專利名稱:用于拼接包含繩芯的條帶的配置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及用于拼接頭的配置方案,該拼接頭用于連接用縱向繩芯增強的條帶。
背景技術:
在多個技術應用中,使用柔性帶或者“條帯”。這種條帶通常是由細長增強件制成的,細長增強件在下文中稱為“繩芯”,它們相互平行地布置在條帶的平面中。在很多情況中,條帶被包封在聚合物材料或者“基體”中,雖然其它結合方法例如編織或者針織也能將繩芯保持在一起。條帶具有基本上矩圓形橫截面。這種條帶具有各向異性的性質,即在垂直于繩芯的平面的方向上是柔性的并且在繩芯的平面上是剛性的,同時大體在縱向方向上是堅固的,這種性質使得條帶特別適用于吸收靜態(tài)或者動態(tài)應用中的張カ。在動態(tài)應用中,條帶可用作傳送帶(用于傳送材料)、具有平表面或者具有最佳抓
力的齒形表面的傳動帶(用于傳遞動力)(后者被稱為同步帶或者正時帶)、提升帶(用于承載電梯的轎廂)或者還可用作橡膠軌道(用于使車輛在困難地形上移動)。在靜態(tài)應用中,條帶可以用來加強例如管子,其中,通過螺旋形纏繞的條帶來增強內部管形構件(如FR 2914040或者W02002/090812中所描述的)。每當需要一段長的條帶時,必須將不同的較短段的條帶連接成單ー長段。這種連接被稱為“拼接頭”或者“接頭”。實際上,能夠不間斷地生產出的條帶的長度有最大限度。例如對于傳送帶,單一段的長度是受必須保持可運輸至安裝地點的帶卷的數(shù)量和重量的限制。在現(xiàn)場將不同段的帶彼此連接。最后,通過把最終閉合的帶在驅動鼓和托輥上拼接而使帶閉合。在 Trans Tech Publications 出版的“The Best ofBulk Solids Handling1986-1991 ”中的“Belt Conveyor Technology, 1/94”中 M. Hager and H. von der Wroge 發(fā)表的“Design of Steel CordConveyor Belt Splices”中可以找到傳送帶領域中使用的不同拼接種類的很好概述。需要進行條帶拼接的另ー種情況是希望將條帶封閉成單個環(huán),即,使其成環(huán)形。這例如是適用于以下正時帶的情況,該正時帶制成長段,然后切割定長并拼接。例如參見US3419449。理想的拼接頭在條帶中應該是不明顯的。因此,拼接頭必須具有(A).與條帶相等的斷裂強度;(B).與條帶自身相等的拉伸剛度以及彎曲剛度;(C).與條帶相等的尺寸(沒有更厚的截面)(D).與條帶相等的動態(tài)疲勞;(E).應該比較容易現(xiàn)場實施。原則上,當拼接頭的長度不受限制時可以獲得理想的拼接頭。然而,這是不切實的。因此,制作切實的拼接頭總是要在上述不同的要求(A)到(E)之間折衷。因此,一種拼接頭會完美地適合一種應用,但是不能在另ー應用中用于連接另ー種類的條帯。已知了以下的拼接方法-借助于機械緊固件來拼接將ー排夾子夾到垂直于帶長度切割的帶邊緣上。將連桿插入到所形成的交錯孔眼中。這種拼接用于織物加強型條帯。它不能用于主要是軸向增強的條帶(夾子磨損)。由于拼接頭象鉸鏈ー樣,因此比條帶自身更柔性。-搭接拼接將條帶的端部相互搭接,并硫化或者膠合到一起。這種拼接有時用來制造環(huán)形的橡膠軌道。它在拼接區(qū)域中的彎曲剛度得以増大,因為兩端的兩個繩芯平面不重合并且形成剛性的雙層。-聯(lián)鎖拼接在條帶的平面中按照相互配合的突起和凹ロ的形式(類似楔榫式連接)來切割條帶的端部。然后,將拼接頭硫化或者膠合或者熔合到一起。例如,參見W02009/040628。在ISO 15236-4中描述了以下拼接頭。 -指形拼接頭是這樣的拼接頭,其中,將條帶的端部切割成匹配的鋸齒圖案。然后,將所述“指”彼此硫化到一起。它主要是用于織物增強的帶或條帶。-交錯階式拼接頭。將ー個條帶的繩芯端部“交錯”地布置在另ー帶端部的繩芯之間,并且隨后用橡膠或者聚合物覆蓋或者膠合到一起。繩芯的端部通常拼接頭中終止于規(guī)則的位置,因此其稱為“階式拼接頭”。在“交錯階式拼接頭”中,拼接頭區(qū)域中繩芯的數(shù)量總是大于條帶中繩芯的數(shù)量。只有在條帶具有小于大約50%的填實度時才能使用交錯階式拼接頭。填實度是指所有繩芯直徑之和與條帶總寬度的比值。在更大填實度的情況中,必須在拼接頭入口處從兩個條帶上切去ー些繩芯,以便提供用于插入繩芯的空間。雖然這種拼接頭具有很好的靜態(tài)強度(拼接頭比帶更堅固),但是在拼接頭區(qū)域中的剛度增加,因為拼接頭區(qū)域中的繩芯比條帶自身的繩芯更多。-平面階式拼接頭。拼接頭內的繩芯數(shù)保持等于條帶中的繩芯數(shù)。換句話說兩個條帶的繩芯端部相互對接。可以有不同的配置圖案,例如,“風琴管式拼接頭”(具有重復的01230123…圖案,數(shù)字表示拼接頭中一根條帶的繩芯端部的步長)或者“杉樹式拼接頭”(具有重復的01232100123210…)圖案。就彎曲剛度、軸向剛度和截面而言,這種拼接頭很難從條帶自身上識別開。然而,這種拼接頭比“交錯階式拼接頭”具有更低的強度。發(fā)明人主要關心的是找到一種在拼接頭處具有均勻的彎曲性能的拼接頭。其次,但是仍然非常重要的是,需要盡可能維持條帶跨過拼接頭的強度。由于所關心的這種條帶具有相當高的填實密度(多于50%),除了選擇“平面階式拼接頭”之外沒有其它可能性。雖然這種拼接頭已知了相當長的時間(例如參見1926年的US 1735686和1963年的US3101290),但是找到限定圖案和配置的其它方式和更好方式是本專利申請的主題。
發(fā)明內容
因此,本發(fā)明的第一目的是提供ー種拼接頭,其具有基本上均勻的彎曲剛度,同時保持足夠的強度,且拼接頭截面基本上等于條帶的截面。本發(fā)明的目的是提供一種可以維持至少為條帶的一半強度的拼接頭。本發(fā)明的另一目的是改進除已知的“風琴管式”或者“杉樹式”配置之外的平面階式拼接頭。本發(fā)明涉及ー種將第一條帶連接至第二條帶的拼接頭(或者為同義詞的“接頭”)。條帶包括在條帶平面中相互平行布置的“M”條繩芯。M可以是大于或等于十二的任一數(shù)字。實踐中,繩芯的數(shù)量小于200?!袄K芯”應該被解釋為任何種類的細長增強件。繩芯的橫截面不是必須為圓的,還可以是不規(guī)則形、矩圓形、矩形或者正方形。例子有纖維束、捻合成紗的纖維、單絲的股、單絲本身、捻合股繩等。制造繩芯的材料是任何種類的堅固的纖維狀材料,例如天然材料(棉、麻、羊毛…),或者由化學合成制成的人造材料,例如丙烯酸、人造絲、尼龍、聚こ烯、聚丙烯、聚芳香纖維(如芳綸),或者由礦物材料制成的人造材料,例如玻璃纖維,或者由金屬材料制成的人造材料,例如鋼纖維、單絲或者繩芯,或者由任何其它種類的金屬合金制成的人造材料。對于本申請的目的來說,形式為鋼單絲、鋼單絲束、鋼單絲股或者鋼繩并且可以結合其它種類非金屬單絲材料的鋼繩芯是特別優(yōu)選的。
條帶中的繩芯被包封在“條帶基體”中?;w的作用是將繩芯保持定位在條帶中。一般來說,基體是聚合物材料。為了滿足條帶將要實現(xiàn)的目的,聚合物材料應該足夠柔性。合適的聚合物材料例如是弾性體材料或者橡膠。它們被廣泛使用于傳送帶和正時帶中。其它非常合適的聚合物材料是熱塑性聚合物,例如熱塑性聚氨酯(也用于正時帶和供食品行業(yè)使用的專用平帶中)、聚こ烯、聚丙烯、聚酰胺,但不限于此。在拼接頭中,繩芯嵌入到拼接頭基體材料中。拼接頭基體材料可以與條帶基體材料相同或者不同。如下文所述,拼接頭基體必須將全部作用カ從第一條帶傳遞至第二條帶。當在條帶基體材料和繩芯之間存在足夠的“錨固力”時,拼接頭無需使用與條帶基體材料不同的專門材料。在繩芯在條帶基體中的“錨固力”太小的情況中,在拼接頭區(qū)域中必須使用不同的“拼接頭基體”材料,以便能夠制造出足夠短的接頭。通過把共聚物和基礎聚合物混合來增強拼接頭基體材料的錨固力,其中,所述共聚物是經功能化以便能粘接繩芯的接枝共聚物、嵌段共聚物或者無規(guī)共聚物。優(yōu)選是,基礎聚合物是與條帶基體材料相同的聚合物,但這不是絕對必需的。拼接頭的特殊之處在于繩芯端部的配置或者“布置”。對于至少ー組(但是可以是多組)“N”條相鄰(B卩,并排)的繩芯(當一般性地提及時稱為“一組”,或者當指特定組時稱為“所述組”)存在這種特殊的布置,在拼接頭中所述“N”條相鄰的繩芯可以在總共“M”條繩芯中識別出。以下將對于這樣ー組“N”個對接部來闡述本發(fā)明,并且稍后限制到拼接頭的總寬度。除了所述組之外的其余繩芯如何設置并不重要。識別出滿足以下詳述要求的至少ー個這樣的組就夠了。圖Ia用來說明所使用的定義,但是圖I中所示的拼接頭布置顯然不落入本發(fā)明權利要求的范圍中(條帶中必須存在至少12根繩芯)。一般而言,拼接頭是“平面階式拼接頭”。因此,各個條帶端部110、120的相應繩芯端部111、121在“對接部” 130’處相互面對。在對接部處,繩芯中斷開,并且從而在對接部處繩芯沒有將作用カ從第一條帶傳遞給第二條帶。所以,所有的作用力將必須借助于拼接
頭基體材料而從第一條帶傳遞至第二條帶。在下文中,將用繩芯標記p=l、2、3.....N來計
數(shù)組內的“ N”條繩芯。另一條帶的匹配繩芯具有相同的標記。 在組的縱向方向上,對接部在組中的拼接頭長度“Lgraup”上規(guī)則地分隔開當在組中從第一條帶向第二條帶延伸時該長度為第一對接部和最后的對接部之間縱向方向上的距離。對接部出現(xiàn)在縱向方向上相互分開數(shù)個“間隔”的位置處。該“間隔” “ Λ ”是組內的任一對對接部在縱向方向上的最小的非零距離。因此,任一對對接部之間的距離可以為“ Λ ”的O倍(對接部在同一梯級上)、I倍、2倍或更多倍。方便地,間隔“Λ”可以取為等于“LgMup/ (N-1)”。因此,在縱向方向上,對接部可以出現(xiàn)在位置qX Λ處,“q”為梯級標記,它是I到N之間的整數(shù)(含端點)。在實踐中,不應當按數(shù)學精確性來解釋這些位置一定的游隙是可以的,因為對接的繩芯端部之間存在一定距離。實際上,這些位置應當解釋成有小干“ 土 Λ /2”或者甚至小干“ 土 Λ /4”或更好的允許誤差。當制作拼接頭時,慣例是使拼接頭圖案不完全垂直于條帯。引入“偏角”,使得整個拼接頭區(qū)域是平行四邊形而不是矩形。所述偏角的目的是防止從條帶到拼接頭的突然轉變。例如矩形切導致在動態(tài)應用中對驅動鼓的撞擊。這通過斜切來防止。所述斜切在當前的拼接頭布置中也是可以的,唯一的變化是必須使用偏移基線來限定對接部的位置。那么,等于或者大于“LgMup ”的拼接頭長度“ L”是平行四邊形的縱向邊緣的長度(而不是沿條帶在第一對接部和最后對接部之間的距離)。然而,由于本發(fā)明的拼接頭布置方式是固有的,因此即使當使用矩形切時也能確保平滑過渡,斜切不是必須的但是也允許。
這樣,在拼接頭的“組”中限定出了對接部的網格姆個對接部具有一獨特的位置(P,q)。由于每條繩芯都被切割,因此必須對于“P”存在I到N的所有值(否則,繩芯中的一條將不間斷地從第一條帶延伸到第二條帶)。此外,不會有兩個“P”值出現(xiàn)兩次,否則的話一條繩芯將中斷兩次??v向方向上的位置(梯級標記)只能取I到N之間的值(含端點),但是某些q值會出現(xiàn)一次以上,并且另ー些q值根本不出現(xiàn)。因此,每個布置是唯一且毫無疑義地由整數(shù)(q1;q2;... ;qp;...qN)的N元組來限定的,其中,每個“qp”具有I到N之間的值。這樣,組中的任何種類的平面階式拼接頭可以如圖Ib所示地在網格上編碼和表示。相對于第一條帶的端部來給這些布置編碼。第二條帶是第一條帶的“互補”,即,如果根據( ;Q2 ;· · · ;qp ;· · · qN) X Δ,來切割第一條帶的繩芯端部,貝Ij必須根據(N+l-qi ;N+l_q2 ;——;N+l-qN) X Δ來切割第二條帶的繩芯端部。由于每個“qp”可以取“N”個不同的值并且存在N種可能的“ρ”值,因此對于ー組可以存在NXNXN.... XN (N次方)即Nn種平面階式布置??赡艿牟贾脭?shù)量迅速地變?yōu)樘煳臄?shù)字級的比例在僅具有10條繩芯的組中,已經可能有101°種可能的平面階式拼接頭布置。這些布置中的一些顯然是沒用的,例如(I; I; I;. .. . ;1)或者(N;N. . · . ; N),其中,所有對接部都在一條線上,從而導致強度極弱且局部非常柔性的拼接頭部分。另ー方面,計算所有這些可能的布置是不可行的,更不用說在實踐中對它們進行試驗。基于對不同平面階式拼接頭布置例如(1;N;1;N;. . . . 1;N)、(1;N;2;(N-1); 3. . . . ; I ;N)進行的一系列試驗和許多其它實驗,發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當對接部在整個拼接頭中“隨機地”分散時獲得了最佳效果。為了使得該“隨機性”更有確定性,確定了以下規(guī)則-當存在位于(p,q)處的對接部時,在附近繩芯的相同位置“q”上不應該有其它對接部,也就是說,從“p-n”到“P+n”,在相同梯級“q”上應當沒有其它對接部。該規(guī)則防止磨損通過拼接頭蔓延。實際上,如果在同一梯級上發(fā)現(xiàn)相互太靠近的對接部ー即使當它們之間存在ー個或兩個其它繩芯時ー它們也將形成薄弱點,磨損將在該薄弱點處開始或者蔓延。-當存在位于位置(P,q)處的對接部時,在鄰近繩芯P的繩芯中不應該有在縱向方向上靠近該對接部的另ー對接部。換句話說,在繩芯p-Ι和P+1上從q_ (n-1)到q+ (n-1)的位置中,不應該有其它對接部。該規(guī)則確保了カ傳遞最大,因為在鄰近繩芯“P”的繩芯之間的公共搭接部為最大??梢允褂寐D度量法來把這兩個要求精細地結合。假設組中的任何一對對接部A、X具有坐標(pA,qA)和(px, qx),則曼哈頓距離d (A, X)定義為d (A, X)=|pA-px| + |qA-qx替代地,該曼哈頓距離可以表示為“(1+1)+デ的和+在A和X之間的繩芯數(shù)“ i”加上I。因此,如果繩芯彼此相鄰,則該項合計為I(在它們之間沒有繩芯)。+從A到X時沿拼接頭的縱向方向計得的間隔數(shù)為“ j”。如果qA和qB兩者相等,貝ij“j”為O (因為無間隔)。 例如,在圖Ib中,找到以下的曼哈頓距離(N=6)d (A, B) =| 2-11 + | 1-2 I =2d (A, C) = | 2-5 I+ I 1-2 I =4d (A, D) = I 2—4 I +1 4—11 =5現(xiàn)在,為了使對接部X的存在不會對對接部A處的強度有不利影響,需要使d(A,X)>n。因此,為了將對接部的相互影響減到最小,組中的本發(fā)明拼接頭布置的特征在于,任何兩個對接部相互離開至少最短距離“η”。根據發(fā)明人的實踐經驗,該“η”應該至少為四,但是越大越好,所以也可以是5、6、7、8、9、10…。換句話說對于拼接頭的組中的任何對接部Α,最鄰近的對接部B必須處在距離“η+1”或者更大距離處。用其它方式來表達但仍是等同的以半徑“η”圍繞對接部“ Α”的“圓盤”不包含任何其它對接部。該度量方式中的圓盤是d (A,XX η的所有點X。在該度量方式中,圓盤變?yōu)榱庑?,其中,A在中心且對角線為2η+1。當然,該菱形是在拼接頭網格的邊緣處剪裁的。當“η”等于四時(S卩,在曼哈頓距離5處找到最鄰近的對接部),則僅從N等于12和更大存在解決方案。同樣不言自明的是,最鄰近的對接部之間的距離“n+1”是有限制的,因為圍繞對接部的每個菱形保留有在其周圍不能被其它對接部占據的一定數(shù)量的點(即,2n (n+1))。所以,對于任何一對對接部之間距離大于“nmax”的布置來說存在最大值“nmax”。該最大值取決于“N”。可以表示出“nmax”和“N”是相關的(對于“nmax ”大于I);INT [ (nmax2/2)+nmax]=N其中,INT函數(shù)取其幅角的整數(shù)部分。例如,對于N=12,nmax等于4。因此,一組必須包括至少12條繩芯,否則不能滿足距離要求。因此,本發(fā)明的拼接頭必須至少包括12條繩芯(即,M必須為12或更大)。對于N等于12的條帶來說,不存在最鄰近對接部所分隔的曼哈頓距離為6、7或更大的那樣布置。所述“nmax”的布置將把不同對接部之間的相互作用減小到最低的程度,并且從而是特別優(yōu)選的。因此,對于給定“η”的可能布置的集合將形成一系列嵌套集合。這里,把任何兩對對接部之間距離至少為“η”的所有可能布置的集合表示為Sn。顯然,S。是具有Nn種可能布置的最大集合(到最鄰近的對接部的距離為I或更大)。因此,S1. S。的子集。的子集,因為如果對與對分開2或更大(即,屬于S2)的距離,那么它們彼此分開的距離當然也大于距離I (即,也屬于S1X反之則不然。RS4、S5、…中的布置是本發(fā)明的一部分。最小的子集是SnmaP Snmart是空集(不存在布置)。因此,不同的集合形成了子集鏈Slimax C Snmax^l C …C S5 C S4通過選擇具有最大“公共長度” (CL)的布置來進行進一歩的改進。組中的公共長度是相鄰繩芯之間公共間隔的和,相鄰繩芯是指第一條帶的一條繩芯,第二條帶的另ー繩芯。圖Ia中以140表示的虛線示出了不同的公共間隔。在公式中,這可以按照以下來計算CL = d_qt換句話說公共長度是組中條帶兩部分之間的分隔線長度減去組中條帶的寬度。公共長度増大的布置將比公共長度較短的布置具有更大的錨固表面。由于 qi+1-qi|彡n,因此公共長度始終大于或等于nLgMup。因此,増大“η”將引起公共長度増大,
從而產生更好的錨固并且從而產生更好的拼接。進ー步的改進是僅選擇這樣的布置,其中,在組內在第一間隔開始處僅存在ー個對接部并且在每個所述間隔結束處僅存在一個對接部。這相當于說,對于該布置的N元組(q1;q2;... ;qP;... ; qN)來說,從I到N的每個整數(shù)只出現(xiàn)一次既沒有相同值的兩個qp,也沒有缺少1、2· · ·和N之間的數(shù)字。也相當于說,N元組是數(shù)字1、2、...到N的排列。當然,也必須滿足距離要求,即,最接近的兩對對接部要分隔開曼哈頓距離“η+1”,η大于4。這表明ー對于試驗的所有可行數(shù)字ー總是能找到這樣的排列。所以對于每個集合Sn來說,存在非空的交集Sn H P,其中,P是N個數(shù)字的所有可能的排列布置(合計為N !)。所述排列布置是特別優(yōu)選的,因為在拼接頭的組中的任何橫截面處,存在至少“Ν-1”條繩芯。僅在對接部處,強度存在局部微降,但是仍然存在N-I條繩芯。因此,在這些對接部處,組的相對局部拼接頭強度降低到(N-l)/N。組的相對局部拼接頭強度(“rST”)是橫截面中的繩芯數(shù)乘以繩芯斷裂載荷Fb再除以條帶的理論強度NXFb所得之比值。這在圖Ic中圖示出當在同一梯級處出現(xiàn)兩個對接部(B和C)時,相對強度局部地降低至(N-2)/N。因此,拼接頭中最薄弱的位置將是相對局部拼接頭強度最小(以“min (rST)”來表示)的梯級處。因此,平面階式拼接頭能實現(xiàn)的最大相對拼接頭強度為(N-l)/N。它不可能為I或者更大(但這對于交錯階式拼接頭是可能的)。具有最大公共長度的組的布置不是必須為排列式布置。一般,非排列式布置具有比排列式布置更大或相等的最大公共長度。當然,拼接頭強度主要是由繩芯在拼接頭基體中的“錨固”所確定的。該錨固力可以具有機械性質,或者可以具有化學性質,或者兩者的混合?;瘜W錨固被稱為粘附。在W02005/103545中描述了鋼繩芯的外表面如何對純機械性錨固有影響的實例,通過引用把該文中的鋼繩芯結構包含在本文中。如已經提到的,可以通過將接枝共聚物添加到拼接頭基體材料的基礎聚合物中來影響化學錨固或者粘附。選擇接枝共聚物,以便增強對金屬基底例如鋼繩芯的粘附。在本申請人于與本申請同一申請日同時提交的共同申請中給出了聚合物和接枝共聚物的實例,具體參見該共同申請中的第到段。通過在試驗長度“ I”上將一條鋼繩芯從拼接頭基體材料的條帶中拔出來確定錨固力。這是按照以下方式進行的取一段條帶(在其中包封有相互平行的N條繩芯),在長度“ I ”上覆蓋條帶的中部,選擇不位于邊緣的繩芯(即,中心繩芯,僅位于邊緣的繩芯被從ー側保持),并且在除了長度“I”的中部之外將該繩芯從條帶中脫離。然后,在覆層的ー側切斷所選的繩芯,而在另ー側切斷除所選繩芯外的所有剩余繩芯。在移除掉覆層后,沿軸向從條帶中拔出所選繩芯,同時測量因此所需的最大作用力Fmax。將Fmax除以“I”得出了用牛頓每暈米(N/mm)來表不的錨固カ“fa”。這樣,拼接頭在組中的那部分的總錨固力估算為“Fa=CLXfノ2”。除數(shù)“2”考慮到了以下情況在粘附試驗中公共長度為“2X1”,因為繩芯的兩側被相鄰側保持。長度L。(在該處,嵌入繩芯的錨固カ等于該繩芯斷裂載荷Fb)被稱為臨界長度。它可以由Lc=F1Zfa來估 算出?,F(xiàn)在,當拼接頭長度L大于“2ΧΙ^ΧΝ/η”吋,拼接頭的總錨固力將大于條帶的強度。然而,這不是必須的,因為拼接頭的機械強度至多為帶強度的(1-1/Ν)倍。因此,組的長度“Lg_P”至少為臨界長度し。的N/n倍就被認為足夠了。因此,拼接頭的總長度“L”必須大于或等于“LgMup”。這被認為在拼接頭的長度和條帶的殘留強度之間達到了合理平衡。更長的長度是可以的,但大于2N/n倍L。不是必須的。通過調整組的長度LgMup,因此可以根據需要調節(jié)拼接頭強度。當組長度Lgraup大于臨界長度L。的N/n倍時,可以預期組中的拼接頭的那部分的斷裂載荷超過組中條帶那部分的強度的一半。因此,可以在最短的可能長度內形成具有“η”等于“nmax”的組的拼接頭。換句話說對于給定的Lsmup,具有最大“η”的組布置對拼接頭總強度的貢獻最大。通過增大拼接頭長度一但是不需要大于(2N/n) XL。一可以實現(xiàn)拼接頭強度大于條帶斷裂載荷的50%、或者大于55%、60%、70%、80%或90%,這對于該類拼接頭是令人驚訝的高。該拼接頭可以被容易地結合到條帶中,并且與條帶自身相比在彎曲行為方面幾乎沒有差異。因此,通過本發(fā)明的拼接頭連接的兩根條帶可以被認為是單根條帶,并且落入到同一發(fā)明構思的范圍中。識別組存在的程序是簡單的,并且因此檢測本發(fā)明構思的存在是簡單的。當識別拼接頭時,檢測第一組12條繩芯(例如,拼接頭左側的繩芯I到12)的對接部,并且確定組的長度??梢源_定曼哈頓距離。如果所有的對具有大于四的距離(或者等同地,如果最鄰近的對接部相隔距離為五或者更大),則識別出滿足定義的組。如果識別出更靠近的一對對接部,則組不滿足定義,并且對繩芯2到13重復上述程序。同樣,如果該組滿足定義,則拼接頭屬于本發(fā)明的構思。如果不滿足,則對于繩芯3到14 (依此類推)重復上述程序,直到達到拼接頭的右側。如果找到ー個或多個組,則拼接頭屬于本發(fā)明構思。如果沒有找到,則超出本發(fā)明構思的范圍。在整個拼接頭區(qū)域的X射線照片上能夠最簡單地確立上述程序??梢匀菀椎刈R別出對接部和距離。計算機算法有助于實施上述程序。對于更高梯級的組可以重復上述程序,例如,間隔距離“η”大于5,但是就必須考慮17個位置,并且因此拼接頭中必須至少有17條繩芯。同樣,可以在將本發(fā)明構思限制在條帶的整個寬度中來考慮拼接頭。在該情況中,組和拼接頭是一致的并且“N”等于“Μ”。不用說,“Μ”必須大于或等于十二。所述拼接頭沒有一對分開距離為四或更小的對接部。如果“Μ”為17或者更大,對接部相互離開的距離至多比5大(最鄰近的對接部的距離為6)。如果M為24或者更大,則對接部相互分開的距離至多為6。表III中的列“ nmax ”和“N”中的序列適用于更大的M數(shù)。
圖Ia顯示了將第一條帶連接到第二條帶上的平面階式拼接頭的示意圖。圖Ib顯示了如何在網格上表示拼接頭布置的配置圖案。圖Ic顯示了圖Ia的拼接頭導致的在強度rST (%)上的相對降低。
具體實施例方式在用于實施本發(fā)明的第一歩中,必須找到滿足對接部之間曼哈頓距離大于四或者五或者六或可能達!!.的要求的那些布置。現(xiàn)在,如何在N"種不同布置的寬范圍中找到最佳布置?顯然,列舉全部Nn種可能的布置并且試驗布置中的每對對接部以確定是否滿足距離要求并不是可行的方法。每次試驗要進行NX (N-l)/2種比較。這種程序僅對于非常小的N可能。 可選地,可以采用試錯法來嘗試以便找到符合要求的布置。這例如可以通過蒙特卡羅(Monte-Carlo)式程序來進行在I到N的集合中產生N個隨機數(shù),并且核對它們是否滿足要求。這可以通過引入“隨機冷卻”算法來進ー步改進,該算法接受在各對對接部之間距離增大的布置中的變化并允許在各對對接部之間距離僅偶然減小的布置中的變化。參見“Numerical Recipes,The Art of Scientific Computing”,W.H. Press、S. A. TeukolskyΛW. Τ· Vetterling 和 Β· P. Flannery,第 10 章“Simulated annealing methods,,。但是,不能確保是否能找到所有可能性。也不能找到對于給定的“η”和“N”并對于公共長度的最大可能值。然而,這是當考慮很大的“ N”例如N大于100時所考慮的方法?!N可進行的方式是利用這樣ー種算法,該算法的工作原理是逐步向前地排除位置,并且當不能滿足距離要求時通過恢復來回溯。這種算法包括以下步驟(A).初始化變量(例如網格矩陣和解向量),并將第一繩芯上的第一對接部位置設定為當前位置。(B).在網格上標記出為了從當前位置起即將來臨的對接部位置而被排除的位置;(C).識別出下一繩芯上的后續(xù)可能位置a.如果向前步進地找到下一可能的位置,則將該位置作為當前位置,并且轉到步驟(B)。b.如果沒有下一可能位置,則除去位置的標記,并且除去當前位置的標記,退回到前ー繩芯位置,把該繩芯位置上的下一可能位置作為當前位置,并且轉到步驟(B)(D).如果找到了ー個布置,則輸出該布置,除去當前位置的標記,退回到前ー繩芯位置,把該繩芯位置上的下一可能位置作為當前位置,并轉到步驟(B),以找到下ー個布置。(E).如果已經找到所有的解(即使沒有解),則終止程序。如果已經試驗了第一繩芯上的所有最初可能位置,則已經找到了所有的解(包括“無解”的情況)。用計算機語言(例如,用于應用程序的Visual Basic)來執(zhí)行上述程序。上述程序總是產生解(如果有的話),并且能迅速地識別出無解的情況。這樣,可以容易地找到對于任ー N值的“nmax”。對于本發(fā)明的布置,找到ー個布置就足夠。只有當想找到具有最大可能長度的布置時,才必須找到所有的布置。不言自明的是,對于逐漸增大的數(shù)字“η”和給定的“N”,可能的布置數(shù)將快速減小。當然,對于“η”等于四,總是找到本發(fā)明范圍內的最大布置數(shù)。表I給出了僅對于第一部分的ー些“η”和“N”來說存在多少種可能布置(包括其互補)的概覽。括弧中的數(shù)字是排列的子集?!唉?12”的條帶的實施例很好地用來例示本發(fā)明,但是發(fā)明人強調發(fā)明人的思想決不限于該實例。對于5的最近距離,S卩“η”為四,對于Ν=12僅有18種解(包括其互補)。對于12條繩芯且η=5來說沒有解,因此4也是“nmax”。在把解編號的表II中列舉了這些解,這些解是由可以用來構造拼接頭的上述算法(欄A)、公共長度CL (用間隔數(shù)“ Λ ”表示,欄B)、平均距離(欄C,所有的對間距離除以對數(shù)之和)和實際布置的“編碼”(欄D)轉出的。注意互補的對,例如數(shù)字I和10 ;9和18、3和16。具有最長公共長度的布置為具有公共長度73的數(shù)字3和其互補數(shù)字16。然而,這些布置在梯級1、4、12和9上具有兩個中斷,從而將局部強度限制為條帶理論強度的(10/12)。注意,公共長度始終大于ηΧ (N-I)個間隔,在該例中為44。因此,所有的布置相當?shù)馗哂谠撓孪蕖W⒁?,對于任何結構都能獲得的最大公共長度是對于結構(1;Ν;1;Ν;··· :1;Ν)為〃(N-I)X (N-I)"(比如(I; 12; I; 12; I; 12; I; 12; I; 12; I; 12),CL 為 121)。然而,此結構超出了 當“η” 等于 I (最鄰近的對接部為2)時要求保護的范圍。有兩種布置7和12,它們在第一間隔開始處僅有一個對接部并且在每個間隔的每個終點僅有ー個對接部,即排列式的布置。在12 ! =479001600種可能的排列中,僅有2種布置,其中,最鄰近的對接部之間的距離為5 (η=4)。它們還具有67個間隔的最小公共長度。最后,表III給出了對于不同nmax值的N的概覽。還示出了在nmax處的可能布置數(shù)和它們中的多少種是排列。在下文中,將描述出對于ー種具體類型條帶的拼接。然而,該思想同樣適用于任何類型的條帶,例如傳送帶、正時帶、提升帶、柔性或剛性管加強條帯。在一優(yōu)選實施例中,發(fā)明人拼接了兩根平行擠出的高密度聚こ烯(HDPE JASolvayPolyolefins獲得的Eltex Tub 172)條帶,條帶包含12條繩芯。如W02008080715中所述,繩芯是12LE類的鋼繩芯,其中,三根O. 28毫米的單絲和9根O. 31毫米的單絲合并成單股。繩芯具有至少2400N的斷裂載荷和I. 23毫米的直徑。絲的平均抗拉強度為2680N/mm2。單絲被電鍍的涂層量為44g/kg。條帶的估計總強度為12X2400N_.28.8kN。測得的條帶強度為30. 2kN。形成了六種不同的拼接頭,每個被重復三次。作為拼接頭聚合物,使用與條帶自身相同的HDPE,但是首先將按重量計20%的接枝共聚物混合到HDPE,而其次將按重量計60%的接枝共聚物添加到HDPE中。作為用于與拼接頭聚合物混合的接枝共聚物,使用從DSM獲得的“Yparex ”《Yparex 是馬來酐接枝聚こ烯。接枝程度估計在ο. οοι%到2%之間。形成了以下的拼接頭布置-Al :(1,12,I,12,I,12,I,12,I,12,I,12)。如已經提到的,這是具有最大公共長度為121個間隔Λ的布置。它超出了本發(fā)明的范圍,因為對接部彼此僅相距2步并且在位置“ I”和“ 12”處最小的局部相對強度(min (rST))僅為條帶強度的50%。-A2: (Γ 4’7’ 10’2’5’8’ 11’3’6’9’ 12)。這也超出了權利要求的范圍,因為最鄰近的兩對對接部僅相距4歩。公共長度為43個間隔Λ。每個梯級僅有ー個中斷,所以最小的局部相對強度為92%。這是偏置風琴管型拼接頭。-A3 (4,10,I,7,12,4,9,I,6,12’3’9)。這相當于表 II 的布置“3”(“16” 的互補)。它屬于本發(fā)明,因為最鄰近的對接部彼此相距5歩。公共長度為73個間隔Λ。在位置1、4、9和12處,存在兩個對接部將拼接頭局部削弱到可得強度的83%。-A4 (5,10’2’7’12’4’9’I’6’11’3’8)。這是表 II 的布置“7”(或者其互補“ 12”)。它屬于本發(fā)明,因為最鄰近的對接部彼此相距5歩。公共長度為67個Λ,并且最低局部相對強度為92%,因為在每個梯級處僅有一個對接部。在500毫米的長度上形成拼接頭,使“ Λ ”等于500/11,即45. 5毫米。所獲得的結果總結在表IV中
權利要求
1.ー種拼接頭,用于將第一條帶連接到第二條帶上,這兩個條帶包括在條帶基體中的“M”條平行繩芯,其中,在拼接頭布置中,所述第一條帶的每個繩芯端部在對接部處分別對接所述第二條帶的繩芯端部,并且其中,有至少ー組“N”條相鄰繩芯,“N”等于或者大于12,其中,在所述至少ー組的第一對接部和最后對接部之間沿拼接頭所取的距離為“LgMup”,并且所述組內的對接部 在所述長度“ LgMup”上有規(guī)則地分隔開數(shù)個間隔,所述間隔是所述組內任一對對接部之間的最小縱向距離,其特征在于 所述組中任一對對接部之間的曼哈頓距離大于四,所述曼哈頓距離是所述一對對接部之間的繩芯數(shù)“i”加上“ I”與所述ー對對接部之間沿所述拼接頭縱向方向的間隔數(shù)“ j”之和“i+j+1”。
2.根據權利要求I所述的拼接頭,其中,所述間隔為“LgMup/(N-1)”。
3.根據權利要求I或2所述的拼接頭,其中,所述至少ー組“N”條相鄰繩芯內的任ー對對接部之間的曼哈頓距離大于數(shù)字“η”,“η”為五或者六或者七或者達“nmax”的任一數(shù)字,“nmax ”為對于給定的“ N”值仍然有至少ー個可能的拼接頭布置的最大數(shù)字。
4.根據權利要求I到3中任一項所述的拼接頭,其中,對于給定的“n”,選擇所述至少ー組“N”條相鄰繩芯內具有最大公共長度的拼接頭布置,所述公共長度是所述至少ー組“N”條相鄰繩芯內的所述第一條帶和第二條帶的相鄰繩芯之間公共間隔之和。
5.根據權利要求I到4中任一項所述的拼接頭,其中,在所述至少ー組“N”條相鄰繩芯內,在第一間隔的開始處僅有ー個對接部,并且在每個間隔的結束處僅有一個對接部。
6.根據權利要求I到5中任一項所述的拼接頭,其中,所述長度“LgMup”等于或者大于所述條帶中所述繩芯的臨界長度的“N/n”倍,所述臨界長度是這樣的長度,以這樣的長度從條帶基體材料中拔出單根非邊緣繩芯所需的カ等于所述繩芯的斷裂載荷。
7.根據權利要求I到6中任一項所述的拼接頭,其中,所述拼接頭布置中的所有“M”條繩芯處于所述至少ー組“N”條相鄰繩芯中。
8.根據權利要求I到7中任一項所述的拼接頭,其中,所述拼接頭的基體或者所述條帶的基體是聚合物材料,并且所述繩芯是鋼繩芯。
9.根據權利要求8所述的拼接頭,其中,所述聚合物材料是弾性體材料或者橡膠材料。
10.根據權利要求8所述的拼接頭,其中,所述聚合物是熱塑性聚合物。
11.根據權利要求10所述的拼接頭,其中,所述拼接頭的基體材料包括共聚物和基礎聚合物的混合物,所述共聚物為被功能化以便能粘附所述鋼繩芯的接枝共聚物、嵌段共聚物或者無規(guī)共聚物。
12.根據上述權利要求中任一項所述的拼接頭,其中,所述兩個條帶具有斷裂載荷,所述拼接頭的斷裂載荷至少大于所述兩個條帶的斷裂載荷的一半。
13.根據權利要求12所述的拼接頭,其中,所述拼接頭的斷裂載荷大于所述第一和第ニ條帶中任一條的較低斷裂載荷的55%。
14.ー種包括根據上述權利要求中任一項所述拼接頭的條帶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可以用來將包括縱向布置繩芯的條帶相互拼接到一起的平面階式拼接頭配置方案。條帶可以是傳送帶、傳動帶、正時帶、提升帶、橡膠軌道或者加強帶的形式。拼接頭被優(yōu)化,以便使彎曲剛性均勻并且最大限度地保有強度。條帶和拼接頭的橫截面是基本上相等的在拼接頭處厚度或者寬度未增加。拼接頭配置的特征在于對接部(130)—繩芯端部(111、121)相會的那些位置—定位成彼此相距足夠遠,并且優(yōu)選是相互盡可能遠離。給出了關于不同條帶的繩芯之間的公共長度和局部強度的優(yōu)選實施例。
文檔編號B29C65/00GK102869493SQ201180016356
公開日2013年1月9日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權日2010年3月30日
發(fā)明者A·德斯梅特, F·韋爾瓦克 申請人:貝卡爾特公司