CN101796246B - 具有经过压紧的钢丝绳的钢丝绳安全系统 - Google Patents

Abstract

本发明针对一种钢丝绳安全系统(30)，其包括至少一条钢丝绳(10，20)，该钢丝绳具有至少一条绳股(22)，其特征在于，所述至少一条钢丝绳(10，20)或至少一条绳股是经过压紧的。此外，本发明针对一种用于制造钢丝绳安全系统(30)的方法，所述方法包括：提供至少条两钢丝(24)的步骤；扭绞钢丝从而形成用于钢丝绳的绳股的步骤；和压紧所述绳股的步骤。本发明还针对一种经过压紧的钢丝绳作为冲击减轻材料的用途。

Description

具有经过压紧的钢丝绳的钢丝绳安全系统

技术领域

本发明涉及冲击减轻安全系统领域，尤其涉及一种钢丝绳安全系统，并且还一般地涉及冲击减轻材料。

背景技术

冲击减轻安全系统用于多种用途，其中重要的是要减小冲击能量，这意味着吸收物体、动物或人在安全系统上发生物理冲击时所释放的至少一部分力。冲击减轻安全系统例如是车辆保险杠和车辆变形区、护栏、加固的安全门、混凝土安全栅栏、安全围栏等。

已知在本领域中，在具体的冲击减轻安全系统中，可以使用钢丝绳安全系统。冲击减轻安全系统中使用的钢丝绳安全系统的一个具体实例是其中使用了例如平板车和叉车的移动设备的例如装货码头区域、工厂、仓库和其它工业区域中的安全围栏。安全围栏对于保护人员、设备和货物、防止意外碰撞和在仍旧发生意外碰撞时减小移动车辆对人员、设备或货物的冲击是重要的。这种安全围栏还用于防盗，其中它减轻了车辆对商店窗户等的冲击。

冲击减轻安全系统中使用的钢丝绳安全系统的另一个具体实例是US-A1-2005205853中所述的用于削弱落石产生的冲击能量的能量吸收网和钢丝绳。

冲击减轻安全系统中使用的钢丝绳安全系统的另一个具体实例是沿道路和高速公路的边缘或中部安装的护栏。根据US-B2-6962328，与其它类型的高速公路安全系统和高速公路栅栏相比，包括钢丝绳安全系统的护栏可以减轻对冲击车辆的毁坏和/或对冲击车辆的乘客的伤害。钢丝绳安全系统经常被设计和安装为具有至少一条水平地安装在多个大致竖直的支撑桩上的钢丝绳。

钢丝绳安全系统的公认局限是冲击导致的钢丝绳的过度偏斜和伸长。这是由在张力条件下绕它的绳会合(close)绳股的外部钢丝以及绕它的绳会合钢丝绳的外部绳股引起的。会合动作是填充各条钢丝之间的空间以及绳股之间的空间。这种现象称为结构性伸展(stretch)，并在安装系统时必须被考虑到。现今，通过在钢丝绳安全系统中安装钢丝绳之前将其预先伸展(通常从30％至多达50％)来减小结构性伸展，从而进一步限制冲击导致的过度偏斜和伸长。

然而，预伸展钢丝绳的缺点是，如果是在相对高的温度和/或负荷下完成的话，其可能导致钢丝涂层损伤。另外，预伸展是钢丝绳制造中的附加步骤，其使得制造更加昂贵。而且，在预伸展操作中消除的结构性伸展可能会由于最终的包装和运输影响而重新引入。另一个缺点是预伸展的钢丝绳安全系统仍然要遭受冲击导致的严重的伸长(虽然不是过度的)。

鉴于现有钢丝绳安全系统和方法的上述缺陷，本发明的目的是提供一种钢丝绳安全系统，其中可以避免钢丝绳预伸展，并且仍然可以减小或者甚至消除冲击导致的结构性伸长。

本发明的目的尤其是提供一种钢丝绳安全系统，其中，与已知的钢丝绳安全系统相比，在保持冲击导致的相同的钢丝绳偏斜的同时，积聚更多张力。

本发明的目的进一步是提供一种钢丝绳安全系统，其中，与已知的钢丝绳安全系统相比，在减少冲击导致的钢丝绳偏斜的同时，积聚相同大小的张力。

本发明的目的进一步是提供一种在冲击减轻材料中使用的钢丝绳。

本发明通过使用经过压紧(compact)的钢丝绳实现上述目的。

发明内容

本发明针对一种钢丝绳安全系统，该钢丝绳安全系统包括至少一条钢丝绳，该钢丝绳具有至少一条绳股，其特征在于，所述至少一条钢丝绳或至少一条绳股是经过压紧的。所述钢丝绳可以是单绳股的或者可以包括若干绳股。在多绳股钢丝绳的情况下，压紧特性单独地涉及绳股，或者综合地涉及钢丝绳，或者涉及两者。

此外，本发明针对一种用于制造钢丝绳安全系统的方法，所述方法包括：

-提供至少两条钢丝；

-扭绞(strand)所述钢丝，从而形成用于钢丝绳的绳股；

-压紧所述绳股。

在多条绳股的钢丝绳的情况下，该方法进一步包括以下步骤：

-提供至少两条绳股；

-会合所述绳股，以形成钢丝绳；

-可选地，也压紧所述钢丝绳。

本发明还针对经过压紧的钢丝绳作为冲击减轻材料的用途。

附图说明

图1示出了经过压紧的单绳股钢丝绳的横截面；

图2示出了经过压紧的多绳股的钢丝绳的横截面；

图3示出了钢丝绳安全系统。

具体实施方式

本领域内的技术人员应当理解的是，根据本发明的下述实施例仅仅是示例性的，并不用于限制本发明的范围。还可以想到其它的实施例。

作为第一实施例，本发明提供一种钢丝绳安全系统，该钢丝绳安全系统包括至少一条钢丝绳，该钢丝绳具有至少一条绳股(strand)，其特征在于，所述至少一条钢丝绳或至少一条绳股是经过压紧的(compacted)。

在图1中，示出了根据本发明的在钢丝绳安全系统中使用的压紧的钢丝绳10。钢丝绳10是单绳股的绳，其具有1+6的构造，即，1条芯钢丝和6条层钢丝(layer wire)。每条钢丝都具有钢芯12和单独的锌铝涂覆涂层14。

图2示出了具有多条绳股22的经过压紧的钢丝绳20。每条绳股都包括多条钢丝24。每条钢丝24都具有钢芯26和单独的抗腐蚀金属涂层28。

由于至少一条绳股或至少一条钢丝绳的压紧，使得绳股的外部钢丝之间的间隙和钢丝绳的外部绳股之间的开口减小或者消失。因此，当遭受冲击时，钢丝绳安全系统具有较小或者没有由于冲击而导致的结构性钢丝绳伸长和偏斜。

作为示例，图3示出了根据本发明的钢丝绳安全系统30。这里，该钢丝绳安全系统是护栏系统，该护栏系统具有竖直杆32和被钩36保持在适当位置上的水平的压紧的绳34。

根据本发明的钢丝绳安全系统可以包括梯形形状的经过压紧的钢丝。

所述至少一条经过压紧的绳股的钢丝数量优选地在3和26之间，并且最优地为7或19。它们可以是螺旋扭曲并且轴向对齐的。在7条钢丝的情况下，绳具有1+6的构造，而在19条钢丝的情况下，绳具有1+9+9SZ、ZS、SS或ZZ的构造。

绳的钢丝可以由高碳钢制成。高碳钢具有如下的钢成分：碳含量介于0.30％到1.15％之间，锰含量介于0.10％到1.10％之间，硅含量介于0.10％到1.30％之间，硫和磷含量被限制到0.15％，优选地被限制到0.10％或者甚至更低；可以添加额外的微合金化元素，例如铬(多达0.20％-0.40％)、铜(多达0.20％)和钒(多达0.30％)。所有百分比都是重量百分比。

在根据本发明的钢丝绳安全系统的实施例中，至少一条经过压紧的绳股和/或绳的钢丝是具有涂层的。在根据本发明的优选实施例中，钢丝被单独地涂覆，以在在户外应用(例如护栏)中使用钢丝绳安全系统时，避免由于漏水而在钢丝之间导致腐蚀。该涂层可以是在压紧之后保持充分的涂层特性的任何涂层，并且优选地为锌、锌-铝或锌-铝-镁型的合金。锌-铝涂层是优选的涂层。钢丝绳上的这种涂层的铝含量介于2％到12％之间，例如介于3％到11％之间，其中优选的成分在大约5％的共析位置(eutectoid position)附近。锌合金涂层还具有润湿剂，例如镧或铈，其数量上小于锌合金的0.1％。该涂层的其余部分是锌和不可避免的杂质。锌铝涂层的整体抗腐蚀性优于锌。与锌相比，锌铝涂层是耐高温的，并且能够承受任选的预退火。还是与锌相比，当暴露于高温时，锌铝合金不会剥落。所有百分比都是重量百分比。

锌铝镁涂层也提供了增强的抗腐蚀性。在优选的锌铝镁涂层中，铝数量介于0.1％到12％之间，而镁数量介于0.1％到5.0％之间。余下的成分是锌和杂质。一个示例是铝含量介于4％到7.5％之间，而镁含量介于0.25％到0.75％之间。所有百分比都是重量百分比。

作为另一个实施例，本发明提供了一种用于制造钢丝绳安全系统的方法，所述方法包括：

-提供至少两条钢丝；

-扭绞所述钢丝，从而形成用于钢丝绳的绳股；

-压紧所述绳股；

-将经过压紧的所述绳股结合到钢丝绳安全系统中。

在多绳股的钢丝绳的情况下，所述方法还包括以下步骤：

-提供至少两条绳股；

-会合(close)所述绳股，以形成钢丝绳；

-任选地，也压紧所述钢丝绳。

通过模拉(die drawing)或轧制(rolling)完成该绳股或绳的压紧。模拉是一种用于通过在缩小尺寸的一系列模(孔)中拉拔材料来生产弹性金属丝的技术。轧制是一种钢丝绳用钢丝沿一系列压紧辊或特克斯头(turks-head)通过的技术。

优选地，通过压紧辊完成压紧绳股的步骤，因为与模拉相比，钢丝升温更小，从而较少地影响绳的机械特性，例如抗冲击性。

压紧绳股的步骤可以与扭绞钢丝的步骤紧密相连(in line with)，这意味着在扭绞钢丝之后马上进行绳股的压紧，优选地同时进行(inthe same line)。

压紧绳的步骤可以与会合绳股以形成绳的步骤紧密相连，这意味着在会合之后马上进行绳的压紧，优选地同时进行。

在根据本发明的实施例中，制作钢丝绳安全系统的方法可以进一步包括涂覆该至少一条钢丝绳的钢丝的步骤。

在根据本发明的优选实施例中，可以在扭绞和压紧步骤之前涂覆钢丝。本领域内的技术人员可以预见到，当在涂覆并扭绞钢丝之后压紧钢丝从而使单独涂覆的钢丝变形到使它们放松它们的圆度的程度时，该涂层将严重受损，从而导致降低的特性(例如抗腐蚀性)。然而，根据本发明，当使用适当的涂层并使用适当的处理参数来执行压紧步骤时，由单独涂覆并扭绞的钢丝制成的钢丝绳确实可以被压紧。当匹配涂覆和压紧时，与标准的未压紧或非梯形的钢丝形状相比，涂层抗腐蚀性没有降低。

在在扭绞和压紧之前涂覆钢丝的情况下，同样优选的是通过轧制进行压紧，这是因为与模拉相比，松散钢丝涂层和/或损伤钢丝涂层的风险还是更小。本领域内的技术人员应当理解，依据钢丝材料、它的压紧阻力、使用的涂层类型和它的压紧程度，还可以混合使用这两种技术。

钢丝上涂层的重量可以大于100g/m²，并且优选地大于200g/m²；这取决于钢丝直径和最终应用。

在本发明的另外的实施例中，该方法可以还包括在压紧之后涂覆绳股和/或绳的步骤。在压紧之后，有益的是以锌、锌-铝或锌-铝-镁型合金涂覆绳股或绳。本领域内的技术人员应当理解，在在钢丝被单独地涂覆并扭绞它们之后进行压紧的情况下，与钢丝涂层相比，该绳涂层的要求更加宽松，这是因为钢丝涂层不需要承受压紧步骤。

压紧钢丝绳安全系统的钢丝绳的另一个优点是钢丝绳的E模量(E-modulus)可以增加10％以上、15％以上或者20％以上。结果，可以提供根据本发明的钢丝绳安全系统，其中与已知的钢丝绳安全系统相比，在保持冲击导致的相同钢丝绳偏斜的同时，积聚更小的张力。另一个结果是，可以提供根据本发明的钢丝绳安全系统，其中与已知的钢丝绳安全系统相比，在降低冲击导致的钢丝绳偏斜的同时，积聚同样大小的张力。当例如在沿着具有小路段的道路的护栏中使用钢丝绳安全系统以避免汽车正面碰撞时，后一种情况是重要的。

在本发明的另一个实施例中，与未压紧的钢丝绳相比，钢丝绳安全系统的至少一条钢丝绳是直径减小了多达10％的钢丝绳。虽然依据钢丝绳要求，也可以减小中径(intermediate diameter)，但是可以填充未压紧的钢丝绳中出现的间隙。由此，这种钢丝绳结构可以允许在减小钢丝绳直径的同时保持钢丝绳安全系统的相同的抗冲击特性。

在本发明的另一个实施例中，钢丝绳安全系统的至少一条钢丝绳可以是这样的钢丝绳，该钢丝绳在保持它的常规直径的同时，具有增加多达20％的截面。虽然依据钢丝绳要求，也可以减小中径，但是可以填充未压紧的钢丝绳中出现的间隙。同时，这种结构可以允许在保持相同的钢丝绳直径的同时增强钢丝绳安全系统的抗冲击特性。

示例：

本领域内的技术人员应当理解，根据本发明的下述示例仅仅是示例性的，并不用于限制本发明的范围。还可以想到本发明的其它应用。

根据本发明的钢丝绳安全系统可以是护栏。从而，具有至少一条经过压紧的绳股的至少一条钢丝绳可以水平地放置在护栏桩中。这种护栏可以还包括沿着道路或路段放置并且通过至少一条经过压紧的钢丝绳连接的一排塑料或混凝土墩。在车辆撞击墩时，压紧的钢丝绳起冲击减轻材料的作用。

根据本发明的钢丝绳安全系统可以是安全围栏。该安全围栏可以包括例如具有至少一条经过压紧的绳股的钢丝绳网，其减轻了车辆、动物或人对安全围栏的撞击，从而起冲击减轻材料的作用。

经过压紧的钢丝绳股或绳可以应用在例如车辆保险杠或车辆变形区等安全系统中以用作冲击减轻材料。经过压紧的钢丝绳可以和复合材料混合，以同时提供高强度和冲击减轻性能。

在建筑结构中，冲击减轻混凝土用于减轻车辆、飞机或甚至导弹的冲击。根据本发明的钢丝绳安全系统可以有益地接合到混凝土结构中，以减轻冲击。

Claims (13)

1.一种护栏，所述护栏包括至少一条钢丝绳，所述钢丝绳具有至少一条绳股，其特征在于，所述至少一条钢丝绳或所述至少一条绳股是经过压紧的，并且所述钢丝绳在所述护栏中不是预伸展的。

2.根据权利要求1所述的护栏，其特征在于，所述钢丝绳包括多绳股钢丝绳，其中所述绳股单独地经过压紧并且所述钢丝绳综合地经过压紧。

3.根据权利要求1或2所述的护栏，其特征在于，与未经压紧的钢丝绳相比，所述至少一条钢丝绳的E模量增大10％以上。

4.根据权利要求1或2所述的护栏，其特征在于，与未经压紧的钢丝绳相比，所述至少一条钢丝绳的直径减小了多达10％。

5.根据权利要求1或2所述的护栏，其特征在于，经过压紧的所述钢丝绳所包括选自由1+6、1+9+9SZ、1+9+9ZS、1+9+9SS和1+9+9ZZ构成的组中的钢丝构造。

6.根据权利要求1或2所述的护栏，其特征在于，经过压紧的所述钢丝绳的钢丝由具有如下成分的钢制成：按重量计碳含量介于0.30％到1.15％之间，按重量计锰含量介于0.10％到1.10％之间，按重量计硅含量介于0.10％到1.30％之间，按重量计硫和磷含量被限制到0.15％。

7.根据权利要求6所述的护栏，其特征在于，所述钢丝涂覆有锌、锌-铝或锌-铝-镁型合金。

8.根据权利要求6所述的护栏，其特征在于，所述钢丝涂覆有锌-铝-镁合金，其中，按重量计，铝量介于0.1％到12％之间，镁量介于0.1％到5.0％，余下的成分为锌和杂质。

9.一种用于制造护栏的方法，所述方法包括：

-提供至少两条钢丝；

-扭绞所述钢丝，从而形成用于钢丝绳的绳股；

-通过压紧辊或特克斯头压紧所述绳股；

-将经过压紧的所述绳股结合到护栏中，而不在所述护栏中预伸展所述绳股。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

-提供至少两条绳股；

-会合所述绳股，以形成钢丝绳；

-通过压紧辊或特克斯头压紧所述钢丝绳。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在扭绞和压紧的步骤之前涂覆所述钢丝的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述钢丝上的涂层的重量大于100g/m²。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括利用锌、锌-铝或锌-铝-镁型合金涂覆经过压紧的所述绳股和/或钢丝绳的步骤。

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