NO315524B1 - Slått kunstfibertau - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et transporttau av kunstfiber, fortrinnsvis av aromatisk polyamid, ifølge innledningen av krav 1.

Løpende tau innen transportteknikken, spesielt ved heiser, krankonstruksjoner og innen bergverksindustrien, er et viktig meget belastet maskinelement. Spesielt mangesidig er påkjenningen på drevne tau eller tau som omstyres via tauruller, slik de f.eks. anvendes ved heiskonstruksjoner.

Ved vanlige heisanlegg er kabinrammen av en kabin som fø-res i en heissjakt og en motvekt forbundet med hverandre via et ståltau. For å kunne heve og senke kabinen og motvekten, løper tauet over en drivskive som drives av en drivmotor. Drivmomentet blir ved friksjonsforbindelse pre-get på det tauparti som ligger an via omslutningsvinkelen. Derved utsettes tauet for høy tverrspenning. Ved omstyring av tauet på drivskiven under belastning, utfører kordelene relative bevegelser for å utligne strekkspenningsforskjel-ler. Det samme inntreffer ved tau som er oppviklet på

tromler, slik de anvendes ved heis- og krankonstruksjoner.

Ved heisanlegg er store taulengder nødvendig, og av ener-getiske grunner kreves det minst mulige dimensjoner. Høyfaste kunstfibertau, f.eks. av aromatiske polyamider eller aramider med høygradig orienterte molekylkjeder, oppfyller disse krav bedre enn ståltau.

Tau oppbygget av aramidfiber oppviser en betydelig høyere bæreevne og bare en femtedel eller en sjettedel av den spesifikke vekt ved samme tverrsnitt, sammenlignet med vanlige ståltau. I motsetning til stål, har aramidfibrene, på grunn av sin atomoppbygning, imidlertid mindre bruddforlengelse og lavere skjærfasthet.

For følgelig å utsette aramidfibrene for mindre tverrspen-ninger, blir det ifølge EP 0 672 781 foreslått et aramid-fibertau som er egnet som drivtau. Mellom det ytterste og det innerste kordellag er det anbrakt en mellomliggende mantel som forhindrer kontakt mellom kordelene i de forskjellige lag og derved reduserer slitasjen ved at de gnis mot hverandre. Det beskrevne tidligere kjente aramidtau byr for så vidt på tilfredsstillende verdier når det gjelder levetid, høy slitefasthet og bøyevekselfasthet, men det er fastslått at det foreligger mulighet for at det i det permanent belastede drivtau, betinget av parallell-slagningen, virker et indre dreiemoment over en dellengde som går ut fra drivskiven, og at taudellengden snor seg eller tvinnes opp ved løp over drivskiven. På grunn av den dermed virkende belastning, vil det kunne inntre struktur-endringer som da fører til overskuddslengder av enkelte ytre kordeler. Overskuddslengdene blir overført videre i tauet ved gjentatte løp av taudelstykket over drivskiven. En slik endring av tauets konstruksjonsmessige oppbygning er uønsket, da den vil kunne føre til en reduksjon av tauets bruddstyrke eller til og med til at tauet svikter.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å eliminere ulempene ved det kjente kunstfibertau og å tilveiebringe et kunstfibertau med dreiningsnøytral konstruksjon.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved hjelp av et transporttau med de trekk som er angitt i krav 1. Med transporttau skal forstås et løpende, drevet tau, som lei-lighetsvis også anvendes som trekk- eller drivtau.

De fordeler som oppnås ved oppfinnelsen består i at de dreiemomenter som oppstår under belastning og er betinget av taukonstruksjonen, opphever hverandre gjensidig ved hjelp av motslagningsoppbygning av kordelene i dekklaget i forhold til de indre kordeler som bærer dem, hvorved det oppnås en utad dreienøytral taukonstruksjon.

Det er fordelaktig å bygge opp det indre kordellag av kordeler med forskjellig diameter. En avvekslende anordning av kordeler med hhv. stor og liten diameter tilveiebringer et kordellag med tilnærmet sirkelformet tverrsnitt og høy fyllingsgrad. Samlet ligger da kordelene tett mot hverandre og avstøttes mot hverandre, hvilket gir en meget kom-pakt og fast oppbygning som deformeres lite på drivskiven og ikke viser noen tendenser til å tvinne seg opp.

Videre tilveiebringer et parallelt forløp av kordeler av forskjellige lag som ligger over hverandre linjekontakt og dermed et betydelig lavere flatetrykk i kordelenes tverr-retning. Dette gjelder på samme måte en kordels aramidfibre.

Er således kunstfibrene av en kordel slått i samme slagretning som selve kordelen, oppnås at oppbygningen holdes bedre sammen.

Dessuten kan levetiden av parallellslåtte kordeler økes hvis f.eks. tvinningsretningen av fibrene i kordeler i ett kordellag er motsatt tvinningsretningen av fibrene i kordelene i det andre kordellag, ved et tolags parallell-slått tau.

En fordelaktig fordeling av de krefter som virker på driv-tauet på kordelenes samlede tverrsnitt oppnås ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen ved at de yt-terst liggende kordeler og kordelene i det indre kordellag er slått sammen med et slaglengdeforhold på 1,5 - 1,8. Ved belastning av tauet, gir dette en homogen spennings-fordeling på samtlige høyfaste kordeler. Dermed bidrar alle kordelene til tauets strekkstyrke, hvilket resulterer i en høy bøyevekselfasthet og samlet lang levetid av tauet .

Fordelaktige videreutviklinger og forbedringer av oppfinnelsen ifølge krav 1 er angitt i de ytterligere uselvsten-dige krav.

Ytterligere detaljer er nærmere belyst i det følgende ved utførelseseksempler på det motsatt slåtte tau fremstilt ved flertrinnsslagning under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor

fig. l er et skjematisk riss av et heisanlegg med en omslyngning på 2:1,

fig. 2 er et perspektivriss av et første utførelseseksem-pel på det motsatt slåtte tau ifølge oppfinnelsen, og

fig. 3 viser tverrsnitt av et andre utførelseseksempel på oppfinnelsen.

Fig. 1 viser et skjematisk riss av et heisanlegg med en omslyngning på 2:1 via to styreruller 2, 3. Tauendefor-bindelser 4 for heistauet 1 blir ved denne anordning ikke anordnet på kabinen 5 og motvekten 6, men ved den øvre sjaktende 7. Omstyringen av det av kabinen 5 og motvekten 6 belastede heistau 1 over de to styreruller 2 og 3 og den som drivskive utformede tauskive 8 er tydelig vist.

På fig. 2 er vist et første utførelseseksempel på heistauet 1 ifølge oppfinnelsen. Kordeler 9, 10, 11, 12 som er

anvendt for heistauet 1 tvinnes eller slås av enkelte aramidfibre. Hver enkelt aramidfiber, så vel som selve kordelene 9, 10, 11, 12 blir for beskyttelse av fibrene behand-let med et impregneringsmiddel, f.eks. polyuretan-oppløsning. Andelen av polyuretan vil derved, alt etter ønskelig bøyevekselytelse, kunne ligge mellom ti og seksti prosent.

Heistauet 1 er bygget opp av en kjernekordel 9 rundt hvil-ken det i en første slagretning 13 er skruelinjeformet lagt fem like kordeler 10 av et første kordellag 14, og hvormed ti kordeler 10, 11 av et andre kordellag 15 er slått ved parallellslagning under et avveid forhold mellom fiber- og kordelslagtvinningen. Aramidfibrene kan være slått i samme eller motsatt slagretning i forhold til kordelene i kordellaget de tilhører. Ved samme slagretning oppnås bedre sammenhold av oppbygningen i ubelastet tilstand. En økning av levetiden er mulig når fibrenes tvin-ningsretning i det første kordellag 13 anordnes motsatt tvinningsretningen av fibrene i kordelene 10, 11 i det andre kordellag 16, eller omvendt.

Det andre kordellag 16 er satt sammen ved avvekslende anordning av to typer som hver består av fem like kordeler 10, 11. Fem kordeler 11 med større diameter ligger skruelinjeformet i dalene av det første kordellag 14 som bærer dem, mens fem kordeler 10 med samme diameter som kordelene 10 i det første kordellag 14 ligger på toppene 17 av det første kordellag 14 som bærer dem og dermed utfyller mellomrommene 18 mellom to og to tilgrensende kordeler 11 med større diameter. På denne måte får den dobbelt parallellslåtte taukjerne 19 et andre kordellag 16 med tilnærmet sylinderformet ytterkontur, som byr på de nedenfor beskrevne fordeler i samvirke med en mellommantel 20.

Under langsgående belastning av heistauet 1 utøver tau-kjernens 19 parallellslagning et dreiemoment motsatt slagretningen 13.

Med taukjernen 9 er omtrent sytten kordeler 12 slått ved trosseslagning til et dekkordellag 21 i en andre slagretning 15 motsatt den første slagretning 13. Slaglengdefor-holdet mellom de ytterstliggende kordeler 12 og kordelene 10, 11 av de indre kordellag 14, 16 utgjør i det viste ek-sempel 1,6. Prinsipielt er et slaglengdeforhold av motslagsoppbygningen fra 1,5 - 1,8 fordelaktig. Derved oppnås en hovedsakelig identisk slagningsvinkel av de skruelinjeformig liggende kordeler 10, 11 av de indre, andre kordellag 14, 16 og kordelene 12 av dekkordellaget 21 med et tillatt avvik innenfor et område på +/- 2 vin-kelgrader. Slagningen av dekkordellaget 21 bygger under belastning opp et dreiemoment som dreier i retning mot den andre slagretning 15.

Mellom det i den andre slagretning 15 slåtte dekkordellag 21 og kordelene 10, 11 av det andre kordellag 16 befinner det seg en mellommantel 20. Mellommantelen 20 omgir det andre kordellag 16 slangeformig og forhindrer kontakt mellom kordelene 10, 11 og kordelene 12. På denne måte forhindrer den slitasje på kordelene 10, 11, 12 ved at de gnis mot hverandre ved den relative innbyrdes forskyvning av kordelene 10, 11, 12 som opptrer når heistauet 1 løper over tauskiven 8.

En ytterligere funksjon av mellommantelen 20 er overføring av dreiemomentet, som er bygget opp i dekkordellaget 16 under belastning av heistauet 1, til det andre kordellag 16 og dermed til taukjernen 19 hvis parallellslagning med første slagretning 13 under langsgående belastning av tauet 1 bygger opp et motsatt slagretningen rettet dreiemoment. For dette er mellommantelen, som består av et elastisk deformerbart materiale, som f.eks. polyuretan eller polyester, påsprøytet hhv. ekstrudert på den slåtte taukjerne 9. Ved den sentrisk virkende snørekraft av dekkordellaget 21 blir mellommantelen 20 deformert elastisk, hvorved den legger seg tett an mot omkretsmantelkonturene av kordellagene 16 og 21 som virker på den og utfyller samtlige mellomrom 22.

Dens elastisitet må være større enn elastisiteten av kordel impregneringen så vel som av det bærende kordelmateria-lef for å hindre for tidlig beskadigelse av disse. På den annen side må mellommantelens 20 samlede ekspansjon i alle tilfelle være større enn den maksimale opptredende relative bevegelse av kordelene 10, 11, 12 i forhold til hverandre. Samtidig er friksjonsmotstanden mellom kordelene 10, 11, 12 og mellommantelen med u > 0,15 valgt slik at det omtrent ikke finner sted noen relativ bevegelse mellom kordeler og mellommantelen 20, men at mellommantelen 20 følger utjevningsbevegelsene ved elastisk deformasjon.

Via mellommantelens 20 dimensjon 23 kan den radiale av-stand 24 mellom dekkordellaget 12 og heistauets 1 dreie-punkt innstilles kontrollert, og derved vil dreiemoment-forholdet av de i det belastede heistau 1 virkende, motsatt rettede dreiemomenter av dekkordellaget 21 og den parallellslåtte taukjerne 19 kunne nøytraliseres. Mellommantelens 20 dimensjon 23 må velges større ved økende diameter av kordelene 12 hhv. kordelene 9 og 10. I alle fall må mellommantelens 20 dimensjon 23 dimensjoneres slik at det i belastet tilstand, etter avsluttet flyteprosess, altså ved fullstendig utfylte kordelmellomrom 22, sikres en restmanteldimensjon på 0,1 mm mellom kordelene 10, 11 og 12 av de tilgrensende kordellag 16 og 21. Den elastisk de-formerte mellommantel 20 bevirker en utlignet momentover-føring over hele det andre kordellags 16 omkretsflate. Dermed blir dekkordellagets 21 snørekraft og dets dreiemoment ikke som tidligere først og fremst overført til det enkelte kordelers topper 17, men fordelt over store flater over hele mantelens omkretsflate. Krafttopper forhindres og i stedet opptrer verdimessig mindre, krefter som virker på flatene. Volumet av kordelmellomrommene 22 vil kunne minimaliseres ved den avvekslende anordning av kordelene 11 med stor diameter og kordelene 10 med mindre diameter i det andre kordellag 16.

En ytterligere utførelsesvariant består i å ikke ommantle det andre kordellag 16 som helhet med et mellomsjikt, men å omhylle kordelene 10, 11 og 12 enkeltvis med en mantel av kunststoff med tilsvarende elastiske egenskaper. Derved må det aktes på en høyest mulig friksjonskoeffisient av mantelmaterialet.

Som beskyttende omhylling for aramidfiberkordelene er det anordnet en taumantel 25. Taumantelen 25 består av kunststoff, fortrinnsvis polyuretan, og sikrer den ønskede friksjonskoeffisient u overfor tauskiven 8. Videre er kunststoffmantelens slitefasthet likeledes et strengt krav, slik at det ikke inntreffer skader når heistauet lø-per over tauskiven 8. Taumantelen 2 5 inngår en så godt heftende binding med dekkordellaget 21 at det ved heistauets 1 løp over tauskiven 8 og de derved påpregede skyv- og trykkrefter ikke finner sted noen relativ bevegelse mellom disse to.

Foruten en taumantel 25 som omgir hele dekkordellaget 21, vil i tillegg hver enkelt kordel 12 kunne være forsynt med en separat, omgivende, lukket mantel 26. Den videre oppbygning av heistauet 1 forblir imidlertid uforandret.

Fig. 3 viser tverrsnitt av konstruksjonen av et andre ut-førelseseksempel på det motsatt slåtte tau ifølge oppfinnelsen i ubelastet tilstand. Så vidt mulig er like deler forsynt med henvisningstallene fra det ovenfor beskrevne første utførelseseksempel. Også ved dette andre utførel-seseksempel er kordeler 27 slått til et dekkordel-lag 28 som er slått motsatt i forhold til en taukjerne 29. Dekk-kordellaget 28 omfatter tretten kordeler 12 og avdekkes med en taumantel 30. Mellom dekkordellaget 28 og taukjernen 29 er det anbrakt en mellommantel 31. Mellommantelen 3 legger seg an mot de tilgrensende mantelflater av dekkordellaget 28 og taukjernen 29 og utfyller mellomrommene 32 mellom kordelene 27 fullstendig. Når det gjelder materiale, dimensjonering og funksjon av mellommantelen 31 stem-mer dette med hva som er angitt for mellommantelen 20 i det første utførelseseksempel. Taukjernen 29 er bygget opp av tre kordeler 33, 34, 35 av aramidfibre med forskjellig tykkelse, hvor tre kordeler danner et kjernetau, rundt hvilket kordeler 34 og kordeler 35 er slått ved parallellslagning i avvekslende rekkefølge.

Ut over de ovenfor beskrevne utførelseseksempler, vil ett eller flere slåtte dekkordellag, som er slått motsatt det kordellag som bærer dem, kunne anordnes koaksialt i forhold til hverandre. Videre vil flere ganger slåtte dekkordellag kunne utformes. Med henblikk på den fordelaktige virkning som oppnås ved oppfinnelsen, må det påaktes at de dreiemomenter som stammer fra kordellagene alltid er ut-jevnet gjensidig.

Tauet vil kunne anvendes ved forskjellige anlegg innenfor transportteknikken, f.eks. for heiser, sjakttransportan-legg innen bergverksindustrien, lastekraner, som bygg-, hall- eller skipskraner, taubaner, skiheiser så vel som trekkmiddel ved rulletrapper. Driften vil kunne skje så vel ved friksjonsforbindelse via drivskiver eller Koepe-skiver, som ved dreiende tautromler som tauet er viklet opp på.

Claims (10)

1. Kunstfibertau for drift via en tauskive eller -trommel, bestående av bærende kunstfiberkordeler (10, 11, 12; 33, 34, 35, 27) som er slått sammen til i det minste to konsentriske kordellag (14, 16; 28, 29), hvor kordelene i et ytre kordellag (21; 28) er atskilt fra kordelene (10, 11; 33, 34, 35} i et til dette tilgrensende indre kordellag (16; 29) ved hjelp av et mellomsjikt (20; 31), karakterisert ved at kordelene (12; 27) i det ytre kordellag (21; 28) er slått sammen ved motsatt slagning med det til dette tilgrensende indre kordellag (16; 29), at mellomsjiktet (20; 31) er elastisk deformerbart, at mellomsjiktet(20; 31) ligger an mot kordelene (10, 11, 12; 33, 34, 35, 27), og at mellomsjiktet (20; 31) følger en relativbevegelse av kordelene (10, 11, 12; 33, 34, 35, 27) ved elastisk deformasjon.

2. Kunstfibertau ifølge krav l, karakterisert ved at det indre kordellag (16) oppviser kordeler (10, 11) med forskjellig diameter.

3. Kunstfibertau ifølge krav 1, karakterisert ved at kordelene (9, 10, 11,

12) består av aramidfibre som ligger parallelt med hverandre .

4. Kunstfibertau ifølge krav 1, karakterisert ved at kunstfibrene er slått i samme slagretning (13, 15) som kordelene (10, 11, 12) i kordellagene (16, 21) som de er anordnet i.

5. Kunstfibertau ifølge krav 1, karakterisert ved at kordelene (10, 11) i det indre kordellag (16) er slått i parallellslagning med et tilgrensende kordellag (14) av en taukjerne (19) som bærer dem, hvorved tvinningsretningen av fibrene i kordelene (10) av det tilgrensende kordellag (14) er motsatt tvinningsretningen av fibrene i kordelene (10, 11) av det indre kordellag (16).

6. Kunstfibertau ifølge krav 1, karakterisert ved at de ytterstliggende kordeler (12) og kordelene (10, 11) i det indre kordellag (16) er slått med et slaglengdeforhold på 1,5 - 1,8.

7. Kunstfibertau ifølge krav 1, karakterisert ved at mellomsjiktet er ut-formet som en slangeformet mellommantel (20) som omhyller det indre kordellag (16).

8. Kunstfibertau ifølge krav 1, karakterisert ved at hver kordel (12) i det ytre kordellag (21) oppviser en omhylling (26).

9. Kunstfibertau ifølge krav 1 eller 8, karakterisert ved at hver kordel (10, 11) i det indre kordellag (16) oppviser en omhylling.

10. Kunstfibertau ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at i det minste en del av omhyllingen av kordellagene (16, 21) danner mellomsjiktet .