EP2803763A1 - Câble de traction et de levage perfectionné et procédé de réalisation d'un tel câble - Google Patents

Câble de traction et de levage perfectionné et procédé de réalisation d'un tel câble Download PDF

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EP2803763A1
EP2803763A1 EP20140167825 EP14167825A EP2803763A1 EP 2803763 A1 EP2803763 A1 EP 2803763A1 EP 20140167825 EP20140167825 EP 20140167825 EP 14167825 A EP14167825 A EP 14167825A EP 2803763 A1 EP2803763 A1 EP 2803763A1
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strands
lifting
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strand
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Definitions

  • the present invention relates to the technical sector of steel cables traction and lifting high performance, for example for carrying out lifting or drawing operations.
  • the present invention thus relates to an improved traction cable, as well as a method for improving a towing and lifting cable in the state of the art.
  • each outer metal strand comprises a central core made of steel wire and sometimes of synthetic fiber or non-deformable plastic material which serves as a support for the outer wires
  • One of the aims of the present invention is therefore to overcome these disadvantages by providing a traction and lifting cable whose mechanical performance is improved.
  • a traction and lifting cable comprising, in known manner, internal metal strands twisted together, and at least one layer of external metal strands twisted around said inner metal strands.
  • Each outer metal strand comprises a central core of deformable plastic material.
  • said outer metal strands are crushed and flattened, so that the constituent wires of each outer strand are arranged in at least two layers, arranged in contact with each other, and in alignment with the at least two corresponding layers of adjacent outer strands, said central core of each outer strand having migrated to fill the interstices present between said two layers and between said constituent wires of each outer strand.
  • such a cable includes increased internal and external contact surfaces.
  • the external contact surface that is to say the surface which is for example in contact with the groove of a pulley or a drum, is increased relative to the cables of the state of the art. Indeed, the free spaces between the outer strands present in the cables of the state of the art, are now occupied.
  • the clean metal section of the cable according to the invention is also increased.
  • the cable according to the invention comprises a greater mechanical strength and has a better flexibility.
  • Such a cable also allows, during use in traction and lifting, to bring the stress on the external son, so that these son deteriorate before the internal components of the cable. This provides additional security in cable control.
  • the behavior of the traction and lifting cable according to the invention is significantly improved over those of the prior art, both in the situations of alternating bending in situations of change of direction.
  • the outer surface of the cable is regular and cylindrical.
  • the internal metal strands are twisted together around a core of steel or plastic or synthetic fibers.
  • the central core of the outer strands is either polypropylene or polyamide or equivalent, or is made from an assembly of synthetic fibers (polyester, polypropylene or other fibers suitable for migration under the pressure of the steel wires).
  • a plastic material is impregnated therein, between the inner metal strands and the outer metal strands.
  • the geometric structure of the cable remains unchanged.
  • the impregnation techniques well known to those skilled in the art are then compatible with the cable according to the invention.
  • the impregnation of the cable also makes it possible to protect the core of said cable, to increase its anti-gyratory structural stability when it comes to rotationally resistant cables, and to homogenize the operation of all the components of said cable, in particular the radial connection of its internal and external components, for all types of cable construction.
  • Each wire or strand may have respectively a different wiring angle and wiring direction.
  • the internal metal strands are twisted together in a first direction of rotation, and the outer metal strands are twisted around the inner metal strands in a second direction of rotation, opposite to the first.
  • the invention also relates to a method for improving a traction and hoisting rope comprising internal metal strands twisted together, and at least one layer of external metal strands twisted around said inner metal strands.
  • each outer metal strand comprises a central core of deformable plastic material.
  • said method consists in carrying out a rotary hammering operation of the circumference of said cable so as, on the one hand, to crush and flatten the outer metal strands so that the constituent wires of each outer strand conform to the least two layers, in contact with each other, and in alignment with the two corresponding layers of adjacent outer strands, and secondly, to migrate the central core of said outer strands so that it fills the interstices present between said two layers and between said constituent son of each outer strand.
  • an improved traction and lifting cable is achieved by maintaining the original quality of the cable and without creating internal indentations between the components of said cable.
  • the amplitude of the deformation of the outer strands to become flat, remains lower than the capacity of deformation of their central core. This deformation remains within the plastic crushing limit of the outer metal strands.
  • the hammering is rotary and longitudinal, and performed simultaneously over the entire circumference of the cable.
  • Rotary hammering allows precision in diameter with unequaled tolerance compared to other technologies with a small dispersion, in particular more or less maximum 1%, and stable.
  • the rotary hammering operation is compatible with all types of impregnation (hot extrusion: polypropylene and other materials mentioned, or cold impregnation type polyurethane).
  • the hammering is successive and continuous over the entire length of the cable.
  • a traction cable (C) well known in the state of the art is of the type comprising internal metal strands (2) twisted in a first direction of rotation about a central core (3).
  • the central core (3) is formed in particular by a ring made of plastic or synthetic fibers or another support made of steel or other metal such as aluminum wire or equivalent (mild steel, zinc, etc.)
  • Such a cable (C) also comprises at least one layer of outer metal strands (4) twisted in a second direction of rotation, opposite to the first for anti-roundabout cables.
  • each metal strand (2, 4) is constituted by a plurality of twisted wires (2a, 4a).
  • Each outer metal strand (4) comprises a central core (5) deformable plastic material, such as a plastic of the polypropylene type, or polyamide or equivalent, or consists of an assembly of synthetic fibers.
  • the cable (1) according to the invention from such a cable (C) of the state of the art, it is necessary to hammer its circumference to crush and flatten the outer metal strands in an orderly manner (4).
  • the hammering is in particular rotary and performed simultaneously over the entire circumference of said cable (C).
  • the hammering is also successive along the length of said cable (C) in a regular and constant advance of said cable.
  • the hammering is carried out by dies of shape adapted to the final diameter of the cable allowing a precise control of the amplitude of the crushing. The dies rotate around the cable during longitudinal scrolling at a constant speed.
  • outer metal strands (4) are completely flattened and flattened so that the metal wires (4a) constituting each outer metal strand (4) are arranged in two or more layers. Moreover, the two layers are in contact with each other, and are aligned with the two layers of the adjacent outer metal strand (4).
  • each outer metal strand (4) After hammering, the central core (5) of each outer metal strand (4) has deformed and migrated to fill the interstices present between said two layers and between said metal wires (4a) constituting each outer metal strand (4).
  • the cable (1) according to the invention can be impregnated with a plastic material (6) of the polypropylene, polyurethane, polyethylene or equivalent type, ... or other type polyamide (Nylon® or Rilsan®) according to a technique well known to those skilled in the art, and for example by extrusion or cold impregnation.
  • the plastic material (6) is advantageously impregnated before the hammering operation and between the inner metal strands (2) and the outer metal strands (4).
  • a traction and lifting cable (1) is thus obtained whose external surface is regular and cylindrical, and whose mechanical performance is very much improved compared with that of the traction cables (C) of the current state of the art.

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Abstract

Câble de traction et de levage (1) comprenant des torons métalliques internes (2) torsadés entre eux, et au moins une couche de torons métalliques externes (4) torsadés autour desdits torons métalliques internes (2), chaque toron métallique externe (4) comprend une âme centrale (5) en matière plastique déformable. Selon l'invention, lesdits torons métalliques externes (4) sont écrasés et aplatis, de manière ordonnée, et les fils (4a) constitutifs de chaque toron externe (4) sont agencés selon au moins deux couches, en contact l'une avec l'autre, et en alignement par rapport aux au moins deux couches correspondantes des torons externes (4) adjacents, ladite âme centrale (5) de chaque toron externe (4) ayant migrée afin de remplir les interstices présents entre lesdites deux couches et entre lesdits fils (4a) constitutifs de chaque toron externe (4).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au secteur technique des câbles en acier de traction et de levage à haute performance, par exemple destinés à réaliser des opérations de levage ou de tirage. La présente invention concerne alors un câble de traction perfectionné, ainsi qu'un procédé visant à perfectionner un câble de traction et de levage l'état de la technique.
    • ART ANTERIEUR
  • Il est connu de l'état de la technique, des câbles de traction et de levage comprenant des torons métalliques internes torsadés entre eux, et au moins une couche de torons métalliques externes torsadés autour desdits torons métalliques internes. Dans lesdits câbles, chaque toron métallique externe comprend une âme centrale en fil d'acier et parfois en fibre synthétique ou en matière plastique non déformable qui sert de support aux fils extérieurs
  • Ces câbles donnent satisfaction mais du fait de leur structure, les performances mécaniques de ceux-ci peuvent encore être améliorées. En outre, en raison du frottement des torons entre eux, il n'est pas rare d'observer une usure prématurée du câble, (les rendant impropres) diminuant leur capacité à réaliser leur fonction.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • L'un des buts de la présente invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un câble de traction et de levage dont les performances mécaniques sont améliorées.
  • A cet effet, il est proposé un câble de traction et de levage comprenant, d'une manière connue, des torons métalliques internes torsadés entre eux, et au moins une couche de torons métalliques externes torsadés autour desdits torons métalliques internes. Chaque toron métallique externe comprend une âme centrale en matière plastique déformable. Cependant, et conformément à l'invention, lesdits torons métalliques externes sont écrasés et aplatis, de manière à ce que les fils constitutifs de chaque toron externe sont agencés selon au moins deux couches, ordonnées en contact l'une avec l'autre, et en alignement par rapport aux au moins deux couches correspondantes des torons externes adjacents, ladite âme centrale de chaque toron externe ayant migrée afin de remplir les interstices présents entre lesdites deux couches et entre lesdits fils constitutifs de chaque toron externe.
  • Il se crée ainsi au moins deux couches externes concentriques sensiblement continues.
  • Ainsi, un tel câble comprend des surfaces de contact interne et externe augmentées. Notamment, la surface externe de contact, c'est-à-dire la surface qui est par exemple en contact avec la gorge d'une poulie ou d'un tambour, est augmentée par rapport aux câbles de l'état de la technique. En effet, les espaces libres entre les torons externes présents dans les câbles de l'état de la technique, sont maintenant occupés. La section métallique propre du câble selon l'invention est également augmentée. Ces caractéristiques permettent d'améliorer considérablement les performances du câble selon l'invention. Cela permet notamment de diminuer la pression de contact dudit câble et entraine une augmentation de sa résistance à la fatigue et de sa durée de vie.
  • Le câble selon l'invention comprend une résistance mécanique plus importante et possède une meilleure flexibilité. Un tel câble permet également, lors de l'utilisation en traction et levage, de porter le stress sur les fils externes, de sorte que ces fils se détériorent avant les composants internes du câble. Cela apporte une sécurité supplémentaire dans le contrôle des câbles. Pour résumer, le comportement du câble de traction et de levage selon l'invention est nettement amélioré par rapport à ceux de l'art antérieur, aussi bien dans les situations de flexion alternée que dans les situations de changement de direction.
  • De préférence, la surface externe du câble est régulière et cylindrique.
  • Avantageusement, les torons métalliques internes sont torsadés entre eux autour d'un noyau en acier ou en matière plastique ou en fibres synthétiques.
  • Selon des formes de réalisation particulière, l'âme centrale des torons externes est soit en polypropylène, soit en polyamide ou équivalent, ou encore, est réalisée à partir d'un assemblage de fibres synthétiques (polyester, polypropylène ou autres fibres se prêtant à une migration sous la pression des fils en acier).
  • De préférence et pour améliorer les performances mécaniques du câble, un matériau plastique est imprégné dans celui-ci, entre les torons métalliques internes et les torons métalliques externes. La structure géométrique du câble demeure inchangée. Les techniques d'imprégnation bien connues de l'homme du métier sont alors compatibles avec le câble selon l'invention.
  • L'imprégnation du câble permet en outre de protéger l'âme dudit câble, d'augmenter sa stabilité structurelle anti giratoire lorsqu'il s'agit de câbles résistant en rotation, et d'homogénéiser le fonctionnement de tous les composants dudit câble, notamment par la liaison radiale de ses composants internes et externes, et ce, pour tous les types de construction de câbles.
  • Cette imprégnation permet de préserver la structure des composants internes dans son intégralité, notamment par l'absence d'indentations franches entre respectivement les fils des torons externes et les torons internes. Chaque fil ou toron pouvant avoir respectivement un angle de câblage et un sens de câblage différents.
  • Selon une autre caractéristique, pour les câbles anti giratoires, et afin d'augmenter d'autant plus la stabilité structurelle anti giratoire du câble, les torons métalliques internes sont torsadés entre eux selon un premier sens de rotation, et les torons métalliques externes sont torsadés autour des torons métalliques internes selon un deuxième sens de rotation, opposé au premier.
  • L'invention concerne également un procédé visant à perfectionner un câble de traction et de levage comprenant des torons métalliques internes torsadés entre eux, et au moins une couche de torons métalliques externes torsadés autour desdits torons métalliques internes. Dans ledit câble, chaque toron métallique externe comprend une âme centrale en matière plastique déformable.
  • Selon l'invention, ledit procédé consiste à réaliser une opération de martelage rotatif de la circonférence dudit câble afin, d'une part, d'écraser et aplatir les torons métalliques externes de sorte que les fils constitutifs de chaque toron externe se conforment selon au moins deux couches, en contact l'une avec l'autre, et en alignement par rapport aux deux couches correspondantes des torons externes adjacents, et, d'autre part, de faire migrer l'âme centrale desdits torons externes pour que celle-ci remplisse les interstices présents entre lesdites deux couches et entre lesdits fils constitutifs de chaque toron externe.
  • De cette manière, il est réalisé un câble de traction et de levage perfectionné en conservant la qualité d'origine du câble et sans créer d'indentations internes entre les composants dudit câble. L'amplitude de la déformation des torons externes pour devenir plats, reste inférieure à la capacité de déformation de leur âme centrale. Cette déformation demeure dans la limite d'écrasement plastique des torons métalliques externes.
  • De préférence, le martelage est rotatif et longitudinal, et réalisé simultanément sur toute la circonférence du câble.
  • Le martelage rotatif autorise une précision en diamètre avec une tolérance inégalable comparée aux autres technologies avec une dispersion infime, notamment plus ou moins maximum 1%, et stable.
  • L'opération de martelage rotatif est compatible avec tous les types d'imprégnation (extrusion à chaud : polypropylène et autres matériaux cités, ou imprégnation à froid type polyuréthane).
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le martelage est successif et continu sur toute la longueur du câble.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est réalisée ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
    • la figure 1 est une représentation schématique en section transversale d'un câble de traction et de levage selon l'art antérieur ;
    • la figure 2 est une représentation schématique illustrant en section transversale un câble à une étape intermédiaire du martelage ;
    • la figure 3 est une représentation schématique en section transversale du câble selon l'invention ;
    • la figure 4 est une représentation schématique en section transversale du câble selon l'invention, celui-ci étant imprégné d'une matière plastique.
    EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION
  • En référence à la figure 1, un câble de traction (C) bien connu de l'état de la technique est du type comprenant des torons métalliques internes (2) torsadés selon un premier sens de rotation autour d'un noyau central (3). Le noyau central (3) est notamment formé par un jonc en matière plastique ou en fibres synthétiques ou autre support en acier ou autre métal type fil en aluminium ou équivalent (acier doux, zinc...)
  • Un tel câble (C) comprend également au moins une couche de torons métalliques externes (4) torsadés selon un deuxième sens de rotation, opposé au premier pour les câbles anti giratoires.
  • Pour les autres types de constructions les torons externes peuvent être torsadés dans le même sens que les torons du noyau interne appelé "âme" et autour desdits torons métalliques internes (2). Chaque toron métallique (2, 4) est constitué par une pluralité de fils métalliques torsadée (2a, 4a). Chaque toron métallique externe (4) comprend une âme centrale (5) en matière plastique déformable, tel qu'un plastique du type polypropylène, ou polyamide ou équivalent, ou bien est constituée d'un assemblage de fibres synthétiques.
  • Pour parvenir au câble (1) selon l'invention, à partir d'un tel câble (C) de l'état de la technique, il faut marteler sa circonférence afin d'écraser et d'aplatir les torons métalliques externes de façon ordonnée (4). Le martelage est notamment rotatif et réalisé simultanément sur toute la circonférence dudit câble (C). Le martelage est aussi successif sur la longueur dudit câble (C) selon une avance régulière et constante dudit câble. Le martelage est réalisé par des filières de forme adaptée au diamètre final du câble autorisant une maîtrise précise de l'amplitude de l'écrasement. Les filières tournent autour du câble pendant son défilement longitudinal à vitesse constante.
  • En référence à la figure 2 illustrant une étape intermédiaire du martelage, on peut observer que les torons métalliques externes (4) diminuent en diamètre pour devenir plats. L'âme centrale (5) des torons externes se déforme également en se diffusant dans les espaces libres entre les fils desdits torons.
  • Enfin, aux figures 3 et 4, les torons métalliques externes (4) sont totalement écrasés et plats de sorte que les fils métalliques (4a) constitutifs de chaque toron métallique externe (4) sont agencés selon deux couches, voire plus. Par ailleurs, les deux couches sont en contact l'une avec l'autre, et sont en alignement par rapport aux deux couches du toron métallique externe (4) adjacent.
  • Suite au martelage, l'âme centrale (5) de chaque toron métallique externe (4) s'est déformée et a migré afin de remplir les interstices présents entre lesdites deux couches et entre lesdits fils métalliques (4a) constitutifs de chaque toron métallique externe (4).
  • Pour de meilleures performances mécaniques, le câble (1) selon l'invention peut être imprégné d'une matière plastique (6) du type polypropylène, polyuréthane, polyéthylène ou équivalent,...ou autre type polyamide (Nylon® ou Rilsan®) selon une technique bien connue de l'homme du métier, et par exemple par extrusion ou imprégnation à froid. La matière plastique (6) est avantageusement imprégnée avant l'opération de martelage et entre les torons métalliques internes (2) et les torons métalliques externes (4).
  • De ce qui précède, on obtient alors un câble de traction et de levage (1) dont la surface externe est régulière et cylindrique, et dont les performances mécaniques sont très nettement améliorées par rapport à celles des câbles de traction (C) de l'état de la technique actuelle.

Claims (10)

  1. Câble de traction et de levage (1) comprenant des torons métalliques internes (2) torsadés entre eux, et au moins une couche de torons métalliques externes (4) torsadés autour desdits torons métalliques internes (2), chaque toron métallique externe (4) comprenant une âme centrale (5) en matière plastique déformable, caractérisé en ce que lesdits torons métalliques externes (4) sont écrasés et aplatis, de manière à ce que les fils (4a) constitutifs de chaque toron externe (4) sont agencés selon au moins deux couches, en contact l'une avec l'autre, et en alignement par rapport aux au moins deux couches correspondantes des torons externes (4) adjacents, ladite âme centrale (5) de chaque toron externe (4) ayant migrée afin de remplir les interstices présents entre lesdites deux couches et entre lesdits fils (4a) constitutifs de chaque toron externe (4).
  2. Câble de traction et de levage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa surface externe est régulière et cylindrique.
  3. Câble de traction et de levage (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les torons métalliques internes (2) sont torsadés entre eux autour d'un noyau (3) en matière plastique ou en fibres synthétiques ou en fil d'acier ou d'aluminium
  4. Câble de traction et de levage (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'âme centrale des torons externes (4) est réalisée en polypropylène, ou est en polyamide ou équivalent, ou est un assemblage de fibres synthétiques.
  5. Câble de traction et de levage (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un matériau plastique est imprégné dans ledit câble (1) entre les torons métalliques internes (2) et les torons métalliques externes (4).
  6. Câble de traction et de levage (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est dépourvu d'indentations franches entre respectivement les fils des torons externes (4) et les torons internes (2).
  7. Câble de traction et de levage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les torons métalliques internes (2) sont torsadés entre eux selon un premier sens de rotation, et les torons métalliques externes (4) sont torsadés autour des torons métalliques internes (2) selon un deuxième sens de rotation, opposé au premier.
  8. Procédé de réalisation d'un câble de traction et de levage comprenant des torons métalliques internes (2) torsadés entre eux, et au moins une couche de torons métalliques externes (4) torsadés autour desdits torons métalliques internes (2), chaque toron métallique externe (4) comprenant une âme centrale (5) en matière plastique déformable, caractérisé en ce que ledit procédé consiste à réaliser une opération de martelage de la circonférence dudit câble afin, d'une part, d'écraser et d'aplatir les torons métalliques externes (4) de sorte que les fils (4a) constitutifs de chaque toron externe se conforment selon au moins deux couches, en contact l'une avec l'autre, et en alignement par rapport aux au moins deux couches correspondantes des torons externes (4) adjacents, et, d'autre part, de faire migrer l'âme centrale (5) desdits torons externes (4) afin que celle-ci remplisse les interstices présents entre lesdites deux couches et entre lesdits fils (4a) constitutifs de chaque toron externe (4).
  9. Procédé de réalisation d'un câble de traction et de levage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le martelage est rotatif et réalisé simultanément sur toute la circonférence du câble et avec défilement longitudinal du câble à vitesse constante.
  10. Procédé de réalisation d'un câble de traction et de levage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le martelage rotatif est successif sur toute la longueur du câble.
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