Поручень (варианты)
Группа изобретений относится к поручню для использования в эскалаторах, движущихся дорожках и других транспортирующих устройствах. Поручень может содержать комплект кабелей, действующих как ограничитель растяжения. Конструкция поручня уменьшает выгибание кабелей при воздействии сильных изгибающих усилий. Конфигурация первого и второго термопластичных слоев в бортовых частях поручня может быть выбрана обеспечивающей уменьшение растягивающих и изгибных напряжений и тем самым улучшающей усталостные свойства в условиях цикличных нагрузок. В качестве ограничителя растяжения поручня могут использоваться кабели, содержащие более крупные наружные пряди и маленькие внутренние пряди. Изобретения обеспечивают уменьшение истирания и/или коррозии поручня. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 табл., 13 ил.
Область техники
Изобретение относится к области поручней для эскалаторов, движущихся дорожек и аналогичных транспортирующих устройств.
Уровень техники
В патенте США №6237740 описана конструкция движущегося поручня для эскалаторов, движущихся дорожек и других транспортирующих устройств, имеющего, по существу, С-образное поперечное сечение и задающего, по существу, Т-образный внутренний вырез. Поручень изготовлен посредством экструзии и содержит первый слой термопластичного материала, окружающего Т-образный вырез. Второй слой термопластичного материала окружает снаружи первый слой и задает наружный профиль поручня. Слой скольжения, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез, прикреплен к первому слою. Ограничитель растяжения расположен внутри первого слоя. Первый слой сформирован из более твердой термопластмассы, чем второй слой, причем было обнаружено, что такое выполнение улучшает свойства бортовой части поручня и способствует улучшению характеристик линейных приводов.
Раскрытие изобретения
Предлагается поручень, имеющий, по существу, С-образное поперечное сечение и задающий, по существу, Т-образный вырез. Данный поручень содержит: термопластичный материал, окружающий Т-образный вырез, образующий полукруглые бортовые части, имеющие противолежащие концевые стенки, и задающий профиль поручня; слой скольжения, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и прикрепленный к термопластичному материалу, и комплект кабелей для предотвращения (или ограничения) растяжения, состоящий из множества ориентированных в продольном направлении кабелей, расположенных в средней плоскости внутри термопластичного материала. При этом крайние наружные кабели указанного комплекта смещены внутрь относительно концевых стенок бортовых частей.
Каждый из множества кабелей может иметь диаметр от 0,5 до 2 мм, а комплект кабелей может иметь ширину от 30 до 35 мм и шаг от 1,5 до 2 мм.
Слой скольжения может иметь концевые участки, выступающие из Т-образного выреза и охватывающие концевые стенки бортовых частей.
В другом варианте выполнения поручень имеет, по существу, С-образное поперечное сечение и задает, по существу, Т-образный вырез. В этом варианте поручень содержит: первый слой термопластичного материала, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и образующий внутренние стенки полукруглых бортовых частей; второй слой термопластичного материала, который окружает снаружи первый слой, задает наружный профиль поручня и, по существу, противолежит концевым стенкам бортовых частей; слой скольжения, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и прикрепленный к первому слою, и ограничитель растяжения, расположенный в плоскости внутри первого слоя.
Первый слой может уменьшаться по толщине на участке, расположенном вокруг бортовых частей, и, по существу, не заходить ниже базовой плоскости Т-образного выреза. При этом данный слой может заканчиваться у внутренних стенок бортовых частей. Поручень может иметь расположенную над Т-образным вырезом верхнюю часть, в которой толщина первого слоя больше толщины второго слоя. В верхней части толщина первого слоя может составлять, по меньшей мере, 60% толщины поручня. Например, толщина верхней части может составлять около 10 мм, а толщина первого слоя - по меньшей мере, 6 мм.
Первый слой может иметь твердость, составляющую 40-50 по шкале Шор D, а второй слой - твердость, составляющую 70-85 по шкале Шор А. Слой скольжения может иметь модуль, составляющий 150-250 МПа.
Слой скольжения может иметь концевые участки, выступающие из Т-образного выреза и охватывающие концевые стенки бортовых частей.
Согласно еще одному варианту выполнения предлагается поручень, имеющий, по существу, С-образное поперечное сечение и задающий, по существу, Т-образный вырез. Поручень содержит: первый слой термопластичного материала, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и образующий внутренние стенки полукруглых бортовых частей; второй слой термопластичного материала, который окружает снаружи первый слой, задает наружный профиль поручня и, по существу, противолежит концевым стенкам бортовых частей; слой скольжения, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и прикрепленный к первому слою, и комплект кабелей для предотвращения растяжения, состоящий из множества ориентированных в продольном направлении кабелей, расположенных в средней плоскости внутри первого слоя. При этом крайние наружные кабели указанного комплекта смещены внутрь относительно концевых стенок бортовых частей.
В следующем варианте выполнения поручень, имеющий, по существу, С-образное поперечное сечение и задающий, по существу, Т-образный вырез, содержит: первый слой термопластичного материала, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и образующий внутренние стенки полукруглых бортовых частей; второй слой термопластичного материала, окружающий снаружи первый слой и задающий наружный профиль поручня; слой скольжения, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и прикрепленный к первому слою, и комплект кабелей для предотвращения растяжения, состоящий из множества ориентированных в продольном направлении кабелей, расположенных в средней плоскости внутри первого слоя. Каждый из указанных кабелей содержит более крупные наружные пряди и относительно небольшие внутренние пряди.
Наружный диаметр каждого кабеля может составлять около 1,15 мм, причем каждый кабель состоит из 6 наружных прядей и 3 внутренних прядей. Наружные пряди могут иметь диаметр около 0,36 мм, а внутренние пряди - около 0,2 мм. Кабели могут быть выполнены из стали с высокой прочностью на растяжение и плакированы медью.
Создан также поручень эскалатора, имеющий, по существу, С-образное поперечное сечение, задающий, по существу, Т-образный вырез и содержащий: первый слой термопластичного материала, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и образующий внутренние стенки полукруглых бортовых частей; второй слой термопластичного материала, который окружает снаружи первый слой, задает наружный профиль поручня и, по существу, противолежит концевым стенкам бортовых частей; слой скольжения, покрывающий с внутренней стороны Т-образный вырез и прикрепленный к первому слою, и комплект кабелей для предотвращения растяжения, состоящий из множества ориентированных в продольном направлении кабелей, расположенных в средней плоскости внутри первого слоя. Крайние наружные кабели указанного комплекта смещены внутрь относительно концевых стенок бортовых частей, а каждый из указанных кабелей содержит более крупные наружные пряди и относительно небольшие внутренние пряди.
Эти и другие свойства предлагаемых вариантов поручня будут подробно описаны далее.
Краткое описание чертежей
Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет приведено подробное описание вариантов изобретения, рассматриваемых только в качестве примеров.
На фиг.1 в поперечном сечении показан известный поручень.
На фиг.2 в поперечном сечении показан усовершенствованный поручень.
На фиг.3 в поперечном сечении показан другой вариант усовершенствованного поручня.
На фиг.4 в поперечном сечении показан еще один вариант усовершенствованного поручня.
На фиг.5 в поперечном сечении показан известный поручень, иллюстрирующий моделируемые напряжения по данным анализа методом конечных элементов.
На фиг.6 приведена секторная диаграмма, иллюстрирующая вклады компонентов поручня в суммарную жесткость поручня в условиях обратного изгиба.
На фиг.7 приведены графики, иллюстрирующие жесткость поручней со скользящей материей и без нее при обратном изгибе.
На фиг.8А и 8В в поперечном сечении изображены поручни, снабженные комплектами кабелей шириной 45 и 33 мм соответственно, при этом показаны напряжения внутри поручней.
На фиг.9 в поперечном сечении изображен усовершенствованный поручень;
показаны также напряжения, смоделированные в этом поручне.
На фиг.10 приведен график, иллюстрирующий результаты динамического тестирования поручня.
На фиг.11А и 11В иллюстрируются варианты поперечного сечения кабелей.
Осуществление изобретения
Далее будут описаны различные устройства, чтобы охарактеризовать вариант осуществления каждого изобретения из предлагаемой группы изобретений. Приводимые далее примеры не накладывают на эти изобретения никаких ограничений, причем любое изобретение может охватывать устройства, не рассмотренные в данном описании. Изобретения не ограничены устройствами, обладающими всеми признаками конкретных устройств, которые будут описаны далее, или признаками, общими для всех описываемых устройств. Любое из изобретений может соответствовать комбинации элементов, рассмотренных в различных частях данного описания. Какое-то из описываемых устройств или способов может не соответствовать ни одному из изобретений заявленной группы. При этом заявитель и авторы сохраняют свои права на любое изобретение, воплощенное в любом из описанных далее устройств или способов, но не включенное в прилагаемую формулу. Раскрытие такого изобретения в данном описании не означает, что заявитель и авторы отказываются от него и передают его в свободное использование.
На фиг.1 представлен пример известной конструкции поручня. Поручень 10 может содержать компонент 12, предотвращающий растяжение (далее - ограничитель растяжения), который в данном примере представлен, как комплект ориентированных по длине поручня стальных кабелей. Вместо них можно использовать стальную ленту, элементы из кевлара (KEVLAR™) или другие элементы, обладающие высокой прочностью на растяжение. Как показано на фиг.1, ограничитель 12 растяжения может быть заделан в первый, т.е. внутренний слой 14 и зафиксирован в нем посредством соответствующего адгезива. Внутренний слой 14 может быть сформирован из относительно твердой термопластмассы, тогда как наружный слой 16 может быть сформирован из относительно мягкой термопластмассы. Слои 14, 16 прикреплены друг к другу по границе их раздела с образованием непрерывного термопластичного тела. Т-образный вырез покрыт с внутренней стороны скользящей материей 18. Скользящая материя может представлять собой хлопчатобумажный или синтетический материал, имеющий соответствующую текстуру.
В рамках изобретения предлагаются усовершенствованные конфигурации поручней, построенные с учетом динамических факторов и взаимодействия различных материалов и слоев в условиях изгиба.
На фиг.2 представлен пример конструкции усовершенствованного поручня, обозначенного как 20. В качестве ограничителя растяжения (который будет подробно описан далее) поручень 20 содержит комплект 22 стальных кабелей. Поручень содержит также слой 26 скольжения, окружающий Т-образный вырез 24 и прикрепленный (приклеенный), по меньшей мере, к первому (внутреннему) слою 28. У слоя 26 скольжения могут иметься концевые участки, охватывающие обращенные книзу части первого слоя, как это показано на фиг.2. Внутренний слой 28 имеет верхнюю часть 32, по существу, постоянной толщины, которая переходит в две полукруглые бортовые части 34. Соответственно, наружный слой 30 (обкладка) также имеет верхнюю часть 38, по существу, постоянной толщины, которая переходит в две полукруглые бортовые части 40. У бортовых частей 34 имеются внутренние стенки 42, при этом эти части завершаются, по существу, противолежащими концевыми стенками 36. Каждая концевая стенка имеет внутреннюю и наружную кромки 44, 46.
Два слоя 28, 30 могут иметь различные характеристики, включая различную твердость. В некоторых примерах наружный слой 30 является термопластом (термопластмассой) более мягкого сорта, чем внутренний слой 28. Примеры свойств обоих слоев представлены в Таблице 1.
| ТАБЛИЦА 1 | ||
| Внутренний слой 28 | Наружный слой 30 | |
| Твердость по Шору | 40-50 по шкале D | 70-85 по шкале А |
| 100% модуль упругости при растяжении | 11 МПа | 5,5 МПа |
| Модуль упругости при изгибе | 63 МПа | 28 МПа |
| Модуль упругости при сдвиге | 6-8 МН/м2 | 4-5 МН/м2 |
Внутренний слой 28 может быть более твердым и жестким, так что он может обеспечивать сохранение размера зазора, т.е. ширину Т-образного выреза 24 по его нижней кромке. Внутренний слой 28 может также защищать ограничитель растяжения в виде комплекта 22 кабелей, в данном варианте выполненный в виде комплекта стальных кабелей. Связывание этих кабелей с термопластичным материалом внутреннего слоя 28 может быть обеспечено посредством слоя адгезива. Каждый кабель может состоять из определенного количества стальных проволок или прядей, а его диаметр может составлять, например, 0,5-2 мм.
Должно быть понятно, что поручни, как правило, не имеют плоской верхней поверхности: обычно эта поверхность является слегка выпуклой. Чтобы направить бесконечный поручень в определенном направлении, многие имеющиеся в продаже транспортные машины, особенно эскалаторы, используют привод, обеспечивающий обратный изгиб. В условиях сильного обратного изгиба (например, с радиусом 275 мм или менее) крайние кабели в составе комплекта кабелей при прохождении обратного изгиба могут быть вытеснены с нейтральной оси под действием бортовой части или криволинейной верхней поверхности поручня, или их обеих, тогда как кабели, находящиеся в середине, остаются, по существу, в той же плоскости. В результате смещения наружных кабелей относительно нейтральной плоскости изгиба может иметь место выпучивание поручня. Такое выпучивание может привести к излому уже после небольшого количества изгибаний, зависящего от радиуса обратного изгиба и от модуля слоя скольжения.
В некоторых примерах ограничитель растяжения может быть расположен в средней плоскости, находящейся внутри первого слоя 28, тогда как крайние кабели 48 в составе комплекта кабелей смещены внутрь относительно концевых стенок 36 бортовой части 34. Другими словами, поручни 20 имеют относительно узкий комплект 22 кабелей. Это свойство легко заметить при сравнении фиг.1 с фиг.2. Смещение крайних кабелей относительно зон напряжений в бортовых частях может оказывать влияние на способность наружных кабелей 48 сохранять свое положение в нейтральной плоскости в процессе изгибания поручня, что уменьшает вероятность выпучивания этих кабелей, как это будет показано далее.
На фиг.3 представлен другой пример конструкции усовершенствованного поручня, обозначенного в целом как 60. Для облегчения понимания аналогичные элементы имеют на фиг.2 и 3 одинаковые обозначения, и описание этих элементов не повторяется.
В поручне 60 внутренний слой 28а проходит вокруг Т-образного выреза 24, образуя внутренние стенки полукруглых бортовых частей 62. Этот слой 28а уменьшается по толщине (утончается) в зоне бортовых частей 62 и заканчивается у внутренних стенок 64 бортовых частей. Соответственно, наружный слой 30 имеет полукруглые концевые части 68, толщина которых увеличивается в направлении концевых стенок 66. Такое увеличение компенсирует утончение внутреннего слоя 28а. Как показано на фиг.3, внутренний слой 28а не продолжается ниже базовой плоскости L Т-образного выреза 24. Данная плоскость L расположена непосредственно под участками скользящей материи 18, задающей дно верхней части Т-образного выреза 24.
Должно быть понятно, что такая конфигурация внутреннего слоя 28а (который может иметь жесткость, превышающую, например, на 25% жесткость второго слоя 30, и иметь более высокий модуль, чем материал второго слоя 30) выводит внутренний слой 28а из зоны напряжений в область с более низкими напряжениями во время воздействия на поручень привода с обратным изгибом. Такое изменение способно привести к уменьшению суммарного модуля изгиба при слегка пониженной или неизменной прочности бортовых участков. Данная конфигурация позволяет увеличить срок службы до усталостного разрушения в условиях циклических нагрузок.
На фиг.4 представлен еще один пример конструкции усовершенствованного поручня, обозначенного в целом, как 80. Поручень 80 является, по существу, гибридной комбинацией поручней 20 и 60. Другими словами, поручень 80 имеет (i) относительно узкий комплект кабелей и (ii) утончающийся внутренний слой, который не заходит ниже базовой плоскости Т-образного выреза.
Чтобы исследовать поведение различных поручней, особенно находящихся в жестких условиях в отношении изгиба, были проведены анализ методом конечных элементов (АМКИ) и физические испытания. Одно испытание включало исследование деформации поручня длиной 1 м (имеющего ширину 80 мм с комплектом кабелей шириной 45 мм, содержащим 20 кабелей) при его обратном изгибе, задаваемом тремя точками. Поручень поддерживался двумя опорами, отстоящими одна от другой на 615 мм. Для создания изгиба размером 100 мм использовался круглый элемент диаметром 50 мм, примерно равноудаленный от цилиндрических опор.
Чтобы промоделировать обратный изгиб с указанными выше параметрами, использовалась соответствующая АМКИ-модель. На фиг.5 в поперечном сечении изображен известный поручень и показаны напряжения по Мизесу при деформации. Можно видеть, что под действием нагрузки на растяжение и изгиб наибольшее изгибное напряжение испытывает комплект кабелей (это иллюстрируется его более темным оттенком), затем следует слой скольжения, а за ним термопластичные слои.
Моделирование посредством АМКИ привело к обнаружению того, что слой скольжения может вносить наибольший вклад в суммарный модуль поручня применительно к напряжениям, обусловленным обратным изгибом. По этой причине может оказаться полезным подвергнуть слой скольжения обработке перед его формованием, чтобы минимизировать натяжение. Пример способа и устройства для предварительной обработки слоя скольжения описан в патентной заявке США №60/971,156, поданной заявителем настоящего изобретения 10 сентября 2007 и озаглавленной "УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ СЛОЯ СКОЛЬЖЕНИЯ ДЛЯ ПОРУЧНЕЙ ИЗ ЭКСТРУДИРОВАННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА", а также в основанной на ней международной заявке РСТ/СА2008/001600, поданной 10 сентября 2008. Содержание обеих заявок полностью включено в данное описание посредством ссылки.
На фиг.6 представлены результаты, полученные с помощью АМКИ-модели для ситуации, когда натяжение поручня отсутствует. Эти результаты показывают вклады различных компонентов поручня в его суммарную жесткость. Испытания поручней (со слоями скольжения или без них) в соответствии с вышеупомянутыми параметрами на оборудовании INSTRON™ подтвердили, что слой скольжения может вносить главный вклад в обеспечение жесткости поручня (см. фиг.7). В данном испытании реальный поручень со слоем скольжения и без него деформировался на 100 мм (за полный цикл). График показывает, что поручень без слоя скольжения является существенно менее жестким при обратном изгибе.
С учетом обнаружения данного факта предпочтительно использовать слой скольжения с пониженным модулем. Такой слой скольжения понижает жесткость поручня при обратном изгибе, а также улучшает в поручне общее напряжение по Мизесу, тем самым улучшая усталостные характеристики поручня. При изгибании поручня слой скольжения испытывает нагрузку на растяжение, так что значение модуля должно выбираться таким, чтобы обеспечить достаточную структурную прочность при низком суммарном модуле изгиба для поручня. АМКИ показал, что для поручня с описанной выше конфигурацией подходит слой скольжения с модулем около 150-250 МПа с учетом того, что максимальное растяжение в слое скольжения во время его изгибания в большинстве эскалаторных узлов составляет около 6%.
АМКИ-модели были разработаны также с целью лучшего понимания поведения составного поручня, в основном, при обратном изгибе, с проверкой результатов проведением испытаний на оборудовании INSTRON™. Проведенные анализы показали, что, хотя вклад стальных кабелей в жесткость поручней известных конфигураций при обратном изгибе может составлять 19%, этот вклад может возрастать в зависимости от условий деформации, таких как радиус обратного изгиба и степень растяжения слоя скольжения. При более значительных деформациях бортовые участки начинают смещать крайние кабели, заставляя их переместиться относительно остальных кабелей. Это приводит к более высокому максимальному значению модуля изгиба и вызывает, при жестких условиях изгибания, выпучивание крайних (наружных) кабелей. Стальные кабели обычно обладают относительно высокой твердостью, составляющей, например, 67 HRC. Поэтому выпучивание может возникнуть довольно легко. Данное явление более выражено при определенных условиях, например, когда поручень находится в положении обратного изгиба без опирания своей наружной поверхностью на шкив или приводной валик. Это может иметь место, если поручень движется свободно вдоль эскалатора. В подобных условиях и при отсутствии опоры для наружной поверхности поручня бортовые части могут создавать избыточные напряжения в крайних кабелях, быстро вызывая их выпучивание.
Чтобы избежать, в жестких условиях в отношении изгиба, явления выпучивания крайних кабелей, приводящего (а) к потенциальным повреждениям кабеля и (b) к более высокой жесткости на изгиб, были проведены исследования с использованием АМКИ с целью оценки конкретного решения, соответствующего одному из аспектов настоящего изобретения, а именно уменьшению ширины комплекта кабелей таким образом, чтобы крайние кабели были смещены внутрь относительно бортовых частей. Такое уменьшение может быть обеспечено уменьшением шага расположения кабелей внутри комплекта в составе конструкции поручня при сохранении общего количества кабелей.
Например, известный поручень может содержать комплект кабелей, состоящий из 20 продольных кабелей, расположенных с шагом 2,3 мм, что соответствует комплекту кабелей шириной 45 мм. Был смоделирован комплект с шагом 1,65 мм, т.е. с общей шириной 33 мм. Исследования для поручня с меньшим шагом показали существенное улучшение как в отношении выпучивания кабелей, так и в отношении жесткости поручня на изгиб. Так, было установлено, что для получения обратного изгиба с радиусом 250 мм для поручня с комплектом кабелей шириной 33 мм при идентичных условиях требовалось усилие, на 15% меньшее, чем для поручня с комплектом кабелей шириной 45 мм. Эти результаты также были подтверждены испытаниями на оборудовании INSTRON™, в которых поручень с более узким комплектом кабелей имел меньшую жесткость при обратном изгибе.
Более высокие напряжения по Мизесу и смещения крайних кабелей наблюдались также в сечении АМКИ-моделей, когда поручни с комплектами кабелей шириной как 45 мм, так и 33 мм деформировались в одинаковых условиях. Из сравнения фиг.8А и 8В видно, что наружные кабели в комплекте шириной 45 мм (см. фиг.8А) испытывают более высокие изгибные напряжения (что показано более темным оттенком), чем крайние кабели в комплекте шириной 33 мм (фиг.8В). Смещения крайних кабелей относительно линии локализации напряжений бортовых участков существенно влияют на способность этих кабелей сохранять при изгибе поручня свое исходное положение в плоскости, что снижает вероятность выпучивания крайних кабелей.
Исследования с применением АМКИ были проведены также, чтобы оценить положения и соотношения слоев термопластичного материала в тяжелых условиях изгибания. Как уже упоминалось, известные конструкции поручня, в которых внутренний слой заходит за концевую стенку бортовой части или подходит к ней, обеспечивает достаточную прочность данных частей, но приводит к большим деформациям растяжения и к более высоким суммарным изгибным напряжениям в этих бортовых частях. Улучшение данного параметра обеспечивается согласно одному из аспектов изобретения путем реконфигурирования внутреннего слоя таким образом, что он утончается и заканчивается у внутренней стенки бортовой части, не заходя за базовую плоскость Т-образного выреза.
На фиг.9 приведены, в поперечном сечении, два варианта конструкции поручня, представленные в виде диаграммы напряжений (при неизображенных слоях скольжения). Слева на этой гибридной модели представлена известная конструкция поручня, а справа - усовершенствованная конструкция поручня с суженным комплектом кабелей (шириной 33 мм) и измененными профилями первого и второго слоев. Можно видеть, что в бортовой части известного поручня имеет место распределение более высоких напряжений по Мизесу (данная часть является более темной, чем аналогичная часть в усовершенствованном варианте).
Следует дополнительно отметить, что еще одним параметром, который может оказаться важным для функциональных показателей поручня, является радиус бортовой части. Авторы, используя АМКИ, обнаружили, что меньший радиус бортового участка может коррелировать с повышением жесткости поручня на изгиб, а также приводить к повышенным напряжениям. Поэтому при разработке конструкции поручня желательно скорее увеличивать, чем уменьшать внутренний и наружный радиусы бортовых частей. Например, для поручня шириной 80 мм можно выбрать внутренний радиус около 2,0 мм, а наружный - от 2,0 до 2,25 мм.
На фиг.10 представлены результаты динамического тестирования поручня. Оно было проведено на испытательном стенде для приводного механизма эскалатора, предусматривающего создание обратного изгиба с радиусом 267 мм. Стенд работал на высокой скорости (около 255 м/мин.). Тестирование проводилось с целью подтвердить эффективность изменений, внесенных в конструкцию поручня. Графики А и В соответствуют обычным конструкциям (с шириной 80 мм, с комплектом из 20 кабелей шириной 45 мм и с внутренним слоем, доходящим до концевых стенок бортовых частей). Графики С и D соответствуют усовершенствованным конструкциям (с шириной 80 мм, с комплектом из 20 кабелей шириной 33 мм и с уменьшающимся по толщине внутренним слоем, который заканчивается у внутренних стенок бортовых частей, не ниже базовой плоскости Т-образного выреза; модуль слоя скольжения составляет от 200 до 250 МПа).
Можно видеть, что усовершенствованные конструкции С и D обеспечивали более высокие характеристики: данные модули были способны выдержать, без выхода из строя, более двух миллионов циклов.
На фиг.11А показано поперечное сечение известного кабеля. Свойства такого кабеля, состоящего из тонких индивидуальных прядей, образующих паттерн "7+4", могут ухудшаться из-за плохого проникания внутрь его резины/термопластмассы/адгезива. Если индивидуальные волокна не защищены и не экранированы одно от другого с помощью, например, резины, термопластмассы или адгезива, в стальном кабеле могут иметь место истирание и/или коррозия. В результате возникновения истирания и/или коррозии поручень может уменьшиться в размерах, что нежелательно и может привести к выходу поручня из строя.
Разработан ограничитель растяжения со специальной конфигурацией поперечного сечения, проиллюстрированный на фиг.11В. Можно видеть, что стальной кабель с паттерном "3+6" содержит крупные наружные пряди и малые внутренние пряди. Такая конфигурация способна обеспечить хорошее проникновение резины, термопластмассы, адгезива и др. Например, первый слой термопластичного материала способен обеспечить хорошее проникновение в поручень описанной конструкции и защитить кабели; при этом в изделии, устойчивом к влиянию изменений длины, может быть обеспечена хорошая адгезия. Хорошее проникновение может быть достигнуто путем совместного экструдирования термопластмассы и стальных кабелей при соответствующих условиях по давлению, способствующих проникновению термопластмассы в зазоры между индивидуальными прядями. Примеры способа и устройства для экструдирования поручня из термопластмассы описаны в предварительной патентной заявке США №60/971,152, поданной заявителем 10 сентября 2007 и озаглавленной "СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ПОРУЧНЯ ИЗ ТЕРМОПЛАСТМАССЫ", а также в соответствующей международной заявке РСТ/СА2008/001596, поданной 10 сентября 2008. Содержание обеих заявок полностью включено в данное описание посредством ссылки.
В Таблице 2 приведен пример рекомендуемых параметров кабеля для ограничителя растяжения. Кабель имеет поперечное сечение, показанное на фиг.11В. Кабель с такими параметрами может быть получен от фирмы Bekaert SA (Бельгия)
| ТАБЛИЦА 2 | ||
| Тип | - | Стальной корд с высокой прочностью на растяжение, плакированный медью |
| Конструкция | мм | 3Х0,20±0,01+6Х0,36±0,01 |
| Длина свивки | 1 об. на | 9,5±0,5 мм Z+18,0±0,9 мм S |
| Линейная плотность | г/м | 5,59±0,28 |
| Диаметр | мм | 1,15±0,06 |
| Минимальная прочность индивидуальной пряди | N | 1870 |
| Целевая прочность | N | 1990 |
Специалистам в данной области будет понятно, что в представленные варианты могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы объема изобретения, который определяется прилагаемой формулой.
1. Поручень, имеющий, по существу, C-образное поперечное сечение и задающий, по существу, T-образный вырез, при этом поручень содержит:
a) первый слой термопластичного материала, окружающий T-образный вырез и образующий внутренние стенки полукруглых бортовых частей;
b) второй слой термопластичного материала, который окружает снаружи первый слой и задает наружный профиль поручня;
c) слой скольжения, покрывающий с внутренней стороны T-образный вырез и прикрепленный к первому слою, и
d) комплект кабелей для предотвращения растяжения, состоящий из множества ориентированных в продольном направлении кабелей, расположенных в средней плоскости внутри первого слоя, причем крайние наружные кабели указанного комплекта смещены внутрь относительно концевых стенок бортовых частей;
при этом первый слой уменьшается по толщине на участке, расположенном вокруг бортовых частей, проходит вокруг T-образного выреза, образуя внутренние стенки полукруглых бортовых частей, и, по существу, не заходит ниже базовой плоскости T-образного выреза, которая расположена непосредственно под участками скольжения, задающими дно верхней части T-образного выреза.
2. Поручень, имеющий, по существу, C-образное поперечное сечение и задающий, по существу, T-образный вырез, при этом поручень содержит:
a) первый слой термопластичного материала, окружающий T-образный вырез и образующий внутренние стенки полукруглых бортовых частей;
b) второй слой термопластичного материала, который окружает снаружи первый слой и задает наружный профиль поручня, и
c) комплект кабелей для предотвращения растяжения, состоящий из множества ориентированных в продольном направлении кабелей, расположенных в средней плоскости внутри первого слоя, при этом крайние наружные кабели комплекта смещены внутрь относительно концевых стенок бортовых частей, а каждый из указанных кабелей содержит более крупные наружные пряди и относительно небольшие внутренние пряди.
3. Поручень по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый из указанных кабелей имеет наружный диаметр около 1,15 мм.
4. Поручень по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый из указанных кабелей состоит из шести наружных прядей и трех внутренних прядей.
5. Поручень по п.4, отличающийся тем, что наружные пряди имеют диаметр около 0,36 мм.
6. Поручень по п.4, отличающийся тем, что внутренние пряди имеют диаметр около 0,2 мм.
7. Поручень по п.1 или 2, отличающийся тем, что кабели выполнены из стали с высокой прочностью на растяжение.
8. Поручень по п.1 или 2, отличающийся тем, что кабели плакированы медью.
9. Поручень по п.1 или 2, отличающийся тем, что комплект кабелей имеет ширину от 30 до 35 мм и шаг от 1,5 до 2 мм.
10. Поручень по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый слой заканчивается у внутренних стенок бортовых частей.
11. Поручень по п.10, отличающийся тем, что имеет расположенную над T-образным вырезом верхнюю часть, в которой толщина первого слоя больше толщины второго слоя.
12. Поручень по п.11, отличающийся тем, что в верхней части толщина первого слоя составляет, по меньшей мере, 60% толщины поручня.
13. Поручень по п.11, отличающийся тем, что толщина верхней части составляет около 10 мм, а толщина первого слоя, по меньшей мере, 6 мм.
14. Поручень по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый слой сформирован из более твердой термопластмассы, чем второй слой.
15. Поручень по п.14, отличающийся тем, что первый слой имеет твердость, составляющую 40-50 по шкале Шор D, второй слой имеет твердость, составляющую 70-85 по шкале Шор A, а слой скольжения имеет модуль упругости, составляющий 150-250 МПа.
