JP6523766B2 - コンベアベルト、及び継ぎ目内のスチールケーブルを接続するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトの様々な部分の間に改良された継ぎ目を有するコンベアベルトに関する。これらのコンベアベルトでは、無段継ぎ目において、スチールケーブル補強材が鑞付けされる。

多くの商業用途において、製品および材料を運搬する目的で、コンベアベルトを用いることは一般的である。そのようなコンベアベルトは、最低限の要求および中程度の要求を有する用途、または非常に要求が厳しく、耐久性の高いコンベアベルトを必要とする用途に使用されうる。コンベアベルトはまた、大きさおよび長さが非常に様々でありうる。例えば、鉱業用途に使用されるコンベアベルトは、非常に幅が広く、例えば、幅３．０４８ｍ（１０フィート）であることもあり、非常に長く、例えば、数ｋｍ（数マイル）であることもある。厚みも、約７．６２ｃｍ（約３インチ）またはそれよりも厚くなることもある。いずれにせよ、耐久性の高いコンベアベルトは、鉱物、石炭、および多様な工業製品を、一地点から別の地点へ移動させるために広く使用される。例えば、耐久性の高いコンベアベルトは、典型的な鉱業用途に使用されることが多く、地下の鉱物を地上へ運搬し、加工するために、および／または鉄道車両、トラック、はしけ、もしくは船で最終的に運搬するために、地上の所望の場所へ最終的に運搬する。

高い耐久性が要求される用途に使用される従来のコンベアベルトは、典型的には、硬化ゴムの上層（キャリーカバー層）と、硬化ゴムの下層（プーリカバー層）と、上層と下層との間に位置する鋼製の補強層とを含む。そのようなコンベアベルトに使用される主な材料は、一般的に、適度な可撓性および弾性の、またはゴム状の材料であり、ベルトは、典型的には、長手方向に延在する複数のスチールケーブルまたはコードによって補強され、スチールケーブルまたはコードは、ベルト内に配置され、その全長に沿って延在する。

当然、コンベアベルトは全て、通常の摩耗および裂傷、ならびに運搬される材料および／または厳しい環境条件による損傷の影響を受けやすい。長年にわたって、コンベアベルトのキャリーカバー層として使用されるゴムの耐摩耗性についての大幅な改良がなされ、コンベアベルトの有効実用寿命が延ばされてきた。しかし、コンベアベルトの様々な部分の間にある継ぎ目は、耐久性および強度についてのさらなる改良がなされることが望ましいと思われる領域である。継ぎ目の強度および信頼性を向上させるという目的を達成するために、複数段継ぎ目が使用されることが多い。実際、複数段継ぎ目は、典型的には、耐久性の高いコンベアベルトにおいて使用される。しかし、コンベアベルトの継ぎ目は、ベルトの信頼性および寿命を制限しうる問題のある領域であり続けている。よって、長年にわたって、コンベアベルトの継ぎ目の耐久性および強度を向上させることが必要とされてきた。費用対効果の高い方法でこの目的を達成することについて言及されてはきたが、今日においてもなお必要とされている。

本発明は、コンベアベルトの継ぎ目内のスチールコードを、特定の費用対効果の高い方法でろう付けして、強度および耐久性が改良された継ぎ目を得ることができるという発見に基づく。コンベアベルトの様々な部分の間にある継ぎ目は、コンベアベルトの最も弱い領域であることが多いため、この継ぎ目の強度についての改良によって、比較的低いＳＴ定格を有するベルトを使用して、必要な性能要件を満たすことができる。例えば、商業用コンベアベルトにおける、端と端とをつないだ継ぎ目は、現在、典型的には、５０％から約５５％の範囲内の動的継ぎ目効率を有する。しかし、本発明の継ぎ目を使用して製造されるコンベアベルトは、７５％超またはさらに８０％超の動的継ぎ目効率を提示する。いずれにせよ、本発明の継ぎ目は、従来の継ぎ目技術を使用して製造されるコンベアベルトのものよりも、より強く、より耐久性がある。これによって、本技術を使用して作られるコンベアベルトの寿命についての改良、およびコンベアベルトの信頼性についての改良が可能になる。複数段継ぎ目の必要性を排除することによって、コストの節約も実現できる。

本発明は、より具体的には、スチールケーブルによって補強され、継ぎ目によって結合される第１の部分と第２の部分とを含み、前記継ぎ目が、コンベアベルトの第１の部分からの第１の組のスチールケーブルを、コンベアベルトの第２の部分からの第２の組のスチールケーブルに、ろう付け合金によって結合し、第１の組のスチールケーブルおよび第２の組のスチールケーブルが、第１の組のスチールケーブルが第２の組のスチールケーブルに結合される位置で、フェルール内に収容される、コンベアベルトについて開示する。

本発明はさらに、コンベアベルトの第１の区分とコンベアベルトの第２の区分との間にある継ぎ目内のスチールケーブルを接続するための方法を開示し、前記方法は、（ａ）ろう付け用合金を金属製フェルールに挿入するステップと、（ｂ）コンベアベルトの第１の区分からの第１のスチールケーブルを、鋼製フェルールの第１の端部に挿入し、コンベアベルトの第２の区分からの第２のスチールケーブルを、金属製フェルールの第２の端部に挿入するステップと、（ｃ）ろう付け用合金を、ろう付け用合金の融点を超える温度まで加熱するステップと、（ｄ）第１のスチールケーブルおよび／または第２のスチールケーブルに圧力を加え、第１のスチールケーブルおよび第２のスチールケーブルを、ろう付け用合金に埋め込むステップと、（ｅ）ろう付け用合金を周囲温度まで冷却させ、第１のスチールケーブルを第２のスチールケーブルにろう付けするステップとを含む。

ろう付け合金が、フェルール内で、コンベアベルトの第１の区分からの第１のスチールケーブルとコンベアベルトの第２の区分からの第２のスチールケーブルとの間に挟まれる、本発明による継ぎ目の図である。

本発明の方法を実施する際、コンベアベルトの接合部分（区分）からのスチールケーブルは、ベルトの２つ以上の部分の間にある継ぎ目内でろう付けされる。本発明の方法は、実質的に任意の種類の鋼を含み、実質的に任意の種類のケーブル構造を有するスチールケーブルを接続する際に用いられてもよい。しかし、ほとんどの場合、スチールケーブルは、亜鉛めっきされる、または真鍮めっきされることが好ましい。

スチールケーブルを継ぎ合わせる際、ろう付け用合金がフェルールに挿入される。フェルールは、典型的には、スチールケーブルの直径よりもわずかに大きい直径を有する金属性の管である。フェルールは、典型的に好ましくは、標準的な炭素鋼または高炭素鋼等の、鋼を含む多様な金属を含んでもよい。用途によっては、ステンレス鋼を含むフェルールを使用することが有利である。

ろう付け合金は、典型的には、少なくとも約７０重量％のニッケルを含み、一般的には、少なくとも８０重量％のニッケルを含む。ろう付け合金はさらに、亜鉛、ホウ素、リン、ケイ素、および炭素からなる群から選択される少なくとも１つの要素を含んでもよい。例えば、ろう付け合金は、約８４重量％から約９４重量％のニッケル、および約６重量％から約１６重量％のリンを含有してもよい。典型的には、ろう付け合金は、約８６重量％から約９２重量％のニッケル、および約８重量％から約１４重量％のリンを含有する。多くの場合、ろう付け合金は、約８８重量％から約９２重量％のニッケル、および約８重量％から約１２重量％のリンを含むことが好ましい。いずれにせよ、ろう付け用合金は、典型的には、６２５℃から約９７５℃の範囲内の融点を有することになる。ろう付け用合金は、より典型的には、７００℃から約９５０℃の範囲内の融点を有することになる。ろう付け用合金は、好ましくは、８００℃から約９２５℃の範囲内の融点を有し、より好ましくは、８５０℃から約９００℃の範囲内の融点を有することになる。

典型的には、ろう付け用合金をスラグの形でフェルールに導入することが好ましい。そのようなスラグは、ろう付け用合金を標準的な粉末ろうに混ぜ、取り扱いおよびフェルールへの挿入のために、所望の大きさのスラグになるように、混合物を圧縮することによって作られてもよい。

いずれにせよ、ろう付け用合金がフェルールに導入された後、継ぎ合わされるスチールケーブルの２つの端部が、フェルールに挿入されてもよい。しかし、典型的には、スチールケーブルの端部を継ぎ目の一方の側からフェルールに挿入した後、ろう付け用合金をフェルールの反対側の端部に挿入し、スチールケーブルを継ぎ目の他方の側からフェルールの前記反対側の端部に挿入するほうがより好都合である。いずれにせよ、ろう付け合金、および継ぎ目内で一緒にろう付けされるスチールケーブルの２つの端部は、図１に示されるように構成される。

図１は、ろう付け合金１１が、フェルール１２内で、コンベアベルトの第１の区分からの第１のスチールケーブル１３とコンベアベルトの第２の区分からの第２のスチールケーブル１４との間に挟まれる、本発明による継ぎ目１０の図である。図１に示されるように、ろう付け合金１１は、コンベアベルトの第１の区分からの第１のスチールケーブル１３とコンベアベルトの第２の区分からの第２のスチールケーブル１４との間に挟まれる。いずれにせよ、ろう付け合金１１、第１のスチールケーブル１３の端部、および第２のスチールケーブル１４の端部は全て、第２のスチールケーブルの端部がフェルールに挿入された後、フェルール１２内に収容される。

ろう付け用合金および接合される２つのスチールケーブルがフェルール内に挿入された後、フェルールは、ろう付け用合金の融点を超える温度まで加熱される。これは、電気誘導加熱またはトーチ等、任意の適切な手段によりフェルールを加熱することによって行われる。いずれにせよ、スチールケーブルにマルテンサイト組織を形成し、その結果物理的特性を悪化させる恐れがある、スチールケーブルの過加熱を防止する方法で、熱は、伝導加熱によってフェルールを介してろう付け合金に加えられる。いずれにせよ、マルテンサイト組織の形成を招く熱サイクルに、スチールケーブルをさらさないように注意すべきである。ろう付け合金の位置をずらし、スチールケーブル間の隙間をろう付け合金によって実質的に埋めるように、第１のスチールケーブルおよび／または第２のスチールケーブルを溶融したろう付け用合金に押し合わせるように圧力を加える。換言すれば、スチールケーブルの２つの端部は、スチールケーブルのフィラメントの間、および２つのスチールケーブルの端部の間の領域に存在しうる空気ポケットを残らず埋めるために、ぴったりと押し合わされるべきである。

スチールケーブルがぴったりと押し合わされ、溶融したろう付け用合金に埋め込まれた後、フェルールが、周囲温度まで冷却され、その結果ろう付け合金が、スチールケーブルを結合するように固体化する。複数のスチールケーブルを一緒に固着するこの方法によって、継ぎ目の強度や耐久性を損なうことなく、無段継ぎ目を実現できる。実際、そのような継ぎ目では、従来技術を使用した多段の継ぎ目を介して達成できるレベルと比べて、強度および耐久性についての改良がなされる。いずれにせよ、スチールケーブルが結合された後、継ぎ目は、従来の方法および材料を使用して、継ぎ目の位置においてコンベアベルトの弾性層を一緒に固着することによって完成されてもよい。例えば、コンベアベルトのキャリーカバー層およびプーリカバー層は、従来の継ぎ合わせ工程を使用して結合されてもよい。

本発明を説明する目的で、特定の代表的な実施形態および詳細が挙げられたが、当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明において様々な変更および修正がなされうることが明白であろう。
（項目１）
スチールケーブルによって補強され、継ぎ目によって結合される第１の部分と第２の部分とを含むコンベアベルトであって、前記継ぎ目が、前記コンベアベルトの前記第１の部分からの第１の組のスチールケーブルを、前記コンベアベルトの前記第２の部分からの第２の組のスチールケーブルに、ろう付け合金によって結合し、前記第１の組のスチールケーブルおよび前記第２の組のスチールケーブルが、前記第１の組のスチールケーブルが前記第２の組のスチールケーブルに結合される位置で、フェルール内に収容されることを特徴とする、コンベアベルト。
（項目２）
前記フェルールが鋼を含むことを特徴とし、前記コンベアベルトの前記第１の部分が、無段継ぎ目を介して、前記コンベアベルトの前記第２の部分と接続されることを特徴とする、項目１に記載のコンベアベルト。
（項目３）
前記ろう付け合金が、８８重量％から９２重量％のニッケルと、８重量％から１２重量％のリンとを含むことを特徴とする、項目１または２に記載のコンベアベルト。
（項目４）
前記ろう付け用合金が、６２５℃から９７５℃の範囲内の融点を有することを特徴とする、項目１に記載のコンベアベルト。
（項目５）
コンベアベルトの第１の区分と前記コンベアベルトの第２の区分との間にある継ぎ目内のスチールケーブルを接続するための方法であって、前記方法が、（ａ）ろう付け用合金を金属製フェルールに挿入するステップと、（ｂ）前記コンベアベルトの前記第１の区分からの第１のスチールケーブルを、前記鋼製フェルールの第１の端部に挿入し、前記コンベアベルトの前記第２の区分からの第２のスチールケーブルを、前記金属製フェルールの第２の端部に挿入するステップと、（ｃ）前記ろう付け用合金を、前記ろう付け用合金の融点を超える温度まで加熱するステップと、（ｄ）前記第１のスチールケーブルおよび／または前記第２のスチールケーブルに圧力を加え、前記第１のスチールケーブルおよび前記第２のスチールケーブルを、前記ろう付け用合金に埋め込むステップと、（ｅ）前記ろう付け用合金を周囲温度まで冷却させ、前記第１のスチールケーブルを前記第２のスチールケーブルにろう付けするステップとによって特徴付けられる方法。
（項目６）
ステップ（ｄ）において、前記ろう付け合金の位置をずらし、前記スチールケーブル間の隙間を前記ろう付け合金によって実質的に埋めるように、前記第１のスチールケーブルおよび／または前記第２のスチールケーブルを一緒に前記ろう付け用合金に入れることによって前記圧力を加え、前記フェルールが、前記第１のスチールケーブルおよび前記第２のスチールケーブルの直径よりもわずかに大きい内径を有することを特徴とする、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記コンベアベルトの前記第１の部分が、無段継ぎ目を介して、前記コンベアベルトの前記第２の部分と接続されることを特徴とする、項目５に記載の方法。
（項目８）
前記ろう付け用合金が、スラグの形で前記鋼製フェルールに挿入され、前記スラグが前記ろう付け用合金および粉末ろうバインダを含むことを特徴とする、項目５に記載の方法。
（項目９）
前記ろう付け合金が、８４重量％から９４重量％のニッケルと、６重量％から１６重量％のリンとを含むことを特徴とする、項目５に記載の方法。
（項目１０）
前記ろう付け用合金が、６２５℃から９７５℃の範囲内の融点を有することを特徴とする、項目５に記載の方法。

１０ 継ぎ目
１１ ろう付け合金
１２ フェルール
１３ 第１のスチールケーブル
１４ 第２のスチールケーブル

Claims (10)

1. スチールケーブルによって補強され、継ぎ目によって結合される第１の部分と第２の部分とを含むコンベアベルトであって、前記継ぎ目が、前記コンベアベルトの前記第１の部分からの第１の組のスチールケーブルを、前記コンベアベルトの前記第２の部分からの第２の組のスチールケーブルに、ろう付け合金によって結合し、前記第１の組のスチールケーブルおよび前記第２の組のスチールケーブルが、前記第１の組のスチールケーブルが前記第２の組のスチールケーブルに結合される位置で、フェルール内に収容されることを特徴とする、コンベアベルト。
2. 前記フェルールが鋼を含むことを特徴とし、前記コンベアベルトの前記第１の部分が、無段継ぎ目を介して、前記コンベアベルトの前記第２の部分と接続されることを特徴とする、請求項１に記載のコンベアベルト。
3. 前記ろう付け合金が、８８重量％から９２重量％のニッケルと、８重量％から１２重量％のリンとを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のコンベアベルト。
4. 前記ろう付け用合金が、６２５℃から９７５℃の範囲内の融点を有することを特徴とする、請求項１に記載のコンベアベルト。
5. コンベアベルトの第１の区分と前記コンベアベルトの第２の区分との間にある継ぎ目内のスチールケーブルを接続するための方法であって、前記方法が、（ａ）ろう付け用合金を金属製フェルールに挿入するステップと、（ｂ）前記コンベアベルトの前記第１の区分からの第１のスチールケーブルを、前記金属製フェルールの第１の端部に挿入し、前記コンベアベルトの前記第２の区分からの第２のスチールケーブルを、前記金属製フェルールの第２の端部に挿入するステップと、（ｃ）前記ろう付け用合金を、前記ろう付け用合金の融点を超える温度まで加熱するステップと、（ｄ）前記第１のスチールケーブルおよび／または前記第２のスチールケーブルに圧力を加え、前記第１のスチールケーブルおよび前記第２のスチールケーブルを、前記ろう付け用合金に埋め込むステップと、（ｅ）前記ろう付け用合金を周囲温度まで冷却させ、前記第１のスチールケーブルを前記第２のスチールケーブルにろう付けするステップとによって特徴付けられる方法。
6. ステップ（ｄ）において、前記ろう付け合金の位置をずらし、前記スチールケーブル間の隙間を前記ろう付け合金によって実質的に埋めるように、前記第１のスチールケーブルおよび／または前記第２のスチールケーブルを一緒に前記ろう付け用合金に入れることによって前記圧力を加え、前記金属製フェルールが、前記第１のスチールケーブルおよび前記第２のスチールケーブルの直径よりもわずかに大きい内径を有することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記コンベアベルトの前記第１の区分が、無段継ぎ目を介して、前記コンベアベルトの前記第２の区分と接続されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
8. 前記ろう付け用合金が、スラグの形で前記金属製フェルールに挿入され、前記スラグが前記ろう付け用合金および粉末ろうバインダを含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
9. 前記ろう付け合金が、８４重量％から９４重量％のニッケルと、６重量％から１６重量％のリンとを含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
10. 前記ろう付け用合金が、６２５℃から９７５℃の範囲内の融点を有することを特徴とする、請求項５に記載の方法。

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