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Title:
CABLE, STRAND, AND METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A CABLE AND A STRAND
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/090565
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a laid cable (1-1b), more particularly a laid fiber cable (1-1b) or a laid hybrid cable, comprising at least one core strand or one laid core cable (2-2b) and at least one outer strand (7-7b) surrounding the core strand or the core cable (2-2b), wherein the core strand, the core cable (2-2b) and/or the at least one outer strand is composed of at least one fiber line (9-9b, 10-10b). The at least one fiber line (9-9b, 10-10b) is beneficially made of a composite material having reinforcing fibers (12), the reinforcing fibers (12) of which composite material are laid to form at least one reinforcing line (11). Advantageously, a laid cable which is stable under transverse pressure is provided. The invention also relates to a strand, to a method for producing a cable and a strand, to a device for producing a cable and/or a strand, and to a device having a drum drive, said device comprising a cable according to the invention.

Inventors:
VERREET THIERRY (DE)
ZOGG MARKUS (CH)
ELIG MARCO (DE)
RUFFING CHRISTOPH (DE)
BAE YEONHWAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/080339
Publication Date:
May 05, 2022
Filing Date:
November 02, 2021
Export Citation:
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Assignee:
KV R&D CENTER GMBH (DE)
International Classes:
D07B7/14; D07B1/02
Domestic Patent References:
WO2008129116A12008-10-30
WO2020090834A12020-05-07
WO2008129116A12008-10-30
Foreign References:
EP3006611A12016-04-13
JPH01266231A1989-10-24
EP0252830A11988-01-13
JPH0921082A1997-01-21
US20200031623A12020-01-30
EP2000585A12008-12-10
US20120174557A12012-07-12
US4275117A1981-06-23
EP2673415B12017-07-19
JPH01266231A1989-10-24
JPH0921082A1997-01-21
EP3006611A12016-04-13
EP0252830A11988-01-13
Attorney, Agent or Firm:
ZEINER, Johannes Michael (DE)
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Claims:
1. Geschlagenes Seil (1-lb), insbesondere geschlagenes Faserseil (1-lb) oder geschlagenes Hybridseil, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil (2-2b) sowie mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil (2-2b) umgebende Außenlitze (7-7b) aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil (2-2b) und/ oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang (9-9b, 10- 10b) gebildet ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (12) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, dessen Verstärkungsfasern (12) zu mindestens einem Verstärkungsstrang (11) geschlagen sind.

2. Geschlagenes Seil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) aus nichtmetallischen Verstärkungsfasern (12) gebildet und vorzugsweise durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Drahtseilen oder Drahtlitzen hergestellt ist.

3. Geschlagenes Seil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) aus einem Mischgarn gebildet ist, das Verstärkungsfaserfilamente sowie Filamente eines Materials aufweist, aus dem eine Matrix (13), in die der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) zur Bildung des Faserstrangs (9-9b, 10-10b) eingebettet ist, gebildet ist.

4. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) als Verstärkungslitze oder Verstärkungsseil ausgebildet ist.

5. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des mindestens einen Verstärkungsstrangs (11) in dem mindestens einen Faserstrang (9-9b, 10-10b) zumindest 40 Vol. -% beträgt, insbesondere zwischen 45 und 90 VoL-%, vorzugsweise zwischen 50 und 75 VoL-%.

6. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil (2-2b) und die mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil (2-2b) umgebende Außenlitze (7-7b) relativ zueinander bewegbar sind, vorzugsweise in Seillängsrichtung.

7. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil (2-2b) zumindest teilweise von einer Ummantelung (15; 18) umgeben ist, wobei die Ummantelung (15, 16) insbesondere aus einem anderen Material gebildet ist als eine Matrix (13) des mindestens einen Faserstrangs (9-9b, 10-10b), in die der mindestens eine Verstärkungsstrang (11) eingebettet ist.

8. Geschlagenes Seil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (1-lb) als drehungsarmes oder drehungsfreies Seil ausgebildet ist.

9. Litze (7-7b), insbesondere Faserseillitze (7-7b) oder Hybridseillitze, die aus mindestens einem Faserstrang (9-9b, 10- 10b) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (12) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, dessen Verstärkungsfasern (12) zu mindestens einem Verstärkungsstrang (11) geschlagen sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines geschlagenen Seils (1-lb), insbesondere eines geschlagenen Faser- oder Hybridseils, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil (2-2b) sowie mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil (2-2b) umgebende Außenlitze (7-7b) aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil (2-2b) und/oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang (9-9b, 10-10b) gebildet wird bzw. werden, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (11) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet wird, wobei die Verstärkungsfasern (12) zu mindestens einem Verstärkungsstrang (11) geschlagen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, 17 dass mehrere Stränge eines Mischgarns, das Verstärkungsfaserfilamente sowie aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff gebildete Filamante aufweist, geschlagen und unter Erwärmung zur Bildung des Faserstrangs (9-9b, 10-10b) pultrudiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (1-lc) derart umgeformt wird, dass die Außenlitzen und/oder äußere Faserstränge (10- 10b) einen gleichen oder einen anderen Querschnitt aufweisen als die mindestens eine Kernlitze, das Kernseil (2-2b) oder innere Faserstränge (9-9b).

14. Verfahren zur Herstellung einer Litze (7-7b), insbesondere einer Faserseillitze oder Hybridseillitze, die aus mindestens einem Faserstrang gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faserstrang (9-9b, 10-10b) aus einem Verstärkungsfasern (11) aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet wird, wobei mehrere Stränge eines Mischgarns, das Verstärkungsfaserfilamente sowie aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildete Filamente aufweist, geschlagen und unter Erwärmung zur Bildung des Faserstrangs (9-9b, 10-10b) pultrudiert werden.

15. Vorrichtung zur Herstellung eines geschlagenen Seils (1-lb) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer Litze (7-7b) nach Anspruch 9, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13 und/oder einem Verfahren nach Anspruch 14 eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Pultrusionseinrichtung umfasst, die einer ersten Verlitz- und/oder Verseileinrichtung vorgeschaltet und einer weiteren Verlitz- oder Verseileinrichtung nachgeschaltet ist.

16. Vorrichtung mit einem Trommelantrieb, insbesondere Kran mit einem Trommelantrieb, die ein geschlagenes Seil (1-lb) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, wobei das geschlagene Seil (1-lb) als laufendes Seil ausgebildet ist.

Description:
„Seil, Litze, Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Seils und einer Litze“

Die Erfindung betrifft ein geschlagenes Seil, insbesondere ein geschlagenes Faserseil oder geschlagenes Hybridseil, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil sowie mindestens eine die Kernlitze umgebende Außenlitze aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil und/oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang gebildet ist bzw. sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Litze, insbesondere eine Faserseillitze oder Hybridseillitze, ein Verfahren zur Herstellung eines geschlagenen Seils, insbesondere eines geschlagenen Faser- oder Hybridseils, sowie einer Litze, insbesondere einer Faserseillitze oder Hybridseillitze, eine Vorrichtung zur Herstellung eines geschlagenen Seils und/ oder einer Litze, sowie eine Vorrichtung mit einem Trommelantrieb, die ein erfindungsgemäßes geschlagenes Seil aufweist.

Aus dem Stand der Technik sind vorbezeichnete Erzeugnisse, Vorrichtungen sowie Verfahren bekannt. Zur Herstellung von geschlagenen Drahtseilen werden mehrere Drähte helixförmig zu Litzen verwunden (= geschlagen). Dieser Verfahrensschritt wird als Verlitzen bezeichnet. Mehrere Litzen können helixförmig zu einem Kernseil verwunden werden. Das Kernseil wird mit mehreren Außenlitzen zu dem Drahtseil verwunden, wobei die Außenlitzen das Kernseil helixförmig umgeben. Dieser Schritt wird als Verseilung bezeichnet (siehe beispielsweise die deutsche VDI-Richtlinie 2358). Denkbar ist, dass ein Seil anstelle eines Kernseils zumindest eine Kernlitze aufweist.

Eine besonders hohe Zugfestigkeit ist möglich, wobei das Gewicht eines Drahtseils sehr hoch ist.

Im Stand der Technik wird zwischen geschlagenen und geflochtenen Seilen und Litzen unterschieden. Bei einem geschlagenen Seil sind Außenlitzen helixförmig um ein Kernseil oder eine Kernlitze herum gewunden, während ein geflochtenes Seil von gewebeartig miteinander verflochtenen Fasern oder Drähten gebildet ist oder zumindest eine solche Lage aufweist.

Grundbegriffe der Seiltechnik sind aus dem Stand der Technik, insbesondere https://www.ro- petechnology.com/bro_dt/Bro_Grundbegriffe_de.pdf , bekannt. Ferner sind aus dem Stand der Technik Faserseile bekannt, die beispielsweise von Sportkletterern als Sicherungsseile benutzt werden. Solche Seile, die geflochtene Seile sind, sind aus länglichen, textilen Kunststofffasern gebildet, die mit einem die Kunststofffasern umgebenden Mantelgeflecht verflochten sind. Eine für Sportanwendungen ausreichende Festigkeit bei geringem Gewicht ist möglich.

Weiter sind Hybridseile bekannt, bei denen ein Kernseil aus einem umhüllten Kunststoffmo- nofilbündel gebildet ist, welches mit Drahtlitzen verseilt wird. Zwar weist ein solches Seil eine mit einem Drahtseil vergleichbare Festigkeit auf, jedoch kann durch Kontakt der Drahtlitzen zu dem Monofilbündel, beispielsweise bei einer Biegewechselbelastung, eine Beschädigung des Kernseils auftreten.

Aus EP 2 673 415 Bl sind ein Seil sowie ein Herstellungsverfahren für ein Seil bekannt, bei dem Fasern oder Monofilbündel vor einem Verseilpunkt, an dem eine Verseilung der Fasern oder Monofilbündel zu einem Kernseil erfolgt, zuerst mit einem Matrixmaterial belegt und danach beim Verseilen an dem Verseilpunkt zu einem Kernseil in das Matrixmaterial eingebettet werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist insbesondere, dass innere Fasern des Mono- filbündels nicht von Matrixmaterial umgeben sind. Ferner nachteilig sind zwei Verfahrensschritte, eine Belegung sowie eine darauf folgende Einbettung, erforderlich.

Aus JP H01 266231 A sind ein Seil sowie ein Faserstrang aus einem Faserverbundwerkstoff bekannt. Der Faserstrang ist aus einem Mischgarn, welches Karbon- oder Glasfasern sowie Kunststofffasern umfasst, in einem Ziehverfahren hergestellt. Dazu wird das Mischgarn durch innere Düsen einer Matrix hindurchgezogen und ein aus dem Matrixmaterial gebildetes Garn durch äußere Düsen, so dass das Mischgarn in einem sogenannten „guide“ von dem Matrix- materialgarn umgeben ist. Durch Erhitzen verschmelzen die Matrixmaterialgarnfasern miteinander und bilden die Matrix, in die dann Verstärkungsfasern des Mischgarns eingebettet sind und sich unverdrillt in Faserlängsrichtung parallel zueinander erstrecken.

Eine Verlitzung oder Verseilung der Verstärkungsfasern bei der Herstellung des Faserstrangs ist nicht vorgesehen.

Aus JP H01 266231 A ist außerdem ein geschlagenes Seil umfassend einen Kernstrang sowie eine einzige aus mehreren unverlitzten Fasersträngen gebildete Außenlage bekannt.

W02008/129116 Al beschreibt ein geschlagenes Aufzugseil umfassend ein Kernseil, um das herum zur Bildung des Aufzugseils mehrere Außenlagen geschlagen sind. Einzelne Faser- stränge sind aus einem Faserverbundwerkstoff mit parallelen Verstärkungsfasern gebildet.

Jede Außenlage ist aus mehreren einzelnen, unverlitzen Fasersträngen gebildet.

Aus JP H09 21082 A sind Faserstränge sowie ein geschlagenes Seil bekannt. Mehrere parallele Verstärkungsfasergarne werden durch ein einen thermoplastischen Kunststoff aufweisendes Imprägnierbad sowie eine Matrix hindurchgezogen und danach zu einem Faserstrang verzwirnt. Mehrere Faserstränge werden zu einem geschlagenen Faserseil verwunden, das ein einsträngiges Kernseil sowie eine Außenlage mit sechs einzelnen, unverlitz- ten Fasersträngen aufweist.

Ein weiteres geschlagenes Seil, bei dem ein Kernseil von einer Außenlitzenlage umgeben ist, ist aus EP 3006 611 Al bekannt. In eine Matrix eingebettete Verstärkungsfasern verlaufen parallel zueinander, sind also nicht geschlagen oder verzwirnt.

Aus EP 0 252 830 Al ist ein Leitungskabel für eine Kransteuerleitung bekannt, jedoch kein geschlagenes Seil.

Während Drahtseile eine hohe Bruchfestigkeit bei gleichzeitig hohem Gewicht aufweisen, sind insbesondere Hybridseile zwar leichter, jedoch bei einer Mehrlagenwicklung, beispielsweise auf eine Seiltrommel, weniger biegewechselfest sowie weniger querdruckstabil.

Insbesondere bei solchen Seilen, die bei Benutzung häufig umgelenkt werden, ist eine besonders gute Biegewechselfestigkeit sowie Querdruckfestigkeit erforderlich, beispielsweise bei sogenannten laufenden Seilen, die für einen Trommelantrieb eines Turmdrehkrans benutzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschlagenes Seil sowie eine Litze der eingangs genanten Art auszubilden, das bzw. die besonders lange haltbar und insbesondere biegewechselbeständig und querdruckstabil ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein geschlagenes Seil bzw. eine Litze der eingangs genannten Art auszubilden, das bzw. die eine besonders hohe Zugfestigkeit bei geringem Gewicht aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der mindestens eine Faserstrang aus einem Verstärkungsfasern aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, dessen Verstärkungsfasern zu mindestens einem Verstärkungsstrang geschlagen sind. Dadurch, dass der mindestens eine Faserstrang aus einem Verbundwerkstoff gebildet ist, bei dem geschlagene Verstärkungsfasern in eine Matrix eingebettet sind, können vorteilhaft bisher für hochfeste Seile nicht nutzbare, insbesondere nichtmetallische Fasern wie beispielsweise Kohlenstofffasern benutzt werden.

Zu einem Verstärkungsstrang geschlagene Verstärkungsfasern sind in der Art einer Litze oder eines geschlagenen Seils ausgebildet und vorzugsweise durch aus der Drahtseiltechnik bekannte Verlitz- oder Verseilmaschinen herstellbar.

In dem Verstärkungsstrang können in radialer Richtung benachbarte Lagen mehrerer Verstärkungsfaserlagen eine entgegengesetzte Schlagrichtung aufweisen. Vorteilhaft wird ein drehungsarmer Verstärkungsstrang ausgebildet.

Insgesamt wird bereits ein biegewechselfester und besonders querdruckstabiler Faserstrang geschaffen, der die Grundlage für die Herstellung von geschlagenen Kernseilen oder Litzen bildet, aus denen wiederum geschlagene Seile herstellbar sind. Insgesamt wird ein Seil bzw. eine Litze geschaffen, dessen bzw. deren einzelne Bestandteile, das heißt die Faserstränge, für sich genommen bereits sehr biegewechselfest und besonders querdruckstabil sind.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung können Verstärkungsfasern als Garn, als einzelne Filamente, als Zwirn oder Bündel mehrerer im Wesentlichen paralleler Filamente vorliegen.

Denkbar ist, dass die Verstärkungsfasern voneinander verschiedene Querschnitte aufweisen.

Der mindestens eine Faserstrang kann einen runden oder mehreckigen, beispielsweise trapezförmigen, Querschnitt aufweisen.

Ein Faserstrang, der mit anderen Fasersträngen und/oder Metalldrähten zu einer Litze, beispielsweise einer Kern- oder Außenlitze verlitzt ist oder werden kann, weist insbesondere einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm auf, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 mm.

Ein Faserstrang, der mit anderen Fasersträngen und/oder Metalldrähten zu einem Kernseil verseilt ist oder werden kann, weist insbesondere einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm auf, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 mm. Denkbar ist, dass die mindestens eine Außenlitze, das Kernseil oder die mindestens eine Kernlitze einen Durchmesser bis zu 100 mm, insbesondere zwischen 15 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 40 mm, aufweist.

Obwohl denkbar ist, dass der mindestens eine Verstärkungsstrang aus metallischen Verstärkungsfasern oder metallischen und nichtmetallischen Verstärkungsfasern gebildet ist, ist der mindestens eine Verstärkungsstrang zweckmäßigerweise aus nichtmetallischen Verstärkungsfasern gebildet und ist vorzugsweise durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Drahtseilen oder Drahtlitzen hergestellt.

Geeignete Verstärkungsfasern können beispielsweise als Glasfasern, Mineralfasern, Aramid- fasern, Textilfasern oder Kohlenstofffasern ausgebildet sein oder eine Kombination hochfester metallischer oder nichtmetallischer Filamente aufweisen. Denkbar ist, dass Verstärkungsfasern des mindestens einen Verstärkungsstrangs aus verschiedenen Materialien gebildet sind. Beispielsweise kann ein Teil der Verstärkungsfasern aus Kohlenstoff gebildet sein, während ein anderer Teil aus Aramid gebildet ist.

Durch die Verwendung einer bestehenden Vorrichtung zur Herstellung von Drahtseilen oder Drahtlitzen kann auf bestehende, aus der Drahtseiltechnik bekannte Maschinen zurückgegriffen werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Verstärkungsstrang aus einem Mischgarn gebildet, das Verstärkungsfaserfilamente sowie Filamente eines Materials aufweist, aus dem eine Matrix, in die der mindestens eine Verstärkungsstrang zur Bildung des Faserstrangs eingebettet ist, gebildet ist.

Als Matrix ist jedes Polymer geeignet, vorzugsweise werden thermoplastische Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) oder Polyetheretherketon (PEEK) verwendet.

Ein Mischgarn ist ein Garn, dessen Filamente aus Verstärkungsfaserfilamenten sowie insbesondere thermoplastischen Kunststofffilamenten gebildet sind. Bei Verwendung eines Mischgarns ist zur Ausbildung einer Kunststoffmatrix, in die der Verstärkungsstrang eingebettet ist, keine Imprägnierung erforderlich, sondern eine sogenannte Pultrusion unter Erwärmung ausreichend. Vorteilhaft kann eine besonders dichte und homogene Matrix ausgebildet werden, Lufteinschlüsse werden vorteilhaft vermieden.

Zweckmäßigerweise ist der mindestens eine Verstärkungsstrang als Verstärkungslitze oder Verstärkungsseil ausgebildet. Vorteilhaft sind bestehende, aus der Drahtseiltechnik bekannte Verseil- oder Verlitzmaschinen zur Herstellung des Verstärkungsstrangs nutzbar. Sowohl das Verstärkungsseil als auch die Verstärkungslitze können mehrlagig ausgebildet sein und Querschnittsgeometrien aufweisen, die von Drahtseilen bekannt sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein Anteil des mindestens einen Verstärkungsstrangs in dem mindestens einen Faserstrang zumindest 40 Vol. -%, insbesondere zwischen 45 Vol-% und 90 VoL-%, vorzugsweise zwischen 50 und 75 VoL-%. Je höher ein Anteil des Verstärkungsstrangs, desto höher ist die Zugfestigkeit des Faserstrangs und damit des geschlagenen Seils bzw. der Litze. Vorteilhaft kann eine Festigkeit für verschiedene Anwendungsfälle maßgeschneidert werden.

Zweckmäßigerweise sind die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil und die mindestens eine die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil umgebende Außenlitze relativ zueinander bewegbar, vorzugsweise in Seillängsrichtung.

Insbesondere bei Belastung, beispielsweise bei Benutzung des Seils als Lastseil eines Turmdrehkrans, ist eine relative Bewegbarkeit erforderlich, um eine besonders gute mechanische Festigkeit zu erreichen. Benachbarte Außenlitzen und/oder die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil unmittelbar umgebende Außenlitzen können unter Bildung einer Trennebene aneinander anliegen. Vorteilhaft wird ein besonders biegefestes, biegewechselbeständiges sowie querdruckstabiles geschlagenes Seil bzw. eine solche Litze geschaffen.

Vorzugweise wird ein erfindungsgemäßes Seil als laufendes Seil einer Vorrichtung mit Trommelantrieb verwendet, insbesondere bei einem Kran mit Trommelantrieb.

Denkbar ist, dass jeder Faserstrang mit einer Schicht belegt ist, die einen Reibbeiwert aufweist, der insbesondere kleiner als 0,2, vorzugsweise kleiner als 0,14 ist.

Obwohl denkbar, dass eine die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil zumindest teilweise umgebende Ummantelung als Außenbereich der Matrix des Verbundwerkstoffs des mindestens einen Faserstrangs ausgebildet ist, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die mindestens eine Kernlitze oder das geschlagene Kernseil zumindest teilweise von einer Ummantelung umgeben, wobei die Ummantelung insbesondere aus einem anderen Material gebildet ist als eine Matrix des mindestens einen Faserstrangs, in die der mindestens eine Verstärkungsstrang eingebettet ist. Denkbar ist, dass die Ummantelung aus dem gleichen Material wie die Matrix des die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil bildenden mindestens einen Faserstrangs gebildet ist.

Denkbar ist außerdem, dass Faserstränge, die zu einer Litze verlitzt oder zu einem geschlagenen Kernseil oder geschlagenen Seil verseilt werden können, eine Matrix aufweisen, die im Querschnitt einen beispielsweise ringförmigen äußeren Bereich sowie einen inneren Bereich umfasst, wobei nur in den inneren Bereich der Matrix der mindestens eine Verstärkungsstrang eingebracht ist. Der äußere Bereich kann beim Verlitzen oder Verseilen mehrerer Faserstränge, vorzugsweise unter Erwärmung der Faserstränge bis zu einer Temperatur, bei der ein thermoplastischer, die Matrix bildender Kunststoff verformbar ist, derart verformt werden, dass äußere Bereiche benachbarter Faserstränge bei der Verlitzung oder Verseilung eine einstückige Ummantelung ausbilden, die aus dem gleichen Material gebildet ist wie die Matrix. Vorteilhaft wird die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil vor Abrasion durch Außenlitzen oder Witterungseinflüssen geschützt.

Denkbar ist, dass die Ummantelung aus einem Material gebildet ist, welches einen Reibbeiwert von < 0,15 aufweist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Seil als drehungsarmes oder drehungsfreies Seil ausgebildet. Vorteilhaft wird ein besonders lange haltbares Seil geschaffen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das geschlagene Seil mehrere die Kernlitze oder das Kernseil umgebende Außenlitzen auf, wobei die Kernlitze, das geschlagene Kernseil und die Außenlitzen aus mehreren Fasersträngen gebildet sind und jeder Faserstrang aus mindestens einen Verstärkungsstrang aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist. Vorteilhaft wird eine besonders gute Biegewechselfestigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und hervorragender Querdruckstabilität erreicht.

Zweckmäßigerweise weist das geschlagene Seil mehrere die Kernlitze oder das geschlagene Kernseil umgebende Außenlitzen auf, wobei die Kernlitze, das geschlagene Kernseil und die Außenlitzen aus mehreren Fasersträngen gebildet sind und jeder Faserstrang aus einem mindestens einen Verstärkungsstrang aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet ist, wobei die Faserstränge der Kernlitze, des geschlagenen Kernseils oder der Außenlitzen voneinander verschiedene Formen und/oder Größen aufweisen. Vorteilhaft können mechanische Eigenschaften wie eine Biegewechselfestigkeit, eine Querdruckstabilität oder eine Zugfestigkeit für bestimmte kundenspezifische Fälle maßgeschneidert werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines geschlagenen Seils, insbesondere eines geschlagenen Faser- oder Hybridseils, das mindestens eine Kernlitze oder ein geschlagenes Kernseil sowie mindestens eine die Kernlitze oder das Kernseil umgebende Außenlitze aufweist, wobei die Kernlitze, das Kernseil und/oder die mindestens eine Außenlitze aus mindestens einem Faserstrang gebildet wird bzw. werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der mindestens eine Faserstrang aus einem Verstärkungsfasern aufweisenden Verbundwerkstoff gebildet wird, wobei die Verstärkungsfasern zu mindestens einem Verstärkungsstrang geschlagen werden.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden mehrere Stränge eines Mischgarns, das Verstärkungsfaserfilamente sowie aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff gebildete Filamente aufweist, geschlagen und unter Erwärmung zur Bildung des Faserstrangs pultrudiert.

Durch die Pultrusion wird bei der Herstellung der Faserstränge vorteilhaft sichergestellt, dass keine Fehlstellen auftreten, beispielsweise Lufteinschlüsse. Weiter vorteilhaft ist keine Belegung des Garns vor einer Verlitzung oder Verseilung erforderlich, da das Matrixmaterial als Filamente des Mischgarns mitgeschlagen wird und bei der Pultrusion die Matrix ausgebildet wird.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, durch die zur Drahtseilherstellung bekannte und bereits benutzte Verlitz- oder Verseilmaschinen weiterhin und vor allem zur Herstellung von überwiegend nichtmetallischen geschlagenen Seilen oder Litzen nutzbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Pultrusionsein- richtung umfasst, die einer ersten Verlitz- und/oder Verseileinrichtung vorgeschaltet und einer weiteren Verlitz- oder Verseileinrichtung nachgeschaltet ist.

Die Verstärkungsfasern können von mehreren Spulen abgespult und zur Bildung des Verstärkungsstrangs mit einer ersten, bestehenden Verlitz- oder Verseilmaschinen geschlagen werden. Vorzugsweise wird ein Mischgarn verwendet, das heißt ein Garn, dessen Filamente aus Verstärkungsfaserfilamente sowie insbesondere thermoplastischen Kunststofffilamenten gebildet sind. Nach dem Schlagen der Verstärkungs- und Kunststofffilamente erfolgt eine Pultrusion, das heißt ein Ziehen unter Erwärmung, wodurch die Kunststofffilamente eine homogene Matrix, in die die geschlagenen Verstärkungsfasern eingebettet sind, ausbilden. Derart hergestellte Faserstränge, die vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen, können mit einer der Pultrusionseinrichtung nachgeschalteten bestehenden Verseil- oder Verlitzmaschine zu einer Litze, einem Seil oder einem Kernseil geschlagen werden.

Weiter vorteilhaft muss eine bestehende, zur Drahtseilherstellung verwendbare Vorrichtung lediglich um eine Pultrusionseinrichtung ergänzt werden, um ein erfindungsgemäßes geschlagenes Seil oder eine erfindungsgemäße Litze herstellen zu können. Die Anschaffung weiterer oder spezieller Maschinen entfällt.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auszubilden, mit dem die Ablegereife eines erfindungsgemäßen geschlagenen Seils zuverlässig bestimmbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass anhand einer Anzahl an beschädigten oder gerissenen Fasersträngen von Außenlitzen ermittelt wird, ob das geschlagene Seil ablegereif ist.

Vorteilhaft kann auf von Drahtseilen bekannte sowie genormte Methoden zur Bestimmung der Ablegereife zurückgegriffen werden.

In einem ersten Verfahrensschritt kann das geschlagene Seil beispielsweise über seine gesamte Länge auf Riss- oder Beschädigungsstellen untersucht werden. Derjenige Bereich, in dem die meisten beschädigten oder gebrochenen Faserstränge festgestellt werden, bildet eine sogenannte Bezugslänge, das heißt einen Seilabschnitt, der zur Ermittlung der Ablegereife herangezogen wird. Die Bezugslänge ist vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches des Seildurchmessers, beispielsweise das Dreißigfache. Anhand der Bezugslänge wird ermittelt, ob eine Anzahl beschädigter oder gerissener Faserstränge oberhalb oder unterhalb eines Grenzwerts für die zu untersuchende Seilart liegt. Technisch anerkannte Grenzwerte für verschiedene Seilarten sind beispielsweise aus der deutschen VDI-Richtlinie 2358 bekannt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Kernlitze oder das Kernseil von mindestens einer Außenlitzenlage, die mehrere Außenlitzen aufweist, umgeben, wobei vorzugsweise ein Matrixmaterial einer Matrix der Kernlitze oder des Kernseils gegen ein Matrix- material der Außenlitzen anliegt. Ein direkter Kontakt von Verstärkungsfasern eines Faserstrangs mit denjenigen eines benachbarten Faserstrangs wird vorteilhaft verhindert. Dadurch, dass die Kernlitze oder das Kernseil lediglich an die Außenlitzen anliegt, besteht keine stoffschlüssige Verbindung.

Denkbar ist, dass eine Kernlitze, eine Kernseil oder eine Außenlitze aus bis zu fünfzig Fasersträngen gebildet ist und bis zu zehn Außenlitzenlagen, die die Kernlitze umgeben, vorgese- hen sind. Umgeben bedeutet insbesondere, dass die Außenlitzen durch aus der Drahteilherstellung bekannte Herstellungstechniken mit der mindestens einen Kernlitze oder dem Kernseil verseilt (= geschlagen) werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 mehrere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Seils sowie eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Litze,

Fig. 2 mehrere Ausführungsformen eines weiteren erfindungsgemäßen Seils,

Fig. 3 mehrere Ausführungsformen eines dritten erfindungsgemäßen Seils.

Ein in Fig. la im Querschnitt schematisch gezeigtes geschlagenes Seil 1 umfasst ein geschlagenes Kernseil 2, das eine Kernlitze 3 sowie eine äußere Kernlitzenlage 4 aufweist. Kernaußenlitzen 5, 6 der äußeren Kernlitzenlage 4 weisen unterschiedliche, insbesondere voneinander verschiedene Querschnittsgrößen und - formen auf.

Das Kernseil 2 ist mit insgesamt acht Außenlitzen 7, die eine einzige Außenlitzenlage 8 bilden, zur Bildung des Seils 1 verseilt. Ein in Fig. la gezeigtes Seil 1 ist drehungsarm.

Zur Bildung einer in Fig. lb im Detail schematisch gezeigten runden Außenlitze 7 eines Seils 1 gemäß Fig. la wurden einundreißig Faserstränge 9, 10 verlitzt, wobei zwölf Faserstränge 9 im Querschnitt gleich groß sind und größer als die weiteren neunzehn Faserstränge 10, die im Querschnitt inetwa gleich groß sind.

Die Faserstränge 10 sind innere Faserstränge eines Kernseils 2 oder einer Litze 5, 6, 7, die Faserstränge 9 sind äußere Faserstränge eines Kernseils 2 oder einer Litze 5, 6, 7.

Jeder Faserstrang 9, 10 umfasst einen sich in einer Faserstranglängsrichtung erstreckenden Verstärkungsstrang 11, der mehrere zu einer Verstärkungslitze geschlagene, aus Kohlenstoff gebildete Verstärkungsfasern 12 aufweist, die in eine Polypropylenmatrix 13 eingebettet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. lb nicht bei allen Fasersträngen 9, 10 Verstärkungsstränge 11 sowie Verstärkungsfasern 12 gezeigt.

Obwohl sämtliche Litzen eines in Fig. la gezeigten Seils 1 aus Fasersträngen 9, 10 mit ausschließlich nichtmetallischen Verstärkungsfasern 12 gebildet sind, ist denkbar, dass einzelne Verstärkungsfasern 12 aus einem Metall draht gebildet sind. Eine einen solchen Faserstrang aufweisende Litze ist eine sogenannte Hybridlitze, ein einen solchen Faserstrang aufweisendes Seil ein sogenanntes Hybridseil.

Vorteilhaft können zur Herstellung des erfindungsgemäßen geschlagenen Seils 1 vorhandene, ursprünglich für die Drahtseilherstellung vorgesehene Verseil- bzw. Verlitzmaschinen verwendet werden und gleichzeitig ein besonders leichtes sowie biegewechselbeständiges und besonders querdruckstabiles geschlagenes Seil geschaffen werden.

Die Faserstränge 9, 10 sind mittels Pultrusion herstellbar, indem ein ein Verstärkungsfasern 12 aufweisendes Mischgarn, das beispielsweise aus Polypropylen sowie aus Kohlenstoff gebildete Filamente aufweist, von mehreren Garnspulen abgewickelt und in einer ersten Verlitz- oder Verseilmaschine geschlagen wird. Beim Pultrudieren, d.h. unter Zugspannung, in einer Pultrusionseinrichtung, die der ersten Verlitz- oder Verseilmaschine vor und einer zweiten Verlitz- oder Verseilmaschine nachgeschaltet ist, erweichen die Polypropylenfilamente unter Erwärmung und bilden eine homogene Matrix 13 aus, in die die zu einem Verstärkungsstrang 11 geschlagenen Verstärkungsfasern 12 eingebettet sind.

Nach Abkühlung und Verfestigung der Matrix 13 können die Faserstränge 9, 10 mit der zweiten Verlitz- oder Verseilmaschine, die der Pultrusionseinrichtung nachgeschaltet ist, weiterverarbeitet werden.

Ein Aufspulen auf Lagerspulen vor einer weiteren Verarbeitung ist denkbar.

Dadurch, dass durch Erwärmung des Faserstrangs 9, 10 eine Matrix 13 bildendes Polypropylen verformbar ist und sich durch Abkühlung erneut verfestigt, ist eine Änderung der Querschnittsform oder -große durch Aufbringung von Verformungskräften denkbar. Dazu kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, die vor oder an einem Verlitz- oder Verseilpunkt einer entsprechenden Verlitz- oder Verseilvorrichtung angeordnet ist.

Denkbar ist, dass einzelne Faserstränge 9, 10 derart verformt werden, dass ein trapezförmiger oder mehreckiger Querschnitt wie beispielsweise in Fig. la gezeigt ausgebildet wird.

Denkbar ist außerdem, dass eine Querschnittsform oder -große von einzelnen Fasersträngen vor einer Verlitzung oder Verseilung oder von hergestellten Seilen verändert wird.

Ein in Fig. lc im Querschnitt schematisch gezeigtes geschlagenes Seil 1 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. la gezeigten dadurch, dass ein geschlagenes Kernseil 2 eine Kernlit- ze 3 sowie zwei äußere Kernlitzenlagen 4, 14 aufweist, von denen die äußerste Kernlitzenlage 14 Kernaußenlitzen 5, 6 aufweist, die voneinander verschiedene Durchmesser aufweisen.

Ferner ist die Kernlitze 3 aus sieben Fasersträngen 9, 10 mit rundem Querschnitt gebildet, während Außenlitzen 7 mit rundem Querschnitt aus sieben Fasersträngen 9,10 mit mehreckigem Querschnitt gebildet sind.

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.

Ein in Fig. 2a im Querschnitt schematisch gezeigtes geschlagenes Seil la unterscheidet sich von denjenigen in Fig. 1 gezeigten dadurch, dass ein Kernseil 2a von einer schraffiert dargestellten Ummantelung 15 umgeben ist, in die dem Kernseil 2a zugewandte Hälften 16 von Außenlitzen 7a eingebettet sind. Durch die Ummantelung 15 werden Kernaußenlitzen 5a vor Beschädigungen geschützt.

Die Ummantelung 15 kann ausgebildet werden, indem die Verseilung des Kernseils 2a mit den Außenlitzen 7a in einem Kunststoffbad erfolgt, das schmelzflüssigen, die Ummantelung bildenden, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff wie Polypropylen (PP) oder Polyeth- lyen (PE) aufweist.

Außerdem weist das Kernseil 2a eine Kernlitze 3a sowie eine einzige äußere Kernlitzenlage 4a auf. Die Kernlitze 3a und die Kernaußenlitzen 5a weisen identische Querschnitte auf.

Ein in Fig. 2b im Querschnitt gezeigtes geschlagenes Seil la unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 2a gezeigten dadurch, dass Außenlitzen 7a auf einer dem Kernseil 2a abgewandten Seite 17 abgeflacht sind. Dies ist beispielsweise durch Hämmern, mit oder ohne vorherige Erwärmung möglich.

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe b beigefügt ist.

Ein in Fig. 3a im Querschnitt gezeigtes geschlagenes Seil lb unterscheidet sich von denjenigen in Fig. 1 und 2 gezeigten insbesondere dadurch, dass ein Kernseil 2b sowie Außenlitzen 7b in eine einzige als Ummantelung wirkende Polypropylenmatrix 18 derart eingebracht sind, dass sowohl eine Kernlitze 3b und Kernaußenlitzen 5b als auch dem Kernseil 2b zugewand- te Hälften 16b der Außenlitzen 7b in die als Ummantelung wirkende Matrix 18 eingebettet sind. Das Matrixmaterial der Matrix 18 kann ein anderes sein als das Matrixmaterial, das die Faserstränge 9b, 10b aufweisen.

Das in Fig. 3a gezeigte geschlagene Seil lb ist herstellbar, indem Faserstränge 9b, 10b in einem schmelzflüssigen Polypropylenbad verlitzt oder verseilt werden.

Denkbar ist, dass das geschlagene Seil lb hergestellt wird, indem Faserstränge 9b, 10b, die im Querschnitt einen in Fig. 3 nicht gezeigten ringförmigen äußeren sowie einen inneren Bereich einer in Fig. lb mit 13 bezeichneten Matrix aufweisen, wobei nur in den inneren Bereich ein Verstärkungsstrang eingebracht sind, verseilt oder verlitzt werden. Der äußere Bereich kann beim Verlitzen oder Verseilen der Faserstränge, vorzugsweise unter Erwärmung bis zu einer Temperatur, bei der ein thermoplastischer, eine Matrix bildender Kunststoff verformbar ist, derart verformt werden, dass die äußeren Bereiche bei der Verlitzung oder Verseilung benachbarter Faserstränge 9b, 10b die als Ummantelung wirkende Matrix 18 ausbilden.

Ein in Fig. 3b im Querschnitt gezeigtes geschlagenes Seil lb unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 3a gezeigten insbesondere dadurch, dass Außenlitzen 7b auf einer dem Kernseil 2b abgewandten Seite 17b abgeflacht sind, wobei die abgeflachten Bereiche Kreisbögen bilden.

Es versteht sich, dass sämtliche mögliche Kombinationen von Merkmalen der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Merkmale denkbar sind. Beispielsweise kann ein in Fig. la gezeigtes geschlagenes Seil Außenlitzen gemäß Fig. 3b aufweisen.

Obwohl in Fig. 1 bis 3 Seile 1-lb mit einer einzigen Außenlitzenlage 8-8b gezeigt sind, ist denkbar, dass mehrere Außenlitzenlagen vorgesehen sind. Vorzugsweise können benachbarte Außenlitzenlagen entgegengesetzte Schlagrichtungen aufweisen, so dass ein drehungsarmes bzw. drehungsfreies Seil ausgebildet wird.

Denkbar ist außerdem, dass Verstärkungsfasern verwendet werden, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind und/oder unterschiedliche Querschnittsgrößen aufweisen. Insbesondere ist dies bei Verwendung eines Mischgarns, welches zur Herstellung eines Faserstrangs 9-9b, 10-10b von mehreren Garnspulen abgewickelt wird, möglich. Weiter denkbar ist, dass jeder Faserstrang 9-9b, 10-10b mehr als einen Verstärkungsstrang 11 aufweist, beispielsweise zwei oder drei, die sich vorzugsweise parallel zueinander in Seillängsrichtung erstrecken.