ES2984917T3

ES2984917T3 - Correa reforzada con hebras de acero

Info

Publication number: ES2984917T3
Application number: ES18733272T
Authority: ES
Inventors: Wouter Vanreyten; Gerd Morren
Original assignee: Bekaert Advanced Cords Aalter NV
Current assignee: Bekaert Advanced Cords Aalter NV
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2024-10-31
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: WO2019002163A1; CN110799438A; PL3645442T3; US20200122972A1; US11685633B2; KR102571420B1; CN110799438B; EP3645442B1; EP3645442A1; FI3645442T3; JP2020525371A; KR20200023398A; JP7229183B2

Abstract

Una correa (100) para su uso como, por ejemplo, una correa de ascensor, una correa plana, una correa síncrona o una correa dentada comprende cordones de acero (104) mantenidos en paralelo mediante una cubierta de polímero. Los cordones de acero tienen un diámetro "D" y están separados por un paso "p". La relación entre el diámetro "D" y el paso "p" es mayor que 0,55. Tal disposición de la correa evita el corte de la cubierta de polímero (102) entre el cordón y la polea y reduce la generación de ruido durante el uso. Las correas se construyen mejor con un tipo de cordones de disposición paralela especialmente diseñados para su uso en una correa. Estos cordones no muestran migración del núcleo durante el uso de la correa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Correa reforzada con hebras de acero

Campo técnico

La invención se refiere a una correa reforzada con hebras de acero. Las correas son en particular correas sincrónicas o correas que se utilizan como elementos de tensión en ascensores.

Antecedentes de la técnica

Las correas son artefactos técnicos que se utilizan para transportar material, transferir energía o posicionar objetos interactuando con poleas accionadas o no accionadas. Por ejemplo, las correas para ascensores se utilizan para transportar personas en ascensores, las correas trapezoidales se utilizan para transferir energía, las correas sincrónicas son muy adecuadas para posicionar con precisión pinzas en las máquinas y para transferir energía. Las correas generalmente comprenden un refuerzo fuerte que puede estar cubierto o no con un polímero para proteger el refuerzo. En general, una correa tendrá una sección transversal no circular, tal como la sección transversal trapezoidal de una correa trapezoidal o la sección transversal rectangular de una correa plana.

El refuerzo de una correa debe cumplir una pluralidad de requisitos:

• El refuerzo no sólo debe ser fuerte, es decir, capaz de soportar grandes fuerzas longitudinales, sino...

• también debe tener un módulo alto para evitar un alargamiento excesivo al tensar la correa.

• Además, el refuerzo no debe sufrir fluencia ni alargarse durante su paso repetido sobre las poleas.

• El refuerzo debe ser muy flexible, es decir, tener una baja rigidez a la flexión para poder seguir la curvatura de las poleas.

• El refuerzo debe tener una vida útil larga y predecible para garantizar el funcionamiento a largo plazo de la máquina en la que está montado.

• El refuerzo debe unirse con la camisa de polímero, es decir, el refuerzo debe adherirse o anclarse a la camisa de polímero. Esto es particularmente importante porque todas las fuerzas se transfieren desde la polea a través de la camisa hasta el refuerzo.

Las funciones principales de la camisa son proteger el refuerzo, transferir fuerza entre la polea y la correa y mantener el refuerzo unido. Generalmente, la capacidad de refuerzo de la chaqueta es débil en comparación con la del propio refuerzo.

La historia del refuerzo de correas no es diferente a la de otros materiales compuestos tales como neumáticos o mangueras. Inicialmente se utilizaron fibras naturales tales como el algodón o el cáñamo, seguidas de fibras artificiales o alteradas por el hombre tales como el rayón, el nailon, el poliéster, el polipropileno y otras fibras orgánicas. Fibras de alta tenacidad tales como el polietileno de peso molecular ultraalto (Dyneema®) o poliamidas aromáticas (Kevlar®) o poli(p-fenilen-2,6-benzobisoxazol (PBO, Zylon®) también se han considerado, pero no siempre llegan al mercado por no ser resistentes a la fatiga, por tener demasiada fluencia o por ser difíciles de adherir a una camisa de polímero. Se ofrecen correas reforzadas con fibra de vidrio y fibra de carbono, pero principalmente para aplicaciones de alta gama. Por eso, una gran parte de las correas están reforzadas con cordones de acero.

Los cordones de acero utilizados para el refuerzo de correas son casi exclusivamente del tipo de múltiples hebras. Dicho cordón está formado por "m" filamentos de acero individuales que se retuercen en hebras, después de lo cual "n" hebras se retuercen en un cordón de "n x m". Las construcciones populares son de 3x3, es decir, tres filamentos se retuercen entre sí formando una hebra, después de lo cual tres de esas hebras se retuercen formando un cordón. Otros ejemplos son los hebras 7x7 o 7x3. Si bien estas construcciones se utilizaban principalmente en correas sincrónicas, ahora también se utilizan ampliamente en correas planas para ascensores (documento EP 2284111 B1). Si bien estos tipos de construcciones tienen propiedades de alargamiento bastante buenas (cuando se siguen las enseñanzas del documento W02005/043003), muy buen anclaje de la camisa, muy baja fluencia y una excelente vida a la fatiga, su módulo es algo bajo. Otro ejemplo de una correa para elevación que comprende cordones de acero de múltiples hebras se describe en el documento WO 2014/063900 A1, que da a conocer las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Los intentos de sustituir este tipo de cordones de múltiples hebras por otros tipos de cordones para uso en correas son numerosos:

• existe el documento GB2252774 en el que se sugieren hebras en capas que tienen un núcleo central de uno o varios filamentos rodeados por al menos una capa de filamentos para su uso en correas sincrónicas;

• existe el documento WO 2012/141710 en el que se describe una correa para ascensor en la que los cordones de refuerzo comprenden una pluralidad de filamentos de acero que están libres de una estructura helicoidal de "segundo orden", es decir, son hebras;

• existe el documento EP 1555233 A1 en el que la primera realización describe una correa de ascensor con siete hebras que son del tipo Warrington.

• En la patente US 2018/0148263 A1 se describe una correa transportadora de caucho para transportar mercancías. La particularidad de la correa es que el refuerzo longitudinal utilizado son hebras de acero. Sin embargo, estas correas son muy anchas y no son adecuadas para el uso previsto en esta solicitud.

Por supuesto, los cordones de acero son muy populares para el refuerzo de productos de caucho, tales como los neumáticos. Aunque un neumático también comprende una "correa" (es decir, la parte circunferencial más exterior cubierta por la banda de rodadura) que está reforzada con cordones de acero, estos cordones de acero tienen propiedades marcadamente diferentes en términos de adhesión, penetración de caucho, fatiga... y, por lo tanto, no son adecuados para su uso en la correa en el sentido de la solicitud. Las divulgaciones notables son US 2002/0153078 A1, JPH 05 186975 A y JP 2004277968 A.

Sin embargo, al confrontar estas "soluciones" con la realidad, fracasan. El principal obstáculo sigue siendo el filamento o filamentos del núcleo central que, bajo el ciclo de carga repetido de tensión y compresión, se desprenden del cordón. La polea que acciona la correa pone la correa bajo tensión en el movimiento hacia esa polea. La polea accionada por la correa puede comprimir la correa en el retorno. Estos ciclos repetitivos de tracción-tracción inducen una acción "peristáltica" en el núcleo de la hebra que, en última instancia, conduce a su salida del núcleo. El movimiento es siempre en dirección "hacia adelante", es decir, en la dirección del movimiento de la correa. El desprendimiento del núcleo puede hacer que el núcleo penetre en la camisa de polímero y se enrede con una de las poleas, provocando un colapso completo de la correa. Éste es el "problema de migración del núcleo".

Otro problema que puede ocurrir al utilizar correas es la generación de ruido cuando las correas funcionan a velocidades moderadas, por ejemplo, en el caso de las correas de ascensor. Este ruido es percibido como molesto por los viajeros del ascensor y, por lo tanto, se intenta evitarlo.

Características de la invención

El objetivo principal de la invención es dar a conocer una correa que no presente los problemas de la técnica anterior. En particular, se sugiere una solución para evitar también el problema de la migración del núcleo. Además, se busca una solución para el problema del ruido. Otros objetivos de la invención son dar a conocer una correa que tenga una alta relación resistencia/anchura y que presente una buena adherencia y/o anclaje entre el refuerzo y la camisa de polímero.

Según un primer aspecto de la invención, se reivindica una correa según las características de la reivindicación 1.

La correa objeto de la invención comprende una pluralidad de hebras de acero y una camisa de polímero. Se puede establecer fácilmente una dimensión de longitud, una dimensión de ancho y una dimensión de grosor para cualquier correa, de modo que la dimensión de longitud sea la más grande, seguida de la dimensión de ancho y la dimensión de grosor sea la más pequeña. Cada una de las hebras de acero tiene un diámetro de hebra de acero designado como 'D' (en mm) en lo que sigue. Cada hebra de acero también tiene un centro de hebra de acero que es el centro de un círculo que circunscribe tangencialmente una sección transversal perpendicular de la hebra. Las hebras de acero están orientadas a lo largo de la dimensión de longitud y se mantienen en una relación paralela entre sí mediante la camisa de polímero. Todos los centros de las hebras de acero están alineados, están en una línea en la dimensión de anchura, es decir, los centros están en una superficie abarcada por la dimensión de anchura y longitud local. Los centros de las hebras de acero vecinas están separados por un paso, en adelante denominado como 'p' (en mm).

Para el propósito de esta solicitud, el paso 'p' es la distancia a lo largo de la dimensión de anchura entre los dos centros de hebras externas dividida por el número de hebras menos uno. No es un requisito previo de la invención - aunque se prefiere - que la distancia entre los centros de las hebras de acero vecinas sea la misma. En otras palabras: el paso corresponde al promedio de las distancias de centro a centro entre hebras de acero en una sección transversal perpendicular de la correa. En una realización preferente, la distancia entre los centros de las hebras de acero vecinas es la misma.

La correa se caracteriza porque la relación entre el diámetro de la hebra de acero y el paso - es decir, D/p - es mayor que 0,55. Esta relación es indicativa de cuánta parte de la anchura de la correa a nivel de los centros de las hebras de acero está realmente ocupada por acero.

En realizaciones particulares y preferentes, la correa puede ser:

• Una correa de elevación de ascensor. Dicha correa puede tener una sección transversal rectangular, es decir, los lados que entran en contacto con las poleas son planos, es decir, la correa de elevación de ascensor es una "correa plana".

• Alternativamente, la correa de ascensor puede estar provista de ranuras a lo largo de la longitud de la correa en un lado o en ambos lados: una "correa ranurada". Las ranuras se engranan con ranuras circunferenciales en las poleas en contacto con la correa.

• Alternativamente, la correa puede tener la forma de una correa sincrónica, es decir, una correa que está provista de un dentado sustancialmente perpendicular a la longitud de la correa. El dentado se engrana con una polea dentada que está en contacto con la correa. Esto también se denomina correa dentada.

En esta descripción, siempre que se haga referencia a una "correa", cualquiera de las correas mencionadas puede estar provista de un refuerzo de la manera descrita a continuación. En consecuencia, la palabra "correa" puede sustituirse por las expresiones más específicas "correa de ascensor", "correa sincrónica", "correa plana" o "correa acanalada" en cualquier parte del texto. Sin embargo, la correa según la invención se limita a una correa para uso en un ascensor.

Para el propósito de esta solicitud, el grosor de la correa es el tamaño mínimo del calibre. El 'tamaño del calibre' medido en una dirección determinada en un plano perpendicular a la dimensión de longitud de la correa de ascensor es la distancia entre dos mordazas paralelas de un calibre Vernier que tocan la correa. Al determinar el tamaño del calibre para cualquier dirección, se puede determinar el tamaño mínimo del calibre. La anchura es entonces el tamaño del calibre medido ortogonalmente a la dirección en la que se mide el grosor. Normalmente, la relación entre la anchura y el grosor será mayor que 3 pero menor que 25, por ejemplo, entre 4 y 20, preferentemente entre 6 y 12.

Con una 'pluralidad' de hebras de acero se entiende un número que puede variar de 2 a 30, por ejemplo, de 4 a 25, o entre 4 y 16, por ejemplo, 12. El número se elige en función de la resistencia total necesaria de la correa, que a su vez está determinada por el uso de la correa. Por ejemplo, para una correa de ascensor, el número de hebras de acero dependerá de la capacidad de carga nominal del ascensor, la relación de enhebrado, el número de correas del ascensor y el factor de seguridad. Para una correa sincrónica, el número de hebras de acero estará determinado por la potencia que se pretende transportar.

Una "hebra de acero" comprende filamentos de acero que están trenzados entre sí. Una "hebra de acero" puede comprender un núcleo que puede ser recto ("deformación helicoidal de orden cero") y filamentos de acero que tienen la forma de una hélice ("deformación helicoidal de primer orden") que rodean el núcleo. Esto contrasta con los cordones de múltiples hebras, en los que también están presentes filamentos de acero que muestran una hélice cuyo eje también tiene la forma de una hélice ("deformación de hélice de segundo orden"). Los filamentos exteriores de las hebras exteriores de una construcción de 7x7 muestran una "deformación de hélice de segundo orden" de este tipo. Por lo tanto, una "hebra de acero" se puede definir convenientemente como un cordón que tiene filamentos de acero con una deformación helicoidal de orden cero y/o de primer orden, pero ningún filamento con una deformación helicoidal de orden superior.

El diámetro D de las hebras de acero puede variar entre 0,5 mm y 6 mm dependiendo del uso de la correa. Los tamaños comunes están entre 1,2 mm y 2 mm. Preferentemente, todas las hebras de acero de la correa tienen el mismo diámetro. Para preservar la flexibilidad de la correa, los filamentos de acero utilizados deben tener un diámetro de entre 0,02 mm y 0,40 mm, más preferentemente entre 0,04 y 0,25 mm o entre 0,10 y 0,20 mm. Preferentemente, los filamentos tienen una sección transversal redonda, ya que este tipo de filamentos se pueden fabricar con alta resistencia a la tracción. Cuantos más filamentos haya en la hebra de acero de un determinado diámetro "D", más flexible se vuelve la hebra de acero, ya que el diámetro de los filamentos debe, por supuesto, disminuir simultáneamente. Normalmente, hay entre 15 y 60 filamentos o más, preferentemente entre 19 y 57 filamentos, por ejemplo, entre 21 y 39 filamentos en una hebra de acero.

Con "acero" se entiende cualquier tipo de acero. Se utiliza preferentemente acero al carbono simple. Un acero de este tipo comprende generalmente un contenido mínimo de carbono de 0,40 % en peso de C o al menos 0,70 % en peso de C, pero más preferentemente al menos 0,80 % en peso de C con un máximo de 1,1 % en peso de C, un contenido de manganeso que varía de 0,10 a 0,90 % en peso de Mn, los contenidos de azufre y fósforo se mantienen preferentemente por debajo del 0,03 % en peso; también se pueden añadir elementos de microaleación adicionales, tales como cromo (hasta 0,2 a 0,4 % en peso), boro, cobalto, níquel, vanadio (una enumeración no exhaustiva). Estos filamentos de acero al carbono se pueden producir con resistencias superiores a 2000 MPa, preferentemente por encima de 2700 MPa, mientras que ahora se están volviendo comunes las resistencias superiores a 3000 MPa y se están haciendo avances para resistencias superiores a 3500 MPa. También son preferentes los aceros inoxidables. Los aceros inoxidables contienen un mínimo de 12 % en peso de Cr y una cantidad sustancial de níquel. Son más preferentes los aceros inoxidables austeníticos, que se prestan más al conformado en frío. Las composiciones más preferentes se conocen en la técnica como AISI (American Iron and Steel Institute) 302, AISI 301, AISI 304 y AISI 316 o aceros inoxidables dúplex conocidos en la norma EN 1.4462.

La camisa de polímero encierra, rodea y mantiene las hebras de acero en su posición. Los polímeros que se pueden utilizar en la práctica son los polímeros termoendurecibles, como el caucho y los polímeros termoplásticos, siendo estos últimos los preferentes por su facilidad de procesamiento y la posibilidad de alterar fácilmente las propiedades mecánicas del polímero. Los materiales termoplásticos más preferentes son el poliuretano termoplástico (TPU) y las poliolefinas termoplásticas (TPO).

Los TPU derivados de un poliéter poliol resisten bien la hidrólisis, pero tienen propiedades mecánicas inferiores. Los TPU derivados de un poliéster poliol tienen mejores propiedades mecánicas, pero son menos resistentes a la hidrólisis y no forman parte de la invención. La resistencia a la hidrólisis y las propiedades mecánicas del TPU derivado de policarbonatos se encuentran entre ambos tipos. Los polímeros seleccionados para la camisa de polímero según la invención son el TPU basado en poliéter poliol y los TPU basados en policarbonato poliol.

Volviendo ahora a la parte caracterizadora de la reivindicación principal:

una relación D/p igual o inferior a 0,55 dará como resultado que la hebra de acero atraviese la camisa de polímero. De hecho, las hebras de acero, en comparación con los conocidos cordones de acero de múltiples hebras, tienen una mayor rigidez axial en combinación con un diámetro menor. Ahora bien, cuando la correa pasa sobre una polea, la presión local bajo la hebra de acero sobre el polímero será mayor que en el caso de un cable de múltiples hebras, ya que la hebra de acero se alarga menos y tiene un diámetro menor. Por lo tanto, existe el riesgo de que las hebras de acero atraviesen la camisa de polímero.

Además, cuando el paso entre las hebras de acero es grande, es decir, para relaciones D/p inferiores a 0,55, los inventores sospechan que existe un riesgo de que quede aire atrapado entre el polímero entre las hebras de acero y la polea. Esto podría ser una posible fuente de ruido no deseado.

Por lo tanto, la relación D/p es preferentemente mayor que 0,55, o mayor que 0,60, o mayor que 0,625, como máximo mayor que 0,70.

La relación D/p es preferentemente menor que 0,90, por ejemplo, menor que 0,80, tal como menor que 0,70, por ejemplo, menor que 0,625. Cuando la relación D/p es mayor que 0,90, la parte de la camisa de polímero que está en un lado del plano formado por las hebras de acero paralelas puede separarse de la parte de la camisa de polímero en el otro lado. El motivo de esto es que el área de polímero por unidad de longitud y por paso (igual a 1-(D/p)) que conecta la parte de un lado con la parte del otro lado de la camisa de polímero se vuelve demasiado pequeña y el polímero se rasgará en esas zonas debido a la flexión repetida. En conclusión: preferentemente la relación D/p está entre 0,55 y 0,625, por ejemplo, es 0,60.

Para mitigar este riesgo de separación de la parte de un lado con respecto a la parte del otro lado de la camisa de polímero, es preferente la provisión de una imprimación orgánica sobre las hebras de acero que fomente la adhesión entre las hebras de acero y el polímero de la camisa de polímero. Como ambas partes laterales ahora también se adhieren a la hebra de acero, se establece un puente adicional entre la parte de un lado y la parte del otro lado. Por lo tanto, las correas en las que las hebras de acero se adhieren al polímero tienen una mayor vida útil a la fatiga.

Se debe observar que basta que la hebra de acero en su conjunto pueda recubrirse con un revestimiento o imprimación orgánica, es decir, no es necesario que los filamentos de acero individuales estén recubiertos con un revestimiento o imprimación orgánica. En otras palabras: solo la superficie exterior de la hebra de acero debe estar provista de un adhesivo como, por ejemplo, se explica en la solicitud EP2366047.

La imprimación se elige para mejorar la adhesión al polímero en el que se pretende utilizar la hebra de refuerzo. Los imprimadores orgánicos habituales son los de base de resina fenólica, epoxi, cianoacrilato o acrílica, tal como por ejemplo los comercializados bajo la marca Loctite®.

Sin embargo, estos recubrimientos son relativamente gruesos (más de una micra) y pueden requerir un tiempo de procesamiento bastante largo para su aplicación. Por lo tanto, es preferente un recubrimiento orgánico nanoscópico que no pertenezca al grupo que comprende o consiste en silanos organofuncionales, zirconatos organofuncionales y titanatos organofuncionales. Preferentemente, pero no exclusivamente, los imprimadores de silano organofuncionales se seleccionan de entre los compuestos de la siguiente fórmula:

Y-(CH<2>)<n>-SiX<a>

en la que:

Y representa un grupo organofuncional seleccionado de entre -NH<2>, CH<2>=CH-, CH<2>=C(CH<3>)COO-, 2,3-epoxipropoxi, HS- y, Cl-

X representa un grupo funcional de silicio seleccionado de entre -OR,-OC(=O)R', -Cl donde R and R' se seleccionan independientemente de entre alquilo C1 a C4, preferentemente -CH<3>, y -C<2>H<5>; y

n es un número entero entre 0 y 10, preferentemente entre 0 y 10 y, lo más preferentemente, entre 0 y 3

Los silanos organofuncionales descritos anteriormente son productos disponibles comercialmente. Estos imprimadores son particularmente adecuados para obtener adhesión con poliuretanos. El recubrimiento orgánico tiene un grosor de menos de 1 micra, preferentemente menos de 500 nanómetros, tal como por ejemplo entre 5 y 200 nm. Son preferentes recubrimientos delgados de este tamaño ya que siguen la superficie exterior de la hebra de acero de una manera conforme y no obstruyen el llenado del polímero en los valles entre los filamentos de la capa exterior gracias a su delgadez.

El motivo por el que es más preferente una imprimación orgánica en la correa con hebras de acero según la presente invención es que en comparación con los refuerzos de cordones de acero de la técnica anterior, tales como las hebras de acero 7 x 7, tienen una superficie más lisa y, por lo tanto, el anclaje mecánico del polímero en la hebra de acero es considerablemente menor, lo que debe compensarse mediante adhesión química.

La fuerza de adhesión se mide de la siguiente manera:

• las hebras de acero se liberan del polímero en un extremo de la correa;

• En ese lado, dentro de la correa se corta una hebra a una distancia de 'L' mm del extremo del polímero (no se deben utilizar hebras de refuerzo extremas para la prueba de adhesión);

• Se determina la fuerza máxima en newton que se necesita para extraer axialmente una hebra de la correa;

• Esta fuerza máxima se divide por la longitud de incrustación 'L' para obtener la fuerza de adhesión por unidad de longitud;

• La longitud de incrustación 'L' es un múltiplo de 12,5 mm, de modo que el cordón no se rompa cuando se extrae de la correa.

De acuerdo con la experiencia de los inventores y tal como se contempla en la invención, la fuerza de adhesión por unidad de longitud (en N/mm) debe ser al menos 20 veces el diámetro de la hebra de acero en mm. Es más preferente si es mayor que 30 veces el diámetro de la hebra de acero en mm.

En una realización particularmente preferente, las hebras de acero de la correa comprenden un núcleo que tiene un diámetro de núcleo y filamentos de acero que están organizados alrededor del núcleo de la siguiente manera:

• una capa intermedia que comprende o consta de N primeros filamentos de acero que están dispuestos circunferencialmente alrededor del núcleo. Estos N primeros filamentos de acero tienen todos un primer diámetro. El diámetro del núcleo y el diámetro del primer filamento son tales que se forma un espacio entre los primeros filamentos en la capa intermedia. El espacio debe tomarse entre la superficie de los filamentos adyacentes en su punto de aproximación más cercano, es decir, en la dirección perpendicular a la superficie del filamento.

• Una capa exterior que comprende o consta de dos por N filamentos de acero, es decir, 2N filamentos de acero, que también están dispuestos circunferencialmente alrededor de la capa intermedia.

Todos los filamentos de acero de la capa intermedia y de la capa exterior se retuercen alrededor del núcleo con la misma longitud (acortada en lo sucesivo como "FL") y dirección de arrollamiento final. Con "longitud y dirección de arrollamiento final" se entiende la longitud y dirección de arrollamiento cuando la hebra está en reposo, es decir, cuando no actúan momentos o fuerzas externas sobre él, por ejemplo, la longitud de paso observada en un trozo corto de hebra de aproximadamente un metro.

Por lo tanto, la hebra de acero es una hebra de arrollamiento paralelo, también llamada "hebra de igual arrollamiento", es decir, una hebra que contiene al menos dos capas de filamentos, todos ellos arrollados en la misma dirección con la misma longitud de arrollamiento en una sola operación. Todos los filamentos tienen una deformación helicoidal de primer orden. El núcleo puede tener una deformación helicoidal de orden cero o comprender filamentos de deformación helicoidal de orden cero o de primer orden.

La hebra de acero es particular porque la longitud de arrollamiento final por la que se arrollan juntos los filamentos de acero es mayor que dos veces y menor que seis veces la longitud de arrollamiento de cierre. La longitud de arrollamiento de cierre, acortada a CL, es la longitud de arrollamiento límite en la que se cierra el espacio entre los filamentos adyacentes de la capa intermedia, es decir, los filamentos entran en contacto entre sí. Por lo tanto, una característica de la hebra de acero es que la longitud de arrollamiento final FL está entre 2xCL y 6xCL, límites incluidos. Otros intervalos para la longitud de arrollamiento final FL en comparación con la longitud de arrollamiento de cierre CL son:

3xCL<FL<6xCL

o

3xCL<FL<5xCL

o

De hecho, al acortar la longitud de arrollamiento de la hebra de acero, los filamentos de la capa intermedia tenderán a acercarse hasta que se toquen entre sí en la longitud de arrollamiento de cierre. Es limitante porque cuando se aplica una longitud de arrollamiento aún más corta, los filamentos de la capa intermedia chocarán entre sí y se expandirán radialmente de manera que el núcleo ya no esté en contacto con los filamentos de la capa intermedia.

La longitud de arrollamiento de cierre se determina por el diámetro del núcleo 'd0', el primer diámetro 'di' del filamento de la capa intermedia y 'N' el número de filamentos en la capa intermedia. Para todos los efectos prácticos en esta solicitud es igual a:

Para completar, se puede definir un primer círculo circunscrito que tenga un primer radio que sea tangente a todos los primeros filamentos de acero. Este primer círculo circunscrito tiene un radio de (d<0>/2) d<i>.

Preferentemente para la hebra de acero según la invención, la longitud de arrollamiento final es aproximadamente de 8 a 15 veces el diámetro D de la hebra de acero, o más preferentemente entre 9 y 12 veces el diámetro D del cordón de refuerzo.

La ventaja de elegir esta longitud de arrollamiento final es que cuando la hebra de refuerzo se comprime, los filamentos todavía tienen espacio para pandearse dentro de la capa intermedia. Si la longitud de arrollamiento es inferior a 2xCL, no hay espacio suficiente entre los primeros filamentos de acero y serán expulsados de la capa intermedia cuando estén bajo compresión. Como resultado, se desprenden de la hebra de acero bajo una acción de tracción-tracción repetida y, en última instancia, se desprenden de la correa.

Cuando la longitud de arrollamiento final FL se vuelve mayor que 6 veces la longitud de arrollamiento de cierre, la hebra de acero pierde coherencia y puede sufrir ovalización durante el uso. La ovalización es el fenómeno por el cual una hebra adopta una sección transversal ovalada en lugar de redonda en la correa cuando se la somete a una flexión repetida sobre una polea. Además, las hebras de acero se vuelven propensas al movimiento de filamentos entre capas durante el uso. Como resultado, los filamentos de la capa intermedia pueden cambiar de posición con los filamentos de la capa exterior, lo que se denomina "inversión". La inversión de los filamentos puede provocar fatiga local en puntos sensibles.

Otra ventaja es que cuando la longitud de arrollamiento final se elige como se especifica, los filamentos de la capa intermedia se pueden tensar cuando la hebra de refuerzo está en reposo. Por lo tanto, si se produce una primera fractura de filamento (por ejemplo, debido a una flexión repetida de la correa), los extremos de la primera fractura de filamento se alejarán entre sí y los extremos de la fractura se mantendrán entre los filamentos de la capa central y la capa exterior. Por lo tanto, no saldrán de la hebra de acero y permanecerán dentro de la hebra. Como resultado, no se desprenderán de la correa.

Según otra realización preferente, los diámetros de los filamentos de la capa exterior son tales que no se forma ningún espacio entre esos filamentos cuando el cordón está en la longitud de arrollamiento final. Por "ningún espacio" se entiende que el espacio es menor o igual al 1 % o mejor incluso menor que el 0,5 % del diámetro de la hebra de refuerzo.

Es mejor que no haya espacios en la capa exterior ya que esto impide la inversión de filamentos entre la capa intermedia y la capa exterior.

Según otra realización de la correa con las hebras de acero como se detalla anteriormente, la capa exterior de la hebra de acero comprende

• N segundos filamentos de acero de un segundo diámetro "d /. Como los segundos filamentos de acero están organizados circunferencialmente alrededor de la capa intermedia, tienen la misma dirección de arrollamiento, la misma longitud de arrollamiento final y están en el mismo número que los filamentos de la capa intermedia, se anidarán en los valles formados por los primeros filamentos. Se puede definir un segundo círculo circunscrito que tiene un segundo radio que es tangente a todos los N segundos filamentos de acero.

• N terceros filamentos de acero de un tercer diámetro "d3" que es más pequeño que el segundo diámetro W .

Estos filamentos anidan entre los segundos filamentos de acero y son tangentes a un tercer círculo circunscrito que tiene un tercer radio;

En una primera versión de esta realización, el segundo radio que toca los segundos filamentos de acero es igual al tercer radio que toca los terceros filamentos de acero. Por "igual" se entiende que la diferencia absoluta si el segundo y el tercer radio dividido por el mayor del segundo y el tercer radio es igual o menor que el 2 %.

En una versión más preferente de esta realización, el segundo radio que toca los segundos filamentos de acero es diferente del tercer radio que toca los terceros filamentos de acero. Por "diferente" se entiende que la diferencia absoluta del segundo y el tercer radio dividida por el mayor del segundo y el tercer radio es mayor que el 2 %, preferentemente es mayor que el 4 %.

Según otra realización preferente, el segundo radio es mayor que el tercer radio. Es decir: el segundo diámetro es tan grande que los segundos filamentos sobresalen del tercer círculo circunscrito. La diferencia entre el segundo y el tercer radio debe ser al menos del 2 % del segundo radio. Aún más preferente es si la diferencia es mayor que el 3 % o incluso mayor que el 5 %. Una diferencia mayor da como resultado una superficie menos lisa de la hebra de refuerzo permitiendo, de este modo, un mejor anclaje de la hebra de refuerzo en el polímero. También se reduce la probabilidad de que los filamentos de la capa intermedia se inviertan con filamentos de la capa exterior. Una hebra de acero menos redonda también es más fácil de procesar, ya que se enrollará menos durante el procesamiento.

A primera vista, la hebra de acero podría catalogarse como una construcción de tipo Warrington. Sin embargo, se diferencia de una Warrington en algunos aspectos importantes:

• La capa intermedia muestra espacios en la longitud de arrollamiento final;

• Los 2N filamentos de los filamentos de la capa exterior son tangentes a dos círculos diferentes, no a uno como en el caso de una construcción de Warrington.

Ventajosamente, la hebra de refuerzo según la invención todavía tiene los mismos méritos que la de una construcción Warrington en que:

• los contactos entre los filamentos son contactos lineales, no contactos puntuales. Esto tiene una influencia positiva en la vida útil a la fatiga y en el factor de cableado de la hebra de acero. El factor de cableado es la relación entre la carga de rotura obtenida en la hebra de acero y la suma de las cargas de rotura de los filamentos antes de retorcerlos juntos. Todo esto da como resultado una correa con una vida útil favorable.

• Una parte importante de la sección transversal de la hebra de acero está ocupada por metal. La sección de metal, también llamada "factor de llenado", de la hebra de acero en comparación con el área del círculo circunscrito más grande es al menos del 70 % o más. Esto es algo menor que una hebra Warrington, en la que se obtiene fácilmente un factor de llenado del 80 %, pero aún es suficiente para el propósito. Un factor de llenado grande permite una carga de rotura elevada dentro de un área circunscrita limitada. Además, tiene una influencia positiva en la rigidez axial de la hebra de acero, en particular en su zona de trabajo, que normalmente está entre el 2 y el 10 % de la carga de rotura mínima del refuerzo.

• La hebra de acero tiene un módulo superior al de un cordón de múltiples hebras. Normalmente, para un cordón de múltiples hebras, este valor es inferior a 175 000 N/mm2, mientras que para una hebra de acero es superior a este valor, por ejemplo, superior a 175 000 N/mm2 o incluso superior a 180 000 N/mm2. El módulo debe determinarse en la zona lineal de la curva de carga-alargamiento, es decir, con cargas superiores al 10 % de la carga mínima de rotura.

Según otra realización preferente de la correa, el número N de filamentos en la capa intermedia de las hebras de acero es igual a 5, 6, 7, 8 o 9. Un número mayor de filamentos N, por ejemplo 8 o 9, tiene la desventaja de que el núcleo debe ser mucho más grande que los otros filamentos, lo que no es una situación preferente en términos de fatiga o migración. La relación entre el diámetro del núcleo y el tercer diámetro pasa a ser de 2,26 (N=8) a 2,9 (N=9). Por otro lado, para un número pequeño de filamentos, como 5, el núcleo se vuelve pequeño y la relación entre el diámetro del núcleo y el tercer diámetro llega a ser 1,75, lo que se considera mejor. Una desviación menor del diámetro entre los filamentos es mejor que una desviación grande, ya que mejora la distribución de la fuerza entre los filamentos. Los más preferentes son N=6 (relación 1,3) y N=7 (relación 1,71).

El núcleo de la hebra de acero incorporada a la correa es una parte importante de la hebra de acero, ya que es esta parte la que tiende a desprenderse durante el uso de la correa. A continuación se describirán diferentes posibles estructuras de núcleo:

En otra realización preferente de la correa, el núcleo de las hebras de acero es un único filamento de acero. Por ejemplo, el núcleo puede ser un filamento recto y redondo hecho de acero de alta resistencia a la tracción. Esto es lo menos preferente.

En una realización alternativa, el núcleo de las hebras de acero de la correa es un único filamento de acero que comprende curvas con segmentos rectos entre ellos. Con esto se quiere decir que el filamento de acero del núcleo no es recto y tiene pequeños codos. El diámetro del núcleo "do' es ahora el diámetro del cilindro que circunscribe el núcleo y está en contacto con los codos.

La ventaja de tener un núcleo que es un único filamento de acero que comprende codos con segmentos rectos entre ellos es que los codos proporcionan al núcleo lugares para el pandeo preferente. Si, durante el uso de la correa, el núcleo de las hebras de acero se comprime, las curvas cederán primero y permitirán que el alambre del núcleo reduzca su longitud axial de una manera controlada. Si las curvas no estuvieran presentes, el alambre recto acumulará la compresión a lo largo de una distancia mucho mayor hasta el punto de que el filamento de acero del núcleo puede incluso ser empujado fuera de la hebra de acero y fuera de la correa.

Una forma alternativa de obtener un núcleo resistente a la compresión es evitar por completo la presencia de un filamento deformado helicoidal de orden cero, es decir, un filamento recto.

Una forma de evitar la presencia de un único filamento recto en el núcleo es proporcionar el núcleo como una hebra que comprende dos, tres o cuatro filamentos de acero del núcleo. Los más preferentes son dos o tres, por ejemplo, tres filamentos de acero del núcleo. Estos filamentos de acero del núcleo se retuercen juntos con una longitud de arrollamiento del núcleo que es diferente de la longitud de arrollamiento final FL de la hebra de acero. Preferentemente, la longitud de arrollamiento del núcleo es más corta que FL, por ejemplo, la mitad de FL. La dirección de arrollamiento del núcleo puede ser opuesta a la dirección de arrollamiento de la hebra de refuerzo, pero es más preferente la misma dirección de arrollamiento. Debido al trenzado de los dos, tres o cuatro filamentos de acero del núcleo, pueden soportar mejor la compresión, ya que los alambres tienen una deformación helicoidal.

También son preferentes las construcciones de arrollamiento igual para el núcleo que no tienen filamentos de deformación helicoidal de orden cero, es decir, no tienen alambre recto a lo largo del núcleo. En una realización mucho más preferente, el núcleo es una hebra semiWarrington de 12 alambres que comprende un núcleo-núcleo existente de 3 filamentos trenzados entre sí. Un 'núcleo-núcleo' es 'el núcleo de una hebra de núcleo'. En los rebajes formados por los filamentos se anidan 3 filamentos exteriores más grandes. Entre cada par de los 3 filamentos exteriores más grandes se coloca un par de filamentos más pequeños. Se da un ejemplo en el documento US 4829760. Otra realización igualmente preferente es una construcción semiWarrington de 9 alambres que comprende un núcleonúcleo de 3 alambres finos y una camisa de seis alambres de tamaño mediano y grande alternados. Un cordón de este tipo se describe en el documento US 3358435.

Alternativamente, en otra realización preferente, el núcleo puede ser una hebra que comprende un núcleo-núcleo y 5, 6 o 7 filamentos exteriores de núcleo. Los filamentos de acero exteriores del núcleo se retuercen alrededor del núcleonúcleo con una longitud de arrollamiento del núcleo que es diferente de la longitud de arrollamiento final de la hebra de refuerzo. Preferentemente, la longitud de arrollamiento del núcleo es menor que la longitud de arrollamiento final FL de la hebra de refuerzo. La dirección de arrollamiento del núcleo puede ser opuesta a la dirección de arrollamiento de la hebra de refuerzo, pero es preferente la misma dirección de arrollamiento. En una realización alternativa, el núcleo-núcleo puede ser un solo alambre de acero recto o puede ser un solo alambre de acero que tiene curvas con segmentos rectos entre ellas. El núcleo-núcleo puede soportar mejor la compresión ya que tiene un diámetro muy fino y/o está provisto de codos. Alternativamente, el núcleo-núcleo puede ser nuevamente una hebra, por ejemplo una hebra 3 x 1 rodeada por 5, 6 o 7 filamentos de acero exteriores del núcleo retorcidos alrededor del núcleo-núcleo.

En una realización alternativa, se pueden considerar construcciones Warrington para el núcleo, tal como un tipo Warrington 16 (1+5+515), un tipo Warrington 19 (1+6+616) o incluso un tipo Warrington 22 (1+7+7|7) tal como se conocen en la técnica. Aún más preferente es que el núcleo se desvíe de la construcción de tipo Warrington de la misma manera que se describió anteriormente en que existe una segunda longitud de arrollamiento de cierre que es entre dos y seis veces la segunda longitud de arrollamiento final de la longitud de arrollamiento intermedia del núcleo.

En aún otra realización, el núcleo puede ser en sí mismo un cordón en capas, tal como 1+6+12 o 3+9+15, en el que cada capa sucesiva de filamentos está retorcida alrededor del núcleo o de la hebra formada de manera intermedia con una longitud de arrollamiento diferente, pero preferentemente con la misma dirección de arrollamiento que la de la hebra de refuerzo.

En todas las realizaciones preferentes, los filamentos de acero están provistos de un revestimiento metálico o una aleación de revestimiento metálico. Dicha aleación se puede utilizar para impartir protección contra la corrosión al acero o para hacer que los filamentos se adhieran a un polímero o para combinar ambas: protección contra la corrosión y adhesión. Los revestimientos resistentes a la corrosión son, por ejemplo, zinc o una aleación de zinc y aluminio. El más preferente es un revestimiento de inmersión en caliente con bajo contenido de zinc, como se describe en el documento EP 1280958. Dicho revestimiento de zinc tiene un grosor inferior a dos micras, preferentemente inferior a una micra, por ejemplo, 0,5 pm. Una capa de aleación de zinc y hierro está presente entre el revestimiento de zinc y el acero.

Los recubrimientos metálicos que permiten la adhesión preferentes son, por ejemplo, recubrimientos de latón (aleaciones de cobre y cinc) cuando la hebra de acero se utiliza para reforzar correas de caucho. También se pueden utilizar los denominados "latones ternarios", tal como cobre-cinc-níquel (por ejemplo, 64 % en peso/35,5 % en peso/0,5 % en peso) y cobre-cinc-cobalto (por ejemplo, 64 % en peso/35,7 % en peso/0,3 % en peso), o un sistema de adhesión sin cobre, tal como cinc-níquel o cinc-cobalto.

La correa descrita permite una mayor resistencia por unidad de anchura que las correas de la técnica anterior. Esto se debe a los siguientes motivos:

(a) como el diámetro de las hebras es menor en comparación con el de los cordones de múltiples hebras de la técnica anterior con la misma carga de rotura, la anchura y el grosor totales de la correa de ascensor se pueden reducir para la misma resistencia;

(b) como la hebra de refuerzo tiene un factor de cableado más alto, se puede obtener una carga de rotura más alta con la misma área metálica, en comparación con un cordón de múltiples hebras como un cordón 7 x 7;

(c) como hay contactos de línea entre los filamentos de la hebra de refuerzo, se pueden utilizar filamentos con mayor resistencia a la tracción (por encima de 3500 N/mm2) con una menor pérdida de la suma de la carga de rotura de los filamentos en comparación con los cordones de múltiples hebras;

(d) el módulo de la hebra de refuerzo es más alto que el de los cordones de múltiples hebras de la técnica anterior.

(e) Como la relación D/p es superior a 0,55, se pueden alojar más hebras de acero dentro de la misma anchura.

Como resultado, la correa no solo es más fuerte sino que también tiene una mayor rigidez axial dentro de su zona de trabajo en comparación con una correa de la técnica anterior con cordones de acero de múltiples hebras y/o con una relación D/p más baja de la misma anchura.

En conclusión: en comparación con una correa de la técnica anterior reforzada con un cordón de acero de múltiples hebras, la correa de la invención reforzada con hebras de acero que tiene la misma área de sección transversal metálica total, es decir, que tiene la misma cantidad de acero en la correa mostrará:

• una anchura menor para al menos la misma resistencia (debido a (a));

• una carga de rotura más alta para el mismo peso de refuerzo (debido a (b) y (c));

• una rigidez axial más alta para el mismo peso (debido a (d)).

Por ejemplo, en el caso de una correa de ascensor, el elemento (e) dará como resultado un ascensor que bajará menos al entrar en él. La sensación del ascensor también es más "sólida" al entrar en la cabina en comparación con los ascensores de la técnica anterior en los que la entrada es más "elástica".

Breve descripción de las figuras en los dibujos

La figura 1 muestra una sección transversal de la correa de ascensor de la invención con las hebras de acero. La figura 2 muestra la sección transversal de una hebra de acero preferente del tipo 3+6+616 en la longitud de arrollamiento final que es particularmente preferente para reforzar la correa de la invención;

la figura 3 muestra la sección transversal de una realización alternativa de la hebra de acero del tipo 3+7+717 en la longitud de arrollamiento final que es particularmente preferente para reforzar la correa de la invención; la figura 4 muestra la sección transversal de otra realización alternativa de la hebra de acero del tipo (1+6)+7+717 que es particularmente preferente para reforzar la correa de la invención.

La figura 5 muestra una sección transversal de una realización de una hebra de acero en la que el núcleo tiene una construcción de arrollamiento igual.

En las figuras, los elementos similares en varias realizaciones llevan el mismo dígito de unidad y de decenas. El dígito de centena se refiere al número de la figura.

Modo(s) de llevar a cabo la invención

Al llevar la invención a la práctica, se deben tener en cuenta las siguientes limitaciones:

• La disposición de las hebras de acero en la correa debe determinarse en una sección transversal perpendicular de la correa, es decir, perpendicular a la dimensión de longitud de la correa;

• La disposición de los filamentos se determina en una sección transversal de la correa.

• Una 'construcción' de un cordón de acero que comprende filamentos de acero está determinada únicamente por los diámetros de los filamentos, las longitudes de arrollamiento y cómo están dispuestos los filamentos en una sección transversal;

• El diámetro de los filamentos de acero se puede medir hasta la micra (pm). El diámetro de un filamento redondo es el promedio del diámetro de calibre más grande y más pequeño. Los filamentos cuya diferencia entre el diámetro de calibre más grande y más pequeño es inferior a 7 pm se consideran 'redondos';

• La tolerancia en los diámetros de los filamentos de acero se establece en -4 a 4 micras (pm) a partir del diámetro nominal. Por lo tanto, dos filamentos que muestran una diferencia de diámetro que es menor de 8 pm (8 pm no incluidos) se tratarán como si tuvieran el mismo diámetro;

• La tolerancia en las longitudes de arrollamiento está entre -5 % y 5 % del valor nominal. La longitud de arrollamiento se determina según los "Procedimientos acordados internacionalmente para el ensayo de cordones de acero para neumáticos", Capítulo E4 "Determinación de la longitud y la dirección del arrollamiento", publicados por BISFA, "La Oficina Internacional para la Normalización de Fibras Artificiales".

• La longitud de arrollamiento de cierre se calcula según la fórmula {1} basada en los diámetros medidos del núcleo y el diámetro y el número de filamentos de la capa intermedia.

La figura 1 muestra una sección transversal perpendicular de la correa 100 de la invención que muestra las características principales de la correa. El grosor "t" es la dimensión más pequeña de la correa. Perpendicular al grosor "t" y la dimensión de longitud es la anchura "W" de la correa. Una serie de hebras de acero 104 - en este caso 10 -están incrustadas en una camisa de polímero 102. Las hebras de acero tienen un diámetro indicado "D" y los centros de las hebras de acero están separados por un paso "p". La lente 106 muestra la hebra de acero dW21 como se explica con más detalle en la figura 2.

Una correa de este tipo se fabrica mediante las técnicas conocidas en la técnica, tal como la extrusión de hebras de acero dispuestas en paralelo a través de un único cabezal de extrusión o laminando hebras de acero desenrolladas en paralelo entre dos láminas, siendo el primer procedimiento más preferente que el segundo.

La figura 2 muestra una hebra de acero 200 ('dW21') particularmente adecuada para su uso en la correa de la invención. Tiene un núcleo 203 que comprende tres filamentos 202 de un tamaño de 120 gm de diámetro trenzados entre sí con un arrollamiento de 3,8 mm en la dirección Z. El núcleo 203 tiene, por tanto, un diámetro 'dü' de 259 gm. Los filamentos de acero de la capa intermedia 204 tienen un primer diámetro de 210 gm. El número N se ha establecido en 6. La capa intermedia está rodeada por una capa exterior que consta de 12 filamentos de acero: 6 segundos filamentos de acero 206 y 6 terceros filamentos de acero 208. El segundo diámetro es de 223 gm. El tercer diámetro es de 170 gm. El primer radio 205 es de 130 gm. El segundo radio 212 es de 500 gm, el tercer radio 210 es de 510 gm. El primer, segundo y tercer radio se pueden calcular mediante trigonometría simple a partir de los tamaños de filamento medidos y/o de una sección transversal. El espacio entre los filamentos de la capa exterior en la longitud de arrollamiento final es de 11 gm. El diámetro de la hebra es de 1,02 mm.

De la fórmula {1} se deduce que la longitud de arrollamiento de cierre CL es de 2,56 mm. En esta longitud de arrollamiento, el espacio entre los filamentos intermedios está cerrado. La longitud de arrollamiento final con la que se retuercen entre sí el núcleo, los filamentos de la capa intermedia y los filamentos de la capa exterior para formar el producto final es de 10 mm. Por lo tanto, la longitud de arrollamiento final está comprendida entre 2xCL, es decir, 5,12 mm, y 6xCL, es decir, 15,36 mm.

Esta hebra de refuerzo resultó ser una gran mejora con respecto al cordón de múltiples hebras 7x3x0,15, que es bien conocida para reforzar correas sincrónicas. Este último se compone de 7 hebras trenzadas entre sí con un arrollamiento de 8 mm en la dirección S (alternativamente Z), de las cuales cada hebra consta de tres filamentos retorcidas entre sí con una separación de 9 mm en la dirección Z (alternativamente S). Tenga en cuenta que tanto el dW21 como el 7x3x0,15 tienen la misma cantidad de filamentos.

La Tabla 1 muestra una comparación de los parámetros principales de ambos:

Tabla 1

Por 'MBL' se entiende la 'Carga de rotura mínima'. Esta es la carga de rotura más baja que se puede esperar en función de las variaciones estadísticas de 6 sigma. Para el propósito de esta solicitud, se establece en un 7 % inferior a la carga de rotura real.

Con 'Rigidez axial entre el 2 y el 10 % de la MBL' (EA) se entiende la relación entre la diferencia de carga AFentre el 2 y el 10 % de la MBL (en N) dividida por As la diferencia de elongación (en %) entre estos puntos. Es una medida importante para la elongación en la zona de trabajo de la hebra de refuerzo. En la fórmula: AF = (EA) As.

El 'módulo en la zona lineal' se toma en una zona de la curva de elongación de carga que es lineal, por ejemplo, en una zona por encima del 10 % de la MBL.

Cuando se utiliza en una correa tal como una correa de ascensor o una correa sincrónica, la hebra de refuerzo según la invención muestra las siguientes características ventajosas:

• La resistencia por diámetro es mucho mayor, lo que implica que para el mismo paso de los cordones de refuerzo en la correa, ¡se puede obtener una resistencia mucho mayor! De hecho, la resistencia del dW21 es casi el doble en comparación con la de 7x3x0,15. Esto se debe a los contactos de línea en la hebra de refuerzo en lugar de los contactos puntuales en los cordones de múltiples hebras. Esto también abre la posibilidad de utilizar filamentos con mayor resistencia a la tracción.

• En la zona de trabajo de la correa, la rigidez axial es mayor en la hebra de refuerzo en comparación con la del cordón de múltiples hebras. Esta es una mejora importante, ya que la correa se alargará menos para el mismo número de cordones.

Para gran sorpresa de los inventores, la hebra de refuerzo no mostró ninguna migración del núcleo en pruebas prolongadas en correas. De hecho, los ensayos anteriores con correas que comprendían hebras Warrington auténticas en correas mostraron inevitablemente migración del núcleo.

Los inventores atribuyen esto a dos características principales:

• El uso de un núcleo que existe a partir de una hebra 3x1. La forma helicoidal de los filamentos acepta más compresión que un filamento recto único;

• La presencia de espacios en la capa intermedia permite que los filamentos de acero presentes en ella adopten posiciones ligeramente diferentes, absorbiendo así la compresión sin desprenderse.

En la Tabla 2 se puede encontrar una comparación particular de una correa con una anchura 'W' de 25 mm y un grosor 't' de 5 mm con el cordón de la invención y el cordón de la técnica anterior:

Tabla 2

Mediante el uso de la hebra de la invención, la carga de rotura de la correa aumenta en un 84 %, mientras que la masa de acero por unidad de área solo aumenta en un 60 %. La rigidez axial de la correa en la zona de trabajo también aumenta debido al uso de la hebra de la invención en combinación con el aumento de la masa de acero.

Aunque la hebra de refuerzo dW21 presenta cierta rugosidad superficial debido a los diferentes radios segundo y tercero, esta rugosidad superficial es mucho menor que la de, por ejemplo, un cordón de tipo 7x7. Si bien para un cordón de 7x7 el uso de un adhesivo no es absolutamente necesario, resulta beneficioso utilizar una imprimación orgánica para fomentar la adhesión entre la hebra de refuerzo según la invención y la camisa de polímero. Para el caso descrito se utilizó un silano organofuncional. Se necesitaron 650 N para extraer una longitud de 12,5 mm de hebra de acero dW21 de la correa. La fuerza de adhesión por unidad de longitud es, por tanto, 52 N/mm, que es mayor que 30 veces el diámetro de la hebra de refuerzo, es decir, 39 N por mm de hebra incrustada.

La figura 3 muestra otra implementación 'dW24' de la hebra de acero 300 con N igual a 7. Se describe mediante la siguiente fórmula (los paréntesis indican diferentes etapas de torsión, los números representan diámetros de filamentos en milímetros; los subíndices indican longitud de arrollamiento en mm y dirección de arrollamiento):

[(3x0.1 8)5.6<s>+7<x>O.26+7<x>0.285|0. 18]iss

El núcleo 303 es una hebra 3x1 de tres filamentos 302 de 0,18 retorcidos entre sí con un arrollamiento de 5,6 mm en la dirección 's'. Alrededor del núcleo 303 hay una capa intermedia de 7 filamentos de acero 304 con un primer diámetro de 0,260 mm. En la capa exterior, los filamentos 306 de 0,285 mm se alternan con filamentos 308 de 0,18 mm. La imagen especular es igualmente posible (todas las direcciones de arrollamiento invertidas).

Las características geométricas importantes se identifican en la Tabla 3 a continuación:

Tabla 3

Las propiedades mecánicas de esta hebra de refuerzo se comparan con las de una construcción 7x7 de diámetro 1,6 mm que es muy popular para reforzar las correas de los ascensores (véase US 6739433): Tabla 4.

Tabla 4

Aunque el 7x7/1,6 tiene un diámetro mayor, la rigidez axial en la zona de trabajo (entre el 2 y el 10 % de MBL) es menor que para la hebra de refuerzo de la invención. El cordón está en prueba y no muestra migración del núcleo. La figura 4, Tabla 5 ilustran otra hebra de acero dW34 más que se puede utilizar en la correa de la invención de la siguiente realización:

[(0.24+6x0.23)7.2 z+9x0.33+9x0.30|0.21 ]i6.8z

La fórmula debe leerse de la misma manera que en el ejemplo anterior. La imagen especular (toda en la dirección 's') tendrá propiedades iguales.

Tabla 5

En la Tabla 6 se muestra una comparación de los datos mecánicos con 7x7 de igual diámetro de 1,8 mm: Tabla 6

Para el mismo diámetro de 1,80 mm se obtiene una carga de rotura mucho mayor. También la rigidez axial en la zona de trabajo de entre el 2 y el 10 % de la MBL es mucho mayor. Esto da como resultado un comportamiento axialmente más rígido en la zona donde se utiliza el refuerzo, es decir, en la zona de trabajo de una correa.

La Tabla 7 muestra la comparación de dos correas de ascensor reforzadas con hebra dW34 (dW34 (1) y dW34 (2)), en comparación con el cordón de múltiples hebras ('pa') 7x7/1,8 de la técnica anterior comúnmente utilizado.

Tabla 7

La primera versión de la correa de la invención dW34 (1) es geométricamente idéntica a la correa de la técnica anterior 7x7x/1,8 (pa). El uso de hebras de refuerzo dW34 produce inmediatamente un aumento de la carga de rotura de la correa del 49 %, con solo un aumento de la masa superficial de acero en la correa del 30 %. El aumento de la masa de acero contribuye a una mayor rigidez axial en la zona de trabajo.

Al disminuir el paso entre hebras, pasando de 10 a 12 hebras, la relación D/p aumenta por encima de 0,72: véase la columna dW34 (2). La carga de rotura de la correa es entonces un 79 % mayor que la de la técnica anterior con solo un aumento de la masa de acero del 57 %.

Para alcanzar la misma carga de rotura de la correa de 70,8 kN con la construcción 7x7/1,8 de la técnica anterior, se necesitaría una relación D/p imposible de 1,08, es decir, los cordones se cruzarían entre sí.

Al utilizar un adhesivo orgánico como el silano organofuncional descrito, se puede alcanzar un valor de adhesión de 120 N/mm, que es muy superior al 20xD de 36 N/mm y también superior al 30xD, es decir, 54 N/mm.

En una alternativa de la realización, el núcleo de la realización dW34 (1+6) se sustituye por una construcción de arrollamientos iguales del siguiente tipo:

[(3x0.18+3x0.15|0.22|0.15)7.2z+9x0.33+9 x0.30|0 .21]i6.8z

En la figura 5 se representa una sección transversal de la hebra de refuerzo con dicho núcleo. Los filamentos de la capa exterior son como en la figura 4. Solo el núcleo es diferente. El núcleo-núcleo está formado por tres filamentos 501 de diámetro 0,18. La notación 3x0,15|0,22|015 indica que la capa exterior del núcleo está formada por tres grupos de tres filamentos cada vez: un filamento intermedio de mayor tamaño (0,22 mm, indicado como 502) que tiene dos filamentos vecinos de menor diámetro (0,15 mm, indicado como 511). Esto da como resultado un núcleo bastante redondo 503 de 0,70 mm de diámetro.

En todos los ejemplos anteriores, los alambres están galvanizados por inmersión en caliente con un peso de recubrimiento de 5 gramos por kilogramo de hebra.

Una correa sincrónica se construye de manera muy similar a la correa 100, excepto que un lado de la correa está provisto de dientes para acoplarse con una polea dentada.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Correa (100) como la utilizada como elemento de tensión en ascensores, que comprende una pluralidad de hebras de acero (104) y una camisa de polímero (102), teniendo dicha correa una dimensión de longitud, una dimensión de anchura ('W') y una dimensión de grosor ('t'), teniendo dichas hebras de acero un diámetro de hebra de acero ('D') y un centro de hebra de acero, estando orientadas dichas hebras de acero (104) a lo largo de la dimensión de longitud y mantenidas en relación paralela por dicha camisa de polímero (102), en la que dichos centros de hebras de acero están alineados en la dimensión de anchura ('W') y en la que los centros de las hebras de acero vecinas están separados por un paso ('p'), en la que la relación de dicho diámetro de hebra de acero con respecto a dicho paso es mayor que 0,55,

caracterizada por que

dichas hebras de acero están provistas de una imprimación orgánica que fomenta la adhesión entre las hebras de acero y el polímero de dicha camisa de polímero (102), y en la que dicha imprimación orgánica es una del grupo que comprende silanos organofuncionales, zirconatos organofuncionales o titanatos organofuncionales, y en la que el polímero de dicha camisa de polímero (102) es poliuretano termoplástico basado en poliéter poliol o poliuretano termoplástico basado en policarbonato poliol, en la que dichas hebras de acero se adhieren a dicha camisa de polímero con una fuerza axial de adhesión por unidad de longitud en newton por milímetro que es al menos 20 veces el diámetro de la hebra de acero en milímetros.

2. Correa (100), según la reivindicación 1, en la que dichas hebras de acero (104) están provistas de dicha imprimación orgánica solo en la superficie exterior de dichas hebras de acero.

3. Correa (100), según la reivindicación 1 o 2, en la que dichas hebras de acero se adhieren (104) a dicha camisa de polímero (102) con una fuerza axial de adhesión por unidad de longitud en newton por milímetro que es al menos 30 veces el diámetro de la hebra de acero en mm ('D').

4. Correa (100), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dichas hebras de acero (104, 200, 300, 400, 500) comprenden un núcleo (203, 303, 403, 503) que tiene un diámetro de núcleo y filamentos de acero, estando organizados dichos filamentos de acero en

- una capa intermedia que comprende N primeros filamentos de acero (204, 304, 404, 504) dispuestos circunferencialmente alrededor de dicho núcleo (203, 303, 403, 503), teniendo dichos primeros filamentos de acero un primer diámetro, siendo dicho diámetro de núcleo y dicho primer diámetro tales que se forma un espacio entre dichos primeros filamentos de acero y

- una capa exterior que comprende 2N filamentos de acero (206, 208; 306, 308; 406, 408; 506, 508) dispuesta circunferencialmente alrededor de dicha capa intermedia,

dichos filamentos de acero de dicha capa intermedia y dicha capa exterior están retorcidos alrededor de dicho núcleo con la misma longitud y dirección de arrollamiento final y en la que dicha longitud de arrollamiento final es mayor que dos veces y menor que seis veces la longitud de arrollamiento de cierre, siendo dicha longitud de arrollamiento de cierre aquella longitud de arrollamiento en la que se cierra el espacio entre dichos primeros filamentos de acero de la capa intermedia.

5. Correa (100), según la reivindicación 4, en la que no hay espacio entre los filamentos de acero de la capa exterior (206, 208; 306, 308; 406, 408; 506, 508) en la longitud de arrollamiento final de dichas hebras de acero.

6. Correa (100), según la reivindicación 4 o 5, en la que dicha capa exterior de dichas hebras de acero comprende - N segundos filamentos de acero (206, 306, 406, 506) de un segundo diámetro, siendo dichos N segundos filamentos de acero tangentes a un segundo círculo circunscrito (212) que tiene un segundo radio y

- N terceros filamentos de acero (208, 308, 408, 508) de un tercer diámetro, siendo dichos N terceros filamentos de acero tangentes a un tercer círculo circunscrito (210) que tiene un tercer radio

siendo dicho segundo diámetro mayor que dicho tercer diámetro, ocupando dichos segundos filamentos de acero (206, 306, 406, 506) y dichos terceros filamentos (208, 308, 408, 508) posiciones alternas en dicha capa exterior, y en la que el segundo radio es diferente del tercer radio.

7. Correa (100), según la reivindicación 6, en la que el segundo radio de la hebra de acero es mayor que el tercer radio.

8. Correa (100), según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en la que dicha hebra de acero (104, 200, 300, 400, 500) tiene un módulo que es superior a 175000 N/mm2.

9. Correa (100), según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en la que en dichas hebras de acero (200, 300, 400, 500) el número N es igual a 5, 6, 7, 8 o 9.

10. Correa (100), según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en la que dicho núcleo de dichas hebras de acero es un único filamento de acero que comprende curvas con segmentos rectos entre ellas.

11. Correa (100), según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en la que dicho núcleo (203) de dichas hebras de acero es una hebra de arrollamiento igual en la que todos los filamentos de acero del núcleo están libres de deformaciones helicoidales de orden cero y están retorcidas entre sí con una longitud de arrollamiento del núcleo diferente de la longitud de arrollamiento final de dicha hebra de acero.

12. Correa, según la reivindicación 11, en la que el número de filamentos de acero del núcleo es dos, tres o cuatro y dichos filamentos de acero tienen un diámetro igual.

13. Correa, según la reivindicación 11, en la que el número de filamentos de acero del núcleo es nueve o doce y en la que dichos filamentos de acero del núcleo están dispuestos en una construcción semiWarrington.

14. Correa, según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en la que el núcleo de dichas hebras de acero es una hebra que comprende un núcleo-núcleo y 5, 6 o 7 filamentos de acero exteriores del núcleo retorcidos alrededor de dicho núcleo-núcleo con una longitud de arrollamiento del núcleo diferente de la longitud de arrollamiento final de dicha hebra de refuerzo.

15. Correa, según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 14, en la que dichos filamentos de acero de dichas hebras de acero están provistos de un revestimiento metálico o de una aleación de revestimiento metálico.