KR20200074125A

KR20200074125A - 마모 검출에 적합한 스틸 코드를 포함하는 벨트

Info

Publication number: KR20200074125A
Application number: KR1020207011648A
Authority: KR
Inventors: 게르트 모렌; 바우터 반레이텐
Original assignee: 베카에르트 어드밴스드 코드즈 알테 엔브이
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-06-24
Also published as: CN111278759A; US20200270809A1; HUE064055T2; EP3700851A1; PL3700851T3; CN111278759B; JP7296956B2; FI3700851T3; WO2019081412A1; JP2021500490A; EP3700851B1; KR102624881B1; ES2963650T3; US11613846B2

Abstract

스틸 코드를 포함하는 벨트로서, 스틸 코드는 스틸 필라멘트로 제조된 스트랜드를 포함하고, 최대 직경 필라멘트가 스틸 코드의 방사상 외측 면에 적어도 간헐적으로 배치된다. 이러한 구성은, 가장 굵은 필라멘트가 스틸 코드의 외측에 위치되는, 현재의 업계 관행과는 반대인 스틸 코드 구조를 사용함으로써 얻어질 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 최대 직경 필라멘트는 스트랜드의 골짜기의 일부 또는 전부를 방사상 외측에서 채우게 된다. 따라서 이들 모노필라멘트는 스틸 코드 내의 스트랜드와 동일한 꼬임 길이 및 방향을 갖는다. 가장 굵은 필라멘트를 외측에 배치하는 장점은 이들이 먼저 파괴되고 따라서 전기, 자기 또는 시각적 수단에 의해 쉽게 검출된다는 점이다. 이러한 방식으로 종래 기술의 벨트보다 쉽고 더 편리하게 모니터링될 수 있는 벨트가 제공된다.

Description

마모 검출에 적합한 스틸 코드를 포함하는 벨트

본 발명은 스틸 코드를 포함하는 벨트에 관한 것으로서, 이는 엘리베이터 및 크레인과 같은 끌어올리는 용례에 사용되는 것이다. 그러나, 본 발명은 편평 벨트, 동기 또는 치형 벨트 또는 컨베이어 벨트에서 동일하게 잘 사용될 수 있다.

최근 들어 스틸 코드 보강 벨트는, 예를 들어 엘리베이터와 같은 끌어올리는 용례의, 하중 지탱 부재로서 점점 더 많이 사용되고 있다. 이러한 분야에서, 폭보다 상당히 얇은 벨트의 도입은 저층 내지 중층 엘리베이터(low to medium height elevator) 분야에 혁명을 일으켰다. 게다가, 꼬인 고장력 필라멘트로 제조된 얇은 스틸 코드를 사용함으로써, 종래 엘리베이터 스틸 로프 중량의 일부로 종래 엘리베이터 스틸 로프의 것 이상으로 벨트의 파괴 하중이 증가될 수 있다.

미세한 스틸 필라멘트는 벨트가 종래 기술의 스틸 로프보다 훨씬 더 작은 굽힘 반경에 걸쳐 휘어질 수 있게 한다. 따라서 구동 도르래가 더 작은 직경을 가질 수 있게 됨으로써 직접 구동 전기 모터에 연결되는 더 작은 구동 도르래의 사용을 가능하게 한다. 전기 모터와 구동 도르래 사이에 어떠한 기어도 요구되지 않기 때문에, 전체 구동 설비는 소형화될 수 있고, 따라서, 엘리베이터 상부의 샤프트 기계실의 제거를 가능하게 한다.

엘리베이터의 사용자의 관심사 중 하나는 하중 지탱 부재의 상태 감시이다. 종래 기술의 엘리베이터에서는 스틸 로프 결함, 예컨대 와이어 파괴 또는 와이어 뒤틀림이 시각적으로 검사되고 목록화 되었지만, 이 접근법은 더 이상 엘리베이터 벨트에 대해 적용될 수 없다. 실제로 벨트에서 스틸 코드는 일반적으로 불투명한 탄성중합체 재킷 내에서 서로 평행하게 유지된다. 또한, 많은 수의 스틸 코드가 존재하기 때문에 거의 가시적이지 않은 미세 필라멘트 파괴를 목록화하는 것은 더 이상 불가능하다. 그러므로, 하중 지탱 부재의 상태를 모니터링하는 다른 전략이 엘리베이터 제작자들에 의해 제안되었다.

벨트의 상태를 모니터링하기 위한 첫번째 일반적인 아이디어는 스틸 코드의 전기 전도도를 탄성중합체 재킷의 비전도성과 조합하여 활용하는 것이다. US 8686747에는, 어떠한 스틸 코드가 실제로 파괴되었는지 식별할 수 있도록 개별 스틸 코드와 직렬로 식별 저항을 연결하는 것이 제안되어 있다. 이는 파괴된 필라멘트에 의한 재킷의 천공을 검출하기 위해 접지에 접촉시키는 방법과 조합될 수 있다. 예를 들어, 동일한 출원인에 의한 EP 2 172 410, EP 1 275 608에 더 구체적으로 설명된 바와 같이, 스틸 코드들 사이의 추가적인 단락이 또한 감지되고 목록화될 수 있다. 본 출원인이 EP 2 367 747에서 추가적으로 개시한 내용에서는, 오로지 단위 시간당 저항의 변화를 검출하고 계수하는 것만이 제안되었다.

필라멘트 파괴를 식별할 수 있도록 하기 위해 자기적인 특성이 대안으로 고려된다. 이를 위해 벨트 내의 스틸 코드는 국부적으로 자화된다. 필라멘트의 파괴는 감지 코일, 홀 센서 또는 자기 저항 센서에 의해 검출될 수 있는 누설 자기장(magnetic stray field)을 초래할 것이다. 엘리베이터 분야에서의 이러한 방법의 예는 EP 1 173 740에 기재되어 있다. 스틸 로프를 분석하기 위해 자기장 변화의 검출에 기초하는 시스템은 오래 전부터 이미 공지되어 있다(예를 들어, EP 0 845 672 참조).

다음과 같은 또 다른 제안이 이루어졌었다:

·규칙적인 마킹을 벨트에 제공함으로써, 그 간격의 변화가 하중 조건 및/또는 벨트의 마모에 대한 정보를 나타내도록 하는 것: US 7,117,981 참조;

·표면 코팅층에 평행하지만 그 아래에 매립된 착색 표시층을 벨트에 제공하는 것. 표시층은 벨트 마모의 진행에 따라 가시화될 수 있다: EP 1 275 608.

그러나, 위에 개시된 모든 기술 내용은 벨트를 모니터링하는 방법과 관련하여 그러한 벨트를 위해서 이용되는 스틸 코드 구조물에 대해 언급하고 있지 않다. 벨트에서 사용하는 것으로 고려되는 일련의 가능한 스틸 코드 조립체가 US 2012/021130에 개시되어 있다. 또한, US 6295799는 7×7 구성의 엘리베이터 벨트에서 일반적으로 사용되는 스틸 코드 구조물을 개시한다. 이들 스틸 코드 디자인 중 어느 것도 위에 설명된 기술에 의해 필라멘트 파괴를 검출하기 위해 최적화되어 있지 않다.

그러므로, 본 발명의 목적은 벨트 내의 필라멘트 파괴의 조기 검출을 위해 스틸 코드가 최적화되어 있는 벨트를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면 청구항 제1항의 전제부에 따른 벨트가 제공된다. 벨트는 탄성중합체 재킷에 의해 서로 평행하게 유지되는 스틸 코드를 포함한다. 탄성중합체 재킷은 스틸 코드를 감싸고 둘러싸며 제자리에 유지시킨다. 벨트는 서로 국부적으로 상호 직교하는 길이, 폭 및 두께 방향을 가지며, 길이는 폭보다 훨씬 더 길고, 폭은 역시 두께보다 더 크다. 스틸 코드는 모두 길이 방향에 평행하고, 두께 방향에 수직인 유일한 층에서 폭 방향으로 나란히 배열된다.

스틸 코드는 하나의 코드 꼬임 방향 및 코드 꼬임 길이로 함께 꼬인 스트랜드들을 포함한다. 차례로, 스트랜드들은 함께 꼬인 스틸 필라멘트를 포함하며, 각각의 스틸 필라멘트는 필라멘트 직경을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 스틸 필라멘트는 로컬 축에 수직으로 잘랐을 때 둥근 단면을 갖는다. 스틸 필라멘트의 직경은 둥근 단면의 평균 직경과 대응한다. 평균 직경은 편평한 앤빌을 갖는 마이크로미터로 측정될 때의 최대 및 최소 직경의 합의 절반이다. 스틸 코드의 모든 스틸 필라멘트는 그 필라멘트 직경에 따라 정렬될 수 있다. 본 출원의 목적 상, 8마이크로미터 미만의 산포 한계 내에 있는 필라멘트 직경의 그룹이 동일한 것으로 간주되고, 한계의 평균과 동일한 공칭 값을 갖는다.

스틸 코드의 특징은 이제 나머지 필라멘트보다 엄격하게 큰 필라멘트 직경을 갖는 최대 직경 필라멘트 그룹이 식별될 수 있다는 점이다. 이는 필연적으로 비어 있지 않은 나머지가 존재하는 것을 의미하며, 즉 모든 필라멘트가 동일한 최대 직경을 갖는 것은 아니다. 본 발명의 추가적인 특징은, 상기 최대 직경 필라멘트 각각이 스틸 코드의 방사상 외측에 적어도 간헐적으로 존재한다는 것이다.

본 출원의 목적 상, 스틸 코드의 ‘방사상 외측’은 탄성중합체 재킷이 존재하지 않는 경우 외부에서 볼 수 있는 스틸 코드의 측면이다. 따라서, 최대 직경 필라멘트들 중 하나가 적어도 간헐적으로 외부로부터 보일 것이다. 다시 말해서, 최대 직경 스틸 필라멘트 중 각각의 하나가 스틸 코드 외측에서 표면일 것이고, 그 후에 스틸 코드 내측으로 회전될 수 있을 것이고, 그 이후에 외측에서 다시 나타날 수 있을 것이다.

또 달리 말하면, 최대 직경 필라멘트는 스틸 코드의 내측이 아니고, 스틸 코드의 표면에서 적어도 간헐적으로 나타난다. 따라서, 최대 직경 필라멘트는 스틸 코드의 바깥 층을 형성하는 스트랜드의 외측에 존재한다. 따라서, 이러한 특징을 나타내는 다른 동등한 표현은 ‘상기 최대 직경 필라멘트가, 상기 스트랜드의 외측 스틸 필라멘트의 그룹에 포함되고, 그에 속하는 것’이다.

다른 바람직한 실시예에서, 스틸 스트랜드가 스틸 필라멘트로 구성되고 그리고/또는 스틸 코드가 스트랜드로 이루어진다.

스트랜드에 대한 예시적인 구조는 다음과 같다:

·단일 꼬임 길이 및 방향으로, 함께 꼬인 2, 3, 4 또는 5개의 필라멘트와 같은 빈 코어를 가지는 스트랜드;

·‘C+n×F’ 형태의 단일 층 스트랜드로서, 코어 필라멘트 ‘C’는 특정 직경의 ‘n’개의 외부 필라멘트 ‘F’에 의해 둘러싸이고, ‘n’은 3, 4, 5, 6 또는 7일 수 있지만, 가장 바람직하게는 3, 4 또는 5이고, 이 경우 외부 필라멘트 직경은 코어 필라멘트 직경보다 크고, 그에 따라 더 굵은 필라멘트를 외측에 위치시키는 스트랜드;

·직경이 코어로부터 방사상 바깥쪽으로 증가하는 조건을 전제로 한, ‘l×d₀+n×d₁+m×d₂’ 유형의 층상 코드 구조. 예시적인 배열은 d₀<d₁<d₂ 를 만족하는 1×d₀+5×d₁+10×d₂이다.

·필라멘트 직경이 코어로부터 방사상 바깥쪽으로 증가하는 조건을 전제로 하고, 또한 동시에, 단일 꼬임 길이 및 방향으로 제조된 단일 꼬임 구조. 예를 들자면, 3×d₀|3×d₁|3×d₂ 이고, 이 때 d₀<d₁<d₂ 또는 1×d₀|5×d₁|5×d₂|5×d₃ 를 만족하고, 이 때 이는 d₀<d₁<d₂<d₃ 를 만족하는 Warrington 또는 Seale 유형이다.

엘리베이터 벨트의 강화 및 일반적으로 벨트에 사용되는 스틸 코드의 공지된 실시예에서, 최대 필라멘트를 갖는 필라멘트는 항상 스틸 코드의 내부에 위치된다. 예를 들어, US 2012/0211310의 도 7, 8a, 8b, 9, 10, 11 및 12 또는 US 6295799의 도 5가 그러하다. 이는 스틸 코드의 상이한 스트랜드들 사이에 충분한 탄성중합체 진입을 확보하기 위한 것으로 보인다. 또한, 일반적으로, 최대 필라멘트는 사용 중에 대부분의 굽힘 응력을 수용할 것이고, 결과적으로 먼저 파괴될 것으로 기대된다. 스틸 코드와 벨트 밖으로 필라멘트 끝부분이 튀어나오는 방지하기 위해 코드 내부에서 파괴부분을 유지하려는 요구가 있기 때문에, 굵은 필라멘트가 스틸 코드의 내부에 위치된다.

이와는 대조적으로, 본 발명자들은 청구항 제1항에 기재된 바와 같이 벨트에 대해 완전히 다른 접근법을 제안한다: 엘리베이터 벨트의 일반적인 접근법과는 반대로, 그들은 스틸 코드의 외측에 최대 필라멘트를 계획적으로 그리고 의도적으로 위치시킨다. 이러한 새로운 접근법은 다음의 이유로 유익하다:

·최대 직경 필라멘트는 먼저 파괴될 것이고 이들은 스틸 코드의 외측에 위치하므로 쉽게 검출될 것이다. 파괴된 최대 직경 필라멘트를 검출하는 다양한 시스템이 아래에서 설명될 것이다.

·최대 직경 필라멘트가 외측에서 발견되기 때문에, 더 미세한 필라멘트는 스틸 코드의 코어 또는 스트랜드의 코어에 위치한다. 이들 필라멘트는 더 작은 직경을 갖기 때문에, 이들 필라멘트 상에 유도되는 굽힘 응력은 더 작을 것이고, 그에 따라 최대 직경을 갖는 필라멘트의 그룹보다 더 길게 지속될 것으로 예상된다.

·최대 필라멘트 직경을 갖는 필라멘트의 그룹이 대부분의 하중을 지탱할 것이므로, 필라멘트가 파괴되지 않는 한 파괴 하중이 줄어들 위험은 없다. 최대 직경 필라멘트의 무결성이 쉽게 확보될 수 있고, 이에 따라, 필라멘트가 온전하게 유지되는 한, 상당한 파괴 손실이 예상되지는 않는다;

·최대 필라멘트 직경을 갖는 필라멘트가 파손될 때, 이는 쉽게 검출되고 목록화될 수 있다;

·최대 직경 필라멘트 파괴 부분의 개수 및 분포가 특정 기준을 넘어가면, 파괴 하중의 추가적인 감소는 벨트를 교환함으로써 방지될 수 있다;

·최대 직경 필라멘트가 스틸 코드의 외측에 위치되어 스트랜드들 사이에 충분한 탄성중합체 진입이 가능하도록 유지하는 것을 보장하는 스틸 코드의 구성.

스트랜드의 제조에 사용되는 스틸 필라멘트의 스틸은 일반 고탄소강으로서, 최소 0.40%, 예를 들어 0.65% 초과의 탄소 함량, 0.40% 내지 0.70% 범위의 망가니즈 함량, 0.15% 내지 0.30% 범위의 실리콘 함량, 최대 0.03%의 황 함량, 최대 0.30%의 인 함량의 전형적인 조성비를 가지며, 모든 백분율은 중량% 이다. 구리, 니켈 및/또는 크로뮴은 극소량만 존재한다. 최소 탄소 함량이 약 0.80 중량%, 예를 들어 0.775 - 0.825 중량%일 때, 고장력강이라 한다.

스트랜드의 스틸 필라멘트는 적어도 2000 MPa, 바람직하게는 2700 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 반면, 3500 MPa와 같이 3000 MPa를 초과하는 강도가 현재 사용된다. 현재, 매우 미세한 와이어에서 최대 4200 MPa가 얻어졌다. 이러한 높은 인장 강도는 0.65 중량% 초과의 탄소 함량을 갖는 스틸로부터 충분한 정도로 필라멘트를 냉간 인발함으로써 얻어질 수 있다. 인장 강도는 필라멘트의 파괴 하중(뉴턴, N)을 그 수직 단면적(평방 밀리미터, mm²)으로 나눈 비율이다;

(예를 들어, 필라멘트가 구리로 제조되는 경우에) 갈바닉 부식, (스틸이 가능한 가장 큰 인장 강도를 가지는 금속들 중 하나이므로) 감소된 파괴 하중, 비균등 하중과 같은 다른 문제를 유도하지 않기 위해서, 최대 직경 필라멘트가 스틸로 제조되는 것이 상당히 바람직하다. 그러나, 이는 최대 직경 필라멘트가 유리한 성질을 가질 수 있는 다른 금속으로 제조되는 것을 선험적으로 배제하는 것은 아니다.

본 출원의 맥락에서 '탄성중합체'는 열경화성(가황 또는 열처리를 필요로 함) 또는 열가소성일 수 있는 탄성 탄성중합체 재료이다.

열경화성 탄성중합체는 전형적으로 천연 또는 합성 고무와 같은 고무 재료이다. NBR(아크릴로니트릴 부타디엔), SBR(스티렌 부타디엔), EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머) 또는 CR(폴리클로로프렌) 또는 실리콘 고무와 같은 합성 고무가 바람직하다. 물론, 그 성질을 조정하기 위해 상이한 첨가제가 중합체에 첨가될 수 있다.

열가소성 탄성중합체 재료는 예를 들어, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리아미드, 폴리올레핀 혼합물, 열가소성 코-폴리에스테르, 이플루오르화 폴리비닐리덴과 같은 열가소성 플루오로중합체, 또는 심지어 폴리옥시메틸렌(POM) 일 수 있다. 이들 중에서도 폴리 에테르 폴리올, 폴리 에스터 폴리올 또는 폴리 카보네이트로부터 유도된 열가소성 폴리우레탄이 가장 바람직하다. 다시, 이러한 열가소성 재료는 난연제, 마모 개선 충진재, 유기 또는 무기 성질의 마찰 제어 충진재로 완성될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서 적어도 최대 직경 필라멘트는 자화 가능하며, 이는 강자성 재료로 제조된다. 강자성 재료는 1 보다 큰, 바람직하게는 50을 초과하는 상대 투자율을 갖는다. 저탄소 및 고탄소강은 자화 가능한 재료이다. 바람직하게는, 적어도 최대 직경 스틸 필라멘트가 잔류 자화를 나타낸다. '잔류 자화'는 자기장이 제거된 후에 남아 있는 자화이다.

벨트 내의 스틸 코드는 스틸 코드에 평행하게 배향된 강하고 일정한 자기장을 따라 벨트를 안내함으로써 쉽게 자화될 수 있다. 자기장은 영구 자석으로 또는 정전류를 공급받는 전자석에 의해 발생될 수 있다. 벨트 내의 스틸 코드를 자화하기 위한 또 다른 방법은 탄성중합체의 벨트의 적어도 하나의 끝부분을 벗기고, 전자석 또는 영구 자석일 수 있는 하나의 자극과 스틸 코드를 접촉시키는 것이다. 높은 투자율로 인해 자기장은 스틸 코드 내에 제한되어 유지될 것이다. 추가로 벨트의 다른 끝부분에서, 스틸 코드는 반대의 자극과 접촉될 수 있다.

최대 직경 필라멘트에서 파괴가 발생할 때, 자기적 감지 수단에 의해 용이하게 검출될 수 있는 자기 쌍극자 필드(파괴된 필라멘트의 한 끝부분은 S극이고 다른 하나는 N극)를 형성할 것이다. 파괴된 최대 직경 필라멘트는 주로 스틸 코드의 둘레에 배치되기 때문에, 필라멘트를 중첩시켜도 자기적으로 덜 차폐되거나 심지어 차폐되지 않는다. 이는 최대 직경 필라멘트가 스틸 코드의 내부에 매설되는 종래 기술의 코드와는 반대이다.

국부 자기 쌍극자의 강도는 자화된 질량에 따라 증가할 것이기 때문에 이러한 자기 효과를 최대화하기 위해, 최대 직경 필라멘트는 충분한 질량을 가져야 한다. 필라멘트의 단위 길이당 질량은 필라멘트의 직경의 제곱에 따라 증가한다. 질량 - 또한 그에 따라 파괴 하중 및 축방향 강성 - 에 대한 나머지 필라멘트와 충분히 상이한 최대 직경 스틸 필라멘트의 기여를 만들기 위해서, 그 직경은 그 다음의 더 작은 직경의 스틸 필라멘트에 대해 상대적으로, 적어도 1% 그리고 최대 40% 더 크거나, 5 내지 30% 더 크거나, 심지어 5 내지 25% 더 크다. 다음의 더 작은 직경의 스틸 필라멘트는 최대 필라멘트 직경 바로 아래의 직경을 갖는 스틸 필라멘트이다.

상기 추론에 대한 대안적인 통찰은 스틸 코드 내의 모든 스틸 필라멘트의 전체 금속 단면적에 대한 최대 직경 스틸 필라멘트 각각의 단면적의 비율이 2% 내지 10%, 또는 3% 내지 10%, 예를 들어 3% 내지 7% 이라는 것이다. 이러한 비율은 검출될 수 있는 자기 및 전기적 특성의 충분한 국부적인 왜곡을 초래할 것이다.

벨트 내의 파괴의 검출 가능성을 더욱 개선하기 위해서, 발명자는 스틸 코드에 모노필라멘트를 부가하는 것을 제안한다. 모노필라멘트는 금속으로 제조되고 최대 직경 필라멘트의 그룹에 속한다. 모노필라멘트는 스트랜드와 동일한 코드 꼬임 길이 및 방향으로 스틸 코드로 꼬인다. 모노필라멘트는 스틸 코드의 방사상 외측에 위치되고, 스트랜드들 사이의 골짜기의 일부 또는 전부를 채운다. 모노필라멘트의 직경은 인접한 스트랜드들 사이의 간극보다 크다. 이로 인해 모노필라멘트들은 인접한 스트랜드에 의해 접촉되고 지지되며 지탱된다. 인접한 스트랜드들 사이의 간극은 스트랜드를 둘러싸는 2개의 원 사이의 최소 거리이다. 본 발명의 장점으로부터 이득을 얻기 위해 단지 하나의 모노필라멘트만이 존재하는 것으로 충분하다. 그러나, 스틸 코드의 안정성을 위해, 스트랜드들 사이의 모든 골짜기가 하나의 모노필라멘트로 채워지는 것이 바람직하다. 그렇다면 모노필라멘트의 개수는 스트랜드의 개수와 동일하다. 모노필라멘트는 스틸 코드의 전체적인 강도에 여전히 기여하면서 벨트의 마모에 대한 '표시 와이어'로서 작용한다.

큰 직경 필라멘트가 스틸 코드의 방사상 외측에 간헐적으로 존재하는 이전 실시예와 대조적으로, 이들 모노필라멘트는 항상 스틸 코드의 외측에서 발견된다. 따라서, 이들 필라멘트가 파괴되면, 이들은 항상 쉽게 검출될 것이라는 이점이 있다.

선택된 검출 방법에 따라, 모노필라멘트는 상이한 금속으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 전기적 검출 방법이 선택되면, 와이어는 높은 전기 저항을 갖도록 선택될 수 있다. 이와 관련하여 AISI 316, AISI 304와 같은 스테인리스강의 사용(‘AISI’는 ‘American Iron and Steel Institute’을 나타냄)이, 이들이 보통 탄소강보다 4 내지 5배 높은 비저항을 갖는다는 점에서 권장된다. 그에 수반하여 저항의 변화는 보통 탄소강을 사용할 때보다 높다. 그러나, 상기 스테인리스강은 강자성이 아니고, 자기적 수단에 의해서는 파괴가 검출될 수 없다. 대안적으로, 구리 또는 구리 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 필라멘트와 같은 비-스틸 필라멘트가 또한 예상될 수 있지만, 이때, 파괴시의 저항 변화는 작고 검출하기 더 어려울 것이다.

전기 저항은 예를 들어 개별 스틸 코드(US 8,686,747 B1)를 따라 추적될 수 있다. 그러나, 모든 필라멘트가 평행하게 접촉하기 때문에 단일 필라멘트의 파괴는 저항의 미소한 변화만을 초래할 것이다. 몇몇 필라멘트가 동일한 지점에서 파괴되는 경우에만, 예를 들어 스틸 코드의 완전한 파괴의 경우에, 이상이 검출될 것이다. 따라서, 저항 자체보다는 저항의 변화를 검출하는 방법이 더 적절할 수 있다(EP 2 367 747 B1).

더 바람직한 전기적인 방법은, 벨트(EP 2 172 410 B1) 내의 스틸 코드와 접지된 부재 사이의 임의의 접촉을 검출하는 것이고, 물론 여기서는 탄성중합체 재킷이 파괴된 필라멘트에 의해 천공되거나 스틸 코드가 표면에 존재할 정도로 재킷이 마모된 것을 상정한다. 이러한 검출 방법이 사용되는 경우, 본 발명자는 모노필라멘트에 강도가 높지만 다소 취성인 스틸을 사용하는 것을 제안한다. 예를 들어, 3700 MPa를 초과하는 매우 높은 인장 강도로 인발된 탄소강 필라멘트가 그러하다. 대안적으로, 마르텐사이트 금속 조직을 갖는 스틸 필라멘트가 사용될 수 있다.

자기 검출 방법이 사용될 경우, 모노필라멘트를 위한 저탄소강은 비교적 높은 잔류 자성과 조합하여 그 투자율이 높기 때문에 매우 바람직하다. 저탄소강은 탄소 함량이 0.04 중량% 내지 0.20 중량% 범위인 조성비를 갖는다. 완전한 조성은 다음과 같다: 0.06 중량%의 탄소 함량, 0.166 중량%의 실리콘 함량, 0.042 중량%의 크로뮴 함량, 0.173 중량%의 구리 함량, 0.382 중량%의 망가니즈 함량, 0.013 중량%의 몰리브데넘 함량, 0.006 중량%의 질소 함량, 0.077 중량%의 니켈 함량, 0.007 중량%의 인 함량, 0.013 중량%의 황 함량. 가능한 자기 검출 시스템이 EP 1 173 740 B1에 기재되어 있다.

물론 모노필라멘트는 스트랜드의 필라멘트와 동일한 스틸로 제조될 수도 있다. 이는 스틸 코드의 제조를 용이하게 하지만, 필라멘트가 충분히 큰 직경을 갖고/갖거나 스틸 코드의 전체 단면적의 충분한 단면적을 점유하기 때문에 여전히 필라멘트의 파괴를 검출할 수 있게 한다. 상기 필라멘트는 높은 투자율을 가지며 전기 전도성을 갖는다.

모노필라멘트의 직경은 바람직하게는 스트랜드의 직경보다 작고, 예를 들어 스트랜드의 직경의 절반보다 작거나, 또는 심지어 스트랜드의 직경의 40% 보다 작다. 언급된 바와 같이: 어떠한 경우에도 모노필라멘트의 직경은 인접한 스트랜드들 사이의 간극보다 커야 하고, 모노필라멘트는 최대 직경 필라멘트의 그룹에 속하므로, 모노필라멘트 직경은 스틸 코드 내의 임의의 다른 필라멘트보다 크다.

다른 바람직한 실시예에서, 모노필라멘트는 스틸 코드의 스트랜드들의 외접원 내에 유지된다. ‘스틸 코드의 스트랜드의 외접원’은 여전히 모든 스트랜드를 둘러싸지만 반드시 모노필라멘트를 둘러싸지는 않는 최소 직경을 갖는 원이다. 그러나, 모노필라멘트는 그 원 내에 유지되는 것이 바람직하며, 이는 스틸 코드가 전체적으로 더 둥근 단면을 얻도록 하여 탄성중합체 제품 안으로 가공하기 쉽도록 하기 위함이다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 스틸 코드의 최대 직경 필라멘트의 그룹은 모노필라멘트로 이루어지고, 그와 동일하고, 일치한다. 이는 모노필라멘트가 스틸 코드 내의 최대 필라멘트라는 것을 의미한다. 따라서 모노필라멘트는 스틸 코드 및 그에 따라 벨트의 상태의 조기 경고로서 역할을 한다. 하나의 모노필라멘트가 파괴되지 않는 한, 벨트는 여전히 양호한 상태에 있다.

모노필라멘트는 특정 실시예에서 2000 MPa 미만의 인장 강도를 가질 수 있다. 냉간 인발 변형을 덜 제공하고 그리고/또는 예를 들어 0.40 중량% 탄소 또는 심지어 0.10 중량% 탄소의 탄소강과 같은 더 낮은 탄소 함량을 갖는 강을 사용함으로써, 예를 들어 2000 MPa 미만, 예를 들어 500 MPa 내지 2000 MPa의 인장 강도로서 더 낮은 강도가 얻어질 수 있다. 이들 모노필라멘트는 필라멘트의 최대 직경뿐만 아니라 가장 낮은 인장 강도를 갖기 때문에, 이들은 반복된 굽힘 하에서 먼저 파괴될 수밖에 없다.

비록 이러한 낮은 인장 강도 모노필라멘트를 사용함으로써, 전체 강도가 감소할 것이지만, 이는 문제가 되지는 않는다. 예를 들어, 스틸 코드는 모노필라멘트 없이 벨트의 요구되는 파괴 하중을 충족시키도록 먼저 설계될 수 있다. 그 다음에 스틸 코드에 모노필라멘트를 추가함으로써, 벨트의 파괴 하중만이 증가할 수 있다. 로프 또는 벨트와 같은 엘리베이터의 인장 부재의 파괴 하중은 원래의 파괴 하중의 80% 밑으로 절대로 내려가지 않아야 한다는 것이 허용된 안전 규칙이다. 모든 모노필라멘트를 합친 전체 파괴 하중이 (모노필라멘트를 포함한) 스틸 코드의 파괴 하중의 20% 미만으로 유지되도록, 모노필라멘트의 개수, 직경 및 인장 강도를 선택함으로써, 모든 모노필라멘트가 정확히 동일한 지점에서 파괴되더라도 위에서 언급된 안전 규칙이 충족됨을 보장할 수 있다. 이는 (벨트 클램프에서 또는 벨트의 매우 국부적인 손상이 없다면) 실제로는 거의 발생하지 않는다. 그리고, 벨트 내의 모든 스틸 코드의 모든 모노필라멘트가 동일한 지점에서 파괴된 경우에도, 엘리베이터 내의 승객의 안전이 위태롭게 되지는 않는다.

일반적으로, 모노필라멘트의 파괴는 상이한 스틸 코드 그리고 벨트의 길이에 걸쳐 흩어질 것으로 예상된다. 고립된 파괴 부분에서, 하나의 모노필라멘트의 파괴 하중이 감소함에 따라 벨트의 파괴 하중이 국부적으로 감소된다. 파괴된 필라멘트가 탄성중합체에 의해 스틸 코드 내에 고정되고 스틸 코드 내에서 꼬이기 때문에, 파괴 부분으로부터 어느 정도 떨어진 거리 - 예를 들어 10 코드 꼬임 길이 - 에서는 벨트의 파괴 하중이 이미 정상 수준으로 복원될 것이다. 비록 모노필라멘트는 특별히 파괴되도록 설계되지만, 엘리베이터 내의 승객에 대한 위험은 전혀 없다. 본 발명자의 장점은 이러한 역 직관적 설계 접근법을 취하는 것이다. 통상의 설계 규칙은 강력하고 파괴되지 않는 필라멘트를 갖는 스틸 코드를 설계하는 것이다.

다른 바람직한 실시예에서, 모노필라멘트는 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(TPU), 폴리옥시메틸렌(POM) 또는 폴리플루오로카본과 같은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로-알콕시(PFA), 플루오린화 에틸렌 프로필렌(FEP), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE) 또는 단일중합체 또는 그 혼합물로서 사용될 수 있는 유사한 중합체를 포함하는 전기 절연층으로 코팅될 수 있다. 이러한 방식으로, 모노필라멘트에 대한 저항이 모니터링되면 개별 모노필라멘트의 파괴가 검출될 수 있다. 절연층이 마모되면, 모노필라멘트와 케이블 사이의 접촉 또한 검출될 수 있을 것이다.

다른 바람직한 실시예에서, 모노필라멘트 중 적어도 하나 또는 둘 이상 또는 모두는 간격을 두고 국부적으로 약화된다. ’국부적으로 약화된’은 파괴 하중이 예를 들어 모노필라멘트의 직경의 5배 미만 또는 2배 미만의 짧은 길이에 걸쳐 국부적으로 감소된다는 것을 의미한다. 이러한 약화는 예를 들어 와이어를 조임, 압착 또는 평탄화함으로써 국부적으로 와이어를 기계적으로 변형시킴으로써 이루어질 수 있다. 대안적으로, 약화는 예를 들어 레이저 펄스에 의해 와이어를 국부적으로 가열함으로써 스틸의 금속 조직 구조를 국부적으로 변형함으로써 이루어질 수 있다. ‘간격을 두고’는 약화가 모노필라멘트(들)의 길이를 따라 반복되는 것을 의미한다. 반복은 불규칙적, 즉 무작위일 수 있지만, 바람직하게는 규칙적이거나 주기적이다. 국부적으로 약화된 스팟들 사이의 거리는 코드 꼬임 길이의 1/10 내지 1/100 사이일 수 있다. 약화의 목적은 제어된 약한 지점을 갖도록 하는 것이며, 해당 지점에서 충전재 와이어는 바람직하게 그리고 제어 가능하게 파괴될 것이다.

다른 매우 바람직한 실시예에 따르면, 벨트는 스트랜드가 가능하게는 모노필라멘트와 함께 주위에서 꼬일 수 있는 코어를 포함하는 스틸 코드를 포함한다. 코어는 실(yarn)로 꼬인 합성 또는 천연 유기 섬유를 포함하거나 그로 이루어질 수 있다. 실은 또한 코어 로프로 꼬일 수 있다. 유기 섬유는 순수한 탄소를 포함하는 탄소 화학 기반 중합체로 제조된 섬유를 의미한다. 이들은 면, 아마, 삼, 울, 사이잘삼 또는 유사한 재료와 같은 천연 재료로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 실은 탄소 섬유, 폴리프로필렌, 나일론, 또는 폴리에스테르로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 실은 액정 중합체(LCP), 아라미드, 고분자량 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리(p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸 및 그 혼합물의 섬유로 제조된다.

더 바람직하게는 코어는 코어 스트랜드로 함께 꼬인 스틸 필라멘트를 포함하거나 또는 그로 구성된다. 가능한 코어 스트랜드는 다음과 같다.

·단일 스틸 필라멘트;

·코어 스트랜드로 함께 꼬인 2,3,4 또는 5개의 스틸 필라멘트;

·단일 스틸 필라멘트 주위로 각각 3, 4, 5, 6, 7 또는 'n' 필라멘트가 꼬이는 것을 나타내는 1+3, 1+4, 1+5, 1+6, 1+7 또는 1+n의 단일 층 스트랜드;

·3+6, 3+9, 1+6+12, 3+9+15, 4+10+16의 층상형 코드로서, 각각의 연속적인 층은 더 많은 필라멘트를 포함함. 층들은 하나가 다른 층 상에 꼬이고, 각각의 층은 적어도 꼬임 길이 및/또는 꼬임 방향 중 어느 하나가 다름;

·모든 필라멘트가 동일한 꼬임 방향 및 꼬임 길이로 꼬인 단일 꼬임 코드, 예컨대, 컴팩트 코드, Warrington 스트랜드, Seale스트랜드, 예컨대, 3|9, 3|3|6, 1|5|5|5, 1|6|6|6 등.

코어 직경은 평행한 원형 앤빌을 갖는 마이크로미터에 의해 측정될 수 있고, 앤빌은 적어도 하나의 꼬임 길이, 예를 들어 14 mm의 직경을 갖는다. 이러한 적용을 위해, 코어 직경으로서 최대 직경은 스트랜드에 수직인 평면을 가로질러 상이한 각도에 걸쳐 결정되는 대로 취해진다. 동일한 방식으로, 스트랜드의 직경이 결정될 수 있다. 코어 직경이 스트랜드 직경보다 작은 것이 바람직한 실시예이다.

외측 스트랜드의 수를 3개, 4개 또는 5개로 제한할 때, 사용 중에 안정적인 스틸 코드를 얻기를 원하는 경우라면, 코어 직경은 반드시 외측 스트랜드 직경보다 작을 것이다. ‘사용 중에 안정적’이란 필라멘트 및 스트랜드가 사용 중에 서로에 대해 과도하게 이동하지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 스트랜드의 개수가 3개, 4개 또는 5개일 때, 스트랜드들 사이에 형성된 골짜기가 더 크므로 모노필라멘트의 직경이 가장 크다. 예를 들어, 각각의 스트랜드가 그 주위에 6개의 외측 스틸 필라멘트가 꼬여 있는 스틸 필라멘트를 포함하는 6개의 스트랜드가 사용될 때 - 일반적으로 7×7 구조로 알려져 있음 -, 모노필라멘트의 직경이 외측 스틸 필라멘트와 대략 동일하며, 이는 덜 바람직한 상황이다.

스틸 코드의 다른 바람직한 실시예에서, 모노필라멘트는 적어도 0.25 mm의 직경을 갖는다. 그러면 모든 다른 필라멘트가 0.25 mm 보다 작을 수 있고, 그에 따라 스틸 코드 내에서는 모노필라멘트가 가장 큰 것이 된다. 스틸 코드의 전체 직경은 바람직하게는 3 mm 미만, 또는 2 mm 미만, 또는 심지어 1.8 mm 미만, 예를 들어 약 1.5 mm이다. 외측 스트랜드들 사이의 골짜기의 깊이가 스틸 코드의 직경에 비례하여 스케일링됨에 따라, 너무 큰 직경은 지나치게 큰 충전재 직경을 초래하여 조기 파손 및 극도로 큰 굽힘 강성을 초래할 것이다. 따라서, 스틸 코드는 다른 특성을 부여하지 않고는 단순히 더 큰 직경으로 스케일링될 수 없다. 그러므로, 본 발명자는 0.50 mm 또는 심지어 0.40 mm 미만, 예를 들어 0.35 mm 이하 또는 그와 동등한 값의 최대 직경을 갖는 모노필라멘트에 한해 본 발명의 실제 사용을 제한한다. 따라서, 모든 다른 필라멘트 또한 필수적으로 그 직경 미만이다.

벨트 내의 파괴된 필라멘트가 탄성중합체 재킷을 천공하고 가시적이 되게 하거나, 파괴를 검출하기 위해 롤러를 지면에 접촉시키기 위해서는, 벨트의 표면과 임의의 하나의 스틸 코드 사이의 가장 가까운 거리가 충분히 짧은 것이 바람직하다. 예를 들어, 이러한 가장 가까운 거리는 최대 직경 스틸 필라멘트의 직경의 10배, 5배, 4배 또는 심지어 3배보다 작다. 한편, 이러한 거리는 벨트 표면으로부터 스틸 코드까지 마모되는 시간이 스틸 코드 내의 첫번째 파괴의 발생까지의 시간보다 길어야 하는 점에서 너무 작지 않아야 한다. 예를 들어, 가장 가까운 거리는 최대 직경 필라멘트의 직경의 절반, 1배 또는 2배보다 커야 한다. ‘벨트의 표면과 임의의 하나의 스틸 코드 사이의 가장 가까운 거리’는 벨트에 직교하는 단면에 대해 측정된, 벨트의 외측 표면과 스틸 코드의 외측 표면 사이의 모든 거리의 최소값을 의미한다. 이러한 설계 규칙은 전술한 모든 실시예에 적용될 수 있다.

필라멘트 파괴가 발생할 때, 이제는 각각 다른 목록화 규칙이 적용될 수 있다:

·최대 직경 필라멘트의 단일 파괴는 벨트가 마모하기 시작하지만 벨트를 교체할 필요는 없다는 표시이다;

·파괴의 국부 집중이 벨트를 따라 특정 길이 내에서 검출되면, 이는 벨트가 수명의 종료에 근접한다는 표시이다;

·벨트 내의 파괴의 총 수가 지정된 개수를 초과하면, 벨트는 교체를 필요로 한다;

물론 다른 전략이 고려될 수도 있다.

도 1의 (a)는 본 발명 원리를 구체화하는 벨트의 단면도이다;
도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 벨트에 사용되는 스틸 코드의 단면의 확대도이다.
도 2는 본 발명의 벨트에 사용하기 위한 모노필라멘트를 갖는 스틸 코드이다.
도 3은 본 발명의 벨트를 위한 모노필라멘트를 갖는 다른 스틸 코드이다.
도 4는 국부적인 평평한 부분을 갖는 모노필라멘트를 도시한다.

도 1의 (a)에서 그 단면을 갖는 본 발명의 벨트가 도시되어 있다. 벨트는 'L'로 표시된 길이 치수, 'W'로 표시된 폭 및 't'로 표시된 두께를 갖는다. 스틸 코드(101)는 'D'로 표시된 직경을 갖는다. 이들은 이 경우, 당 업계에 공지된 바와 같이 에스테르 폴리올계 열가소성 폴리우레탄인 중합체(104)로 둘러싸여 있다. 벨트의 표면과 임의의 하나의 스틸 코드 사이의 가장 가까운 거리는 'Δ'로 표시된다. 예를 들어, 비율을 고려하면, 벨트의 길이는 수백 미터일 수 있는 반면, 벨트의 폭은 20 mm이고 두께는 2.83 mm이다. 스틸 코드의 직경 'D'는 1.77 mm이다. 벨트의 표면과 임의의 하나의 스틸 코드 사이의 가장 짧거나 가장 가까운 거리 'Δ'는 0.53 mm이다.

스틸 코드(101)의 구조가 도 1의 (b)에 확대도로 도시되어 있다. 스틸 코드(101)는 S 방향으로 17 mm의 꼬임 길이로 코어(108) 주위에 감기는 5개의 스트랜드(102)를 포함한다. 스트랜드(102)는, 주위로 5개의 외측 스틸 필라멘트(106)가 Z 방향으로 12 mm의 꼬임 길이로 꼬이는, 중심 스틸 필라멘트(110)로 구성된다. 외측 필라멘트의 직경은 0.23 mm이다. 중심 필라멘트(110)의 직경은 0.18 mm이다. 스트랜드의 외측 필라멘트보다 큰 필라멘트를 포함하지 않는 한, 코어의 구조는 본 발명 자체에 중요하지 않다. 이러한 경우에, 스틸 필라멘트로 구성되는 코어는, 직경 0.15 mm의 중심 필라멘트 주위로 직경 0.18 mm의 5개의 필라멘트가 Z 방향으로 10 mm의 꼬임 길이로 꼬이는 것으로 선택되었다. 스트랜드들 사이의 간극은 0.028mm이다. 이웃하는 스틸 코드들 사이의 스틸 코드의 꼬임 방향이 경면 대칭인 것이 벨트의 비틀림 거동에 유리하다.

따라서, 최대 직경 필라멘트의 그룹은 0.18 mm 및 0.15 mm 크기의 나머지 필라멘트보다 큰 0.23 mm 크기의 외측 스틸 필라멘트(106)에 의해 형성된다. 이들 최대 직경 필라멘트는 0.18 mm의 중심 필라멘트 주위의 나선을 형성한다. 그리고, 스트랜드 자체는 나선형 형상으로 코어 주위에 꼬인다. 따라서, 최대 직경 필라멘트의 각각의 하나는 스틸 코드의 특정 길이에 걸쳐 스틸 코드의 표면으로 나올 것이다. 다시 말해서: 최대 직경 필라멘트는 스틸 코드의 방사상 외측에 간헐적으로 존재한다.

0.23 mm의 최대 직경 필라멘트는 이러한 예에서 0.18 mm 크기의 다음으로 더 작은 직경의 필라멘트에 비해 27.8% 더 크다. 코드의 총 단면적은 1.31 mm²이고, 단일 최대 직경 필라멘트의 단면적은 0.0415 mm²이며, 이는 코드의 총 단면적의 3.2%이다. 벨트의 표면과 임의의 하나의 스틸 코드 사이의 가장 가까운 거리는 최대 직경 필라멘트의 직경의 2.3배라는 것을 주목하여야 한다.

최대 직경 필라멘트는 약 0.725 중량% 탄소의 탄소 함량을 갖는 탄소강으로 제조된다. 스틸은 약 100의 상대 투자율을 갖는다. 탄소강은 강자성이고 사용 전 또는 사용 중에 용이하게 자화될 수 있다. 사용 중에 벨트는 예를 들어 DC 전자석에 의해 발생되는 일정한 자기장을 통해 유도될 수 있다. DC 자석은 영구적으로 켜져있을 필요가 없다: 가끔 - 예를 들어, 벨트 검사에 앞서 - 잔류 자성의 손실을 복원하는 것은, 임의의 파괴된 최대 직경 필라멘트가 자기 검출기에 의해 검출될 수 있도록 하기에 충분하다.

도 2는 도 1의 (a)의 벨트의 스틸 코드에 대한 대안적인 실시예를 설명한다. 스틸 코드(200)는, S 방향으로 16.3 mm의 꼬임 길이를 가지는 코어(208) 주위로 꼬인 5개의 스트랜드(202)를 포함한다. 스트랜드(202)는 Z 방향으로 12 mm의 꼬임을 갖는 0.17 mm 직경의 중심 스틸 필라멘트(210) 주위로 꼬인 0.23 mm 직경을 갖는 5개의 외측 스틸 필라멘트(206)로 제조된다. 코어(208)는 10 Z 꼬임으로 꼬인 0.22 mm 직경의 3개의 스틸 필라멘트(209)로 제조된다. 본 구성의 특별한 점은 스틸 코드의 방사상 외측에서 스트랜드들 사이의 모든 골짜기를 충전하고 스틸 코드 내의 스트랜드와 동일한 꼬임 및 방향을 갖는 5개의 모노필라멘트(204, 204', 204", 204"', 204"")를 포함한다는 점이다. 모노필라멘트는 0.25 mm의 직경을 갖고, 이들은 최대 필라멘트이므로, 모노필라멘트는 최대 직경 필라멘트의 그룹이다.

코드의 구성은 코드 공식에서 편리하게 표현될 수 있다:

[(3×0.22)_{10 z}+ 5×(0.17+5×0.23)_{12 z} |5×0.25]_{16.3 S}

스틸 코드의 거울상에서 모든 'z'는 's'로 대체되고 그 반대도 마찬가지이다.

위 공식은 다음과 같이 읽혀져야 한다:

·소수는 필라멘트의 직경을 나타내고, 정수는 필라멘트 또는 스트랜드의 개수를 나타낸다;

·괄호는 하나의 단계에서 함께 놓여지는 필라멘트 및/또는 스트랜드를 포함한다;

·아래 첨자는 mm 단위의 꼬임 길이 및 방향을 나타낸다;

·+부호는 '+'의 양 옆의 항목이 상이한 꼬임-길이 및/또는 방향으로 함께 놓여지는 것을 나타낸다;

·스트로크는 ‘|’의 양 옆의 항목이 동일한 꼬임-길이 및/또는 방향으로 함께 놓여지는 것을 나타낸다.

스트랜드 'z'의 꼬임 방향은 코드 'S'의 꼬임 방향과 반대이다. 모노필라멘트 204 내지 204""는 스트랜드(202)에 접하는 외접원(212)내에 모두 잔류하여 스틸 코드가 매끄러운 외측 표면을 가질 수 있도록 한다. 모노필라멘트(204)의 직경은 0.25 mm이고, 이는 스트랜드 필라멘트(206)의 다음 더 작은 직경인 0.23 mm 보다 더 크다. 실제로 모노필라멘트의 직경은 다음 더 작은 직경의 스틸 필라멘트에 비해 8.7% 더 크다. 모노필라멘트의 직경은 또한, 이 경우에 0.008 mm인 스트랜드들 사이의 간극보다 크다.

모노필라멘트는 탄소강보다 5배 더 높은 전기 저항을 갖는 AISI 304 스테인리스강(SS)으로 제조된다. 이들은 또한 다른 탄소강 필라멘트의 인장 강도보다 낮은, 1750 MPa의 현저히 낮은 인장 강도를 갖는다. 따라서, 이들은 벨트를 위한 좋은 마모 지표이다. 그러나, AISI 304 오스테나이트 스테인리스강의 투자율이 와이어 인발을 통한 냉간 가공 후에도, 10 아래로 남아 있기 때문에, 파괴는 쉽게 자기 수단에 의해 검출될 수 없다.

엘리베이터 벨트 내의 스틸 코드의 전체 길이에서의 하나의 단일 모노필라멘트의 파열은 단지 스틸 코드의 전기 저항의 작은 변화로 이어질 것이라는 것은 간단한 계산을 통해 보여줄 수 있다. 전기 수단에 의한 검출을 향상시키기 위해, 스테인리스강을 전기 절연성 플라스틱으로 코팅하는 것이 더 바람직하다. 그러면 모노필라멘트가 스틸 코드의 나머지 부분으로부터 전기적으로 고립되기 때문에, 이들의 파괴는 개별 모노필라멘트의 저항을 측정함으로써 쉽게 검출될 수 있고, 심지어 병렬로 측정할 때에도 마찬가지이다.

아래의 비교 표 1은 모노필라멘트 없는 0.725 중량% 탄소 종래 기술의 코드('종래 기술')에 비해 0.725% 탄소강을 사용할 때 코드의 특징을 나타낸다.

각각의 모노필라멘트는 코드의 총 단면적의 3.25%를 차지한다.

파괴 하중에 대한 모노필라멘트의 기여는 다음의 절차에 의해 쉽게 평가될 수 있다.

·먼저, 스틸 코드의 파괴 하중을 결정한다. 결과는 ‘A’ 뉴턴이다;

·스틸 코드로부터, 모노필라멘트가 제거된다. 이는 모노필라멘트가 스틸 코드의 외측에 있기 때문에, 용이하게 이루어질 수 있다;

·나머지 코드의 파괴 하중이 측정된다: 결과는 'B' 뉴턴이다.

전체 파괴 하중에 대한 모노필라멘트의 기여는 이때 100×(A-B)/A 퍼센트이다. 0.725 중량% 탄소의 상기 경우에, 파괴 하중에 대한 모노필라멘트의 기여는 8.5%이다. 그러므로, 모든 모노필라멘트가 사용 중에 동일한 지점에서 파괴되면, 여전히 원래의 파괴 하중의 91.5%를 유지할 것이다. 모노필라멘트의 파괴 하중 값이 얼마가 되든, 항상 스틸 코드의 파괴 하중에 기여할 것이라는 점을 유의하여야 한다.

제2 실시예에 따르면, 다음 제법의 코드(300)가 제안되며, 그 단면은 도 3에 도시되어 있다:

[(3×0.15)_{9 z}+ 4×(0.19+5×0.265)_{14 z} |4×0.28]_{16.3 S}

거울상에서 모든 꼬임 방향은 역전된다. 스트랜드들 사이의 간극은 0.009 mm이다.

이러한 경우에, 직경 0.28 mm의 모노필라멘트(304, 304', 304'', 304'")는 제어된 약한 지점을 얻기 위해 인장 강도를 국부적으로 감소시키도록 압입되었다. 이를 위해 모노필라멘트는 서로 동기화되어 작동하는 2개의 기어 사이로 유도된다. 기어들 사이의 위상은 치형부가 서로 마주보도록 조정된다(기어 맞물림이 없다). 기어 치형부 사이의 간극은 모노필라멘트 직경의 0.70 내지 0.95로 조정된다. 이제 와이어가 2개의 기어 사이에서 유도되면, 2개의 편평부는 서로 직경 방향으로 형성된다. 이것은 도 4에 도시되어 있고, 와이어(304)는 편평부(320)들 사이에서 원형인 단면(324)을 도시한다. 편평부에서 - 와이어 직경의 2배 미만인 길이 - 단면(326)이 평탄화된다.

편평부(320)는 모노필라멘트의 파괴 하중을 10% 감소시키고, 이는 스틸 코드의 파괴 하중의 전체적인 감소를 2% 초래하며, 이는 높지 않은 수치이다. 편평부는 제어된 파괴 위치를 초래한다. 모든 모노필라멘트가 동일한 지점에서 파괴되면, 이는 파괴 하중에서 단지 14.3% 감소를 초래할 것이고, 다시 말해 여전히 원래 파단 하중의 85.7%가 유지된다.

모노필라멘트가 국부적으로 평탄화됨에 따라, 편평부는 모노필라멘트와 외측 스트랜드 사이의 간극을 유지할 것이다. 이러한 간극은 스틸 코드의 코어 내로의 탄성중합체 침투를 개선시킬 것으로 예상되고, 이것은 추가적인 장점이다.

Claims

탄성중합체 재킷에 의해 서로에 대해 평행한 배열로 유지되는 스틸 코드를 포함하는 벨트로서, 상기 스틸 코드는 하나의 코드 꼬임 방향 및 코드 꼬임 길이로 함께 꼬인 스트랜드를 포함하고, 상기 스트랜드는 함께 꼬인 스틸 필라멘트를 포함하고, 상기 스틸 필라멘트의 각각은 필라멘트 직경을 갖는, 벨트에 있어서,
상기 스틸 코드 내에서, 최대 직경 필라멘트의 그룹은 필라멘트의 나머지보다 엄격하게 더 큰 필라멘트 직경을 갖고, 상기 최대 직경 필라멘트 각각은 상기 스틸 코드의 방사상 외측에 적어도 간헐적으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 벨트.
제1항에 있어서, 최대 직경 필라멘트의 그룹은 50 초과의 상대 투자율을 갖는 스틸로 제조되고, 적어도 상기 최대 직경 필라멘트는 잔류 자화를 갖는, 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 최대 직경 필라멘트는 다음의 더 작은 직경의 스틸 필라멘트에 비해 최소 1% 및 최대 40%만큼 직경이 상이한, 벨트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 최대 직경 스틸 필라멘트의 그룹으로부터의 필라멘트들 중 각각의 하나의 단면적은 상기 스틸 코드의 총 단면적의 2% 내지 10%인, 벨트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스틸 코드는 금속으로 제조된 모노필라멘트를 더 포함하고, 상기 모노필라멘트는 최대 직경 필라멘트의 그룹에 속하고, 상기 모노필라멘트는 상기 코드 꼬임 길이 및 방향으로 꼬이고, 상기 모노필라멘트는 상기 스틸 코드의 방사상 외측 상의 인접한 스트랜드들 사이의 일부 또는 모든 골짜기를 충전하고, 상기 모노필라멘트의 직경은 상기 인접한 스트랜드들 사이의 간극보다 큰, 벨트.
제5항에 있어서, 상기 모노필라멘트가 상기 스틸 코드의 스트랜드들의 외접원 내에 유지되는, 벨트.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 스틸 코드의 상기 최대 직경 필라멘트의 그룹은 상기 모노필라멘트로 구성되는, 벨트.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모노필라멘트는 모노필라멘트 인장 강도를 가지며, 상기 모노필라멘트 인장 강도는 상기 스틸 코드 내의 상기 스틸 필라멘트 중 임의의 하나의 인장 강도보다 낮은, 벨트.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스틸 코드의 상기 모노필라멘트는 총 모노필라멘트 파괴 하중을 갖고, 상기 총 모노필라멘트 파괴 하중은 상기 스틸 코드의 파괴 하중의 20% 미만인, 벨트.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스틸 코드 중 적어도 하나의 상기 모노필라멘트 중 적어도 하나는 전기 절연층으로 코팅되는, 벨트.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스틸 코드 중 적어도 하나의 상기 모노필라멘트 중 적어도 하나는 간격을 두고 국부적으로 약화되는, 벨트.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스틸 코드는 코어를 더 포함하며, 상기 스트랜드는 상기 코어 주위에 꼬이는, 벨트.
제12항에 있어서, 상기 스틸 코드의 상기 코어는 코어 스트랜드를 형성하는 스틸 필라멘트를 포함하는, 벨트.
제13항에 있어서, 상기 코어 스트랜드는 코어 스트랜드 직경을 갖고, 상기 스트랜드는 스트랜드 직경을 가지며, 상기 코어 스트랜드 직경은 상기 스트랜드 직경보다 작은, 벨트.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스틸 코드 내의 스트랜드의 개수는 3개, 4개 또는 5개인, 벨트.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벨트의 표면과 상기 스틸 코드 중 임의의 하나 사이의 가장 가까운 거리는 상기 최대 직경 필라멘트의 직경의 절반보다 크고 상기 최대 직경 필라멘트의 직경의 10배보다 작은, 벨트.