DE2455273B2 - Kranseil aus kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kranseil mit großer Reißlänge ays mehreren verseilten oder geflochtenen Litzen.

Für die Verwendung bei Kranen, Aufzügen und Förderanlagen sind bisher fast ausschließlich Stahlseile bekannt geworden. Ihre Korrosionsanfälligkeit bedingt einen relativ hohen Aufwand für die Wartung solcher Anlagen. Die bekannten Kunststoffseile sind wegen ihrer hohen Bruchdehnung von etwa 35-50% für diesen Zweck ungeeignet, da mit ihnen die genaue Positionierung der am Seil hängenden Lasten oder Förderkorb«! auf erhebliche Schwierigkeiten stößt.

Nun ist aus der DT-OS 22 22 312 ein hochbelastbares Kunststoffseil bekannt, das aus hauptsächlich tragenden Kunststoffäden mit Einlagerungen oder Umhüllungen aus fadenförmigen Materialien besteht, bei dem die F.inlagerung'en oder Umhüllungen aus hochverstreckbaren, jedoch nicht oder nicht vollständig verstreckten Werkstoffen bestehen sowie in einer derartigen Menge und Anordnung vorgesehen sind, daß bei Überlastungen des Kunststoffseiles in den überbelasteten Bereichen ein stufenweiser Abbau der potentiellen Energie der Kunststoffäden erfolgt und die Einlagerungen oder Umhüllungen aus Metall oder Metallegierungen oder aus abgestuften Anteilen von nicht voll verstreckten, gleichen oder verschiedenen Kunststoffmonofilen bestehen. Dieses elastische Seil soll hauptsächlich in der Schiffahrt verwendet werden, die Einlagerungen oder Umhüllungen sollen Unfälle vermeiden, die beim Brechen des Seiles durch das Zurückschnellen der Seilenden möglich sind. Dieses Seil ist wegen seiner Elastizität und der hohen Bruchdehnung für Krane, Aufzüge und Förderanlagen ebenfalls ungeeignet.

Ferner sind aus einem Aufsatz von E. S c a 1 a von der American Society for Testing and Materials aus dem Jahre 1973 Abspannseil aus Kunststoff mit geringer Bruchdehnung bekannt, für die ein hochfestes aromatisches Polyamid, das unter der Bezeichnung PRD-49 bzw. Kevlar 49* von der Fa. DuPont vertrieben wird, benutzt wurde. Es besteht aus unverseilten Fäden dieses Kunststoffs, wobei die Versuche ergeben hatten, daß bei der Verseilung nicht eine maximale Bruchfestigkeit des Seiles erreicht werden kann. Die parallelen Fäden werden durch einen Kunststoffmantel zusammengehalten. Für Krane und Förderanlagen dürfte dieses Seil wegen seiner geringen Flexibilität und seiner geringen Lebensdauer bei Biegebeanspruchungen ebenfalls ungee^;gn«=t sein.

Bekannt ist ferner ein geflochtenes Kunststoff-Seil tür die Schiffahrt mit einer geflochtenen Seele und einer fester geflochtenen Umhüllung, bei dem die aus parallel angeordneten Fäden bestehenden Fadenbündel ineinandergreifend miteinander verflochten sind, bei dem die Fäden der Seele elastischer sind als die Fäden der Umhüllung, bei dem die Seele mit einer zwei- bis dreifach größeren Schlaglänge geflochten ist als die Umhüllung und bei dem die Umhüllung etwa die Hälfte der Masse des Seiles enthält (US-PS 30 78 755). Auch dieses Seil ist wegen der hohen Elastizität der vorgeschlagenen Kunststoffe und vor allem wegen der die Elastizität des Seiles weiter vergrößernden Flechttecnnik als Kranseil grundsätzlich ungeeignet. Die Konstruktion dieses Seiles mn einer Seele aus einem Kunststoff relativ großer Festigkeit aber auch hoher Elastizität, die durch den längeren Schlag an die der Hülle angepaßt werden soll, und einer aufwendigen, die halbe Masse des Seiles enthaltenden Umhüllung aus abriebfestem, also hartem und wenig elastischem Kunststoff mit geringerer Festigkeit, die auch bei einer der geringeren Elastizität des Hüllenwerkstoffs genau angepaßten kleineren Schlaglänge der Umhüllung nur wenig zur Festigkeit des Gesamtseiles beitragen kann, ergibt für ein Seil mit einer vorgegebenen Tragkraft einen für die meisten Anwendungszwecke sehr ungünstigen und auch unnötigen großen Seildurchmesser und damit ein hohes Seilgewicht. Für den Aufbau eines Seiles aus Kunststoffen mit extrem hoher Zugfestigkeit, bei dem die Festigkeit des verwendeten Werkstoffs auch wegen seines relativ hohen Preises möglichst weitgehend ausgenutzt werden sollte, gibt dieser Stand der Technik noch keine verwendbaren Hinweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Seil für Krane, Aufzüge und Förderanlagen mit erhöhter Abriebfestigkeit und verbesserter Korrosions-Beständigkeit bzw. -Unempfindlichkeit zu schaffen, bei dem die große Reißlänge und die geringe Bruchdehnung neuartiger Kunststoffe optimal genutzt werden kann, das aber gleichzeitig hochflexibel ist und bei den zu erwartenden Beanspruchungen, insbesondere beim ständigen Lauf über kleine Seilrollen, eine hohe Lebensdauer hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß das Seil vorwiegend aus gleich oder nahezu gleichlangen hochfesten Seilelementen wie Litzen, Zwirnen oder Fäden aus einem aromatischen Polyamid geringer Bruchdehnung besteht, und daß die für den inneren Aufbau nötigen kürzeren Seilelemente aus einem Kunststoff mit größerer Bruchdehnung, beispielsweise aus verstrecktem Polyamid, Polyester oder Polypropylen, bestehen.

Hierdurch wird erreicht, daß bei Belastung des Seiles gleiche Spannungen in den hochfesten Seilelementen auftreten, und daß die kürzeren Seilelemente infolge der auftretenden höheren Dehnungen ebenfalls einen Beitrag zur Zugfestigkeit des Seiles liefern. Würden die kürzeren Seileiemente ebenfalls aus Kunststoff geringer Bruchdehnung bestehen, so bestünde die Gefahr, daß sie ι s bereits bei relativ geringen Belastunger, reißen, was zum raschen Bruch des ganzen Seiles führen würde.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthalten die Litzen eine Seele aus Kunststoffäden größerer Bruchdehnung, um die Zwirne hoher Festigkeit und geringer Bruchdehnung geschlagen sind. Diese Ausgestaltung erfüllt die theoretische Forderung, daß die hochfesten Seilelemente die gleiche Länge haben müssen, und ist besonders günstig für Seile mittleren Durchmessers.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestell! die Seclenlitze des Seiles ganz aus Kun .tstoffäden größerer Bruchdehnung. Diese Ausgestaltung ist bei solchen Seilen vorteilhaft, bei denen die innere Litze konstruktionsbedingt kürzer als die äußere ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält jeder Zwirn eine Seele aus Kunststoffäden größerer Bruchdehnung, um die eine Lage Fäden hoher Festigkeit und geringer Bruchdehnung geschlagen ist.

Diese Ausgestaltung der Erfindung wird insbesondere bei Seilen für größere Lasten mit Durchmessern über 20 mm angewendet, damit auch hier die Forderung nach gleicher Länge der hochfesten Elemente erfüllt werden kann.

Nach der weiteren Erfindung sind die Litzen oder die Zwirne des Seiles mit einem flexiblen, abriebfesten Kunststoff getränkt, beispielsweise mit Polyurethan.

Diese Maßnahme bringt den Vorteil, daß sie die innere Abriebfestigkeit des Seiles und damit die Lebensdauer, insbesondere bei ständigem Lauf des Seiles über Umlenkrollen relativ kleinen Durchmessers und bei ständigem Auf- und Abwickeln auf Seiltrommeln wesentlich erhöht.

Nach der weiteren Erfindung sind das Seil und/oder die Litzen und/oder die Zwirne mit einem Mantel aus flexiblem und abriebfestem Kunststoff umhüllt, beispielsweise aus Polyurethan, Polyamid oder Silikonkautschuk.

Diese Maßnahme bringt den Vorteil, daß die Abriebfestigkeit gegenüber äußeren mechanischen Beanspruchungen wesentlich erhöht wird. Insbesondere werden dünne Seile bis etwa 8 mm ganz mit einem dünnen Mantel umhüllt. Seile bis etwa 20 mm Durchmesser werden nicht als Ganzes ummantelt, sondern die Seillitzcn werden einzeln mit einem Kunststoffmantel <,₀ umhüllt, um die Flexibilität des Seiles und die Haltbarkeit der Ummantelung bei Dauerbiegewechsel-Bcanspruchung weiter /u erhöhen. Bei noch dickeren Seilen (über 20 mm Durchmesser) kann es günstig sein, die einzelnen Zwirne aus denen die Litzen aufgebaut t^ sind, zu ummanteln

Weitere mit der Erfindung erzielbare Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die gegenüber bekannten Seilen größere Reißlänge der erfindungsgemäßen Seile größere Nutzlasten bei gleicher Beiriebssicherheit möglich sind. Die hervorragende Flexibilität und die Biegewechselfestigkeit der erfindungsgemäßen Seile ermöglichen es auch, kleinere Umlenkrollen und Seiltrommeln geringeren Durchmessers als bisher vorzusehen, was wiederum kostengünstigere Getriebelösungen ermöglicht. Erfindungsgemäße Seile haben ferner etwa ein Fünftel des Gewichtes von vergleichbaren Stahldrahtseilen. Sie haben ferner gegenüber bekannten und vergleichbaren Kunststoffseilen ein wesentlich verbessertes Dehnungsverhalten. Die Dehnung bei Betriebslast beträgt etwa ein Zehntel der vergleichbarer Kunststoffseile, die Dehnung bis zum Bruch erfolgt vollständig linear ohne wesentliche plastische Verformung. Das ermöglicht wiederum eine höhere Ausnutzung der Werkstoffestigkeit. w;is auch beim Einsatz als Schleppseil für Schiffe und (Segel) Flugzeuge Vorteile bringt.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein aus sieben Litzen bestehendes Seil dargestellt. Die Seelenlitze 7 besteht aus sieben Zwirnen 2, die aus Kunststoffäden größerer Bruchdehnung, beispielsweise aus verstrecktem Polyamid. Polyester oder Polypropylen gefertigt sind. Zur Veranschaulichung ist um jeden Zwirn ein Mantel 10 aus flexiblem und abriebfesten Kunststoff, beispielsweise aus PoUurethan, Polyamid oder Silikonkautschuk, gezeichnet. Um die Seelenlitze 7 sind sechs glcichlange Litzen 6 geschlagen, um die, wiederum für die Veranschaulichung, Kunststoffmantel 9 gezeichnet sind. Um das ganze Seil ist schematisch der Kunststoffmantel 8 gezeichnet. In der Praxis wird man natürlich nur einen der gezeichneten Kunststoffmantel 10, 9 oder 8 verwenden, um die Flexibilität des Seiles nicht unnötig zu verringern. Diese Kunststoffmantel werden vorteilhaft durch Extrusion mit einem Schlauchwerkzeug unter Anwendung von Vakuum auf das Seil aufgebracht. Die Mäntel werden deshalb im allgemeinen nicht die in der Zeichnung dargestellte kreisrunde Form besitzen, sondern sich an die Oberfläche des Seiles oder der Litze anpassen. Die Dicke des ManteL 8 um das gesamte Seil wird man in der Praxis meist unter 1 mm wählen, während die Dicke der Mantel 9 um die einzelnen Litzen im allgemeinen unter 0,5 mm beträgt. Sollen bei dicken Seilen die einzelnen Zwirne ummantelt werden, so kommen hier Mantelstärken von einigen zehntel Millimeter in Frage.

Ebenfalls dargestellt ist in der Zeichnung der Aufbau einer Außenlitze 6. Um den inneren Zwirn 5, der aus Kunststoffäden mit größerer Bruchdehnung bestehen kann, liegen die Zwirne 1 aus einem aromatischen Polyamid geringer Bruchdehnung. Hierunter sind Kunststoffe zu verstehen, die beispielsweise aus Polyparaphenylendiaminterephthalat bestehen oder die aus m-Phenylendiamin und Terephthalsäure hergestellt sind. Ein geeignetes aromatisches Polyamid wird von der Fa. DuPont unter der Bezeichnung PRD-49 und neuerdings als Kevlar 49 (eingetragenes Warenzeichen) angeboten. Bei dickeren Seilen nut Durchmessern über 20 mm kann es vorteilhaft sein, auch die Zwirne 1 mit einem inneren Faden 3 aus Kunststoff mit größerer Bruchdehnung und den darumgeschlagenen Fäden 4 aus aromatischem Polyamid aufzubauen.

llier/v. 1 .kitt Zeichnung.·!!

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kranseil mit großer Reißlänge aus mehreren verseilten oder geflochtenen Litzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil vorwiegend aus gleich oder nahezu gleichlangen hochfesten Seilelementen wie Litzen (6), Zwirnen (1) oder Fäden (4) aus einem aromatischen Polyamid geringer Bruchdehnung besteht, und daß nur die für den inneren Aufbau nötigen kürzeren Seilelemente (2, 5 und 3) aus einem Kunststoff mit größerer Bruchdehnung, beispielsweise aus verstrecktem Polyamid, Polyester oder Polypropylen, bestehen.

2. Kranseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen (6) eine Seele (5) aus Kunststoffäden größerer Bruchdehnung enthalten, um die Zwirne (1) hoher Festigkeit und geringer Bruchdehnung geschlagen sind.

3. Kranseil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seelenlitze (7) des Seiles ganz aus Kunststoffäden größerer Bruchdehnung besteht.

4. Kranseil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zwirn (1) eine Seele (3) aus Kunststoffäden größerer Bruchdehnung enthält, um die eine Lage Fäden (4) hoher Festigkeit und geringer Bruchdehnung geschlagen ist.

5. Kranseil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Litzen (6 und 7) oder die Zwirne (1, 2 und 5) mit einem flexiblen, abriebfesten Kunststoff getränkt sird, beispielsweise mit Polyurethan.

6. Kranseil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil und/oder die Litzen (6 und 7) und/oder die Zwirne (1,2 und 5) mit einem Mantel (8 bzw. 9 bzw. 10) aus flexiblem und abriebfestem Kunststoff umhüllt sind, beispielsweise aus Polyurethan, Polyamid oder Silikonkautschuk.