AT517491A1 - Hybridlitze - Google Patents

Abstract

Hybridlitze (1) mit einem Kern (2) sowie mit um diesen Kern (2) herum angeordneten Außendrähten (3'), wobei zumindest ein Teil der Außendrähte (3') verdichtet ist, wobei die verdichteten Außendrähte eine abgeflachte Querschnittsform aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybridlitze mit einem Kern sowie mit um diesen Kern herum angeordneten, einander seitlich berührenden Außendrähten.

Weiters ist Gegenstand der Erfindung ein Seil mit mehreren solchen Hybridlitzen. Überdies bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Hybdridlitzen.

In der US 5,946,898 A ist ein Drahtseil mit einem unabhängigen Drahtseilkern bekannt. Beschrieben wird dabei auch ein Seilaufbau aus Hybridlitzen, die einen Faserkern und um diesen herum angeordnete Drähte aufweisen; dieses Seil wird als Kernseil im Inneren des insgesamt vorgesehenen Drahtseils eingesetzt. Angestrebt wird bei diesem bekannten Seil die Vermeidung eines Ver-schiebens von Drähten oder Litzen innerhalb des Seilaufbaus, und es wird vorgeschlagen, das gesamte Seil zu verdichten und dadurch den Querschnitt des verdichteten Seils im Vergleich zum unverdichteten Seil zu verringern.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, Hybridlitzen mit vergleichsweise geringem Durchmesser bzw. mit vergleichsweise hoher Bruchkraft, in Relation zu einem vorgegebenen Durchmesser, vorzusehen, wobei die Hybridlitzen bzw. ein aus diesen Hybridlitzen hergestelltes Seil auch ein relativ geringes Gewicht haben können soll.

Die Erfindung sieht demgemäß eine Hybridlitze mit einem Kern sowie mit um diesen Kern herum angeordneten, einander seitlich berührenden Außendrähten vor, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass zumindest ein Teil der Drähte verdichtet ist und eine abgeflachte Querschnittsform aufweisen. Die vorliegende Hybridlitze kann dabei selbstverständlich mehrere Lagen von Drähten um den Kern herum aufweisen, wobei von Bedeutung vor allem die gegenseitige Berührung der äußeren Drähte, in der äußeren Lage, zumindest während der Herstellung, und deren Verdichtung bis hin zu einer Abflachung des Querschnitts ist.

Die Außendrähte können dabei eine annähernd trapezförmige bzw. kreissegmentförmige Querschnittsform aufweisen. Weiters ist es für die Stabilität und Kompaktheit günstig, wenn die Außendrähte einander an den Seiten flächig berühren. Alternativ kann in der Hybridlitze ein seitlicher abgeflachter Bereich eines ersten verdichteten Außendrahts einem seitlichen abgeflachten Bereich eines benachbarten verdichteten Außendrahts in einem, vorzugsweise abschnittsweise im Wesentlichen konstanten, Abstand gegenüber liegen. Zweckmäßig bestehen die Außendrähte weiters aus Stahl; der Kern ist insbesondere ein Faserkern, also ein Kern aus Naturfasern oder Kunststofffasern, wobei Kunststofffasern wegen ihrer höheren Tragfähigkeit bevorzugt werden.

Die Verdichtung der Außendrähte wird mithilfe eines an sich bekannten Verdichtungswerkzeuges durchgeführt. Ein besonderes Merkmal ist, dass im vorliegenden Fall nicht ein aus einer Mehrzahl von Hybridlitzen hergestelltes Seil mithilfe eines solchen Verdichtungswerkzeuges verdichtet wird, wie dies in der vorgenannten US 5,946,898 A vorgeschlagen wird, sondern dass Bestandteile des Seils, nämlich die Hybridlitzen, vor der Herstellung des endgültigen Seils bereits verdichtet werden.

Zu erwähnen ist, dass Seile aus unverdichteten Hybridlitzen gegenüber verdichteten Vollstahlseilen eine vergleichsweise geringe Bruchkraft bei gleichem Durchmesser aufweisen. Um eine mit Vollstahlseilen vergleichbare Bruchkraft zu erzielen, muss ein unverdichtetes Hybridseil einen größeren Durchmesser aufweisen, wodurch ein höheres Gewicht bewirkt wird, abgesehen von den Mehrkosten eines solchen Seils.

Durch die hier vorgesehene Verdichtung der Hybridlitzen werden die Außendrähte kaltverformt, und der Querschnitt der Außendrähte wird abgeflacht, wobei ausgehend von einem runden Querschnitt insbesondere ein annähernd trapezförmiger oder kreissegmentför-miger Querschnitt erhalten wird. Wesentlich ist dabei, dass durch den Verdichtungsvorgang die Hohlräume zwischen den Drähten minimiert werden, wobei der relative metallische Querschnitt und damit auch die Bruchkraft der Hybridlitze signifikant erhöht wird.

Mit den vorliegenden Hybridlitzen kann somit ein vergleichsweise leichtes verdichtetes Hybridseil erhalten werden, das bei gleichem Seil-Nenndurchmesser im Vergleich zu einem verdichteten Stahlseil ein geringeres Gewicht pro Längeneinheit sowie eine höhere spezifische Festigkeit aufweisen kann.

Mit Vorteil kann das aus den vorliegenden Hybridlitzen hergestellte Seil ein drehungsfreies Seil sein, d.h. die Drehmomente der Hybridlitzen können sich bei entsprechender Anordnung innerhalb des Seils gegenseitig aufheben oder zumindest weitgehend kompensieren, anders als bei herkömmlichen Hybridseilen, bei denen ein Faserkern von Vollstahl-Drahtlitzen umgeben ist, wobei dann keine Drehungsfreiheit erzielt werden kann, da die Drehmomente der Fasern und der Stahldrähte zu unterschiedlich sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Hybridlitzen werden Drähte bzw. Außendrähte um einen Kern, insbesondere um einen Faserkern, herum geschlagen und verdichtet, wobei die Außendrähte in noch unverdichtetem Zustand zumindest nahezu Kontakt haben, während der Verdichtung einander in einem seitlichen Berührungsbereich, vorzugsweise flächig, berühren und wobei zumindest ein Teil der Außendrähte nach der Verdichtung eine im Berührungsbereich abgeflachte Querschnittsform aufweist.

Bei den verdichteten Drahtlitzen sollen etwaige innere Drähte die gleiche Querdrucksteifigkeit wie die Außendrähte, d.h. die Drähte der äußeren Drahtlage, aufweisen, und dadurch können die Drähte den zur Verformung der Außendrähte benötigten Gegendruck aufbauen. Ein Faserkern für sich könnte jedoch dem äußeren Druck eines Verdichtungswerkzeugs (z.B. Walzen, Ziehstein oder Hämmer) nicht Stand halten; der Faserkern gibt vielmehr nach. Dadurch können an sich die Außendrähte nicht ausreichend verformt werden. Nach einem „Verdichten", d.h. Passieren eines Verdichtungswerkzeugs, kann daher die Hybridlitze wieder zurück federn, d.h. wenn der Gegendruck nur durch den Faserkern aufgebaut wird, bewegen sich die Drähte nach dem Verdichten wieder radial auswärts, und es bleibt keine nennungswerte Verformung der Drähte zurück. Beim vorliegenden Verfahren gibt hingegen der Faserkern höchstens so weit nach, bis die Drähte, insbesondere Drähte einer Außenlage im Fall von mehreren Lagen von Drähten, einander vollständig berühren. Dabei ist es günstig, wenn sich diese Au ßendrähte während des Verdichtens in der Art eines Gewölbes gegenseitig stützen. Durch diese gegenseitige Abstützung der Drähte in Folge der Gewölbebildung wirkt der gesamte Radialdruck beim Verdichten auf die äußere Drahtlage, und die gewünschte plastische Kaltverformung der Außendrähte kann erfolgen. Wenn die Drähte beim Verdichten vor der Gewölbebildung ein Stück weit gegen den Faserkern gedrückt wurden, können sie nach dem Verdichten um ein entsprechendes Maß zurück federn, sodass die verformten Drähte der verdichteten Hybridlitze geringfügig beab-standet sein können. Für die Erzielung dieser „Gewölbebildung" ist eine entsprechende Anzahl von Außendrähten, bei entsprechendem Drahtdurchmesser und entsprechendem Schlagwinkel der Seildrähte, vorzusehen, wie dies in der Praxis abhängig von den Gesamtdimensionen des herzustellenden Seils ohne Weiteres herausgefunden werden kann.

Beispielsweise hat sich die Kombination von elf Drähten mit einem Durchmesser von 0,85mm und einem Schlagwinkel von 17° als günstig erwiesen, um eine verdichtete Hybridlitze mit einem Durchmesser von 3,8mm herzustellen. Die Anzahl der Außendrähte kann jedoch z.B. von 3 bis 20 betragen, wobei sich der Bereich von 8 bis 14 aufgrund der Gewichtsverteilung zwischen Faserkern und Außendrähten als besonders günstig erwiesen hat. Die Schlagwinkel können je nach Drahtanzahl von 5° bis 30° betragen, wobei sich der Bereich von 15° bis 25° als besonders günstig erwiesen hat. Je nach Wahl der Drahtdurchmesser entstehen dadurch Hybridlitzen mit unterschiedlichem Durchmesser. Das Ausmaß der Verdichtung wird durch entsprechende Dimensionierung des Ausgangsund des Enddurchmessers bestimmt. Hier ist eine Durchmesserreduktion der Litzen durch eine Verdichtung im Bereich von 2% bis 20% je nach Anzahl der Außendrähte möglich, wobei sich der Bereich von 4% bis 10% als günstig erwiesen hat.

Insgesamt können durch die vorliegende Technik, wobei Stahldrähte verwendet werden, Seile mit Hybridlitzen erhalten werden, die dann, wenn sie dieselbe Bruchkraft wie ein konventionelles Stahlseil aufweisen, ein um ca. 30% niedrigeres Gewicht haben bzw. bei einem entsprechenden ungefähr gleichen Gewicht eine vergleichsweise wesentlich höhere Bruchkraft aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch in axonometrischer Darstellung einen Abschnitt einer Hybridlitze noch vor der Verdichtung der äußeren Drähte;

Fig. 2 eine gleichartige axonometrische Darstellung dieser Hybridlitze nach der Verdichtung der Drähte der Außenlage;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein nicht drehungsfreies Hybridseil mit derartigen Hybridlitzen; und

Fig. 4 ein drehungsfreies Hybridseil unter Verwendung von derartigen Hybridlitzen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer Hybridlitze 1 in schaubildlicher Ansicht gezeigt. Diese Hybridlitze 1 weist einen Faserkern 2 sowie um diesen Faserkern 2 herum geschlagene Stahldrähte 3 auf, wobei im Fig. 1 gezeigten Beispiel nur eine Lage von Drähten (Außendrähten) 3 gezeigt ist. Denkbar wäre es aber, hier (ebenso wie in den nachfolgenden Beispielen) zwei oder mehr Lagen von Drähten vorzusehen, mit einer äußeren Lage von Drähten 3, die bei der nachfolgenden Verdichtung kaltverformt werden.

Eine derartige Kaltverformung ist der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen, wobei ersichtlich ist, dass die Drähte 3' um den Faserkern 2 herum nunmehr, nach erfolgter Verdichtung, mit ihren Seiten flächig aneinander anliegen und einen ungefähr trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Insgesamt hat das Hybridseil bzw. die Hybridlitze 1 nun einen im Vergleich zu Fig. 1 geringeren Querschnitt, mit einer Verdichtung der (äußeren) Drahtlage 4 mit den Drähten 3'.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein Hybridseil 5 gezeigt, das in dieser Ausführungsform nicht drehungsfrei ist, und bei dem verdichtete Hybridlitzen 1 gemäß Fig. 2 verwendet wurden. Im

Einzelnen ist eine Kern-Hybridlitze 6 vorgesehen, um die herum sechs Hybridlitzen einer inneren Litzenlage 7 angeordnet sind. Schließlich ist eine Außenlage 8 mit acht Hybridlitzen 1 (gemäß Fig. 1) vorgesehen, wobei eine Kunststoffzwischenlage 9 die äußeren Hybridlitzen 1 dieser Außenlage 8 stützt, wie dies an sich bekannt ist.

Zu Vergleichszwecken ist in Fig. 4 ein Querschnitt durch ein drehungsfreies Hybridseil 10 gezeigt, wobei vergleichbare Hybridlitzen 1, s. Fig. 2, einerseits für den Kern 11 des Seils 10 und andererseits für den Aufbau von insgesamt drei Litzenlagen 12, 13 und 14 verwendet werden. Die Hybridlitzen (1 in Fig. 2) haben dabei auch zur Erzielung eines kompakten Aufbaus unterschiedliche Durchmesser.

Das Hybridseil 10 gemäß Fig. 4 ist drehungsfrei, wobei keine Kunststoffzwischenlage oder Stützkörper, wie noch beim Seil 5 gemäß Fig. 3 gezeigt, eingesetzt sind.

Die Querschnitte gemäß Fig. 3 und Fig. 4 sind Beispiele für mögliche Seilaufbauten, wobei selbstverständlich auch verschiedenste andere Seilaufbaumöglichkeiten gegeben sind.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden durch die Verdichtung der Hybridlitze 1 bzw. die Kaltverformung der Außendrähte 3' kompaktere Querschnitte erzielt, wobei sich der Gesamtquerschnitt der Hybridlitze 1 verkleinert, und wobei sich die Querschnitte der Drähte 3 von einer runden Querschnittsform zu einer annähernd trapezförmigen oder kreissegmentförmigen Form (Drähte 3') ändern. Die Hohlräume zwischen den Drähten 3 bzw. 3' werden durch den Verdichtungsvorgang verkleinert, wobei der relative metallische Querschnitt und damit auch die Bruchkraft der Hybridlitze 1 wesentlich erhöht wird. Insgesamt werden auf diese Weise Seile 5 bzw. 10 ermöglicht, die bei einer gleichen Bruchkraft wie ein konventionelles Stahlseil ein um ca. 30% niedrigeres Gewicht aufweisen können, oder umgekehrt bei gleichem Gewicht eine wesentlich höhere Bruchkraft besitzen können.

In der nachfolgenden Tabelle 1 werden Werte für ein herkömmliches verdichtetes Stahlseil und ein verdichtetes Hybridseil, et- wa gemäß Fig. 3, einander gegenüber gestellt.

Tabelle 1: _ __

Das verdichtete Hybridseil hat im Vergleich zu einem verdichteten Vollstahlseil eine um 40% höhere spezifische Festigkeit.

Eine Gegenüberstellung eines verdichten und eines unverdichteten Hybridseiles (bei gleicher Bruchkraft) ergibt - gemäß Tabelle 2 - folgende Seil-Nenndurchmesser.

Tabelle 2:

_

Der Vollständigkeit halber sei noch angeführt, dass unter „spezifischer Bruchkraft" das Verhältnis der allgemeinen Bruchkraft zum Längengewicht eines Seils verstanden wird.

Claims (12)

1. Patentansprüche

   1. Hybridlitze (1) mit einem Kern (2) sowie mit um diesen Kern (2) herum angeordneten Außendrähten (3'), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Außendrähte (3') verdichtet ist, wobei die verdichteten Außendrähte eine abgeflachte Querschnittsform aufweisen.
2. 2. Hybridlitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichteten Außendrähte (3') einen annähernd trapez- bzw. kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.
3. 3. Hybridlitze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichteten Außendrähte (3') einander seitlich, vorzugsweise flächig, berühren.
4. 4. Hybridlitze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein seitlicher abgeflachter Bereich eines ersten verdichteten Außendrahts (3') einem seitlichen abgeflachten Bereich eines benachbarten verdichteten Außendrahts (3') in einem Abstand gegenüber liegt.
5. 5. Hybridlitze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den gegenüber liegenden abgeflachten Bereichen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist.
6. 6. Hybridlitze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außendrähte (3') aus Stahl bestehen.
7. 7. Hybridlitze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) ein Faserkern ist.
8. 8. Seil (5; 10) mit mehreren Hybridlitzen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. 9. Seil (10) nach Anspruch 8 in Form eines drehungsfreien Seils.
10. 10. Verfahren zur Herstellung einer Hybridlitze (1), wobei Außendrähte (3) um einen Kern (2), insbesondere Faserkern, herum geschlagen und verdichtet werden und die Außendrähte (3) im noch unverdichteten Zustand zumindest nahezu Kontakt haben, während der Verdichtung einander in einem seitlichen Berührungsbereich, vorzugsweise flächig, berühren und wobei zumindest ein Teil der Außendrähte (3') nach der Verdichtung eine im Berührungsbereich abgeflachte Querschnittsform aufweist.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außendrähte (3) während des Verdichtens Gewölbe-artig gegenseitig stützen.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Kern (2) ein Faserkern verwendet wird und bzw. oder als Außendrähte (3; 3') Stahldrähte verwendet werden.