[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein flexibles, umlenkbares Zugorgan für statische und dynamische Lasten, insbesondere für Personenlifte, Warenlifte, Krane und Fahrzeuge, welches Zugorgan wenigstens eine Litze aus zugfesten Einzelelementen, wie Fasern, Drähten und/oder Bändern umfasst. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung des Zugorgans.
[0002] Flexible, umlenkbare Zugorgane sind in der Praxis Zugseile oder Zugkabel, insbesondere von rundem oder flachem Querschnitt. In handelsüblicher Form sind Drähte, z.B. aus hochfestem Stahl, als Grundelement zu Litzen verseilt. Diese können ihrerseits zu Seilen verdrillt und/oder in einem Kunststoffmantel als fertiges Produkt angeboten, von einer Rolle ablängbar oder in festgelegter Länge mit zwei Verankerungsendstücken.
[0003] In der EP 1 498 542 A1 wird ein laufendes Zugorgan beschrieben, das in seiner Längsachse um wenigstens eine Umlenkrolle bewegbar ist. Das Zugorgan umfasst einen Kunststoffmantel und ein in diesem eingebettetes, einen Kern bildendes Drahtbündel. Dieses selbst besteht aus einer Anzahl von hochfesten Drähten, die annähernd parallel oder nur leicht verdrillt zueinander angeordnet sind. Dadurch kann beim Umlenken die Materialermüdung vermindert und der Elastizitätsmodul erheblich erhöht werden.
[0004] Weiter beschreibt die WO 2005/054 569 A3 ein flexibles, auf- und abwickelbares Zugorgan. Die Kernlitze jedes Litzenseils ist von einer flexiblen thermosplastischen Kunststoffschicht umhüllt. Die Beschichtung der fertigen Kernlitze vor dem Verseilen mit anderen, unbeschichteten Litzen im Direktkontakt erhöht die Flexibilität eines üblichen Litzenseils beträchtlich.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zugorgan der eingangs beschriebenen Art weiter zu verbessern, die Herstellungskosten herabzusetzen und das Zugorgan weiteren Verwendungsgebieten zugänglich machen.
[0006] Bezüglich des Zugorgans wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass wenigstens ein Teil der Einzelelemente der Litzen durch eine Beschichtung und/oder Füllmaterial in Abstand gehalten sind. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen des Zugorgans sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
[0007] Die Beschichtung der Einzelelemente besteht bevorzugt aus wenigstens einem thermoplastischen Kunststoff, sie werden aufextrudiert, aufgewickelt oder nach einem anderen üblichen chemischen oder physikalischen Verfahren aufgebracht. Als thermoplastische Materialien, auch vernetzte Polymere, bieten sich insbesondere thermoplastische Elastomere, wie PTFE (Polytetrafluorethylen), PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PS (Polystyrol), PA (Polyamid) und/oder TPU (Polyurethan), an. Es können auch mehrere Schichten aus dem gleichen oder unterschiedlichem Material aufgetragen werden.
[0008] Ein wesentliches Merkmal der Beschichtungen ist deren hohe Haftung auf dem Substrat und bei mehreren Schichten der Schichten untereinander. Die Haftfestigkeit kann durch einen vorgängig auf das Einzelelement aufgebrachten Primer oder bei mehreren Schichten durch eine Zwischenschicht verbessert werden. Zweckmässig weist die aufgetragene Schicht beziehungsweise die äusserste aufgetragene Schicht einen geringen Gleitwiderstand auf, in diesem Fall ist die Schicht selbstschmierend.
[0009] Die Gleitfähigkeit der Schichten kann durch wenigstens eine der folgenden Massnahmen weiter verbessert werden:
Auf der Beschichtung ist eine Schmierschicht aufgetragen, insbesondere ein Fett, ein Öl oder ein oberflächenaktives Additiv, oder Oberflächencompound.
Der Aussenmantel hat eine Oberflächenrauigkeit von Ra von 1-5 [micro]m.
[0010] Als Variante sind Beschichtungen von blanken metallischen Einzelelementen mit einem haftenden Schmiermittel, z.B. einem an sich bekanntes Hochmolekular-Schmiermittel, aufgetragen, in der Praxis auch nur einige Mikrometer dick.
[0011] Durch die vorerwähnten Massnahmen wird die Gleitfähigkeit der Einzelelemente und/oder der Litzen in Längsrichtung stark erhöht, was die Flexibilität des Zugorgans beim Umlenken und dessen Lebensdauer stark erhöht.
[0012] Die Dicke der Beschichtungen variiert in weiten Grenzen, je nach den Dimensionen und der Form zu beschichtenden Einzelelemente und/oder Litzen. In der Praxis liegen die Schichtdicken zweckmässig im Bereich von 5 [micro]m bis 10 mm.
[0013] Je nach Verwendung des Zugorgans und dessen Funktionalität können den Beschichtungen spezifische Additive zugegeben werden, beispielsweise zur Markierung, zur Änderung der Adhäsion, dem chemischen, physikalischen und/oder mechanischen Schutz oder zur Verbesserung der Verschleissfestigkeit.
[0014] Die Zugelemente und die Litzen können alle in der Praxis üblichen Querschnittformen aufweisen, beispielsweise rund, oval, eiförmig oder polygonal. Zusätzlich zu oder an Stelle einer Beschichtung können zwischen den Einzelelementen einer Litze Fasern, vorzugsweise aus Aramid (Kevlar), Glas, Kohlenstoff oder Kunststoff und/oder ein Pulver, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, z.B. aus PTFE (Teflon, Tetrafluorethylen) oder aus einem anderen erwähnten Beschichtungsmaterial angeordnet sein. Diese Füllmaterialien halten die Einzelelemente einer Litze oder die Litzen selbst in Abstand voneinander, wenigstens etwa 0,1 mm. Dadurch ist eine gute Längsverschiebbarkeit der einzelnen Zugelemente gegeben und die ausserordentlich hohe Flexibilität des Zugorgans gewährleistet.
[0015] Die Zugelemente der Litzen bestehen vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise aus Stahl einer hohen Zugfestigkeit, insbesondere von etwa 2300 bis etwa 3500 N/mm<2>, welcher auch rostfrei und/oder mit Zink, Chrom oder Messing beschichtet sein kann.
[0016] Die einzelnen Litzen haben vorzugsweise eine Schlaglänge von höchstens 12 * O (Durchmesser), insbesondere von 7 * O. Die Ablösungskraft der Beschichtung über die doppelte Schlaglänge einer Litze ist grösser als etwa 150 N/mm, also sehr hoch.
[0017] Nach einer ersten besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Einzelelement einer Litze durch eine Bündelader mit optischen Glasfasern als Lichtwellenleiter ersetzt.
[0018] Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Einzelelement einer Litze durch wenigstens einen elektrisch gut leitenden Draht oder eine Draht-Litze ersetzt, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung aus einem thermoplastischen Kunststoff.
[0019] Selbstverständlich können in einem Zugorgan auch wenigstens ein Element durch eine Bündelader mit optischen Glasfasern als Lichtwellenleiter und wenigstens ein Einzelelement durch wenigstens einen elektrisch gut leitenden Draht oder eine Litze ersetzt werden.
[0020] Ein Zugorgan mit wenigstens einem elektrischen und/oder optischen Leiter kann für die Datenübermittlung benutzt werden, insbesondere bezüglich der Belastung, der restlichen Lebensdauer, wesentlicher Störungen, der Fälligkeit von Unterhaltsarbeiten und den Ersatz des Zugorgans. Weiter können externe Parameter übermittelt werden, beispielsweise betreffend die Temperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit. Falls einzelne oder mehrere Zugelemente aus elektrisch gut leitendem Material bestehen, kann das erfindungsgemässe Zugorgan auch zur Übermittlung von elektrischen Leistungsströmen verwendet werden.
[0021] Das erfindungsgemässe flexible, umlenkbare Zugorgan weist auch ohne optische oder elektrische Leiter folgende hauptsächliche Vorteile auf:
Höhere Leistungsfähigkeit. Die Materialermüdung dauert doppelt so lange wie bei konventionellen Seilen gleichen Querschnitts und gleicher Struktur, der minimale Biegeradius ist wesentlich geringer. Die Verluste an Zugfestigkeit mit dem Alter sind bis zu etwa 20% niedriger. Das Reibungs-/Zugverhalten wird durch die Zusammensetzung der äusseren Beschichtung und deren Textur beziehungsweise Oberflächenrauigkeit bestimmt.
Höhere Sicherheit. Die schädigenden Einwirkungen der Umgebungsatmosphäre werden eingeschränkt.
Höherer Komfort. Die niedrigeren Vibrationen erzeugen weniger Geräusche.
Kostenersparnis.
Gegenüber üblichen Verseilungstechniken ergeben der Herstellungsprozess mit weniger Produktionsschritten und die geringeren Unterhaltsarbeiten wesentliche Kosteneinsparungen.
Bei gleicher Leistung kann der Querschnitt bis etwa 30% reduziert werden.
Die Beeinflussung der Funktionalität über verschiedene Additive eröffnet ein breites Verwendungsfeld.
[0022] Besondere Vorteile bietet, wie erwähnt, die Bestückung des Zugorgans mit optischen und elektrischen Leitern, insbesondere dank der erleichterten Übertragung von Signalen.
[0023] Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Die Querschnitte zeigen schematisch:
<tb>Fig. 1<sep>unbeschichtete Einzelelemente
<tb>Fig. 2<sep>beschichtete Einzelelemente
<tb>Fig. 3<sep>beschichtete Multielemente (Einzelelemente)
<tb>Fig. 4<sep>eine Litze mit einem Aussenmantel
<tb>Fig. 5<sep>ein Band mit Litzen gemäss Fig. 4
<tb>Fig. 6-12<sep>Varianten von verdrillten Litzen
<tb>Fig.13<sep>eine Variante von Fig. 4mit äusseren schraubenförmigen Nuten.
<tb>Fig.14, 15<sep>eine Variante von Fig. 4mit optischen Leitern, und
<tb>Fig.16, 17<sep>mit elektrischen Leitern.
[0024] Fig. 1 zeigt verschiedene Querschnittsformen eines Einzelelementes 10 mit elliptischem, quadratischem und langrechteckigem Querschnitt. Die Drähte und das Band bestehen vorliegend aus rostfreiem Stahl.
[0025] Ein gemäss Fig. 2 kreisrund oder bandförmig ausgebildetes Einzelelement 10 weist eine allseitige Beschichtung 12 aus einem thermoplastischen Kunststoff auf. Beim kreisrunden Einzelelement 10 liegt die Dicke der Schicht bei einem Drahtdurchmesser von 1 mm etwa bei 0,2 mm. Das bandförmige Einzelelement 10 einer Dicke von 0,2 mm ist mit einer beidseitigen Beschichtung von rund 1 mm versehen.
[0026] In Fig. 3 sind nach einer Variante zwei im Querschnitt kreisförmige parallel verlaufende Einzelelemente 10 mit einer Beschichtung 12 versehen und weisen eine Querverbindung 14 aus dem Beschichtungsmaterial auf. Nach einer zweiten Variante sind bandförmige Einzelelemente 10 zu einem flachen Zugorgan 16 vereinigt, das auf- und abgerollt werden kann und eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Sinngemäss werden die Ausführungsformen gemäss Fig. 3 als Litzen bezeichnet, auch wenn sie nicht verdrillt sind.
[0027] Eine Litze 18 gemäss Fig. 4hat acht peripher angeordnete drahtförmige Einzelelemente 10 in Form von Drähten mit einem grösseren Radius, welche in Vertiefungen der Innenseite 22 eines Aussenmantels 20 in tangentialem Abstand gehaltert und adhäsiv befestigt sind. Im Kernbereich sind dünnere, drahtförmige Einzelelemente 10 weder beschichtet noch in Abstand gehalten. Wesentlich ist der Abstand der acht äusseren drahtförmigen Einzelelemente 10 voneinander.
[0028] Die Litze 18 gemäss Fig. 4kann, wie diejenigen der übrigen Figuren, separat als Zugorgan 16 verwendet werden, aber auch mit weiteren Litzen 18 verseilt oder sonst wie zu einem mehrgestaltigen Zugorgan 16 vereinigt sein. In Fig. 5ist dies anhand eines geraden bandförmigen Zugorgans 16 dargestellt, es sind acht Litzen 18 gemäss Fig. 4 oder einer der nachfolgenden Fig. 5 bis 17 in einen thermoplastischen Kunststoff 26 eingebettet. Nach nicht dargestellten Ausführungsformen kann das bandförmige Zugorgan gemäss Fig. 4 bezüglich des Querschnitts auch gewölbt oder schlangenlinienförmig ausgebildet sein.
[0029] Die in Fig. 6 dargestellte, als Zugorgan 16 einsetzbare Litze 18 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 5dadurch, dass die inneren Einzelelemente 10 eines kleineren Drahtdurchmessers mit einem thermoplastischen Kunststoff 12 rundum beschichtet sind. Dadurch gewinnen die einzeln oder im Verbund eingesetzten Litzen 18 weiter an Flexibilität.
[0030] In einer Variante von Fig. 4nach Fig. 7ist das im Kern angeordnete Einzelelement 10 durch eine einzelne oder verdrillte Fasern 28 aus einem zugfesten anorganischen oder organischen Material ersetzt, insbesondere Aramidfasern. Selbstverständlich können die Einzelelemente 10 der inneren Lage aus dünneren Stahldrähten oder verdrillten Fasern auch gemäss Fig. 6mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichtet sein, insbesondere mit PTFE, TPU oder PE. Dies gilt auch für alle nachfolgenden Fig. 10bis 17.
[0031] In den Ausführungsformen nach Fig. 8und 9ist eine Beschichtung der Einzelelemente 10 ebenfalls möglich, jedoch kaum notwendig. Zwischen den Einzelelementen 10 ist Füllmaterial in Form von Fasern 28 gemäss Fig. 7 oder schüttfähige organische und/oder anorganische Pulver beziehungsweise Granalien 30 als Abstandshalter angeordnet. Selbstverständlich können in Kombination von Fig. 8und 9 auch Fasern 28 und Pulver beziehungsweise Granalien 30 eingesetzt werden. Als Pulver beziehungsweise Granalien eignen sich insbesondere thermoplastisches Polyurethan, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Grafit oder Molybdänsulfid. Eine Beschichtung der Einzelelemente 10 kann auch gemäss Fig. 8und 9erfolgen, bringt jedoch nicht viel.
[0032] Weiter ist in Fig. 9die Innenseite 22 des Aussenmantels 20 mit einem Primer 24, einer Grundierbeschichtung, versehen. Die äussere Lage der Einzelelemente 10 ist ausschliesslich in diesen Primer 24 eingebettet und adhäsiv mit diesem verbunden.
[0033] Die gemäss Fig. 10 als Zugorgan 16 einsetzbare Litze 18 umfasst drei Lagen von Einzelelementen 10, welche einen von aussen nach innen abnehmenden Drahtdurchmesser haben. Wie erwähnt können die Drähte der Einzelelemente 10 immer auch verdrillte Fasern sein. Die äusserste Lage von Einzelelementen 10 ist vollständig in den Aussenmantel 20 und eine Innenschicht 32 eingebettet. Die mittlere Lage von Einzelelementen 10 ist noch teilweise in die Innenschicht 32 eingebettet und daran adhäsiv so befestigt, dass sie tangential in Abstand angeordnet sind, entsprechend dem Ziel der vorliegenden Erfindung. Die innerste Lage von Einzelelementen und das zentrale Einzelelement 10 können, müssen jedoch nicht beschichtet sein. Mit dieser Anordnung kann eine erhöhte Adhäsion zwischen der äusseren Lage von Einzelelementen 10 und insbesondere der Aussenschicht 20 erreicht werden.
Dies gilt auch bei verunreinigten Oberflächen von Einzelelementen 10.
[0034] In Fig. 11 ist anstelle einer Innenschicht 32 gemäss Fig. 10in Abstand von der Aussenschicht 20 eine Kernschicht 34 angeordnet, welche ebenfalls aus thermoplastischem Material besteht. Entsprechend Fig. 4 ist die äussere Lage von Einzelelementen 10 ausschliesslich im Aussenmantel 20 gehaltert und in tangentialem Abstand adhäsiv befestigt. Die mittlere und die innere Lage von Einzelelementen 10 sind in der Kernschicht 34 ebenfalls in peripherem Abstand angeordnet. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Flexibilität. Weiter kann die Materialermüdung verzögert werden.
[0035] In Fig. 12 ist die äusserste Lage von Einzelelementen 10 ebenfalls lediglich in der Innenschicht 32 in peripherem Abstand gehalten und durch Adhäsion befestigt. Die äussere und innere Schicht 20, 32 binden nicht miteinander, weshalb dazwischen eine Adhäsionsschicht 36 angeordnet ist. Obwohl der erfindungswesentliche Abstand eines Teils der Einzelelemente 10 für die äusserste Schicht weitaus am bedeutendsten ist, ist es vorteilhaft, auch die inneren Lagen von Einzelelementen in Abstand zu halten, z.B. in einer Beschichtung der Einzelelemente 10 und/oder der Anordnung von Füllmaterial. In Fig. 12nicht dargestellt kann es deshalb bei entsprechenden Anforderungen an das Zugorgan 16 vorteilhaft sein, mindestens die zweitäusserste Lage von Einzelelementen 10 in Abstand zu halten.
[0036] In allen Ausführungsformen der als Zugorgan 16 eingesetzten Litze 18 kann der Aussenmantel 20 auf seiner Aussenseite spiralförmig verlaufende Nuten 40 aufweisen, welche Verunreinigungen, wie Staub, Fettrückstände usw. von der Zugscheibe entfernen. Wenigstens ein Teil der Nuten kann mit einem überstehenden, problemlos deformierbaren Band 42 belegt sein, welches die Wirkung der Nuten verbessert.
[0037] Nach allen explizit oder implizit dargestellten Ausführungsformen können einzelne oder mehrere Einzelelemente 10 mit beidseits angeordneten Verankerungsendstücken elektrische Signale leiten und mit einem Mikroprozessor, Sensoren und anderen peripheren Geräten verbunden sein. Fig. 14und 15zeigen, dass dies auch über optische Leiter 44 erfolgen kann. In Fig. 14ist das zentrale Einzelelement 10 der vorstehenden Figuren durch ein Stahl- oder steifes Polymerröhrchen mit drei Glasfasern ersetzt. In der Ausführungsform nach Fig. 15 sind fünf der zehn Einzeladern 10 durch je einen optischen Leiter 44 mit einer eine Glasfaser enthaltenden Bündelader ersetzt. Die Lichtimpulse werden über einen Optokoppler in elektrische Signale umgewandelt.
[0038] In einer weiteren Ausführungsform gemäss Fig. 16 wird wenigstens ein Einzelelement 10 aus einem zugfesten Material, insbesondere Stahl, durch einen oder mehrere wesentlich besser elektrischen Leiter 46 ersetzt, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium beziehungsweise eine Legierung dieser Metalle, insbesondere mit einer elektrisch isolierenden Schicht aus einem Thermoplasten. In Fig. 17 sind, entsprechend Fig. 15, mehrere Einzelelemente 10 durch elektrische Leiter 46 ersetzt.
[0039] Die optischen beziehungsweise elektrischen Leiter können in beliebiger Anzahl an jedem beliebigen Ort, z.B. gemäss Fig. 14 bis 17 eingesetzt werden, in der Regel jedoch nicht in der äussersten Lage von Einzelelementen 10. Weiter können Einzelelemente 10, optische Leiter 44 und elektrische Leiter 46 individuell mit einer Beschichtung ausgestattet sein. Mit oder ohne Beschichtungen können Abstandhalter in Form von Fasern 28 und/oder Pulvern beziehungsweise Granalien 30 vorgesehen sein.
The invention relates to a flexible, deflectable tension member for static and dynamic loads, especially for passenger lifts, goods lifts, cranes and vehicles, which tension member comprises at least one strand of tensile individual elements, such as fibers, wires and / or bands. Furthermore, the invention relates to the use of the tension member.
Flexible, deflectable tension members are in practice pull cords or pull cable, in particular of round or flat cross-section. Commercially available wires, e.g. made of high-strength steel, stranded as a basic element into strands. These in turn can be twisted into ropes and / or offered in a plastic sheath as a finished product, cut from a roll or in a fixed length with two Anankerungsendstücken.
In EP 1 498 542 A1, a running tension member is described, which is movable in its longitudinal axis by at least one deflection roller. The tension member comprises a plastic sheath and a wire bundle embedded therein and forming a core. This itself consists of a number of high-strength wires, which are arranged approximately parallel or only slightly twisted to each other. As a result, the material fatigue can be reduced during deflection and the modulus of elasticity can be increased considerably.
WO 2005/054 569 A3 further describes a flexible tensioning device that can be wound up and unwound. The core strand of each stranded rope is enveloped by a flexible thermosplastic plastic layer. The coating of the finished core strand prior to stranding with other, uncoated strands in direct contact increases the flexibility of a conventional stranded rope considerably.
The invention has for its object to further improve a tension member of the type described above, reduce the cost and make the traction device further areas of use accessible.
With respect to the tension member, the object is achieved according to the invention in that at least a portion of the individual elements of the strands are held by a coating and / or filling material at a distance. Special and further embodiments of the tension member are the subject of dependent claims.
The coating of the individual elements preferably consists of at least one thermoplastic material, they are extruded, wound or applied by another conventional chemical or physical process. Thermoplastic elastomers, such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PE (polyethylene), PP (polypropylene), PS (polystyrene), PA (polyamide) and / or TPU (polyurethane) are particularly suitable as thermoplastic materials, including crosslinked polymers. It can also be applied several layers of the same or different material.
An essential feature of the coatings is their high adhesion to the substrate and with several layers of the layers with each other. The adhesive strength can be improved by a previously applied to the single element primer or with multiple layers by an intermediate layer. Expediently, the applied layer or the outermost applied layer has a low sliding resistance, in which case the layer is self-lubricating.
The lubricity of the layers can be further improved by at least one of the following measures:
On the coating, a lubricating layer is applied, in particular a grease, an oil or a surface-active additive, or surface compound.
The outer shell has a surface roughness of Ra of 1-5 [micro] m.
As a variant, coatings of bare metal individual elements with an adhesive lubricant, e.g. a per se known high molecular weight lubricant, applied in practice even a few microns thick.
By the aforementioned measures, the lubricity of the individual elements and / or the strands is greatly increased in the longitudinal direction, which greatly increases the flexibility of the tension member during deflection and its life.
The thickness of the coatings varies widely, depending on the dimensions and shape to be coated individual elements and / or strands. In practice, the layer thicknesses are suitably in the range of 5 [micro] m to 10 mm.
Depending on the use of the tension member and its functionality, the coatings specific additives may be added, for example, for marking, to change the adhesion, the chemical, physical and / or mechanical protection or to improve the wear resistance.
The tension members and the strands may have all conventional in practice cross-sectional shapes, such as round, oval, egg-shaped or polygonal. In addition to or instead of a coating, fibers, preferably of aramid (Kevlar), glass, carbon or plastic and / or a powder, preferably of a thermoplastic, e.g. of PTFE (Teflon, tetrafluoroethylene) or of another mentioned coating material. These fillers hold the individual elements of a strand or the strands themselves at a distance from each other, at least about 0.1 mm. As a result, a good longitudinal displacement of the individual tension elements is given and ensures the exceptionally high flexibility of the tension member.
The tension members of the strands are preferably made of a metal, for example steel of high tensile strength, in particular from about 2300 to about 3500 N / mm 2, which may also be stainless and / or coated with zinc, chromium or brass.
The individual strands preferably have a lay length of at most 12 * O (diameter), in particular of 7 * O. The detachment force of the coating over twice the lay length of a strand is greater than about 150 N / mm, so very high.
After a first particularly advantageous embodiment of the invention, at least one individual element of a strand is replaced by a loose tube with optical glass fibers as optical waveguide.
According to a further particularly advantageous embodiment of the invention, at least one individual element of a strand is replaced by at least one electrically highly conductive wire or a wire strand, preferably made of copper or aluminum with an electrically insulating sheath of a thermoplastic material.
Of course, at least one element can be replaced by a loose tube with optical fibers as optical waveguide and at least one individual element by at least one electrically highly conductive wire or strand in a tension member.
A pulling member with at least one electrical and / or optical conductor can be used for data transmission, in particular with regard to the load, the remaining service life, substantial disturbances, the maturity of maintenance work and the replacement of the tension member. Furthermore, external parameters can be transmitted, for example regarding the temperature and / or the humidity. If individual or several tension elements are made of electrically highly conductive material, the tension element according to the invention can also be used to transmit electrical power currents.
The inventive flexible, deflectable tension member has the following main advantages even without optical or electrical conductors:
Higher efficiency. The material fatigue lasts twice as long as with conventional ropes of the same cross section and the same structure, the minimum bending radius is much lower. The losses in tensile strength with age are up to about 20% lower. The friction / tensile behavior is determined by the composition of the outer coating and its texture or surface roughness.
Higher security. The damaging effects of the ambient atmosphere are limited.
Higher comfort. The lower vibrations produce less noise.
Cost savings.
Compared to conventional stranding techniques, the manufacturing process with fewer production steps and the lower maintenance work result in significant cost savings.
With the same power, the cross section can be reduced to about 30%.
Influencing functionality via various additives opens up a broad field of application.
Special advantages, as mentioned, the placement of the tension member with optical and electrical conductors, in particular thanks to the facilitated transmission of signals.
The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawing, which are also the subject of dependent claims. The cross sections show schematically:
<Tb> FIG. 1 <sep> uncoated single elements
<Tb> FIG. 2 <sep> coated individual elements
<Tb> FIG. 3 <sep> coated multi-elements (single elements)
<Tb> FIG. 4 <sep> a strand with an outer sheath
<Tb> FIG. 5 <sep> a band with strands according to FIG. 4
<Tb> FIG. 6-12 <sep> Variants of twisted strands
Fig. 13 shows a variant of Fig. 4 with external helical grooves.
Fig. 14, 15 <sep> a variant of Fig. 4 with optical conductors, and
<tb> Fig.16, 17 <sep> with electrical conductors.
Fig. 1 shows various cross-sectional shapes of a single element 10 with elliptical, square and elongated rectangular cross-section. The wires and the band in the present case are made of stainless steel.
A circular or band-shaped according to FIG. 2 single element 10 has an all-round coating 12 made of a thermoplastic material. When circular single element 10, the thickness of the layer is at a wire diameter of 1 mm at about 0.2 mm. The band-shaped individual element 10 of a thickness of 0.2 mm is provided with a coating of about 1 mm on both sides.
In Fig. 3, in a variant, two circular in cross-section parallel extending individual elements 10 are provided with a coating 12 and have a cross-connection 14 of the coating material. According to a second variant band-shaped individual elements 10 are combined to form a flat pulling member 16, which can be rolled up and down and has a high tensile strength. Analogously, the embodiments according to FIG. 3 are referred to as strands, even if they are not twisted.
4 has eight peripherally arranged wire-shaped individual elements 10 in the form of wires with a larger radius, which are held in recesses of the inner side 22 of an outer shell 20 at a tangential distance and are adhesively secured. In the core area thinner, wire-shaped individual elements 10 are neither coated nor kept at a distance. Essential is the distance between the eight outer wire-shaped individual elements 10 from each other.
The strand 18 according to FIG. 4, like those of the other figures, can be used separately as a tension member 16, but can also be stranded with other strands 18 or otherwise combined into a multi-part tension member 16. In FIG. 5, this is illustrated by means of a straight band-shaped tension member 16, eight strands 18 according to FIG. 4 or one of the following FIGS. 5 to 17 are embedded in a thermoplastic material 26. According to embodiments not shown, the band-shaped tension member according to FIG. 4 may also be arched or serpentine with respect to the cross section.
The strand 18 shown in FIG. 6, which can be used as a tension member 16, differs from that of FIG. 5d in that the inner individual elements 10 of a smaller wire diameter are completely coated with a thermoplastic material 12. As a result, the strands 18 used individually or in combination gain further flexibility.
In a variant of Fig. 4 of Fig. 7, the single element 10 disposed in the core is replaced by a single or twisted fibers 28 of a tensile inorganic or organic material, in particular aramid fibers. Of course, the individual elements 10 of the inner layer of thinner steel wires or twisted fibers can also be coated according to FIG. 6 with a thermoplastic, in particular with PTFE, TPU or PE. This also applies to all subsequent FIGS. 10 to 17.
In the embodiments of FIGS. 8 and 9, a coating of the individual elements 10 is also possible, but hardly necessary. Between the individual elements 10 filling material in the form of fibers 28 as shown in FIG. 7 or pourable organic and / or inorganic powder or granules 30 is arranged as a spacer. Of course, fibers 28 and powders or granules 30 can also be used in combination of FIGS. 8 and 9. In particular, thermoplastic polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyethylene, graphite or molybdenum sulfide are suitable as powders or granules. A coating of the individual elements 10 can also take place according to FIGS. 8 and 9, but does not bring much.
Further, in Fig. 9, the inside 22 of the outer shell 20 is provided with a primer 24, a primer coating. The outer layer of the individual elements 10 is embedded exclusively in this primer 24 and adhesively connected thereto.
10 can be used as a tension member 16 strand 18 includes three layers of individual elements 10, which have a decreasing from outside to inside wire diameter. As mentioned, the wires of the individual elements 10 can always also be twisted fibers. The outermost layer of individual elements 10 is completely embedded in the outer jacket 20 and an inner layer 32. The central layer of individual elements 10 is still partially embedded in the inner layer 32 and adhesively secured thereto so as to be tangentially spaced, in accordance with the object of the present invention. The innermost layer of individual elements and the central single element 10 may, but need not be, coated. With this arrangement, an increased adhesion between the outer layer of individual elements 10 and in particular the outer layer 20 can be achieved.
This also applies to contaminated surfaces of individual elements 10.
In Fig. 11, instead of an inner layer 32 according to FIG. 10in distance from the outer layer 20, a core layer 34 is arranged, which also consists of thermoplastic material. According to FIG. 4, the outer layer of individual elements 10 is held exclusively in the outer casing 20 and fastened adhesively at a tangential distance. The middle and inner layers of individual elements 10 are also arranged in the core layer 34 at a peripheral distance. This results in increased flexibility. Furthermore, the material fatigue can be delayed.
In Fig. 12, the outermost layer of individual elements 10 is also held only in the inner layer 32 at a peripheral distance and secured by adhesion. The outer and inner layers 20, 32 do not bind to each other, and therefore an adhesion layer 36 is interposed therebetween. Although the essential distance of a portion of the individual elements 10 for the outermost layer is by far the most significant, it is advantageous to also keep the inner layers of individual elements at a distance, e.g. in a coating of the individual elements 10 and / or the arrangement of filling material. Not shown in FIG. 12, it may therefore be advantageous, given appropriate requirements for the tension member 16, to keep at least the second outermost layer of individual elements 10 at a distance.
In all embodiments of the strand 18 used as a tension member 16, the outer shell 20 may have on its outer side spirally extending grooves 40, which remove impurities such as dust, fat residues, etc. from the traction sheave. At least a portion of the grooves may be covered with a protruding, easily deformable band 42 which enhances the action of the grooves.
According to all explicitly or implicitly illustrated embodiments, one or more individual elements 10 can conduct electrical signals with anchoring end pieces arranged on both sides and be connected to a microprocessor, sensors and other peripheral devices. FIGS. 14 and 15 show that this can also be done via optical conductors 44. In Fig. 14, the central single element 10 of the previous figures is replaced by a steel or rigid polymer tube with three glass fibers. In the embodiment according to FIG. 15, five of the ten individual cores 10 are replaced by an optical conductor 44 each having a bundle core containing a glass fiber. The light pulses are converted via an optocoupler into electrical signals.
In a further embodiment according to FIG. 16, at least one individual element 10 made of a tensile material, in particular steel, is replaced by one or more substantially better electrical conductors 46, in particular of copper or aluminum or an alloy of these metals, in particular with an electrical one insulating layer of a thermoplastic. In Fig. 17, corresponding to Fig. 15, a plurality of individual elements 10 are replaced by electrical conductors 46.
The optical or electrical conductors may be in any number at any location, e.g. 14 to 17 are used, but not usually in the outermost layer of individual elements 10. Further, individual elements 10, optical conductors 44 and electrical conductors 46 may be individually equipped with a coating. With or without coatings spacers in the form of fibers 28 and / or powders or granules 30 may be provided.