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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Drahtseils
für einen
hängenden
Einsatz über
eine große
Höhendifferenz.
In Betracht steht insbesondere ein Förderkorbseil, ein Tiefseeseil
oder ein Seilbahnseil.
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Eine
an einem Drahtseil wirkende Zugkraft greift in Längsrichtung des Drahtseils
an diesen Litzen an. Da die die Zugkraft haltenden Litzen in dem Drahtseil
schraubenlinienförmig,
d. h. schräg,
verlaufen, entsteht in der Litzenlage ein Drehmoment. Je schräger die
Litzen stehen, d. h. je kleiner die „Schlaglänge” im Verhältnis zum Durchmesser ist, umso
größer ist
das Drehmoment. Dominierend ist die äußere Litzenlage, die den größten Radius
hat.
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Die
an dem Drahtseil angreifende Zugkraft ist am unteren Ende des Drahtseils
gleich der Nutzlast und auf der herabhängenden Länge des Drahtseils gleich der
Nutzlast vermehrt um das Eigengewicht des Drahtseiles unterhalb
der jeweils betrachteten Stelle. Das bedeutet: Das Drehmoment steigt vom
unteren Ende des Drahtseils aus nach oben an. Es besteht über die
Länge des
Drahtseils kein Gleichgewicht der Drehmomente. Daraus folgen Verdrehungen
innerhalb der Seilstruktur. Im oberen Bereich de Drahtseils, wo
das Drehmoment größer ist als
im unteren Bereich, besteht eine stärkere Neigung zur Entdrillung
als im unteren Bereich. Das führt zu
einer Entdrillung im oberen Bereich unter weiterer Verdrillung im
unteren Bereich, bis Gleichgewicht erreicht ist.
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Besteht
die äußere Litzenlage
des Drahtseils aus Formlitzen, deren Querschnitt z. B. durch Verdichten
des Drahtseils aus der Kreisform in eine trapezähnliche Form gebracht worden
ist, so stellen sich bei dem Entdrillen wie auch bei dem weiteren Verdrillen
die Litzen im Querschnitt schräg.
Das heißt,
die einen äußeren Trapezecken
treten heraus, der vorher vergleichsweise glatte Seilumfang wird gestuft.
Das führt
zu stärkerem
Verschleiß und
zu frühen
Seilschäden,
vor allem infolge der gegenseitigen Berührungen des Drahtseils auf
einer Seiltrommel.
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Aus
der
DE 36 32 298 A1 ist
ein Drahtseil für eine
hängenden
Einsatz über
eine große
Höhendifferenz
bekannt, bei dem über
die Seillänge
eine Schlaglängenänderung
vorgesehen ist derart, dass das lastspezifische Drehmoment des Drahtseils
nach oben abnimmt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verstärkten Verschleiß eines
Drahtseils durch Verdrehungen innerhalb der Seilstruktur zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung
wird dieser Zweck bei der Herstellung eines Drahtseils der eingangs
genannten Art dadurch erfüllt,
dass ein bereits verseiftes Drahtseil in Annäherung an seinen im Einsatz
angenommenen Zustand weiter verdrillt oder entdrillt wird und in
diesem Zustand unter Verformung der Litzen der Außenlage
verdichtet wird. In aller Regel wird dabei entsprechend dem oben
betrachteten Anwendungsfall die weitere Verdrillung oder Entdrillung über die
Länge des
Drahtseils stufenlos oder in Stufen geändert werden und von der weiteren
Verdrillung zur Entdrillung oder umgekehrt übergegangen werden.
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Nach
der Erfindung entsteht ein Drahtseil, das bei der vorgesehenen Belastung
im Idealfall den bei der Verdichtung erzeugten, vergleichsweise
glatten Umfang hat, in jedem Fall aber von diesem Umfang weniger
abweicht als nach dem Stand der Technik.
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Zugleich
stellt sich ein weiterer Vorteil ein auch gegenüber einem Drahtseil, dessen äußere Litzenlage
nicht aus Formlitzen besteht. Die in Betracht stehenden Verdrehungen
in der Seilstruktur führen zu
unterschiedlichen Belastungen verschiedener Seilelemente, vor allem
zu einer Mehrbelastung der Kerndrähte der Litzen. Bei der weiteren
Verdrillung sowie bei der Entdrillung einer Litzenlage werden auch
die Litzen in sich weiter verdrillt bzw. entdrillt, bei Kreuzschlag
umgekehrt. Im Bereich der Entdrillung und damit Verlängerung
von Drahtlagen wird der Kerndraht umso mehr belastet. Das führt zu vorzeitiger
Ermüdung.
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Die
erfindungsgemäße Verformung
wirkt sich auch auf die Kerndrähte
aus und führt
bei diesen zu einer Längung.
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Vorzugsweise
wird die Verdichtung des Drahtseils und die Verformung der Außenlitzen
in an sich bekannter Weise durch Hämmern in einem Hammerwerk vorgenommen,
in dem der Krümmung der
Seiloberfläche
angepasste Hämmer
von verschiedenen Seiten her gleichzeitig schlagen und im Zeitpunkt
ihres gemeinsamen Auftreffens die Seiloberfläche im wesentlichen vollständig umschließen auf
einer axialen Länge
von mindestens dem Doppelten des Seildurchmessers.
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Grundsätzlich wäre aber
auch ein Verdichten mittels, vorzugsweise angetriebener, Walzen
möglich.
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Um
die Verhältnisse
bei der Verformung dem Anwendungszustand auch hinsichtlich der elastischen
Dehnung des Drahtseils mindestens etwas anzugleichen, kann man das
Drahtseil außerdem
bei der Verdichtung unter eine Zugspannung setzen. Die Annäherung an
die Belastung im Einsatz mag hier aber gering bleiben. Beispielsweise
wird ein Seil mit einer Tragkraft von 100 t unter 5 t Zugspannung
gesetzt.
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Die
oben erwähnte
Längung
von Seilelementen wird hier in verstärktem Maße erzielt.
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Die
weitere Verdrillung oder Entdrillung wird bevorzugt in der Weise
vorgenommen, dass das der Verdrillungsvorrichtung zugeführte Drahtseil
von einer Haspel abgezogen wird, die im Sinne der weiteren Verdrillung
oder Entdrillung um eine zur Haspelachse rechtwinklige, vorzugsweise
mit der geometrischen Achse der Verdichtungsvorrichtung übereinstimmende,
Achse herumgeschwenkt wird.
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Wo
es zweckmäßig ist,
z. B. aus produktionstechnischen Gründen, kann man jedoch auch,
jedenfalls bei einem Hammerwerk als Verdichtungsvorrichtung, die
weitere Verdrillung oder Entdrillung erst hinter dem Hammerwerk,
durch das sie sich nach vorne fortsetzen kann, in das Drahtseil
einleiten.
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Zweckmäßigerweise
wird das Drahtseil hinter der Verdichtungsvorrichtung von einer
Abzugscheibe gezogen und im Anschluss an diese ohne Rückdrehung
der weiteren Verdrillung oder Entdrillung auf eine Haspel gewickelt.
Das auf der Haspel liegende Seil steht dann kaum unter Torsionsspannung.
Die vorher erzeugte Torsionsspannung wird beim Verdichten weitgehend
abgebaut.
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Anhand
der Zeichnungen sei die Erfindung weiter verdeutlicht.
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1 ist
eine schematische Darstellung der Herstellungsweise.
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2 ist
ein Diagramm, in dem für
das Drahtseil nach 1 das Drehmoment über der
Belastung für
verschiedene Schlaglängenfaktoren
aufgetragen ist.
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3 ist
ein Diagram, in dem für
ein Drehmoment der Schlaglängenfaktor über der
Belastung aufgetragen ist.
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4 veranschaulicht
die Schlaglängenveränderungen über die
Länge des
Drahtseils.
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Ein
Drahtseil 1 wird von einer Haspel 2 abgewickelt
durch eine Abzugscheibe 3, hinter der es erneut auf eine
Haspel 4 gewickelt wird.
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Zwischen
der Haspel 2 und der Abzugscheibe 3 durchläuft das
Drahtseil ein Hammerwerk 5.
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Auf
dem Abschnitt zwischen der Haspel 2 und der Abzugscheibe 3 steht
das Drahtseil unter einer Zugspannung, deren Größe durch entsprechende Bremsung
der Drehung der Haspel 2 um die Haspelachse eingestellt
wird.
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Im übrigen wird
auf diesem Abschnitt das Drahtseil weiter verdrillt. Zu diesem Zweck
ist die Haspel 2 in einer nicht gezeichneten Vorrichtung
angeordnet, die sie um die, mit der Achse des Hammerwerks 5 übereinstimmende,
Achse 6 des Drahtseils auf dem zwischen der Haspel 2 und
der Abzugscheibe 3 sich erstreckenden Abschnitt herumschwenkt und
durch eine Führungsrolle
o. dgl. das Drahtseil 1 unabhängig von dem jeweiligen Durchmesser
des Wickels auf der Haspel auf diese Achse bringt. Die Vorrichtung
ist mit dem gebogenen Pfeil 7 angedeutet.
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Das
Drahtseil 1 besteht beispielsweise aus einer Herzlitze,
einer ersten Litzenlage von sechs Litzen, einem Kunststoffmantel
um die erste Litzenlage und einer in diesen eingedrückten äußeren Litzenlage
von acht Litzen. Die Litzen der äußeren Litzenlage sind
Parallelschlaglitzen.
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Die
Schlagrichtung der beiden Litzenlagen ist gleich. Beide Litzenlagen
sind im Kreuzschlag verseilt.
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Der
Durchmesser des aus der Herzlitze und den Litzen bestehenden Kernseils
beträgt
22 mm. Der Seildurchmesser beträgt
44 mm. Der Schlaglängenfaktor
(Quotient aus Schlaglänge
und Durchmesser) des Kernseils beträgt 6,3. Der Anteil des Kernseils
am Gesamtmetallquerschnitt des Drahtseils macht 22% aus. Die Bruchkraft
des Seiles beträgt 160
t.
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Die
frei hängende
Seillänge
ist mit 800 m angesetzt. Das Gesamtseilgewicht beträgt 7 t.
Die Seilsicherheit soll 8 betragen. Daraus ergibt sich eine Gesamtlast
von 20 t und eine Nutzlast von 13 t bzw. eine Belastung des Drahtseils
auf dem höchstgelegenen
Seilquerschnitt von 12,5% und auf dem tiefstgelegenen Seilquerschnitt
von 8,1% der rechnerischen Bruchkraft.
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Das
Diagramm 2 zeigt das in dem Drahtseil
auftretende Drehmoment in Abhängigkeit von
der Belastung für
verschiedene Schlaglängen.
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Die
Kurven sind experimentell ermittelt worden an vier gehämmerten
Drahtseilen gleichen Aufbaues, die mit verschiedenen Schlaglängen der äußeren Litzenlage
verseilt worden sind, und zwar mit den Schlaglängenfaktoren 7,7; 7,0; 6,5
und 5.9.
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Bei
gleichem Drehmoment in jeder Höhe
des Drahtseils sind die Schlaglängen
jeweils derart auf die Belastungen des Drahtseils in den verschiedenen Höhen eingestellt,
dass sich in dem Diagramm 2 eine waagerechte
Linie ergibt. Im vorliegenden Beispiel ist die größte Belastung
von 12,5% der rechnerischen Bruchkraft des Drahtseils und die kleinste
experimentell geprüfte
Schlaglänge,
d. h. Schlaglängenfaktor
5,9, als Ausgangspunkt 1 gewählt.
Damit ergibt sich für
die niedrigste Belastung von 9,1% der zwischen 7,0 und 7,7 liegende
Punkt B und für
die dazwischen liegenden Belastungen Entsprechendes.
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In
dem Diagramm 3 ist das Diagramm 2,
zugleich unter Vergrößerung des
Maßstabs, dahin
umgezeichnet, dass für
die Linie A-B der Schlaglängenfaktor über der
Belastung aufgetragen wurde. Es ergibt sich für den Punkt B ein Schlaglängenfaktor
von etwa 7,3.
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Zugleich
ist in dem Diagramm 3 die Seillänge eingetragen. Die gestrichelte
Linie deutet an, wie für
jeden Punkt der Seillänge
der Schlaglängenfaktor
der äußeren Litzen,
der sich bei der Benutzung des Drahtseils von selbst einstellen
würde,
ablesbar ist.
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Demgemäss wird
nach 1 das Drahtseil, ausgehend von dem mittleren Schlaglängenfaktor von
6,6, mit dem es verseilt worden ist, im oberen Bereich durch weiteres
Verdrillen und im unteren Bereich durch Entdrillen verändert und
in dem veränderten
Zustand unter Verformung seiner, vorher runden, unverdichteten Außenlitzen
verdichtet.
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Im
Falle stufenweiser Veränderung
des Schlaglängenfaktors
werden beispielsweise die ersten 80 m des Drahtseils auf einen Schlaglängenfaktor von
5,9 gebracht, die zweiten 80 m auf einen Schlaglängenfaktor von 6,06, usw. und
die letzten 80 m auf einen Schlaglängenfaktor von 7,3.
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Im
Falle stufenloser Veränderung
des Schlaglängenfaktors
wäre die
Abnahme entsprechend.
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Für stufenlose
Veränderung
müsste
die durch den Pfeil 7 angedeutete Vorrichtung mit einem stufenlosen
Getriebe ausgerüstet
sein. Die stufenweise Veränderung
könnte
durch Wechsel von Zahnrädern
vorgenommen werden.