Die vorliegende Erfindung betrifft ein Seil aus textilem Fasermaterial für Anwendungen, in denen Schrägzug auftreten kann.

Es ist bekannt, dass Seile in Anwendungen, in denen Schrägzug auftritt, um ihre Längsachse verdreht werden.

In Seiltrieben von Kranen, aber auch bei anderen Anwendungen, führt die Anordnung der Seilscheiben vielfach dazu, dass die Seile beim Lauf über die Seilscheiben unter einem seitlichen Ablenkwinkel auf- und ablaufen. Der seitliche Seilablenkwinkel, der sich zwischen Seil und Scheibe einstellt, wird auch Schrägzugwinkel genannt.

Insbesondere ist bekannt, dass nicht-drehungsfreie geschlagene Seile unter Last auf Grund ihrer„Helix" das Bestreben haben, sich aufzudrehen, wenn sie nicht beidseitig drehsteif befestigt sind.

Aber auch im Wesentlichen drehungsfreie Seile (die z.B. so konstruiert sind, dass sich die Drehmomente der einzelnen Seilelemente wie z.B. Litzen unter Last gegenseitig aufheben) können bei Auftritt von Schrägzug verdreht werden.

Unter drehungsreifen Seilen versteht der Fachmann alle Seile, deren Verdrehung bei nicht drehsteifer Befestigung unter einer Belastung von S/d ² = 0 bis S/d ² = 150 N/mm ² die Verdrehung < 360°/1000d ist, wobei d den Durchmesser des Seiles bedeutet (Feyrer 2000, Drahtseile, Springer Verlag).

In Abhängigkeit der Seilkonstruktion führt eine Verdrehung des Seiles um dessen

Längsachse zu einer Lastumverteilung zwischen den tragenden Elementen (Drähte, Fasern, Litzen etc). Als Folge dieser Lastumverteilung werden einzelne Elemente entlastet und andere Elemente überlastet. Die Lebensdauer des Seiles wird in Folge dieser

Lastumverteilung zwischen den tragenden Elementen reduziert.

Diese Verdrehung des Seiles kann lokal erfolgen, etwa bei Anwendungen mit Schrägzug, z.B. im Falle einer Mehrfacheinscherung bei Flaschenzügen oder eines schrägen Abzuges von der Trommel auf die erste Umlenkscheibe und kann daher auch drehungsfreie Seile betreffen. Tatsächlich verlieren insbesondere drehungsfreie Seile dabei an Lebensdauer, und zwar mehr als nicht-drehungsfreie Seile, da die Lastumverteilung zwischen den einzelnen

Litzenlagen aufgrund der unterschiedlichen Schlagrichtungen der Litzenlagen ausgeprägter ist (Quelle: Weber, Tobias: Beitrag zur Untersuchung des Lebensdauerverhaltens von Drahtseilen unter einer kombinierten Beanspruchung aus Zug, Biegung und Torsion.

Dissertation Universität Stuttgart, 2013, Print-on-demand, Volltext: http://elib.uni- stuttgart.de/opus/volltexte/2013/8663).

Da Schrägzug in vielen Anwendungen konstruktiv nicht vermieden werden kann, ist zum Unterbinden von lokaler Verdrehung (Konsequenz auf Lebensdauer s.o.) eine möglichst hohe Drehsteifigkeit erwünscht.

Die WO 2015/001476 beschreibt ein biegsames Kabel zum Aufrollen eines Segels. Der Kern des Kabels, der aus Fasermaterial bestehen kann, wird mit Kautschuk ummantelt, welcher in verschiedene Richtungen verlaufende Faserstränge umfasst. Der Kautschuk wird

vulkanisiert, sodass eine feste Bindung zwischen dem Kern des Kabels und der

Kautschukschicht resultiert.

Aus der EP 2 868 917 AI ist ein Spannseil für ein Windenergieerzeugungssystem mittels eines Luftfahrzeuges bekannt. Um den Kern des Seiles sind Spiralen angeordnet, welche gegebenenfalls Signalstränge oder elektrische Stränge umfassen können.

Die CA 1234520 beschreibt die Herstellung eines Kabels, wobei parallel liegende Filamente kompaktiert und dann vollständig mit einem Band umwickelt werden, um so gegen eine außen aufgebrachte Polyurethanbeschichtung geschützt zu sein.

Aus der US 7,399,018 ist eine Seilschlinge bekannt, die insbesondere im Bereich des Spleisses mit einem spiralförmig aufgeschnittenen Rohr aus Polyurethan umgeben ist.

Weiterer Stand der Technik ist aus der US 2009/282801 AI, der US 2 737 075 A, der WO 2006/118465 AI, der DE 200 21 529 Ul sowie der WO 98/50621 bekannt.

Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein Seil aus textilem Fasermaterial zur Verfügung zu stellen, welches besser gegenüber einer Verdrehung beim Auftreten von Schrägzug geschützt ist. Diese Aufgabe wird durch ein Seil gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Seiles ergeben sich aus den Unteransprüchen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umwindung des Kernes des Seiles.

Figur 2 zeigt schematisch eine zweilagige Umwindung des Kernes.

Figur 3 zeigt schematisch die Testmethode zur Feststellung, ob die in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehene Lücke zwischen zwei Umwindungen ausreichend groß ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Seil aus textilem Fasermaterial für Anwendungen, in denen Schrägzug auftreten kann, zur Verfügung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Seil ein Kern/Mantel-Seil ist, dessen Kern und dessen Mantel im wesentlichen aus textilem Fasermaterial bestehen, dessen Kern verseilt oder verflochten ist und dessen Kern und/oder, wenn der Kern in Form mehrerer Stränge vorliegt, zumindest ein Teil der Stränge, bevorzugt alle Stränge des Kerns, kraftschlüssig mit einem Zugelement umwunden ist/sind.

Der Begriff„Seil aus textilem Fasermaterial" bedeutet dabei, dass die wesentlichen

Bestandteile des Seiles, insbesondere seine tragenden Elemente aus textilem Fasermaterial, wie z.B. Litzen aus Kunstfasern, bestehen. Das erfindungsgemäße Seil kann auch

Bestandteile aus anderen Materialien aufweisen, wie z.B. das Seil oder Seilbestandteile imprägnierende Materialien oder auch einzelne nicht-textile Litzen mit spezieller Funktion, z.B. zur Übertragung elektrischer Signale.

Insbesondere bestehen der Kern und der Mantel des Seiles im Wesentlichen aus textilem Fasermaterial, wobei auch hier zusätzliche Materialien, wie z.B. einzelne nicht-textile Litzen möglich sind.

Der Kern des erfindungsgemäßen Seiles ist verseilt, d.h. dass die den Kern des Seiles bildenden Litzen miteinander verdreht sind. Alternativ können die Litzen des Kerns verflochten sein. Der Kern des erfindungsgemäßen Seiles kann als einzelner Kern, also als ein einzelner Strang aus miteinander verdrehten oder verflochtenen Litzen, vorliegen. Alternativ dazu kann der Kern in Form von mehreren Strängen vorliegen. Die Stränge können parallel nebeneinander verlaufen oder auch wiederum miteinander verdreht oder verflochten sein.

Erfindungsgemäß ist der Kern kraftschlüssig mit einem Zugelement umwunden. Diese Umwindung liegt somit zwischen Kern und Mantel vor.

Mit dieser Umwindung wird sichergestellt, dass sich das Seil bei seiner Anwendung, insbesondere im Falle, dass ein Schrägzug auftritt, möglichst wenig verdreht.

Unter„Zugelement" und„kraftschlüssige Umwindung" sind somit Elemente sowie deren Anbringung gemeint, die eine Verdrehung des Seiles weitest möglich verhindern.

Dabei soll die Verdrehung des Seiles lediglich durch die Umwindung des Kernes mit dem Zugelement verhindert werden. Eine darüber hinaus gehende Imprägnierung des Seiles ist möglich, aber nicht erforderlich.

Wenn der Kern, wie oben dargestellt, aus mehreren Strängen besteht, so kann die

Umwindung in folgenden Möglichkeiten vorliegen: a) Es ist der gesamte Kern (also alle Stränge gemeinsam) umwunden

b) Es sind zumindest ein Teil der Stränge, bevorzugt sämtliche Stränge, einzeln umwunden c) Eine Kombination von a) und b)

Bevorzugt ist das Zugelement mit einer Vorspannung von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 2%, besonders bevorzugt mindestens 3% der Höchstzugkraft des Zugelementes um den Kern des Seiles bzw. gegebenenfalls die Stränge des Kerns gewunden.

Aufgrund dieser Vorspannung kann eine besonders wirksame kraftschlüssige Umwindung zur Verhinderung der Verdrehung des Seiles erzielt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Zugelement in zumindest zwei Umwindelagen um den Kern des Seiles bzw. gegebenenfalls die Stränge des Kerns gewunden. Dabei können sich besonders bevorzugt die

Umwindelagen hinsichtlich ihrer Umwinderichtung unterscheiden. Im Falle von zwei Umwindelagen kann somit eine Lage in„S"-Richtung und die zweite, darüber angebrachte Lage in„Z"-Richtung um das Seil gewunden sein.

Weiters bevorzugt liegt innerhalb einer Umwindelage zumindest eine Umwindung mit einer Lücke zur nächsten Umwindung vor. Es hat sich gezeigt, dass eine Beabstandung der einzelnen Umwindungen von Vorteil ist, da das Seil besser biegsam ist.

Die Umwindungen müssen dabei nicht über die gesamte Länge des Seiles mittels Lücken beabstandet sein. Wichtig ist, dass Lücken in jenem Bereich des Seiles, welches während seiner Anwendung gebogen wird (z.B. über eine Trommel oder Treibscheibe) vorgesehen sind.

Die Lücke zwischen zwei Umwindungen soll dabei bevorzugt zumindest so groß gewählt werden, dass sie sich bei einer Biegung des Seiles mit einem Biegeradius des fünffachen Außendurchmessers des Seiles auf der sich bei der Biegung verkürzenden Seite des Seiles nicht schließt.

Mathematisch kann dies durch folgende Formeln ausgedrückt werden:

Ausgegangen wird von der Windelänge W, welche sich aus der Breite des Zugelementes zuzüglich der zwischen zwei Umwindungen befindlichen Lücke ergibt.

Die Lücke L ist als Bestandteil der Windelänge W bzw. im Falle von mehreren

Umwindelagen als Bestandteil der jeweiligen Windelänge W _n in der n-ten Lage der Umwindung wie folgt definiert:

W _n = B _n * (\ + L _n ) , wobei die Abkürzungen folgende Bedeutungen haben:

W _n = Windelänge des Zugelementes in der n-ten Lage der Umwindung in mm

B _n = Breite des Zugelementes in der n-ten Lage der Umwindung in mm

L _n = Lücke des Zugelementes zwischen zwei benachbarten Umwindungen in der n-ten Lage der Umwindung in Prozent.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der Lücke beträgt der prozentuelle Wert der Lücke dann: d„ d„

D + ^ \0d _a + - {[ 2_] - 1} * 100 = {[ - 1} * 100

D 10d, wobei die Abkürzungen folgende Bedeutungen haben:

L _n bedeutet die Lücke zwischen zwei Umwindungen der selben Umwindelage in %,

D bedeutet den Durchmesser einer Vorrichtung, z.B. einer Scheibe, um welche das Seil gebogen wird, wobei D der zehnfache Wert des Außendurchmessers d _a des Seils ist, d _n bedeutet den jeweiligen Außendurchmesser des Kerns samt Umwindelagen bis zur n-ten

Lage, die umwunden wird

n: Anzahl der Lagen des Umwindematerials

d _a bedeutet den Außendurchmesser des Seiles mit Mantel

Alle Längenangaben sind in mm einzusetzen.

Die Windelänge W bzw. W _n muss dabei über die Länge des Seiles nicht konstant sein. Wie oben erwähnt, ist es insbesondere günstig, wenn im Bereich des Seiles, welches während seiner Anwendung gebogen wird, Lücken vorgesehen sind, die dann bevorzugt den obigen Formeln genügen. An anderen Stellen können keine Lücken oder auch Lücken, welche den obigen Formeln nicht genügen, vorgesehen sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind innerhalb einer Umwindelage zumindest 30%, bevorzugt zumindest 50%, besonders bevorzugt zumindest 80%> der Oberfläche des Kerns des Seiles bzw. gegebenenfalls der Stränge des Kerns von der Umwindung oder den Umwindungen mit dem Zugelement abgedeckt.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Zugelement liegt besonders bevorzugt in Form eines Bandes vor.

Die Breite des Bandes B beträgt dabei bevorzugt von 0,5 *d _n bis 2*d _n .

Die Breite des Bandes kann über die verschiedenen Umwindelagen hinweg konstant sein. Alternativ dazu können Bänder mit unterschiedlicher Breite eingesetzt werden. Z.B. kann je Umwindelage ein Band mit einer anderen Breite als jenes der vorhergehenden Umwindelage eingesetzt werden. Das erfindungsgemäß vorgesehene Zugelement weist bevorzugt eine Zugfestigkeit von > μ*Ξ auf, wobei μ den Gleitreibungskoeffizient zwischen zwei Lagen des Zugelements und

S die maximale Zugkraft des Seiles bedeuten.

Das Material des Kerns des erfindungsgemäßen Seiles besteht bevorzugt aus hochfesten Fasern. Die Fasern können aus den Fasergattungen UHMWPE, Aramid, LCP, PBO, PET, PA, PP, PE sowie Mischung daraus ausgewählt werden.

Ebenso besteht das Material des Mantels des erfindungsgemäßen Seiles bevorzugt aus hochfesten Fasern, die aus den Fasergattungen UHMWPE, Aramid, LCP, PBO, PET, PA, PP, PE sowie Mischungen daraus ausgewählt werden können.

Das Material des Zugelementes kann aus den Fasergattungen UHMWPE, Aramide, LCP, PBO, PET, PA, PP, PE sowie Mischungen daraus ausgewählt werden. Bandförmige Zugelemente liegen bevorzugt in gewebter Form vor.

Der Durchmesser des erfindungsgemäßen Seiles beträgt 6 mm und mehr, insbesondere bis 200 mm und mehr.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Seil dadurch gekennzeichnet, dass es bei Belastung zwischen 0% und 40% seiner tatsächlichen Bruchlast (gemäß ISO 2307) um weniger als 10°/100d verdreht wird, wobei d den Durchmesser des Seiles mit Mantel in mm bedeutet.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Seils dient ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kern des Seiles und/oder, wenn der Kern in Form mehrerer Stränge vorliegt, zumindest ein Teil der Stränge, bevorzugt alle Stränge des Kerns, kraftschlüssig mit einem Zugelement umwunden wird/werden.

Bevorzugt wird das Zugelement mit einer Vorspannung von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 2%, besonders bevorzugt mindestens 3% der Höchstzugkraft des Zugelementes um den Kern des Seiles bzw. gegebenenfalls die Stränge des Kerns gewunden. Weiters bevorzugt wird auch der Kern des Seiles bzw. gegebenenfalls die Stränge des Kerns während des Umwindens mit dem Zugelement bei einer Vorspannung gehalten,

insbesondere bei einer Vorspannung von 0,1% bis 40% der Bruchlast des Kernes bzw. gegebenenfalls der Stränge des Kerns.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Seiles in Anwendungen, bei denen Schrägzug auftreten kann, insbesondere als Trag-/Zugseil in Kranen, z.B. Turmdrehkranen, Mobilkranen, Raupenkranen und Offshorekranen, in Hubwinden, insbesondere für das einsträngige Heben ungerührter Lasten und in Baugeräten, z.B. Bohrgeräten, Rammgeräten und Seilbaggern.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seiles. Gezeigt ist dabei schematisch nur der Kern 1 des Seiles. Der Kern 1 hat einen Durchmesser d _Q und besteht aus gedrehtem oder verflochtenem textilen Fasermaterial (nicht dargestellt). In an sich bekannter Weise weist das Seil zusätzlich einen Mantel aus textilem Fasermaterial auf, der hier nicht dargestellt ist. Erfindungsgemäß ist der Kern 1 mit einem Zugelement 2 umwunden, welches in der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform bandförmig ist. Die Umwindung 2 liegt im fertigen Seil zwischen Kern 1 und dem Mantel (nicht dargestellt).

Zwischen den Umwindungen sind Lücken mit einer Breite Li vorgesehen. Dadurch weisen die Umwindungen eine Windelänge Wi auf, die sich aus der Breite Bi des Zugelementes 2 und der Lücke Li ergibt. Die Oberfläche des Kerns 1 ist zu 50%> oder mehr, insbesondere 80% oder mehr vom Zugelement abgedeckt.

Zusammen mit dieser Umwindelage ergibt sich ein Durchmesser des umwundenen Kerns 1

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Umwinde lagen 2' und 2". Die Umwindelagen 2' und 2" sind dabei in unterschiedlichen Umwinderichtungen um den Kern 1 gewunden. In beiden Umwindelagen sind Lücken zwischen den jeweiligen Umwindungen vorgesehen. Es ergibt sich somit auch in der zweiten Umwindelage eine Windelänge W ₂ aus der Breite B ₂ des Zugelementes in dieser Umwindelage und der Lücke L ₂ in dieser Umwindelage. Weiters ergibt sich ein Durchmesser des umwundenen Kerns 1 von d ₂ . Wie oben erwähnt, kann die Breite Bi und B ₂ des Zugelementes in den beiden

Umwindelagen unterschiedlich sein, ebenso die Länge der Lücken Li und L ₂ . Zudem müssen die Länge der Lücken Li und L ₂ über die Länge des Seiles konstant sein, sondern können variieren bzw. können insbesondere an Stellen des Seiles, die beim Gebrauch nicht gebogen werden, auch keine Lücken vorgesehen sein.

Figur 3 zeigt schematisch die Messmethode, anhand derer festgestellt werden kann, ob die vorgesehenen Lücken Li die erfindungsgemäß bevorzugte Mindestlänge haben: Der mit dem Zugelement 2 umwundene Kern 1 wird über ein Element, z.B. eine Scheibe 3 gebogen. Der Durchmesser D der Scheibe 3 beträgt das 10-fache des Außendurchmessers des Seiles mit Mantel d _a (nicht dargestellt). Wenn sich die Lücken Li beim Biegen des Seiles über die Scheibe 3 auf der sich bei der Biegung verkürzenden Seite nicht schließen, dann weisen sie die erforderliche Mindestlänge auf und erfüllen auch die oben angegebenen Formeln.