HYBRIDLITZE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hybridlitze mit einem Kern sowie mit um diesen Kern herum angeordneten Außendrähten, wobei zumindest ein Teil der Außendrähte verdichtet ist, die verdichteten Außendrähte eine abgeflachte Querschnittsform aufweisen, die Außendrähte aus Stahl bestehen und der Kern ein Faserkern ist.

[0002] Weiters ist Gegenstand der Erfindung ein Seil mit mehreren solchen Hybridlitzen.

[0003] Überdies bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Hybdridlitzen.

[0004] In der US 5,946,898 A ist ein Drahtseil mit einem unabhängigen Drahtseilkern bekannt. Beschrieben wird dabei auch ein Seilaufbau aus Hybridlitzen, die einen Faserkern und um diesen herum angeordnete Drähte aufweisen; dieses Seil wird als Kernseil im Inneren des insgesamt vorgesehenen Drahtseils eingesetzt. Angestrebt wird bei diesem bekannten Seil die Vermeidung eines Verschiebens von Drähten oder Litzen innerhalb des Seilaufbaus, und es wird vorgeschlagen, das gesamte Seil zu verdichten und dadurch den Querschnitt des verdichteten Seils im Vergleich zum unverdichteten Seil zu verringern.

[0005] Die DE 1 920 744 betrifft ein Aluminium-Stahl-Freileitungsseil mit einem Aluminiummantel aus zumindest einer Lage kreissegmentförmiger Einzeldrähte, wobei die Aluminiumlage den Stahlkern ohne wesentlichen Zwischenraum umschließt und insbesondere mit dem Stahlkern durch eine hydraulische Presse verpresst ist. Die Druckschrift bezieht sich auf ein Seil, nicht jedoch auf eine Hybridlitze. Auf Grund der verwendeten Materialien weist das Seil zudem ein relativ hohes Gewicht auf.

[0006] Die US 3, 142, 145 offenbart eine Vorrichtung zum spiralförmigen Verseilen eines Kabelkerns mit Verstärkungsdrähten, welche einen nicht kreisförmigen Querschnitt, insbesondere einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Die Verstärkungsdrähte werden in dieser vorgegebenen Form auf einer Spule bereitgestellt, um mit dem Kern verseilt zu werden. Auch diese Druckschrift bezieht sich nicht auf eine Hybridlitze sondern auf ein Kabel.

[0007] Die DE 125643 betrifft ein Tragseil, für Drahtseilbahnen, dessen Kern durch eine Drahtschraube oder mehrere ineinander greifende Drahtschrauben mit gemeinsamer Längsachse gebildet ist, in welche Drahtschrauben ein Hanfseil eingelegt ist. Um den Kern aus Drahtschrauben und Hanfseil sind einzelne Formdrähte verseilt, welche im Querschnitt S-förmig ausgebildet sind. Auch diese Druckschrift ist nicht auf ein Hybridlitze gerichtet.

[0008] Die EP 1 160 374 A2 offenbart ein Kabel für Fensterheber in Kraftfahrzeugen mit einer Kernlitze und mit acht darum angeordneten externen Litzen. Die Kernlitze weist eine synthetische Faser als Kernelement auf, mit sechs um diese herum gewundenen internen Stahldrähten und mit zwölf um die internen Stahldrähte gewundenen externen Stahldrähten. Die Kernlitze wird vor der Verdrillung mit den externen Litzen verdichtet. Dabei wird der Querschnitt der internen und externen Stahldrähte der Kernlitze gegenüber ihrem ursprünglichen kreisförmigen Querschnitt deformiert, und diese Stahldrähte gelangen in Flächenkontakt miteinander.

[0009] Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, Hybridlitzen mit vergleichsweise geringem Durchmesser bzw. mit vergleichsweise hoher Bruchkraft, in Relation zu einem vorgegebenen Durchmesser, vorzusehen, wobei die Hybridlitzen bzw. ein aus diesen Hybridlitzen hergestelltes Seil auch ein relativ geringes Gewicht haben können soll.

[0010] Die Erfindung sieht demgemäß eine Hybridlitze mit einem Kern sowie mit um diesen Kern herum angeordneten Außendrähten vor, wobei zumindest ein Teil der Außendrähte verdichtet ist, die verdichteten Außendrähte eine abgeflachte Querschnittsform aufweisen, die Außendrähte aus Stahl bestehen und der Kern ein Faserkern ist, wobei vorgesehen ist, dass ein seitlicher abgeflachter Bereich eines ersten verdichteten Außendrahts einem seitlichen abgeflachten Bereich eines benachbarten verdichteten Außendrahts in einem Abstand gegenüber liegt. Die vorliegende Hybridlitze kann dabei selbstverständlich mehrere Lagen von Außendrähten bzw. Drähten um den Kern herum aufweisen, wobei von Bedeutung die gegenseitige Berührung der äußeren Drähte, in der äußeren Lage, während der Herstellung, und deren Verdichtung bis hin zu einer Abflachung des Querschnitts ist. Die Außendrähte bestehen aus Stahl; der Kern ist ein Faserkern, also ein Kern aus Naturfasern oder Kunststofffasern, wobei Kunststofffasern wegen ihrer höheren Tragfähigkeit bevorzugt werden.

[0011] Die Außendrähte können dabei eine annähernd trapezförmige bzw. kreissegmentförmige Querschnittsform aufweisen.

[0012] Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den gegenüber liegenden abgeflachten Bereichen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen konstant.

[0013] Die Verdichtung der Außendrähte wird mithilfe eines an sich bekannten Verdichtungswerkzeuges durchgeführt. Ein besonderes Merkmal ist, dass im vorliegenden Fall nicht ein aus einer Mehrzahl von Hybridlitzen hergestelltes Seil mithilfe eines solchen Verdichtungswerkzeuges verdichtet wird, wie dies in der vorgenannten US 5,946,898 A vorgeschlagen wird, sondern dass Bestandteile des Seils, nämlich die Hybridlitzen, vor der Herstellung des endgültigen Seils bereits verdichtet werden.

[0014] Zu erwähnen ist, dass Seile aus unverdichteten Hybridlitzen gegenüber verdichteten Vollstahlseilen eine vergleichsweise geringe Bruchkraft bei gleichem Durchmesser aufweisen. Um eine mit Vollstahlseilen vergleichbare Bruchkraft zu erzielen, muss ein unverdichtetes Hybridseil einen größeren Durchmesser aufweisen, wodurch ein höheres Gewicht bewirkt wird, abgesehen von den Mehrkosten eines solchen Seils.

[0015] Durch die hier vorgesehene Verdichtung der Hybridlitzen werden die Außendrähte kaltverformt, und der Querschnitt der Außendrähte wird abgeflacht, wobei ausgehend von einem runden Querschnitt insbesondere ein annähernd trapezförmiger oder kreissegmentförmiger Querschnitt erhalten wird. Wesentlich ist dabei, dass durch den Verdichtungsvorgang die Hohlräume zwischen den Drähten minimiert werden, wobei der relative metallische Querschnitt und damit auch die Bruchkraft der Hybridlitze signifikant erhöht wird.

[0016] Mit den vorliegenden Hybridlitzen kann somit ein vergleichsweise leichtes verdichtetes Hybridseil erhalten werden, das bei gleichem Seil-Nenndurchmesser im Vergleich zu einem verdichteten Stahlseil ein geringeres Gewicht pro Längeneinheit sowie eine höhere spezifische Festigkeit aufweisen kann.

[0017] Mit Vorteil kann das aus den vorliegenden Hybridlitzen hergestellte Seil ein drehungsfreies Seil sein, d.h. die Drehmomente der Hybridlitzen können sich bei entsprechender Anordnung innerhalb des Seils gegenseitig aufheben oder zumindest weitgehend kompensieren, anders als bei herkömmlichen Hybridseilen, bei denen ein Faserkern von Vollstahl-Drahtlitzen umgeben ist, wobei dann keine Drehungsfreiheit erzielt werden kann, da die Drehmomente der Fasern und der Stahldrähte zu unterschiedlich sind.

[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Hybridlitzen, bei welchem Außendrähte aus Stahl um einen Faserkern herum geschlagen und verdichtet werden, wobei die Außendrähte im noch unverdichteten Zustand zumindest nahezu Kontakt haben, während der Verdichtung einander in einem seitlichen Berührungsbereich, vorzugsweise flächig, berühren und wobei zumindest ein Teil der Außendrähte nach der Verdichtung eine im Berührungsbereich abgeflachte Querschnittsform aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außendrähte während des Verdichtens Gewölbe-artig gegenseitig stützen und die Außendrähte beim Verdichten vor der Gewölbebildung gegen den Faserkern gedrückt werden und nach dem Verdichten um ein entsprechendes Maß zurück federn, sodass die verformten Außendrähte der verdichteten Hybridlitze geringfügig beabstandet sind.

[0019] Bei den verdichteten Drahtlitzen sollen etwaige innere Drähte die gleiche Querdrucksteifigkeit wie die Außendrähte, d.h. die Drähte der äußeren Drahtlage, aufweisen, und dadurch können die Drähte den zur Verformung der Außendrähte benötigten Gegendruck aufbauen. Ein Faserkern für sich könnte jedoch dem äußeren Druck eines Verdichtungswerkzeugs (z.B. Walzen, Ziehstein oder Hämmer) nicht Stand halten; der Faserkern gibt vielmehr nach. Dadurch können an sich die Außendrähte nicht ausreichend verformt werden. Nach einem "Verdichten", d.h. Passieren eines Verdichtungswerkzeugs, kann daher die Hybridlitze wieder zurück federn, d.h. wenn der Gegendruck nur durch den Faserkern aufgebaut wird, bewegen sich die Drähte nach dem Verdichten wieder radial auswärts, und es bleibt keine nennungswerte Verformung der Drähte zurück. Beim vorliegenden Verfahren gibt hingegen der Faserkern höchstens so weit nach, bis die Drähte, insbesondere Drähte einer Außenlage im Fall von mehreren Lagen von Drähten, einander vollständig berühren. Dabei stützen sich diese Außendrähte während des Verdichtens in der Art eines Gewölbes gegenseitig. Durch diese gegenseitige Abstützung der Drähte in Folge der Gewölbebildung wirkt der gesamte Radialdruck beim Verdichten auf die äußere Drahtlage, und die gewünschte plastische Kaltverformung der Außendrähte kann erfolgen. Da die Drähte beim Verdichten vor der Gewölbebildung ein Stück weit gegen den Faserkern gedrückt wurden, federn sie nach dem Verdichten um ein entsprechendes Maß zurück, sodass die verformten Drähte der verdichteten Hybridlitze geringfügig beabstandet sind.

[0020] Für die Erzielung dieser "Gewölbebildung" ist eine entsprechende Anzahl von Außendrähten, bei entsprechendem Drahtdurchmesser und entsprechendem Schlagwinkel der Seildrähte, vorzusehen, wie dies in der Praxis abhängig von den Gesamtdimensionen des herzustellenden Seils ohne Weiteres herausgefunden werden kann.

[0021] Beispielsweise hat sich die Kombination von elf Drähten mit einem Durchmesser von 0,85mm und einem Schlagwinkel von 17° als günstig erwiesen, um eine verdichtete Hybridlitze mit einem Durchmesser von 3,8mm herzustellen. Die Anzahl der Außendrähte kann jedoch z.B. von 3 bis 20 betragen, wobei sich der Bereich von 8 bis 14 aufgrund der Gewichtsverteilung zwischen Faserkern und Außendrähten als besonders günstig erwiesen hat. Die Schlagwinkel können je nach Drahtanzahl von 5° bis 30° betragen, wobei sich der Bereich von 15° bis 25° als besonders günstig erwiesen hat. Je nach Wahl der Drahtdurchmesser entstehen dadurch Hybridlitzen mit unterschiedlichem Durchmesser. Das Ausmaß der Verdichtung wird durch entsprechende Dimensionierung des Ausgangs- und des Enddurchmessers bestimmt. Hier ist eine Durchmesserreduktion der Litzen durch eine Verdichtung im Bereich von 2% bis 20% je nach Anzahl der Außendrähte möglich, wobei sich der Bereich von 4% bis 10% als günstig erwiesen hat.

[0022] Insgesamt können durch die vorliegende Technik, wobei Stahldrähte verwendet werden, Seile mit Hybridlitzen erhalten werden, die dann, wenn sie dieselbe Bruchkraft wie ein konventionelles Stahlseil aufweisen, ein um ca. 30% niedrigeres Gewicht haben bzw. bei einem entsprechenden ungefähr gleichen Gewicht eine vergleichsweise wesentlich höhere Bruchkraft aufweisen.

[0023] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch in axonometrischer Darstellung einen Abschnitt einer Hybridlitze noch vor der Verdichtung der äußeren Drähte;

Fig. 2 eine gleichartige axonometrische Darstellung dieser Hybridlitze während der Verdichtung der Drähte der Außenlage;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein nicht drehungsfreies Hybridseil mit derartigen Hybridlitzen; und

Fig. 4 ein drehungsfreies Hybridseil unter Verwendung von derartigen Hybridlitzen.

[0024] In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer Hybridlitze 1 in schaubildlicher Ansicht gezeigt. Diese Hybridlitze 1 weist einen Faserkern 2 sowie um diesen Faserkern 2 herum geschlagene Stahldrähte 3 auf, wobei im Fig. 1 gezeigten Beispiel nur eine Lage von Drähten (Außendrähten) 3 gezeigt ist. Denkbar wäre es aber, hier (ebenso wie in den nachfolgenden Beispielen) zwei oder mehr Lagen von Drähten vorzusehen, mit einer äußeren Lage von Drähten 3, die bei der nachfolgenden Verdichtung kaltverformt werden.

[0025] Eine derartige Kaltverformung ist der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen, wobei ersichtlich ist, dass die Drähte 3' um den Faserkern 2 herum, während der Verdichtung, mit ihren Seiten flächig aneinander anliegen und einen ungefähr trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Insgesamt hat das Hybridseil bzw. die Hybridlitze 1 nun einen im Vergleich zu Fig. 1 geringeren Querschnitt, mit einer Verdichtung der (äußeren) Drahtlage 4 mit den Drähten 3' .

[0026] In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein Hybridseil 5 gezeigt, das in dieser Ausführungsform nicht drehungsfrei ist, und bei dem verdichtete Hybridlitzen 1 gemäß Fig. 2 verwendet wurden. Im Einzelnen ist eine Kern-Hybridlitze 6 vorgesehen, um die herum sechs Hybridlitzen einer inneren Litzenlage 7 angeordnet sind. Schließlich ist eine Außenlage 8 mit acht Hybridlitzen 1 (gemäß Fig. 1) vorgesehen, wobei eine Kunststoffzwischenlage 9 die äußeren Hybridlitzen 1 dieser Außenlage 8 stützt, wie dies an sich bekannt ist.

[0027] Zu Vergleichszwecken ist in Fig. 4 ein Querschnitt durch ein drehungsfreies Hybridseil 10 gezeigt, wobei vergleichbare Hybridlitzen 1, s. Fig. 2, einerseits für den Kern 11 des Seils 10 und andererseits für den Aufbau von insgesamt drei Litzenlagen 12, 13 und 14 verwendet werden. Die Hybridlitzen (1 in Fig. 2) haben dabei auch zur Erzielung eines kompakten Aufbaus unterschiedliche Durchmesser.

[0028] Das Hybridseil 10 gemäß Fig. 4 ist drehungsfrei, wobei keine Kunststoffzwischenlage oder Stützkörper, wie noch beim Seil 5 gemäß Fig. 3 gezeigt, eingesetzt sind.

[0029] Die Querschnitte gemäß Fig. 3 und Fig. 4 sind Beispiele für mögliche Seilaufbauten, wobei selbstverständlich auch verschiedenste andere Seilaufbaumöglichkeiten gegeben sind.

[0030] Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden durch die Verdichtung der Hybridlitze 1 bzw. die Kaltverformung der Außendrähte 3' kompaktere Querschnitte erzielt, wobei sich der Gesamtquerschnitt der Hybridlitze 1 verkleinert, und wobei sich die Querschnitte der Drähte 3 von einer runden Querschnittsform zu einer annähernd trapezförmigen oder kreissegmentförmigen Form (Drähte 3') ändern. Die Hohlräume zwischen den Drähten 3 bzw. 3' werden durch den Verdichtungsvorgang verkleinert, wobei der relative metallische Querschnitt und damit auch die Bruchkraft der Hybridlitze 1 wesentlich erhöht wird. Insgesamt werden auf diese Weise Seile 5 bzw. 10 ermöglicht, die bei einer gleichen Bruchkraft wie ein konventionelles Stahlseil ein um ca. 30% niedrigeres Gewicht aufweisen können, oder umgekehrt bei gleichem Gewicht eine wesentlich höhere Bruchkraft besitzen können.

[0031] In der nachfolgenden Tabelle 1 werden Werte für ein herkömmliches verdichtetes Stahlseil und ein verdichtetes Hybridseil, etwa gemäß Fig. 3, einander gegenüber gestellt.

Tabelle 1:

Seil Nenndurchmesser	Verdichtetes Stahlseil		Verdichtetes Hybridseil
	Längengewicht	Spez. Festigkeit	Längengewicht	Spez. Festigkeit
24mm	2,75 kg/m	188 kN/kg	1,95 kg/m	265 kN/kg

[0032] Das verdichtete Hybridseil hat im Vergleich zu einem verdichteten Vollstahlseil eine um 40% höhere spezifische Festigkeit.

[0033] Eine Gegenüberstellung eines verdichten und eines unverdichteten Hybridseiles (bei gleicher Bruchkraft) ergibt - gemäß Tabelle 2 - folgende Seil-Nenndurchmesser.

Tabelle 2:

Hybridseil verdichtet	Hybridseil unverdichtet
Seil Nenn-Ø	Seil Nenn-Ø
24mm	25, 25mm

[0034] Der Vollständigkeit halber sei noch angeführt, dass unter "spezifischer Bruchkraft" das Verhältnis der allgemeinen Bruchkraft zum Längengewicht eines Seils verstanden wird.

Ansprüche

1. Hybridlitze (1) mit einem Kern (2) sowie mit um diesen Kern (2) herum angeordneten Außendrähten (3'),wobei zumindest ein Teil der Außendrähte (3') verdichtet ist, die verdichteten Außendrähte (3') eine abgeflachte Querschnittsform aufweisen, die Außendrähte (3') aus Stahl bestehen und der Kern (2) ein Faserkern ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein seitlicher abgeflachter Bereich eines ersten verdichteten Außendrahts (3') einem seitlichen abgeflachten Bereich eines benachbarten verdichteten Außendrahts (3') in einem Abstand gegenüber liegt.

2. Hybridlitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichteten Außendrähte (3') einen annähernd trapez- bzw. kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.

3. Hybridlitze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den gegenüber liegenden abgeflachten Bereichen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist.

4. Seil (5; 10) mit mehreren Hybridlitzen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

5. Seil (10) nach Anspruch 4 in Form eines drehungsfreien Seils.

6. Verfahren zur Herstellung einer Hybridlitze (1), wobei Außendrähte (3) aus Stahl um einen Faserkern (2) herum geschlagen und verdichtet werden, wobei die Außendrähte (3) im noch unverdichteten Zustand zumindest nahezu Kontakt haben, während der Verdichtung einander in einem seitlichen Berührungsbereich, vorzugsweise flächig, berühren und wobei zumindest ein Teil der Außendrähte (3') nach der Verdichtung eine im Berührungsbereich abgeflachte Querschnittsform aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außendrähte (3) während des Verdichtens Gewölbe-artig gegenseitig stützen und die Außendrähte (3') beim Verdichten vor der Gewölbebildung gegen den Faserkern (2) gedrückt werden und nach dem Verdichten um ein entsprechendes Maß zurück federn, sodass die verformten Außendrähte (3') der verdichteten Hybridlitze (1) geringfügig beabstandet sind.

Claims

1. Hybrid strand (1) having a core (2) and outer wires (3') arranged around said core (2), at least some of the outer wires (3') being compacted, the compacted outer wires (3') comprising a flattened cross-sectional shape, the outer wires (3') consisting of steel and the core (2) being a fibre core, characterised in that a lateral flattened region of a first compacted outer wire (3') opposes a lateral flattened region of an adjacent compacted outer wire (3') at a distance.

2. Hybrid strand according to claim 1, characterised in that the compacted outer wires (3') have an approximately trapezoidal or circular-segment-shaped cross section.

3. Hybrid strand according to either claim 1 or claim 2, characterised in that the distance between the opposing flattened regions is substantially constant at least in portions.

4. Cable (5; 10) having a plurality of hybrid strands (1) according to any of claims 1 to 3.

5. Cable (10) according to claim 4 in the form of a non-twisting cable.

6. Method for producing a hybrid strand (1), steel outer wires (3) being wrapped and compacted around a fibre core (2), the outer wires (3) in the still non-compacted state being in at least near-contact, making contact with one another in a lateral contact region, which is preferably flat, during compaction and at least some of the outer wires (3') comprising a flattened cross-sectional shape in the contact region after compaction, characterised in that the outer wires (3) support one another in an arch-like manner while being compacted and the outer wires (3') are pressed against the fibre core (2) during compaction prior to the arch formation, and spring back by a corresponding amount after compaction, so that the deformed outer wires (3') of the compacted hybrid strand (1) are slightly spaced apart.

Revendications

1. Toron hybride (1) avec une âme (2) ainsi qu'avec des fils externes (3') disposés autour de cette âme (2), où au moins une partie des fils externes (3') est comprimée, les fils externes (3') comprimés présentent une forme en section droite aplatie, les fils externes (3') consistent en acier et l'âme (2) est une âme de fibres, caractérisé en ce qu'un domaine aplati latéralement d'un premier fil externe (3') comprimé est situé à une distance en face d'un domaine aplati latéralement d'un fil externe (3') comprimé voisin.

2. Toron hybride selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils externes (3') comprimés présentent une section droite sensiblement en forme de trapèze ou de segment de cercle.

3. Toron hybride selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance entre les domaines aplatis situés en face est sensiblement constante au moins par segments.

4. Câble (5 ; 10) avec plusieurs torons hybrides (1) selon l'une des revendications 1 à 3.

5. Câble (10) selon la revendication 4 sous forme d'un câble sans torsion.

6. Procédé pour fabriquer un toron hybride (1), où des fils externes (3) en acier sont commis et comprimés autour d'une âme de fibres (2), où les fils externes (3) sont au moins sensiblement en contact à l'état encore non comprimé, sont en contact pendant la compression dans un domaine de contact latéral, de préférence plan, et où au moins une partie des fils externes (3') présente après la compression une forme en section droite aplatie dans le domaine de contact, caractérisé en ce que les fils externes (3) se soutiennent mutuellement à la manière d'une voûte pendant la compression et les fils externes (3') pendant la compression sont pressés contre l'âme de fibres (2) avant la formation de la voûte et se détendent dans une mesure correspondante après la compression, de sorte que les fils externes (3') déformés du toron hybride (1) comprimé sont faiblement distants.

Zeichnung