ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ РЕМЕНЬ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ
ELECTRICALLY CONDUCTIVE BELT FOR POWER TRANSMISSION

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится в общем смысле к электропроводящим ремням для передачи мощности, более конкретно - к статическим электропроводящим синхронным ремням, и, в частности, к ремню с электропроводящей пленкой, тканью и работающим на растяжение кордом.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Приводные ремни используются для передачи мощности, управления движением, транспортных применений, а также для синхронизирующих применений. Ремни для передачи мощности могут иметь форму плоских ремней, зубчатых ремней, клиновых ремней, многоручейковых ремней или других специальных профилей. Они типично являются электроизолирующими и/или содержат электроизоляционные материалы. Иногда требуется, чтобы ремни не сохраняли электростатические заряды, т.е. чтобы ремни имели антистатические свойства.
8
9
6
5
[0003] Антистатические свойства могут быть заданы различными стандартами и обычно включают в себя одну или более из следующих характеристик: поверхностное сопротивление меньше 10 Ом; объемное сопротивление меньше 10 Ом и стабилизирующее нагрузочное сопротивление заземления меньше 10 Ом/метр. Такие стандарты, как BS PD CLC/TR 50404:2003, DIN EN 13463-1 и IEC 60079-0, предоставляют информацию для исключения опасностей вследствие статического электричества. ASTM D-257 обеспечивает испытание на сопротивление для различных резиновых изделий. Особенно применимым к синхронным ремням является стандарт ISO 9563: 1990(E), который утверждает, что сопротивление в Омах новых антистатических ремней не должно превышать 6*l0 L/w, если измерять в соответствии с этим стандартом. Здесь ремень, который соответствует стандарту ISO 9563, будет называться "электропроводящим", независимо от того, является ли ремень новым или использованным. При использовании ремень может быстро терять электропроводность вследствие износа или разрушения компонента из электропроводящего материала.
[0004] Патент США № 8,192,316 раскрывает эластомерный ремень для передачи мощности с антистатической, износостойкой, покрывающей тканью, которая включает в себя непроводящее натуральное или синтетическое полимерное волокно и электропроводящее волокно. Электропроводящее волокно представляет собой синтетическое полимерное волокно с электропроводящим металлическим покрытием, например серебром.
[0005] JP1018410A раскрывает использование электропроводящей пряжи для предотвращения фальсификаций зубчатых ремней.
[0006] Патент США № 6,770,004 раскрывает синхронный ремень с электропроводящим термопластическим слоем на поверхности, которая контактирует со шкивом. Описание изобретения заявляет, что электропроводность ремня сохраняется на протяжении увеличенного срока службы и предлагает два примера на основе прибора для испытания на изгиб. Работа при более жестком испытании при нагрузке не была представлена.
[0007] Патент США № 4,767,389 раскрывает плоский, покрытый пластиком текстильный ремень с антистатическими свойствами, обеспечивающимися либо электропроводящим филаментом в нитях текстильного поддерживающего элемента, либо электропроводящим слоем между текстильным поддерживающим элементом и пластиковым покрытием. Электропроводящий филамент может представлять собой металлическое или углеродное волокно. Электропроводящий слой может представлять собой сажесодержащий пластик. Пластиковое покрытие может представлять собой термопластический полиуретан. Патент США № 7,328,785 раскрывает электропроводящий зубчатый шкив, выполненный из электропроводящего термопластика. Термопластик может быть электропроводящим вследствие использования электропроводящих микроволокон, графита или углеродной сажи, примешанной к нему.
14
[0008] Патент США № 6,228,448 раскрывает использование электропроводящего эластомерного поверхностного слоя, который, предпочтительно, пропитан достаточным количеством углеродной сажи или другими электропроводящими добавками для придания внешнему слою или всему бесконечному ремню поверхностного сопротивления менее около 10 Ом/кв.
[0009] Патент США № 5,417,619 раскрывает покрывающее полотно, пропитанное антистатической каучуковой композицией на основе электропроводящей углеродной сажи. Нежелательным побочным эффектом таких покрытий является уменьшение износостойкости ткани, приводя к быстрой потере антистатического эффекта во время использования. Возникающие изношенные частицы могут негативно воздействовать на соседние электронные или электрические компоненты или системы. Патент США № 5,351,530 применяет такую потерю электропроводности для обозначения состояния износа электропроводящей покрытой резиной ткани.
[0010] Требуется электропроводящий ремень, который сохраняет электропроводность на протяжении увеличенного срока службы в жестких нагруженных применениях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Настоящее изобретение направлено на системы и способы, которые предлагают электропроводящие ремни для передачи мощности, которые сохраняют электропроводность на протяжении срока службы ремня в нагруженных применениях.
[0012] Изобретение направлено на ремень, выполненный из эластомерного тела ремня, электропроводящего работающего на растяжение корда, например корда из углеродного волокна, в кордовом слое, армирующем тело ремня, внешнего слоя из электропроводящего термопластического материала, например полипропиленовой пленки, и электропроводящего тканевого слоя, расположенного между слоем работающего на растяжение корда и внешним слоем и обеспечивающего непрерывный электрический контакт между внешним слоем и работающим на растяжение кордом. Электропроводящая нить или филамент может быть включен в ткань и может иметь место на обеих поверхностях ткани и контактировать как с внешним слоем, так и работающим на растяжение кордом для обеспечения непрерывного электрического контакта между ними. Электропроводящая нить или филамент может вплетаться, вшиваться, пробиваться иглой, ввязываться или тому подобное в ткань. Электропроводящая нить может включать в себя электропроводящее покрытое металлом волокно, например серебро на полиамиде. Электропроводящая нить может образовывать пучок с непроводящими волокнами и вплетается в ткань с непроводящими нитями на заданном расстоянии или с весовой долей. Заданное количество электропроводящей нити может представлять собой промежуток в 1 мм или больше, или в диапазоне от 1 до 10 мм, или от около 3 до около 5 мм, или может представлять собой весовой процент по меньшей мере 1%, или от 1% до 9% на основе общего веса ткани. Электропроводящая нить или нити могут располагаться в направлении основы или утка ткани или обоих направлениях.
[0013] В другом варианте осуществления электропроводящая ткань может представлять собой ткань с электропроводящим пропитывающим покрытием.
[0014] Изобретение также направлено на способ выполнения электропроводящего ремня, в котором электропроводящая термопластическая пленка, электропроводящая ткань и электропроводящий работающий на растяжение корд наносятся на форму для ремня так, что все они находятся в электрическом контакте.
[0015] В вышеизложенном довольно широко были описаны признаки и технические преимущества настоящего изобретения для того, чтобы подробное описание изобретения, которое следует ниже, могло быть лучше понято. В дальнейшем будут описаны дополнительные признаки и преимущества изобретения, которые образуют объект формулы изобретения. Для специалистов в данной области должно быть понятным, что концепция и конкретный раскрытый вариант осуществления могут быть легко использованы в качестве базиса для изменения или проектирования других конструкций для осуществления тех же самых целей настоящего изобретения. Для специалистов в данной области также должно быть понятным, что такие эквивалентные конструкции не выходят за пределы объема изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения. Новые признаки, которые предполагаются быть отличительными признаками изобретения как в отношении его устройства, так и способа работы, вместе с дополнительными целями и преимуществами будут лучше понятными из нижеследующего описания при рассмотрении в сочетании с прилагаемыми фигурами. Однако следует четко понимать, что каждая из фигур предусмотрена только с целью иллюстрации и описания и не подразумевается в качестве определения границ настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0016] Прилагаемые чертежи, которые включены в и составляют часть описания изобретения, в котором одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части, показывают варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для объяснения идей изобретения.
На чертежах:
[0017] Фиг.1 представляет собой частично фрагментированный вид в перспективе варианта осуществления изобретения;
[0018] Фиг.2 представляет собой увеличенный частично фрагментированный разрез участка варианта осуществления фиг.1;
[0019] Фиг.3 представляет собой частично фрагментированный вид сбоку ремня фиг.1 после интенсивного использования;
[0020] Фиг.4 представляет собой схематичное изображение электропроводящей ткани;
[0021] Фиг.5 представляет собой схематичное изображение устройства ременного привода, использующегося для испытания на долговечность ремня;
[0022] Фиг.6 представляет собой схематичное изображение испытания на электропроводность ремня;
[0023] Фиг.7 представляет собой графическое изображение электрического сопротивления ремня в зависимости от времени испытания срока службы ремня для некоторого количества Примерных и Сравнительных ремней, испытываемых на приводном устройстве фиг.5; и
[0024] Фиг.8 представляет собой графическое изображение электрического сопротивления ремня в зависимости от процента срока службы для некоторого количества Примерных и Сравнительных ремней, испытываемых на приводном устройстве фиг.5.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0025] На фиг.1 показан вариант осуществления электропроводящего ремня по изобретению в виде синхронного ремня 10 с плоской задней стороной 11 и зубчатой стороной 17, которая включает в себя зубья 15, чередующиеся с впадинами 13. Внутренняя конструкция синхронного ремня 10 включает в себя эластомерное тело 12, работающий на растяжение корд 14, вмонтированный в него, тканевый слой 16 и внешний слой 18. Работающий на растяжение корд 14 включает в себя электропроводящий материал, например углеродное волокно или металлическую проволоку. Корд может представлять собой гибрид электропроводящего материала с другими непроводящими кордовыми материалами, например стеклом, арамидом, PBO или тому подобное, при условии, что электропроводящий материал имеется на поверхности корда по меньшей мере на множестве мест. Тканевый слой 16 подобным образом является электропроводящим. Внешний слой 18 также является электропроводящим и может представлять собой электропроводящую термопластическую пленку или электропроводящее термоотверждающееся покрытие, которое обеспечивает ремень с поверхностной электропроводностью, подходящей для по меньшей мере рассеяния статических зарядов. Тканевый слой 16 обеспечивает непрерывный электрический контакт между внешним слоем и электропроводящим работающим на растяжение кордом. Получающийся электропроводящий ремень является не только электропроводящим на его поверхности, а также не только электропроводящим через посредство своего корда, а является электропроводящим как через корд, так и поверхность и между ними через тканевый слой.
[0026] Общепринято называть материалы, покрывающие эластомерные зубья синхронного ремня "оболочкой". Электропроводящая оболочка ремня 10, таким образом, включает в себя комбинацию электропроводящего внешнего слоя 18 и электропроводящего тканевого слоя 16. Таким образом, между электропроводящей оболочкой и электропроводящим работающим на растяжение кордом существует непрерывный электрический контакт.
[0027] На фиг.2 более подробно показаны некоторые признаки ремня 10 фиг.1. На фиг.2 видно, что работающий на растяжение корд 14 представляет собой пучок отдельных волокон 24 с промежутками 22 между ними. Эластомерный материал тела 12 может проникать в промежутки 22 на некоторую величину или полностью. В качестве альтернативы некоторые или все промежутки могут быть заполнены пропиткой для корда, которая может отличаться от эластомерного материала тела ремня. Ткань 16 включает в себя основные нити 26 и уточные нити 27. Как показано, основа проходит, в общем смысле, поперек ширины ремня или в поперечном направлении, при этом уточные нити проходят, в общем смысле, вдоль длины ремня или в продольном направлении. В зависимости от переплетения ткани, основа может представлять собой продольную нить, а уток - поперечную нить, или ткань может укладываться под углом на ремне. Уточные нити 27 включают в себя электропроводящие волокна 28, 28' и 28". Электропроводящие волокна 28 показывают точку контакта с работающим на растяжение кордом 14. Электропроводящие волокна 28' показывают точку отсутствия контакта с работающим на растяжение кордом 14 или внешним слоем 18. Электропроводящие волокна 28" показывают точку контакта с внешним слоем 18. В заданном ремне 10 будет иметь место множество таких контактов между электропроводящими волокнами 28 ткани 16 и электропроводящим внешним слоем 18 и работающим на растяжение кордом 14. В результате, электропроводность ремня может осуществляться посредством множества путей через корд, ткань и внешний слой.
[0028] Ремень согласно изобретению демонстрирует гораздо большую электропроводность по сравнению с ремнями по предшествующему уровню техники, имеющими только электропроводящий поверхностный слой, или только электропроводящий корд, или только электропроводящую ткань. Такие ремни по предшествующему уровню техники быстро теряют электропроводность, когда электропроводящий элемент повреждается или изнашивается. В действительности, было предложено использовать такую в ином случае нежелательную потерю электропроводности в качестве способа определения состояния износа или состояния ухудшения ремня. Однако во многих применениях, требующих электропроводности, было бы более желательным для ремня поддерживать электропроводность на протяжении всего срока службы ремня. Настоящее изобретение достигает этой цели. Кроме того, разные применения могут вызывать разные типы повреждения ремня, приводя к концу срок службы ремня, т.е. разные "типы отказа". Синхронная ременная передача с низкими нагрузками на зуб, но со шкивами маленького диаметра, вероятно, испытывала бы повреждение работающего на растяжение корда до сильного износа внешнего слоя или ткани, т.е. тип отказа работающего на растяжение корда. Если этот ремень основан на электропроводящем работающем на растяжение корде для электропроводности, он постепенно терял бы электропроводность во время своего срока службы. С другой стороны, передача с высокой нагрузкой на зуб со шкивами среднего диаметра, вероятно, демонстрировала бы тип отказа износа оболочки или тип отказа срезания зуба. Если этот ремень основан на поверхностной электропроводности или электропроводности ткани, он, вероятно, не мог бы сохранять электропроводность, как только электропроводящий внешний слой или электропроводящая ткань (в зависимости от обстоятельств) изнашивалась бы где-либо.
[0029] На фиг.3 показан пример ремня 10 фиг.1 в сильно изношенном состоянии в или близком к концу его срока службы. На фиг.3 электропроводящий внешний слой 18 остается нетронутым на только вершинах зубьев 17. Внешний слой изнашивается на боковых поверхностях 47 зубьев и на впадинах 13. Кроме того, электропроводящая ткань 16 прорывается трещинами 45 на основаниях зубьев. Тем не менее, испытуемые ремни согласно изобретению в таком изношенном состоянии по-прежнему являются электропроводящими через посредство электропроводящих путей, предусмотренных от того, что осталось в качестве внешней поверхности, через оставшуюся ткань 16 до работающего на растяжение корда 14 по меньшей мере в областях 13 впадин.
[0030] Антистатическая, износостойкая ткань может быть сотканной из уточной и основной пряжи или нитей, связанной или нетканой. Любое подходящее переплетение или вязка может использоваться для ткани 16, например ткацкое переплетение при одинаковой плотности ткани по основе и утку, саржевое переплетение или тому подобное. На фиг.4 показана одна возможная структура для ткани 16, а именно 2×2 саржевое переплетение с основной 26, имеющей электропроводящую нить 29 через каждую седьмую основу или больше, и утком 27, имеющим электропроводящую нить 30 через каждую шестую уточную нить. Электропроводящие нити могут вплетаться только в уток, только в основу, или как в основу, так и уток. В качестве альтернативы, электропроводящая нить или филамент может вшиваться, пробиваться иглой, ввязываться или тому подобное в ткань. Промежуток электропроводящей(их) нити(ей) может предварительно определяться для обеспечения требуемой электропроводности. Заданный промежуток может находиться, например, в диапазоне от 1 до 10 мм, предпочтительно от около 3 до около 5 мм. Электропроводящие нити могут представлять собой монофиламенты из электропроводящего волокна, пучки филаментов из электропроводящих волокон, смешанные пучки из электропроводящих монофиламентов или волокон с непроводящими волокнами или филаментами. Электропроводящие нити могут выполняться любым подходящим способом, например, скручиваться, скручиваться во множество сложений, обматываться, текстурироваться и тому подобное. Предпочтительно, электропроводящий материал в электропроводящей нити имеется на поверхности нити и, следовательно, на поверхности получающейся ткани для обеспечения непрерывного электрического контакта с другими составными элементами ремня. Например, электропроводящая нить может представлять собой структуру сердечник-вставка с непроводящим сердечником, обмотанным электропроводящим филаментом или нитью. Непроводящие полимерные волокна, а также основные волокна из покрытых металлом электропроводящих волокон, могут представлять собой любое требуемое натуральное или синтетическое волокно, например полиэфир, нейлон или полиамид ("ПА"), акриловую смолу, хлопок, искусственный шелк, арамид или тому подобное. Волокна могут текстурироваться, скручиваться, смешиваться или тому подобное. Гибридные, композитные или смешанные нити могут представлять собой произвольные смеси волокон, скрученные или скрученные во множество сложений пряжи или нити различных типов, или структурированные, например обмотанные пряжи или пряжи сердечник-обмотка. Предпочтительные непроводящие волокна и основные волокна для электропроводящих волокон представляют собой полиэфир и полиамид, включая ПА-66. Электропроводящие волокна могут представлять собой покрытые металлом волокна или филаменты, углеродные волокна, металлические волокна или тому подобное.
[0031] В варианте осуществления изобретения электропроводящее волокно может составлять от около 1% до около 9% от общего веса ткани. В другом варианте осуществления ткань может иметь от около 3% до около 6% электропроводящего волокна, а остальная часть волокон - комбинацию из непроводящих волокон. Ткань может иметь заданный промежуток и весовой процент электропроводящей нити, как описано. Заданное количество электропроводящих волокон или нитей в электропроводящей ткани может выбираться таким образом, чтобы оптимизировать стоимость и/или свойства ткани. Одна причина, по которой кто-либо мог бы ограничить количество электропроводящей нити, при ее добавлении в существующую структуру ткани, использующуюся в ремнях, заключается в уменьшении до минимума потенциального отрицательного эффекта на нагрузочную способность или долговечность, или другое свойство изделия. Ткань может полностью выполняться из электропроводящих нитей, однако это, вероятно, сделало бы стоимость чрезмерной высокой и является ненужным для достижения уровней статической электропроводности, описанных здесь.
[0032] В качестве альтернативы электропроводящей ткани, например фиг.4, любая подходящая непроводящая ткань может делаться электропроводящей посредством нанесения одного или более подходящего электропроводящего покрытия или пропитки, например раствора электропроводящего RFL или электропроводящего резинового цемента, или электропроводящей резиновой пленки или фрикционного слоя или другого(их) электропроводящего(их) покрытия(й), который пропитывает ткань и обеспечивает непрерывный контакт по всей ткани. RFL, резиновый цемент или другое покрытие может делаться электропроводящим посредством использования электропроводящих добавок, например электропроводящей углеродной сажи, графита, металлических частиц или волокна, или углеродного волокна, включая, например, углеродные нанотрубки, и тому подобное.
[0033] Внешний слой может представлять собой электропроводящую термопластическую пленку, которая может наслаиваться на ткань. Примеры подходящих материалов включают полиэтилен, полипропилен, нейлоны, полиэфиры, включая сополимеры, смеси и тому подобное. Термопластическая пленка может делаться электропроводящей посредством добавления электропроводящих добавок, например электропроводящей углеродной сажи, графита, металлических частиц или волокна, углеродного волокна, включая, например, углеродные нанотрубки, и тому подобное. Предпочтительной термопластической пленкой является полипропилен с электропроводящей углеродной сажей. Полипропиленовая пленка может представлять собой полипропиленовый гомополимер или полипропиленовый сополимер. Сополимер может представлять собой поли(пропилен-этилен), с преимущественно пропиленом, или этиленом менее чем около 10%. Во время процесса ламинирования электропроводящая пленка может размягчаться или плавиться и иметь возможность проникать отчасти в электропроводящую ткань для создания некоторой механической блокировки для обеспечения непрерывного электрического контакта с электропроводящей тканью и для прочного механического и/или химического соединения.
[0034] Внешний слой может, в качестве альтернативы, представлять собой термоотверждающуюся пленку, наслаивающуюся или наносящуюся на ткань. Термоотверждающийся материал может представлять собой резиновую композицию, сшиваемый термопластик, полиуретан, эпоксидную смолу или тому подобное, которая может делаться электропроводящей посредством электропроводящих добавок.
[0035] Эластомерный материал для тела может представлять собой любую подходящую эластомерную композицию, включая композиции вулканизируемого каучука, например нитрил (NBR или HNBR), сополимер бутадиена и стирола (SBR), хлоропрен (CR), этилен-пропилен (EPM или EPDM), каучуковые смеси и тому подобное, или композиции термопластического эластомера, или композиции литьевого полиуретана. Материал тела может быть электропроводящим, но необязательно. Для ремней из литьевого полиуретана является предпочтительным, чтобы ткань и корд являлись бы необработанными или по меньшей мере частично открытыми для проникновения полиуретанового состава во время процесса литья. Это проникновение приводит к хорошей механической адгезии (дополнительно к любому имеющемуся химическому соединению) для соединения всех составных элементов ремня друг с другом. Для тканей, обработанных электропроводящими растворами и/или верхними покрытиями, может быть сложнее получить хорошую адгезию между всеми составными элементами, и основой может быть только химическая адгезия.
[0036] Может использоваться любой подходящий способ изготовления ремня. Синхронные ремни из литьевого полиуретана могут выполняться, например, как описано в патентах США № 5,231,159, 5,807,194 и 6,964,626, содержания которых включены в настоящее описание путем ссылки. В этом способе электропроводящий внешний слой может наслаиваться на электропроводящую ткань для образования электропроводящей оболочки. Оболочка может располагаться вокруг имеющей ручьи формы, и углеродный работающий на растяжение корд винтовым образом наматывается на оболочку. Форма может размещаться в кожух и полость, заполненную уретановыми материалами, позволяя им проникать в корд и ткань до отвердевания. Отвердевшая заготовка ремня может разрезаться на отдельные ремни. Контакт между тканью и работающим на растяжение кордом, установленный во время выполнения ремня, таким образом, сохраняется в готовых ремнях.
[0037] Вулканизированные резиновые ремни могут выполняться, например, как описано в патенте США № 6,695,733, и/или патентах, на которые здесь дается ссылка, содержания которых включены в настоящее описание путем ссылки. Благодаря большой вязкости каучуковых композиций, ткань и работающий на растяжение корд, в общем смысле, предварительно обрабатываются различными растворами или резиновыми цементами. Предпочтительно, средства для обработки представляют собой электропроводящие материалы, таким образом непрерывный контакт между поверхностью и работающим на растяжение кордом сохраняется. Электропроводящий внешний слой может наслаиваться на ткань до обработки электропроводящим покрытием или раствором, или после этого. Если средство(а) для обработки погружением в раствор является(ются) достаточно электропроводящими, ткань может не требовать электропроводящих нитей. Ламинирование может включать в себя подходящий адгезив.
[0038] Имеющие большую длину термопластические ремни могут выполняться, например, как описано в патенте США № 8,668,799, содержание которого включено в настоящее описание путем ссылки. Ремень может разрезаться на требуемые длины, и концы соединяться для образования бесконечных ремней. Ремень может делаться электропроводящим посредством установки непрерывного электрического контакта от материала внешней поверхности до электропроводящего работающего на растяжение корда, как описано здесь.
1
2
[0039] В нижеследующих примерах изобретательские примеры обозначены "Пр.", а сравнительные примеры обозначены "Ср.Пр.". Ремни были установлены на привод для испытания на долговечность, схематично показанный на фиг.5. Испытание на долговечность показано с ремнем 10, проходящим вокруг имеющих 24 ручья шкивов 56 и 58, которые приводятся в действие со скоростью вращения 2000 об/мин с предварительно заданной нагрузкой и натяжением, при комнатной температуре. Выбранные натяжение и мощность приводят к отношению натяжения, T/T (натяжение натянутой стороны к провисающей стороне). Ремни испытывались на электрическое сопротивление, используя устройство 60 сопротивления, схематично показанное на фиг.6, которое основано на ISO 9563: 1990(E), 1-я редакция, 15-08-1990 (в дальнейшем "ISO 9563"). На фиг.6, сопротивление ремня 10 измеряется посредством расположения двух контактов 62a, 62b на зубчатой стороне ремня. Контакты имеют такой профиль, что каждый из них охватывает три зуба 17 и две впадины 13 ремня. Два провода 63a, 63b соединяют электроды с прибором 64 для измерения сопротивления изоляции. Разделительная рукоятка 65 удерживает два контакта на расстоянии L друг от друга, которое задается таким образом, чтобы обеспечивать шесть зубьев 17 и сеть впадин 13 между контактами. ISO 9563 рекомендует использовать электропроводящую текучую среду между ремнем и электродом и поддерживать заднюю сторону 11 ремня на жесткой изолирующей поверхности без напряжения. Однако так как требовалось отслеживать сопротивление ремня на протяжении всего срока службы ремня в испытании на долговечность, испытание выполнялось с ремнем на приборе для испытания на долговечность фиг.5 при натяжении с задней стороной 11, находящейся в воздухе. Сначала посредством эксперимента было определено, что повторные измерения, в действительности, были возможными без жесткого поддерживающего элемента и без использования электропроводящей текучей среды. В соответствии с ISO 9563, антистатический бесконечный синхронный ремень, также известных как статический электропроводящий (и в дальнейшем просто называемый "электропроводящим" ремнем), должен иметь электрическое сопротивление, в мега-Омах (МОм), не превышающее 0,6 *L/w, где L представляет собой расстояние, показанное на фиг.6, а w представляет собой ширину ремня. Таким образом, измерения сопротивления, R, могут стандартизироваться для ремней разной ширины и шага, и требование для электропроводящего ремня переписывается как Rw/L≤0,6 МОм.
[0040] В этой первой последовательности примеров сравнивались три разных конструкции синхронных ремней из полиуретана. Все три конструкции ремней были выполнены из литых, непроводящих, полиуретановых тел и имеют 8 мм шаг зубьев, профиль зуба Gates GT, 16 мм ширину и 140 зубьев. Использовался вышеописанный процесс наслаивания и литья уретана. Ср.Пр.1 включал в себя непроводящий работающий на растяжение корд из арамидных волокон, непроводящую нейлоновую ткань и электропроводящую полиэтиленовую термопластическую пленку в качестве внешнего слоя. Ср.Пр.2 был выполнен подобно Ср.Пр.1, но с электропроводящей тканью из нейлона с электропроводящей уточной нитью, расположенной на расстоянии через каждые около 4 мм вдоль других непроводящих уточных нитей. Пр.3 был выполнен подобно Ср.Пр.2, но с электропроводящим работающим на растяжение кордом из углеродных волокон вместо арамида. Таким образом, Пр.3 обеспечивает электропроводящий путь от внешнего слоя к электропроводящему работающему на растяжение корду по меньшей мере в области впадин ремня. Эти конструкции приведены в Таблице 1 наряду с результатами испытания. Ремни работали в испытании на долговечность при нагрузке 10 л.с. и отношении натяжения 8, с периодическими измерениями сопротивлениями, выполняемыми, как графически показано на фиг.7. Момент времени, в который сопротивление превышало максимум ISO 9563 для электропроводящих ремней (2,1 МОм), зафиксирован в Таблице 2 наряду с общим временем испытания и причиной прекращения испытания. Отметим, что оба сравнительных ремня потеряли электропроводность задолго до окончания срока службы ремня во время испытания (около 378 часов для арамидного корда). Изобретательский ремень никогда не потерял электропроводность, и испытание было остановлено на 515 часах. Изобретательский ремень требовалось испытать при более высокой нагрузке, таким образом, срок службы ремня находился бы в диапазоне более практическом для ограниченных ресурсов испытания.
[0041] Во второй последовательности примеров изобретательские ремни испытывались на долговечность при 19 л.с. Кроме того, различные сравнительные ремни, доступные в настоящее время на рынке и рекламируемые в качестве электропроводящих, были испытаны на долговечность. Изобретательские примеры, представляющие собой полиуретановую конструкцию, имеют гораздо большую нагрузочную способность, чем сравнительные резиновые ремни. Следовательно, условия испытания для резиновых ремней были выбраны для обеспечения срока службы ремня в диапазоне вплоть до около 150 часов. Так как сравнительные ремни имели разные ширины, стандартизированное сопротивление, Rw/L, были использовано для сравнения измерений. Ремни и их долговечность, и результаты электропроводности приведены в Таблице 2. На фиг.8 показаны стандартизированные измерения сопротивления в течение срока службы ремня в сравнении с процентом общего срока службы ремня во время измерения. Когда множество ремней с одинаковой конструкцией было испытано, номер примера сохранялся одинаковым, а буквенное обозначение использовалось для каждого повторения.
[0042] ТАБЛИЦА 1
Ср.Пр.1
Ср.Пр.2
Пр.3
работающий на растяжение корд
арамидное волокно
арамидное волокно
углеродное волокно
нейлоновая ткань
непроводящий
электропроводящий
электропроводящий
полипропиленовый внешний слой
электропроводящий
электропроводящий
электропроводящий
время испытания на долговечность (час)
149,8
378
515,9
причина остановки испытания
потеря электропроводности
отказ работающего на растяжение корда
испытание занимает слишком много времени
время электропроводности (час)
79
303
электропроводность никогда не терялась
первоначальное сопротивление (МОм)
0,034
0,01
<0,004
конечное сопротивление (MОм)
332
330
0,012
[0043] Все сравнительные ремни во второй последовательности представляют собой резиновые синхронные ремни. Ср.Пр.4 представляет собой резиновый ремень, выполненный статически электропроводящим посредством использования электропроводящего раствора на ткани. Сама ткань выполнена из непроводящего нейлона. Традиционная резина может иметь некоторый уровень электропроводности, но имела бы слишком высокое сопротивление, чтобы соответствовать требованиям ISO 9563 для антистатических ремней. Кроме того, Ср.Пр.4 имеет работающий на растяжение корд из непроводящего стекловолокна. Как показано на фиг.8, Ср.Пр.4 первоначально соответствует спецификации ISO 9563, до начала испытания, но теряет электропроводность после всего нескольких часов испытания, предположительно из-за износа или разрушения электропроводящего покрытия на поверхности зуба. Таким образом, электропроводность теряется задолго до конца срока службы ремня.
[0044] Ср.Пр.5 и 6 имеют аналогичные конструкции, но предполагается, что Ср.Пр.6 имеет электропроводящую заднюю полиэтиленовую пленку дополнительно к той, что на боковой стороне зуба ремня. Предполагается, что эти две конструкции выполняются в соответствии с идеями патента США № 6,770,004. Ремни в том патенте имели только электропроводность через электропроводящий полиэтиленовый поверхностный слой, но было заявлено, что демонстрируют электропроводность на протяжении срока службы ремня. Однако ремни в патенте ʹ004 были испытаны только на приборе для испытания на изгиб, а не испытании при нагрузке. Испытание на изгиб обычно вероятно приводит к отказу работающего на растяжение корда до оболочки, и очень маловероятно приводит к отказу от срезания зуба. Также, многие, если не большинство применений, требуют, чтобы ремень поддерживал некоторую нагрузку. Испытания при нагрузке могут вероятно приводить к отказу от срезания зуба, износа оболочки и тому подобного. Результаты испытаний на долговечность Ср.Пр.5 и 6 показывают, что электропроводность в испытаниях при нагрузке не сохраняется на протяжении срока службы ремня.
[0045] Изобретательские ремни Пр.7 включают в себя электропроводящую полипропиленовую поверхность на покрытии зуба из электропроводящей ткани с электропроводящим работающим на растяжение элементом из углеродного волокна. Ремни Пр.7 демонстрирует непрерывный электрический контакт между зубчатой поверхностью и работающим на растяжение элементом. Изобретательские ремни Пр.7 не только изначально имеют самое низкое сопротивление из любого из испытуемых ремней, но они легко достигают конца испытания на долговечность при нагрузке, не приближаясь к потери электропроводности. Эти ремни остаются электропроводящими, даже когда изнашиваются до точки, показанной на фиг.3.
[0046] Таким образом, комбинация электропроводящего внешнего слоя с электропроводящей тканью и электропроводящим кордом, все из которых электрически соединены, обеспечивает ремень, который остается электропроводящим гораздо дольше, чем ремни по предшествующему уровню техники, при применениях в крайне тяжелых условиях.
[0047] ТАБЛИЦА 2
Ср.Пр.4
Ср.Пр.5
Ср.Пр.6
Пр.7
внешний слой
электропроводящее покрытие
электропр. ПЭ
электропроводящий полиэтилен<sup>1</sup>
электропроводящий полипропилен
ткань
традиционный нейлон
нейлон
традиционный нейлон
Электропроводящий нейлон
корд
стекловолокно
арамид
арамид
углеродное волокно
тело
традиционная резина
резина
традиционная резина
литьевой полиуретан
идентификатор испытания
4a
4b
4c
5
6a
6b
6c
6d
7a
7b
7c
ширина (мм)
20
20
16
16
20
20
20
20
16
16
16
T1/T2
8
2,5
8
8
8
2,5
2,5
2,8
8
8
8
нагрузка (л.с.)
11
10
10
10
11
7,5
9
9
19
19
19
срок службыремня (часы)
35
150
8,4
161
241
18
27
22
164
90
153
продолжительность электро-проводности(% от срокаслужбы ремня)
1
3
50
86
10
19
35
75
100
100
100
1
Предполагается, что этот ремень также имеет электропроводящую ПЭ пленку на задней стороне.
[0048] Хотя настоящее изобретение и его преимущества были подробно описаны, следует понимать, что различные модификации, замены и изменения могут быть осуществлены в нем, не отступая от объема изобретения, как определено приложенной формулой изобретения. Более того, объем притязаний настоящего описания не подразумевает ограничиваться на конкретных вариантах осуществления процесса, машины, производства, композиций веществ, средств, способов и этапов, описанных в описании изобретения. Как будет легко понятным для среднего специалиста в данной области из описания настоящего изобретения, процессы, машины, производство, композиции веществ, средства, способы или этапы, существующие в настоящее время или которые будут разработаны в будущем, которые выполняют по существу ту же самую функцию или достигают по существу того же самого результата, что и соответствующие варианты осуществления, описанные здесь, могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением. Следовательно, приложенная формула изобретения подразумевается включать в ее объем притязаний такие процессы, машины, производство, композиции веществ, средства, способы или этапы. Изобретение, раскрытое здесь, может надлежащим образом применяться на практике при отсутствии любого элемента, который конкретно не раскрыт здесь.