podobu řady ocelových drátů či lanek o průměru obvykle v rozmezí 0,5 - 2 mm. Lze použít kterýkoli jiný vhodný tlumič protažení. Volný vnitřní prostor 24 ve tvaru písmene T je obložen materiálem kluzného pokryvu 26. Tím je bavlněná anebo syntetická hmota s vhodným složením, do níž se může zachytit hnací kolo lineárního hnacího mechanizmu, tak jak je to popsáno dále.

Těleso madla 20 podle tohoto vynálezu obsahuje vnitřní vrstvu 28 z relativně tvrdého termoplastu a vnější vrstvu 30 z relativně měkkého termoplastu. Ocelová lanka anebo jiné tahové prvky tlumiče 22 protažení jsou uložena ve vnitřní vrstvě 28 pomocí vhodného lepidla. Vrstvy 28 a 30 jsou spojeny přímo na svém rozhraní do podoby souvislého termoplastického tělesa.

Z obr. 2a je zřejmé, že součástí vnitřní vrstvy 28 je homí část anebo stěna 32 o v podstatě stejné tloušťce, která pokračuje do partií dvou polokruhovitých částí 34· Partie těchto částí 34 je zakončena vertikálním koncovým povrchem 36 a malým dolů směřujícím lemem 38. Součástí materiálu kluzného pokryvu 26 je tedy koncová část 40, která obklopuje dolů směřující lem 38.

Obdobně součástí vnější vrstvy 30 je homí část 42 a polokruhovité části 44, které mají větší poloměr než polokruhovité části 34. Z obrázku je zřejmé, že polokruhovité části 44 vnější vrstvy 30 mírně překrývají koncové části 40 kluzného pokryvu 26.

Důležitým rysem tohoto vynálezu je to, že každá z vrstev 28 a 30 má odlišnou charakteristiku tvrdosti. Vnější vrstva 30 je z měkčího elastomeru než vnitřní vrstva 28. Vlastnosti obou vrstev jsou uvedeny v následující tabulce.

-5CZ 296854 B6

Tabulka 1

	Vnitřní vrstva 28	Vnější vrstva 30
Tvrdost	HS 40 - 50 stup. D	HS 70-85 stup. A
100% modul pružnosti v tahu	11 MPa	5,5 MPa
modul pružnosti v ohybu	63 MPa	28 MPa
modul pružnosti ve smyku	6 - 8 MN/m²	4 - 5 MN/m²

Vnitřní vrstva 28 je pevnější, obecně tvrdší a slouží k zachování vzdálenosti svých polokruhovitých částí 34, tzn. k zachování otevření 46 ve volném vnitřním prostoru ve tvaru písmene T.

Vnitřní vrstva 28 také chrání prvky ocelové výztuže tlumiče 22 protažení. Vazba mezi těmito prvky tlumiče 22 protažení a vrstvy termoplastického polyuretanu vnitřní vrstvy 28 je tvořena vrstvou lepidla. To má za následek, že zatížení vnitřní vrstvy 28 v důsledku působení hnacích válců způsobuje pouze malou deformaci. Tím jsou chráněny prvky tlumiče 22 protažení a jejich vazba s termoplastickým polyuretanem před nadměrnými smykovými tlaky. Při srovnání testů životnosti madel z relativně měkkého materiálu a madel z relativně tvrdého materiálu je zřejmé, že tahové prvky tlumiče 22 protažení jsou skutečně chráněny v tvrdé hmotě uvedeným způsobem.

Na obr. 2b je znázorněna struktura druhého provedení madla podle tohoto vynálezu. Obdobné součásti jsou pro větší názornost označeny stejnými vztahovými značkami jako na obr. 2a a jejich popis není uváděn.

Toto druhé provedení madla je na obr. 2b označeno vztahovou značkou 63 a jeho součástí je opět vnitřní vrstva 28, vnější vrstva 30 a tlumič 22 protažení, opět v podobě ocelových lanek.

V tomto druhém provedení na rozdíl od provedení prvého však není vnitřní vrstva 28 vedena po celém povrchu materiálu kluzného pokryvu 26. Namísto toho jsou součástí vnitřní vrstvy 28 kromě horní stěny 32 zkrácené zužující se okrajové části 64, které končí přibližně v polovině okrajových polokruhovitých částí 66 vnější vrstvy 30.

Obdobně jsou i součástí vnější vrstvy 30 přibližně polokruhové koncové částí 66, jejichž tloušťka se zvětšuje směrem k dolní části. Tím je kompenzováno zúžení okrajové části 64 vnitřní vrstvy 28.

Shodně s minulým provedením končí i zde materiál kluzného pokryvu 26 vertikálními koncovými povrchy 36. Materiál kluzného pokryvu 26 je svými okraji zapuštěn do koncových polokruhovitých částí 66.

Na první pohled se zdá, že použití tvrdé hmoty na vnější vrstvu 30 by zvětšilo pevnost madla i pevnost čelistí. Analýzy testů však ukázaly, že v provozu dochází k důležitým interakcím mezi madlem a hnací jednotkou, což vedlo v případě vnější vrstvy 30 k použití měkčího termoplastického polyuretanu.

Na obr. 5, 6 a 7 jsou znázorněny proměny provozních charakteristik u různých struktur madla. Na obr. 5 je znázorněna proměna brzdné síly v závislosti na tlaku hnacího válce v případě madla s oběma vrstvami 28 a 30 vyrobenými z tvrdého termoplastického polyuretanu s tvrdostí HS 45 stupnice D. Křivky znázorňují míru skluzu 1 %, 2 % a 3 %.

-6CZ 296854 B6

Na obr. 6 je tentýž graf jako na obr. 5, týká se však madla s vnitřní vrstvou 28 z relativně tvrdého termoplastického polyuretanu se shodnou tvrdostí HS 45 stupnice D a s vnější vrstvou 30 z relativně měkkého termoplastického polyuretanu s tvrdostí HS 80 stupnice A. Je zřejmé, že provozní charakteristiky tohoto typu madla jsou výrazně lepší. Při nárůstu hodnoty míry skluzu vyvolává tlak hnacího válce větší brzdnou sílu. Tím je dána hnací síla, která může být na madlo vyvinuta.

Na obr. 7 jsou pro srovnání znázorněny provozní charakteristiky konvenčního madla z termosetové hmoty se sendvičovou strukturou podle US 5 255 772. Z grafu je zřejmé, že po přesáhnutí hodnoty tlaku hnacího válce zhruba 130 kg již nedochází k výraznému zvětšení brzdné síly. Výsledky tohoto testu jsou obecně horší než v případě madel z obr. 5 a 6, vyrobených průtlačným lisováním, a zjevně mnohem horší než v případě madla z obr. 6, které se skládá ze dvou vrstev s odlišnou tvrdosti termoplastického polyuretanu. Takové madlo by se muselo skládat ze dvou vrstev s různou tvrdostí, ale se zcela odlišnou strukturou a se zcela tenkou tvrdší vrstvou. Uvedené výsledky nijak nenaznačují, že použitím vrstev s odlišnou tvrdosti termoplastického polyuretanu lze dosáhnout jakéhokoli zlepšení provozních charakteristik.

S použitím obr. 8a, 8b a 9 je vysvětlena teorie vyvinutá původci tohoto vynálezu. Je třeba mít na vědomí, že se jedná o navrhovanou teorii, která by neměla nijakým způsobem omezovat rámec tohoto vynálezu.

Na obr. 8a je znázorněno madlo 20, tak jak bude v hnací jednotce, tj. obrácené. Hnací válec 50 je tlačen dolů na povrch kluzného pokryvu 26, přičemž madlo 20 je sevřeno mezi hnacím válcem 50 a protiválcem 52.

Hnací válec 50 je vybaven běhounem 54 (obr. 8b), obdobně je i protiválec 52 vybaven běhounem 56. Běhouny 54 a 56 jsou vyrobeny z polyuretanu anebo pryže s odpovídající tvrdostí, jak je popsáno níže.

Je známo, že při pohybu válce po povrchu viskózně elastické hmoty, nazývané též viskoelastická hmota, vzniká na styčné ploše otlak, který zvyšuje valivý odpor. To je znázorněno na obr. 9. Na něm je znázorněn válec 70, který se pohybuje po povrchu 72, čímž vzniká na styčné ploše otlak 74.

Na obr. 9b je znázorněna proměna dotykových tlaků v otlaku 74 anebo ve styčné ploše elastického podkladu. Tato proměna dotykových tlaků probíhá podle očekávání v podstatě symetricky, nezpůsobuje žádný valivý odpor a probíhala by stejně při pohybu válce v obou směrech.

Na obr. 9c jsou znázorněny dotykové tlaky na styčné ploše viskoelastického podkladu při pohybu válce ve směru šipky znázorňující sílu F (obr. 9a). Vzhledem k přilnavosti podkladu dochází k nárůstu tlaku směrem k přední části otlaku a snižování tlaku v jeho zadní části.

Výsledkem těchto tlaků je vzhůru směřující síla N, která vyrovnává zatížení způsobené válcem 70. Tato síla N je předsunuta o vzdálenost x od osy válce 70. Předpokládáme, že sílu F, označenou šipkou a nutnou k zachování valivého pohybu válce o poloměru R, lze vypočítat jako:

FR = Nx

Koeficient valivého tření lze vypočítat podle rovnice:

F x

-7CZ 296854 B6

Tento koeficient lze také vypočítat podle rovnice:

^μ'=°’²⁵[οτΡ^9Β kde G je modul pružnosti ve smyku, který má přímý vztah k tvrdosti materiálu, a kde tgb je tangenta anebo činitel ztráty.

Je známo, že viskoelastická hmota způsobuje vyklonění středové osy styčné plochy a následnou změnu směru působení tlaku. Původci tohoto vynálezu si uvědomili, že z důvodu různých poloměrů hnacího válce a protiválce 50 a 52 u nejčastěji dostupných lineárních hnacích jednotek si nemusí styčné plochy obou válců vzájemně odpovídat. To může mít za následek různé odchylky os obou styčných ploch anebo otlaků. Například má-li madlo homogenní strukturu a oba válce stejný poloměr, lze logicky očekávat obdobné vychýlení obou styčných ploch. Vzhledem k rozdílným poloměrům válců by však i v případě madla s homogenní strukturou došlo k odlišnému vychýlení styčných ploch, což by mělo za následek vytvoření nevhodné opěrné plochy hnacího válce. Jinými slovy, je-li styčná plocha hnacího válce příliš vychýlena, vyrovnávání této zátěže způsobí odchýlení anebo jinou deformaci madla, přičemž ani tak nedojde k vytvoření vhodné opěrné plochy pro činnost hnacího válce.

Madlo podle tohoto vynálezu má však homí anebo krycí vrstvu z měkčí hmoty. V důsledku toho je styčná plocha anebo otlak způsobený protiválcem 52 větší, anebo přinejmenším srovnatelný se styčnou plochou hnacího válce 50. Na obr. 8b jsou styčné plochy 58 a 60 obou válců 50 a 52 znázorněny podrobněji. Šipky 62 označují skutečný střed obou styčných ploch 58 a 60, vypočítaný z rozkladu dotykových tlaků, tzn. je to bod, na který je působeno vahou odpovídající výslednici rozkladu tlaků. Větší styčná plocha menšího protiválce 52 je takto zárukou vzniku dostatečné opěrné plochy hnacího válce 50.

Druhý důvod pro konstrukci zdokonaleného hnacího mechanizmu je také zřejmý z obr. 8b. Protože vnitřní vrstva 28 anebo hlavní část madla je z tvrdší hmoty, má materiál kluzného pokryvu 26 tendenci být spíše vtlačen do běhounu 54 válce 50 než do vrstvy 28. Tím je umožněno dostatečné zachycení či „zakousnutí“ hnacího válce 50 na trakčním povrchu kluzného pokryvu 26 madla.

Běhoun 54 válce by měl být z důvodu větší životnosti dostatečně tvrdý, tzn. např. tvrdost HS v rozmezí 90 - 94 stupnice A. Měkký běhoun 54 by vytvořil větší opěrnou plochu a lépe by se přizpůsobil povrchu kluzného pokryvu 26, pravděpodobně by však měl z důvodu obrušování v oblasti opěrné plochy kratší životnost. Stejně tak jako příliš měkký není žádoucí ani relativně tenký běhoun 54, a to z toho důvodu, aby bylo zabráněno zahřívání v důsledku hystereze. Tenký běhoun 54 také umožňuje nežádoucí odvádění tepla do válce 50.

Měla by být také zřejmá výhodnost vytvoření vrstvy 28 pouze z elastomerové hmoty, a to na rozdíl od US 5 255 772, místo toho, aby měla vrstevnatou strukturu. Homogenní vrstva 28 bude pružnější a sníží ztráty v důsledku třecí energie, čímž sníží valivý odpor. Tím bude navíc sníženo prokluzování. Naopak kompletně vrstevnatá struktura madla může často vést ke zvýšeným ztrátám energie, ke zvýšenému valivému odporu a následně ke zvýšenému prokluzování.

Další výhodou relativně tvrdé vnitřní vrstvy 28 je větší odolnost vůči stlačení při průchodu madla 20 mezi válci 50 a 52. Toto stlačení má za následek příčné roztažení madla 20 při průchodu mezi oběma válci. Ocelová lanka brání výraznějšímu roztažení v axiálním směru, naopak příčné stlačení lanek má za následek axiální zkrácení madla 20 přímo pod válcem 50. Po uvolnění tlaku se ocelová lanka a stejně tak i madlo 20 zúží do své původní podoby a délky. Toto dočasné tlakem

-8CZ 296854 B6 vyvolané zkrácení délky madla 20 může ve skutečnosti vést k mírnému zrychlení jeho pohybu o zhruba 1 % vzhledem k rychlosti otáčení hnacího válce 50, protože umožní určitou přípustnou míru skluzu.

S madlem 20, 63 podle vynálezu, tj. jak je znázorněno na obr. 2a a 2b, je spojena ještě jedna výhoda. Při testování na zkušebním eskalátoru bylo zjištěno, že množství potřebné energie a hnací síly je menší než u konvenčního madla podle obr. 1. Důvodem je podle našeho názoru to, že tvrdá vnitřní vrstva 28 zpevňuje madlo 20 nejenom příčně, čímž zvyšuje pevnost polokruhovitých částí 34, ale také axiálně. Naopak struktura madla 10 podle obr. 1, tak jako je tomu v US 5 255 772, je svými vrstvami výrazně ortotropní, a to v tom, že skleněná vlákna jsou z těchto vrstev vyvedena příčně. Takové madlo 10 je tudíž těmito vlákny zpevněno příčně, což ale nemá vliv v axiálním směru, takže tato vlákna nezvyšují pevnost v ohybu kolem neutrální osy. To znamená, že madlo 10 s touto strukturou může být relativně ohebné při průchodu hnacími válci anebo kolem koncových sloupků zábradlí apod. To má však podle názoru původců předloženého vynálezu za následek výraznější přilnutí madla k hnacím válcům. Vnitřní vrstva 28 madla 20 podle předloženého vynálezu naopak poskytuje madlu 20 určitou pevnost, která brání nadměrnému ohýbání madla 20 a jeho přílišnému přilnutí k hnacím válcům a koncovým sloupkům zábradlí. Madlo 20 podle tohoto vynálezu má vzhledem k hnacím válcům spíše podobu tangenty, čímž je snižováno tření a následně zatížení a točivý moment hnacího motoru. Míra této tuhosti bude záviset na použitých typech termoplastů a na uspořádání jednotlivých vrstev. Madlo 20 podle obr. 2a, jehož vnitřní vrstva zcela obklopuje volný vnitřní prostor 24, bude pevnější než madlo 63 podle obr. 2b, jehož vnitřní vrstva 28 obklopuje volný vnitřní prostor 24 pouze částečně.

Dále je pojednáno o grafech na obr. 3 a 4, které znázorňují souvislost mezi rozměrem a pevností čelistí různých typů madel a délkou doby provádění zkušebních testů v hodinách.

Přímka 80 na grafu z obr. 3 znázorňuje zvětšování vzdálenosti mezi čelistmi u madla podle tohoto vynálezu z obr. 2a, tj. s relativně měkkou vnitřní vrstvou 28 a relativně měkkou vnější vrstvou 30. Tato přímka 80 znázorňuje odpovídající stálost vzdálenosti polokruhovitých částí 34, která se přesto ale mírně zvětšuje. V tomto testu byla testována madla dlouhá 5,6 m při rychlosti 60 m/min, a to pomocí tří lineárních válcových hnacích jednotek (Hitachi), při tlaku hnacího válce 230 kg a brzdné síle 120 kg. Křivka 81 odpovídá madlu s vnitřní vrstvou 28 s tvrdostí HS 45 stupnice D a vnější vrstvou 30 s tvrdostí HS 85 stupnice A. Křivka 81 ukazuje na lepší funkčnost a lepší trvanlivost madla 20 s průběhem času.

Křivka 82 odpovídá madlu s vrstvami bavlněné tkaniny podle US 3 463 290. 20 metrů tohoto madla bylo testováno s použitím uvedené zátěže a při uvedené rychlosti. Znázorněná funkčnost tohoto madla je dobrá, ale pouze po dobu 10 hodin, což je velmi krátká doba.

Křivka 83 odpovídá konvenčnímu madlu vyrobenému termosetovými postupy podle US 5 255 772. Test byl prováděn s madlem dlouhým 10 m, s rychlostí 60 m/min na lineární hnací jednotce typu Westinghouse s tlakem hnacího válce 50 kg, a to s použitím čtyř válců s nulovou brzdnou silou. Tato křivka vypovídá o značném zhoršování vlastností madla v závislosti na čase.

Pod vztahovou značkou 84 je znázorněna křivka rozšiřování čelistí dalšího konvenčního madla, které není určeno pro výhradně lineární pohon. Toto madlo bylo testováno s toutéž zátěží a rychlostmi jako madla označená křivkami 80, 81 a 82. Jednalo se o madlo 10 m dlouhé, které se po krátkou dobu trvání testu vyznačovalo odpovídající funkčností.

Z těchto grafů je zřejmé, že madlo, skládající se z tvrdé vnitřní vrstvy 28 a relativně měkké vnější vrstvy 30 se vyznačuje dobrou funkčností, a to až po dobu do 1000 hodin.

-9CZ 296854 B6

Obr. 4 také znázorňuje pevnost čelistí madel v závislosti na čase. Pro lepší jednoduchost jsou použity stejné vztahové značky jako na obr. 3, protože tyto grafy se vztahují k týmž testovaným madlům.

Z grafu je zřejmé, že madla podle tohoto vynálezu, znázorněná přímkou 80 a křivkou 81, vykazují dobrou funkčnost a dokonce zvyšující se pevnost polokruhovitých částí v závislosti na čase. Křivka 81 ukazuje, že v případě madla s tvrdou vnitřní vrstvou 28 dochází ve srovnání s madlem s dvěma měkkými vrstvami 28 a 30 (přímka 80) ke zvyšovaní pevnosti čelistí v závislosti na čase.

Výsledky testu, znázorněné přímkou 80 a křivkou 81 (a obzvláště křivkou 81), ukazují, že madlo podle tohoto vynálezu se vyznačuje lepší funkčností. Madlo s vrstvami z bavlněné tkaniny, tak jako je tomu v případě US 3 463 290, se vyznačuje dobrým počátečním sevřením čelistí, které však rychle povoluje a již po 20 hodinách je značně zhoršeno. Konvenční madlo, znázorněné křivkou 83 také vykazuje značné zhoršení v průběhu času, které je výraznější než u madla podle tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pohyblivé madlo se složenou strukturou, vyrobené průtlačným lisováním a obsahující alespoň dvě vrstvy (28, 30) z ohebného materiálu, které má průřez v podobě písmene C s volným vnitřním prostorem (24) ve tvaru písmene T, vyznačující se tím, že volný vnitřní prostor (24) ve tvaru písmene T je vymezen vnitřní vrstvou (28) z termoplastické hmoty, kterou v přímém styku překrývá povrchová vnější vrstva (30) z termoplastické hmoty, přičemž vnitřní vrstva (28) je pokryta kluzným pokryvem (26) spojeným s vnitřní vrstvou (28), v níž je veden tlumič (22) protažení madla (20) a která je tvrdší než vnější vrstva (30).
2. Pohyblivé madlo se složenou strukturou, vyrobené průtlačným lisováním a obsahující alespoň dvě vrstvy (28, 30) z ohebného materiálu, které má průřez v podobě písmene C s volným vnitřním prostorem (24) ve tvaru písmene T, vyznačující se tím, že volný vnitřní prostor (24) ve tvaru písmene T je vymezen jednak vnitřní vrstvou (28) z termoplastické hmoty, která je v přímém styku překryta vnější vrstvou (30), a jednak okrajovými částmi vnější vrstvy (30) a obě tyto vrstvy (28, 30) jsou pokryty kluzným pokryvem (26) spojeným s oběma vrstvami (28, 30), přičemž vnitřní vrstva (28) je tvrdší než vnější vrstva (30).
3. Madlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ve vnitřní vrstvě (28) je nad otevřením (46) volného vnitřního prostoru (24) uspořádán tlumič (22) protažení, přičemž alespoň v prostoru tohoto tlumiče (22) protažení je vnitřní vrstva (28) silnější než vnější vrstva (30).
4. Madlo podle nároku 1 nebo 3, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (28) z termoplastu je provedena v prostoru tlumiče (22) protažení alespoň v 60% tloušťce madla (20).
5. Madlo podle nároku 3, vyznačující se t í m, že má nad volným vnitřním prostorem (24) tloušťku alespoň 10 mm a vnitřní vrstva (28) má tloušťku alespoň 6 mm.
6. Madlo podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (28) má tvrdost HS 40 až 50 stupnice D a vnější vrstva (30) má tvrdost HS 70 až 85 stupnice A.

-10CZ 296854 B6
7. Madlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že součástí kluzného pokryvu (26) jsou okrajové koncové části (40), které vystupují ven z volného vnitřního prostoru (24) ve tvaru písmene T a obklopují vertikální koncové povrchy (36) vnitřní vrstvy (28).
8. Madlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (28) má boční polokruhovité části (34)
9. Madlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že součásti vnější vrstvy (30) jsou polokruhovité části (44), které obklopují polokruhovité části (34) vnitřní vrstvy (28) a překrývají koncové části (40) kluzného pokryvu (26).
10. Madlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tlumič (22) protažení obsahuje ocelová lanka uspořádaná ve společné rovině.
11. Madlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (28) i vnější vrstva (30) mají stejnoměrnou tloušťku.
12. Madlo podle nároku 2, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (28) má horní stěnu (32) a zúžené okrajové části (64) rozprostírající se pouze částečně kolem volného vnitřního prostoru (24) ve tvaru písmene T, a že vnější vrstva (30) má okrajové polokruhovité části (66), které jsou uspořádány kolem části kluzného pokryvu (26).