纵向元件、尤其是用于牵引装置和/或承载装置的纵向元件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的纵向元件、尤其是用于牵引装置和/或承载装置的纵向元件。
背景技术
在根据EP-A-2 165 017的组合式绳索形牵引装置或者承载装置中，公开了一种作为由高强度的塑料纤维构成的芯体绳索的纵向元件，该芯体绳索由捻合的单丝束或者多个捻合的单丝束制成并且被制造具有由钢丝绞合线构成的外层。所述单丝束在此在直径减小时被拉伸并且通过尤其是编织而成的包封件保持在这个状态。因此，在受到载荷时减小该芯体绳索的伸展，从而使得该绳索的钢横截面与塑料横截面之间的载荷分布得到改善。
为了在相同意义上反过来使绞合线层的伸展特性与芯体绳索的伸展特性接近，所述绳索具有由弹性塑料构成的中间层，钢丝绞合线彼此隔开地被压入该弹性塑料中，使得外层在受到载荷时拉伸并且在径向上收缩。
这样的组合式绳索的制造带来比较大的花费。此外，在操作中未充分保护该组合式绳索不受普遍存在的环境影响（例如湿气、潮湿等等）。
网（例如作为环形网或者编织物已知的网）的突出之处在于，所述网具有高的抗拉强度和良好的可变形性，并且因此能够在很大程度上承受载荷。根据EP-B-0 979 329公开了一种作为优选用于碎石防护或者用于保护土壤表层的高强度丝网的这样的保护网，该丝网由螺旋状弯曲的丝线构成，所述丝线由高强度钢构成，并且该丝网具有三维结构。所述螺旋状弯曲的丝线具有倾斜角以及两个弯折点之间的长度，所述两个弯折点之间的长度确定该丝网的网孔的形状和尺寸。
发明内容
相比之下，本发明所基于的任务在于提供一种纵向元件、尤其是用于牵引装置或承载装置的纵向元件，该纵向元件用于不同的应用情况，该纵向元件具有与由金属线制成的纵向元件相似的性能，并且利用这个纵向元件实现在重量方面的优化，其中，即使在恶劣的环境条件下也应持久地确保正常运转。
根据本发明，这个任务根据权利要求1的特征得到解决。
在此，分别具有由多个高强度的纤维构成的芯的纵向元件替代所述金属线由至少一个包围这个芯的金属壳套制成，所述金属壳套优选是钢。
适宜地，相应的纵向元件的金属壳套这样安装在该芯的外周处，从而为这些纤维形成不透气、不透UV、不透光和/或不透水的层。
因此，产生下述显著优点：这些相对于其强度非常轻的高强度的纤维在多个方面受到保护，即防湿气、防潮湿、防UV光线和免受其他环境影响；此外，通过与所述金属壳套的结合产生几乎相同的延伸率。此外，在对所述纤维进行横向施压时利用所述金属壳套实现保护。因此，牵引元件或者承载元件的高强度的性能整体上以可持续的方式保留。
利用金属线型纵向元件的根据本发明的这种构造方案产生重要优点，即所述金属线型纵向元件适用于多种应用情况。
因此，所述金属线型纵向元件能够在网、编织物、格栅或者类似物中作为纵向元件用于防护领域、安全领域、水产养殖领域或者建筑领域。
同样，这些纵向元件适合用于牵引元件或者承载元件（例如螺旋绳索或者绞合线绳索、预张紧绳索或者类似物）、尤其适合用于缆车领域和承载领域。这些纵向元件不仅能够用于运行着的绳索结构、也能够用于静止的绳索结构。
除此之外，这些纵向元件也能够用在电缆、电信线缆或者电信缆线中，即使在恶劣的环境条件下，也通过这些纵向元件持久地确保正常运转。
在本发明的框架下，也能够将这样的金属线型纵向元件用于其他应用情况，在所述应用情况中，在要求重量低的同时要求牵引力高或者环境稳定性高，这在同时实现弯曲承载效果时是有利的。在此，这些纵向元件也能够以相互平行贴靠的方式、即以不绞合的方式使用。
附图说明
在下文中，根据附图详细阐述在本发明框架下的实施例以及其他优点。附图示出：
图1根据本发明的纵向元件的带有横截面的局部透视图；
图2构造为螺旋绳索的根据本发明的牵引装置或者承载装置的横截面，该牵引装置或者承载装置具有绞合的根据图1的纵向元件；
图3构造为绞合线绳索的根据本发明的牵引装置或者承载装置的横截面；和
图4构造为闭合绳索的根据本发明的牵引装置或者承载装置的横截面；
图5具有根据本发明的金属线型纵向元件的电信缆线的横截面；
图6具有根据本发明的金属线型纵向元件的电缆的横截面；
图7具有集成的金属线型纵向元件的电缆的另外的变型方案的横截面；
图8部分示出的作为编织物的网的视图，该编织物由螺旋形的根据本发明的纵向元件编织而成；
图9用于防护领域的收集网的透视图，该收集网由相互啮合的环形的纵向元件组成；
图10根据图9的网的由纵向元件成形的环的横截面；
图11部分示出的格栅的视图，该格栅由根据本发明的纵向元件制成；和
图12根据本发明的纵向元件的变型方案的横截面。
具体实施方式
图1示出纵向元件13，借助于该纵向元件，尤其是即使在力非常高时也能够吸收牵引力和/或承载力。该纵向元件能够用于各种各样的领域，如下文根据不同实施例所阐述的那样。
根据本发明，这个构造为金属线的纵向元件13由芯12以及由包围这个芯12的金属壳套15制成，该芯由多个高强度的纤维11构成，该金属壳套优选是钢或者不锈钢。
金属壳套15围绕借由纤维11形成的芯12布置，并且沿着纵向元件13的纵向延伸例如通过在侧边缘的抵接面处的焊接缝15‘保持连接。
利用金属壳套15的这样的焊接产生用于这些纤维11的不透气和不透水的层。因此，这些纤维永久地保持相对于UV光线和大气的密封，这导致使用寿命更长且强度几乎保持不变，但实际上不发生老化。如果所述金属壳套由不锈钢制成，则前述效果还能够更好。
金属壳套15具有特定的弯曲强度和/或抗弯强度，以便整体上实现该纵向元件的合适的柔韧性或者足够的冲击强度或者抗压强度。
所述金属壳套能够沿着其纵向延伸具有可变的壳套横截面，同样地，能够使用不同类型的高强度的纤维11，以便在提出不同的要求时实现特定用途的最优的设计。
所述金属壳套能够由第二壳套层或者由多个壳套层构成。为了实现所述可变的横截面，在第一壳套层上也能够以特定的间距施加至少一个第二壳套层。
金属壳套15在此形成为具有圆柱形外表面的本发明的另一标志。当然，根据需求的不同，这个外表面能够是其他形状的。
有利地，在相应的类似金属线的元件的金属壳套15与芯12嵌入填充层14，例如凝胶或者粘合剂、绷带或者其混合物。根据应用情况的不同，能够使用不同的填充层硬度，以便实现纵向元件的不同的横向压力性能和牵引性能。因此，根据应用情况的不同，能够不同地设计在制成的纵向元件中的产生的硬化程度，从而优化该纵向元件的横向压力抗性。
所述金属壳套和/或所述芯能够具有表面粗糙结构。因此，在纤维11与金属壳套15的内侧之间通过摩擦或者通过粘贴产生更好的连接，以便实现几乎均匀的应力曲线/应变曲线。
所述金属壳套也能够优选无缝地构造为管，所述纤维能够导入到该管中。
所述金属壳套能够同样通过至少一个围绕所述芯缠绕的金属带来实现，该金属带在重叠的或者抵接的侧边缘处通过焊接、粘贴或者类似的连接结构或者在没有这样的连接结构的情况下接合。抗腐蚀的材料（例如镀锌钢）适合用作用于所述金属壳套的材料，但是不具有相应性能的铝或者铜也适合用作用于所述金属壳套的材料。
高强度的纤维例如能够由塑料纤维、例如由芳纶（特沃纶2200）制成和/或由含碳纤维、例如碳纤维制成或者由玄武岩纤维制成，该玄武岩纤维具有高于2000N/mm2的抗拉强度。当然，也能够使用具有相似性能的其他材料，例如HMPE（高模量聚乙烯）纤维（大力马线，Dyneema）或者类似物。能够使用所谓的玄武岩纤维或者由塑料和玄武岩或者其他矿物添加剂组成的混合物制成的纤维。在此，所述纤维能够相互平行或者捻合式布置。
所述高强度的纤维的至少一部分也能够由钢纤维（钢帘线，Steel Cords）制成，所述钢纤维优选具有非常小的例如为0.4mm的直径并且具有优选高于2500N/mm2的抗拉强度。但是，也能够将其他具有高于2000N/mm2的抗拉强度值的材料用作纤维。
由所述高强度的纤维、钢帘线和/或其他材料形成的芯12具有优选为1.5mm至8mm的外直径，与常见的金属线直径大致对应。该金属壳套的壁厚优选在0.1mm至1.0mm之间，其中，将高于800N/mm2的钢并且有利地将具有高于1000N/mm2的强度的高强度钢用于金属壳套。
图2示出螺旋绳索10，其由以常规方式绞合的纵向元件13组成。这样的螺旋绳索10尤其适合用作固定绳索、信号绳索或者拉索，其例如用于固定、索系和/或用于进行能量传递或者数据传递。此外，该螺旋绳索也能够用作承重索或者用作在其上运行的架空索道吊舱的绳索。
该螺旋绳索也能够是尤其用于例如用于屋顶结构的静态建造的预张紧绞合线，在所述预张紧绞合线中，纵向元件13有利地在不绞合的情况下并排放置或者仅轻微地卷绕。
根据本发明，构造为金属线的纵向元件13分别由芯12以及由至少一个包围这个芯12的金属壳套15制成，该芯由多个高强度的纤维11构成，该金属壳套优选是钢。
根据图3，绞合线绳索20示为牵引装置或者承载装置，其包括多个围绕塑料缆芯22绞合的绞合线21。
根据本发明，各绞合线21由类似金属线的纵向元件23、24通过绞合形成，所述纵向元件分别由芯26、27以及由至少一个包围这个芯26、27的金属壳套25、35制成，该芯由多个高强度的纤维28、29构成，该金属壳套优选是钢。
在其他情况下，这些纵向元件23、24与图1或者图2中的那些纵向元件相同地制造，因此在下文中不再详细讨论。
有利地，绞合线21的全部纵向元件23、24都根据本发明来构造。但是，各纵向元件也能够如最里面的纵向元件一样由钢丝制成。
图4示出作为牵引装置或者承载装置的闭合螺旋绳索30，在该闭合螺旋绳索中，在外周处的或者在其他附加的层中的纵向元件31以已知的方式分别具有Z形横截面，与此同时，里面的纵向元件32具有圆形横截面。
根据本发明，这些Z形的纵向元件以及里面的纵向元件31、32分别由芯33、34以及由至少一个包围这个芯33、34的金属壳套38、39制成，该芯由多个高强度的纤维36、37构成，该金属壳套优选是钢，其中，仅在一纵向元件中示出这些纤维36、37，但是有利地，全部纤维都这样构造。
本发明的特别之处在于，这些Z形纵向元件31分别被形成具有对应成形的金属壳套39，近似Z形的具有纤维36的芯33包含在该金属壳套中。替代这些Z形形状，也能够使用I形的、楔形的或者别的形状的纵向元件。
所述金属壳套有利地由抗腐蚀的材料（例如INOX钢）制成或者利用这个材料来涂覆。但是，该金属壳套也能够制造为两层式或者多层式。
该钢壳套的外周能够构造具有对应的用于金属线或者绞合线或者类似物的凹口。
此外，在该金属壳套内能够布置有一个连续的或者多个相继布置的横向连接板或者类似物，这会导致该金属壳套的强度提高。各纵向元件的表面能够为了协同作用而在表面设计或者粗糙结构方面得到优化。
由高强度的纤维构成的芯的表面应该这样形成，使得所述芯与所述壳套在弹性模量和强度方面实现优化的连接，但是不产生作用到与所述护套接触的纤维上的过度的负荷。
图5示意性地示出电信缆线50的横截面，该电信缆线以本身常规的方式由在多个层中的导体51、52、53通过绞合制成。在此，各导体51、52、53能够由单金属线或者金属绞合线组成，单金属线或者金属绞合线分别带有包围其的绝缘壳套。此外，至少一个导体54集成在该绳索的内层中，该导体设置用于通讯目的或者类似目的。
根据本发明，多个金属线型纵向元件56集成在绳索50中，所述纵向元件分别由这些高强度的纤维以及由包围这些纤维的金属壳套构成，这未详细示出。两个外侧的层在此都交替地配属有导体52、53并且相邻地配属有纵向元件56。当然，所述导体的或者所述纵向元件的分布也能够选择其他方式。这取决于对绳索50的承载能力的要求。
根据图6，示意性地示出根据本发明的电缆60的横截面，该电缆在内部由传统的单芯或者多芯导体61组成，该导体具有包封件62和带有绝缘材料的铜导体63。这个导体61被两层具有高强度的纤维66的纵向元件64和包围这些纵向元件的金属壳套65环绕绞合。
图7示出电缆70的另外的变型方案的横截面，该电缆由包封件73、多个绝缘的铜导体71或者类似物和集成在其中的纵向元件74构成。具有高强度的纤维76和包围这些纤维的壳套76的纵向元件适宜地具有与铜导体71相同的外直径，因此，这些能够共同被绞合。布置有三个环绕中央的铜导体71绞合的纵向元件74和三个分别布置在这些纵向元件之间的铜导体71。在这个电缆70中，能够设置在这些纵向元件的数量和布置方面的区别。
当然，还能够示出具有根据本发明的纵向元件的通信缆线或者电缆的其他变型方案，所述纵向元件能够根据要求或者应用情况的不同而构型得与上述情况不同。理论上，具有壳套的纵向元件能够由一个或者多个塑料层制成。
图8在局部俯视图中示出本发明应用于在本身已知的构造为编织物80的网的应用情况，该网由螺旋形弯曲的根据本发明的纵向元件81、82编织而成，如图所示，所述纵向元件又分别由高强度的纤维84和金属壳套85制成。在一端，这些成对编织的纵向元件81、82借助于搭环83或者类似物相互铰接。也能够分别设置至少两个这样的纵向元件作为绞合线。
优选地，在使用具有填充材料的纵向元件81、82时对应地如此选择硬度，使得制成的纵向元件中的硬化程度具有高的横向压力抗性，以便这些螺旋形弯曲的纵向元件81、82即使在受压的情况下也保持抗弯。
由于这样的网或者编织物通常装配在难以接近的多山地区，因此由于其重量减轻而在运输和装配方面产生了显著的优点。
图9示意性地示出收集网90，该收集网例如安装在山坡上，利用该收集网安全地收集掉落的石头、碎石、树木或者类似物或者雪崩。
这个收集网90由相互啮合的环97以已知的方式制成并且通过承重索或者后拉索92以及固定在地面中的支架81来保持。后拉索92优选装备有本身已知的制动元件93，所述制动元件在冲击时附加地吸收能量。
收集网90的相互啮合的环97分别由至少一个多次卷绕的金属线型纵向元件98制成，所述环有利地受到围绕相应的环的夹具97‘或者类似物的约束。
根据本发明，这些卷绕的纵向元件98分别由在芯中高强度的纤维94和包围这些纤维的金属壳套99制成，如图10所示。
这个金属壳套99通过焊缝99‘连续地沿着纵向元件98闭合。优选地，这些焊缝99‘在纵向元件98的卷绕的状态下布置在环57的内侧上，从而所述焊缝在装配的状态下受压。此外，纵向元件98能够在其端部焊接封闭或者设有封闭装置。同样地，所述金属壳套能够作为小管子相应地预成形成环，所述纤维能够导入到这个小管子中。
在后拉索92和以已知方式制成的制动元件93中，也能够使用这样的根据本发明的纵向元件。
图11示出格栅40的一部分，该格栅由绞合线41、46组成，所述绞合线在纵向和横向上相互间隔特定的间距，其中，所述绞合线分别由卷绕的纵向元件42、43制成。在此，在两个纵向元件48、49之间的交叉点47处的绞合线46中，对应于网眼长度形成开口46‘，横向于此布置的绞合线41穿过该开口。所述绞合线通过这种方式相互连接。
根据本发明，卷绕成绞合线的这些纵向元件42、43分别由在芯中高强度的纤维44和包围这些纤维的金属壳套45制成。
这样的环形网、编织物或者其他分别配备有这些根据本发明的纵向元件的网类型或者格栅尤其适合用作斜坡保护件，用于防护领域、安全领域、水产养殖领域或者用于建筑领域或者类似的。利用它们或者能够减轻重量，进而减小运输成本并且便于装配，或者能够实现网或者格栅的更好的强度值和可用性值。
图12示出纵向元件16的另外的实施例，该纵向元件构型得与根据图1的纵向元件相似，因此在下文中仅阐述区别。
根据本发明，这个纵向元件16包括由多个高强度的纤维11构成的芯12、包裹这些纤维的填充层18、复合层19以及包裹该复合层的金属壳套15。金属壳套15沿着其纵向延伸例如设有焊缝15‘。
这个包裹纤维11的填充层18优选由塑料、例如由聚氨酯制成，聚氨酯能够用作泡沫材料或者用作模铸树脂。复合层19是粘合剂，利用复合层19实现芯12与填充层18和与金属壳套15的近似力锁合的连接，从而实现作用到纵向元件16的芯和金属壳套上的牵引载荷或者承载载荷的载荷引导式（lastumleitend）力分布。
因此，有利的是，对于这个填充层18或者复合层19根据应用情况的不同使用柔韧的、压力稳定的和低收缩的材料，以便这些材料满足运行要求。对此适合的是塑料，有利地适合的是聚氨酯、阿乐丹（Arathan），但是也能够使用别的材料。如果这些纵向元件在安装状态下暴露在高的温度波动中，则这些材料必须同样是耐高温和耐寒的。
对这个填充层18或者复合层19的另一要求在于，它们作为保护件具有隔热性能，以便高强度的纤维11在焊接被成形为小管子的金属壳套15时没有由于过热而脆化或者甚至失去高的抗拉强度。
在本发明的框架下，如此制造这样的纵向元件16，使得首先对应地将纤维11相互抵靠着放置或者捆扎，并且用填充层18来包裹。该填充层在此能够被压紧或者作为树脂被施加并且在其上被加固。金属壳套15从纵向板上切割下来或者类似的，因此在该金属壳套的内侧上施加复合层19和（如有必要）填充层18。然后，该金属壳套围绕纤维11弯曲，金属壳套与纤维之间无间隙，随后通过在该金属壳套的端部处设置焊缝15‘而制成完成的纵向元件16。在此应注意，在制成之后，该金属壳套是不透气并且不透水的，以便所述纵向元件长久保持耐气候。
当然，替代这个填充层和复合层，能够仅设置其中一个或者另一个，或者当例如必须实现该纵向元件的特定性能时，也能够分别设置多于一个层。因此，能够嵌入由塑料制成的隔热材料的单独的薄层。
此外还可能的是，所述填充层或者所述复合层延伸到芯中延伸到所述纤维之间，以便实现该芯的改善的接合。
利用上述实施例充分阐述了本发明。但是，本发明还能够通过别的变型方案来示出。
所述金属壳套也能够通过搭接位置来粘贴和/或在该壳套的突出的端部的端侧进行焊接。
为了识别由于损坏或者疲劳导致的在复合结构中的改变，能够在所述芯中或者在所述金属壳套与所述芯之间附加地引入光学测量元件或者电测量元件，从而实现磁感应式损伤识别。另一方面，通过能够磁化的壳套材料，仍然能够考虑使用当今的测量方法（例如MRT）进行损伤识别。
