DE2106901A1

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Info

Publication number: DE2106901A1
Application number: DE19712106901
Authority: DE
Original assignee: American Chain and Cable Co Inc
Current assignee: FKI Industries Inc
Priority date: 1970-02-16
Filing date: 1971-02-13
Publication date: 1971-08-26
Also published as: US3667206A; CA938180A; FR2078622A5; GB1346457A

Description

Neckarstraße 50 Telefon 22 7O51

11. Februar 1971 -

Anmelder: American Chain & Cable Company, Inc.,

929 Connecticut Avenue, Bridgeport, Connecticut, U.S.A.

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Aus mehreren Drähten bestehendes Element, insbesondere Kardeel

Bisher hatten Drahtseile normalerweise einen mehrkardeeligen Aufbau, bei dem jedes Kardeel bzw. jeder Strang eine Mehrzahl von runden Drähten besaß* die nebeneinanderliegend schraubenförmig um einen mittleren Seelen- oder Kerndraht geschlagen waren. Üblicherweise waren die runden Drähte in mehreren Lagen um den Seelendraht herum angeordnet.

Einer der Paktoren, der die Zugfestigkeit des einzelnen Kardeeis nach dem obigen Aufbau und damit des Drahtseils aus solchen Kardeelen bestimmt, ist der Prozentsatz der Querschnittsflache, der von dem Material der einzelnen Drähte eingenommen ist. Bei den aus runden Drähten bestehenden Kardeelen wurde jedoch ein erheblicher Anteil der Querschnittsfläche des Kardeeis durch Hohlräume eingenommen, d.h. durch Luft, die die Spalte zwischen den einzelnen

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runden Drähten jeder Lage und denen der angrenzenden Lage füllte. Somit lag die Zugfestigkeit des Drahtseils weit von einer optimalen Festigkeit entfernt.

Zur Lösung dieses Problems, das durch die zwischen den Drähten entstehenden Hohlräume gebildet wurde, wurde bereits vorgeschlagen, einen aus mehreren Drähten bestehenden Aufbau zu wählen, der sogenannte Füll- oder Zusatzdrähte enthält. Diese Zusatzdrähte erstreckten sich im wesentlichen längs durch das Kardeel innerhalb der zwischen den Drähten gebildeten Hohlräume und füllten dabei wenigstens einen Teil der Luftspalte aus und erhöhten in einem gewissen Grade die metallische Querschnittsfläche und damit die sich ergebende Zugfestigkeit des Kardeele.

Die einzelnen Kardeele der bekannten aus mehreren Kardeelen geschlagenen Drahtseile des beschriebenen Typs sind sehr anfällig gegen Abnutzung und Bruch im Betrieb. Dieser Nachteil folgt in erster Linie aus der Art der Oberfläche der Drahtseile, die der Berührung mit anderen Gegenständen, wie beispielsweise Haspeln, Scheiben und Trommeln eines Seilabwickel- und auf wickelsyst ems, ausgesetzt sind. Diese Berührungsfläche besitzt viele kleine bogenförmig geformte Oberflächen, von denen jede einzelne einem äußeren Abschnitt eines Einzeldrahtes der äußeren Lage des äußeren Kardeeis des Seils entspricht. Das Seil ist daher dem Abrieb, Einkerbungen und anderen Formen von Abnutzung und Bruch ausgesetzt. Venn ein einzelner Draht oder ein einzelnes Kardeel während des Betriebes bricht, ist der ganze strukturelle Zusammenhang und die innere Stabilität des gesamten Seiles gefährdet, und ein vorzeitiger Ausfall des gesamten Seils ist die Folge.

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Durch die Erfindung wird ein aus mehreren Drähten bestehendes Element, beispielsweise ein aus mehreren Drähten bestehendes Eardeel geschaffen, in dem die eineeinen Drahteinheiten der äußeren Lage ineinandergreifen, und zwar miteinander und mit den Drahteinheiten der nächsten darunterliegenden Lage des Elementes bzw. Kardeeis· Dieses Ineinandergreifen der Drähte der äußeren Lage des Kardeele schafft eine glatte und im wesentlichen durchgehende äußere Oberfläche.

Die äußere Lage des Kardeeis besitzt eine erste Gruppe von Basisdrähten, die schraubenförmig um die Drähte der nächsten darunterliegenden Lage des Kardeele geschlagen sind. Eine zweite Gruppe von Drähten mit tibermaß bzw. übergroßen Drähten sind abwechselnd zwischen je zwei Basisdrähten angeordnet, um mit diesen die äußere Lage des Kardeeis zu bilden. Um die eingreifende Verbindung zwischen den Basisdrähten und den übergroßen Drähten und den Drähten der darunterliegenden Lage des Kardeeis zu bilden, werden radiale Druckkräfte auf den Umfang des Kardeeis ausgeübt, um dabei die übergroßen Drähte in die zwischen den einzelnen Drähten bzw. in dem Kardeel bestehenden Lufträume zu deformieren, um das plastische Fließen zu erleichtern, sind die übergroßen Drähte vorzugsweire aus einem relativ weichen metallischen Material hergestellt, während die Basisdrähte vorzugsweise aus einem relativ harten metallischen Material bestehen. Die Basisdrähte behalten bei der Verdichtung im wesentlichen ihre ursprüngliche Form.

Durch den Drahtaufbau nach der vorliegenden Erfindung wird die äußere wirksame Kontaktoberfläche des Kardeeis vorteilhaft gesteigert, und die Abnutzungsgefahr für die einzelnen Drähte im Betrieb wird gesenkt. Das Ineinandereingreifen der Drähte der äußeren Lage des Kardeeis ist bestrebt, den Drahtaufbau zusammenzuhalten, auch wenn ein einzelner Draht

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im Betrieb gebrochen ist. Sarüberhinaus schafft der neue Drahtaufbau ein Kardeel mit größerer metallischer Querschnittsfläche als sie mit dem Aufbau mit Zusatzdrähten möglich war, wodurch die Fähigkeit zur Aufnahme von Zugkräften des Kardeeis oder Seils vorteilhaft gesteigert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus den Ansprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen zu entnehmen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines aus mehreren Drähten bestehenden Kardeele nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Mehrzahl

von Kardeelen aus mehreren Drähten, die zu einem Drahtseil geschlagen sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines aus mehreren Drähten bestehenden Stranges oder Kardeeis nach der Erfindung gezeigt. Vie am besten aus Fig. 2 zu erkennen ist, besitzt das Kardeel 10 einen Kern- oder Seelendraht 1, der von einer mittleren Lage schraubenförmig geschlagener bzw. gewundener Drähte 2 umgeben ist, die in engem Oberflächenkontakt mit dem Seelendraht liegen. Diese mittlere Lage ist von einer äußeren Lage umgeben, die mehrere schraubenförmig geschlagene Basisdrähte 3 und mehrere schraubenförmig geschlagene Drähte 4 mit Übermaß besitzt, die ab-

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wechselnd mit den Basisdrähten 3 angeordnet sind, so daß jeder übergroße Draht 4 zwischen zwei Basiedrähten 3 liegt. Die Basisdrähte 3 haben einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, während die übergroßen Drähte 4, die ursprünglich einen kreisförmigen oder anderen Querschnitt hatten, so deformiert worden sind, daß sie sich in einer verriegelnden oder ineinandergreifenden Verbindung m5t den Basisdrähten 3 und den Drähten 2 der darunterliegenden Lage befinden·

Wenn im folgenden von den Drähten 4 als von "übergroßen" Drähten oder von "Drähten mit Übermaß" gesprochen wird, so soll das bedeuten, daß sie eine größere Querschnittsfläche haben als normalerweise, d.h. die übergroßen Drähte 4 haben eine größere Querschnittsfläche als Drähte normaler Gestalt, die zwischen den beiden Basisdrähten 3 angeordnet wären, ohne deformiert zu sein oder auf eine andere Art ihre ursprünglich runde Gestalt verloren zu haben und ohne den ursprünglichen Abstand zwischen den Basisdrähten 3 zu verändern. Ein solcher Draht normaler Gestalt ist durch die strichpunktierte Linie 5 iii Fig. 2 angedeutet, während die übergroßen Drähte nach der Erfindung, wie sie sich vor ihrer Verformung darstellen, durch die strichlierte Linie 4¹ in Fig. 2 angedeutet sind.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Lehre-der vorliegenden Erfindung bei einem 1 χ 19-Drahtaufbau angewendet. Ein solcher Aufbau wird in der Industrie normalerweise als ein Warrington-Grundaufbau bezeichnet. Wie dargestellt, besitzt dieser Aufbau einen einzelnen Seelendraht, eine einzige Zwischenlage , die aus sechs Drähten 2 besteht und eine äußere Lage, die aus sechs Basisdrähten 3 und sechs übergroßen Drähten 4 besteht, die abwechselnd zu den BaBisdrähten angeordnet sind.

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Obwohl die Zeichnung als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Kardeel mit Warrington-Grundaufbau zeigt, kann die Erfindung auch auf andere Kardeel- oder Strangarten angewendet werden, die denselben oder entgegengesetzten Schlag haben. Die Erfindung ist ebenso anwendbar auf andere Elemente aus mehreren Drähten, wie Kabel oder Seile, bei denen die äußere Lage mehrere Basisdraht-Einheiten besitzt, die selbst als Kardeele oder Stränge aus mehreren Drähten aufgebaut sind.

Bei dem in der Zeichnung gezeigten Aufbau ist Jeder Basisdraht 3 vorzugsweise so angeordnet, daß er den Scheitel eines der Drähte 2 berührt. In anderen Worten: Jeder Basisdraht 3 ist in Beziehung zu dem Draht 2 der darunterliegenden Lage so angeordnet, daß seine Längsachse und die Längsachse eines der Drähte 3 eine gemeinsame Gerade schneiden, die sich radial von der Längsachse des Seelendrahtes Λ nach außen erstreckt. Bei dieser Anordnung gibt es keine Luftspalte zwischen den Drähten der äußeren Lage und der darunter· liegenden Lage, die nicht im wesentlichen ausgefüllt sind, wenn die übergroßen Drähte 4 später deformiert sind. Diese Anordnung hat außerdem den Vorteil, daß sie den größten eingreifenden Oberflächenbereich zwischen den übergroßen Drähten 4 und den Basisdrähten 3 schafft.

Jeder übergroße Draht 4 wird vor seiner Verformung von zwei Basisdrähten 3 in radialem Abstand von den Drähten 2 der darunterliegenden Lage getragen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Schlag der übergroßen Drähte 4 und der Drähte 3 der äußeren Lage läuft in der gleichen Richtung wie der Schlag der Drähte 2 der darunterliegenden Lage. Zum Schlagen der übergroßen Drähte 4 und der Basisdrähte 3 um die darunterliegende Lage können auf diese Weise übliche Verseilvorrichtungen verwendet werden. Derartige Verseil-

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vorrichtungen sind allgemein bekannt, so daß auf ihre weitere Beschreibung verzichtet werden kann.

Die Verformung der übergroßen Drähte 4 kann durch übliche Verdichtungsarbeitsgänge durchgeführt werden, bei denen radiale Druckkräfte auf. die übergroßen Drähte ausgeübt werden, um sie in die eingreifende Gestalt, die in Fig. 2 dargestellt ist, plastisch fließen zu lassen. Diese Druckkräfte können durch drehendes Einschnüren, Rollen oder durch eine geeignete Form aufgebracht werden, durch die das gesamte Element längsjgezogen wird. Vorzugsweise werden die Druckkräfte auf die übergroßen Drähte 4 gleichzeitig mit dem VerseilVorgang aufgebracht, so daß die unterschiedliche relative Laugung der übergroßen Drähte 4 und der Basisdrähte 3 ausgeglichen wird, die normalerweise während der Verdichtung auftreten würde.

Um die Deformation der übergroßen Drähte 4 in die eingreifende Anordnung nach Fig. 2 zu erleichtern, sind diese Drähte im Verhältnis zu den Basisdrähten 3 relativ weich. Die übergroßen Drähte 4 sind so weich gewählt, daß sie etwas geringere Zugfestigkeit haben als die Basisdrähte 3 des Eardeels. Beispielsweise können die Basisdrähte 3 aus Kohlenstoffstahl mit einer Zugfestigkeit von 400 000 psi (ca. 280 kg/mm ) bestehen, während die übergroßen Drähte 4 aus eines Material hergestellt sind, das eine Zugfestigkeit von 200 000 bis 220 000 psi (ca. 140 bis 154 kg/mm²) hat, z. B. galvanisiertem Pflugstahl (plow steel). Vorzugsweiße können die übergroßen Drähte 4 auch weicher sein als die Drähte 2, die beispielsweise aus einem Kohlenstoffstahl mit einer Zugfestigkeit von 375 000 psi (ca. 260 kg/mm²) bestehen können. Dadurch wird die Verformung der übergroßen Drähte 4 in eine eingreifende Verbindung mit den Drähten 2 ebenso wie mit den Basisdrähten 3 erleichtert. Die übergroßen Drähte können

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auch aus Materialien wie Aluminium hergestellt werden, die weicher sind als die Basisdrähte und in der elektrolytischen Spannungsreihe an einer niedrigeren Stelle stehen als die Basisdrähte, um Vorteile bezüglich der Korrosionsfestigkeit der Drahtseile zu schaffen, wie es beispielsweise in der US-Patentschrift 3 507 343 (Gilmore) beschrieben ist. Die Art des Eingriffs zwischen den Drähten 2, 3 und 4 ist am besten aus Fig. 2 zu erkennen· Es ist dort zu sehen, daß der innere Oberflächenbereich jedes übergroßen Drahtes 4 in engem Kontakt mit den Teilen der umgebenden Basisdrähte 3 und Drähte 2 ist, die den übergroßen Drähten 4 zugewandt sind. Ein Abschnitt dieses übergroßen Drahtes 4 erstreckt sich in die Luft spalte zwischen den Drähten bzw. zwischen den Lagen hinein und füllt diese im wesentlichen aus. Beispielsweise wird der dreiecksförmige Luftspalt 11, der sich bei einem Draht 5 normaler Form bilden würde, im wesentlichen ausgefüllt, und es verbleiben nur die Luftspalte zwischen den Drähten 2 und dem Seelendraht 1. Somit ist der Gesamtanteil der Luftspalte in dem Kardeel wesentlich verringert.

Zusätzlich zu den obengenannten Vorteilen schafft die Erfindung einen Aufbau, in dem die Täler oder Keepen 13» die sich normalerweise auf dem Äußeren des Kardeeis zwischen den Drähten 5 mit normaler Form und den angrenzenden Basisdrähten 3 bilden würden, durch die verformten übergroßen Drähte 4 ausgeschaltet sind. Diese Keepen 13 sind derart vermieden, daß das Kardeel nach der Erfindung eine glatte und im wesentlichen durchgehende äußere Oberfläche hat, bei der die äußeren Flächen der übergroßen Drähte 4 und der Basisdrähte 3 zusammen eine Berührende mit einem umschriebenen Kreis an im wesentlichen allen Funkten bilden; d. h. die äußere Fläche des Elementes berührt im wesentlichen

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einen gedachten, um das Eardeel herumlaufenden Kreis.

Bei Anordnungen mit runden Drähten nach dem Stand der Technik ändert sich der wirksame Berührungsradius des Kardeeis wesentlich über seinen Umfang. Bas beruht darauf, daß bei herkömmlichen Kardeelen aus vielen Drähten der Radius der äußeren Fläche in Wirklichkeit durch die viel kleineren Radien der einzelnen runden Drähte bestimmt wird, die die äußere Lage enthält· Im Gegensatz dazu ist der wirksame Berührungsradius des ineinander eingreifenden, aus mehreren Drähten aufgebauten Kardeelelementes nach der Kr- f findung im wesentlichen identisch mit dem Radius des gesamten Kardeeis. Daraus resultiert ein Kardeel, in dem die einzelnen Drähte weniger dem Abrieb und anderen Formen von Abnutzung und Bruch ausgesetzt sind.

Diese die Abnutzung verhindernde Funktion der vorliegenden Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von aus mehreren Drähten bestehenden Kardeelen nach der Erfindung zu einem Drahtseil nach Fig. 3 geschlagen sind.

Bei dieser Anordnung berührt jedes Kardeel aus mehreren Drähten das angrenzende Kardeel längs einer im wesentlichen glatten und durchlaufenden Fläche. Somit sind Knickungen und andere Formen von Abnutzung und Bruch wesentlich her- ' abgesetzt, wenn das Drahtseil beispielsweise auf einer Haspel, Scheibe oder Trommel einer Last ausgesetzt ist.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Vorteilen ist die innere Stabilität des ineinander greifenden bzw. verriegelten Elementes aus mehreren Drähten nach der Erfindung gegenüber den herkömmlichen Bauweisen mit runden Drähten wesentlich verbessert; auch gegenüber solchen, die Füll- oder Zusatzdrähte enthalten. In diesem Zusammenhang hält die ineinander greifende oder verriegelnde Verbindung zwischen den übergroßen Drähten 4 und den Drähten 2 und 3 das gesamte EIe-

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ment zusammen, auch wenn, ein einzelner Draht im Betrieb gebrochen ist.

Wie bereits oben erwähnt, kann das ineinander greifende Element aus mehreren Drähten nach der Erfindung leicht und ohne großen Aufwand unter Benutzung herkömmlicher Verseilmaschinen und Verdichtungsvorrichtungen hergestellt werden. Es sind keine speziell für diesen Zweck hergestellten Vorrichtungen notwendig, und somit sind keine besonderen Werkzeugkosten oder Zeitverluste durch Produktionsumstellung zu erwarten.

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Claims

Ansprüche

M. /Aus mehreren Drähten bestehendes Element, dadurch gekenn- ^—^ zeichnet, daß die äußere Lage des Elementes eine Mehrzahl schraubenförmig geschlagener Basisdraht-Einheiten (3) und eine Hehrzahl von übergroßen Drähten (4·) besitzt, die abwechselnd zwischen je zwei Basisdraht-Einheiten (3) angeordnet sind und daß jeder übergroße Draht (4·) derart verformt ist, daß er sich in einem verriegelnden Eingriff mit den Basisdraht-Einheiten (3) auf jeder Seite befindet.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus mehreren Drähten bestehende Element ein Strang bzw. Kardeel (10) ist, bei dem jede Basisdraht-Einheit (3) ein einzelner Draht ist.
3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus mehreren Drähten bestehende Kardeel (10) eine Mehrzahl von Lagen hat und daß jeder übergroße Draht (4) durch auf ihn ausgeübte radiale Druckkräfte derart deformiert ist, daß er zumindest teilweise jeden Basisdraht (3) in innigem Oberflächenkontakt umgibt und daß jeder Draht (2) der nächsten darunterliegenden Lage des Kardeeis dem übergroßen Draht (4-) zugewandt ist.
4·. Element nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jeder übergroße Draht (4) derart verformt ist, daß seine äußere Oberfläche zusammen mit den äußeren Flächen der Basisdrähte (3) eine relativ glatte und im wesentlichen durchgehende äußere Oberfläche des Kardeeis (10) bilden.

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5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisdrähte (3) aus einem relativ harten Material bestehen und daß die übergroßen Drähte (4) aus relativ weichem Material hergestellt sind.
6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch.gekennzeichnet , daß jeder Basisdraht (3) und jeweils ein Draht (2) der nächsten darunterliegenden Lage des Karde eis (10) zueinander derart angeordnet sind, daß ihre Längsachsen eine Gerade schneiden, die sich von der Mittelachse des Kardeeis (10) radial nach außen erstreckt.
7* Element nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Basisdraht (3) vor und nach der Aufbringung der Druckkräfte auf die übergroßen Drähte (4) im Querschnitt im wesentlichen rund ist und daß jeder übergroße Draht (4) anfänglich, bevor die radialen Druckkräfte auf ihn eingewirkt haben, eine runde Querschnittsform hat.
8. Element nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kardeelen (10) zu einem Drahtseil geschlagen ist.

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