EP4587637A1 - Drehungsfreies drahtseil, verfahren zu dessen herstellung sowie hubvorrichtung mit einem trommelantrieb - Google Patents

Drehungsfreies drahtseil, verfahren zu dessen herstellung sowie hubvorrichtung mit einem trommelantrieb

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EP4587637A1
EP4587637A1 EP24783282.7A EP24783282A EP4587637A1 EP 4587637 A1 EP4587637 A1 EP 4587637A1 EP 24783282 A EP24783282 A EP 24783282A EP 4587637 A1 EP4587637 A1 EP 4587637A1
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EP
European Patent Office
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rope
core
core rope
wire rope
strands
Prior art date
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EP4587637B1 (de
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Marco ELIG
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Kiswire Ltd
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Verope Ag
Kv R&d Center GmbH
Kiswire Ltd
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    • D07B5/00—Making ropes or cables from special materials or of particular form
    • D07B5/007—Making ropes or cables from special materials or of particular form comprising postformed and thereby radially plastically deformed elements

Definitions

  • the invention relates to a rotation-resistant wire rope, in particular a rotation-resistant round strand rope, which has a core rope and outer strands surrounding the core rope, which form a single outer strand layer.
  • the invention relates to a method for producing a rotation-resistant wire rope and to a lifting device with a drum drive, which has a rotation-resistant wire rope according to the invention, wherein this rope is designed as a running rope.
  • a hammered, non-rotation-resistant wire rope is known from DE 20 2013 102 594 U1.
  • Rotation-resistant wire ropes are known from DE 39 37 588 A1, CH 545881 A, DE 29 49 754 C2, and "Special Wire Ropes // Spezialdrahtseile / The Premium Line" (available on September 25, 2024, at https://www.casar.de/Portals/0/Documents/Product-Specs/powerplast.pdf).
  • Each of these known wire ropes has a core rope that is completely embedded in a plastic matrix, meaning its core strands are completely surrounded by the plastic of the matrix.
  • Whether a wire rope is rotation-resistant can be determined by a standardized test described in ISO 21669 (“Steel wire ropes - Determination of rotational properties”; as of February 2005):
  • a rotation angle (p of the wire rope) is determined, around which the wire rope can rotate at specified load. For a rotation-resistant wire rope, the following applies: - 360° ⁇ (p ⁇ 360°.
  • the invention is based on the object of creating a particularly stable, rotation-free wire rope of the type mentioned above with a long service life.
  • the invention is based on the object of creating a device with a drum drive which is particularly low-maintenance.
  • a rotation-resistant wire rope according to the invention when loaded, a relative movement of adjacent core rope inner strands can occur both in a longitudinal direction and in a circumferential direction.
  • the inventor has discovered that by using a core rope of the aforementioned design, a rotation-resistant wire rope with a particularly high actual breaking force F m is created, despite a relatively low core rope fill factor.
  • the higher the fill factor the more fracture-resistant a wire rope is.
  • the fill factor is the ratio of the wire cross-section of all wires forming the wire rope to the wire rope cross-section.
  • a fill factor of 0.70 means that a wire rope cross-section consists of 70% wires forming the wire rope.
  • a wire rope according to the invention with a core rope of the type mentioned has a higher actual breaking force F m than a wire rope of the same design with a higher core rope fill factor, despite a lower core rope fill factor.
  • the inventor has overcome the technical prejudice that a high fill factor is necessary for high breaking strength, which is expressed by the actual breaking force F m .
  • the actual breaking force F m is a general term for a wire rope property known to the expert and can be determined according to DIN EN 12385-3 (version: 01/2009), section 6.4).
  • Wire ropes are classified into so-called rope strength classes, with a rope strength class representing ropes with a specific actual breaking force F m .
  • a rope strength class representing ropes with a specific actual breaking force F m .
  • the wires forming the wire rope must achieve certain tensile strengths defined in standards. Since wires with high tensile strength are brittle, wire ropes with a high actual breaking force F m usually have low fatigue strength under reversed bending.
  • a rotation-resistant wire rope according to the invention with a core rope of the type mentioned has a higher actual breaking force F m than a comparable rotation-resistant wire rope with a core rope known from the prior art
  • the wire rope according to the invention can be manufactured using wires with lower tensile strength, while still achieving a required higher rope strength class.
  • Such wires with lower tensile strength are less brittle, so that a rotation-resistant wire rope according to the invention with particularly good fatigue strength under reversed bending and, at the same time, a high actual breaking force F m is created.
  • Elastomers or thermoplastics are particularly suitable as plastics for forming the plastic matrix, especially polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
  • core rope inner strands fully embedded in the plastic matrix and core rope outer strands partially embedded in the plastic matrix already result in an improvement in mechanical properties. This is surprising, since it is known from the prior art that a core rope must be fully embedded in a plastic matrix in order to achieve high fatigue strengths when used as a running wire rope.
  • the core rope outer strand areas facing the core rope inner strands are surrounded by plastic, they are movable in a rope longitudinal direction relative to the core rope inner strands and do not lie directly against each other.
  • the core rope outer strands of the core rope are only inserted into the plastic matrix with the core rope outer strand regions facing the core rope inner strands, and the core rope outer strand regions facing away from the core rope inner strands are not inserted into the plastic matrix.
  • Partially embedding the core rope into the plastic matrix ensures that the core rope's outer strands are movable relative to the core rope's inner strands. At the same time, the outer strands are in direct contact with the core rope's outer strands.
  • encapsulating all core rope strands in a plastic matrix is advantageously not necessary to achieve better properties. Furthermore, a rotation-resistant rope is created that can be manufactured using less plastic.
  • adjacent core rope outer strands are separated from one another by the plastic matrix, which extends from the core rope inner strands in the radial direction of the wire rope to the core rope outer strands, wherein the plastic matrix extends in the radial direction of the core rope only to such an extent that core rope outer strand regions facing away from the core rope inner strands are not incorporated into the plastic matrix.
  • adjacent core rope strands in the radial or circumferential direction are not directly adjacent to one another. This ensures particularly good relative mobility of the core rope strands, even though the core rope outer strands are only partially embedded in the plastic matrix in their circumferential direction.
  • the core rope is compacted.
  • a compacted core rope differs from a core rope made from compacted strands in that the compaction only takes place after the core rope has been manufactured. Compaction takes place before an outer strand layer is applied to the core rope.
  • the core rope is preferably hammered. Other compaction processes are conceivable.
  • Compacting the core rope also creates a flat and smooth core rope surface.
  • An outer strand layer, which is applied to the core rope to form the wire rope, can, for example, be applied directly to the flat and smooth surface. Damage caused by individual wires of core rope outer strands touching outer strands of the rotation-resistant wire rope can be advantageously prevented.
  • Another advantage is that the outer strands of the wire rope are movable relative to the core rope, meaning they can slide along the flat and smooth core rope surface when the wire rope is loaded. This prevents stress conditions that could damage the wires.
  • core rope strands in particular core rope inner strands and/or core rope outer strands, may already be compacted.
  • each of the strands forming the core rope can be compacted before being stranded into the core rope, and the core rope itself can be further compacted after its manufacture.
  • the outer strands are applied directly to the core rope.
  • a further increase in mechanical properties, in particular an increase in fatigue strength, is possible when the core rope is additionally compacted.
  • break-resistant and fatigue-resistant wire ropes for use as running wire ropes can only be created if friction between wires of adjacent strands is largely prevented.
  • This can be achieved, for example, by a plastic layer between the core rope and the outer strand layer.
  • the outer strand layer can be applied directly to the core rope in such a way that adjacent wires of the core rope's outer strands and the outer wires of the outer strands directly abut one another in the radial direction.
  • the inventor has recognized that by applying an outer strand layer directly to the core rope, a rotation-free wire rope is created that is particularly break-resistant.
  • the wire rope has a sheath between the core rope and the outer strand layer, preferably made of a plastic, which has no connection to the plastic matrix.
  • the sheath surrounds the core rope in the manner of a sheath, which can be produced in particular by an additional process step, and into which the core rope is inserted.
  • connection means that a clear separation is possible between the plastic surrounding the core rope's inner strands and the plastic sheath, which has no connection to the plastic matrix. This is made possible, in particular, by a separation plane formed between the plastic matrix and the plastic sheath.
  • the separation plane creates a sliding plane that allows relative mobility of the outer strands to the core rope in a rope's longitudinal direction.
  • Such a sheathing further improves the relative mobility of the core rope to the outer strand layer, whereby such a rotation-resistant wire rope according to the invention is particularly durable, even under high loads, for example winding and unwinding from a wire rope drum.
  • a plastic matrix surrounding the core rope inner strands is made of a different plastic than the plastic sheath of the core rope.
  • core rope outer strands of the core rope are embedded in the plastic matrix with the core rope outer strand regions facing the core rope inner strands, and core rope outer strand regions facing away from the core rope inner strands are introduced into a sheath formed from a plastic and arranged between the core rope and the outer strand layer, wherein the sheath has no connection to the plastic matrix and completely surrounds the core rope in a circumferential direction.
  • the sheath surrounding the core rope which in particular has no connection to the plastic matrix, forms a separation plane, thereby creating a sliding plane that enables relative mobility of the outer strands to the core rope in a longitudinal direction of the rope.
  • a particularly fatigue-resistant, in particular bending-fatigue-resistant wire rope is created, which is particularly suitable for use as a running wire rope.
  • the core rope is a parallel lay rope.
  • the core outer strands of a core rope are arranged between circumferentially adjacent outer strands of a first outer strand layer due to the manufacturing process.
  • a core rope with a 1+8+8 design results in a particularly fracture-resistant and fatigue-resistant rotation-resistant wire rope, whose mechanical properties are between 30% and 60% better than those of known rotation-resistant wire ropes.
  • a core rope with a 1+8+8 design is a wire rope in which the core rope has eight core rope inner strands (first "+8") surrounding an innermost core rope inner strand ("1"), which are surrounded by eight core rope outer strands (second "+8").
  • Filler rope of the type 1 + n + n F + 2n, where n 3, 4, 5 ... and nF is a number of so-called filler wires, or for a
  • Warrington rope of the type 1 + n + (n + n), where n 3, 4, 5 ..., or for a
  • the actual breaking force F m of a wire rope increases or decreases linearly with its cross-sectional area, whereby this relationship applies in particular for a wire rope nominal diameter between 10 mm and 60 mm.
  • an actual breaking force F m1 is determined for a first wire rope Di with a diameter d without core rope inner strands embedded in a plastic matrix. This value corresponds to 100% of the actual breaking force F m1 of the first wire rope Di and is a reference value.
  • An actual breaking force F m2 is then determined for a second wire rope D 2 with a diameter d, this wire rope D 2 having core rope inner strands embedded in a plastic matrix. The value for the actual breaking force F m2 of the second rope D 2 is then related to the actual breaking force F mi of the first rope Di. This ratio is the relative actual breaking force.
  • the ratio F m2 /F mi is between 1.03 and 1.45.
  • a service life is defined as the number of bending cycles until a wire rope breaks.
  • the so-called 100% discard limit is the number of bending cycles a wire rope can withstand before it can no longer be safely used. Once this discard limit is reached, the wire rope must be replaced.
  • the number of bending cycles required to reach 100% discard is always less than the wire rope's service life. The longer the service life and the higher the discard, the greater the wire rope's resistance to bending cycles.
  • the discard age AT and the service life Li are determined using the above-mentioned test for a first wire rope Di with a diameter d without a matrix embedded core rope inner strands are determined, whereby these determined values for the discard age Ai and the service life Li of the first wire rope Di each correspond to 100% and are each a reference value.
  • a lifting device according to the invention with a drum drive, in particular a crawler crane, has a rotation-free wire rope according to the invention which is designed as a running rope.
  • FIG. 1 a-d Several embodiments of a rotation-resistant wire rope according to the invention in cross section,
  • a rotation-resistant wire rope 1 shown schematically in cross-section in Fig. 1c differs from that shown in Fig. 1a in that a core rope 2 is compacted, creating a smooth and flat core rope surface 12.
  • All wire ropes D b D 2 , D r and D 2 used to determine the wire rope properties shown in Fig. 2 a, b have a core rope of construction 1 + 8 + 8, whereby the core rope inner strands and core rope outer strands are compacted before being stranded to form the core rope.
  • a single outer strand layer comprises 16 outer strands of construction 1 + 6, i.e., a single core wire ("1") is stranded with six wires ("+6") surrounding the core wire to form the outer strand.
  • each wire rope D 1 ; D 2 , D r and D 2 is 22 mm in this embodiment.
  • All core rope strands were compacted into a core rope before being stranded.
  • the D 2 wire rope differs from the DT wire rope in that one core rope of the D 2 wire rope is compacted. Neither of the Di and D 2 wire ropes has core rope inner strands embedded in a plastic matrix.
  • the D r wire rope differs from the DT wire rope in that only the inner core strands of the D r core rope are embedded in a plastic matrix. Neither of the DT and D r wire ropes has a compacted core rope.
  • the D 2 wire rope differs from the D 2 wire rope in that only the inner core strands of the D 2 wire rope are embedded in a plastic matrix. Both D 2 and D 2 wire ropes have a compacted core rope.
  • wire ropes D r and D 2 are the core rope outer strands completely inserted into the plastic matrix in which the core rope inner strands are embedded, but only the core rope outer strand regions facing the core rope inner strands are surrounded by plastic in the manner shown in Fig. 1 a, c.
  • the breaking force of the wire rope DT is F m1 , that of the wire rope D 2 is F m2 , that of the wire rope D r is F mV and that of the wire rope D 2 is F m2 .
  • the discard age is the so-called 100% discard age, i.e. the wire rope must be replaced for the continued safe operation of a device guiding the wire rope.
  • the service life of the wire rope Di is L, that of the wire rope D 2 is L 2 , that of the wire rope D r is L r and that of the wire rope D 2 is L 2 .
  • the ratio A 2 to Ai is formed.
  • the relative 100% discard age of the other wire ropes is determined in an analogous manner with reference to the 100% discard age AT of wire rope D ⁇

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  • Ropes Or Cables (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein drehungsfreies Drahtseil (1; D1', D2'), insbesondere ein drehungsfreies Rundlitzenseil, das ein Kernseil (2) sowie das Kernseil umgebende Außenlitzen (4), die eine einzige Außenlitzenlage (3) bilden, aufweist. Zweckmäßigerweise umfasst das Kernseil (2) mehrere Kernseilinnenlitzen (5, 6), die in eine Kunststoffmatrix (9) eingebracht sind, und die von Kernseilaußenlitzen (8), die eine Kernseilaußenlitzenlage (7) bilden, umgeben sind. Vorteilhaft kann eine Relativbewegung der Kernseillitzen sowohl in einer Längsrichtung als auch in einer Umfangsrichtung erfolgen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines drehungsfreien Drahtseils sowie eine Hubvorrichtung mit einem Trommelantrieb, die ein erfindungsgemäßes drehungsfreies Drahtseil aufweist, wobei dieses als laufendes Seil ausgebildet ist.

Description

Beschreibung:
„Drehungsfreies Drahtseil, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Hubvorrichtung mit einem
Trommelantrieb“
Die Erfindung betrifft ein drehungsfreies Drahtseil, insbesondere ein drehungsfreies Rundlitzenseil, das ein Kernseil sowie das Kernseil umgebende Außenlitzen, die eine einzige Außenlitzenlage bilden, aufweist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines drehungsfreien Drahtseils sowie eine Hubvorrichtung mit einem Trommelantrieb, die ein erfindungsgemäßes drehungsfreies Drahtseil aufweist, wobei dieses Seil als laufendes Seil ausgebildet ist.
Aus DE 20 2013 102 594 U1 ist ein gehämmertes, nicht drehungsfreies Drahtseil bekannt. Drehungsfreie Drahtseile sind aus DE 39 37 588 A1 , CH 545881 A, DE 29 49 754 C2 und „Special Wire Ropes // Spezialdrahtseile / The Premium Line“ (am 25.09.2024 abrufbar unter https://www.casar.de/Portals/0/Documents/Product-Specs/powerplast.pdf) bekannt. Jedes dieser bekannten Drahtseile weist ein Kernseil auf, das vollständig in eine Kunststoff matrix eingebettet ist, das heißt dessen Kernlitzen sind vollständig von Kunststoff der Matrix umgeben.
Damit die Kunststoffmatrix geschaffen werden kann, ist aus dem Stand der Technik, insbesondere der DE 39 37 588 A1 , außerdem bekannt, dass unvollständige Litzen ein Kernseil bilden. Unvollständig bedeutet, dass einzelne Litzendrähte bei Herstellung der Litzen weggelassen wurden, wodurch ein Kanal gebildet wird, durch den ein eine Kunststoffmatrix bildender Kunststoff bei einer Kernseilherstellung in das Kernseil einströmen und die Kernseillitzen vollständig umgeben kann.
Ob ein Drahtseil drehungsfrei ist, kann durch einen in der ISO 21669 („Drahtseile aus Stahldraht - Ermittlung der Dreheigenschaften“; Stand: 02/2005) beschriebenen genormten Versuch festgestellt werden:
Ein Drahtseil einer Länge von 1000 x d (d = Drahtseilnenndurchmesser) wird durch eine Kraft F zugbelastet, wobei die Kraft F 20% einer Mindestbruchkraft (= Fmin) des Drahtseils entspricht. Bestimmt wird ein Drehwinkel (p des Drahtseils, um den sich das Drahtseil bei ge- nannter Belastung um seine Längsachse dreht. Für ein drehungsfreies Drahtseil gilt: - 360° < (p < 360°.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders stabiles drehungsfreies Drahtseil der eingangs genannten Art mit langer Lebensdauer zu schaffen.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem Trommelantrieb zu schaffen, die besonders wartungsarm ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Kernseil mehrere Kernseilinnenlitzen umfasst, die in eine Kunststoff matrix eingebracht sind, und die von Kernseilaußenlitzen, die eine Kernseilaußenlitzenlage bilden, umgeben sind.
Dadurch, dass lediglich die Kernseilinnenlitzen in einer Umfangsrichtung vollständig in die Kunststoff matrix eingebettet sind, liegen diese nicht unmittelbar aneinander an und sind dadurch bei Belastung eines erfindungsgemäßen drehungsfreien Drahtseils, beispielsweise bei Verwendung als laufendes Drahtseil in einer Vorrichtung mit einem Trommelantrieb wie einem Kran, relativ zueinander bewegbar. Vorteilhaft kann bei Belastung eine Relativbewegung benachbarter Kernseilinnenlitzen sowohl in einer Längsrichtung als auch in einer Umfangsrichtung erfolgen.
Der Erfinder hat festgestellt, dass durch Verwendung eines Kernseils der genannten Machart trotz eines relativ geringen Kernseilfüllfaktors ein drehungsfreies Drahtseil mit einer besonders hohen tatsächlichen Bruchkraft Fm geschaffen wird. Gemäß Stand der Technik ist ein Drahtseil umso bruchfester, je größer der Füllfaktor ist. Der Füllfaktor ist dabei das Verhältnis aus einem Drahtquerschnitt aller das Drahtseil bildenden Drähte bezogen auf den Drahtseilquerschnitt.
Ein Füllfaktor von 0,70 bedeutet beispielsweise, dass ein Drahtseilquerschnitt zu 70% aus das Drahtseil bildenden Drähten besteht.
Insbesondere hat der Erfinder überraschend festgestellt, dass ein erfindungsgemäßes Drahtseil mit einem Kernseil der genannten Art trotz eines geringeren Kernseilfüllfaktors eine höhere tatsächliche Bruchkraft Fm aufweist als ein Drahtseil gleicher Machart mit höherem Kernseilfüllfaktor. Insgesamt hat der Erfinder das technische Vorurteil überkommen, wonach ein hoher Füllfaktor für eine hohe Bruchfestigkeit, die mit der tatsächlichen Bruchkraft Fm ausgedrückt wird, erforderlich ist.
Die tatsächliche Bruchkraft Fm ist ein dem Fachmann bekannter, allgemeiner Begriff für eine Drahtseileigenschaft und gemäß DIN EN 12385-3 (Fassung: 01/2009), dort Abschnitt 6.4) bestimmbar.
Drahtseile werden in sogenannte Seilfestigkeitsklassen eingeordnet, wobei eine Seilfestigkeitsklasse für Seile einer bestimmtem tatsächlichen Bruchkraft Fm steht. Damit eine hohe tatsächliche Bruchkraft Fm erreichbar ist, müssen das Drahtseil bildende Drähte bestimmte aus Normen bekannte Zugfestigkeiten erreichen. Da hoch zugfeste Drähte spröde sind, sind Drahtseile mit hoher tatsächlicher Bruchkraft Fm üblicherweise wenig biegewechselfest. Dadurch, dass ein erfindungsgemäßes drehungsfreies Drahtseil mit einem Kernseil der genannten Art eine höhere tatsächliche Bruchkraft Fm als ein vergleichbares drehungsfreies Drahtseil mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Kernseil aufweist, kann das erfindungsgemäße Drahtseil unter Verwendung von Drähten mit geringerer Zugfestigkeit hergestellt werden, wobei dennoch eine erforderliche höhere Seilfestigkeitsklasse erreichbar ist. Solche Drähte mit geringerer Zugfestigkeit sind weniger spröde, so dass ein erfindungsgemäßes drehungsfreies Drahtseil mit besonders guter Biegewechselfestigkeit bei gleichzeitig hoher tatsächlicher Bruchkraft Fm geschaffen wird.
Als Kunststoffe zur Bildung der Kunststoffmatrix sind Elastomere oder Thermoplaste besonders geeignet, insbesondere Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP).
Zweckmäßigerweise sind ausschließlich die mehreren Kernseilinnenlitzen des Kernseils vollständig in die Kunststoffmatrix eingebracht.
Der Erfinder hat erkannt, dass zur Herstellung eines besonders dauerfesten Drahtseils nicht das gesamte Kernseil in eine Kunststoffmatrix eingebracht werden muss, sondern es überraschenderweise bereits ausreichend ist, wenn Kernseilinnenlitzen vollständig von Kunststoff umgeben und in die Kunststoff matrix eingebettet sind.
Vorteilhaft wird ein einfach herstellbares, dauerfestes Drahtseil geschaffen, das insbesondere als laufendes Drahtseil in einer Vorrichtung mit einem Trommelantrieb verwendbar ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung liegen die Kernseilaußenlitzen, die nur bereichsweise in die Kunststoff matrix eingebettet sind, mit den Kernseilinnenlitzen abgewandten Kernseilaußenlitzenbereichen unmittelbar an die Außenlitzen an.
Der Erfinder hat festgestellt, dass vollständig in die Kunststoffmatrix eingebettete Kernseilinnenlitzen und teilweise in die Kunststoffmatrix eingebettete Kernseilaußenlitzen bereits eine Steigerung der mechanischen Eigenschaften bewirken. Dies ist überraschend, da aus dem Stand der Technik bekannt ist, dass ein Kernseil vollständig in eine Kunststoff matrix eingebettet sein muss, damit überhaupt hohe Dauerfestigkeiten bei Verwendung des Drahtseils als laufendes Drahtseil erreichbar sind.
Dadurch, dass den Kernseilinnenlitzen zugewandte Kernseilaußenlitzenbereiche von Kunststoff umgeben sind, sind diese in einer Seillängsrichtung relativ zu den Kernseilinnenlitzen bewegbar und liegen nicht unmittelbar aneinander an.
Überraschend hat der Erfinder festgestellt, dass eine hohe Dauerfestigkeit, die sich beispielsweise in einer hohen Anzahl an Biegewechseln bis zur Ablegereife äußert, möglich ist, obwohl die Außenlitzen eines erfindungsgemäßen drehungsfreien Drahtseils unmittelbar an Kernseilaußenlitzen anliegen. Dies ist deshalb überraschend, da der Stand der Technik lehrt, dass zwischen Kernseil und Außenlitzen eine Kunststoffzwischenlage erforderlich ist, die einen unmittelbaren Kontakt benachbarter Drähte verhindert, wodurch ein geringerer Verschleiß auftritt und eine Drahtseillebensdauer verlängert wird.
Zweckmäßigerweise sind die Kernseilaußenlitzen des Kernseils lediglich mit den Kernseilinnenlitzen zugewandten Kernseilaußenlitzenbereichen in die Kunststoffmatrix eingebracht, und den Kernseilinnenlitzen abgewandte Kernseilaußenlitzenbereiche sind nicht in die Kunststoffmatrix eingebracht.
Durch die teilweise Einbringung in die Kunststoffmatrix wird sichergestellt, dass die Kernseilaußenlitzen relativ zu den Kernseilinnenlitzen bewegbar sind. Gleichzeitig liegen die Außenlitzen unmittelbar an die Kernseilaußenlitzen an.
Es hat sich als vorteilhaft für eine hohe Biegewechselfestigkeit herausgestellt, wenn die Kernseilaußenlitzen mit zumindest einer Hälfte ihrer Grundfläche, die den Kernseilinnenlitzen zugewandt ist, in die Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Der Erfinder hat überraschend festgestellt, dass eine Einbringung sämtlicher Kernseillitzen in eine Kunststoffmatrix vorteilhaft nicht erforderlich ist, um bessere Eigenschaften zu erreichen. Es wird außerdem ein drehungsfreies Seil geschaffen, das mit weniger Kunststoff herstellbar ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind benachbarte Kernseilaußenlitzen durch die Kunststoffmatrix, die sich von den Kernseilinnenlitzen in radialer Richtung des Drahtseils zu den Kernseilaußenlitzen erstreckt, voneinander getrennt, wobei sich die Kunststoffmatrix in radialer Richtung des Kernseil nur soweit erstreckt, dass den Kernseilinnenlitzen abgewandte Kernseilaußenlitzenbereiche nicht in die Kunststoff matrix eingebracht sind.
Es hat sich als vorteilhaft für eine hohe Biegewechselfestigkeit herausgestellt, wenn die Kernseilaußenlitzen mit zumindest einer Hälfte ihrer Grundfläche, die den Kernseilinnenlitzen zugewandt ist, in die Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Vorteilhaft liegen in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung benachbarte Kernseillitzen nicht unmittelbar aneinander an. Eine besonders gute relative Bewegbarkeit der Kernseillitzen zueinander ist sichergestellt, obwohl die Kernseilaußenlitzen nur teilweise in ihrer Umfangsrichtung in die Kunststoff matrix eingebettet sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Kernseil verdichtet.
Vorzugsweise ist ausschließlich das Kernseil verdichtet, nicht hingegen das gesamte Drahtseil. Ein verdichtetes Kernseil unterscheidet sich von einem Kernseil, das aus verdichteten Litzen hergestellt wird dadurch, dass die Verdichtung erst nach einer Kernseilherstellung er- folgt. Eine Verdichtung erfolgt vor einer Aufbringung einer Außenlitzenlage auf das Kernseil. Vorzugsweise ist das Kernseil gehämmert. Andere Verdichtungsverfahren sind denkbar. Durch Verdichtung des Kernseils wird außerdem eine ebene und glatte Kernseiloberfläche geschaffen. Eine Außenlitzenlage, die zur Bildung des Drahtseils auf das Kernseil aufgebracht wird, kann beispielsweise unmittelbar auf die ebene und glatte Oberfläche aufgebracht werden. Beschädigungen, die durch Aneinanderliegen einzelner Drähte von Kernseilaußenlitzen an Außenlitzen des drehungsfreien Drahtseils entstehen, können vorteilhaft verhindert werden.
Weiter vorteilhaft sind die Außenlitzen des Drahtseils relativ zu dem Kernseil bewegbar, das heißt sie können auf der ebenen und glatten Kernseiloberfläche bei Belastung des Drahtseils entlanggleiten. Drähte beschädigende Belastungszustände werden verhindert.
Es versteht sich, dass bereits Kernseillitzen, insbesondere Kernseilinnenlitzen und/oder Kernseilaußenlitzen, verdichtet sein können. Dazu kann jede der das Kernseil bildenden Litzen vor deren Verseilung zu dem Kernseil verdichtet werden und das Kernseil als solches kann nach dessen Herstellung zusätzlich verdichtet werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Außenlitzen unmittelbar auf das Kernseil aufgebracht.
Eine weitere Steigerung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere eine Erhöhung der Biegewechselfestigkeit ist möglich, wann das Kernseil zusätzlich verdichtet ist.
Diese Erkenntnis ist überraschend, da der Stand der Technik lehrt, dass bruchfeste und dauerfeste Drahtseile zur Verwendung als laufende Drahtseile nur dann geschaffen werden können, wenn Reibung zwischen Drähten benachbarter Litzen weitestgehend verhindert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Kunststoffschicht zwischen Kernseil und Außenlitzenlage bewirkt werden. Diese ist erfindungsgemäß jedoch nicht erforderlich, vielmehr kann die Außenlitzenlage derart unmittelbar auf das Kernseil aufgebracht werden, dass in radialer Richtung benachbarte Drähte von Kernseilaußenlitzen und Außendrähte von Außenlitzen unmittelbar aneinander anliegen.
Der Erfinder hat erkannt, dass durch Aufbringung einer Außenlitzenlage unmittelbar auf das Kernseil ein drehungsfreies Drahtseil geschaffen wird, das besonders bruchfest ist.
Zweckmäßigerweise weist das Drahtseil zwischen dem Kernseil und der Außenlitzenlage eine vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildete Umhüllung auf, die keine Verbindung zu der Kunststoff matrix aufweist.
Die Umhüllung umgibt das Kernseil in der Art eine Hülle, die insbesondere durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt herstellbar ist, und in die das Kernseil eingebracht ist.
Keine Verbindung bedeutet, dass eine klare Trennung von Kernseilinnenlitzen umgebendem Kunststoff und der aus Kunststoff gebildeten Umhüllung, die keine Verbindung zu der Kunststoffmatrix aufweist, möglich ist. Insbesondere ist dies durch eine Trennebene möglich, die zwischen der Kunststoff matrix und der Kunststoffumhüllung ausgebildet ist. Durch die Trennebene wird eine Gleitebene geschaffen, die eine relative Bewegbarkeit der Außenlitzen zu dem Kernseil in einer Seillängsrichtung ermöglicht.
Der Erfinder hat festgestellt, dass eine solche Umhüllung eine weitere Verbesserung einer relativen Bewegbarkeit des Kernseils zu der Außenlitzenlage bewirkt, wodurch ein solches erfindungsgemäßes drehungsfreies Drahtseil besonders lange haltbar ist, selbst bei hohen Belastungen, beispielsweise einem Auf- und Abspulen von einer Drahtseiltrommel.
Obwohl nicht unbedingt erforderlich ist denkbar, dass eine Kernseilinnenlitzen umgebende Kunststoff matrix aus einem anderen Kunststoff gebildet ist als die aus einem Kunststoff gebildete Umhüllung des Kernseils. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Kernseilaußenlitzen des Kernseils mit den Kernseilinnenlitzen zugewandten Kernseilaußenlitzenbereichen in die Kunststoff matrix eingebettet und mit den Kernseilinnenlitzen abgewandten Kernseilaußenlitzenbereiche sind in eine aus einem Kunststoff gebildete, zwischen dem Kernseil und der Außenlitzenlage angeordnete Umhüllung eingebracht, wobei die Umhüllung keine Verbindung zu der Kunststoffmatrix aufweist, und das Kernseil in einer Umfangsrichtung vollständig umgibt.
Durch die das Kernseil umgebende Hülle, die insbesondere keine Verbindung zu der Kunststoffmatrix aufweist, wird eine Trennebene ausgebildet, wodurch eine Gleitebene geschaffen, die eine relative Bewegbarkeit der Außenlitzen zu dem Kernseil in einer Seillängsrichtung ermöglicht.
Vorteilhaft wird ein besonders dauerfestes, insbesondere biegewechselfestes Drahtseil geschaffen, das zur Verwendung als laufendes Drahtseil besonders geeignet ist.
Zweckmäßigerweise ist das Kernseil ein Parallelschlagseil.
Bei einem Parallelschlagseil werden sämtliche Drähte, aus denen das Parallelschlagseil hergestellt wird, in einem einzigen Verfahrensschritt zu Parallelschlaglitzen verlitzt, die wiederum zu dem Parallelschlagseil verseilt werden.
Bei einem Parallelschlagseil sind Kernaußenlitzen eines Kernseils herstellungsbedingt zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Außenlitzen einer ersten Außenlitzenlage angeordnet.
Der Erfinder hat festgestellt, dass ein Kernseil in 1 +8+8-Machart zu einem besonders bruchfesten und biegewechselfesten drehungsfreien Drahtseil führt, dessen mechanische Eigenschaften um zwischen 30 % und 60 % besser sind als bei bekannten drehungsfreien Drahtseilen. Ein Kernseil in 1 +8+8-Machart ist ein Drahtseil, bei dem das Kernseil acht Kernseilinnenlitzen (erste „+8“) aufweist, die eine innerste Kernseilinnenlitze („1“) umgeben, und die von acht Kernseilaußenlitzen (zweite „+8“) umgeben sind.
Für andere Kernseilmacharten wurden überraschend vergleichbar hohe Festigkeitseigenschaften gefunden, beispielsweise für ein
Filler-Seil der Machart 1 + n + nF + 2n, wobei n= 3, 4, 5 ... und nF eine Anzahl an sogenannten Fülldrähten ist, oder für ein
Warrington-Seil der Machart 1 + n + (n + n), wobei n= 3, 4, 5 ..., oder für ein
Seale-Seil der Machart 1 + n + n, wobei n= 3, 4, 5, ..., oder für ein
Warrington-Seale-Seil der Machart 1 + n + (n + n) + 2n, wobei n= 3, 4, 5 ... Ein Überblick über die vorgenannten Macharten sowie Details hierzu sind in der VDI-Richtli- nie 2358 (Fassung: 12/2012) in Kapitel 6.2.1.2. beschrieben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das drehungsfreie Drahtseil eine tatsächliche Bruchkraft Fm auf, die zwischen 3% und 45% höher ist als diejenige tatsächliche Bruchkraft Fm eines Drahtseils derselben Machart, bei dem Kernseilinnenlitzen nicht in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Ein Drahtseil derselben Machart bedeutet, dass die beiden zu vergleichenden Seile ein Kernseil derselben Machart und eine Außenlitzenlage derselben Machart aufweisen. Es versteht sich, dass ein Seildurchmesser ebenfalls gleich ist.
Die tatsächliche Bruchkraft Fm eines Drahtseils nimmt linear mit dessen Drahtseilquerschnittsfläche zu oder ab, wobei dieser Zusammenhang insbesondere für einen Drahtseilnenndurchmesser zwischen 10 mm und 60 mm gilt.
Der Erfinder hat überraschend festgestellt, dass die tatsächliche Bruchkraft Fm durch Kernseilinnenlitzen, die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind, wobei ausschließlich die Kernseilinnenlitzen vollständig in die Kunststoff matrix eingebettet sind, um die genannten Werte im Vergleich zu einem vergleichbaren Drahtseil ohne in eine Kunststoff matrix eingebettete Kernseilinnenlitzen gesteigert werden kann.
Zur Bestimmung der prozentualen Erhöhung wird eine tatsächliche Bruchkraft Fm1 für ein erstes Drahtseil Di mit einem Durchmesser d ohne in eine Kunststoffmatrix eingebettete Kernseilinnenlitzen bestimmt, wobei dieser Wert für die tatsächliche Bruchkraft Fm1 des ersten Drahtseils Di 100% entspricht und ein Referenzwert ist. Danach wird eine tatsächliche Bruchkraft Fm2 für ein zweites Drahtseil D2 mit einem Durchmesser d bestimmt, wobei dieses Drahtseil D2 in eine Kunststoffmatrix eingebettete Kernseilinnenlitzen aufweist. Danach wird der Wert für die tatsächliche Bruchkraft Fm2 des zweiten Seils D2 ins Verhältnis zur tatsächlichen Bruchkraft Fmi des ersten Seils Di gesetzt. Diese Verhältnis ist die relative tatsächliche Bruchkraft.
Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis Fm2/Fmi zwischen 1 ,03 und 1 ,45.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Drahtseil bei einer Nennzugspannung oz von 127 N/mm2 +/- 10 N/mm2 eine Lebensdauer in Biegewechseln auf, die zwischen 3% und 40% höher ist als diejenige Lebensdauer eines Drahtseils derselben Machart, bei dem Kernseilinnenlitzen nicht in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die Nennzugspannung oz, die auch als Seilzugspannung bezeichnet wird, ist definiert als eine Seilzugkraft S dividiert durch einen metallischen Querschnitt, d.h. die Summe von Querschnitten aller das Drahtseil bildenden Drähte (Quelle: FEYRER: Drahtseile, K. Feyrer, K.-H. Wehking, 3. Auflage, SpringerVieweg, 2018, ISBN: 978-3-642-54295-4, dort S. 71 ).
Eine Lebensdauer ist definiert als eine Anzahl an Biegewechseln bis zum Bruch eines Drahtseils.
Die sogenannte 100%-Ablegereife ist eine Anzahl an Biegewechseln, die ein Drahtseil ertragen kann bevor dessen sichere Weiterverwendung nicht mehr möglich ist. Ist die Ablegereife erreicht, muss das Drahtseil ausgetauscht werden.
Eine Anzahl an Biegewechseln, nach denen die 100%-Ablegereife erreicht ist, ist stets kleiner als dessen Lebensdauer. Je höher die Lebensdauer und je höher die Ablegereife, desto biegewechselfester ist ein Drahtseil.
Zur Bestimmung der Lebensdauer wurde ein Versuchsaufbau gemäß R. Verreet, J.-M. Teissier „A new and innovative wire rope bending fatigue machine“ (2005, frei abrufbar unter https ://www.ropetechnology.com/downloads/brochures/bro_a-new-and-innovative-wire-rope- bending-fatigue-machine.pdf; zuletzt aufgerufen am 24.1 1.2023) verwendet. Dabei wird ein Drahtseil über insgesamt fünf Seilscheiben unter Belastung mit einer gewählten Nennzugspannung bis zum Drahtseilbruch geführt (s. ebenda in Fig. 6 bis 8).
Vorteilhaft bei diesem Versuchsaufbau ist, dass das gebrochene Drahtseil Bereiche aufweist, die weniger stark verschlissen sind, so dass an dem gebrochenen Drahtseil außerdem Werte wie ein bestimmter Grad der Ablegereife (20%, 40%, 60%, 80%, 100 %) bestimmbar sind (s. ebenda in Fig. 9). Bei dem Versuch wird somit eine Anzahl an Biegewechseln für jeden Drahtseilbereich bestimmt, wodurch weitere sicherheitsrelevante Parameter des Drahtseils wie ein Grad der Ablegereife, z. B. 100 %-Ablegereife, bestimmbar sind.
Eine Auswertung der Biegewechselfestigkeit erfolgt gemäß DIN ISO 4309 (Fassung: 06/2013).
Der Erfinder hat überraschend festgestellt, dass die Lebensdauer und ein bestimmter Grad der Ablegereife durch Kernseilinnenlitzen, die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind, wobei ausschließlich die Kernseilinnenlitzen vollständig in die Kunststoff matrix eingebettet sind, um vorgenannte Werte im Vergleich zu einem Drahtseil gleicher Machart ohne in eine Kunststoffmatrix eingebettete Kernseilinnenlitzen gesteigert werden können.
Zur Bestimmung der prozentualen Erhöhung werden die Ablegereife AT und die Lebensdauer Li mit vorgenanntem Versuch für ein erstes Drahtseil Di mit einem Durchmesser d ohne in eine Matrix eingebettete Kernseilinnenlitzen bestimmt, wobei diese ermittelten Werte für die Ablegereife Ai und die Lebensdauer Li des ersten Drahtseils Di jeweils 100% entsprechen und jeweils ein Referenzwert sind.
Danach werden die Ablegereife A2 und die Lebensdauer L2 mit vorgenanntem Versuch für ein zweites Drahtseil D2 mit einem Durchmesser d bestimmt, wobei dieses Drahtseil D2 in eine Kunststoff matrix eingebettete Kernseilinnenlitzen aufweist. Danach werden die Werte für die Ablegereife A2 und die Lebensdauer L2 des Drahtseils D2 ins Verhältnis zu dem jeweiligen Wert für die Ablegereife Ai und die Lebensdauer Li des ersten Seils Di gesetzt. Diese Verhältnisse entsprechen der relativen Lebensdauer und der relativen Ablegereife.
Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis L2/LI zwischen 1 ,03 und 1 ,40.
Für die Ablegereife wurden ähnliche Erhöhungen aufgefunden, das heißt das Verhältnis A2/AT beträgt auch zwischen 1 ,03 und 1 ,40.
Die Ablegereife Ab A2 kann dabei eine 100%-Ablegereife sein, oder ein niedrigerer Grad der Ablegereife.
Zweckmäßigerweise weist das drehungsfreie Drahtseil eine tatsächliche Bruchkraft Fm auf, die zwischen 15% und 50% höher ist als diejenige tatsächliche Bruchkraft Fm eines Drahtseils derselben Machart, dessen Kernseil nicht verdichtet ist.
Der Erfinder hat erkannt, dass eine Verdichtung des Kernseils eine Steigerung der tatsächlichen Bruchkraft Fm bewirkt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das drehungsfreie Drahtseil das drehungsfreie Drahtseil bei einer Nennzugspannung oz von 127 N/mm2 +/- 10 N/mm2 eine Lebensdauer L und/oder eine Ablegereife A aufweist, die zwischen 3% und 45 % höher ist als diejenige Lebensdauer L und/oder Ablegereife A eines eines Drahtseils derselben Machart, dessen Kernseil nicht verdichtet ist.
Der Erfinder hat festgestellt, dass eine Verdichtung des Kernseils eine Steigerung der Lebensdauer L und der Ablegereife A bewirkt.
Zweckmäßigerweise sind die Kernseilinnenlitzen und die Kernseilaußenlitzen als vollständige Litzen ausgebildet, bei denen auf keinen Draht zur Schaffung eines Hohlraums zur Aufnahme von die Kunststoffmatrix bildenden Kunststoff verzichtet ist. Vorteilhaft wird ein Drahtseil mit hoher Dauerfestigkeit geschaffen, das außerdem einen besonders hohen Füllgrad gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten drehungsfreien Drahtseilen aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines drehungsfreien Drahtseils, bei dem eine erste Kernseilinnenlitze mit einer Kunststoffummantelung umgeben wird und an einem Verseilpunkt einer Verseilvorrichtung mit weiteren Kernseilinnenlitzen sowie Kernseilaußenlitzen derart zu einem Kernseil verseilt wird, dass ausschließlich die Kernseilinnenlitzen in eine Kunststoff matrix eingebracht werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass Außenlitzen zur Bildung des drehungsfreien Drahtseils mit dem Kernseil verseilt werden.
Die Kunststoffummantelung ist derart beschaffen, dass die weiteren Kernseilinnenlitzen am Verseilpunkt in einer Umfangsrichtung vollständig darin eingebracht, das heißt eingebettet werden. Die Kunststoffummantelung der ersten Kernseilinnenlitze bildet in einem hergestellten Kernseil die Kunststoffmatrix.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Kernseil vor einer Verseilung mit den Außenlitzen zur Bildung des drehungsfreien Drahtseils verdichtet.
Eine erfindungsgemäße Hubvorrichtung mit einem Trommelantrieb, insbesondere ein Raupenkran, weist ein erfindungsgemäßes drehungsfreies Drahtseil auf, das als laufendes Seil ausgebildet ist.
Ein laufendes Seil ist ein Seil, das bei dessen bestimmungsgemäßer Verwendung, beispielsweise als Lastseil einer Hubvorrichtung, durch Seilscheiben umgelenkt wird oder auf eine Seiltrommel aufgewickelt oder davon abgewickelt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a-d Mehrere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen drehungsfreien Drahtseils im Querschnitt,
Fig. 2 a, b relative tatsächliche Bruchkraft, relative Lebensdauer und relative Ablegereife für verschiedene Drahtseile D D2, Dr und D2. Ein in Fig. 1 a im Querschnitt schematisch gezeigtes drehungsfreies Drahtseil 1 ist als Rundlitzenseil ausgebildet und umfasst ein als Parallelschlagseil ausgebildetes Kernseil 2 sowie eine einzige Außenlitzenlage 3, die sechzehn Außenlitzen 4 aufweist, wobei die Außenlitzen 4 unmittelbar auf das Kernseil 2 aufgebracht sind.
Das Kernseil ist als 1 +8+8-Drahtseil ausgebildet und weist eine erste, innerste Kernseilinnenlitze 5 auf, die von acht weiteren Kernseilinnenlitzen 6 umgeben ist. Eine Kernseilaußenlitzenlage 7 umfasst insgesamt acht Kernseilaußenlitzen 8.
Die Kernseilinnenlitzen 5, 6 und die Kernseilaußenlitzen 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel verdichtet.
Die Kernseilinnenlitzen 5, 6 sind derart in eine aus Polypropylen (PP) bestehende Kunststoffmatrix 9 eingebracht, dass sämtliche Kernseilinnenlitzen 5, 6 in Umfangsrichtung vollständig von der Kunststoff matrix 9 umgeben sind.
Die Kernseilaußenlitzen 8 sind mit den Kernseilinnenlitzen 5, 6 zugewandten Kernseilaußenlitzenbereichen 10 in die Kunststoffmatrix 9 eingebracht, das heißt lediglich bereichsweise eingebracht. Den Kernseilaußenlitzen 8 abgewandte Kernseilaußenlitzenbereiche 101 sind nicht in die Kunststoffmatrix 9 eingebracht.
Die Kernseilaußenlitzenbereiche 10, 101 sind aus Gründen der vereinfachten Darstellung in den Ausführungsbeispielen durch eine gestrichelte Kreislinie 102 voneinander getrennt.
Ein in Fig. 1 b im Querschnitt schematisch gezeigtes drehungsfreies Drahtseil 1 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 1 a gezeigten dadurch, dass es eine aus einem Kunststoff gebildete Umhüllung 11 umfasst, die das Kernseil 2 in einer Kernseilumfangsrichtung vollständig in der Art einer Hülle umschließt. Eine Außenlitzenlage 3 ist unmittelbar auf die Umhüllung 11 aufgebracht.
Die Umhüllung 11 kann als eine weitere Kunststoff matrix ausgebildet sein, die den Kernseilinnenlitzen 5, 6 abgewandte Kernseilaußenlitzenbereiche 101 umschließt und in die dem Kernseil 2 zugewandte Außenlitzenbereiche der Außenlitzen 4 eingebracht sind.
Die gestrichelte Kreislinie 102 bildet bei dem in Fig. 1 b gezeigten Drahtseil 1 gleichzeitig eine Trennebene, entlang der die Kunststoffmatrix 10 und die Umhüllung 1 1 voneinander getrennt sind, das heißt lose aneinander anliegen ohne miteinander verbunden zu sein. Das Kernseil 2 der in Fig. 1 a und 1 b gezeigten Drahtseile 1 ist nicht verdichtet.
Ein in Fig. 1c im Querschnitt schematisch gezeigtes drehungsfreies Drahtseil 1 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 a gezeigten dadurch, dass ein Kernseil 2 verdichtet ist, wodurch eine glatte und ebene Kernseiloberfläche 12 geschaffen wird.
Ein in Fig. 1d im Querschnitt schematisch gezeigtes drehungsfreies Drahtseil 1 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 b gezeigten dadurch, dass ein Kernseil 2 ist verdichtet, wodurch eine glatte und ebene Kernseiloberfläche 12 geschaffen wird.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 1 a-d nicht alle Außenlitzen 4, Kernseilinnenlitzen 6, Kernseilaußenlitzen 8 und den Kernseilinnenlitzen 5, 6 zugewandten Kernseilaußenlitzenbereichen 10 und den Kernseilinnenlitzen 5, 6 abgewandten Kernseilaußenlitzenbereichen 101 mit einem Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 a bis 1 d gezeigten drehungsfreien Drahtseile 1 sind besonders zur Verwendung als laufende Seile in einer Hubvorrichtung mit einem Trommelantrieb, insbesondere einem Kran wie einem Raupenkran, einem Mobilkran, einem Deckkran eines Schiffes, einem Schiffentladekran oder einem Turmdrehkran geeignet.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist.
Sämtliche zur Ermittlung der in Fig. 2 a, b gezeigten Drahtseileigenschaften verwendete Drahtseile Db D2, Dr und D2 weisen ein Kernseil der Machart 1 +8+8 auf, wobei Kernseilinnenlitzen und Kernseilaußenlitzen vor deren Verseilung zur Bildung des Kernseils verdichtet werden. Eine einzige Außenlitzenlage umfasst 16 Außenlitzen der Machart 1 +6, das heißt ein einziger Kerndraht („1“) ist zur Bildung der Außenlitze mit sechs („+6“) den Kerndraht umgebenden Drähten verlitzt.
Zur Bildung des jeweiligen Drahtseils D D2, Dr und D2 werden das jeweilige Kernseil und die 16 Außenlitzen verseilt. Ein Seildurchmesser eines jeden Drahtseils D1 ; D2, Dr und D2 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 22 mm.
Sämtliche Kernseillitzen wurden vor deren Verseilung zu einem Kernseil verdichtet.
Das Drahtseil D2 unterscheidet sich von dem Drahtseil DT dadurch, dass ein Kernseil des Drahtseils D2 verdichtet ist. Keines der Drahtseile Di und D2 weist Kernseilinnenlitzen auf, die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Das Drahtseil Dr unterscheidet sich vom dem Drahtseil DT dadurch, dass ausschließlich Kernseilinnenlitzen eines Kernseils des Drahtseils Dr in eine Kunststoff matrix eingebettet sind. Keines der Drahtseile DT und Dr weist ein verdichtetes Kernseil auf.
Das Drahtseil D2 unterscheidet sich vom dem Drahtseil D2 dadurch, dass ausschließlich Kernseilinnenlitzen eines Kernseils des Drahtseils D2 in eine Kunststoff matrix eingebettet sind. Beide Drahtseile D2 und D2 weisen ein verdichtetes Kernseil auf.
Bei keinem der Drahtseile Dr und D2 sind Kernseilaußenlitzen in die Kunststoff matrix, in die die Kernseilinnenlitzen eingebettet sind, vollständig eingebracht, sondern lediglich den Kernseilinnenlitzen zugewandte Kernseilaußenlitzenbereiche in der Art wie in Fig. 1 a, c gezeigt sind von Kunststoff umgeben.
Außenlitzen sind unmittelbar auf das Kernseil aufgebracht, das heißt Kernseilaußenlitzen und die Außenlitzen liegen unmittelbar aneinander an.
In einem in Fig. 2a gezeigten Diagramm sind die relative tatsächliche Bruchkraft für die vier Drahtseile Db D2, DT und D2 gezeigt.
Die Bruchkraft des Drahtseils DT ist Fm1, diejenige des Drahtseils D2 ist Fm2, diejenige des Drahtseils Dr ist FmV und diejenige des Drahtseils D2 ist Fm2.
Die relative tatsächliche Bruchkraft für das Drahtseil DT ist 100 % (= Verhältnis Fm1 zu Fm1), das heißt ein Referenzwert.
Zur Bestimmung der relativen Bruchkraft des Drahtseils D2 wird das Verhältnis Fm2 zu Fm1 gebildet.
Zur Bestimmung der relativen Bruchkraft des Drahtseils Dr wird das Verhältnis Fm1 zu Fm1 gebildet. Zur Bestimmung der relativen Bruchkraft des Drahtseils D2 wird das Verhältnis Fm2 zu Fm1 gebildet.
Durch Einbettung von Kernseilinnenlitzen, das heißt ausschließlich Kernseilinnenlitzen, in eine Kunststoffmatrix ist eine Steigerung der tatsächlichen Bruchkraft FmV des Drahtseils Dr um 8 % gegenüber derjenigen des Drahtseils DT (Fm1) möglich. Überraschenderweise hat der Erfinder festgestellt, dass eine vollständige Einbettung eines Kernseils in eine Kunststoffmatrix entgegen der Lehren des Standes der Technik nicht erforderlich ist, sondern eine vollständige Einbettung von Kernseilinnenlitzen bereits ausreichend ist.
Durch eine Verdichtung des Kernseils ist eine Steigerung der tatsächlichen Bruchkraft Fm2 des Drahtseils D2 um 31% gegenüber derjenigen Drahtseils DT (Fm1) möglich.
Durch Kernseilinnenlitzen des Kernseils, die in eine Kunststoff matrix eingebettet sind, wobei ausschließlich die Kernseilinnenlitzen vollständig in die Kunststoff matrix eingebettet sind, in Kombination mit einer Verdichtung des Kernseils ist eine Steigerung der tatsächlichen Bruchkraft Fm2 des Drahtseils D2 um 41% gegenüber derjenigen des Drahtseils Di (Fmi) möglich.
In einem in Fig. 2b gezeigten Diagramm sind die relative Lebensdauer sowie die relative Ablegereife für die vier Drahtseile Db D2, Di und D2 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Ablegereife die sogenannte 100%-Ablegereife, das heißt das Drahtseil muss zum weiteren sicheren Betrieb einer das Drahtseil führenden Vorrichtung ausgetauscht werden.
Die Lebensdauer des Drahtseils Di ist L diejenige des Drahtseils D2 ist L2, diejenige des Drahtseils Dr ist Lr und diejenige des Drahtseils D2 ist L2.
Die 100%-Ablegereife des Drahtseils DT ist Ab diejenige des Drahtseils D2 ist A2, diejenige des Drahtseils Dr ist Ar und diejenige des Drahtseils D2 ist A2.
Die relative Lebensdauer des Drahtseils Di ist 100 %, während dessen relative 100%-Able- gereife A 80 % ist. Dies sind Referenzwerte, die durch Verhältnisbildung AT ZU AT bzw. LT ZU LI entstehen. Zur Bestimmung der relativen Lebensdauer des Drahtseils D2 wird das Verhältnis L2 zu LT gebildet. Eine Bestimmung der relativen Lebensdauern der weiteren Drahtseile erfolgt in analoger Weise in Bezug auf die Lebensdauer LT des Drahtseils D
Zur Bestimmung der relativen 100%-Ablegereife des Drahtseils D2 wird das Verhältnis A2 zu Ai gebildet. Eine Bestimmung der relativen 100%-Ablegereife der weiteren Drahtseile erfolgt in analoger Weise in Bezug auf die 100%-Ablegereife AT des Drahtseils D^
Für das Drahtseil Dr wurde eine Steigerung der Lebensdauer Lr um 6 % gegenüber derjenigen des Drahtseils DT ermittelt, während eine Steigerung der 100%-Ablegereife Ar von 80 % auf 84 % ermittelt wurde.
Für das Drahtseil D2 wurde eine Steigerung der Lebensdauer L2 um 13 % gegenüber derjenige des Drahtseils DT ermittelt, während eine Steigerung der 100%-Ablegereife A2von 80 % auf 90 % ermittelt wurde.
Für das Drahtseil D2 wurde eine Steigerung der Lebensdauer L2 um 38 % gegenüber derjenigen des Drahtseils DT ermittelt, während eine Steigerung der Ablegereife A2 von 80 % auf 110 % ermittelt wurde.
Insgesamt zeigt sich für die Drahtseile Dr und D2 eine erhebliche Steigerung der relativen tatsächlichen Bruchkraft, der relativen Lebensdauer und der relativen 100%-Ablegereife.
Überraschenderweise wurde trotz der Steigerung der tatsächlichen Bruchkraft Fm eine erhebliche Erhöhung der Lebensdauer und der 100%-Ablegereife festgestellt. Dies ist entgegen der Erwartung des mit Seiltechnik befassten Fachmanns, da eine Erhöhung der tatsächlichen Bruchkraft Fm üblicherweise zu einer Verringerung der Lebensdauer und einer Verringerung der 100%-Ablegereife führt.
Es wurde außerdem festgestellt, dass eine weitere Verbesserung der vorgenannten Eigenschaften möglich ist, wenn das Drahtseil zusätzlich eine das Kernseil umgebende Umhüllung aufweist, die keine Verbindung zu einer Kunststoffmatrix aufweist, in die ausschließlich die Kernseilinnenlitzen eingebettet sind.

Claims

Patentansprüche:
1 . Drehungsfreies Drahtseil (1 ; Dr, D2), insbesondere drehungsfreies
Rundlitzenseil, das ein Kernseil (2) sowie das Kernseil umgebende Außenlitzen (4), die eine einzige Außenlitzenlage (3) bilden, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernseil (2) mehrere Kernseilinnenlitzen (5, 6) umfasst, die in eine Kunststoffmatrix (9) eingebracht sind, und die von Kernseilaußenlitzen (8), die eine Kernseilaußenlitzenlage (7) bilden, umgeben sind.
2. Drehungsfreies Drahtseil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die mehreren Kernseilinnenlitzen (5, 6) des Kernseils (2) vollständig in die Kunststoff matrix (9) eingebracht sind.
3. Drehungsfreies Drahtseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernseilaußenlitzen (8), die nur bereichsweise in die Kunststoffmatrix (10) eingebettet sind, mit den Kernseilinnenlitzen (5, 6) abgewandten Kernseilaußenlitzenbereichen (101 ) unmittelbar an die Außenlitzen (4) anliegen.
4. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernseilaußenlitzen (8) des Kernseils (2) lediglich mit den Kernseilinnenlitzen (5, 6) zugewandten Kernseilaußenlitzenbereichen (10) in die Kunststoffmatrix (9) eingebracht sind, und den Kernseilinnenlitzen (5,6) abgewandte Kernseilaußenlitzenbereiche (101 ) nicht in die Kunststoffmatrix eingebracht sind.
5. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Kernseilaußenlitzen (8) durch die Kunststoffmatrix (9), die sich von den Kernseilinnenlitzen (5,6) in radialer Richtung des Drahtseils (1 ) zu den Kernseilaußenlitzen (8) erstreckt, voneinander getrennt sind, wobei sich die Kunststoffmatrix (10) in radialer Richtung des Kernseil nur soweit erstreckt, dass den Kernseilinnenlitzen (5,6) abgewandte Kernseilaußenlitzenbereiche (101) nicht in die Kunststoffmatrix eingebracht sind.
6. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernseil (2) verdichtet ist.
7. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenlitzen (4) unmittelbar auf das Kernseil (2) aufgebracht sind.
8. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtseil (1 ; Dr, D2) zwischen dem Kernseil (2) und der Außenlitzenlage (4) eine aus einem Kunststoff gebildete Umhüllung (11 ) aufweist, die keine Verbindung zu der Kunststoffmatrix (10) aufweist.
9. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kernseilaußenlitzen (8) des Kernseils (2) mit den Kernseilinnenlitzen (5, 6) zugewandten Kernseilaußenlitzenbereichen (10) in die Kunststoffmatrix eingebettet sind und mit den Kernseilinnenlitzen (5,6) abgewandten Kernseilaußenlitzenbereiche (101) in eine aus einem Kunststoff gebildete, zwischen dem Kernseil (2) und der Außenlitzenlage (4) angeordnete Umhüllung (11 ) eingebracht sind, wobei die Umhüllung (11 ) keine Verbindung zu der Kunststoffmatrix (10) aufweist, und das Kernseil (2) in einer Umfangsrichtung vollständig umgibt.
10. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernseil (2) ein Parallelschlagseil ist.
11 . Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das drehungsfreie Drahtseil (1 ; Dr, D2) eine tatsächliche Bruchkraft Fm aufweist, die zwischen 3% und 45 % höher ist als diejenige tatsächliche Bruchkraft Fm eines Drahtseils (Db D2) derselben Machart, bei dem Kernseilinnenlitzen nicht in eine Kunststoff matrix eingebettet sind.
12. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das drehungsfreie Drahtseil (1 ; Dr, D2) bei einer Nennzugspannung oz von 127 N/mm2 +/- 10 N/mm2 eine Lebensdauer L und/oder eine Ablegereife A in Biegewechseln aufweist, die zwischen 3% und 40 % höher ist als diejenige Lebensdauer L und/oder Ablegereife A eines Drahtseils (Db D2) derselben Machart, bei dem Kernseilinnenlitzen nicht in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind.
13. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das drehungsfreie Drahtseil (1 ; D2) eine tatsächliche Bruchkraft Fm aufweist, die zwischen 15% und 50% höher ist als diejenige tatsächliche Bruchkraft Fm eines Drahtseils (Di ) derselben Machart, dessen Kernseil nicht verdichtet ist.
14. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das drehungsfreie Drahtseil (1 ; D2) bei einer Nennzugspannung oz von 127 N/mm2 +/- 10 N/mm2 eine Lebensdauer L und/oder eine Ablegereife A aufweist, die zwischen 3% und 45 % höher ist als diejenige Lebensdauer L und/oder Ablegereife A eines eines Drahtseils (Di ) derselben Machart, dessen Kernseil nicht verdichtet ist.
15. Drehungsfreies Drahtseil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernseilinnenlitzen (5, 6) und die Kernseilaußenlitzen (8) als vollständige Litzen ausgebildet sind, bei denen auf keinen Draht zur Schaffung eines Hohlraums zur Aufnahme von die Kunststoff matrix (10) bildenden Kunststoff verzichtet ist.
16. Verfahren zur Herstellung eines drehungsfreien Drahtseils (1 ; Dr, D2), insbesondere eines drehungsfreien Rundlitzenseils, bei dem eine erste Kernseilinnenlitze (5) mit einer Kunststoffummantelung umgeben wird und an einem Verseilpunkt einer Verseilvorrichtung derart mit weiteren Kernseilinnenlitzen (6) sowie Kernseilaußenlitzen (8) zu einem Kernseil (2) verseilt wird, dass ausschließlich die Kernseilinnenlitzen (6) in eine Kunststoffmatrix eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass Außenlitzen (4) zur Bildung des drehungsfreien Drahtseils (1 ; Dr, D2) mit dem Kernseil (2) verseilt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernseil (2) vor einer Verseilung mit den Außenlitzen (4) zur Bildung des drehungsfreien Drahtseils (1 ; Dr, D2) verdichtet wird.
18. Hubvorrichtung mit einem Trommelantrieb, insbesondere Raupenkran, die ein drehungsfreies Drahtseil (1 ; Dr, D2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 aufweist, wobei das drehungsfreie Drahtseil (1 ; Di , D2) als laufendes Seil ausgebildet ist.
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