RS58186B1

RS58186B1 - Čelično uže sa smanjenim zaostalim torzijama

Info

Publication number: RS58186B1
Application number: RS20190032A
Authority: RS
Inventors: Jan Gallet; Rik Mullebrouck; Ghislain Doornaert
Original assignee: Bekaert Sa Nv
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2019-03-29
Also published as: PL3140452T3; US20170073888A1; US10487448B2; JP2017515008A; WO2015169521A1; CN106460317B; EP3140452A1; SI3140452T1; EA201692253A1; KR20160148561A; TR201900178T4; CN106460317A; BR112016022535A2; ES2704894T3; HUE041772T2; EP3140452B1; BR112016022535B1; PT3140452T; KR102382512B1; JP6556164B2

Description

Opis

Oblast tehnike

[0001] Pronalazak se odnosi na čelično uže prilagođeno za ojačavanje prekidajućeg sloja ili sloja pojasa u gumenom pneumatiku. Pronalazak se takođe odnosi na opremu za uvijanje i na postupak pomoću koje se pravi takvo čelično uže.

Stanje tehnike

[0002] Čelična užad za ojačavanje prekidajućeg sloja ili slojeva pojasa u gumenom pneumatiku su dobro poznata u stanju tehnike.

[0003] US-A-4,408,444 opisuje M+N konstrukciju, a posebno 2+2 konstrukciju. Ovo uže ima dve grupe vlakana, prvu grupu sa M, poželjno dva vlakna i drugu grupu sa N, poželjno dva vlakna. Ovo uže, barem u njegovom 2+2 izvođenju, ima prednost potpunog prodiranja gume bilo da je dovedeno do naprezanja ili ne. Međutim, ova konstrukcija užeta ima nedostatak u tome što ima relativno slabu granicu zamora i preveliki prečnik užeta.

[0004] U pokušaju ublažavanja ovih nedostataka, EP-B1-0 466 720 predlaže sličnu ali različitu konstrukciju M+N. Razlika je u tome što vlakna jedne grupe imaju prečnik vlakna koji se razlikuje od vlakana druge grupe. Rezultat je povećanje granice zamora a, ponekad, smanjenje prečnika užeta za isti efekat ojačanja.

[0005] M+N konstrukcije sa razlikom u prečnicima vlakana, međutim, teško je obraditi tokom proizvodnje guma, posebno u automatizovanom sistemu. Vlakna sa razlikom u prečniku imaju različite nivoe zasićenja zaostalih torzija. Nastala užad su podložna proširenju. Čelična užad su manje stabilna i integracija takvih čeličnih užadi u slojevima gume dovodi do podizanja vrha gumenih slojeva, tj. jedna ili više ivica se podiže.

[0006] Prilikom primene torzija na čeličnu užad ili čelično vlakno, prvi posmatrani fenomen je linearan, tj. broj zaostalih torzija jednak je broju primenjenih torzija. Dalje povećanje broja primenjenih torzija dovodi do povećanja zaostalih torzija, ali ne u istom stepenu: u smanjenim količinama. Drugim rečima, primećuje se fenomen zasićenja. Čim više nema povećanja zaostalih torzija, dostignut je nivo zasićenja zaostalih torzija.

[0007] Nivo zasićenja zaostalih torzija čeličnog vlakna zavisi od materijala čeličnog vlakna, zatezne čvrstoće čeličnog vlakna i, naročito, od prečnika čeličnog vlakna.

[0008] Da bismo se nosili s problemom podizanja vrha, WO-A1-2012/128372 predlaže 2xdc+Nxdskonstrukciju gde je prečnik vlakna grupe jezgra dcveći od prečnika vlakna grupe plašta dsi gde su dva vlakna jezgra plastično deformisana do te mere da formiraju talas sa takvom amplitudom da se čelična vlakna jezgra dobro pričvrste u gumu u krajnjem gumenom sloju. Ovo pričvršćivanje sprečava bilo kakav negativan efekat zaostalih torzija i smanjuje podizanje vrha bilo kog ojačanog gumenog sloja.

[0009] Međutim, 2xdc+NxdsWO-A1 -2012/128372 pati od proširenja i rizikuje da postane manje robusna ili manje stabilna konstrukcija.

[0010] Termin 'proširenje' odnosi se na fenomen širenja krajeva vlakana ili krajeva niti nakon rezanja čelične užadi ili čelične niti. Čelično uže bez proširenja ne pokazuje ovo širenje, vlakna ili niti ostaju više ili manje u svom položaju nakon rezanja.

[0011] Sve patentne prijave JP-A-2013199194, JP-A-2013199193, JP-A-2013199191, JP-A-2013199717, JP-A-2013199195, JP-A-2013199190, JP-A-2013199189 prikazuju 2xdc+Nxdskonstrukcije od čeličnih užadi, ali ne nude rešenje problema proširenja a ni rešenje za preveliko talasanje čeličnih vlakana.

[0012] JP-H-06-306784 prikazuje način proizvodnje konstrukcije 2 (jezgra) 2 (plašt) čeličnog užeta pomoću mehanizma sa dvostrukim uvijanjem gde se koristi turbina ili mehanizam za lažno uvijanje. Čelična vlakna jezgra i vlakna čeličnog plašta imaju isti prečnik.

[0013] US-A-5,487,262 prikazuje postupak i uređaj za izradu čelične užadi, gde se koriste dva mehanizma za lažno uvijanje u nizu.

Prikaz pronalaska

[0014] Opšti cilj pronalaska je da se izbegnu nedostaci stanja tehnike.

[0015] Poseban cilj pronalaska je da se obezbedi čelično uže bez proširenja.

[0016] Drugi cilj pronalaska je da se obezbedi čelično uže sa smanjenom plastičnom deformacijom.

[0017] Još jedan cilj pronalaska je da se obezbedi čelično uže sa poboljšanom robusnošću.

[0018] Još jedan cilj ovog pronalaska je da zadrži povećanje vrha gumenog sloja ojačanog čeličnim užetom prema ovom pronalasku niskim ili nultim.

[0019] Prema prvom aspektu pronalaska dato je čelično uže prilagođeno za ojačavanje prekidajućeg sloja ili sloja pojasa u gumenom pneumatiku. Izrazi "prilagođeni da ojačaju prekidajući sloj ili sloj pojasa u gumenom pneumatiku" odnose se na čeličnu užad gde su čelična vlakna napravljena od običnog ugljeničnog čelika (videti primer u daljem tekstu), koja imaju prečnik vlakna u opsegu od 0.10 mm do 0.40 mm, npr. u rasponu od 0.12 mm do 0.35 mm, imaju dovoljnu zateznu čvrstoću (čvrstoća vlakana Rmu rasponu od 1500 MPa do 4000 MPa i više) i opremljeni su premazom koji poboljšava adheziju sa gumom kao što je binarna obloga od mesinga ili trostruko cink-kobalt-bakarno oblaganje ili oblaganje cinkbakrom-niklom.

[0020] Čelično uže sadrži grupu jezgra i grupu plašta. Poželjno je da se čelično uže sastoji samo od grupe jezgra i grupe plašta.

Grupa jezgra ima dva do četiri čelična vlakna sa prvim prečnikom dc, na primer dva čelična vlakna prečnika dc.Poželjno je da čelična vlakna imaju približno istu zateznu čvrstoću i isti sastav čelika.

Grupa plašta ima jedan do šest čeličnih vlakana sa drugim prečnikom ds, na primer dva do četiri vlakna sa drugim prečnikom ds. Poželjno je da čelična vlakna plašta imaju približno istu zateznu čvrstoću i isti sastav čelika.

Prvi prečnik dcje veći od drugog prečnika ds. Poželjno je da je odnos prečnika dc/dsu opsegu od 1.10 do 1.70, poželjno od 1.10 do 1.50. Dva do četiri jezgra čeličnih vlakana su netaknuta ili imaju korak uvijanja veći od 300 mm. Grupa plašta i grupa jezgara su zakrivljena jedna oko druge sa korakom uvijanja užeta u smeru uvijanja užeta.

[0021] Odnos apsolutne vrednosti razlike u zaostalim torzijama grupe jezgra i grupe plašta prema apsolutnoj vrednosti razlike u nivou zasićenja između osnovne grupe i grupe plašta kreće se od 0.15 do 0.65, poželjno od 0.15 do 0.60, na primer od 0.15 do 0.55, na primer od 0.25 do 0.50. Ovo važi u slučaju da celo uže nema preostalih torzija.

[0022] Nivo zasićenja se izražava brojem uvijanja po metru. Količina zaostalih torzija se takođe izražava u broju uvijanja po metru.

[0023] Preostale torzije čelične užadi ili čeličnog vlakna se određuju na sledeći način: Jedan kraj čelične užadi ili čeličnog vlakna određene dužine može se slobodno uvijati, a drugi kraj je fiksiran. Broj ili broj uvijanja se broje i beleži se njihov smer.

[0024] Način na koji će se odrediti zaostale torzije osnovne grupe ili grupe plašta će biti objašnjene u nastavku.

[0025] Nivo zasićenosti čeličnog vlakna je maksimalni broj elastičnih torzija (izraženih kao broj uvijanja po metru) koje se mogu primeniti na čelično vlakno. Nivo zasićenja grupe jednakih čeličnih vlakana, tj. jednakog prečnika, sastava i zatezne čvrstoće, jednak je nivou zasićenja pojedinačnog čeličnog vlakna te grupe. U praksi, nivo zasićenja se određuje ili meri pre procesa uvijanja.

[0026] Za primenjene torzije u S-smeru, zaostale torzije koje čine korak uvijanja ili obrtanje imaju pozitivan predznak, zaostale torzije koje čine korak uvijanja ili obrtanje duže imaju negativan predznak. Za primenjene torzije u Z-smeru važi suprotno.

Pronalazak je naročito pogodan za čelične konstrukcije od čeličnih užadi napravljenih pomoću mehanizma sa dvostrukim, jer se sa dvostrukim uvijanjem pojedinačna čelična vlakna mogu podvrgnuti samostalnom uvijanju, što nije slučaj sa čeličnom užadi načinjenim pomoću cevastog užeta na normalan način. U predmetnom pronalasku, vlakna čeličnog plašta su poželjno uvijena sama oko sebe. Ovo pojedinačno uvijanje čeličnih vlakana, pored uvijanja grupa i užeta, može povećati količinu zaostalih torzija grupe plašta.

[0027] Karakteristična osobina čeličnog užeta prema pronalasku može se napisati sledećom formulom:

[0028] Odnos p je odnos torzionog zazora meren na (maksimalnoj) torzionoj praznini koja bi se mogla dobiti u slučaju da se ne koristi mehanizam sa dvostrukim lažnim uvijanjem. Zbog upotrebe mehanizma sa dvostrukim lažnim uvijanjem, razmera p može se zadržati između pomenutih granica. Ovaj smanjeni nivo razlike u zaostalim torzijama između grupe jezgara i grupe plašta doprinosi robusnijoj čeličnoj užadi sa smanjenim ili čak potpunim izbegavanjem proširenja i bez potrebe za visokim nivoima plastične deformacije i velikih amplituda talasa vlakana čeličnog užeta. Zbog smanjenog nivoa razlike u zaostalim torzijama, potreba za pričvršćivanjem vlakana jezgra u gumenom sloju je manje izražena.

[0029] EP-A1-2 060 673 prikazuje 2x0.23 4x0.21 čelično uže koje se proizvodi pomoću cevaste mašine za spajanje. Primenjivanjem iznad date formule ρ = |RTc - RTs|/|SLc - SLs| na čelično uže daje vrednosti p ispod 0.10.

[0030] Nema potrebe da se zaostale torzije grupe jezgara i/ili grupe plašta pojedinačno ili odvojeno dovedu do nule kako bi se dostigle prednosti odsustva proširenja i povećanja robusnosti. Naprotiv, dovođenje zaostalih torzija na nulu zahtevalo bi previše energije u procesu uvijanja.

[0031] Prema drugom poželjnom izvođenju, količina zaostalih torzija grupe jezgra je značajno različita od količine zaostalih torzija grupe plašta.

[0032] U skladu sa poželjnim izvođenjem, vlakna od jednog do šest čeličnih užadi prema pronalasku su uvijena jedna oko drugih sa korakom uvijanja užeta i u smeru uvijanja užeta.

[0033] Poželjna konstrukcija užeta u skladu sa prvim aspektom pronalaska ima osnovnu grupu sa dva osnovna čelična vlakna i grupu plašta sa tri čelična vlakna. Dakle, poželjna konstrukcija užeta je 2xdc+ 3xds.

[0034] Kao što je pomenuto, zbog niskog nivoa zaostalih torzija u čeličnim vlaknima i čeličnim vlaknima plašta, plastična deformacija pojedinačnih čeličnih vlakana može se smanjiti.

[0035] Kao rezultat tako smanjene plastične deformacije, svako od čeličnih vlakana jezgra može imati talasnu visinu hckoja se kreće od 2.2xdcdo 2.7xdc.

[0036] Slično tome, svako od niti vlakna može imati visinu talasa hskoja se kreće od 2.2xdsdo 3.9xds.

[0037] Zbog smanjene plastične deformacije pojedinačnih čeličnih vlakana, linearna gustina iz ovog pronalaska je takođe smanjena, npr. za više od jednog procenta. Na kraju to dovodi do ojačane gumenog sloja i gume sa smanjenom težinom.

[0038] Poželjno je da čelično uže u skladu sa prvim aspektom pronalaska nema proširenje.

[0039] Takođe, poželjno je da čelično uže ima zateznu čvrstoću koja prelazi 2500 MPa, npr. preko 2700 MPa. Čelično uže poželjno ima prekidno opterećenje veće od 450 Njutna, npr. preko 500 Njutna.

[0040] Prema drugom aspektu pronalaska, obezbeđen je gumeni sloj koji se sastoji od više čeličnih užadi u skladu sa prvim aspektom pronalaska. Čelična užad su poređana paralelno jedna pored druge sa gustoćom koja se kreće od 6 krajeva po cm do 12 krajeva po cm, npr. od 6.5 krajeva po cm do 11 krajeva po cm. Debljina gumenog sloja se kreće od 0.65 mm do 1.6 mm, npr. od 0.7 mm do 1.5 mm i je npr. 1.2 mm. Gumeni sloj ima podizanje vrha ispod 10 mm, npr. ispod 5 mm. Ovo smanjenje u porastu vrhova olakšava automatsku obradu gumenih slojeva u proizvodnji guma.

[0041] Pre integrisanja u pojas ili prekidajućeg sloja gume, guma ojačana čeličnim užetom se reže u sloj sa oblikom paralelograma, tj. sa dva oštra ugla i dva tupa ugla. Porast vrha je fenomen da oštar ugao sloja može pokazati porast, tj. udaljenost od baze. Porast vrha je vertikalno rastojanje u mm između osnove i oštrog ugla sloja. Veličina podizanja vrha je uglavnom rezultat ostataka torzije pojedinačnih užadi. Kako se podizanje vrha odnosi samo na jedan ugao sloja, njegova veličina je nezavisna od dužine i širine gumenog sloja.

[0042] Oprema za proizvodnju m n užeta u skladu sa prvim aspektom pronalaska sastoji se od mehanizma sa dvostrukim uvijačem i priključnih kalemova postavljenih na prvoj strani mehanizma sa dvostrukim uvijanjem za snabdevanje dva do četiri jezgra čeličnih vlakana mehanizmom sa dvostrukim uvijanjem.

U slučaju manjeg broja priključnih kalemova od broja osnovnih vlakana, neka vlakna jezgra su višestruko namotana paralelno na kalem.

Mehanizma sa dvostrukim uvijanjem sadrži stacionarno ležište. Ležaj nosi priključne kalemove za snabdevanje od jednog do šest čeličnih vlakana do jedne montažne tačke unutar mehanizma sa dvostrukim uvijanjem.

Kao što je slučaj sa brojem priključnih kalemova za snabdevanje koji se nalaze izvan mehanizma sa dvostrukim uvijanjem, takođe može biti manje priključnih kalemova od broja vlakana plašta, naime kada je primenjeno višestruko namotavanje.

Oprema dalje sadrži kalem za užad za primanje uvijenog čeličnog užeta koja napušta mehanizma sa dvostrukim uvijanjem. Ovaj kalem za užad je postavljen na drugu stranu mehanizma sa dvostrukim uvijanjem, poželjno suprotno prvoj strani.

Oprema dalje sadrži prvi mehanizma sa lažnim uvijanjem i drugi mehanizam sa lažnim uvijanjem. Prvi mehanizam sa lažnim uvijanjem za uvijanje i drugi mehanizam sa lažnim uvijanjem za uvijanje su smešteni između mehanizma sa dvostrukim uvijanjem i kalema užeta.

To je zbog drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem koji se okreće u suprotnom smeru od prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem, tako da se nivo preostalih torzija i grupe jezgra i grupe plašta dovodi do prihvatljivog niskog nivoa.

[0043] Izraz "mehanizam sa lažnim uvijanjem" se odnosi na uređaj koji primenjuje određeni broj uvijanja u prvom smeru (npr. S) vlakna ili užeta, odmah praćen istim brojem uvijanja u suprotnom smeru (npr. Z). Efekat na broj primenjenih torzija je nula, ali mehanizam sa lažnim uvijanjem ima uticaj na broj zaostalih torzija.

[0044] Prema trećem aspektu predmetnog pronalaska, obezbeđena je metoda proizvodnje m n užeta u skladu sa prvim aspektom pronalaska.

Ova metoda obuhvata sledeće korake:

i. odmotavanje čeličnih vlakana iz jednog ili više priključnih kalemova;

ii. vođenje odmotanih čeličnih vlakana u mehanizmu sa dvostrukim uvijanjem koji rotira u smeru dvostrukog uvijanja;

iii. primenu prvog uvijanja u prvom smeru na čelična vlakna jezgra;

iv. odmotavanje čeličnih vlakana iz jednog ili više priključnih kalemova unutar mehanizma sa dvostrukim uvijanjem;

v. dovođenje rastavljenih čeličnih vlakana zajedno sa upletenim čeličnim vlaknima na mestu sklapanja unutar mehanizma sa dvostrukim uvijanjem;

vi. nanošenje drugog uvijanja u drugom smeru suprotnom prvom smeru na čelična vlakna jezgra i vlakna čeličnog plašta čime se rastavljaju čelična vlakna jezgra i uvijaju čelična vlakna plašta i na taj način se stvara uvijena čelična struktura koja sadrži osnovna čelična vlakna i vlakna čeličnog plašta;

vii. vođenje uvijeno konstrukcije izvan mehanizma sa dvostrukim uvijanjem na prvo lažno uvijanje koje se okreće u smeru suprotnom od smera dvostrukog uvijanja; viii. nakon toga vođenje uvijeno konstrukcije iz prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem u drugi mehanizam sa lažnim uvijanjem koji se okreće u smeru koji je jednak smeru dvostrukog uvijanja, čime se dovršava m n čelično uže;

ix. namotavanje čeličnog užeta m n na kalem užeta.

Kratak opis slika na crtežima

[0045]

Slika 1 je šematski crtež opreme i procesa za izradu čeličnog užeta prema prvom aspektu pronalaska;

Na slici 2a prikazani su dijagrami torzije vlakna čeličnog jezgra i vlakna čeličnog plašta u mehanizmu sa dvostrukim uvijanjem, praćene jednim lažnim uvijanjem; Na slici 2b prikazani su dijagrami torzije vlakna čeličnog jezgra i vlakna čeličnog plašta u mehanizmu sa dvostrukim uvijanjem, praćene dvostrukim lažnim uvijanjem; Slika 3 ilustruje uticaj dvostrukog lažnog uvijanja na podizanje vrha gumenog sloja; Slika 4a, slika 4b, slika 4c i slika 4d prikazuju poprečne preseke čelične užadi prema prvom aspektu pronalaska;

Slika 5 prikazuje uzdužni presek čeličnog užeta prema prvom aspektu pronalaska; Slika 6 prikazuje gumeni sloj.

Način(i) za izvođenje pronalaska

[0046] Čelična užad prema prvom aspektu ovog pronalaska može biti napravljena na sledeći način.

[0047] Početni materijal može biti čelična žičana šipka sa minimalnim sadržajem ugljenika od 0.65%, npr. minimalni sadržaj ugljenika od 0.75%, sadržaj mangana u rasponu od 0.40% do 0.70%, sadržaj silicijuma u rasponu od 0.15% do 0.30%, maksimalni sadržaj sumpora 0.03%, maksimalni sadržaj fosfora 0.30%, svi procenti su procenti prema težini. Elementi za mikro legiranje kao što su hrom i bakar, sa procentima od 0.10% do 0.40% nisu isključeni, ali nisu potrebni.

[0048] Žičana šipka je prvo očišćena mehaničkim uklanjanjem kamenca i/ili hemijskim konzerviranjem u H2SO4ili HCI rastvoru da bi se uklonili oksidi prisutni na površini. Žičana šipka se zatim ispere u vodi i osuši. Osušena žičana šipka se zatim podvrgava prvoj seriji operacija suvog izvlačenja da bi se smanjio prečnik do prvog međuprostora.

[0049] Kod ovog prvog prelaznog prečnika dl, npr. na oko 3.0 do 3.5 mm, suva vučena čelična žica je podvrgnuta prvom međusobnom toplotnom tretmanu, nazvanom patentiranje. Patentiranje podrazumeva prvo austenizovanje do temperature od oko 1000 °C praćeno fazom transformacije od austenita do perlita na temperaturi od oko 600 °C do 650 °C. Čelična žica je tada spremna za dalje mehaničke deformacije.

[0050] Nakon toga se čelična žica dalje suvo izvlači iz prvog srednjeg prečnika d1do drugog srednjeg prečnika d2u drugom broju koraka redukcije prečnika. Drugi prečnik d2je tipično u opsegu od 1.0 mm do 2.5 mm.

[0051] Kod ovog drugog srednjeg prečnika d2, čelična žica se podvrgava drugom tretmanu za patentiranje, tj. ponovo se austenizuje na temperaturi od oko 1000 °C, a zatim gasi na temperaturi od 600 °C do 650 °C da bi se omogućila transformacija u perlit.

1

[0052] Ako ukupna redukcija u prvom i drugom koraku suvog izvlačenja nije prevelika, direktna operacija izvlačenja može se obaviti od žičane šipke do prečnika d2.

[0053] Nakon ovog drugog tretmana patentiranja, čelična žica se obično dobija sa mesinganom prevlakom: bakar se nanosi na čeličnu žicu, a cink se nanosi na bakar. Za formiranje premaza od mesinga primenjuje se termo-difuzni tretman.

[0054] Čelična žica prevučena mesingom se zatim podvrgava konačnom nizu smanjenja poprečnog preseka pomoću mehanizma za uvijanje. Krajnji proizvod je čelično vlakno sa sadržajem ugljenika iznad 0,65 težinskih % (npr. iznad 0.75 procenata po težini), sa zateznom čvrstoćom tipično iznad 2000 MPa (npr. iznad 2500 MPa) i prilagođenom za armiranje elastomernih proizvoda.

[0055] Za proizvodnju čelične žice prema ovom pronalasku potrebna su dva različita prečnika čeličnih vlakana, npr. čelična vlakna od 0.16, 0.17 ili 0.20 mm i čelična vlakna od 0.22, 0.24 i 0.265 mm.

[0056] Slika 1 daje pregled opreme 100 koja se može koristiti da se napravi čelično uže prema pronalasku.

[0057] Počevši od leve strane slike 1, tri žičana čelična vlakna 102 sa prečnikom vlakna dcse izvlače iz dva priključna kalema 104 i vode do mehanizma sa dvostrukim uvijanjem ili usnopljivača 106. Posle prolaska prvog stacionarnog vođenog kotura 108, tri čelična vlakna 102 jezgra dobijaju prvi zavoj u smeru Z usled smera rotacije 109 prvog flajera 110. Neposredno pre prelaska preko stacionarnog reverzibilnog kotura 112, tri osnovna čelična vlakna 102 dobijaju drugo uvijanje u Z-smeru. Na taj način, uvijeno čelična vlakna 102 se zatim vode do mesta za sklapanje 113.

[0058] Tri čeličnog vlakna plašta 116 sa prečnikom vlakna dsse izvlače iz tri priključna kalema 118 koji su smešteni u stacionarnom držaču (nije prikazano) unutar mehanizma sa dvostrukim uvijanjem 106. Tri vlakna čeličnog plašta 116 spajaju se sa tri uvijeno čelična vlakna sa uvijenim jezgrom 102 na mestu sklapanja 113. Na nivou drugog nepokretnog reverzibilnog kotura 114, i vlakana čeličnog jezgra 102 i čelična vlakna obloge 116 dobijaju uvijanje u S-smeru. To znači da su tri osnovna čelična vlakna 102 delimično neuvijena (od 2xZ-zavoja do jednog Z-uvijanje), dok su čelična vlakna 116 obložena. Sklop dvaju čeličnih vlakana 102 i tri čelična vlakna 116 plašt se vodi preko drugog flajera 120 do drugog stacionarnog vođenog kotura 122. Na nivou drugog stacionarnog vođenog kotura 122 sklop prima drugo uvijanje u S-smeru. To znači da su tri osnovna čelična vlakna 102 sada potpuno nevezana (od jednog Z-uvijanja do nule) i da su tri čelična vlakna plašta 116 sada uvijana dva puta u S-smeru.

[0059] Dobijeni proizvod koji izlazi iz mehanizma sa dvostrukim uvijanjem 106 je čelično uže sa grupom jezgra i grupom plašta. Jezgro grupe se sastoji od tri nerazvijena jezgra čeličnih vlakana 102. Grupa plašta ima tri S-upletena čelična vlakna 116. Grupa plašta je uvijena u S-smeru oko grupe jezgra. Ovo je kompletno čelično uže, ali još ne sa svim karakteristikama prema pronalasku.

[0060] Čelično uže napušta mehanizam sa dvostrukim uvijanjem 106 i vodi kroz prvi mehanizam sa lažnim uvijanjem 124 koja se rotira u smeru 126 nasuprot smeru rotacije mehanizma sa dvostrukim uvijanjem 106. Efekat ove prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem 124 biće objašnjen u vezi sa Slikom 2a i Slikom 2b.

[0061] Nakon toga čelično uže se takođe dovodi do drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem 128 koja se rotira u smeru 130 nasuprot smeru rotacije prve mehanizma sa dvostrukim uvijanjem 124. Efekat ove drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem 128 biće objašnjen u vezi sa Slikom 2b.

[0062] Konačno, čelično uže 132 koja poseduje sve karakteristike čelične užadi prema pronalasku napušta drugi mehanizam sa lažnim uvijanjem 128 i namotava se na kalem užeta 134.

[0063] Slika 1 takođe prikazuje različite položaje a-b-c-d-e-f-g-h duž putanje praćene ili čeličnim vlaknima 102 čeličnim vlakinima 116 ili oba.

Na slici 2a i 2b prikazani su torzioni dijagrami sa:

● a-b-c-d-e-f-g-h: ovo svaki put odgovara nivou torzije jezgra čeličnog vlakna na različitim pozicijama a-b-c-d-e-f-g-h na slici 1;

● a'-b'-c'-d'-e'-f'-g'-h': ovo svaki put odgovara nivou torzije vlakna čeličnog plašta na različitim pozicijama a-b-c-d-e-f-g-h na slici 1;

[0064] Slika 2a prikazuje torzionu krivu 200 vlakna čeličnog jezgra 102 koja je dvostruko uvijena i koja prolazi kroz jedan mehanizam sa lažnim uvijanjem 124 i torziona kriva 202 vlakna čeličnog plašta 116 je dvostruko uvijena i prolazi kroz jedan mehanizam sa lažnim uvijanjem 124.

Apscisa prikazuje primenjene torzije (broj obrtaja po metru): S u desnom smeru, Z u levom smeru.

Ordinata prikazuje preostale torzije (broj obrtaja po metru): Z u smeru nagore, S u smeru prema dole.

Isprekidana linija 204 pokazuje stepen zasićenja torzije (broj obrtaja po metru) čeličnog vlakna 102 jezgra.

Tačkasta i isprekidana linija 206 pokazuju nivo zasićenja torzije (broj obrtaja po metru) vlakna čeličnog plašta 116.

Nivo torzionog zasićenja 204 vlakna čeličnog jezgra je niži od nivoa torzionog zasićenja 206 vlakna čeličnog plašta, pošto je čelično vlakno jezgra deblje i brže doseže zonu plastične deformacije.

[0065] Još uvek osvrćući se na Sliku 2a, i sledeću torzionu krivu 200, čelična vlakna jezgra 102 primaju prvo Z-uvijanje u položaju a i drugo Z-uvijanje u položaju b. Na položaju c vlakno čeličnog jezgra 102 je delimično neuvijeno zbog prvog S-uvijanja. Na poziciji d, vlakno čeličnog jezgra ostavlja mehanizam sa dvostrukim uvijanjem neuvijenim, tj. sa nulom primenjenih uvijanja, zbog drugog S-uvijanja. Vlakna čeličnog jezgra 102 se zatim šalju u mehanizam sa lažnim uvijanjem 124, gde prima prva uvijanja u S-smeru - tačka e - i odmah nakon toga se uvija u Z-smeru da bi došli do tačke f, sa nultim primenjenim uvijanjima, ali sa 3 ostatkom uvijanja po metru.

[0066] Još uvek pozivajući se samo na Sliku 2a, i sledeću torzionu krivu 202, vlakna čeličnog plašta 116 primaju prva S-uvijanja kod c' i drugo S-uvijanje na d' kada napuštaju mehanizam sa dvostrukim uvijanjem 106. Vlakna čeličnog jezgra 116 se zatim šalju u mehanizam sa lažnim uvijanjem 124 gde prima prva uvijanja u S-smeru - tačka e'- i odmah nakon toga se uvija u Z-smeru da bi došli do tačke f', sa brojem primenjenih torzija koje odgovaraju dužini polaganja žice ili koraku uvijanja užeta i sa - 4.5 preostalih uvijanja po metru.

1

[0067] Sa jednim mehanizmom sa lažnim uvijanjem 124, razlika u zaostalim torzijama između čeličnog vlakna 102 jezgra i čeličnog vlakna plašta 116 je 7.5 zaostalih uvijanja po metru.

[0068] Ova velika razlika u zaostalim torzijama po metru izaziva nestabilnost u čeličnom užetu i zahteva visok stepen deformacije čeličnih vlakana kako bi se čelično uže pričvrstilo u gumenom sloju i kako bi se sprečio porast gumenog sloja ojačanog ovim čeličnim užetom.

[0069] Unapređenje pronalaska je objašnjeno sa pozivanjem na Sliku 2b.

[0070] Kriva 208-210 je torziona kriva vlakna čeličnog jezgra 102. Deo 208 je deo sa samo jednim mehanizmom sa lažnim uvijanjem 124, deo 210 sa instrumentima je deo sa dodatnim drugim mehanizmom sa lažnim uvijanjem 128.

[0071] Čelična vlakna jezgra 102 primaju prvo Z-uvijanje u položaju a i drugo Z-uvijanje u položaju b. Na položaju c vlakno čeličnog jezgra 102 je delimično odmotano zbog prvog S-uvijanja. Na poziciji d, vlakno čeličnog jezgra ostavlja mehanizam sa dvostrukim uvijanjem neuvijenim, tj. sa nulom primenjenih uvijanja, zbog drugog S-uvijanja. Vlakno 102 čeličnog jezgra se zatim šalje u prvi mehanizam sa lažnim uvijanjem 124, gde prima prva uvijanja u S-smeru - tačka e - i odmah nakon toga prvu seriju uvijanja u Z-smeru zbog prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem 124 i druge serije zaokreta u Z-smeru zbog drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem 128 - bodova f-g. Na kraju, druga serija uvijanja u Z-smeru kompenzuju se uvijanjem u S-smeru (dejstvo mehanizma sa lažnim uvijanjem 128) da bi se došlo do tačke h sa nultim primenjenim uvijanjima i - samo-+1.8 zaostalih obrtaja po metru.

[0072] Kriva 212-214 je torziona kriva čeličnog vlakna plašta 116. Deo 212 je deo sa samo jednim mehanizmom sa lažnim uvijanjem 124, deo 214 sa instrumentima je deo sa dodatnim drugim mehanizmom sa lažnim uvijanjem 128.

[0073] Vlakna čeličnog plašta 116 primaju prva S-uvijanja kod c' i drugo S-uvijanje na d' kada napuštaju mehanizam sa dvostrukim uvijanjem 106. Vlakno čeličnog plašta 116 se zatim vodi do mehanizma sa lažnim uvijanjem 124, gde dobija prvo dodatno uvijanje u S-smeru - tačke e . Posle toga, čelična vlakna plašta 116 primaju prvu seriju Z-uvijanja (dejstvo prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem 124) i drugu seriju Z-uvijanja (dejstvo prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem 128) - tačke f-g'. Konačno, druga serija Z-uvijanja kompenzuje se serijom S-uvijanja (dejstvo prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem 128) kako bi se došlo do tačke h', s brojem primenjenih uvijanja koja odgovaraju željenoj dužini ležaja ili koraku uvijanja užeta i sa -2.5 preostalih uvijanja po metru.

[0074] Broj zaostalih torzija se određuje po grupi, tj. broj preostalih torzija se određuje za celu grupu kao celinu i - odvojeno - za grupu plašta kao celinu.

Da bi se odredio broj zaostalih torzija po grupi uzet je uzorak čeličnog užeta dužine 4 metra. Prvo se otpuste sve torzione trake.

Ovaj uzorak od 4 metra se fiksira između dve stezaljke koje imaju distancu između njih od 100 cm. Stezaljke imaju gumenu stazu u kontaktu sa čeličnim užetom kako bi se izbeglo oštećenje čelične užadi.

Svrha je da se odredi broj zaostalih torzija na ovoj dužini od 100 cm.

Izvan stezaljki, čelično uže se reže ali ostavlja dužinu od oko 10 cm. Na jednom kraju, izvan stezaljki, čelično uže se plastično savija tako da dužina oko 5 cm bude vertikalno prema gore. Broj rotacija ovog savijenog dela će pokazati broj zaostalih torzija po metru.

Za određivanje zaostalih torzija grupe jezgra, jedan kraj čeličnog užeta je nepričvršćen. Nerđajuća čelična vlakna se odvajaju pomoću hvataljke sve dok ne prođu kroz stezaljku, dok se savijeni deo grupe jezgra drži vertikalno. Nakon toga se grupa jezgra ponovo učvrsti i vlakna čeličnog plašta rastavljaju do druge stezaljke. Sada je spremno da se odrede zaostale torzije u uvijanjima po metru osnovne grupe: prva stezaljka se ponovo oslobađa dok se drži savijeni deo grupe jezgra vertikalno, a zatim se savijeni deo oslobađa i broj uvijanja se broji. Za određivanje zaostalih torzija grupe plašta, jedan kraj čeličnog užeta je nepričvršćen. Nerđajuća čelična vlakna se rastavljaju pomoću hvataljke ne samo do prve stezaljke, već i do druge stezaljke, dok se hvataljka drži vodoravno tako da se savijeni deo čeličnih vlakana plašta takođe održava stabilnim. Jednom kada je uvijanje obavljeno do druge stezaljke, spremno je odrediti zaostale torzije grupe plašta u uvijanjima po metru: hvataljka oslobađa grupu plašta i broji se broj rotacija savijenog dela grupe plašta.

[0075] Sa dva mehanizma sa lažnim uvijanjem 124, 128 razlika u zaostalim torzijama između grupe jezgara i grupe plašta je smanjena na 4.3 zaostalih uvijanja po metru. Ovo je mnogo stabilnije uže bez proširenja i ne uzrokuje podizanje vrha u gumenom sloju bez potrebe da se deformiše čelična vlakna užeta.

1

[0076] Slika 3 ilustruje uticaj dvostrukog lažnog uvijanja na podizanje vrha gumenog sloja; Osa apscise daje brzinu rotacije ω drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem 128 u procentima. Ordinata daje povišenje vrha T gumenog sloja ojačanog čeličnim užadima u milimetrima. Kriva 30 je za talasnu visinu hcvlakana čeličnog jezgra od 2.7xdcdok je kriva 32 za visinu talasa hcvlakana čeličnog jezgra 1.6xdc

Na primer, rast T može biti ograničen na 10 mm sa visinom talasa hcod 2.7xdci brzinom rotacije ω od 35%. Povećanje brzine rotacije ω na 75% može smanjiti visinu talasa hcna 0.36 mm bez povećanja povišenja vrha T.

[0077] Slika 4a, slika 4b, slika 4c i slika 4d prikazuju poprečne preseke čelične užadi 132 prema prvom aspektu pronalaska;

[0078] Pozivajući se na Sliku 4a, čelično uže 132 ima grupu jezgra od tri paralelna čelična vlakna 102 svaki sa prečnikom vlakna dc. Čelično uže 132 dalje ima grupu plašta od tri uvijena čelična vlakna obložena 116, svaki sa prečnikom vlakna ds. Zbog činjenice da su tri osnovna čelična vlakna 102 nevezana, konopac 132 ima ovalni poprečni presek sa glavnom osom ili velikim prečnikom Dmaxi manju osu ili manjim prečnikom Dmin.

[0079] Slika 4b je poprečni presek istog čeličnog užeta 132, ali na rastojanju od 1⁄4 koraka uvijanja užeta od situacije na Slici 4a.

[0080] Slika 4c je poprečni presek istog čeličnog užeta 132, ali na rastojanju od 1⁄2 koraka uvijanja užeta od situacije na Slici 4a.

[0081] Slika 4d je poprečni presek istog čeličnog užeta 132, ali na rastojanju od 3⁄4 koraka uvijanja užeta od situacije na Slici 4a.

[0082] Kao rezultat procesa dvostrukog uvijanja u mehanizmu sa dvostrukim uvijanjem 106, vlakna 116 čeličnog plašta nisu samo okrenuti jedan oko drugog, već svako čelično vlakno 116, kao takvo, takođe pokazuje uvijanje u istom smeru i prema istom oko svoje uzdužne ose.

1

[0083] Slika 5 je uzdužni pogled na čelično uže 132 prema pronalasku. Visina talasa hcvlakana jezgra čelika 102 je amplituda formirana talasom čeličnih vlakana 102 jezgra, uključujući i prečnik čeličnog vlakna jezgra.

[0084] Kao što je gore objašnjeno, zahvaljujući delovanju mehanizma sa dvostrukim lažnim uvijanjem 128, razlika u preostalim torzijama između čeličnih vlakana jezgra 102 i čeličnih vlakana 116 plašta može se smanjiti. Kao rezultat ovog smanjenja, visina talasa hcse takođe može smanjiti, što dovodi do stabilnije i zatvorene strukture i bez izazivanja odbijanja ili podizanja vrha.

[0085] Slika 6 prikazuje gumeni sloj 60 koji je ojačan čeličnim žicama 132 i koji je odsečen da postane deo prekidajućeg sloja ili sloja trake u gumi. Gumeni sloj 60 ne pokazuje podizanje vrha, tj. ivica 62 nije podignuta.

Poređenje užadi iz prethodnog stanja tehnike sa užadima pronalaska

1

Lista referentnih brojeva [0086]

1 oprema za izradu čelične užadi prema pronalasku

vlakno čeličnog jezgra

priključni kalem sa jezgrom od čeličnih vlakana

mehanizma sa dvostrukim uvijanjem

stacionarna vodilica

smer rotacije mehanizma sa dvostrukim uvijanjem

prvi flajer

prva stacionarna vodilica

tačka spajanja

druga stacionarna vodilica

vlakno čeličnog plašta

priključni kalem sa oblogom od čeličnim vlakna

drugi flajer

druga stacionarna vodilica

prvi mehanizam sa lažnim uvijanjem

smer rotacije prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem

drugi mehanizam sa lažnim uvijanjem

smer rotacije drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem

čelično uže

kalem za namotavanje čelične užadi

torziona kriva vlakna čeličnog jezgra sa mehanizmom sa jednostrukim lažnim uvijanjem

torziona kriva vlakna čeličnog plašta sa mehanizmom sa jednostrukim lažnim uvijanjem

nivo torzionog zasićenja čeličnog vlakna plašta

-210 torziona kriva vlakna čeličnog jezgra sa mehanizmom sa dvostrukim lažnim uvijanjem

-214 torziona kriva čeličnog vlakna plašta sa mehanizmom sa dvostrukim lažnim uvijanjem

kriva podizanja vrha u odnosu na brzinu rotacije drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem

1

60 gumeni sloj

62 ivica gumenog sloja

a položaj na prvoj stacionarnoj vođici 108

b položaj na prvoj stacionarnoj remenici 112

c položaj na drugoj stacionarnoj remenici 114

d položaj na drugoj stacionarnoj vođici 120

e položaj pre ulaska u prvi mehanizam sa lažnim uvijanjem 124 f položaj nakon napuštanja prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem 124 g položaj pre ulaska u drugi mehanizam sa lažnim uvijanjem 128 h položaj nakon napuštanja drugog mehanizma sa lažnim uvijanjem 128

2

Claims

Patentni zahtevi

1. Čelično uže (132) prilagođeno da učvrsti prekidajući sloj ili sloj trake u gumenom pneumatiku,

pomenuto čelično uže (132) koje sadrži grupu jezgra i grupu plašta,

pomenuta grupa jezgra se sastoji od dva do četiri jezgra čeličnih vlakana (102) sa prvim prečnikom dc,

pomenuta grupa plašta se sastoji od jednog do šest čeličnih vlakana (116) sa drugim prečnikom ds,

odnos dc/dspomenutog prvog prečnika dcprema pomenutom drugom prečniku dsje u rasponu od 1.10 do 1.70,

pomenuta čelična jezgra vlakna (102) nisu uvijena ili imaju korak uvijanja veći od 300 mm, pomenuta grupa plašta i pomenuta grupa jezgara su zakrivljena jedna oko druge sa korakom uvijanja užeta u smeru uvijanja užeta,

NAZNAČENO TIME DA

odnos p apsolutne vrednosti razlike u zaostalim torzijama grupe jezgra i grupe plašta prema apsolutnoj vrednosti razlike u nivou zasićenja između osnovne grupe i grupe plašta kreće se od 0.15 do 0.65, poželjno od 0.25 do 0.50.

2. Čelično uže (132) prema patentnom zahtevu 1,

gde je količina zaostalih torzija pomenute grupe jezgra značajno različita od količine zaostalih torzija pomenutih grupa plašta.

3. Čelično uže (132) prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva,

gde su vlakna plašta (116) uvijena u sebi.

4. Čelično uže (132) prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva,

gde su pomenuti od jedan do šest čeličnih vlakana (116) uvijeni jedan oko drugog sa pomenutim korakom uvijanja užeta i u pomenutom smeru uvijanja užeta.

5. Čelično uže (132) prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva,

pri čemu svaka od pomenutih čeličnih vlakana (102) ima talasnu visinu hckoja se kreće od 2.2xdcdo 2.7xdc.

6. Čelično uže (132) prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva,

gde svako od pomenutih vlakana plašta (116) ima visinu talasa hskoja se kreće od 2.2xdsdo 3.9xds.

7. Čelično uže (132) prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva,

gde pomenuto čelično uže nema proširenja.

8. Čelično uže (132) prema bilo kojem od prethodnih patentnih zahteva,

pri čemu pomenuto čelično uže (132) ima zateznu čvrstoću koja prelazi 2500 MPa, poželjno prelazi 2700 MPa.

9. Gumeni sloj (62) koji sadrži veći broj čeličnih užadi (132) prema bilo kom od prethodnih zahteva,

pomenuta čelična užad (132) su poređana paralelno jedna pored druge,

pomenuti gumeni sloj (62) koji ima podizanje vrha je niži od 30 mm.

10. Postupak za izradu čelične užadi (132) prema jednom od patentnih zahteva 1 do 8, pomenuti postupak sadrži sledeće korake:

i. odmotavanje dva do četiri jezgra čeličnih vlakana (102) od priključnih kalemova (104);

ii. vođenje pomenutih čeličnih vlakana (102) u mehanizma sa dvostrukim uvijanjem (106) koji se rotira u smeru dvostrukog uvijanja (109);

iii. primenu prvog uvijanja u prvom smeru na čelična vlakna jezgra (102);

iv. odmotavanje od jednog do šest čeličnih vlakana (116) od priključnih kalemova (118) unutar pomenutog mehanizma sa dvostrukim uvijanjem (106);

v. donošenje pomenutih čeličnih vlakana plašta (116) zajedno sa pomenutim uvijenim čeličnim vlaknima (102) na mestu sklapanja (113) unutar pomenutog mehanizma sa dvostrukim uvijanjem (106);

vi. primena drugog uvijanja u drugom smeru suprotnom od pomenutog prvog smera prema pomenutim čeličnim vlaknima (102) i pomenutim čeličnim vlaknima (116) tako da se rasklopljena pomenuta čelična vlakna (102) i uvijanje pomenutih čeličnih vlakana jezgra (116) i tako stvaraju uvijena čelična konstrukcija;

vii. vođenje pomenute uvijene konstrukcije izvan pomenutog mehanizma sa dvostrukim uvijanjem (106) do prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem (124) koji se okreće u smeru (126) suprotno od pomenutog smera mehanizma sa dvostrukim uvijanjem (109);

viii. nakon toga, navođenje pomenute uvijene konstrukcije iz pomenutog prvog mehanizma sa lažnim uvijanjem (124) na drugi mehanizam sa lažnim uvijanjem (128) koji se okreće u smeru (130) jednakom pomenutom smeru mehanizma sa dvostrukim uvijanjem (109), čime se završava pomenuto čelično uže (132);

ix. namotavanje pomenute čelične užadi (132) na kalem užeta (134).

2