DE2842296A1

DE2842296A1 - Verstaerkungsmaterial und -verfahren fuer federnde gegenstaende

Info

Publication number: DE2842296A1
Application number: DE19782842296
Authority: DE
Inventors: Roger Vanassche; Germain Verbauwhede
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1979-04-12
Also published as: BE859230A; FR2404514A1; GB1603674A; LU80293A1; JPS5496148A; SE7810152L; NL7809833A; US4243714A; AU4014578A; CA1096717A

Description

N.V. BEKAERT S.A., 855ο Zwevegem Belgien

Verstärkungsmaterial und -verfahren für federnde Gegenstände

Die Erfindung bezieht sich auf die Verstärkung von federnden bzw. elastischen Gegenständen, z. B. aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder anderen elastomeren Materialien. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verstärkung solcher Gegenstände, die im Betrieb einen hohen Plexxbilxtätsgrad aufweisen müssen, z. B. Förderbänder.

Es ist bekannt, Förderbänder mit Textilgeweben zu verstärken. Es ist jedoch oft notwendig, eine Anzahl von Lagen aus Textilgewebe zu verwenden, um eine ausreichende Zugfestigkeit zu erzielen, und dies kann zu einem umständlichen Pertigungsverfahren und zu einer umständlichen Vorrichtung führen. Weiter kann das erhaltene Förderband in einer zu seiner Ebene senkrechten Richtung ziemlich steif sein, so daß es erforderlich ist, daß Trommeln, über die es umläuft oder angetrieben wird, einen verhältnismäßig

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großen Durchmesser haben.

Die Textilverstärkung kann auch eine ziemlich erhebliche Kriechdehnung aufweisen, so daß es nötig ist, das Förderband von Zeit zu Zeit zu spannen. Die nötigen Spannvorrichtungen erfordern zusätzlichen Platz bei der Fördereinrichtung, insbesondere wenn sie für lange Förderbänder verwendet werden.

Es ist bekannt, daß eine einzelne Lage von Stahllitzenoder -seilverstärkung, bei der sich die Litzen bzw. Seile in Längsrichtung des Förderbandes erstrecken, die gleiche Festigkeit wie eine viellagige Textilverstärkung liefern kann. Hierzu sei beispielsweise auf die GB-PS 1 388 785 hingewiesen. Ein solches Förderband ist flexibler, so daß es über Trommeln geringen Durchmessers geführt werden kann, und außerdem ist die Kriechdehnung von Stahlseilen viel geringer als die von Textilgeweben. Es ist außerdem aus der FR-PS 1 505 901 bekannt, Kautschuk mit einem Gewebe mit einer Stahlseilkette und Kunststoffschußfäden zu verstärken.

Es wurde experimentell ermittelt, daß ein verstärktes Förderband unter normalen Arbeitsbedingungen mit einer Zugkraft belastet wird, die im wesentlichen gleich 10 % der Bruchfestigkeit der eingebetteten Stahlseilverstärkung ist, und daß unter diesen Bedingungen die Dehnung des Förderbandes zwischen 0,2 und 0,6 %₃ vorzugsweise nur zwischen 0,3 und 0,5 % liegen sollte. Dies ist einerseits erforderlich, um die Spanndehnungen des Bandes, insbesondere bei langen Bändern, innerhalb annehmbarer Grenzen zu halten,

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und andererseits, um wirksam örtliche Zug-, Druck- oder Knickbelastungen im Band im Fall unregelmäßiger Belastung ohne Schwächung der Verstärkungskapazität auszugleichen. Es kann für andere federnde Gegenstände der Fall sein, daß eine Dehnung von mindestens 0,2 % bei Belastung mit 10 % der Bruchfestigkeit möglich sein sollte.

Es wurde festgestellt, daß, wenn Stahlseile in Elastomere eingebettet wurden, die Dehnung des verstärkten Elastomers um etwa 1/3 sinkt. So wäre es vor dem Einbetten erwünscht, eine Dehnung von wenigstens 0,3 % in den Stahlseilen bei der 10 /Sigen Belastung zu haben, und für ein Förderband sollte der Bereich beispielsweise zwischen 0,3 und etwa 0,8fbis 1,0 %> vorzugsweise zwischen 0,^5 und 0,75 % liegen.

Diese Werte sind höher als die normalerweise mit herkömmlichen Stahlseilen erhaltenen Dehnungen, die beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 % oder weniger liegen. Dieses Problem wurde in gewissem Ausmaß durch die Verwendung von sog. Hochdehnungsstahlseil gelöst, doch kann dies eine teure Lösung sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stahlseilverstärkungsmaterial für federnde Gegenstände zu entwickeln,das bei im wesentlichen 10 % seiner Bruchfestigkeit eine Dehnung von wenigstens 0,3 % aufweist, und ein Verfahren zum Verstärken federnder Gegenstände mit diesem Material sowie entsprechend verstärkte Gegenstände aufzuzeigen.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Stahlseil zum Verstärken federnder

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Gegenstände, mit dem Kennzeichen, daß es über seine Länge mit Kröpfungen zur Steigerung seines Dehnungskoeffizienten derart versehen ist, daß das Stahlseil bei im wesentlichen 10 % seiner Bruchfestigkeit eine Dehnung von wenigstens 0,3 % aufweist und die Kröpfungen so ausgebildet sind, daß eine übermäßige Schädigung der Seildrähte vermieden wird.

Vorzugsweise liegt die Dehnung des gekröpften Stahlseils bei 10 % seiner Bruchfestigkeit zwischen 0,3 und 0,8 %. Für einige Zwecke kann die Obergrenze höher, etwa 1,0 % sein.

Beim Kröpfungsvorgang wird das Stahlseil einer geringen plastischen Biegeverformung unterworfen, die derart sein muß, daß eine Seilschädigung, d. h. die übermäßige Verformung der es bildenden Drähte, vermieden wird. Die Seildrähte, die einer übermäßigen plastischen Verformung unterworfen wurden, haben eine beträchtlich niedrigere Festigkeit und Dauerfestigkeit.

Weiter sollte eine Schädigung der Drahtoberflächen, insbesondere eines haftverbessernden Überzugs aus z.B. Messing, durch örtlichen Druck und Reibung zwischen den Seildrähten und Kröpfungselementen oder zwischen den Drähten selber innerhalb eines Seils vermieden werden. An Punkten, wo die Verformungsbelastungen am höchsten sind, löst eine verringerte Haftung rasch örtliche Verschlechterungen in einem verstärkten Gegenstand aus, und es ist möglich, daß nach einiger Zeit eine Korrosion der Stahlseilverstärkung in diesen kritischen Bereichen auftritt,

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so daß die Verstärkungseigenschaft verringert würde.

Daher sollten die während des Kröpfungsvorganges einwirkenden Druck- und Reibungskräfte unter einem bestimmten Wert gehalten werden, während die erforderlichen Dehnungseigenschaften erzielt werden.

Es wurde gefunden, daß Kröpfungen praktisch als quasi-dreieckige Wellenform, d. h. mit einer Zickzackform, angesehen werden können, wobei das Seil als praktisch linear zwischen den Wellenbergen und -tälern anzusehen ist. Mit.dieser Wellenform, bei der die Wellenlänge als ρ und die Kröpfungsamplitude als c bezeichnet werden, wurde gefunden, daß eine annehmbare Beziehung zwischen ρ und c zur Ermöglichung der Erreichung der richtigen Dehnungseigenschaften bei gleichzeitigem Vermeiden übermäßiger plastischer Verformung und Schädigung der Drähte die folgende ist:

0,02 ^ c ^ 0,07- p.

Vorteilhaft kann die Beziehung sein: 0,03 ρ 6^ c^iO,05p.

Allgemein gesagt, muß natürlich der Wert von c für irgendeinen gegebenen p-Wert hoch genug sein, um eine plastische Verformung von wenigstens genügend Seildrähten zu ermöglichen, daß die Kröpfungen im Seil erhalten bleiben. Ein solcher Mindestwert für c, um eine plastische Verformung zu ermöglichen, kann u. a. von der Elastizitätsgrenze der Seildrähte, dem Seilaufbau usw. abhängen.

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Bei Verwirklichung der Erfindung muß der Notwendigkeit Rechnung getragen werden, das Stahlseil über den gewünschten Wert von c hinaus zu verformen. Das Stahlseil springt nach dem Kröpfungsvorgang um einen angemessenen Betrag zurück. Es wurde daher gefunden, daß zum Erhalten der erforderlichen Amplitude c anfänglich eine Verformung um einen größeren Betrag, nämlich bis zu 4c oder mehr benötigt wird.

Was die Wahl von ρ betrifft, so kann dieser Wert z. B. vom Anfangs-Elastizitätsmodul, vom Durchmesser des Stahlseils und von seinem Aufbau, z. B. der Zahl und Dicke der Drähte und in geringerem Ausmaß von deren gegenseitiger Anordnung (Schlaglänge, Kern-Mantel-Ausbildung mit einer möglichen entgegengesetzten Verdrallung von Kern und Mantel)usw. abhängen. Eine Methode zur Berechnung von ρ könnte daher in Abhängigkeit vom Stahlseildurchmesser d stehen. Annehmbare Werte von ρ liegen, wie gefunden wurde, zwischen 8d und l8d. Das obere Ende des Bereichs, d. h. zwischen 13d und l8d, wurde als besonders geeignet für Stahlseildurchmesser d bis zu etwa 1 mm befunden, und ein unterer Bereich, d. h. zwischen 8d und 15d, wurde als besonders geeignet für erheblich größere Stahlseildurchmesser befunden.

Es wurden auch geeignete Werte für ρ (mm) unter Ver-Wendung des Anfangs-Elastizitätsmoduls E (N mm ) der Stahlseildrähte und des Trägheitsmoments I (mm ) des Stahlseils erhalten. Man fand, daß ein annehmbarer Wertebereich folgender ist:

°;⁷ ^C £1 ^. ¹² <N)

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Ein bevorzugter Bereich ist

°r⁸ ^ EI ^ 6

Es kann vorteilhaft sein, ρ im wesentlichen in der Mitte der Bereiche zu wählen.

Das Trägheitsmoment I eines Stahlseils kann veranschlagt werden als:

i = π 4 TT -«^r¹ D.

64 i" = ο ¹

worin D den Durchmesser irgendeines besonderen Drahtes i und η die Zahl der Drähte im Stahlseil bedeuten.

In der Praxis bedeuten die vom Stahlseilaufbau abhängigen Verdrallungsparameter, daß das Trägheitsmoment I wahrscheinlich zwischen

¹JU¹¹ 4 JL ^ΞΞΞΓ ^Di und

64 i = ο

ι = η 1.15 tr ^

^J liegt.

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Es wurde gefunden, daß gute Ergebnisse erzielt werden, wenn der Gesamtdurchmesser d des Stahlseils zwischen 0,5 und 3 mm liegt. Solche Stahlseile sind allgemein zum Verstärken von Förderbändern geeignet, die im Bereich ¹¹ST 200" bis "STJ2000" einzustufen sind. (Der Zahlenwert des "ST"-Wertes gibt die Bruchfestigkeit in kgP je cm Breite des Förderbandes an). Vorteilhaft ist der Maximalkrümmungsradius des Stahlseils, d. h. in den Kröpfungsberg- oder -talpunkten, wenigstens 1 mm, so daß allgemein das Verformungsgerät, z. B. ein Zahnrad oder Rollenzahn, einen Krümmungsradius von wenigstens 1 mm haben sollte.

+ ) Die Stahlseile können auch als die Kettenlitzen in einem

Gewebe vorgesehen sein,das zur Verstärkung z. B. eines Förderbandes verwendet werden kann. Alternativ kann eine Anzahl von unter Abstand angeordneten, parallelen Stahlseilen getrennt in den zu verstärkenden Gegenstand unter Bildung z. B. einer allgemein ebenen Lage eingeführt werden. Vorzugsweise sollen in einem Gewebe oder bei Betrachtung paralleler Stahlseile unter Abstand in einem Gegenstand erwünscht 0,25 bis 1 Stahlseil je mm bei Anwendung allgemein regelmäßiger Abstände vorliegen.

Dies kann unter praktischen Gesichtspunkten vorteilhaft sein, wenn man einen kontinuierlichen Kröpfungsvorgang für eine Anzahl paralleler Stahlseile, sei es in einem Gewebe oder nicht, unter Verwendung von Kröpfungsrollen durchführt. Beispielsweise könnte ein Gewebe mit Stahlseilen großen Durchmessers unter großen Abständen zu große Werte von ρ und c erfordern, um eine ausreichende plastische Verformung zu erreichen. So könnte die Reibung

+) Kettfäden oder

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der Kröpfungszähne in den Berg- und Talpunkten wesentlich anwachsen und eine Schädigung beispielsweise einer Messingschutzschicht auf den Stahlseildrähten hervorrufen.

Bei Verwendung eines Gewebes ist der Hauptzweck des Schusses allgemein, das Gewebe mit einer bestimmten Querstabilität zu versehen. Einfasern oder -Fäden aus Kunststoff, z. B. Nylon, Polyester oder "Kevlar" (Warenzeichen), wurden als geeignet befunden, und zwar entweder rund mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,6 mm, also etwa 0,4 mm, oder in z. B. 0,25 mm χ 0,5 mm Rechteckform. Diese ergeben eine geeignete Festigkeit und Elastizität, ohne zu dick zu sein. Tatsächlich sollte die Dicke der Schußfäden nicht zu groß sein, um die Regelmäßigkeit der Kröpfungsbildung nicht zu stören. Wenn erwünscht, kann ein überzug, der die Haftung am Kautschuk od. dgl. fördert, auf die Schußfäden aufgebracht werden. Der gegenseitige Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schußfäden ist vorzugsweise angenähert der Kröpfungswellenlänge ρ gleich.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß Gegenstand der Erfindung auch eine Gewebebahn zum Verstärken eines federnden Gegenstandes ist, mit dem Kennzeichen,daß die Ketfäden ganz oder teilweise erfindungsgemäß gekröpfte Stahlseile sind.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Verstärken eines federnden Gegenstandes, mit dem Kennzeichen, daß man darin eine Mehrzahl solcher unter Abstand befindlicher Stahlseile einbettet.

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Schließlich ist Gegenstand ein federnder Gegenstand, z. B. ein Förderband, der bzw. das mit den gekröpften Stahlseilen, seien sie Teil einer Gewebebahn oder nicht, verstärkt ist.

Allgemein ist die Kröpfungswellenlänge längs irgendeines besonderen Stahlseils konstant und für alle Stahlseile gleich. Es wurde jedoch gefunden, daß es vorteilhafte Zuordnungen der parallelen Stahlseile relativ zueinander gibt. Vorzugsweise sind nämlich die Kröpfungen benachbarter Stahlseile phasengleich.

Die Stahlseile können eine Verdrallung entweder in der S-Richtung oder in der Z-Richtung aufweisen. Jedoch haben, um To isionsstabilität zu erzielen, die Stahlseile abwechselnd S-Schlag und Z-Schlag.

Die Kröpfungen, d. h. die die einzelnen Stahlseile enthaltenden Ebenen, können sich senkrecht zur allgemeinen Ebene der Stahlsei_J.lage, z. B. zur Ebene des Gewebes erstrecken. Jedoch kann es der Fall sein, daß die die einzelnen Stahlseile enthaltenden Ebenen z. B. unter einem Winkel von 30 bis 90° zur allgemeinen Ebene geneigt sind. Stahlseile mit unterschiedlichem Schlag, d. h. S- oder Z-Schlag, sind in entgegengesetzter Richtung geneigt. Dies kann bedeuten, daß die Kröpfungswellenberge eines Stahlseils nahe den Kröpfungswellenbergen eines benachbarten Stahlseils liegen und natürlich die Kröpfungswellentäler des einen Stahlseils nahe den Kröpfungswellentälern eines anderen benachbarten Stahlseils liegen, wenn die Kröpfungen phasengleich sind. Dieses besondere System hat Vorteile dadurch, daß

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sich die Dicke z. B. des Gewebes verringern läßt, was die Längsflexibilität und die Quersteifigkeit fördert, d. h. beispielsweise ist das Gewebe verbessert, ohne daß die Rinnenbildung des verstärkten Förderbandes behindert wird.

Der Neigungswinkel hängt u. a. vom Stahlseilaufbau ab. So ist beispielsweise, wenn Stahlseile verwendet werden, in denen der Kerndraht oder die Kernlitze und die Manteldrähte oder Mantellitzen den gleichen Schlag haben, der Neigungswinkel allgemein geringer als im entgegengesetzten Fall.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 ein Stahlseil, in diesem Fall Teil eines Gewebes, das erfindungsgemäß gekröpft ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Gewebe gemäß der Erfindung an den Kröpfungsbergpunkten auf der Linie H-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Fig. 2 ähnlichen Querschnitt, jedoch entsprechend den Kröpfungstalpunkten auf der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 das Belastungs-Dehnungs-Diagramm zum Vergleich eines herkömmlichen Stahlseils und von erfindungsgemäß gekröpften Stahlseilen;

Fig. 5 ein seitlich verformtes Förderband gemäß der Erfindung; und

Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie a-a^f in Fig.

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Gemäß den folgenden Beispielen wird die Verstärkung mittels eines Gewebes durchgeführt. Die Kröpfungsparameter ρ und c sind daher mit den Eigenschaften des Gewebes verknüpft .

So gilt S = EI_f}

worin S = Steifheit je mm Breite des Gewebes in N mm und E = Elastizitätsmodul des in den Stahlseilen verwendeten Stahls ii
bewertet,

—2 —2

Stahls in N mm ; er wurde mit angenähert 210 000 N mm

I« = Trägheitsmoment je mm Breite des Gewebes in mm . Unter der Annahme, daß M die Zahl der Kettseile je mm der Gewebebreite in mm ist, gilt:

ι = η

64 ^Ν

i = ο

Es kann so gerechnet werden, daß angenähert

/ ι = η , 10 N ~=^C D?

i = Ό

Ein Wert k kann erhalten werden, wobei k = ^EIf , d. h. -~ (N mm"¹)

~7 ^p

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Für annehmbare Ergebnisse gilt vorzugsweise

0,7 ^ k ^ 3,0
und vorteilhaft

0,8 ^ k 4z 1,5.

Nach Fig. 1 ist ein Stahlseil 1 Teil eines Verstärkungsgewebes mit Schußfäden 2 und wurde gekröpft, um eine allgemein dreieckige, regelmäßige Wellenform zu egreben. Die Wellenlänge ist ρ und die Amplitude c, welche sich aus einer anfänglichen Verformung von 4 c am Wellengipfel 3 ergibt. Zwischen den Wellenbergen 3 und den Wellentälern 4 ist das Stahlseil im wesentlichen linear. Der Krümmungsradius an den Wellenbergen 3 und den Wellentälern 4 ist wenigstens 1 mm. Der Stahlseildurchmesser d liegt zwischen 0,5 und 3 mm. Die Werte von ρ und c werden so gewählt, daß die Dehnungseigenschaften des Stahlseils derart sind, daß es bei 10 % seiner Bruchfestigkeit eine Dehnung von zwischen 0,3 und 0,8 % erleidet, während seine Dehnung im ungekröpften Zustand allgemein unterhalb dieses Bereichs liegen würde. Vorzugsweise ist die Dehnung bei dieser 10 #-Last zwischen 0,45 und 0,75 %·

Wie in den Fig.2 und 3 gezeigt ist, weisen benachbarte Stahlseile abwechselnd Z-Schlag (Stahlseile la) und S-Schlag (Stahlseile Ib) auf. Die Stahlseile haben ihre allgemeinen Einzelebenen unter einem Winkel JL zur allgemeinen Ebene des Gewebes geneigt, wobei benachbarte Stahlseile entgegengesetzt geneigt sind, und die Kröpfungen sind phasengleich, so daß die Wellenberge benachbarter Stahlseile einander nahe sind, wie Fig. 2 zeigt, und die Wellen-

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täler der anderen benachbarten Stahlseile einander nahe sind, wie Fig. 3 zeigt. Es folgt natürlich, daß Stahlseile mit entgegengesetzten Schlagen entgegengesetzt geneigt sind. In dieser Weise wird die Dicke t des Gewebes verringert.

Es seien nun einige Einzelbeispiele betrachtet:

Beispiel 1

Gewebeaufbau:

(a) Kettseile:

Messingüberzogene Stahldrähte (3 + 9) x 0,28 mm Aufbau (Kernlitze aus 3 Drähten von 9 Manteldrähten umgeben, sämtlich von 0,28 mm Aufbau).

Daher η = 12. D = 0,28 mm.

Benachbarte Seile abwechselnd S-Schlag und Z-Schlag.

Stahlseildurchmesser d = 1,17 mm.

Zahl der Stahlseile je mm Breite, N = 0,64.

Elastizitätsmodul E des für die Drähte verwendeten Stahls

= 21 000 kgF mm"² = 206 000 N mm"².

(b) Schuß:

Polyesterfaden von kreisförmigem Querschnitt mit 0,4 mm Durchmesser.

Berechnung der Quersteifigkeit, S.

S - EI_f

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So¹/! = 2,06 χ Jt- χ 0,64 χ 12 χ (Ο,28)⁴ χ ΙΟ⁵-

/
= 477,3 N mm.

Alternativ gilt unter Verwendung der oben beschriebenen Annäherung

S = ΙΟ⁴ χ 0,64 χ 12 χ (0,28)^ — 472 N mm. Es läßt sich daraus ersehen, daß die Annäherung ziemlich genau ist.

Für befriedigende Ergebnisse muß k(=-g· ) im Bereich von 0,7 bis 3>0, vorzugsweise 0,8 bis ^p .1,5. liegen.

Es kann berechnet werden, daß der Bereich von ρ zwischen etwa 12,5 und 26 mm für extreme k-Werte sein würde.

Bei Wahl eines Wertes von ρ = 20 mm gilt

Daher ist dieser Wert von ρ annehmbar.

Der Wert für c wurde als 0,04 ρ gewählt, so daß c = 0,8 mm war.

Das Gewebe wurde dann durch Kröpfrollen geleitet, um die Kettseile derart zu kröpfen, daß die Seile im erhaltenen Gewebe Kröpfungen mit ρ = 20 mm und c = 0,8 mm hatten. Das Kröpfen kann als fortlaufende Dreipunktbiegeverformung betrachtet werden.

Nach dem Kröpfen wurde bemerkt, daß keine Seilbeschädigung auftrat und es kein Wegreiben oder -stoßen des Messingüberzugs in den Kröpfbereichen gab. Damit waren die einwirkenden Kräfte unter dem Schwellenwert einer Seil/DrahtSchädigung.

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Bei 10 % der Bruchfestigkeit des ungekröpften Gewebes zeigte das gekröpfte Gewebe eine Dehnung von 0,5 %. Die Bruchlast der gekröpften Seile war . z. B. höher als 9 5 % der Bruchlast der ungekröpften Seile.

Ein Merkmal der gekröpften Seile ist, daß sie einen relativ niedrigen Modul aufweisen, wenn sie mit weniger als 10 % ihrer Bruchfestigkeit belastet sind, d« h. unter normalen Arbeitsbedingungen, daß jedoch ihr Modul steigt, wenn die Seile höheren Kräften ausgesetzt werden.

Dies kann anhand der Fig. 4 ersehen werden. S ist die einwirkende Beanspruchung (100 % - Bruchlast), und έ ist die Formänderung, d. h. die prozentuale Dehnung.

Die Kurve A zeigt das Verhalten für ein herkömmliches, ungekröpftes Stahlseil, die Kurve B das Verhalten eines gemäß diesem Beispiel gekröpften Stahlseils und die Kurve C das Verhalten eines ähnlichen Stahlseils, jedoch mit c = 0,06 p.

Die anfänglichen niedrigen Modulen El für die gekröpften Stahlseile verändern sich zu den höheren Modulen E2 nach etwa 10 % Beanspruchung. Dies ergibt sich, da die Kröpfungen bei 10 % Beanspruchung bereits bis zu einem gewissen Grad gestreckt werden. Eine vorübergehende überlastung von etwa über 10 % der Bruchfestigkeit des Gewebes verursacht keine übermäßige Dehnung aufgrund des hohen Moduls E2 in diesem Bereich. Dies ist ein Vorteil sowohl beim Herstellen z. B. eines Förderbandes als auch bei seiner Verwendung.

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Das Gewebe nach diesem Beispiel wurde in ein Förderband der Klasse "ST 1000" eingearbeitet. Der Förderbandaufbau ist in Fig. 6 gezeigt. So wurde das Gewebe in eine Art von Kautschuk 6 mit guter Haftfähigkeit fur/ Messing überzogenes Stahlseil kalandriert. Eine obere Überzugsschicht 8 von 6 mm Dicke mit guter Abriebbeständigkeit und eine untere Überzugsschicht 7 einer Dicke von 2 mm, d. h. im wesentlichen gleich deifDicke t des Gewebes, wurden in aufeinanderfolgenden Kalandrierschritten aufgebracht. Nach dem Schneiden zu einer geeigneten Frderbandbreite wurde das Ganze in eine Vulkanisierpresse eingeführt.

Es ist festzustellen, daß die Festigkeit des Stahlseils aufgrund der Vulkanisierung der Matrix etwas steigt. Jedoch verursachen beschädigte Stahlseile eine Verringerung der Festigkeit während der Vulkanisierung. Dies ist ein weiterer Grund, eine Stahlseilschädigung während der Kröpfbehandlung zu vermeiden.

Das erhaltene Förderband war über seine gesamte Länge glatt und gerade. Die Quersteifigkeit des Förderbandes ( d. h. seine Verformung, wenn einem Biegemoment in seiner Oberflächenebene so unterworfen, daß seine Längsachse gekrümmt ist, wie Fig. 5 zeigt) war geringer als die eines mit ungekröpften Stahlseilen verstärkten Förderbandes. Dies ist der Fall, weil die gekröpften Stahlseile eine axiale Kompression und Zugbeanspruchung leichter aufnehmen. Sie knicken nicht; eine Änderung der Kröpfungsamplitude c und der Wellenlänge ρ nimmt . axiale Belastungsunterschiede ausreichend auf. Eine andere Folge ist, daß das Förderband (auch wenn es im unbeanspruchten Zustand etwas schräg sein kann) stets gerade und genau auf den Förderrollen läuft. Dies ist unter Berücksichtigung leichter Trogbildung

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besonders wichtig.

Das fertige Förderband wurde zyklisch zwischen und 10 % der Eigenbruchf,estigkeit des Gewebes während 30 min mit 40 Zyklen belastet. Es wurde nach diesem Versuch keine Kriechdehnung beobachtet, d. h. das Förderband war danach unter der erwähnten Belastung von 2 % nicht länger als vor dem Versuch und unter der gleichen Belastung. Es wurde auch beobachtet, daß die Dehnung des Förderbandes bei einer 10 #igen Last (wie oben definiert) etwa O₃3 % betrug, während die Dehnung des Verstärkungsgewebes selbst 0,5 % ausmachte.

Beispiel 2

Gewebeaufbau:

(a) Kettseile:
Messingüberzogene Stahldrähte.

0,30 mm + 6 χ 0,25 mm Aufbau (0,30 mm Kerndraht von sechs 0,25 mm Manteldrähten umgeben) Seildurchmesser d = 0,8 mm Zahl der Seile je mm Breite

N = 0,59 mnf¹

Benachbarte Seile abwechselnd S- und Z-Schlag. Im übrigen allgemein wie im Beispiel 1.

(b) Schuß:

Wie im Beispiel 1
Schußzähl je cm, 0_s7·
Betrachtet man nun die Formel

und verwendet die Annäherung

L· *■ ^{= n} S ~ 10 N J^

l· = O

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dann gilt k = IQ⁴ χ 0,59 [(0,3O)¹* + 6 + (O,25)⁴]

P²

Der für ρ berechnete Bereich würde von etwa„ 8 mm bis etwa 16 mm sein.

Wahl eines Wertes von ρ = 12 mm bedeutet k = 1,29, was ein annehmbarer Wert ist.

Die Wahl von c = 0,05 P, was im richtigen Bereich liegt, ergibt c = 0,6 mm, und mit diesen Wert» ρ und c wurden die Stahlseile gekröpft.

Das Gewebe hat eine Festigkeit von 551 N mm (Klasse "ST 500") und zeigte eine Dehnung von 0,55 %, wenn mit 55 N mm*" belastet. Man beobachtete keine Stahlseilschädigung an den Kröpfungswellenbergen oder -tälern.

Bei dem Förderbandaufbau, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, zeigte dieser Stahlseiltyp eine sehr gute Durchdringungsfähigkeit für den anhaftenden Kautschuk 6 zwischen seinen Drähten, wodurch die Verankerung der Stahlseile im Förderband verbessert wurde. Die Kautschukunterschicht hatte eine Dicke von 2 mm, und die Oberschicht 8 hatte eine Dicke von 5 mm. Die Gesamtförderbanddicke war 8,5 mm. Herkömmliche textilverstärkte Förderbänder im gleichen Festigkeitsbereich haben allgemein eine Dicke von 10,5 mm.

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Beispiel 3:

Gewebeaufbau:

(a) Kettseile:

Messingüberzogene Stahldrähte 3 x020 mm + 6 χ 0,35 mm, die eine gute Durchdringungsfähigkeit für Haftkautschuk zwischen seinen Drähten boten.

Die 3 x 0,20 mm Kernlitze hatte einen gegenüber dem der umgebenden 6 χ 0,35 Manteldrähte entgegengesetzten Drall.

Stahlseildurchmesser d = 1,13 mm.

Anaahl von Stahlseilen je mm Breite N = 0,53 mm".

Benachbarte Stahlseile abwechselnd S- und Z-Schlag.

(b) Schuß:

Polyesterfaden. Kreisförmiger Querschnitt von 0,4 mm Durchmesser, überzogen mit einem herkömmlichen, die Haftung gegenüber Kautschuk verbessernden Stoff.

Unter Betrachtung der Formel

und Verwendung der Annäherung

i = ο

gut k = [3 χ (o,2o)⁴ ♦ 6 (o,35)⁴ 1,

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Der berechnete Bereich für ρ würde etwa 13 bis 27 mm

Bei Wahl von ρ = 20 mm ist

k = 1,25, was annehmbar ist.

Bei Wahl von c = 0,035 P ist

c = 0,70 mm.

Die Stahlseile wurden daher zum Erhalten dieser p- und c-Werte unter Verwendung von Zahnwalzen gekröpft. Die Kröpfzähne hatten einen Krümmungsradius von 3 mm.

Es ergaben sich keine Schäden an den Stahlseilen während der Kröpfbehandlung.

Das nichtgekröpfte Gewebe hatte eine Bruchfestigkeit von 832,.1 N mm (geeignet für ein Förderband im Festigkeitsbereich "ST 800"). Bei Belastung mit 10 % dieser Festigkeit zeigte das gekröpfte Gewebe eine Dehnung von 0,56 %.

Obwohl die Erfindung besonders in Bezug auf die Verstärkung von .Kautschukförderbändern beschrieben wurde, ist es klar, daß Varianten möglich sind. Beispielsweise könnte die Erfindung auch im Fall von Polyvinylchloridförderbändern angewendet werden. Hier würde es von besonderem Interesse sein, eine geeignete Polyvinylchloridzusammensetzung auszuwählen, die eine gute Haftfähigkeit für Stahlseile aufweist, z. B. ein Polyvinylchloridharz, das einen Epoxyharzbestandteil enthält; oder einen geschichteten Aufbau mit einer mittels eines erfindungsgemäßen Gewebes verstärkten Kautschukkernschicht zu verwenden, die zwischen Polyvinylchloridschichten laminiert ist, die gute Haft-

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fähigkeit für die Kautschukkernschicht oder wahlweise für eine Zwischenverankerungsschicht zwischen dem Kautschuk:-: und dem Polyvinylchlorid aufweisen.

Die gekröpften Stahlseile oder das Gewebe mit den gekröpften Stahlseilen können auch als Verstärkung in Treibriemen oder Schläuchen verwendet werden. Die gekröpften Stahlseile können auch in der Querrichtung z. B. eines Förderbandes vorgesehen werden, falls eine besoncbre Festigkeit benötigt wird, um beispielsweise Längsschnitten im Förderband entgegenzuwirken.

Die Vorteile der gekröpften Stahlseile wurden in der Beschreibung besonders durch ihre Einbettung in Kautschuk während der Herstellung von Förderbändern augenscheinlich gemacht. Herkömmliche Verfahren und Maschinen zur Herstellung von mit Textilgeweben verstärkten Förderbändern (Kalandrieren) erwiesen sich als zum Einbringen der gekröpften Stahlseilgewebe geeignet. Die Herstellung ist einfach, da eine Verstärkungsschicht ausreichend ist.

Wegen ihrer Zickzackform in den bevorzugten Ausführungsbeispielen nehmen die gekröpften Stahlseile leicht örtliche axiale Kompressionsbelastungen auf und gleichen so irgendwelche während der Herstellung, d. h. während des Kalandrierens, VulkanisiereRS,- Abkühlens usw., erzeugte örtliche Belastungsunterschiede aus.

Das Verhalten der Stahlseile in dieser Hinsicht ist wenigstens so gut wie das von Hochdehnungsstahlseil. Weiter

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vermag die Erfindung eine wirtschaftlichere Lösung zu bieten. Der KröpfungsVorgang kann in einem Schritt für Stahlseilgewebe oder parallele Stahlseile durchgeführt werden.

Aufgrund der Tatsache, daß die eingebetteten Stahlseile eine wesentliche Dehnungseignung aufweisen, wenn sie einer Zugbeanspruchung von 10 % ihrer Bruchfestigkeit ausgesetzt werden, nimmt ein Förderband beispielsweise örtliche Beanspruchungen leichter z. B. bei ungleichmäßiger Belastung oder Schlagkräfte, wie z. B. auf das Förderband fallende Steine, zwischen den Tragrollen und dem Förderband eingeklemmte Gegenstände usw. auf.

Es sei darauf hingewiesen, daß der hier verwendete Begriff "Seil" in seinem weitesten Sinn auszulegen ist, daß er also z. B. auch verdrallte Vieldrahttypen umfaßt. Weiter sei festgestellt, daß wegen der betroffenen Variablen die bevorzugten Zahlenwerte und Bereiche, die in der Beschreibung angegeben sind, für unterschiedliche Umstände abgeändert werden können.

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Claims

Ansprüche

Stahlseil zum Verstärken federnder Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß es über seine Länge mit Kröpfungen zur Steigerung seines Dehnungskoeffizienten derart versehen ist, daß das Stahlseil (1) bei im wesentlichen 10 % seiner Bruchfestigkeit eine Dehnung von wenigstens 0,3 % aufweist und die Kröpfungen so ausgebildet sind, daß eine übermäßige Schädigung der Seildrähte vermieden wird.

2. Stahlseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dehnung bei im wesentlichen 10 % seiner Bruchfestigkeit 0,3 bis 0,8 % beträgt.

3. Stahlseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungen eine allgemein dreieckige oder quasidreieckige Wellenform haben und die Wellenlänge (p) der Kröpfungen und die Kröpfungsamplitude (c) der Beziehung genügen:

0,02 ρ ώ c Ä 0,07 p.

4. Stahlseil nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge (p) und die Kröpfungsamplitude (c) der Beziehung genügen:

0,03 P ^= c £ 0,05 p.

567-(1159)-P

909S1B/0S3G

5. Stahlseil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge (p) und der Stahlseildurchmesser (d) der Beziehung genügen:

6. Stahlseil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlseildurchmesser (d) im wesentlichen 1 mm oder weniger ist und die Beziehung gilt:

13d ^- ρ 4- I8d.

7. Stahlseil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlseildurchmesser (d) wesentlich größer als 1 mm ist und die Beziehung gilt:

8. Stahlseil nach Anspruch 3 oder h, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungswellenlänge (p) der Beziehung genügt:

0,7 £ — ^ 12,

2
P

worin E den Elastizitätsmodul des ungekröpften Stahlseils (1) in N mm und

I das Trägheitsmoment des ungekröpften Stahlseils (1) in mm bedeuten und

P in mm angegeben ist.

9O981S/O830

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9. Stahlseil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungswellenlänge (p) der Beziehung genügt

6.

P²

10. Stahlseil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sein Durchmesser (d) im Bereich von 0,5 bis 3 mm liegt.

11. Stahlseil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestkrüiranungsradius des Stahlseils (1) wenigstens 1 mm beträgt.

12. Durch eine Anzahl von unter Abständen angeordneten Stahlseilen nach den Anspüchen 1 bis 11 verstärkter federnder Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlseile (1) im wesentlichen parallel zueinander in einem allgemein ebenen Muster angeordnet sind.

13. Gegenstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß er die Form eines Förderbandes aufweist.

14. Förderband nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zentrale Elastomerverstärkungsschicht (6), in der die Stahlseile (1) eingebettet sind und die eine gute Haftfähigkeit für die Stahlseile (1) aufweist, eine elastomere Unterschicht (7) mit einer der der Verstärkungsschicht (6) im wesentlichen gleichen Dicke und eine Oberschicht (8) aus einer elastomeren Verbindung mit einer hohen Abriebbeständigkeit aufweist.

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15. Förderband nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschicht (7) und die Oberschicht (8) aus Polyvinylchlorid bestehen.

16. Verfahren zum Verstärken eines federnden Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß man darin eine Mehrzahl von unter Abstand befindlichen Stahlseilen nach einem der Ansprüche 1 bis 11 im wesentlichen parallel zueinander in einem allgemein ebenen Muster einbettet.

17. Gewebebahn zum Verstärken eines federnden Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (la, Ib) ganz oder teilweise Stahlseile nach einem der Ansprüche 1 bis sind.

18. Gewebebahn nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuß aus einem Einfaden (2) mit einer Dicke von 0,2 bis 0,6 mm besteht.

19. Gewebebahn nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schußfaden (2) einen seine Haftung am Elastomer^ material verbessernden überzug aufweist.

20. Gegenstand, insbesondere Förderband oder Gewebebahn, nach einem der Ansprüche 12 bis 15 und 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Stahlseile (1; la, Ib) je mm Breite 0,25 bis 1 beträgt.

21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stahlseile in einer Anzahl von 0,25 bis 1 je mm Breite einbettet.

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22. Gewebebahn nach Anspruch 20 und Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungswellenlänge (p) der Beziehung genügt:

°>7 ^ ϊίΐ ^ 3,0 (N mm'¹), P²

worin E den Elastizitätsmodul der ungekröpften Stahlseile (la, Ib) in N mm und

I« das Trägheitsmoment je mm Breite der Bahn in mm bedeuten

ρ in mm angegeben ist.

23. Gewebebahn nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungswellenlänge (p) der Beziehung genügt:

0,8^^EIf ^. 1,5.

2H. Gegenstand, insbesondere Förderband oder Gewebebahn, nach einem der Ansprüche 12 bis 15, 17 bis 20 und 22 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Stahlseile (1; la, Ib) abwechselnd S- und Z-Schlag aufweisen.

25. Verfahren nach Anspruch 16 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß man benachbarte Stahlseile mit abwechselnd S- und Z-Schlag einbettet.

26. Gegenstand, insbesondere Förderband oder Gewebebahn, nach einem der Ansprüche 12 bis 15, 17 bis 20 und 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kröpfungen der einzelnen Stahlseile (1; la, Ib) enthaltenden Ebenen unter einem

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Winkel von 30 bis 90° zur allgemeinen, die Stahlseile enthaltenden Ebene geneigt sind.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 16, 21 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung so erfolgt, daß die die Kröpfungen der einzelnen Stahlseile enthaltenden Ebenen unter einem Winkel von 30 bis 90° zur allgemeinen, die Stahlseile enthaltenden Ebene geneigt sind.

28. Gegenstand, insbesondere Förderband oder Gewebebahn, nach den Ansprüchen 24 und 26, dadurch gekennzeichnet ^. daß benachbarte Stahlseile (1; la, Ib) abwechselnd entgegengesetzt geneigt sind.

29. Verfahren nach den Ansprüchen 25 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung so erfolgt, daß benachbarte Stahlseile abwechselnd entgegengesetzt geneigt sind.

30. Gegenstand, insbesondere Förderband oder Gewebebahn, nach einem der Ansprüche 12 bis 15, 17 bis 20, 22 bis 24, 26 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungen benachbarter Stahlseile (1; la, Ib) phasengleich sind.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 16, 21, 25, 27 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung so erfolgt, daß die Kröpfungen benachbarter Stahlseile phasengleich sind.

32. Federnder Gegenstand oder Förderband nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlseile (la, Ib) die Kettfäden einer Gewebebahn nach einem der Ansprüche 17 bis 20, 22 bis 24, 26, 28 oder 30 sind.

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