CN1745030A - 圆状吊索 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环形绳圈形式的圆状吊索，由耐负荷的芯和围绕所述芯的保护覆盖层组成，所述芯包含至少两匝耐负荷的、包含韧度至少为10cN/dTex纤维的束材料，其中所述束材料是编织绳或直纹绳，其末端用编接头连接。本发明还涉及制造圆状吊索的方法，包括将编织绳或直纹绳卷绕在两个卷轴上，使得部分匝在卷轴上而另一部分在卷轴之间的步骤和在绳的两末端形成编接头的步骤，其中卷轴之间的部分被支撑着。

Description

圆状吊索
本发明涉及圆状吊索(roundsling)。圆状吊索用作升降机或其它处理设备与待装卸物品之间的连接装置。圆状吊索是环形柔韧的吊索或绳圈，一般由耐负荷的芯和围绕所述芯的保护覆盖层(封套)组成，而芯包含至少两匝(turns)耐负荷束材料(strand material)。本发明具体地涉及具有包含韧度至少为10cN/dTex纤维的芯的圆状吊索。
这种圆状吊索例如从美国专利No.4,210,089和美国专利No.4,850,629中已知。这些专利出版物公开了包含耐负荷的芯的圆状吊索，该芯的形式是包含在管状覆盖装置内的耐负荷束材料的平行匝(也称为绳圈)。这些圆状吊索是通过形成耐负荷材料束的环形绳圈以形成耐负荷的芯而构造的，例如通过将多匝所述束平行地放置在其表面上装有引导装置的表面上，将所述匝的末端固定到支持装置上，将具有两个末端的管状覆盖装置拉到所述引导装置的其中一个上以封住所述匝，拴紧所述耐负荷的平行匝的末端并拴紧所述覆盖装置的末端以形成环形绳圈。在现有技术中，耐负荷束材料的末端一般与相同材料束的另一端拴在一起，从而形成环形连接，整个耐负荷材料的内芯隐藏在覆盖材料内部。通常，通过端对端连接，或通过将一端连接到相邻匝，例如通过打结或使用胶带来完成端间的拴紧。在圆状吊索包含织物网作为耐负荷的芯的情况下，也可以通过缝合来形成连接，例如在US4,022,507中。
在EP785 163A1中，所描述的圆状吊索具有包含选自聚酯(例如Dacron)、芳族聚酰胺(例如Kevlar)或聚乙烯(例如Spectra)的丝状纤维的耐负荷芯。EP 785 163 A1的优选实施方案是包含韧度至少为10cN/dTex高性能纤维(例如Kevlar或Spectra纤维)作为耐负荷芯的成分的圆状吊索结构，该结构质轻而坚固。
包含高性能纤维的已知圆状吊索的缺点是它们的效率相当低。这里以及下文所述的圆状吊索的“效率”是指耐负荷芯的韧度与纤维韧度的比(％)。包含高性能纤维芯的已知圆状吊索的效率一般约为20％。
本发明的目的是提供一种比已知吊索的效率要高的圆状吊索。
该目的由这样的圆状吊索实现：其中束材料是编织绳(braided rope)或直纹绳(laid rope)，其末端通过编接头(splice)而连接。
本发明的圆状吊索可以达到大于40％的效率。因此根据本发明的圆状吊索可以比具有相同负荷能力的已知圆状吊索更轻。额外的优点是因而可实现更小的体积。
在本申请中，编接头要理解为塞入式编接头(tucked splice)或掩埋式(buried splice)编接头，就像例如在The Splicing Handbook，Barbara Merry和John Darwin的“Techniques for Modern and Traditional Ropes”，ISBN 0-87742-952-9中描述的。
US4,493,599中公开的漂浮绳组件包含经编接的绳。但是，所描述的组件是关于索眼(grommet)或缆绳，而不是圆状吊索。索眼是通过每个引线中端对端的编接头将两段绳连结而形成的单环绳圈；缆绳是在各端具有索眼的单根绳。在这篇文献中没有暗示在包含多匝耐负荷材料的圆状吊索中通过编接头连接末端是有利的。
根据欧洲规格的圆状吊索通常一个端连接包括11匝，如在例如聚丙烯、聚酰胺和聚酯圆状吊索的EN-1492-2标准中所描述的。要求这种相对高的匝数是因为已知圆状吊索中的端连接一般不可靠，从而导致少于11匝的吊索的韧度变动较大。本发明的圆状吊索的优点是韧度变化远远更小，甚至当匝数少于11，或甚至少于8时。根据本发明的圆状吊索的附加优点是当匝数少于11时，也可获得更好的效率。优选地，匝数为2～9，或甚至为2～7。
本发明的圆状吊索的芯包含编织绳或直纹绳。编织绳可以包含3、4、6、8、12、16或24束纤维。具有编织绳的圆状吊索优选包含至少12束。包含至少12束的编织绳的圆状吊索的优点是可以掩埋式编接头来进行端连接。掩埋式编接头的构建比塞入式编接头快很多。
本发明圆状吊索的芯中的直纹绳通常可以包含3、4、6或6+1束。在本发明的另一优选实施方案中，圆状吊索包含具有塞入式编接头的直纹绳，优点是连接中的滑动非常小。
本发明圆状吊索的芯包含韧度至少为10cN/dTex的纤维。这可以是任何高性能纤维材料，如聚酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚(对亚苯基-2，6-苯二噁唑)或聚乙烯纱。优选地，该纤维是高模量聚乙烯(HMPE)纤维或纱。HMPE纤维包含高分子量线性聚乙烯的高度拉伸纤维。这里高分子量(或摩尔质量)表示重均分子量至少为400,000g/mol。这里线性聚乙烯表示每100个碳原子侧链少于1、优选每300个碳原子侧链少于1(侧链或支链一般包含多于10个碳原子)的聚乙烯。聚乙烯也可以包含高达5mol％的一种或多种可与其共聚的其它链烯烃，例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、辛烯。
优选地，使用由聚乙烯丝组成的聚乙烯纤维，这种丝通过例如在GB-A-2042414、GB-A-2051667或WO 01/73173 A1中所描述的凝胶纺纱方法制得。该方法基本包括：制备高本征粘度的聚烯烃溶液，在高于溶解温度的温度下将溶液纺纱成丝，将丝冷却到胶凝温度以下以形成含溶剂的凝胶丝，并在去除溶剂之前、期间或之后抽丝。
包含HMPE纤维的芯的优点包括高耐磨损性，在挠曲负荷下良好的抗疲劳性，低伸长率导致更容易定位，优异的耐化学和耐UV性以及高的抗切割性。
在根据本发明的优选实施方案中，所有匝的绳都平行，并且长度基本相同；这种圆状吊索的优点是它的强度更高，因为使用中芯中的各匝更均匀地承重。
根据本发明的圆状吊索中绳的末端通过编接头连接。各种已知的塞入式或掩埋式编接头都可以应用。特别合适类型的编接头是塞入式编接头，它可以在圆状吊索中的直纹绳中通过包括下面步骤的方法来形成：
(a)将绳的一端分成分别包含第一和第二数量的束的第一和第二部分，第一数量的束至多比第二数量的束多1，
(b)将第一部分从一侧塞进绳另一端的开口中，使得该开口在一侧具有第一数量的束，在另一侧具有第二数量的束，第一和第二数量至多相差1，
(c)将第二部分从另一侧塞进绳另一端的开口中，
(d)分别重复步骤(b)和(c)至少3次，3+1次，由此第二绳端各个连贯的开口被隔开，使得第一和第二部分已交叉穿过该绳另一部分的所有束至少一次。
对于最佳的连接，优选对绳的另一端重复相同顺序的步骤。优选地，通过对各端的束部分重复步骤(b)和(c)至少3次，在步骤(d)之后至少一个步骤内使编接头逐渐变细。这种逐渐变细的编接头导致圆状吊索的效率进一步提高。
上述编接头的优点是相比常规编接头，它可以在更短时间内制成，并且可以以经济的方式将其与绳匝一起在线制出。
当使用聚合物涂料材料(例如象Beetafin L9010的聚氨酯分散体和象LAGO45或50的改性聚氨酯分散体)涂布束端时，(优选在制造编接头之前涂布)，获得甚至更好的结果。或者，经编接的绳涂有所述材料。这种涂层允许更短的编接头，而不会丧失效率或造成韧度变化增加。它还允许更短的圆状吊索生产时间，因为大部分生产时间是生产编接头造成的。使用经涂布的束可以降低至少50％的生产时间。
圆状吊索包含芯周围的保护覆盖层。该覆盖层或封套不构成本发明的部分，它可以是任意已知的材料，比如经纺织的或编织的织物，例如纺织聚酯织物。
本发明还涉及制造圆状吊索的方法，该方法包括通过用编接头连接绳末端来形成包含韧度至少为10cN/dTex的纤维的编织绳或直纹绳的环形绳圈。
根据已知方法可以形成圆状吊索，例如通过在两个卷轴上制造平行匝或卷绕编织绳或直纹绳，使得部分匝在卷轴上，另一部分在卷轴之间。卷轴一般放置成彼此间隔一定距离，这取决于待制圆状吊索的长度。但是，利用该方法，有些匝可能下垂，导致所得圆状吊索包含长度不等的匝。特别地在纤维具有相对低的断裂伸长率的情况下，例如HMPE纤维，这导致在使用圆状吊索时芯中的各匝不均匀地承重；而这可能损坏绳或甚至导致早期断裂。本发明人发现通过对在卷轴之间的部分匝进行支撑，可以获得长度基本相同的匝。支撑例如可以通过卷轴之间部分匝以下的槽来完成。
本发明人还发现通过在卷轴之间所有平行的编织绳或直纹绳的匝以上或以下形成端连接(特别是编接头)，比部分在平行匝的上方和部分在其下方交叉的端连接，可实现甚至更好的效率和韧度。
参照下面的实施例和对比实验来进一步说明本发明。
实施例1
通过使用根据以上描述的塞入式编接头(8-4-4结构，即具有8个完整的塞入部分，并在两个步骤的4次塞入中逐渐变细)，在围绕两个卷轴的22个平行对准绳匝后形成端对端连接，制造具有3束HMPE纤维(结构3×24×3/1760dtex；DyneemaSK75)的直纹绳的圆状吊索芯。编接头在平行匝上穿过。DyneemaSK75是纱韧度为35cN/dTex的1760dtexHMPE连续丝纱(DSM High Performance Fibers的产品，NL)。在用标准聚酯覆盖芯之后，测试该圆状吊索，结果是韧度为15±2cN/dtex，效率为43％。
实施例2
涂有Lago 45、并用标准8-4-4塞入式编接头编接的、23匝3×7/1760dtex(DyneemaSK75 1760dtex纱)的圆状吊索，其韧度为21cN/dtex。该圆状吊索的效率为60％。
实施例3-5
重复实施例1，但变化匝数。表1示出了效率随匝数减少而增加。
表1
实施例 匝数 韧度(cN/dtex) 效率
3  11  17.1  49％
4  6  18.2  52％
5  5  19  54％
对比实验A
如实施例2中，具有逐渐变细的端对端连接的、包含23匝HMPE绳(由DyneemaSK75制成)的圆状吊索，其最大韧度为6.5cN/dtex。
具有打结端连接的、23匝21根纱的HMPE纤维(DyneemaSK75)结构的圆状吊索，其最大韧度为9.5cN/dtex。
两种情况下，圆状吊索都在变动达±25％的端连接处失效。效率分别是19％和27％。
实施例6
重复实施例1制造具有11个平行匝的3束直纹绳(3×24×3/1760dtex；DyneemaSK75)和如上所述在所有平行匝上方制得的8-4-4编接头的芯。根据EN-1492-2测试带聚酯覆盖层的圆状吊索。工业标准规定安全因子为7，这表示20吨的圆状吊索应该承重140吨。在第一测试中，圆状吊索的韧度被确定为16.6cN/dtex。发现在148600kg负荷下断裂发生在芯的绳内，而不是连接编接头。在另一实验中，圆状吊索接受伸长疲劳测试，其中在确定圆状吊索的断裂强度之前，在(140吨的)75％负荷下使其预承重70次。现在圆状吊索的韧度为19.4cN/dtex。在174000kg负荷下的断裂发生在绳中逐渐变细的编接头的端区域。

Claims (7)

1.一种圆状吊索，包括耐负荷的芯和围绕所述芯的保护覆盖层，所述芯包含至少两匝耐负荷束材料，所述束材料包含韧度至少为10cN/dTex的纤维，其特征在于所述束材料是编织绳或直纹绳，其末端用编接头连接。
2.如权利要求1所述的圆状吊索，其中所述耐负荷的芯包含2～7匝绳。
3.如权利要求1或2所述的圆状吊索，其中纤维是高模量聚乙烯纤维。
4.如权利要求1-3任一项所述的圆状吊索，其中所有匝都平行，并且长度基本相同。
5.如权利要求1-4任一项所述的圆状吊索，其中编接头在所有绳匝的上方或下方。
6.一种用于制造如权利要求1-5任一项所述圆状吊索的方法，包括将编织绳或直纹绳卷绕在两个卷轴上，从而形成平行匝的步骤，使得部分匝在卷轴上而另一部分在卷轴之间，其中卷轴之间的部分被支撑着，还包括在绳的两末端形成编接头的步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其中编接头形成在卷轴之间的所有平行绳匝的上方或下方。
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