CN108368677A - 用于生产负载支承缆绳的装置和方法以及负载支承缆绳 - Google Patents

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Abstract

装置(100)通过围绕两个套管(102、104)缠绕线(106)来生产封闭环形的缠绕缆绳(101)。装置(100)包括细长的引导件(110)、输送件(112)、线进料器(114)、第一套管保持器(116)和第二套管保持器(118)。第一套管保持器(116)和第二套管保持器(118)每个都保持两个套管(102、104)中的一个。输送件(112)可相对细长的引导件(110)移动。线进料器(114)连接至输送件(112)，并且包括至少一个卷轴保持器(120)和输出引导件(124)，卷轴保持器用于保持带有至少一根线(106)的卷轴(122)，输出引导件用于在缠绕期间将至少一根线(106)引导至缆绳。线进料器(114)包括用于在缠绕期间改变该至少一根线(106)的张力的至少一个可控制的线制动器(126)。此外，公开了当从相应的套管(102、104)观察时，对应的方法和封闭环形的缠绕缆绳(101)，其具有从所述缠绕线(106)的更内的层到所述缠绕线(106)的更外的层的张力增加。

Description

用于生产负载支承缆绳的装置和方法以及负载支承缆绳
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于生产封闭环形的缠绕缆绳(或缆线)的装置，以及一种根据权利要求8的前序部分的方法和一种根据权利要求15的前序部分的缆绳。
通过该类型的装置和方法生产的缆绳可以用于不同类型的行业，包含但不限于离岸作业、矿业以及重型起重业和建筑业。在离岸作业中，这种缆绳可以用作用于船以及如浮式石油勘探或生产设施或浮式风力涡轮机的结构体的系缆(锚绳，mooring line)。在矿业和重型起重业中，这种缆绳可用作起重机的悬垂物。在建筑业中，这种缆绳可以用作桥梁或屋顶的受拉构件。
由这种类型的装置生产的缆绳从WO-A1-2005/075286已知，其公开了一种用作帆船的拉索的缆绳。该文件公开了热塑性材料的纤维围绕两个紧固眼缠绕，且其纵向方向伸展平行于该拉索的纵向方向。可以说，缠绕的纤维形成包括第一纤维股(束，缕，strand)和第二纤维股的封闭环形的环。实际上，封闭环形的环、第一股和第二股事实上是同一的，但是在横截面中好像是两股，形成塑性缆绳。由于使用热塑性材料并且因为紧固元件已经被合并在塑性纤维的环中，该类型的拉索具有良好的强度性质。
生产封闭环形的缠绕缆绳的装置和方法已经从由FibreMax于2015年一月27日在YouTube上公布的视频中已知。该视频示出了装置细长的引导件、输送件、线进料器、第一套管保持器和第二套管保持器。距彼此一距离将套管保持器连接至细长的引导件。输送件可沿细长的引导件移动。线进料器连接至输送件，并且包括用于保持卷轴的若干个卷轴保持器以及用于在缠绕期间将线引导至缆绳的输出引导件。输出引导件可相对于第一套管保持器和第二套管保持器移动，用于在缠绕期间引导该线围绕第一套管绕半匝。
封闭环形的缠绕缆绳或绳的概念也在如下的Wikipedia(维基百科)的英语版本的Rope(绳)页上解释。‘通过围绕两个端部终止部缠绕单股高性能线直到已经达到期望的断裂强度或刚度而制成封闭环形的缠绕绳。这类型的绳(通常特定为缆绳以在编织结构与搓制的(交织的，成双的，twined)结构之间做区分)具有在如上述结构的情况下的无结构拉伸的优点。由SmartRigging和FibreMax开创了封闭环形的缠绕’。
用于生产封闭环形的缠绕缆绳的已知的装置和方法具有的缺点是，得到的缆绳的最大载荷低于单独匝的线的强度的总和。
本发明目的在于解决该问题或至少提供替换方案。特别地，本发明目的在于提供对于相同数量的线匝而具有增加的断裂载荷的装置和方法。
使用根据权利要求1所述的装置并且使用根据权利要求8所述的方法，本发明实现了该目标。本发明还涉及如权利要求15所限定的缆绳。
在从属权利要求中限定优选实施方式。
通过围绕设置在缆绳的相对的端部处的两个套管来缠绕至少一根线以用于生产封闭环形的缠绕缆绳的装置包括：细长的引导件、输送件、线进料器、第一套管保持器和第二套管保持器。第一套管保持器和第二套管保持器在距彼此一距离处连接至细长的引导件，并且各自被设计以保持该两个套管中的一个。细长的引导件和输送件彼此可移动地连接，以允许输送件相对于细长的引导件在细长的引导件的长度方向上移动。线进料器连接至输送件，并且包括至少一个卷轴保持器和输出引导件，该卷轴保持器用于保持具有至少一根线的卷轴，该输出引导件用于在缠绕期间将至少一根线引导至缆绳。输出引导件和第一套管保持器以及输出引导件和第二套管保持器相对于彼此至少在垂直于细长的引导件的长度方向上可移动，以用于在缠绕期间引导至少一根线分别围绕第一套管和第二套管半匝。线进料器包括用于在缠绕期间控制至少一根线的张力(拉伸，tension)的至少一个线制动器。
用于在缠绕期间控制至少一根线的张力的线制动器产生一缆绳，在该缆绳中至少一根线的匝具有预定量的张力。当缆绳作为整体经受载荷时，这防止了单独的线匝变得超载荷，而其他的线匝仍然良好地在最大载荷之下。本发明基于以下认识：在现有技术的缆绳中，单独的线匝可以具有比其他线匝更多的预应力，这导致这种线匝变得单独地超载荷并过早地断裂。这导致低于缆绳作为整体的期望的最大载荷，因为更少的线匝有助于缆绳的最大载荷超过设计的最大载荷。根据本发明，当缆绳经受载荷时，更多的线保持完好无损，并且因此得到的缆绳的最大载荷更大。
在一实施方式中，装置包括控制件(控制器，控制系统control)，其中，该至少一个线制动器可由该控制件控制以调节——特别是增加——在缠绕期间的张力。在缠绕期间调节张力产生一缆绳，其中，线匝具有相互差异的预定量的预张力。该差异可以考虑线的特定的性质。特别地，一些类型的纤维组成(缝制、制造，making up)的线，当其被压缩时具有减小的最大载荷。这样的压缩出现在套管处，其中线匝的内在的层被线的外在的层压缩，其不得不将其载荷经由匝的内在的层传递至相应的套管。因此，这些内在的层将过早地失效。通过控制该张力，这样的内在的层可以被给定比外在的层更低的预张力，以便当缆绳经受载荷时，在内在的层中的线匝的总张力低于在外在的层中的线匝的总张力。由于张力和压缩的组合，这降低了在内在的层中的线匝的过早的失效的风险。
特别地，控制件包括用于测量在输出引导件处至少一根线的张力的张力计。张力计增加了张力控制件的精确度。
在一实施方式中，控制件包括用于测量至少一个卷轴的外径的卷轴计。这改善了线张力的控制。
在一实施方式中，该至少一个线制动器是摩擦制动器，特别是机电制动器。这样的制动器是可良好控制的。
在一实施方式中，该至少一个线制动器是涡流制动器。这样的制动器不磨损并且因此断裂力不随着制动器的寿命而变化。
在一实施方式中，第一套管保持器和第二套管保持器中的至少一个可拆卸地连接至细长的引导件，并且在沿细长的引导件的多个不同位置处可连接至细长的引导件，以用于调节两个套管之间的距离。这使得能够用同一装置生产不同长度的缆绳。
在一实施方式中，第一套管保持器包括主框架和子框架，其中，主框架连接至细长的引导件，子框架被设计为保持两个套管中的一个，并且主框架和子框架彼此可移动地连接，以调节两个套管之间的距离。这使得能够用同一装置生产不同长度的缆绳。其也使得能够改变在线匝的随后的层中的张力。特别地，第一套管保持器和第二套管保持器中的至少一个可拆卸地连接至细长的引导件，并且该第一套管保持器包括主框架和子框架。以这样的实施方式中，可拆卸的连接旨在用于粗略确定缆绳长度，而主框架和子框架用于细调缆绳长度。
特别地，第一套管保持器包括用于将主框架和子框架相对于彼此移动的致动器。这使得能够自动调节第一套管保持器。
在一实施方式中，线进料器包括多个卷轴保持器，每个卷轴保持器用于保持具有线的卷轴。相较于具有一个卷轴保持器的装置，这增加了该装置的生产速度。
根据本发明的用于生产封闭环形的缠绕缆绳的方法，包括以下步骤：
将第一套管和第二套管定位在距彼此预定距离处，该距离对应于所需的缆绳长度，
提供至少一根线，
将该至少一根线从第一套管缠绕至第二套管，围绕第二套管半匝，回到第一套管，并且围绕第一套管半匝，
重复前述步骤，直到在第一套管和第二套管两者中提供了线匝的层的预定的数量其对应于所需的缆绳厚度，其中
在缠绕期间控制该至少一根线的张力。
在缠绕期间控制该至少一根线的张力，产生一缆绳，其中，该至少一根线的匝具有预定量的张力。以关于该装置的如上描述类似的方式，其解决了现有技术的问题。
在一实施方式中，在缠绕线匝的随后的层时，该至少一根线的张力比该至少一根线在线匝的先前的层中的至少一层中的张力更大。在随后的层中提供比在先前的层中更高的张力以产生一缆绳，其中，在随后的层中的线匝具有比在先前的层中的线匝更多的预张力。因此，当缆绳接收载荷时，在先前的层中的张力更低。这使得能够使用当纤维被压缩时其最大载荷减小的纤维。
在一实施方式中，在缠绕线匝的每个随后的层时，该至少一根线的张力至少等于——并且优选地大于——线匝的每个先前的层中的该至少一根线的张力。该实施方式向缆绳的所有层提供了先前的实施方式的在压缩下减小的载荷的补偿。
在一实施方式中，在缠绕线匝的最后层时，该至少一根线的张力比在缠绕线匝的第一层时的该至少一根线的张力更大。
在一实施方式中，在缠绕期间，该至少一根线的张力通过控制制动力来控制，该制动力在缠绕期间被施加在该至少一根线上。使用断裂力是控制张力的有效方式。
在一实施方式中，在缠绕线匝的先前的层以及围绕第一套管的相关的半匝之后，在第一套管和第二套管之间的预定距离减小。这是降低在线匝的先前的层相对于线匝的随后的层中的预张力的可替换的方法。
在一实施方式中，将该至少一根线从第一套管缠绕至第二套管，围绕第二套管半匝，回到第一套管，并且围绕第一套管半匝，其被重复直到在第一套管和第二套管两者中提供了预定的多个线匝的一层。以这种方式，用在一层中比被用于缠绕的线的数量更多的线匝来生产缆绳。这导致更强的缆绳。
优选地，在缠绕线匝的一层时，该至少一根线的张力保持恒定。这确保了在一层中的所有线匝得到相同的预张力，并且因此在缆绳处于载荷下时有相同的载荷。
在一实施方式中，该至少一根线是多根线。因此，该方法包括以下步骤：将多根线从第一套管缠绕至第二套管，围绕第二套管半匝、回到第一套管，并且围绕第一套管半匝。该特征的效果是在一个方法步骤中在第一套管和第二套管中提供多个线匝，这减小了用于生产缆绳所需的时间。
在实践中，大多数缆绳需要那些每层具有多个线匝的层。该多个线匝可以由前述两个优选实施方式——即重复为一层缠绕线匝和/或在一次行程中缠绕更多线匝——或其中的一个或其组合来生产。
通过围绕两个套管的至少一根线的封闭环形的缠绕所生产的缆绳包括第一套管和第二套管以及至少一根线。第一套管和第二套管设置在缆绳的相对的端部处。该至少一根线从第一套管延伸至第二套管，绕过第二套管，从第二套管延伸至第一套管，并且绕过第一套管，使得该至少一根线形成围绕第一套管和第二套管的匝，并且每个套管保持该至少一根线的匝的多个层的堆叠。在该文件的上下文中，线的匝可以是或半连续环或连续环。术语半连续环是指线具有带明显端部的有限长度的事实，而在连续环中，线没有端部。所以在半连续环中，该至少一根线围绕第一套管和第二套管缠绕多次，形成围绕这些套管的多个环，其不完全连续，因为线的端部彼此不连接。该至少一根线的匝的先前的层和该至少一根线的匝的随后的层被关于相应的套管的中心所限定，其中，该至少一根线的匝的随后的层比该至少一根线的匝的先前的层更远离相应的套管的中心。先前的和随后的是相关的术语。因此，除最外层之外的所有的层，将是相对于更远离相应的套管的中心的一层或多层其先前的层。同时，除最内层之外的所有的层，将是相对于相对于更靠近相应的套管的中心的一层或多层其随后的层。线张力被限定为在特定匝中的该至少一根线中的张力。在该至少一根线的匝的随后的层中的线张力大于在该至少一根线的匝的先前的层中的线张力。
如已经关于本发明方法和装置所详细解释的，使在该至少一根线的匝的随后的层中的线张力大于在该至少一根线的匝的先前的层中的线张力，这降低了由于在先前的层中的线匝的压缩导致的过早的失效的风险。确定线张力是或在缆绳没有处在载荷的情况下，或在缆绳处于载荷的情况下，特别是处于仅拉伸缆绳的相对小的载荷的情况下。
在一实施方式中，该至少一根线的匝的多个层的堆叠是具有该至少一根线的匝的至少三层的堆叠，并且在每个随后的层中的线张力至少等于，优选地高于，在先前的层中的每层中的线张力。该实施方式向缆绳的所有层提供了先前的实施方式的在压缩情况下所减小的载荷的补偿。
在一实施方式中，该至少一根线包括纤维，特别是碳纤维、玄武岩纤维、或塑性纤维，特别是热塑性纤维，更特别地是聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维、HMPE纤维、LCAP纤维或PBO纤维。这些类型的纤维中的每个具有其自身的性质，该性质使它们适于缆绳的特定用途。
在一实施方式中，缆绳包括缆绳盖，该缆绳盖围绕缆绳从第一套管延伸至第二套管，并且将在第一套管和第二套管之间延伸的该至少一根线的所有的匝捆束成一个紧凑的束，在缆绳的中间区段中。这导致了紧凑的缆绳。
本发明，其效果和优点将在附图的基础上被更详细地解释，在附图中
图1示出了根据本发明的缆绳的端部；
图2示出了沿图4的II-II的截面；
图3示出了来自图2的细节；
图4示出了图1的缆绳的俯视图；
图5示出了沿图4的V-V的截面；
图6示出了根据本发明的装置的立体图；
图7示出了图6的装置的俯视图；
图8示出了图6的装置的侧视图；
图9示出了图6的装置的端视图；
图10示出了从与图9相对的端部观察的图6的装置的端视图；
图11示出了使用中的图6的装置；
图12示出了使用中的图6的装置的端视图；
图13示出了沿图11的XIII-XIII的截面；
图14示出了图6的装置的控制部件；以及
图15示出了用于控制图6的装置的控制线路。
图1至图5示出了根据本发明的缆绳，其以整体地由附图标记1表示。该缆绳1具有第一套管2和第二套管4以及多根线6。第一套管2和第二套管4由不锈钢制成，并且设置在缆绳1的相对的端部处。在这种实施方式中，该多根线6是十根线6，全部从第一套管延伸至第二套管，绕过第二套管4，从第二套管4延伸至第一套管2，并且绕过第一套管2。以这种方式，该多根线6中的每根围绕第一套管和第二套管形成半连续环。该环被重复多次，在这一实施方式中重复了950次。因此该线6中的每根制成950匝，总共产生9500匝的线6。这将在描述根据本发明的装置和方法时在后文中更详细地解释。线6由纤维构成或包括纤维，在这一实施方式中为具有3220dTex的密度的芳纶纤维，其设置有海用涂层(船舶涂层，船舶漆，marinecoating)。该涂层使纤维更光滑，这导致更少的纤维与纤维的磨损。这些线由TeijinAramid(帝人芳纶)以D2204的名称销售。
图2示出了套管2保持具有线匝6的多个层10的堆叠9。这在图3中示出得更详细。在图2的上部部分中，为了清楚起见，堆叠9被示出为分解视图。实际上，堆积9保持在第一套管2中，如在图2的下部部分中所示的。第二套管4以相同的方式保持同一线匝6的层，并且因此未详细地示出。
堆叠9的内侧12被限定为最靠近套管2的中心14的线匝6的第一层13的一侧。堆叠9的外侧16被限定为距套管2的中心14最远的线匝6的最后层15的一侧。堆叠高度h被限定为从堆叠的内侧12到堆叠的外侧16的距离。该至少一根线6的匝的先前的层18和该至少一根线6的匝的随后的层20相对于第一套管2的中心14来限定，其中，该至少一根线6的匝的随后的层20比该至少一根线6的匝的先前的层18距相应的套管2的中心14更远。
缆绳盖28围绕缆绳1从第一套管2延伸至第二套管4，并且将在第一套管2与第二套管4之间延伸的所有线匝6捆束成一个紧凑的束30，在缆绳1的中间区段32中。在这一实施方式中，缆绳盖28也在套管2、4处覆盖线匝6。
线6的匝具有特定的预定张力，其将在下面的实施例中更详细地解释。
根据本发明的装置100在图6至图15中示出。装置100被设计成以通过围绕设置在缆绳101的相对的端部处的两个套管102、104缠绕至少一根线106，在这个实施例中同时缠绕十根线106，来生产封闭环形的缠绕缆绳101。装置100包括细长的引导件110、输送件112、线进料器114、第一套管保持器116和第二套管保持器118。在这个实施方式中，细长的引导件110包括两个细长的I轮廓件(型材，profile)119。细长的引导件110经由支撑件(未示出)从生产设施的顶棚悬吊下来，在大致2米的间隔处。
在这个实施方式中，线进料器114包括十个卷轴保持器120，每个被设计为用于保持卷轴122。十个卷轴122中的每个保持有线106。线进料器114还包括在缠绕期间用于将所有十根线106引导至缆绳101的输出引导件124(见图11至图13)。该实施方式的输出引导件124包括用于引导该十根线106的辊，并且处于相对于线进料器114的固定位置中。该固定位置偏离线进料器114的中间。
在该实施方式中，线进料器114经由枢轴125而被连接至输送件112，该枢轴定位在线进料器114的中间处。这使得线进料器114能够绕相对于输送件112竖直的轴线旋转。该旋转导致输出引导件124相对于细长的引导件110并且因此相对于第一套管保持器116以及相对于第二套管保持器118以沿弧移动，在这种情况下沿半圆移动。该半圆包括在垂直于细长的引导件110的长度方向的方向上的移动，并且当输出引导件124刚超过两个套管102、104的相应的一个时，使输出引导件124能够在缠绕期间分别引导十根线106围绕第一套管102(在第一套管保持器116处)以及围绕第二套管104(在第二套管保持器118处)半匝。
线进料器114还包括十个线制动器126，每个制动器针对卷轴122中的一个，在缠绕期间用于控制相应的线106的张力。在这个实施例中，线制动器126是机电制动器。线制动器126的工作和控制将关于图14和图15更详细地解释。
第一套管保持器116和第二套管保持器118连接至细长的引导件110，彼此相距一距离，并且各自被设计为保持两个套管102、104中的一个。在该实施方式中，第一套管保持器116包括主框架128和子框架130，其中主框架128连接至细长的引导件110，子框架130被设计为保持一个套管102，并且主框架128和子框架130彼此可移动地连接，以用于调节两个套管102、104之间的距离。致动器132可操作地连接至主框架128和子框架130，以用于将主框架128和子框架130相对于彼此移动。致动器132包括主轴马达133、变速箱134、主轴135和主轴螺母(未示出)。主轴马达133和变速箱134安装在主框架128上。主轴螺母连接至子框架130。主轴马达133的旋转导致主轴螺母(以及因此子框架130相对于主框架128)的线性移动。
在该实施方式中，第一套管保持器116和第二套管保持器118两者都经由紧固件各自可拆卸地连接至细长的引导件110。在该实施方式中，该紧固件包括销和孔。细长的引导件110包括相应的孔136。孔136具有15cm的相互的距离。销(在附图中未示出)被可移动地保持在相应的套管保持器116、118中，以用于在沿细长的引导件110的多个不同位置处将相应的套管保持器116、118连接至细长的引导件110，这些位置由孔136限定。通过将销缩回，相应的套管保持器116、118从细长的引导件110脱离，并且可以沿细长的引导件110移动，以用于调节在两个套管102、104之间的距离。当相应的套管保持器116、118在所需的位置处时，销进入孔136中的一个。这使得能够使用同一装置生产不同长度的缆绳101。
输送件112与细长的引导件110连接，以用于沿细长的引导件110在细长的引导件110的长度方向上移动输送件112。在该实施方式中，该可移动的连接包括在细长的引导件110的两个细长的I轮廓件119的内侧行进的轮140。输送件112还包括用于将输送件沿细长的引导件110移动的输送件马达148。输送件马达148仅在图15中图示地示出。
本发明的装置的该实施方式包括控制件150，控制件包括电子控制单元151。电子控制单元151可操作地连接至线制动器126，以便在缠绕期间调节张力，特别是增加张力。控制件150还包括十个张力计152以及十个卷轴计154，每个中的一个与卷轴122之一相关联(也参见图14)。控制件150还包括用户接口156并且可操作地连接至输送件马达148、主轴马达133和枢轴马达158。枢轴马达158仅在图15中图示地示出，并且可操作地连接至输送件112和线进料器114，以便将线进料器114绕枢轴125相对于输送件112旋转。控制件150的部件之间的连接可以是有线的或无线的。
该实施方式的张力计152包括三个引导轮160、162、164，参见图14。两个外部轮160、164的轴安装在线进料器114上的固定位置处(在图14中未示出)，而中间轮162的轴可移动地安装在杆166上，该杆安装在线进料器114上的固定位置处。杆166相对于两个外部轮160、164偏离地定位，并且在两个外部轮160、164之间行进的线路上定向。螺旋弹簧168围绕杆166安装，并且在弹簧力下保持中间轮162。相应的线106从卷轴122经由轮164、162、160行进至输出引导件124。由于中间轮162相对于两个外部轮160、164的偏离位置，线106形成U形线路，其从两个外部轮164的第一个，经由中间轮162，行进至两个外部轮160的第二个。张力计152还包括连接至中间引导轮162并且向电子控制单元151提供位置信息的位置计170。该位置信息对应于在相应的线106中的实际张力，其得益于螺旋弹簧168的弹簧作用。
在该实施方式中，用于每个卷轴122的卷轴计154是具有关联的光敏器件的激光器。卷轴计154测量关联的卷轴122的外径。该信息被提供至控制单元151。控制单元151控制线制动器126，以便确定在缠绕线匝的特定层期间所需的线张力。该线张力及其优选的变体将在关于下面的实施例中讨论。这里足以说的是，通过控制单元151依据将被生产的并且经由用户接口156输入的缆绳的特性来计算该线张力。线制动器126是电磁制动器，该制动器通过改变在线制动器126的电气卷轴(未示出)上的电阻而精确控制。该布置产生了施加在卷轴保持器120上并且因此施加在卷轴122上的扭矩。该扭矩导致在线106的某一张力。张力的量取决于卷轴122的实际直径。由于该关系，通过卷轴计154连续地并且精确地测量该直径。换句话说，所需的线张力和实际测量卷轴直径产生了关于所需的线制动器扭矩的前馈信息。
通过测量实际线张力，张力计152向控制单元151提供反馈回路。根据该反馈信息，控制单元151可以调节线制动器126的线断裂扭矩。
一种用于生产封闭环形的缠绕缆绳的方法，其优选地使用了一种装置，诸如在上文中已经描述的装置100。为了清楚起见，下面将关于该装置来描述该方法。然而，应当指出，在本发明的范围内可以使用任意其他的装置和工具，只要其根据落入随附的方法权利要求的范围内的方法进行操作。
该方法开始于将第一套管102和第二套管104定位在距彼此预定距离处，该距离对应于所需的缆绳长度。在卷轴122上提供十根线106，该卷轴保持在如上所述的线进料器114的卷轴保持器120上。输送件112沿细长的引导件110移动。同时，使用在控制件150的控制下的线制动器126，该十根线106在具有精确控制的线张力的情况下从卷轴122缠绕开。该控制件150也控制输送件马达148，并且因此控制输送件112的速度。输送件112从第一套管保持器116移动至第二套管保持器118，因此将十根线106从第一套管102缠绕至第二套管104。当输送件到达第二套管保持器118处时，控制单元150控制枢轴马达158，使得卷轴保持器114制成半匝。这导致了卷轴引导件124制成围绕第二套管104的半匝，使得该十根线106制成围绕第二套管104的第一半匝。然后，输送件112移动回到第一套管保持器116，以便该十根线106行进回到第一套管102，此处，控制单元150再次控制枢轴马达158，使得卷轴保持器114以及因此的卷轴引导件124制成另一半匝，这样，卷轴引导件124使该十根线106制成围绕第一套管102的第二半匝。在第一套管102和第二套管104是如此宽以至于大量的十个线匝在一层中挨着彼此设置的情况下，使用由控制件150控制的相同的线张力来重复输送件112和卷轴保持器114的这些移动。只要十个线匝在一层中挨着彼此设置，则该装置立即继续制其后层(下一层，next layer)。
一旦在第一套管102和第二套管104两者中提供了线匝的第一层，则优选地线张力增加，如将在下文中关于实施例解释的。然后，重复移动输送件112和卷轴保持器114，直到在第一套管102和第二套管104中提供了线匝的其后层。在移动输送件112和卷轴保持器114之后，线张力的增加被重复，直到在第一套管102和第二套管104两者中提供了线匝的层的预定数量。该线匝的层的预定数量对应于所需的缆绳厚度。
为了完成缆绳101，围绕线106的匝设置缆绳盖，诸如在图2和图5中示出的缆绳盖28。这样的缆绳盖将线106的匝捆束成一个紧凑的束。优选地，同一盖或另一盖也覆盖环绕套管102、104的线。
第一实施例是由设置有海用涂层的具有3220dTex的密度的芳纶纤维的线制成的缆绳。这些线由Teijin Aramid以D2204的名称销售。该缆绳的长度是25米。通过每次缠绕10根线，该缆绳被制成为总共有9500个线匝。在一层中具有30个线匝，并且有317层。在缠绕第一层时线张力为0.5N。在缠绕每个下一层之前，线张力增加0.1N。因此，在每根线中用大约32.2N的张力缠绕最后层。
第二实施例也是由D2204线制成的缆绳。该缆绳的长度是29米。通过每次缠绕10根线，该缆绳被制成为总共有3490个线匝。在一层中具有20个线匝，并且有175层。在缠绕第一层时线张力为0.5N。在缠绕每个其后层之前，线张力增加0.2N。因此，在每根线中用35N的张力缠绕最后层。
第三实施例也是由D2204线制成的缆绳。该缆绳的长度是45米。通过每次缠绕10根线，该缆绳被制成为总共有8800个线匝。在一层中具有30个线匝，并且有293层。在缠绕第一层时线张力为0.5N。在缠绕每个其后层之前，线张力增加0.15N。因此，在每根线中用44N的张力缠绕最后层。
第四实施例是由1760dtex的DM 20线制成。是荷兰的DSM的商标。Dyneema纤维由超高分子量的聚乙烯(UHMwPE)制成，也以高模量聚乙烯(HMPE)著称。该缆绳的长度是29米。通过每次缠绕10根线，该缆绳被制成为总共有47870个线匝。在一层中具有100个线匝，并且有479层。在缠绕第一层时线张力为0.5N。在缠绕每个其后层之前，线张力增加0.1N。因此，在每根线中用48N的张力缠绕最后层。
第五实施例是由碳纤维的线制成的缆绳，这种情况下称为细丝(filament)，由Toho Tenax(东邦特耐克丝)欧洲股份有限公司制造。该产品名称是UTS50F24 24K1600tex D。该线具有24000根细丝，其对应于1600tex的名义线密度。是Toho Tenax的商标。该缆绳的长度是12.5米。通过每次缠绕10根线，该缆绳被制成为总共有470个线匝。在一层中具有40个线匝，并且有12层。在缠绕第一层时线张力为0.5N。在缠绕每个其后层之前，线张力增加15N。因此，在每根线中用162N的张力缠绕最后层。应注意，对于每层的张力增加远大于缠绕前述实施例的热塑性纤维所使用的张力增加，反映了碳纤维的独特的拉伸性质。
该装置、方法和缆绳的所示出的实施方式的变体也可能在所附的权利要求的范围内。可能将一个实施方式的一个或多个特征与另一实施方式的一个或多个特征结合。上述实施方式的特征可以被所附的权利要求的范围内的任意其他特征所替代，诸如在以下段落中描述的特征。
根据本发明的缆绳可以由多于或少于十根线，诸如一根线、两根线或至少五根线来制成。线匝的总数量，即每层的线匝与层的数量，取决于所需的缆绳的强度，以及一根单独的线的强度，以及所需的安全裕度(余量，margin)。在层的堆叠中的线层的数量是至少一层，但是通常为多层。层的数量取决于线匝的所需的数量，以及在套管中的可用宽度，导致在宽度方向上的线匝的最大数量。
可以使用不同类型的线，诸如密度为1610dTex、6440dTex或4830dTex的具有或不具有涂层的芳纶线。替代使用芳纶纤维，可以使用其他类型的塑性纤维，特别是热塑性纤维，诸如聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、HMPE纤维、LCAP纤维或PBO纤维。该缆绳甚至可以包括其他类型的线，例如由以下制成的线：碳纤维、金属或天然纤维，诸如玄武岩纤维。纤维的线可以由100％的相关的纤维类型构成，但也可以包括一小部分辅助材料，例如，用以保护纤维免受磨损和/或环境影响的纤维上的涂层。由于这种辅助材料只是重量中的一小部分，并且对缆绳的强度没有贡献，因此词组‘由纤维构成的线(包括纤维的线，yam consisting of fibres)’被认为包括具有这种辅助材料的实施方式，在本文件的上下文之中。
套管可以由塑性材料而不是金属制成，或可以用不是不锈钢的不同金属制成，包括但不限于不同的钢合金、铝合金、镁合金和钛。
根据本发明的装置具有彼此固定地连接的部件中的一些，替代如所示出的实施方式中的彼此可拆卸地和可移动地连接的装置的不同部件。通过将一个或两个套管保持器固定地连接至细长的引导件，更简单的结构是可能的。如果一个套管保持器被固定地连接，并且另一个在不同位置处可拆卸，则它仍可能生产不同长度的缆绳。如果两个套管保持器固定地连接，则可以生产一个长度的缆绳，或者——如果这样的实施方式具有带主框架和子框架的套管保持器——则缆绳长度仍可以在子框架相对于主框架的移动性所允许的范围内变化。进一步的可能是将部件以间接方式彼此连接，例如，经由地或另一结构，诸如建筑的壁或顶棚。作为一实施例，套管保持器可以直接连接至建筑的顶棚而不是经由细长的引导件。
在替换性实施方式中，输送件和线进料器被连接至固定的结构，而细长的引导件和两个套管保持器彼此连接并且可相对于输送件共同地移动并且因此也相对于线进料器共同地移动。
在简单的实施方式中，卷轴保持器和输出引导件可以被集成。输出引导件相对于第一套管保持器和第二套管保持器的移动可以以可替换的方法来实施。输出引导件可以相对于线进料器移动，特别是沿至少部分地垂直于细长的引导件的长度方向的线路，而不是相对于输送件来移动整个线进料器。在又一替换性实施方式中，第一套管保持器和第二套管保持器可相对于细长的引导件移动，并且因此输出引导件垂直于细长的引导件的长度方向。
在替换性实施方式中，该方法和装置两者在缠绕线的先前的层之后并且在缠绕线匝的随后的层之前，在第一套管与第二套管之间的预定距离减小。这产生一缆绳，在该缆绳中，在每个随后的层中的线匝的预张力小于在每个先前的层中的线匝的预张力。对于以上实施例的缆绳，每层的减小将在0.1mm到1mm的范围内。通常，该减小取决于缆绳的长度和厚度以及线的弹性模量。相比于如实施例示出的更长的缆绳需要更大的减小。更刚性的缆绳需要更小的减小。在线匝的每层中提供完全相同的预张力也是可能的。
代替中央控制单元，控制装置可以包括用于控制输送件的移动、线断裂和/或第一套管保持器的致动器的至少一个单独的部件。
在一实施方式中，细长的引导件包括一个构件或多于两个的构件。在替换性实施方式中，细长的引导件包括T形构件。在一实施方式中，细长的引导件包括与用于驱动输送件的小齿轮(轴齿轮，pinion)配合的齿条。在一实施方式中，在输送件与细长的引导件之间的可移动的连接包括线性滑动(滑块，slide)。
线制动器可以或接合在卷轴上或直接接合在线上。在一实施方式中，线制动器与输出引导件集成。在一实施方式中，线制动器是液压控制的制动器。
在一实施方式中，张力计包括另外的或可替换性的测量手段，诸如液压或气动柱塞替代螺旋弹簧，和/或非接触式测量手段。在一实施方式中，卷轴计是机械的计，包括在弹簧力下保持在卷轴的外表面上的杠杆(操作杆、控制杆，lever)。

Claims (17)

1.一种通过围绕设置在缆绳的相对的端部处的两个套管(102、104)缠绕至少一根线(106)以用于生产封闭环形的缠绕缆绳(101)的装置(100)，包括细长的引导件(110)、输送件(112)、线进料器(114)、第一套管保持器(116)和第二套管保持器(118)，其中
所述第一套管保持器(116)和所述第二套管保持器(118)在距彼此一距离处连接至所述细长的引导件(110)，并且各自被设计为保持所述两个套管(102、104)中的一个，
所述细长的引导件(110)和所述输送件(112)彼此可移动地相连接，以便所述输送件(112)相对于所述细长的引导件(110)在所述细长的引导件(110)的长度方向上移动，
所述线进料器(114)连接至所述输送件(112)，并且包括至少一个卷轴保持器(120)和输出引导件(124)，所述卷轴保持器用于保持带有所述至少一根线(106)的卷轴(122)，所述输出引导件用于在缠绕期间将所述至少一根线(106)引导至所述缆绳，
所述输出引导件(124)和所述第一套管保持器(116)，以及所述输出引导件(124)和所述第二套管保持器(118)，至少在垂直于所述细长的引导件(110)的所述长度方向的方向上相对于彼此是可移动的，以用于在缠绕期间引导所述至少一根线(106)分别围绕所述两个套管的第一套管(102)和所述两个套管的第二套管(104)半匝，其特征在于，
所述线进料器(114)包括用于在缠绕期间控制所述至少一根线(106)的张力的至少一个线制动器(126)。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括控制件(150)，其中，所述至少一个线制动器(126)能够由所述控制件控制，并且所述控制件(150)被配置为在缠绕期间增加所述张力。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制件(150)包括：用于测量所述至少一根线(106)在所述输出引导件(124)处的张力的张力计(152)，和/或用于测量至少一个所述卷轴(122)的外径的卷轴计(154)。
4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的装置，其中，所述至少一个线制动器(126)是摩擦制动器，特别是机电制动器，或者其中所述至少一个线制动器(126)是涡流制动器。
5.根据前述权利要求中任一项或多项所述的装置，其中，所述第一套管保持器(116)和所述第二套管保持器(118)中的至少一个可拆卸地连接至所述细长的引导件(110)，并且可在沿所述细长的引导件(110)的多个不同位置处连接至所述细长的引导件(110)，以用于调节所述两个套管(102、104)之间的距离。
6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的装置，其中，所述第一套管保持器(116)包括主框架(128)和子框架(130)，其中，所述主框架连接至所述细长的引导件(110)，所述子框架被设计为用于保持所述两个套管(102、104)中的一个，并且所述主框架和子框架彼此可移动地连接，以用于调节所述两个套管(102、104)之间的距离。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一套管保持器(116)包括用于将所述主框架和所述子框架相对于彼此移动的致动器(132)，以及可操作地连接至所述致动器(132)的控制件(150)，其中，所述控制件(150)被配置为在缠绕线的先前的层和围绕所述第一套管或第二套管(102、104)的相关半匝之后，减小所述第一套管与所述第二套管之间的距离。
8.一种用于生产封闭环形的缠绕缆绳的方法，包括以下步骤：
将第一套管和第二套管在距彼此预定距离处定位，该距离对应于所需的缆绳长度，
提供至少一根线，
将所述至少一根线从所述第一套管缠绕至所述第二套管，围绕所述第二套管半匝，回到所述第一套管，并且围绕所述第一套管半匝，
重复前述步骤，直到在所述第一套管和所述第二套管两者中提供了预定数量的线匝的层，对应于所需的缆绳厚度，其特征在于，
在缠绕期间控制所述至少一根线的张力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在缠绕线匝的随后的层时所述至少一根线的张力比在线匝的先前的层中的至少一层中的所述至少一根线的张力更大。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在缠绕线匝的每个随后的层时，所述至少一根线的张力至少等于，并且优选地大于，在线匝的每个先前的层中的所述至少一根线的张力。
11.根据权利要求8-10中任一项或多项所述的方法，其中，在缠绕线匝的最后层时所述至少一根线的张力比在缠绕线匝的第一层时的所述至少一根线的张力更大。
12.根据权利要求8-11中任一项或多项所述的方法，在缠绕期间，所述至少一根线的张力通过控制在缠绕期间施加在所述至少一根线上的制动力控制。
13.根据权利要求8-12中任一项或多项所述的方法，其中，在缠绕线的先前的层以及围绕所述第一套管或所述第二套管的相关半匝之后，在所述第二套管与所述第二套管之间的所述预定距离减小。
14.根据权利要求8-13中任一项或多项所述的方法，其中，重复地进行以下步骤：将所述至少一根线从所述第一套管缠绕至所述第二套管，围绕所述第二套管半匝，回到所述第一套管，以及围绕所述第一套管半匝；直到在所述第一套管和所述第二套管两者中提供了预定的多个线匝的一层，并且在缠绕线匝的所述一层时所述至少一根线的张力保持恒定。
15.一种通过围绕两个套管封闭环形地缠绕至少一根线所生产的缆绳(1)，包括第一套管(2)和第二套管(4)，以及至少一根线(6)，其中
所述第一套管(2)和所述第二套管(4)设置在所述缆绳(1)的相对的端部处，
所述至少一根线(6)从所述第一套管(2)延伸至所述第二套管(4)，绕过所述第二套管(4)，从所述第二套管(4)延伸至所述第一套管(2)，并且绕过所述第一套管，使得
所述至少一根线(6)形成围绕所述第一套管(2)和所述第二套管(4)的匝，并且每个套管(2、4)保持所述至少一根线(6)的匝的多个层(10)的堆叠(9)，并且其中
所述至少一根线(6)的匝的先前的层(18)和所述至少一根线(6)的匝的随后的层(20)相对于相应的所述套管(2、4)的中心(14)而限定，其中所述至少一根线(6)的匝的所述随后的层(20)比所述至少一根线(6)的匝的所述先前的层(18)更远离相应的所述套管(2、4)的所述中心(14)，并且
线张力被限定为所述至少一根线(6)在特定匝中的张力，
其特征在于
在所述至少一根线(6)的匝的所述随后的层中的线张力高于在所述至少一根线(6)的匝的所述先前的层中的线张力。
16.根据权利要求15所述的缆绳(1)，其中，所述至少一根线(6)的匝的多个层(10)的所述堆叠(9)是具有所述至少一根线(6)的匝的至少三层(10)的堆叠(9)，并且在每个随后的层中的线张力至少等于，优选地高于，在所述先前的层中的每层中的线张力。
17.根据权利要求15或16所述的缆绳(1)，其中，所述至少一根线包括纤维，特别是碳纤维、玄武岩纤维或塑性纤维，更特别地是聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维、HMPE纤维、LCAP纤维或PBO纤维，和/或所述缆绳还包括缆绳盖(28)，所述缆绳盖围绕所述缆绳(1)从所述第一套管(2)延伸至所述第二套管(4)，并且将在所述第一套管与所述第二套管(2、4)之间延伸的所述至少一根线(6)的所有匝捆束成一个紧凑的束(30)，在所述缆绳(1)的中间区段(32)中。
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