Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Seil mit einem Kernseil mit hochfesten Kunststofffasern und einer Außenlage aus Stahldrahtlitzen, wobei das Kernseil von einer Ummantelung, die zusätzlich zu einer Außenlage vorgesehen ist, eingeschlossen ist.

Ferner betrifft die Erfindung eine kombinierte Litze mit einer Kernlitze mit hochfesten Kunststofffasern und einer Außenlage aus Stahldrähten, wobei die Kernlitze von einer Ummantelung, die zusätzlich zu der Außenlage vorgesehen ist, eingeschlossen ist.

Ein kombiniertes Seil und eine kombinierte Litze der eingangs genannten Art gehen aus der US 6,563,054 B1 hervor. Die Kunststofffasern des Kernseil bzw. der Kernlitze erstrecken sich parallel zueinander in Längsrichtung des Seils bzw. der Litze und werden durch eine verformbare Ummantelung aus thermoplastischem Material zusammengehalten. Die Außenlage ist aus Stahldrahtlitzen bzw. Stahldrähten gebildet.

Ein weiteres kombiniertes Seil und eine weitere kombinierte Litze sind aus der GB 1 557 391 A bekannt. Auf einem aus Aramidfasern gebildeten Kernseil liegt unmittelbar das eine Außenlage aus Stahldrahtlitzen bzw. Stahldrähten auf.

Die US 2006/0137896 A1 beschreibt eine Aufzugsgurtanordnung, die eine Mehrzahl von gedehnten Strängen aufweist und eine über den gedehnten Strängen angeordneten Mantel umfasst, der die Stränge in dem gedehnten Zustand hält.

Aus der EP 1 083 254 A2 geht eine Schnur zur Betätigung von Fensterblenden hervor, deren Geflecht aus Garnen unter Zugspannung hergestellt wird und mit einer Ummantelung aus Polyurethan, die gehärtet wird, versehen wird.

Ein weiteres kombiniertes Seil ist aus der US 4,887,422 bekannt. Das Seil weist eine Ummantelung eines Kernseils auf, die aufextrudiert oder aufgewickelt ist.

Ferner sind, insbesondere zu Sportzwecken, durch Benutzung Seile mit einer die Kunststofffasern schützenden Umflechtung bekannt.

Vorteil der hochfesten Kunststofffasern ist sowohl in den selbständigen Seilen als auch in den kombinierten Seilen sowie Litzen ihr geringes Gewicht und Volumen im Vergleich zu ihrer Festigkeit.

Dieser Vorteil wirkt sich besonders aus bei Seilen großer Länge für hängenden Einsatz, wie Förderseile im Bergbau oder Tiefseeseile. Denn bei einem solchen Einsatz beansprucht das Gewicht eines reinen Drahtseils schon selbst einen großen Teil seiner Tragfähigkeit; die Nutzlast ist entsprechend beschränkt.

Vorteil des kombinierten Seils gegenüber dem reinen Kunststoffseil ist seine wesentlich geringere Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Störeinflüssen. Außerdem kann man an den sichtbaren Drahtbrüchen die Ablegereife eines Drahtseils rechtzeitig erkennen.

Während die Bruchfestigkeit der hochfesten Kunststofffasern, z.B. Aramid Copolymer 3470 N/mm², Aramid HM (High Modulus) 2850 N/mm², Aramid HS (High Strenth) 3350 N/mm², Aramid SMS (Standard Modulus) 2850 N/mm², HMPE 3400 N/mm² und Liquid Crystal Polyester 2800 N/mm², diejenige von Stahldraht, z.B. 1770 N/mm², übersteigt und so an sich zur Tragfähigkeit eines kombinierten Seiles entscheidend beitragen kann, unterscheiden sich jedoch die Dehnungen in so hohem Maße, dass unter den bekannten Seilkonstruktionen kaum ein Seilaufbau zu finden ist, bei dem das Kernseil aus Kunststoff einen wesentlichen Anteil der Lastaufnahme übernehmen kann. Die Elastizitätsmoduln der vorstehenden Fasermaterialien betragen 73, 120, 60, 60, 85 bzw. 65 GPa gegenüber durchschnittlich 200 GPa von Stahldrähten. Vor allem kommt hinzu, dass die eigentliche Lastaufnahme der Kunststofffasern mit einer Verzögerung einsetzt, weil sich die Monofilbündel bei jeder Belastung erst "setzen", d.h. eine endgültige räumliche Zuordnung unter Bildung eines stabilen Bündelquerschnitts finden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kombiniertes Seil bzw. eine kombinierte Litze der eingangs genannten Art zuschaffen, dessen bzw. der Kunststofffasern eine Anordnung aufweisen, die von einer parallelen Ausrichtung in Längsrichtung des Seils bzw. der Litze abweicht, und in dem das Kernseil bzw. die Kernlitze eine große effektive Tragfähigkeit aufweist.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck betreffend das kombinierte Seil bzw. betreffend die kombinierte Litze der eingangs genannten Art dadurch erfüllt, dass die Kernlitze als ein einziges verdrilltes Monofilbündel oder eine Mehrzahl von Monofilbündeln vorliegt und das bzw. die Monofilbündel unter Durchmesserverringerung gedehnt und in diesem Zustand durch die Ummantelung gehalten ist bzw. sind.

Die Ummantelung fixiert gleich einem Korsett den bei dem genannten Dehnen angenommenen Querschnitt des Monofilbündels.

Ist das bzw. sin die Monofilbündel derart weit gedehnt, dass die Kunststofffasern ihre endgültige räumliche Zuordnung unter Bildung eines stabilen Bündelquerschnitts gefunden haben, ist der Vorgang des "Setzens" vor und am Anfang der Lastaufnahmen mindestens weitgehend eliminiert, er ist ein für alle Mal abgeschlossen. Die normale Lastaufnahme unter elastischer Dehnung der Kunststofffasern nach dem Hookeschen Gesetz kann sofort einsetzen.

In dem kombinierten Seil ist das Dehnverhalten des Kernseiles damit demjenigen der Stahldrahtlage angenähert.

Ein selbständiges Seil hat bei gleicher Tragfähigkeit einen beispielsweise um 10% verringerten Durchmesser, d.h. eine größere Tragfähigkeit auf den Durchmesser bezogen.

Als eine Variante und eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Dehnverhalten der Stahldrahtlage eines kombinierten Seiles demjenigen des Kernseiles aus Kunststofffasern anzunähern, indem die Stahldrahtlage der Umkehrversion der am Kernseil getroffenen Erfindungsmaßnahme unterworfen wird: Sie soll sich unter Last dehnen können und einen dies ermöglichenden veränderbaren Querschnitt erhalten.
Die konkrete Erfindungsmaßnahme besteht bei dieser Version darin, dass das Seil eine Zwischenlage aus einem elastischen Kunststoff aufweist, in den die Drahtlitzen mit einem Abstand von einander eingedrückt sind, derart, dass sich die Außenlage unter Last dehnt und radial zusammenzieht.
Die elastische Nachgiebigkeit der Zwischenlage und der Abstand der Drahtlitzen voneinander erlauben es, die von den Litzen beschriebenen Schraubenlinien unter Vergrößerung ihrer Steigung in die Länge zu ziehen, wobei sich ihr Durchmesser und dementsprechend der Litzenabstand verringert.
Infolge der Elastizität des Kunststoffs ist der Vorgang bei Entlastung reversibel, der gewünschte Effekt also bei jeder neuen Lastaufnahme vorhanden.

Die Vorteile der ersteren Version und der Umkehrversion der Erfindung können jeweils einzeln, mit größtem Erfolg aber zusammen genutzt werden.

Analog zu dem kombinierten Seil kann eine kombinierte Litze geschaffen werden. An der Stelle des Kerndrahtes der Litze steht dann ein ebenso wie das Kernseil der Litze ausgestaltetes, aber entsprechend dünneres Seil. (Die Bezeichnung "Seil" umfasst Stränge aus Monofilbündeln unabhängig vom Aufbau.)

Als die genannte Ummantelung besonders geeignet ist eine Umflechtung. In einer Fleehtmaschlne können die Monofilbündel einfach gedehnt werden, indem sie am Ausgang der Maschine z.B. durch ein Rollenpaar für ihre Fortbewegung angetrieben werden und am Eingang der Maschine z.B. mittels eines gebremsten Rollenpaares zurückgehalten werden, und die Umflechtung kann mit einer Vorspannung ausgeführt werden. An eine Umwickelung ist jedoch ebenfalls zu denken.
Die Dehnung kann ggf. auch durch die Querschnittsverringerung bewirkt werden.

Die genannte Zwischenlage wird in der Regel, wie im Stande der Technik verbreitet, aufextrudiert werden, ggf. auf die genannte Ummantelung. Eine Vereinheitlichung der Ummantelung und der Zwischenlage wäre insofern schwierig, als beide verschiedenen Zwecken dienen und dementsprechend unterschiedliche Eigenschaften haben müssen. Die Ummantelung sollte möglichst unnachgiebig, die Zwischenlage weich sein. Für die Zwischenlage kommt auch Schaumkunststoff in Betracht.
Geeignete Materialien für die Ummantelung sind z.B. Polyesterfasern , geeignete Materialien für die Zwischenlage sind Polyurethane, Polyester, Polyolefine und Polyamide.

Als eine besonders vorteilhafte Anwendung eines erfindungsgemäßen Kernseils sei schließlich ein kombiniertes Seil erwähnt für einen hängenden Einsatz über eine große Höhendifferenz, insbesondere mit einem gegen Drehung gehaltenen unteren Ende, insbesondere ein Förderkorbseil, Tiefseeseil oder Seilbahnseil, das durch Schlaglängenänderung über die Seillänge gekennzeichnet ist, derart, dass das lastspezifische Drehmoment des Drahtseils nach oben abnimmt.

Ein Drahtseil dieses Aufbaues ist bekannt aus der DE 36 32 298. Zweckmäßigerweise ist bei einem solchen Drahtseil die Abnahme des lastspezifischen Drehmoments solchermaßen bemessen, dass sie die Zunahme des Eigengewichts des Drahtseils nach oben in der Auswirkung auf das Drehmoment im Wesentlichen ausgleicht. Vorzugsweise nimmt im Falle eines solchen nur eine Lilzenlage aufweisenden Drahtseils die Schlaglänge der Litzenlage nach oben zu. Zweckmäßigerweise nimmt im Falle eines solchen eine Mehrzahl von Litzenlagen gleicher Schlagrichtung aufweisenden Drahtseils die Schlaglänge mindestens der äußeren Litzenlage, vorzugsweise auch diejenige der Inneren bzw. der nöchstinneren Litzenlage, nach oben zu. Ferner kann vorgesehen sein, das Im Falle eines solchen eine Mehrzahl von Litzenlagen verschiedener Schlagrichtungen aufweisenden Drahtseils die Schlaglänge der äußeren, mit umgekehrter Schlagrichtung wie die innere bzw. die nächstinnere Litzenlage verseilten, Litzenlage nach oben abnimmt und/oder die Schlaglänge der inneren Litzenlage(n) nach oben zunimmt. Zweckmäßigerweise nimmt im Falle eines solchen eine Mehrzahl von Litzenlagen verschiedener Schlagrichtungen aufweisenden Drahtseils die Schlaglänge der Drahtlagen in den Litzen der äußeren, mit umgekehrter Schlagrichtung wie die nächslinnere Litzenlage verseilten, Litzenlage nach oben ab und/oder in den Litzen der inneren Lilzenlage(n) zu, wobei vorzugsweise die spezifische Lastaufnahme im Sellquerschnitt am oberen Seilende etwa gleichmäßig ist. Ferner kann bei einem solchen Drahtseil die Schlaglängenänderung in Shufen vorgenommen sein.

Mit der genannten Schlaglängenänderung können durch das Seilgewicht bedingte Verdrehungen innerhalb der Seilstruktur vermieden werden, insbesondere weitere Verdrillungen der Litzenlage im unteren Bereich des Seiles, die das Seil dort zu verkürzen suchen und damit der Lastaufnahme des Kernseils entgegenwirken würden.

Im folgenden sei die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Fig. 1

ist ein Last-Dehnungs-Diagramm verschiedener Materialien,

Fig. 2

ist ein Last-Dehnungs-Diagramm einer normal verseilten und einer erfindungsgemäß auf einer elastischen, weichen Zwischenschicht verseilten Stahldrahtlage,

Fig. 3

ist ein Last-Dehnungs-Diagramm eines Kernseiles aus Kunststofffasern für ein kombiniertes Stahldraht-Kunststofffaser-Seil mit und ohne erfindungsgemäße Ummantelung,

Fig. 4

ist ein Last-Dehnungs-Diagramm des Kernseiles und der Drahtseillage eines kombinierten Seiles wie nach Fig. 5,

Fig. 5

zeigt einen Querschnitt eines kombinierten Seiles mit einem Kernseil aus Kunststofffasern und einer Außenlage aus Stahldrahtlitzen und

Fig. 6

zeigt einen Querschnitt eines Fig. 5 entsprechenden Seiles mit anderen Litzen.

In Fig. 1 sind die betreffenden Materialien jeweils unmittelbar an den Kurven vermerkt. Der Stahldraht folgt nur im unteren Lastbereich dem Hookeschen Gesetz, da er durch Ziehen hergestellt ist und infolgedessen nicht das normale Gefüge hat. Die Nutzung erfolgt normalerweise nur etwa in der unteren Hälfte der Kurven.

In Fig. 2 findet sich der Kurvenverlauf des Stahldrahts in Fig. 1 bei der normal verseilten Litzenlage (obere Kurve) wieder. Die untere Kurve zeigt die Wirkung der erfindungsgemäßen Einbettung der Litzen in eine weiche Zwischenlage: Bis zu etwa 0,6% Dehnung verläuft die Kurve annähernd waagerecht. Die Dehnung besteht hier darin, dass sich die Schraubenlinien der gewundenen Litzen unter Verringerung des Durchmessers der Schraubenlinien fast ohne Lastaufnahme der Litzen in die Länge ziehen. Die Lastaufnahme setzt erst anschließend ein.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen, lässt sich der oben erwähnte, ausgeprägt bis zu 0,5% und dann nachlassend, aber erkennbar noch bis etwa 1% Dehnung sich auswirkende Vorgang des Setzens (untere Kurve) weitgehend durch die erfindungsgemäße Ummantelung eliminieren (obere Kurve). Die obere Kurve steigt im Gegensatz zur unteren von Anfang an an, wenn auch die endgültige proportionale Steigung nach dem Hookeschen Gesetz erst etwa zwischen 0,5 und 1% Dehnung eintritt.

Die Anwendung beider Erfindungsmaßnahmen in einem kombinierten Seil wie nach Fig. 5 ist aus Fig. 4 ersichtlich. Hier liegen die untere Kurve der Fig. 2 und die obere Kurve der Fig. 3 nahe beieinander.

Im Querschnitt der Seilkonstruktion Fig. 5 sind die Erfindungsmaßnahmen nur insofern zu erkennen, als eine Ummantelung 2 eines Kernseils 1 und außerdem eine Zwischenlage 3 dargestellt sind, in die eine Außenlage von Stahldrahtlitzen 4 eingedrückt ist.
Das Kernseil 1 besteht innerhalb der Ummantelung 2 aus einem Monofilbündel oder mehreren Monofilbündeln, die jeweils nur so viel verdrillt sind, dass sie Zusammenhalt haben und gehandhabt werden können. Die Ummantelung 2 besteht aus einer Umflechtung aus vorzugsweise Polyesterfäden. Sie sitzt mit einer Vorspannung auf dem Monofilbündel bzw. den Monofilbündeln, die diese nach einer Dehnung im gesetzten Zustand zusammenhält.
Die Zwischenlage 3 ist über der Ummantelung 2 der Kernseils 1 in an sich bekannter Weise extrudiert. Sie besteht aus einem weich-elastischen Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen.

Die Stahldrahtlitzen 4 sind darüber verseilt und z.B. in die noch warme Zwischenlage 3 eingedrückt worden derart, dass sie mit etwas Abstand voneinander jede ihr eigenes Bett haben.
Die Zwischenlage 3 ist so elastisch-weich und die Stahldrahtlitzen 4 haben einen solchen Abstand voneinander (etwas größer als in der Zeichnung), dass sich die Lage der Stahldrahtlitzen 4 unter Last zunächst etwas längt und ihr Durchmesser sich verringert. Die Dehnungskurven (Fig. 4) der Litzenlage und des Kernseiles werden dadurch einander angenähert, d.h. die Lastaufnahme wird etwa entsprechend den Querschnitten der Litzenlage und des Kernseiles verteilt.

Das Seil gemäß Fig. 6 hat den gleichen Grundaufbau wie dasjenige gemäß Fig. 5 mit einem Kernseil 1, einer geflochtenen Ummantelung 2, einer aufextrudierten Zwischenlage 3 und einer Außenalge von hier mit 5 bezeichneten Litzen. Die Litzen 5 haben einen zu dem Seil analogen Aufbau wiederum mit einem, dünneren, Kernseil 6 aus hochfesten Kunststofffasern, einer geflochtenen Ummantelung 7, einer aufextrudierten Zwischenlage 8 aus einem weich-elastischen Kunststoff und einer Außenlage von Stahldrähten 9. Das Seil hat aufgrund seines größeren Kunststoffquerschnitts den Vorteil eines noch geringeren Gewichts, ist dabei aber mit den Stahldrähten in der Außenlage ebenfalls robust.
Die Zwischenlage 3 könnte bei diesem Seil auch weggelassen werden, da die Außenlitzen 5 bereits in sich eine vergrößerte Dehnfähigkeit haben.