PT2165017E

PT2165017E - Cabo, cabo combinado de fibras sintéticas e cordões de fios de aço, bem como cordão combinado de fibras sintéticas e fios de aço

Info

Publication number: PT2165017E
Application number: PT87580775T
Authority: PT
Inventors: Isabel Ridge; Nicholas O'hear; Otto Grabandt
Original assignee: Casar Drahtseilwerk Saar Gmbh
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2015-01-05
Also published as: EP2476801A2; DE102007024020A1; KR101667419B1; EP2165017B1; KR20100021442A; EA200901559A1; PL2476801T3; UA101614C2; ZA200908380B; EP2476801B1; BRPI0811106B1; PL2165017T3; JP5634260B2; AU2008253434B2; EP2476801A3; PT2476801E; CN101688359B; EA017642B1; CA2685585A1; WO2008141623A8

Description

DESCRIÇÃO "CABO, CABO COMBINADO DE FIBRAS SINTÉTICAS E CORDÕES DE FIOS DE AÇO, BEM COMO CORDÃO COMBINADO DE FIBRAS SINTÉTICAS E FIOS DE AÇO" A presente invenção refere-se a um cabo com fibras sintéticas altamente resistentes que se apresentam como um único feixe de monofilamentos, em particular torcido, ou uma multiplicidade de feixes de monofilamentos torcidos, que está ou estão envolvido(s) por um revestimento. A invenção refere-se em particular a um cabo combinado com um cabo alma de fibras sintéticas altamente resistentes e uma camada exterior de cordões de fios de aço. A invenção refere-se além disso a um cordão combinado com uma alma de fibras sintéticas altamente resistentes e uma camada exterior de fios de aço.

Os cabos do tipo anteriormente referido são conhecidos através de utilização, em particular para fins desportivos, com um entrançado que protege as fibras sintéticas. A partir do documento EP 1083254 A2 depreende-se uma corda de accionamento para persianas, cujo trançado é produzido a partir de fios sob tensão de tracção e provido de um revestimento de poliuretano que é endurecido. 0 documento GB 1557391 descreve um cabo com uma alma que é formada por um feixe de monofilamentos. A partir do documento US 2006/0137896 AI é além disso conhecido um cabo com uma multiplicidade de fios sintéticos ou poliméricos, no qual os fios são pré-tensionados e introduzidos num revestimento de uretano que impede uma relaxação dos fios. A partir do documento US 6.563.054 BI depreende-se um cabo composto com uma alma de fibras sintéticas, à volta da qual se encontra colocado um revestimento, sobre o qual são aplicados cordões de aço. O documento US 2006/0137896 AI descreve um conjunto de correias de elevador que apresenta uma multiplicidade de cordões alongados e um revestimento disposto sobre os cordões alongados que mantém os cordões no estado alongado, sem que seja aplicada uma carga externa sobre o conjunto de correias.

Um cabo combinado do tipo anteriormente referido é conhecido a partir do documento US 4.887.422, com um revestimento do cabo alma que se encontra aplicado por extrusão ou enrolamento.

Um cordão combinado do tipo anteriormente referido não faz parte do estado da técnica.

Tanto nos cabos independentes, como também nos cabos e cordões combinados, a vantagem das fibras sintéticas altamente resistentes reside no seu peso e volume reduzidos em comparação com a sua resistência.

Esta vantagem produz um efeito particular no caso de cabos com um grande comprimento para a utilização em suspensão, tais como cabos de transporte na exploração mineira ou cabos submarinos. Pois na utilização deste género o peso de um cabo metálico puro requer já ele próprio uma grande parte da sua capacidade de carga; a carga útil é correspondentemente limitada, em conformidade com isto. A vantagem do cabo combinado em relação ao cabo sintético puro é a sua sensibilidade substancialmente mais reduzida em relação a perturbações mecânicas. Para além disso, o grau de desgaste de um cabo metálico pode ser atempadamente detectado nas rupturas de fio visíveis.

Enquanto a resistência à ruptura das fibras sintéticas altamente resistentes, por exemplo Aramid Copolymer 3470 N/mm2, Aramid HM (High Modulus) 2850 N/mm2, Aramid HS (High Strenth) 3350 N/mm2, Aramid SMS (Standard Modulos) 2850 N/mm2, HMPE 3400 N/mm2 e Liquid Crystal Polyester 2800 N/mm2, supera a de fio de aço, por exemplo 1770 N/mm2, e pode já assim contribuir decisivamente para a capacidade de carga de um cabo combinado, diferem contudo os alongamentos tanto que entre as construções de cabo conhecidas não se encontra praticamente nenhuma estrutura de cabo, na qual o cabo alma de material sintético pode assumir uma percentagem substancial da absorção de carga. Os módulos de elasticidade dos materiais de fibras anteriormente referidos perfazem 73, 120, 60, 60, 85 e 65 GPa, respectivamente, em relação a 200 GPa em média de fios de aço. Acresce-se sobretudo que a absorção de carga propriamente dita das fibras sintéticas se inicia com um atraso, uma vez que em cada carga os feixes de monofilamentos têm que em primeiro lugar "assentar", isto é, encontrar uma alocação espacial definitiva com formação de uma secção transversal estável do feixe. A invenção tem como objectivo subjacente o de aumentar a capacidade de carga efectiva de um cabo de fibras sintéticas.

De acordo com a invenção esta finalidade é cumprida por num cabo do tipo referido no inicio o ou os feixes de monofilamentos estar ou estarem alongados com redução do diâmetro de tal modo gue as fibras sintéticas encontraram, pelo menos amplamente, a sua alocação espacial definitiva com formação de uma secção transversal estável do feixe e uma secção transversal do feixe de monofilamentos ou dos feixes de monofilamentos, assumida no estado alongado, é mantida através do revestimento, sendo gue o revestimento é formado por um entrançado ou um enrolamento e aplicado com pré-tensionamento. 0 revestimento fixa, identicamente a um colete, a secção transversal do feixe de monofilamentos assumida aquando do alongamento referido. Deste modo, o processo do "assentamento" antes e no inicio da absorção de cargas é eliminado, pelo menos amplamente, sendo concluído para sempre. A absorção de carga normal com alongamento elástico das fibras sintéticas de acordo com a lei de Hooke pode iniciar-se imediatamente.

Num cabo combinado, o comportamento de alongamento do cabo alma é deste modo aproximado ao da camada de fios de aço.

Um cabo independente tem por exemplo um diâmetro reduzido em 10%, isto é, uma capacidade de carga maior em relação ao diâmetro, com uma capacidade de carga idêntica.

Como uma variante e um aperfeiçoamento particularmente vantajoso da invenção propõe-se aproximar o comportamento de alongamento da camada de fios de aço de um cabo combinado ao do cabo alma de fibras sintéticas, na medida em que a camada de fios de aço é submetida à versão inversa da medida da invenção tomada no cabo alma: deve poder alongar-se sob carga e receber uma secção transversal variável que o possibilite. A medida concreta da invenção consiste nesta versão no facto de o cabo apresentar uma camada intermédia de um material sintético elástico, no qual os cordões metálicos se encontram embutidos com uma distância entre si, de tal modo que sob carga a camada exterior se alonga e se contrai radialmente. A flexibilidade elástica da camada intermédia e a distância dos cordões metálicos entre si permitem alongar as linhas helicoidais definidas pelos cordões com aumento do seu passo, sendo que é reduzido o seu diâmetro e, em conformidade com isto, a distância entre os cordões.

Em consequência da elasticidade do material sintético, o processo é reversível aquando da redução da carga, existindo portanto o efeito pretendido em cada nova absorção de carga.

As vantagens da primeira versão e da versão inversa da invenção podem ser aproveitadas em cada caso individualmente, no entanto com maior sucesso em conjunto.

Analogamente ao cabo combinado pode ser criado um cordão combinado. Em vez do fio alma metálico do cordão encontra-se então um cabo configurado de igual modo como o cabo alma do cordão, mas correspondentemente mais fino. (A designação "cabo" compreende conjuntos de feixes de monofilamentos, independentemente da estrutura.)

Um entrançado é particularmente adequado como o revestimento referido. Numa máquina para trançar, os feixes de monofilamentos podem ser facilmente alongados, na medida em que na saida da máquina são accionados para o seu deslocamento, por exemplo através de um par de rolos e na entrada da máquina são retidos, por exemplo mediante um par de rolos travado, e o entrançado é concebido com um pré-tensionamento. É contudo igualmente concebível um enrolamento. 0 alongamento pode eventualmente também ser provocado através da redução da secção transversal. A camada intermédia referida é aplicada, regra geral, por extrusão, tal como difundido no estado da técnica, eventualmente sobre o revestimento referido. Uma uniformização do revestimento e da camada intermédia será difícil na medida em que ambos servem finalidades diferentes e, em conformidade com isto, têm que ter propriedades diferentes. 0 revestimento deverá ser o mais rígido possível e a camada intermédia deverá ser macia. Para a camada intermédia pode também ser considerada uma espuma sintética.

Os materiais adequados para o revestimento são, por exemplo, fibras de poliéster, e os materiais adequados para a camada intermédia são poliuretanos, poliésteres, poliolefinas e poliamidas.

Como uma utilização particularmente vantajosa de um cabo alma de acordo com a invenção será, por fim, referido um cabo combinado para uma utilização em suspensão ao longo de uma grande diferença de altura, em particular com uma extremidade inferior fixada contra rotação, em particular um cabo para elevador de poço de mina, cabo submarino ou cabo de teleférico, que é caracterizado por uma alteração do passo de enrolamento ao longo do comprimento do cabo, de tal modo que o binário especifico por carga do cabo metálico diminui para cima.

Um cabo metálico com esta estrutura é conhecido a partir do documento DE 3632298 que é por este meio incluído no teor divulgado do presente pedido.

Com a alteração do passo de enrolamento referida, as torções no interior da estrutura do cabo, provocadas pelo peso do cabo, podem ser evitadas, em particular torções adicionais da camada de cordões na zona inferior do cabo, as quais tendem a encurtar aí o cabo e, deste modo, contrariarão a absorção de carga do cabo alma.

No que se segue, a invenção é explicada mais ao pormenor com base em exemplos.

Figura 1 é um diagrama de carga-alongamento de diferentes materiais,

Figura 2 é um diagrama de carga-alongamento de uma camada de fios de aço aplicada normalmente e de uma camada de fios de aço aplicada de acordo com a invenção sobre uma camada intermédia macia e elástica,

Figura 3 é um diagrama de carga-alongamento de um cabo alma de fibras sintéticas para um cabo combinado de fibras sintéticas e fios de aço, com e sem revestimento de acordo com a invenção,

Figura 4 é um diagrama de carga-alongamento do cabo alma e da camada de cabo metálico de um cabo combinado como de acordo com a figura 5,

Figura 5 mostra um corte transversal de um cabo combinado com um cabo alma de fibras sintéticas e uma camada exterior de cordões de fios de aço e

Figura 6 mostra um corte transversal de um cabo correspondente à figura 5, com outros cordões.

Na figura 1, os materiais em questão encontram-se respectivamente assinalados directamente nas curvas. 0 fio de aço segue a lei de Hooke apenas no intervalo de carga inferior, uma vez que é produzido por estiragem e, em consequência disso, não tem a estrutura normal. A utilização efectua-se normalmente apenas aproximadamente na metade inferior das curvas.

Na figura 2 encontra-se representada a curva do fio de aço da figura 1, na camada de cordões aplicada normalmente (curva superior). A curva inferior mostra o efeito do embutimento de acordo com a invenção, dos cordões numa camada intermédia macia: até um alongamento de aproximadamente 0,6% a curva evolui aproximadamente na horizontal. O alongamento consiste neste caso no facto de as linhas helicoidais dos cordões torcidos se alongarem com redução do diâmetro das linhas helicoidais, quase sem absorção de carga pelos cordões. A absorção de carga inicia-se apenas a seguir.

Como se pode depreender da figura 3, o processo do assentamento (curva inferior) anteriormente mencionado que é pronunciado até 0,5% e então abranda, mas que ainda produz reconhecivelmente efeito até um alongamento de aproximadamente 1%, pode ser amplamente eliminado através do revestimento de acordo com a invenção (curva superior). Ao contrário da curva inferior, a curva superior sobe desde o principio, ainda que a inclinação proporcional definitiva de acordo com a lei de Hooke se inicie apenas aquando de um alongamento aproximadamente entre 0,5 e 1%. A aplicação de ambas as medidas da invenção num cabo combinado como de acordo com a figura 5 é visível a partir da figura 4. Aqui, a curva inferior da figura 2 e a curva superior da figura 3 situam-se próximas uma da outra.

No corte transversal da construção de cabo da figura 5, as medidas da invenção podem apenas ser reconhecidas na medida em que se encontram representados um revestimento 2 de um cabo 1 alma e, para além disso, uma camada 3 intermédia, na qual se encontra embutida uma camada exterior de cordões 4 de fios de aço. O cabo 1 alma é constituído no interior do revestimento 2 por um feixe de monofilamentos ou vários feixes de monofilamentos, os quais são apenas respectivamente tanto torcidos que são mantidos unidos e podem ser manuseados. O revestimento 2 é constituído por um entrançado, de um modo preferido, de fios de poliéster. Este assenta, com um pré-tensionamento, sobre o feixe de monofilamentos ou os feixes de monofilamentos, que os mantém unidos no estado assente após um alongamento. A camada 3 intermédia é aplicada, de um modo em principio conhecido, por extrusão sobre o revestimento 2 do cabo 1 alma. É constituída por um material sintético macio e elástico, por exemplo polietileno ou polipropileno.

Os cordões 4 de fios de aço encontram-se aplicados sobre esta camada e, por exemplo, embutidos na camada 3 intermédia ainda quente, de tal modo que cada um tem o seu próprio assento, com um pouco de distância entre si. A camada 3 intermédia é de tal modo elástica e macia e os cordões 4 de fios de aço têm uma distância tal entre si (um pouco maior do que no desenho) , que sob carga a posição dos cordões 4 de fios de aço se alonga em primeiro lugar um pouco e o seu diâmetro se reduz. Devido a este facto, as curvas de alongamento (figura 4) da camada de cordões e do cabo alma são aproximadas, isto é, a absorção de carga é distribuída aproximadamente de forma correspondente às secções transversais da camada de cordões e do cabo alma. 0 cabo de acordo com a figura 6 tem uma estrutura base idêntica à do de acordo com a figura 5, com um cabo 1 alma, um revestimento 2 entrançado, uma camada 3 intermédia aplicada por extrusão e com uma camada exterior de cordões aqui assinalados por 5. Os cordões 5 têm uma estrutura análoga à do cabo, novamente com um cabo 6 alma mais fino de fibras sintéticas altamente resistentes, um revestimento 7 entrançado, uma camada 8 intermédia aplicada por extrusão de um material sintético macio e elástico e com uma camada exterior de fios 9 de aço. Devido à sua maior secção transversal de material sintético, o cabo tem a vantagem de um peso ainda mais reduzido, sendo neste caso no entanto, com os fios de aço na camada exterior, igualmente robusto.

No caso deste cabo, a camada 3 intermédia poderá também ser eliminada, uma vez que os cordões 5 exteriores já têm por si uma maior capacidade de alongamento.

Lisboa, 23 de Dezembro de 2014

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cabo com fibras sintéticas altamente resistentes que se apresentam como um único feixe (1; 6) de monofilamentos, em particular torcido, ou uma multiplicidade de feixes (1; 6) de monofilamentos torcidos, que está ou estão envolvido(s) por um revestimento (2; 7), caracterizado por o ou os feixes (1; 6) de monofilamentos estar ou estarem alongados com redução do diâmetro de tal modo que as fibras sintéticas encontraram a sua alocação espacial definitiva com formação de uma secção transversal estável do feixe e uma secção transversal do feixe de monofilamentos ou dos feixes (1; 6) de monofilamentos, assumida no estado alongado, é mantida através do revestimento (2; 7), sendo que o revestimento é formado por um entrançado concebido com pré-tensionamento ou um enrolamento concebido com pré-tensionamento.
2. Cabo combinado com um cabo de acordo com a reivindicação 1 como cabo (1, 2) alma, sendo que o cabo combinado apresenta uma camada exterior de cordões (4, 5) de fios de aço.
3. Cordão combinado com um cabo de acordo com a reivindicação 1 como alma (6, 7), sendo que o cordão combinado apresenta uma camada exterior de fios (9) de aço.
4. Cabo combinado de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o cabo combinado apresentar uma camada (3) intermédia de um material sintético elástico, no qual os cordões (4; 5) de fios de aço se encontram embutidos com uma distância entre si, de tal modo que sob carga a camada exterior se alonga e se contrai radialmente.
5. Cordão combinado de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o cordão combinado apresentar uma camada (8) intermédia de um material sintético elástico, no qual os fios (9) de aço se encontram embutidos com uma distância entre si, de tal modo que sob carga a camada exterior se alonga e se contrai radialmente.
6. Cabo combinado com um cabo (1) alma de fibras sintéticas altamente resistentes e uma camada de cordões exterior, caracterizado por o cordão combinado de acordo com a reivindicação 5 ser um cordão (5) exterior da camada de cordões exterior.
7. Cabo combinado de acordo com a reivindicação 4 ou cordão combinado de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a camada (3; 8) intermédia ser aplicada por extrusão.
8. Cabo combinado de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 4 ou 7, para uma utilização em suspensão ao longo de uma diferença de altura, caracterizado por uma alteração do passo de enrolamento ao longo do comprimento do cabo, de tal modo que o binário especifico por carga do cabo metálico diminui para cima.
9. Cabo combinado de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o cabo combinado ser um cabo de teleférico.
10. Utilização do cabo combinado de acordo com a reivindicação 8 como cabo para elevador de poço de mina, cabo submarino ou cabo de teleférico. Lisboa, 23 de Dezembro de 2014