NO315803B1 - Tau for transportinnretninger - Google Patents

Abstract

Et fyllelement (18) er anbrakt mellom nærliggende par utvendige tråder (17) i et ståltau (10) og låses til nærliggende tråder. Fyllelementene forsyner tauet med en vesentlig glatt utvendig overflate som reduserer vibreringen av tauet når det passerer over en trinse. Fyllelementene består av ekstorner- eller polymermateriale med en innrettet molekylar struktur som rettet langsetter fyllelementet og også rettet i en overveiende radial retning av tauet.

Description

Oppfinnelsen angår et tau som angitt i innledningen i krav 1.

I et landbasert transportsystem bæres et tau av og føres av en rekke trinser

som det trekkes over i høy hastighet, idet tauet bare har skjev eller tangential kontakt med trinsene. Eksempler på slike system er løftetransportinstallasjoner og kabelbånd-installasjoner.

Et problem med slike systemer er tidlig svikt i tauet. Andre problemer er vib-

rasjon i tauet (og nærliggende bærestrukturer) som kan generere et uakseptabelt nivå

og av støy og vibrasjoner som kan sjenere området omkring.

Det er derfor et formål å overvinne eller minske disse problemene.

Det er funnet at et konvensjonelt tau 1, som vist på fig. 1 og 2, omfattende

seks wirestålkordeler 2 (som hver består av wirer som strekker seg i spiral rundt en midtre wire) som strekker seg spiralt rundt en kjerne, gjerne forskyver seg litt side-

veis når det passerer over en trinse 3, pga. tauets ujevne overflate i langsgående ret-

ning. Denne størrelse, d, av ujevnhet eller avbinding, kan oppgå til en prosent av tau-

ets diameter, avhengig av tauets 1 og trinsens 3 respektive profiler. Man har funnet at disse små taufremspring kan frembringe vibrasjoner i tauet. Disse vibrasjonene kan representere en kilde for svikt pga. tretthet. Videre kan tauoverflaten påvirkes pga.

den gjentatte hamring av trinsens mot repets ytterstålkordeler.

For å hindre inntrenging av slipende stoffer og beholde smøremiddelet ved transportrep, er det allerede kjent at tauet kan fylles med plastmateriale. Hvis plast-materialet innføres i taustrukturen, kan dette imidlertid forårsake problemer ved fremstillingen av tauet, pga. forskjeller i fysiske egenskaper mellom (stål) -tråden og plastelementene.

US-Al 5 669 214 beskriver en stålkabel med en sentral kjerne med en rekke

ytre skrueformet anbrakte kordeler anbrakt rundt kjernen, samt en rekke separate for-formede fyllelementer anbrakt mellom kordelene. Fyllelementene er fremstilt av elastomert eller polymert materiale og har et timeglasstverrsnitt. Innerste del av fyllelementene hviler mot kjernen.

GB Al 2 280 686 beskriver likeledes en stålkabel med en sentral kjerne med

en rekke ytre skrueformet anbrakte kordeler anbrakt i kjernen. Kjernen utfyller i det minste det innerste mellomrommet mellom kordelene, idet denne utfylling har en molekylær orientering som er rettet i radial retning.

GB Al 2 144 457 beskriver en liknende kabel med et fyllmateriale som dan-

ner en ytre sylindrisk omslutning av kabelen og har timeglassform mellom kordelene. Fyllmaterialet består av elastomert materiale og kan være armert med fibre, som mel-

lom kordelene har en foretrukket radiell orientering.

Det er også et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et tau som er lettere å fremstille enn et konvensjonelt plastfylt tau.

Ifølge oppfinnelsen oppnås ovennevnte formål ved de karakteristiske trekk angitt i krav 1.

En innrettet molekylær struktur kan frembringes ved fast stofforlengelse under strekk. Den innrettede struktur kan være en krystallinsk eller kvasikrystallinsk struktur og kan inneholde trådformede krystaller, hvis lengde vil avhenge i noen grad av polymeriseringen og av strekkingen (forholdet mellom det innledende tverrsnitt og den endelige tverrsnitt). Hvis det finner sted en endring i tverrsnittet samtidig, kan den innrettede struktur få en ekstra tilpasning på tvers i forhold til den langsgående retning, det vil si at det kan bli en biaksial innretning etterhvert som materialet strømmer i tverrgående retning. Dette er særlig tilfelle hvis fyllelementet utformes ved en fast stoffstrekking av en innledningsvis rund stang for å utforme et innsnevret element.

Den innrettede struktur forsyner fyllelementet med stor strekkstyrke og stor elastisitetmodul, slik at det kan håndteres mye på samme måte som et stålelement og derved lette fremstillingen av tauet.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ytterligere i detalj og under henvisning til de vedlagte tegninger, der fig. 1 er et riss delvis snitt av et konvensjonelt tau som lø-per over en trinse i et transportsystem, idet en tråd av tauet er i kontakt med trinsen, •fig. 2 er triss likt fig. 1, men med to stålkordeler i kontakt med trinsen, fig. 3 er skjematisk snitt av et tau i en første utførelse, fig. 4 er et skjematisk riss av et tau i en andre utførelse, fig. 5 er et skjematisk riss av et tau i en tredje utførelse, fig. 6 er et skjematisk riss av et tau i en fjerde utførelse, fig. 7 er et skjematisk riss av et tau i en femte utførelse, fig. 8 er et perspektivriss av et snitt av fyllelementets lengde i tauet vist på fig. 5, fig. 9 er et skjematisk riss av fyllelementet på fig. 8, som viser retning-en som materialet har strømmet i under faststoffstrekkingen, fig. 10 er et diagram av strekkstyrken (Mpa) i forhold til strekkingsforholdet ved faststoffstrekkingen av po-lypropylenstangen for å danne en riflet stang av mindre diameter, fig. 11 er et tilsva-rende skjema av elastisitetsmodul av den trukne, riflete stang (GPa) i aksialretningen, og fig. 12 er et belastningsdiagram (MPa) i forhold til belastningen (%) for en termoplastelastomer før og etter faststoffstrekkingen med et strekkforhold på 5:1.

På fig. 3 er det vist et tau 10 med en midtre kjerne 1 som omfatter en uavhengig taukjerne (IWRC) 12 som har blitt trykkekstrudert med et elastomer eller polymermateriale 13, for å frembringe en vesentlig glatt, sylindrisk ytterflate 14. IWRC 112 omfatter seks spiralformede stålkordeler 15 viklet på en kjernetråd 16, idet hver tråd består av spiralformede stålkordeler viklet på en midtre kjerne. IWRC 12 kan erstattes av en tråd eller en fiberkjerne.

Seks spiralformede ytterstålkordeler 17 er viklet på midtkjernen 11 som har større diameter og er anbrakt fra hverandre av fyllelementet 18 som også strekker seg spiralformet. Illustrasjonen er skjematisk ved at omslutningen av hver tråd 17 er vist som en sirkel, selvom tråden naturligvis består av spiralformede stålkordeler viklet på en midtre tråd. Hvert fyllelement 18 har en forstørret fremre del 18a som opptar den utvendige grop mellom nærliggende stålkordeler og hvis ytterside omtrent tilsvarer den tenkte omsluttende, sylindriske omslutning av tauet 10, en forstørret fotdel 18c som hviler mot den midtre kjerne 11 og som opptar den innvendige grop mellom nærliggende stålkordeler og derved låser seg sammen med disse, og en avsmalnet mellomliggende del 18b. Fyllelementet 18 kan være laget av elastomer- eller polymermateriale som er uniaksialt eller biaksialt innrettet.

Tauet 20 vist på fig. 4 avviker fra tauet 10 på fig. 3 ved at det finnes fem utvendige stålkordeler 17 og at midtkjernen 21 er en tråd av vesentlig samme diameter.

Fig. 5 viser et skjematisk snitt av et tau 30 likt tauet 10 på fig. 3 som er mer nøyaktig ved at omslutningens tverrsnitt av hver utvendige tråd 17 er riktig vist som en ellipse hvis minste akse strekker seg radialt. Den midtre kjerne 31 er en IWRC (eller en tråd). Fotdelen 18c av fyllelementene 18 er vist som avstander mellom trådene 17 fra kjernen 31. Når tauet 30 imidlertid er under strekk, vil trådene 17 og kjernen 31 bite inn i det relativt myke materialet i fotdelen 18c, slik at trådene vil komme i kontakt med kjernen.

Fig. 6 og 7 viser tauene 40 og 50 med seks utvendige stålkordeler 47 og 57, en midtre kjernetråd 41 og 51 og fyllelementet 48 og 58 som holder trådene 47 og 57 fra hverandre fra kjernetråden 41 og 51.

I hver av de ovennevnte utførelser er fyllelementet 18 (48, 58) frembrakt ved faststoffdeformering av et langstrakt legeme med elastomer- eller polymermateriale som kan innrettes molekylart. Et slikt materiale kan være polypropylen, polyamid eller termoplastelastomer, især et polyestelastomer. Faststoffstrekkingen fører til at materialet får en innrettet molekylær struktur tilpasset langsetter fyllelementet. Dette innebærer strekkstyrke og elastisitet uten at tauet fleksibilitet svekkes. Hvis faststoffde-formeringen innebærer en endring i tverrsnittet, slik at materialet strømmer på tvers i forhold til den langsgående retning, vil den innrettede molekylarstruktur også tilpas-ses den tverrgående retning liksom den langsgående retning. Fig. 9 viser måten som materialet strømmer på når et fyllelement 18 strekkes med fra en sylindrisk stang. Molekylarstrukruren vil være tilpasset i pilenes 19 retning, dvs. generelt radialt, samt i den langsgående retning, med tilleggsforsterkning av banedelen 18b. Figurene 10 og 11 viser virkningen av de forskjellige strekkingsforholdene på strekkstyrken og den langsgående, elastiske modulus av en polypropylenstang når denne strekkes for å frembringe en riflet form. . Fig. 12 viser virkningen av strekkingen av en stang av en termoplastelastomer (en polyesterelastomer som f.eks. finnes under varemerket HYTREL).

Ved å velge egnede materialer og egnet strekkingsforhold er det mulig å

oppnå fyllelementer med strekkstyrker som overskrider 100 MPa, og som fortrinnsvis overskrider 200 MPa og mer især overskrider 400 MPa og med langsgående elastitetsmoduler som overskrider 2 GPa, fortrinnsvis over 4 GPa og især over 8 GPa.

Forskjellige modifikasjoner kan utføres innenfor oppfinnelsens omfang. Især

kan fyllelementene 18, 48, 58 bestå av et elastomer- eller polymermateriale som inneholder en dispergering av forsterkningsfibre som har blitt gunstig innrettet i den langsgående retning. Den sentrale kjerne 11, 21, 31, 41, 51 kan omfatte en sylindrisk stang med elastomer- eller polymermateriale som har en innrettet, molekylær struktur tilpasset langsetter kjernen. Fyllelementene 18, 48, 58 kan være konstruert for å strekkes seg akkurat forbi den sylindriske omslutning av yttertrådene 17, 47, 57, f.eks. med opp til 5% av tauets diameter, for å oppta elastisitet i forhold til stålet og tillate slitasje.

Claims (13)

1. Tau omfattende en sentral kjerne (11; 21; 31; 41; 51) flere skrueformede utvendige stålkordeler (17; 47; 57) over den sentrale kjerne, og flere separate, pre-

formede fyllelementer (18; 48, 58), hvor et fyllelement er anbrakt mellom hvert nærliggende par av utvendige stålkordeler og låser til nærliggende stålkordeler, hvor fyllelementene (18; 48, 58) strekker seg til den tenkte, sylindriske omslutning av tauet, karakterisert ved at hvert fyllelement (18; 48, 58) består av et elastomer- eller polymermateriale som har en orientert, molekylar struktur pga. deformering i fast tilstand, idet den orienterte molekylare struktur har en orienteringsakse som strekker seg i lengderetningen av fyllelementet.

2. Tau ifølge krav 1, karakterisert ved at den orienterte molekylarstruktur er en biaksialt orientert molekylar struktur som har en første orienteringsakse som strekker seg i lengderetningen av fyllelementet og en andre orienteringsakse som strekker seg overveiende i tauets radiale retning.

3. Tau ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hvert fyllelement har blitt formet ved trekking i fast tilstand av en først rund stang.

4. Tau ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at strekkstyrken for hvert fyllelement overskrider 100 MPa, foretrukket over 200 MPa og særlig foretrukket over 400 MPa.

5. Tau ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at elastisitetsmodulen for hvert fyllelement i lengderetningen overskrider 2GPa, foretrukket over 4 GPa og særlig foretrukket over 8 GPa.

6. Tau ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at fyllelementene består av polypropylen, polyamid eller polyester.

7. Tau ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at fyllelementene består av termoplast elastomer.

8. Tau ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at hvert fyllelement (18) har en forstørret fremre del (18a) som opptar en utvendig grop mellom et par nærliggende stålkordeler (17), en forstørret fotdel (18c) som opptar en innvendig grop mellom nærliggende stålkordeler (17), og en innsnevret mellomliggende del (18b).

9. Tau ifølge krav 8, karakterisert ved at fotdelen (18e) hviler mot den midtrekjerne(ll;21;31;41; 51).

10. Tau ifølge ett av kravene 1-9, karakterisert ved at fyllelementene strekker seg forbi en tenkt sylindrisk omslutning av de utvendige stålkordeler.

11. Tau ifølge ett av kravene 1-10, karakterisert ved at hvert fyllelement består av et elastomer- eller polymermateriale som inneholder en dispersjon av forsterkningsfibre fortrinnsvis orientert langs fyllelementet.

12. Tau ifølge ett av kravene 1-11, karakterisert ved at den midtre kjerne omfatter en sylindrisk stang av elastomer- eller polymermateriale med en orientert, molekylar struktur langs kjernen.

13. Tau ifølge ett av kravene 1-11, karakterisert ved at den midtre kjerne (11) omfatter en tråd eller en uavhengig taukjerne (12) som har blitt trykkekstrudert med et elastomer- eller polymermateriale (13).