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Dokumentenidentifikation DE19504452A1 25.01.1996
Titel Korrosionsbeständiger Drahtstrang
Anmelder Williamsport Wirerope Works, Inc., Williamsport, Pa., US
Erfinder Hiller, Duane, Pennsylvania, US
Vertreter Ackmann und Kollegen, 80469 München
DE-Anmeldedatum 10.02.1995
DE-Aktenzeichen 19504452
Offenlegungstag 25.01.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.01.1996
IPC-Hauptklasse D07B 1/14
IPC-Nebenklasse D07B 1/06   C23F 13/00   
Zusammenfassung Beschrieben ist ein korrosionsbeständiger Drahtstrang, der aus mehreren Schichten von metallischen Konstruktionsdrähten (2, 4, 8) aufgebaut ist, wobei in einige der Schichten anodische Drähte (6) aus einem Metall, das in der elektrischen Spannungsreihe höher angeordnet ist, zwischen einige der Konstruktionsdrähte eingesprengt sind, welche als Opferelektroden dienen, um die Konstruktionsdrähte (2, 4, 8) vor übermäßiger Korrosion zu schützen. Die anodischen Drähte (6), die vorzugsweise aus reinem Zink bestehen, haben eine "H"-Form mit konkaven Seiten. Die konkaven Seiten sind so bemessen, daß sie die benachbarten Konstruktionsdrähte in einer verriegelnden Beziehung aufnehmen. Es kann eine Umwicklung mit flachem Konstruktionsdraht am Umfang des Stranges vorgesehen werden, um die mechanische Integrität des Stranges zu gewährleisten und um den äußeren Drähten (2, 6) des Stranges ein gewisses Ausmaß an körperlichem Schutz zu bieten.

Beschreibung[de]

Diese Anmeldung enthält einen mit dem US-Patent 3 972 175 gemeinsamen Gegenstand, weshalb dieses US-Patent hiermit in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Drahtstränge, die aus mehreren Drahtschichten bestehen, wobei die Drahtstränge allein benutzt werden oder zu Drahtseilen verarbeitet werden, um als Halteseile zum Stabilisieren oder Verankern von großen Objekten wie Offshore-Bohrungsplattformen benutzt zu werden. Die Erfindung bezieht sich mehr insbesondere auf die schnelle Produktion von verschiedenen Stranggrößen durch eine Produktionsanlage mit einem Minimum an überschüssigem Lagerbestand an Draht und insbesondere auf solche Stränge und Seile, die dafür vorgesehen sind, in äußerst korrodierenden Umgebungen benutzt zu werden, wie sie zum Beispiel anzutreffen sind, wenn solche Halteseile in Meerwasser untergetaucht sind. In einer solchen Umgebung ist es erwünscht, die Stränge so weit, wie es praktisch möglich ist, zu schützen, um die Lebensdauer des Stranges zu verlängern und die Zuverlässigkeit während seiner Lebensdauer zu verbessern.

Die meisten Drahtstränge werden nach Größe bestellt, zum Beispiel als Eindreiviertel-Zoll(44,45-mm)-Strang, Zwei-Zoll(50,8- mm)-Strang usw. Da es viele unterschiedliche Stranggrößen und viele Arten gibt, auf welche Drähte verschiedener Größen miteinander kombiniert werden können, um einen Strang bestimmter Größe herzustellen, ist es üblich, den Draht einer besonderen Größe, der für jeden speziellen Strang geeignet ist, speziell für jeden Strang zu bestellen. Spezialdraht muß selbstverständlich speziell hergestellt werden, und es ist notwendig, solche Aufträge zwischen andere Drahtaufträge einzupassen, so daß es oft ein nennenswertes und sogar ein beträchtliches Zeitintervall für das Liefern des Drahtes gibt. Es ist häufig der Fall, wenn die Fabrikation gut gelaufen ist, daß eine beträchtliche Länge an überschüssigem Draht übrig bleibt. Dieser Draht wird dann auf Lager genommen, bis ein weiterer Verwendungszweck, üblicherweise zum Herstellen eines Stranges desselben Typs, für den Draht gefunden wird. Da es eine Anzahl von unterschiedlichen Drahtgrößen gibt, die in verschiedenen Strängen benutzt werden, vergeht häufig einige Zeit, bevor dieselbe Drahtgröße und derselbe Drahttyp wieder verlangt werden. Die Menge an Draht, die auf Lager gehalten wird, wird somit größer und größer und baut sich oft zu Mengen auf, die völlig unpraktikabel sind. Es ist nicht ungewöhnlich, daß sich der Drahtlagerbestand in einer Strangund/oder Drahtseilfabrik auf drei- oder vierhundert Tonnen oder sogar mehr beläuft. Dieser gesamte überschüssige Draht, der auf Lager gehalten wird, stellt einen Verbrauch an Arbeitskapital dar, da er Geld in einem unbenutzten Drahtvorrat bindet, und außerdem stellt er eine Vergeudung sowohl an Lagerraum als auch an Arbeit dar, die notwendig ist, um den Draht im Lagerbestand zu überwachen und Lagerbestandsmaterial herauszufinden, wenn es benötigt wird, um einen neuen Strangfertigungsauftrag auszuführen.

Zum Erzielen von Korrosionsschutz für solche Stränge werden im Stand der Technik die Zwischenräume zwischen den einzelnen Drähten mit einer Schmiermasse oder einem halbfesten Material ausgefüllt. Darüber hinaus ist es übliche Praxis, den gesamten Strang in einen Kunststoffschlauch einzuhüllen, um ihn vor Meerwasser zu schützen. Diese Lösungen sind zwar teilweise wirksam, sie bringen jedoch beträchtliches Gewicht für die Gesamtanordnung mit sich, und in einer Umgebung, in der Schleifwirkungen auftreten können, wie es zum Beispiel in küstennahen Anlagen der Fall ist, kann der Schlauch aufgrund von Abrieb durch Sand zu lecken beginnen, so daß dem korrodierenden Wasser gestattet wird, in den Strang einzudringen.

Eine weitere Lösung besteht darin, in den Strang anodisches Material aufzunehmen, das als Opferelektrode dienen wird, die während der Lebensdauer des Stranges verlorengeht, aber für die Stahlstränge eine Korrosionsschutzmaßnahme darstellt. Das Problem bei dieser Lösung ist, daß Metalle, die als Opferelektroden geeignet sind, im allgemeinen weich sind, wenig Zugfestigkeit haben und im allgemeinen unbefriedigende Dehnungseigenschaften haben. Wenn der Strang innerhalb der Elastizitätsgrenze der Stahldrähte in dem Strang durch die Verankerungskraft beansprucht wird, kehren somit die Stahlstränge zu ihrer ursprünglichen Länge zurück, wenn die Kraft aufhört. Da jedoch das anodische Material einen viel niedrigeren Elastizitätsgrenzwert hat, kehrt es nicht zu seiner ursprünglichen Länge zurück. Vielmehr wird es gedehnt und tendiert dazu, sich aus der Ausrichtung mit den Stahlsträngen herauszukrümmen und "Koffergriff"-Schleifen in der äußeren Schicht des Stranges zu bilden. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, die Anoden aus Legierungen von Stahl und einem anodischen Material herzustellen, um den Elastizitätsgrenzwert zu erhöhen und das oben beschriebene Problem zu verhindern. Da jedoch eine Mindestmenge an Anodenmaterial erforderlich ist, um den gewünschten Schutz zu bieten, ist eine größere Anzahl an anodischen Drähten als im Falle eines reinen Materials erforderlich, wodurch die Kosten und das Gewicht des Stranges erhöht werden. Ein solches System ist in dem GB-Patent 1 599 410 beschrieben.

Die vorgenannten Schwierigkeiten und Probleme, die mit den bekannten Verfahren zum Herstellen von Drahtstrang verschiedener Größen verbunden sind, welcher korrosionsbeständig ist, werden durch die vorliegende Erfindung vermieden. In der US-PS 3 972 175 ist beschrieben, daß es wegen der Besonderheiten von Drahtgrößen und insbesondere wegen der besonderen Beziehung, die zwischen gewissen Kombinationen von zwei Drahtgrößen vorhanden ist, wie zum Beispiel Draht mit einem Nenndurchmesser von 4,76 mm (3/16 Zoll) und 6,35 mm (1/4 Zoll), möglich ist, eine ganze Serie von Lagerdrahtsträngen herzustellen, die Größenschritte von nur Bruchteilen von einem Zoll (25,4 mm) oder einem Zentimeter zwischen den Strängen haben, und zwar so, daß ein geeigneter Strang aus der Serie geliefert werden kann, um fast jeden Strangauftrag zu erfüllen, indem nur eine begrenzte Anzahl von Drahtgrößen benutzt wird. Auf diese Weise braucht nur eine begrenzte Menge an Draht auf Lager gehalten zu werden, da jeder überschüssige Draht, der aus der Produktion einer Stranggröße übrig bleibt, leicht für die Produktion einer weiteren Stranggröße benutzt werden kann. Darüber hinaus kann die begrenzte Anzahl an Lagerdrahtgrößen von einer Drahtproduktionsanlage schneller geliefert werden. Alternativ, es ist eine einfache Sache, einen kleinen permanenten Lagerbestand der begrenzten Anzahl von Lagerdrahtgrößen aufrechtzuerhalten, die erforderlich sind, um Drahtstrang nach der vorliegenden Erfindung herzustellen, so daß jeder Strangauftrag ausgeführt werden kann, sobald eine Verseilmaschine verfügbar ist, und ohne daß der erforderliche Draht bei einer Drahtproduktionsanlage bestellt werden muß. Wenn der Lagerdraht unmittelbar aus dem Lager heraus verwendet wird, ist es eine einfache Sache für einen Lagerverwalter, nach Bedarf nachzubestellen, um den gewünschten Lagerbestand aufrechtzuerhalten. Das Nachbestellen kann entweder erfolgen, wenn der Draht tatsächlich benutzt wird, oder dann, wenn der Strangauftrag eintrifft, aber bevor der bestellte Strang tatsächlich fabriziert wird. In jedem Fall ist kein Warten auf die Ankunft des erforderlichen Drahtes notwendig, bevor der Auftrag für den Strang ausgeführt werden kann, indem der Auftrag verseilt wird, und trotzdem kann der Lagerbestand niedrig gehalten werden, so daß das Binden von Kapital in überschüssigem Lagerbestand vermieden wird, eine mögliche Verschlechterung des auf Lager gehaltenen Drahtes vermieden wird und die unausweichlichen Kosten und Nachteile, die mit der Aufrechterhaltung eines großen Lagerbestands von vielen unterschiedlichen Größen von Drähten verbunden sind, vermieden werden. Darüber hinaus kann in dem Fall, daß es zu Schwierigkeiten bei dem Verseilen eines Produkts mit dem bestellten Draht kommt, zusätzlicher Draht üblicherweise aus den Lagerbestandsdrahtgrößen bezogen werden, um den Auftrag ohne Verzögerung abzuschließen.

Die vorbestimmte Reihe von Drahtstranggrößen wird vorzugsweise gemäß der Erfindung auf eine von zwei Arten festgelegt. In einer Variation der Erfindung wird der Draht in drei Drahtgrößen auf Lager genommen, wobei Draht der ersten Größe, der nur als Mitteldraht des Stranges benutzt wird, der größte Draht ist, der zweite Draht etwas kleiner als die erste Drahtgröße ist, und die dritte Drahtgröße kleiner als die zweite Drahtgröße um ungefähr eine Hälfte eines vorbestimmten Intervalls zwischen den Stranglagergrößen ist, von denen festgestellt worden ist, daß sie üblicherweise an Kunden geliefert werden. In dem englischen Maßsystem kann diese Serie von Strängen zweckmäßig mit Intervallen von 1/8 Zoll (3,18 mm) zwischen den vorbestimmten Stranggrößen aufgebaut werden.

In der anderen bevorzugten Variation des Strangliefersystems nach der Erfindung werden nur zwei Drahtgrößen benutzt, um eine Serie von Strängen herzustellen, wobei das Größenintervall zwischen den nominellen Stranggrößen erwünschtermaßen 1/16 Zoll (1,59 mm) sein kann. Bei beiden Variationen wird normalerweise von im wesentlichen denselben Drahtgrößen Gebrauch gemacht werden.

Die vorliegende Erfindung beseitigt außerdem die Nachteile der bekannten Verfahren zum Herstellen von korrosionsbeständigen Strängen, die oben beschrieben worden sind, durch Einsprengen von anodischen Drähten aus nahezu reinem, elementarem Material in die äußere oder in die vorletzte Schicht des Stranges. Das reine Element, zum Beispiel Zink mit wenigstens 99% Reinheit, wird in eine halbverriegelnde "H"-Form gebracht, deren äußere Oberflächen eine Kontur haben, die der Form der äußeren Oberfläche ihrer benachbarten Drähte angepaßt ist. Durch Verriegeln des anodischen Drahtes zusammen mit seinen benachbarten Konstruktionsdrähten behalten die anodischen Drähte ihre Lage in dem Strang, und zwar sogar nachdem der Strang einer beträchtlichen Verformung unter Last ausgesetzt gewesen ist. Der dünnere Stegteil des H ist so bemessen, daß er eine Dicke hat, die ungefähr gleich dem Radius der Drähte in derselben Schicht ist. Bei dem Verseilen der Gesamtanordnung sind daher zwei H-Anoden gleich dem Durchmesser eines Drahtes. Zum weiteren Gewährleisten des Festigkeitsverbandes des Stranges kann ein flacher äußerer Draht lose, wendelförmig um die äußere Oberfläche des Stranges gewickelt werden, um die Konstruktions- und anodischen Drähte in der richtigen Beziehung zu halten, wodurch die bauliche Integrität des Stranges weiter gewährleistet wird. Die Zwischenräume des Stranges können mit Schmiermittel oder halbfestem Material wie amorphem Polypropylen ausgefüllt werden, was hilft, die Strangform aufrechtzuerhalten. Die Menge an anodischem Material kann in Abhängigkeit von dem galvanischen Wirkungsgrad des anodischen Materials und der gesamten Ampere-Stunden an Polarisationsstrom, die zum Aufrechterhalten der baulichen Integrität des Stranges für seine spezifische Nutzlebensdauer erforderlich sind, genau berechnet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt eines Stranges, der gemäß Tabelle 1 hergestellt werden kann, wobei drei Drahtgrößen vorgesehen sind;

Fig. 2 einen Querschnitt eines weiteren Stranges, der gemäß Tabelle 1 hergestellt werden kann, wobei drei Drahtgrößen benutzt werden;

Fig. 3 einen Querschnitt eines Stranges, der aus zwei Drahtgrößen gemäß Tabelle 2 gebildet wird;

Fig. 4a eine Querschnittansicht eines korrosionsbeständigen Stranges, der gemäß Fig. 3 hergestellt ist;

Fig. 4b eine Querschnittansicht eines korrosionsbeständigen Stranges, der gemäß Fig. 1 hergestellt ist;

Fig. 5 eine Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform von Fig. 4a;

Fig. 6 eine Querschnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine Querschnittansicht von noch einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung, die eine Flachdrahtumwicklung hat;

Fig. 8a eine Querschnittansicht von einem der anodischen Drähte nach der Erfindung; und

Fig. 8b eine Querschnittansicht eines Konstruktionsdrahtes, der dafür vorgesehen ist, benachbart zu dem kathodischen Draht nach Fig. 5a zu liegen zu kommen.

Eine herkömmliche Verseilvorrichtung zum Verseilen von Drahtstrang wird gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt, um Strangaufträge in einer vorbestimmten Serie von Stranggrößen zu verseilen, die konstante Größenintervalle zwischen den zu produzierenden nominellen Stranggrößen haben.

Im folgenden wird ein System zum Liefern von Drahtstrang aus einer Produktionsanlage beschrieben, das heißt einer Fabrik, in welcher der Strang mit irgendeinem Typ von geeigneter Produktionsverseilausrüstung verseilt wird, die dem Verseilungsfachmann bekannt ist, wobei nur eine begrenzte Anzahl, das heißt zwei oder drei Drahtgrößen, benutzt zu werden braucht, um eine ganze Serie von Strängen zu bilden, die gleichmäßige vorbestimmte kleine Intervalle in der Größe zwischen den Strängen der Serie haben. Ein verwendbares zweckmäßiges Größenintervall sind Intervalle von 1/8 Zoll (3,18 mm) zwischen den Stranggrößen, die eine Serie von leicht produzierbaren Strängen ergeben werden, welche die Forderungen der meisten Strangbenutzer hinsichtlich unterschiedlich großer Stränge erfüllen werden.

Bei der Produktion von Drahtsträngen gemäß der vorliegenden Erfindung ist es am Anfang notwendig, den Strang kleinster Größe zu bestimmen, dessen Herstellung in der Serie von vorbestimmten Stranggrößen gewünscht werden wird, und auch das Größenintervall, das zwischen den gleichmäßig zunehmenden Stranggrößen in der Serie liegen soll. Die kleinste zu produzierende Stranggröße wird hier als ein Strang mit einem Durchmesser von "Eins" oder "Einheitsgröße" bezeichnet. Jeder Strang in der Serie basiert dann auf dem Strang von Einheitsgröße.

Bei einem Verfahren zum Durchführen der Erfindung gibt es drei Ausgangsdrahtgrößen, und es werden nur drei benutzt, um alle Stranggrößen in der Strangproduktionsanlage zu produzieren. Die erste Ausgangsdrahtgröße, welches die größte Größe ist, wird für den mittleren Draht des Stranges benutzt und ist nur ein wenig größer als die zweite Lagerdrahtgröße. Die dritte Lagerdrahtgröße ist kleiner als die zweite Lagerdrahtgröße um etwa die Hälfte des vorbestimmten Intervalls, das als das geeignete Intervall zwischen den zu produzierenden Stranggrößen gewählt worden ist. Die dritte Lagerdrahtgröße hat außerdem einen Durchmesser von 75% der zweiten Lagerdrahtgröße.

Bei dem Verseilen eines Stranges gemäß dem ersten Verfahren nach der Erfindung wird um Erfüllen eines Auftrages für einen Strang der größte Lagerdraht als der mittlere Draht des Stranges benutzt, und eine Serie von anderen Drähten, die aus den anderen beiden Lagerdrahtgrößen ausgewählt werden, wird in den äußeren Schichten des Stranges benutzt, wodurch, wenn eine einzelne Drahtgröße in jeder Operation oder Schicht des Stranges benutzt wird, ein Strang mit dem korrekten äußeren Durchmesser innerhalb der vorbestimmten Serie von Stranggrößen aufgebaut wird. Zum Beispiel, wenn es erwünscht ist, einen Strang von Einheitsgröße oder Einheitsstrang herzustellen, wird der größte Lagerdraht als der mittlere Draht des Stranges benutzt, und zwei äußere Schichten von Drähten der kleinsten oder dritten Lagerdrahtgröße werden um den mittleren Draht verseilt. Das Verseilen von zwei Schichten dieser Drähte um den mittleren Draht wird die effektive Größe des Drahtkerns vergrößern, um einen Strang zu bilden, dessen Größe gleich der Einheitsgröße ist, der kleinste Strang der Serie, der hergestellt werden kann. Die erste Schicht von Drähten wird sieben Drähte der dritten Größe enthalten, und die äußere Schicht von Drähten wird 13 Drähte der dritten Größe enthalten, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Wenn ein Strang, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus ein Intervall hat, gewünscht wird, wird der Strang aus einem großen mittleren Draht hergestellt, wobei sechs Drähte mit dem zweiten Durchmesser um ihn verseilt werden, und fünfzehn Drähte mit dem dritten Durchmesser um die erste Schicht von Drähten verseilt werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der Übergang von einer Schicht dritten Durchmessers oder der dritten Lagerdrahtgröße auf eine Schicht zweiten Durchmessers oder der zweiten Lagerdrahtgröße dient zum Vergrößern des Gesamtdurchmessers des Stranges um ein vorbestimmtes Intervall, da die Lagerdrähte mit dem zweiten Durchmesser jeweils um die Hälfte eines Intervalls größer sind als die Lagerdrähte mit dem dritten Durchmesser. Da es zwei Drähte in jeder Strangschicht gibt, die auf einer Achse oder einem Durchmesser des Stranges angeordnet sind, wird der Strangdurchmesser um ein Intervall größer gemacht, indem eine Änderung in der Drahtgröße vorgenommen wird von der dritten Lagerdrahtgröße auf die zweite Lagerdrahtgröße.

Wenn ein Strang mit einem Durchmesser von Einheitsgröße plus zwei Intervalle gewünscht wird, kann er mit einem großen zentralen Kerndraht, einer ersten Schicht von sechs Lagerdrähten zweiten Durchmessers und einer dritten Schicht von zwölf äußeren Drähten der zweiten Lagerdrahtgröße hergestellt werden. Die zusätzliche Übergang von einer Schicht oder Operation von Drähten des dritten Durchmessers auf eine Schicht von Drähten des zweiten Durchmessers vergrößert den Durchmesser des Stranges um ein volles Intervall.

Wenn ein Strang, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus drei Intervalle hat, gewünscht wird, wird ein großer zentraler Kern- oder Mitteldraht benutzt, wobei sieben Lagerdrähte dritten Durchmessers um den Mitteldraht verseilt werden, dreizehn Lagerdrähte dritten Durchmessers um diese innere Schicht verseilt werden und neunzehn Lagerdrähte dritten Durchmessers um die mittlere Schicht verseilt werden. Dann werden die beiden Drahtschichten, die aus Lagerdrähten zweiten Durchmessers gebildet sind, durch zwei Schichten von Lagerdrähten dritten Durchmessers ersetzt, wobei der Durchmesser des inneren Abschnitts des Stranges um zwei Intervalle verringert wird, da jeder Draht dritten Durchmessers um die Hälfte eines Intervalls kleiner als ein Lagerdraht zweiten Durchmessers ist. Das Hinzufügen einer dritten Schicht von Lagerdrähten dritten Durchmessers zu der Außenseite des Stranges wird dann den gesamten Durchmesser des Stranges um drei Intervalle für einen gesamten Schritt von einem zusätzlichen Intervall vergrößern. Dieser Schritt ergibt sich, weil jeder Lagerdraht dritten Durchmessers drei Viertel der Größe eines Lagerdrahts zweiten Durchmessers ist oder tatsächlich eineinhalb Intervalle im Durchmesser beträgt.

Wenn ein Strang, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus vier Intervalle hat, gewünscht wird, wird ein großer mittlerer Draht benutzt, wobei sechs Lagerdrähte zweiten Durchmessers um den mittleren Draht verseilt werden, fünfzehn Lagerdrähte dritten Durchmessers um diese erste Schicht verseilt werden und einundzwanzig Lagerdrähte dritten Durchmessers um die zweite Schicht verseilt werden.

Dasselbe Muster setzt sich fort von einem Strang der Serie zu dem nächsten, bis ein Strang erreicht wird, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus vierundzwanzig Intervalle oder sogar mehr Intervalle hat. Aus einer Analyse der oben beschriebenen Strangdrahtmuster ist zu erkennen, daß die Reihenfolge des Hinzufügens allgemein darin besteht, mit einem Strang von Einheitsgröße zu beginnen, eine Schicht Drähte dritten Durchmessers diesem Basis- oder grundlegenden Strang hinzuzufügen, um einen Strang mit einem Durchmesser von Einheitsgröße plus 1 Durchmesser zu erzielen, und dann sukzessive jede Schicht zu ändern, beginnend auf der Innenseite mit Drähten des zweiten Durchmessers, bis alle Schichten aus Drähten des zweiten Durchmessers gebildet sind, wobei zu dieser Zeit, um einen Strang mit einem Durchmesser mit einen zusätzlichen inkrementellen Intervall zu erzielen, alle Schichten auf Drähte dritten Durchmessers geändert oder zurückgeschaltet werden, wobei wieder eine zusätzliche Schicht von Drähten dritten Durchmessers zu der Außenseite des Stranges hinzugefügt wird. Die Schichten von Drähten dritten Durchmessers werden dann allmählich durch Lagerdrähte zweiten Durchmessers ersetzt, bis insgesamt drei Drähte zweiten Durchmessers benutzt werden.

An diesem Punkt wird die Reihenfolge wieder geändert, und eine Schicht von Drähten dritten Durchmessers wird anschließend einer Basis hinzugefügt, die aus einem Strang aufgebaut ist, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus vier Intervalle hat. Das ergibt einen Strang mit einem Durchmesser von Einheitsgröße plus 7 Intervalle. Die nächste Stranggröße (Einheitsgröße plus 8) wird dann aus einem Basisstrang hergestellt, der denselben Durchmesser von Einheitsgröße plus vier Intervalle hat, wobei eine zusätzliche Schicht von Lagerdrähten dritten Durchmessers um diesen Basisstrang verseilt wird. Die nächste Stranggröße (Einheitsgröße plus 9) wird aus einem Basisstrang hergestellt, der den nächsten Basisdurchmesser und -aufbau (Einheitsgröße plus 5) hat, wobei eine Schicht von Lagerdrähten zweiten Durchmessers um ihn herumgelegt ist. Die nächste Stranggröße (Einheitsgröße plus 10) wird dann aus einem Basisstrang hergestellt, der einen Durchmesser und Aufbau von Einheitsgröße plus 6 hat, wobei eine äußere Schicht von Lagerdrähten zweiten Durchmessers um ihn herumgelegt ist. Jeder nachfolgende Strang wird dann für soweit, wie man zu gehen wünscht, zum Beispiel bis Einheitsgröße plus 36 oder mehr Intervalle im Durchmesser, mit einer äußeren Schicht von Drähten zweiten Durchmessers aufgebaut, die um eine Basis von Einheitsgröße plus vier Intervalle kleiner als der Durchmesser des herzustellenden fertigen Stranges herumgelegt werden. Zum Beispiel, ein Strang, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus 14 hat, wird aus einer Schicht aus Drähten zweiten Durchmessers über einer Basis von Einheitsgröße plus 10 aufgebaut, eine Strang von Einheitsgröße plus 16 wird aus einer Schicht von Drähten zweiten Durchmessers über einer Basis von Einheitsgröße plus 12 aufgebaut, ein Strang von Einheitsgröße plus 29 wird aus einer Schicht von Lagerdrähten zweiten Durchmessers über einem Basisstrang mit einem Durchmesser von Einheitsgröße plus 25 aufgebaut, usw. Die äußere Schicht von Drähten zweiten Durchmessers jedes der aufeinanderfolgenden Stränge nach Einheitsgröße plus acht besteht entweder aus einem oder aus zwei Drähten mehr als der letzte folgende Strang. Es folgt eine Auflistung der verschiedenen Stranggrößen und -konstruktionen gemäß diesem ersten prinzipiellen Verfahren zur Ausführung der Erfindung.



Ein besonders zweckmäßiges Intervall für Zwischenstranggrößen ist 1/8 Zoll (3,18 mm) in dem englischen Maßsystem. Der Bedarf an Strängen von vielen, wenn nicht der meisten Kunden kann mit einem System erfüllt werden, bei welchem ein Intervall von 1/8 (3,18 mm) Zoll zwischen den einzelnen Stranggrößen vorgesehen ist. Bei einem Intervall von 1/8 Zoll (3,18 mm) sind die geeigneten Drähte zur Verwendung in dem Strang ein normaler 0.261- Zoll(6,63-mm)-Draht als Ausgangslagerdrahtgröße, ein 0.250- Zoll(6,35-mm)-Draht als zweite Lagerdrahtgröße und ein 0.188- Zoll(4,78-mm)-Draht als die dritte Lagerdrahtgröße. Ein Draht von 0.188 Zoll (4,78 mm) Durchmesser hat gerade drei Viertel des Durchmessers eines Drahtes von 0.250 Zoll (6,35 mm) Durchmesser. Bei Verwendung von Drähten mit diesen Durchmessern und einem 1/8-Zoll(3,18-mm)-Intervall zwischen den Stranggrößen können die Stränge, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, durch die folgende Tabelle veranschaulicht werden. Tabelle 1 Strang mit sequentieller Drahtgröße

Tabelle 1 Strang mit sequentieller Drahtgröße



Tabelle 1 zeigt in der linken Spalte die Zahl der Intervalle ab Einheitsgröße, in der zweiten Spalte von links die Nominal- oder Bestellgröße des Stranges und in der dritten Spalte die Konstruktion des Stranges. Die vierte Spalte gibt eine zweckmäßige Bezeichnung an, die die Anzahl der Schichten von Drähten von 4,78 mm (0.188 Zoll) oder dritter Größe zeigt, die in dem letzten Strang auftreten werden. In dieser Spalte steht b1 für eine Schicht Draht von 4,78 mm (0.188 Zoll), b2 für zwei Schichten Draht von 4,78 mm (0.188 Zoll) usw. Diese Information ist zweckmäßig bei dem Bestellen von ausreichend Draht, um irgendeinen bestimmten Strangauftrag auszuführen oder irgendeine Menge an Draht, die aus dem Lagerbestand bezogen wird, festzuhalten. Die fünfte Spalte von Tabelle 1 zeigt die Anzahl der Verseilmaschinenoperationen oder Schichten, die in einer Verseilmaschine notwendig sind, um den besonderen Strang in einem Fall herzustellen, wo die verfügbare Verseilmaschine maximal 26 Drahtspulen für eine normale Operation und maximal 72 verfügbare Spulen bei einem einzelnem Durchlauf durch die Verseilmaschine hat. Natürlich, wenn die besondere Verseilmaschine oder die besonderen Verseilmaschinen, die in irgendeiner bestimmten Fabrik verfügbar sind oder auf denen der Strang herzustellen ist, in bezug auf die Anzahl der Spulen und dgl. größer oder kleiner sind, wird die Anzahl der Operationen oder Durchläufe durch die Verseilvorrichtung von der besonderen Bezeichnung abweichen, welche in Tabelle 1 angegeben ist. Die letzte Spalte der Tabelle zeigt in Zoll bzw. Millimeter bis zu der dritten Dezimalstelle den tatsächlichen oder theoretischen Durchmesser jedes Stranges, der gemäß der Erfindung gestellt wird, plus in dem Falle der ersten wenigen Stränge den theoretischen Durchmesser der dazwischen gelegenen Stränge, die in jeder der Operationen hergestellt werden.

Es ist zwar sehr zu bevorzugen, daß die zentralen oder mittleren Drähte des Anfangsstranges einen Durchmesser haben, der etwas größer als der Draht zweiten Durchmessers ist, der zum Beispiel, wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, einen normalen Durchmesser von 6,63 mm (0.261 Zoll) statt 6,35 mm (0.250 Zoll) hat, es ist jedoch für die beiden Drahtgrößen möglich, oder mit anderen Worten, für die erste und zweite Lagerdrahtgröße, daß sie dieselben sind. In diesem Fall wird ein Draht von 6,35 mm (0.250 Zoll) für den mittleren Draht von 6,63 mm (0.261 Zoll) eingesetzt. Der Draht von 6,63 mm (0.261 Zoll) wird tatsächlich als ein Draht von nominell 6,35 mm (0.250 Zoll) betrachtet, er wird aber als ein mittlerer Draht eines Stranges bevorzugt, um ein zu enges Spiel zwischen den Drähten zu verhindern, die um den mittleren Draht verseilt sind. Es ist vorteilhaft, wenigstens ein geringfügiges Spiel zwischen den äußeren Drähten zu haben, um ein "Herausspringen" der Drähte aus ihrer Position zu vermeiden. Justierungen der Verlegelänge der Drähte um den mittleren Draht können auch dazu dienen, einige Justierungen hinsichtlich der Packung der Drähte vorzunehmen.

Ein zweites prinzipielles Verfahren zum Herstellen einer vorbestimmten Strangserie nach der vorliegenden Erfindung kann benutzt werden, um einen Strang herzustellen, der mit einem kleineren Intervall zwischen den Lagerstranggrößen der vorbestimmten Serie von Strängen versehen ist. Das zweite prinzipielle Verfahren wird ausgeführt durch Lagern von nur zwei Lagerdrahtgrößen, wobei die erste Drahtgröße um eine vorbestimmte Größe kleiner als die zweite Drahtgröße ist. Die vorbestimmte Größe, um die sich die Drähte im Durchmesser unterscheiden, ist gleich dem Intervall, welches erwünschtermaßen zwischen den Stranggrößen in dem System von Strängen vorhanden sein soll. Wie bei dem ersten prinzipiellen Verfahren nach der Erfindung ist der Durchmesser des kleineren der beiden Lagerdrähte drei Viertel des Durchmessers des größeren der beiden Lagerdrähte, die in der Serie benutzt werden.

Bei dem zweiten prinzipiellen Verfahren zum Herstellen des Drahtstrangsystems nach der Erfindung wird ein Anfangsdrahtkern mit einem Durchmesser von Einheitsgröße hergestellt, indem ein erster Strang verseilt wird, der aus einem mittleren Draht des ersten Durchmessers besteht, um den eine Operation von Drähten ersten Durchmessers verseilt ist. Bei diesem zweiten Verfahren nach der Erfindung wird dann ein Strang, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus ein Intervall hat, aus einem mittleren Draht der zweiten oder größeren Lagerdrahtgröße (die ein Intervall größer als die erste Drahtgröße ist) und einer äußeren Operation oder Schicht der ersten (oder kleineren) Drahtgröße bestehen. Ein Strang, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus zwei Intervalle hat, wird dann aus einem mittleren Draht der ersten oder kleineren Drahtgröße plus einer Operation oder Schicht der zweiten oder größeren Drahtgröße aufgebaut sein. Durch Verringern der Größe des einzelnen mittleren Drahtes um ein Intervall und Vergrößern der äußeren Drahtgröße um ein Intervall wird der effektive Durchmesser der Stränge um ein volles Intervall vergrößert, da es zwei äußere Drähte auf dem Durchmesser des Stranges gibt, aber nur einen mittleren Draht auf dem Durchmesser des Stranges. Somit wird ein Intervall subtrahiert, wenn zwei Intervalle dem Durchmesser hinzugefügt werden, was ein Gesamtinkrement im Durchmesser von einem Intervall ergibt. Der Gesamtstrangdurchmesser von Einheitsgröße plus drei Intervalle wird aus einem mittleren Draht der zweiten oder größeren Größe plus einer äußeren Operation oder Schicht von Drähten zweiten Durchmessers aufgebaut. Es ist zu erkennen, daß durch Vergrößern der Größe des mittleren Drahtes um ein Intervall der Gesamtdurchmesser des Stranges um ein Intervall vergrößert wird.

Die nächsten beiden Intervalle des Strangdurchmessers, d. h. Einheitsgröße plus vier und Einheitsgröße plus fünf sind wegen der Besonderheiten der Drahtgrößen und Packungsanordnungen durch Verwendung der beiden primären Lagerdrahtgrößen nicht herstellbar und existieren daher nicht in dem vorbestimmten System von Strängen nach der Erfindung. Ein Strang, der einen Durchmesser von Einheitsgröße plus sechs Intervalle hat, würde jedoch aus einem ersten oder kleineren mittleren Draht plus zwei Operationen oder Schichten von Draht der ersten Größe, die nacheinander um den mittleren Draht verseilt werden, aufgebaut werden. Ein Strang von Einheitsgröße plus sieben würde dann aufgebaut werden, indem ein mittlerer Draht benutzt wird, der aus einem Lagerdraht der zweiten Größe oder der größeren Drahtgröße besteht, plus dieselben beiden Operationen oder Schichten von Draht mit der ersten oder kleineren Drahtgröße, verseilt um den mittleren Draht, wodurch der Durchmesser des Stranges um ein Durchmesserintervall effektiv vergrößert wird. Ein Strang von Einheitsgröße plus acht Durchmessern würde aufgebaut werden, indem ein erster oder kleinerer mittlerer Draht plus eine Operation der zweiten oder größeren Drahtgröße benutzt wird, was ein Gesamtinkrement des Durchmessers des Stranges von einem Intervall ergibt. Ein Strang von Einheitsgröße plus neun Intervalle würde aus einem mittleren Draht der zweiten oder größeren Lagerdrahtgröße plus einer zweiten Drahtgröße und einer Operation oder Schicht der ersten Drahtgröße um das Zentrum des Stranges aufgebaut werden. Ein Strang von Einheitsgröße plus zehn Intervalle würde aus einem ersten mittleren Draht und zwei äußeren Operationen von Lagerdraht der zweiten oder größeren Größe aufgebaut werden, was wieder ein Gesamtinkrement von einem Intervall im Durchmesser für den gesamten Strang ergibt. Ein Strang von Einheitsgröße plus elf würde aus einer zweiten oder größeren Drahtgröße plus zwei Operationen der zweiten Drahtgröße aufgebaut werden. Hingegen würde ein Strang mit einem Durchmesser von Einheitsgröße plus zwölf Intervalle einen mittleren Draht der ersten Drahtgröße plus drei äußere Operationen der ersten Drahtgröße haben. Durch Subtrahieren von einem Intervall von der Größe des mittleren Drahtes und von jeweils zwei Intervallen von der Größe der beiden äußeren Schichten des Stranges oder durch eine Gesamtverringerung um fünf Intervalle und gleichzeitiges Hinzufügen von einer Extraschicht von Drähten des ersten Durchmessers ergibt sich eine Gesamtzunahme von einem Intervall für den Außendurchmesser des Stranges.

Die nächste Stranggröße, nämlich Einheitsgröße plus dreizehn Intervalle, wird aus einem mittleren Draht aufgebaut, der aus einer zweiten oder größeren Drahtgröße plus drei Operationen oder Schichten von Draht der ersten Größe besteht. Hingegen wird ein Strang mit einem Durchmesser von Einheitsgröße plus vierzehn Intervalle aus einem mittleren Draht der ersten Drahtgröße plus zwei Operationen der ersten Drahtgröße und einer Operation oder Schicht der zweiten Drahtgröße aufgebaut. Die Strangserie kann fast unendlich über diesen Punkt hinaus ausgedehnt werden, indem mit der Größe des mittleren Drahtes zwischen der ersten Drahtgröße und der zweiten Drahtgröße gewechselt wird, während gleichzeitig jedes Mal dann, wenn bei dem mittleren Draht zu der kleineren ersten Drahtgröße zurückgekehrt wird, die Größe der Drähte in einer der äußeren Schichten des Stranges vergrößert wird. Wenn alle Schichten plus der mittlere Draht aus Draht der zweiten Größe bestehen, dann kehrt die Größe von sämtlichem Draht in den ersten beiden Schichten und des mittleren Drahtes des Stranges zu der ersten oder kleineren Drahtgröße zurück, und eine zusätzliche Schicht von äußeren ersten oder kleineren Drähten wird zu der Außenseite des Stranges hinzugefügt.

Eine sehr zufriedenstellende Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Größen von Lagerdrähten entsprechend den obigen Darlegungen benutzt werden, ist eine Ausführungsform, bei der der Draht der ersten oder kleineren Größe einen Durchmesser von 4,78 mm (0.188 Zoll) und der Draht mit der zweiten oder größeren Größe einen Durchmesser von 6,35 mm (0.250 Zoll) hat.

Es ist zu erkennen, daß dies dieselben beiden prinzipiellen Drähte sind, wie sie bei dem ersten prinzipiellen Verfahren nach der Erfindung als einer bevorzugten Ausführungsform so effektiv eingesetzt werden, mit der Ausnahme, daß bei dem ersten prinzipiellen Verfahren der kleinste oder einen Durchmesser von 4,78 mm (0.188 Zoll) aufweisende Draht als der dritte Draht der Serie bezeichnet wurde, wogegen bei dem zweiten prinzipiellen Verfahren der Draht mit einem Durchmesser von 4,78 mm (0.188 Zoll) als der erste Draht der beiden Drähte in der Serie bezeichnet wird, und zwar deshalb, weil es zweckmäßig ist, den mittleren Draht eines Stranges von Einheitsgröße als den ersten Draht der besonderen Serie zu bezeichnen und weil der mittlere Draht in der ersten Serie immer ein größerer Draht ist, wogegen in der zweiten Serie der anfängliche mittlere Draht in einem Strang von Einheitsgröße der kleinere der beiden Drähte ist. Für die Produktionszeit ist es üblicherweise vorteilhaft, die größten möglichen oder zulässigen Drahtgrößen zu benutzen, während dabei die notwendigen Eigenschaften des Drahtes beibehalten werden. Ein Draht von 4,78 mm (0.188 Zoll) hat außerdem gerade fünfundsiebzig Prozent des Durchmessers des Drahtes von 6,35 mm (0.250 Zoll), was die Drahtgeometrie für die Fabrikation von beiden Serien der Stränge nach der Erfindung geeignet macht. Die Verwendung vom größeren statt kleineren Drähten in einem Strang ist, wenn alles andere gleich ist, erwünscht, damit so wenig Drähte wie möglich in dem Strang vorhanden sind und so Zahl der Operationen reduziert wird, welche notwendig sind, um den Draht herzustellen und den Draht zu einem Drahtstrang zu verseilen oder zu verlegen. Das Hinzufügen von wenigen Extradrähten in dem Strang kann oft genug sein, um es erforderlich zu machen, daß der Strang eine weitere Operation oder einen weiteren Durchgang in der Verseilvorrichtung durchläuft, wenn die Kapazität des Stranges durch die Zahl der Drähte in dem Strang überschritten wird. Jede Extraoperation bedeutet zusätzliche Handhabung und Zeit für die Produktion mit daraus resultierender Zunahme der Fertigungskosten.

Aus vorstehenden Darlegungen geht klar hervor, daß die beiden prinzipiellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dadurch in enger Beziehung stehen, daß, wenn ein Draht von 6,35 mm (0.250 Zoll) bei der ersten beschriebenen Ausführungsform benutzt wird, bei der normalerweise drei Drahtgrößen benutzt werden, einige der Stränge, die durch beide Systeme hergestellt werden, einander entsprechen. Zum Beispiel, der Strang, der der Einheitsgröße plus neun Intervalle bei der zweiten Ausführungsform entspricht, wäre dann mit einem Strang von Einheitsgröße plus zwei Intervalle in der ersten prinzipiellen Ausführungsform im wesentlichen identisch, und ein Strang von Einheitsgröße plus dreizehn Intervalle in der zweiten prinzipiellen Ausführungsform wäre derselbe wie der mit Einheitsgröße plus drei Intervalle in der ersten prinzipiellen Ausführungsform. Es dürfte somit klar sein, daß es auch andere Strukturen von in den beiden prinzipiellen Ausführungsformen hergestellten Strängen gibt, die im wesentlichen identisch sind.

Es kann ein Diagramm erstellt werden, um die Verwendung einer Drahtgröße von 4,78 mm (0.188 Zoll) und einer zweiten Drahtgröße von 6,35 mm (0.250 Zoll) bei der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, wie es oben mit Bezug auf das zweite prinzipielle Verfahren nach der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist. Ein solches Diagramm ist in Tabelle 2 im englischen Maßsystem gezeigt (und in Tabelle 3 im metrischen Maßsystem). Die Tabelle 2 ist dabei so entworfen worden, daß sie schnell den allgemeinen Aufbau von Drahtsträngen zeigt, wenn die Drähte von 0.188 Zoll (4,78 mm) und 0.250 Zoll (6,35 mm) gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden.

Die Tabelle 2 wird am linken Rand abwärts gelesen, um die Größe des Stranges zu finden, die durch eine unterschiedliche Zahl von Drähten von 0.250 Zoll (6,35 mm) auf dem Durchmesser des Stranges hergestellt wird, und längs des oberen Randes, um die Größe oder den Durchmesser des Stranges zu finden, der durch eine unterschiedliche Zahl von Drähten von 0.188 Zoll (4,78 mm) über dem Durchmesser des Stranges hergestellt wird. Stränge, die aus Mischungen der beiden Drahtgrößen aufgebaut sind, können innerhalb von Tabelle 2 gefunden werden. Die nominellen Größen in Zoll (Millimeter) und Bruchteilen von einem Zoll (Millimeter), wie sie in Tabelle 2 gezeigt sind, die aktuelle theoretische Größe insgesamt und Dezimalteile von einem Zoll (Millimeter) sind in der Tabelle 2 gezeigt. Wenn der Strang bestellt wird, findet man die Größe des Stranges in Tabelle 2, und die Zahl der Schichten von sowohl Drähten von 0.188 Zoll (4,78 mm) als auch von Drähten von 0.250 Zoll (6,35 mm) werden oben bzw. auf der Seite der Tabelle 2 abgelesen. Linien verlaufen durch nichtexistente Strangkonstruktionen. Die diagonalen Linien schließen innerhalb ihrer Grenzen auch alle Stränge der Serie ein, die mit derselben Zahl von Drähten konstruiert sind. Die Gesamtzahl der Drähte in jedem Strang kann oben bzw. auf der Seite der Tabelle 2 abgelesen werden. Der Durchmesser des mittleren Drahtes ist immer die ungerade Zahl am Rand der Tabelle, die den Koordinaten des Strangdurchmessers entspricht, und die Zahl an dem anderen Ende der Tabelle ist immer eine gerade Zahl, die die vollen äußeren Schichten von Drähten um den Strang angibt, wobei die Schichten jeweils zwei Drähte zu dem Strangdurchmesser beitragen. Die Sequenz von fortschreitend größeren Zahlen von Drähten kann aus der Tabelle oben und links abgelesen werden. Die Sequenz von Stranggrößen, die von der größten zu der kleinsten Größe fortschreiten, kann nacheinander längs der Diagonalen abgelesen werden, wenn von oben nach unten über die Seite nach links gegangen und dann wieder oben in der Tabelle links von der Linie begonnen wird, die als WIEDERHOLUNGSLINIE oder Grenze bezeichnet wird.

Die vertikale Linie, die als Wiederholungslinie bezeichnet ist, gibt unterhalb der Mitte der Tabelle den Grenzwert der Wiederholung des vorbestimmten Systems von Drahtsträngen an. Es ist zu erkennen, daß die erste Stranggröße links von der Linie in jedem Fall die nächste fortlaufende Stranggröße in der Serie ist, fortgesetzt ab der diagonalen Serie direkt oberhalb. Die Stranggröße unmittelbar rechts von der Linie ist jedoch eine Wiederholung der letzten Stranggröße in der unmittelbar vorhergehenden diagonalen Spalte, aufgebaut jedoch aus mehr Drähten von 0.188 Zoll (4,78 mm) und weniger Drähten von 0.250 Zoll (6,35 mm). In jedem Fall ist die tatsächliche Größe im Vergleich zu der nominellen Größe in den Strängen rechts von der Wiederholungslinie etwas größer als links von der Linie.

Da die Verwendung von zunehmenden Zahlen von kleineren Drähten anstelle von größeren Drähten die Verwendung von insgesamt mehr Drähten verlangt, um einen Strang mit demselben Durchmesser zu erzielen, ist es vorteilhaft, mehr von den größeren Drähten zu verwenden, da der Draht dann nicht nur weniger Ziehoperationen ausgesetzt ist, sondern die Anzahl der Drähte, die gehandhabt werden müssen, auch geringer ist. Es ist weiter zu erkennen, daß es oft ein großer Nachteil ist, mehr Drähte als notwendig in einer Konstruktion zu verwenden, da einige wenige Drähte mehr in einer Konstruktion dazu führen können, daß ein Strang häufiger durch eine Verseilvorrichtung hindurchgehen muß. Deshalb werden die bevorzugten Strangkonstruktionen links von der Wiederholungslinie normalerweise in der Serie benutzt. Wenn jedoch alternative Konstruktionen, bei denen proportional mehr von den kleineren Drähten benutzt werden, für den einen oder anderen Verwendungszweck entworfen werden, können auch die alternativen Konstruktionen rechts von der Linie benutzt werden, die deshalb ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden.

Die Erfindung ist für die Herstellung von Drahtstrang wie Brückendrahtstrang, Drahtstrang zur Verwendung bei Kranauslegerhängezeugen und anderen strukturellen und semi-strukturellen Drahtsträngen, wie sie für Dachträger und Halteseile und dgl. benutzt werden, und auch für Arbeitsdrahtstränge, wie sie bei Zugseilen und dgl. benutzt werden, und sogar als Drahtstrang, wie er beim Herstellen von Drahtseilen und dgl. benutzt wird, brauchbar.

Beispiel

Anhand von Tabelle 2 soll der Aufbau eines Stranges mit einem Durchmesser von 2 7/8 Zoll (47,625 mm) ermittelt werden. Die Anzahl der Drähte von 0.188 Zoll (4,78 mm) Durchmesser über der Strangmittellinie ist mit 6 am oberen Ende der Spalte direkt oberhalb der Durchmesserangabe 2 7/8 Zoll (47,625 mm) angegeben. Wenn man horizontal zum linken Rand der Tabelle 2 geht, findet sich die Zahl 7 für die Zahl von Drähten von 0.250 Zoll (6,35 mm) über der Strangmittellinie. Folgt man dem Kanal zu dem oberen Ende desselben, ist die Strangkonstruktion mit 1 X 127 angegeben. Da es eine ungerade Zahl von Drähten von 0.250 Zoll (6,35 mm) Durchmesser über der Mittellinie gibt, wird der Kerndrahtdurchmesser 0.250 Zoll (6,35 mm) betragen.

Die beiden prinzipiellen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen Drähte von 6,35 mm (0.250 Zoll) statt der bevorzugten Drähte von 6,63 mm (0.261 Zoll) für den mittleren Draht des Stranges benutzt werden, wie oben erwähnt, stehen dadurch in enger gegenseitiger Beziehung, so daß in diesem Fall viele der Konstruktionen von Strängen bei den beiden Ausführungsformen tatsächlich identisch sind. Eine genaue Überprüfung der beiden prinzipiellen Verfahren nach der Erfindung wird zeigen, daß die beiden prinzipiellen Verfahren tatsächlich Variationen eines einzelnen breiten Verfahrens sind, denn das erste Verfahren ist tatsächlich eine Vereinfachung oder Abkürzung des zweiten Verfahrens, in dem eine bevorzugte Drahtgröße für den mittleren Draht des Stranges benutzt wird. Es ist somit zu erkennen, daß, wenn nur die Strangkonstruktionen, die in Ein-Achtel-Zoll-(4,78 mm)-Intervallen auftreten und bei einem Ein-Zoll(25,4 mm)- Strang beginnen, in dem in Tabelle 2 gezeigten Diagramm betrachtet werden, die Konstruktionen den Konstruktionen nach Tabelle 1 ähnlich sind. Das heißt, wenn ein Ein-Zoll(25,4 mm)-Seil in dem Diagramm in Tabelle 2 als Einheitsgröße genommen wird und nur Ein-Achtel-Zoll-(4,78 mm)-Strangintervalle aus dem Diagramm abgelesen werden, dann wäre die Konstruktion des Stranges im wesentlichen dieselbe wie in Tabelle 1, wenn ein Draht von 0.250 Zoll (6,35 mm) anstelle des bevorzugten mittleren Drahtes von 6,63 mm (0.261 Zoll) in Tabelle 1 verwendet würde. Daraus wird deutlich, daß die Strangkonstruktionen des ersten prinzipiellen Verfahrens nach der Erfindung tatsächlich ausgewählte Intervalle oder Konstruktionen des zweiten prinzipiellen Verfahrens nach der Erfindung sind, indem als Einheitsgröße eine Stranggröße benutzt wird, die jenseits der fehlenden oder nichtexistenten Stranggrößen in der zweiten Serie von Strängen auftritt. Es wird darüber hinaus daraus klar hervorgehen, daß es auch vorteilhaft wäre, die Drahtgröße 0.261 Zoll (6,63 mm) statt der Drahtgröße 0.250 Zoll (6,35 mm) für die mittleren Drähte der Stränge in der zweiten Ausführungsform zu verwenden, und daß es auch vorteilhaft wäre, einen Draht mit etwas größerer Drahtgröße anstelle des 0.188 Zoll (4,78 mm)-Drahtes bei der zweiten Ausführungsform zu verwenden, wenn dieser Draht als der mittlere Draht des Stranges benutzt werden soll. Ein solcher Draht könnte im Durchmesser eine Größe von 0.195 Zoll (4,95 mm) oder mehr haben. Es dürfte auch klar sein, daß in beiden Fällen das Ausmaß, um welches die tatsächliche Größe des mittleren Drahtes des Stranges seine nominelle Größe übersteigt, nicht kritisch ist und daß eine große Zahl von Größen von etwas größeren Drähten in bezug auf die nominelle Größe benutzt werden kann, so lange der Draht ausreichend vergrößert wird, um etwas Spiel zwischen Drähten zu schaffen, die um den dickeren Draht verseilt werden, aber nicht so groß, daß sich zwischen den äußeren Drähten übermäßiges Spiel ergibt. Ein Bereich von 0.010 bis 0.015 Zoll (0,254 bis 0,381 mm) Zunahme in der Größe des mittleren Drahtes ist in vielen Fällen sehr zufriedenstellend. Daher wäre ein Übergröße-0.250 Zoll(6,35-mm)-Draht erwünscht von 0.261 Zoll (6,63 mm) bis 0.266 Zoll (6,76 mm) Durchmesser, und ein Übergröße-0.188-Zoll(4,78- mm)-Draht wäre erwünscht von 0.198 Zoll (5.03 mm) bis 0.203 Zoll (5,16 mm) Durchmesser. Wegen der Drahtgeometrie ist es mehr erwünscht, daß der Draht von 0.250 Zoll (6,35 mm) Übergröße ist, wenn er als der mittlere Draht benutzt wird, als daß der Draht von 0.188 Zoll (4,78 mm) Übergröße ist. Es dürfte auch klar sein, daß, wenn andere tatsächliche Drahtgrößen anstelle des Drahtes von 0.188 Zoll (4,78 mm) und 0.250 Zoll (6,35 mm) für die äußeren Drahtschichten des Stranges benutzt werden, dasselbe allgemeine zusätzliche Größeninkrement für den mittleren Draht ebenfalls erwünscht ist, aber auf dieselbe Weise nicht kritisch ist. Die Verwendung eines übergroßen Drahtes für den mittleren Draht von 0.188 Zoll (4,78 mm) beinhaltet selbstverständlich das Lagern einer Extradrahtgröße, so daß das zweite prinzipielle Verfahren nach der Erfindung in Wirklichkeit, wenn es mit erwünscht übergroßen mittleren Drähten praktisch ausgeführt würde, vier Lagerdrahtgrößen statt zwei verlangen würde. Da es jedoch nur eine einzelne, relativ kurze Länge an mittlerem Draht in jedem Strang gibt, ist der diesbezügliche Lagerbestand nicht groß.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die Verwendung von Drähten von 0.188 Zoll (4,78 mm) und 0.250 Zoll (6,35 mm) in den äußeren oder inneren Schichten der Stränge, sondern nur auf das Lagern von grundsätzlich zwei Drahtgrößen, die sich im Durchmesser von einander um einen vorbestimmten geraden Bruchteil unterscheiden, einschließlich eines der vorbestimmten gewünschten Intervalle zwischen den Strängen in der Serie von Strängen, die herzustellen sind und bei denen der kleinere der beiden Drähte drei Viertel der Größe des größeren der beiden Drähte hat. Jeder Strangdurchmesser, der dem vorbestimmten Intervall zwischen den Strängen entspricht, oder Vielfachen dieses Intervalls, kann dann aufgebaut werden, indem die beiden Drahtgrößen benutzt werden. Die Bemessung der Drähte und Stränge kann entweder in dem englischen System erfolgen, wie es in Tabelle 2 angegeben ist, oder in dem metrischen System, wie es in Tabelle 3 angegeben ist, solange die grundlegenden Größenbeziehungen und Konstruktionen dieselben bleiben.

In Fig. 4, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der dargestellte Strang besteht aus mehreren Konstruktionsdrähten mit unterschiedlichen Größen, wie oben beschrieben. Die Zahl und die Größe der einzelnen Drähte, die benutzt werden, hängen von dem verlangten Durchmesser des Stranges ab.

In Fig. 4 auf die wieder Bezug genommen wird, ist eine erste Drahtgröße 2 gezeigt, die benutzt wird, um die äußere Schicht des Stranges zu bilden, und es sind mehrere innere Schichten gezeigt, die wegen des endgültigen festgelegten Strangdurchmessers erforderlich sind. Eine Schicht einer zweiten Drahtgröße, gezeigt bei 4, wird zwischen den Schichten des Drahtes 2 benutzt. In dem dargestellten Beispiel gibt es zwei Schichten des Drahtes 2 als die beiden äußeren Schichten. Eine Drahtschicht 4 ist anschließend eingefügt, und an diese schließen sich vier zusätzliche Schichten des Drahtes 2 an. Die nächsten beiden Schichten und der mittlere Draht 8 haben die Größe des Drahtes 4.

Wenn nun die äußere Schicht des Stranges betrachtet wird, der in Fig. 4 dargestellt ist, so ist zu erkennen, daß zwischen ausgewählte Konstruktionsdrähte 2 anodische Drähte 6 eingesprengt sind. Diese anodischen Drähte haben ungefähr eine "H"-Form, was gestattet, sie mit ihren benachbarten Konstruktionsdrähten 2 zu verriegeln, um eine mechanische Verbindung zwischen ihnen herzustellen. Eine Detailzeichnung des Querschnittes des Drahtes 2 und des anodischen Drahtes 6 sind in den Fig. 8a bzw. 8b gezeigt. Der Zwischenraum 12 zwischen den einzelnen Drähten wird mit einem halbfesten Material wie amorphem Polypropylen ausgefüllt.

Fig. 8a, auf die nun Bezug genommen wird, zeigt eine vergrößerte Darstellung des anodischen Drahtes 6. Der Draht besteht aus einem reinen metallischen Element, das eine hohe galvanische Wirksamkeit hat, zum Beispiel aus reinem Zink. Andere ähnliche Metalle wie Aluminium und Aluminiumlegierungen können ebenfalls benutzt werden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn das Zink eine Reinheit von wenigstens 99% hat. Ein solches Material ist definiert durch die Zusammensetzung des Zink-Anodenmaterials von ASTM-B-418 Typ II. Dieses Material ist reines Zink, mit Ausnahme von ungefähr 0,017% an anderen metallischen Elementen. Dieser anodische Draht ist, wie gezeigt, so ausgebildet, daß er in eine Schicht von Konstruktionsdrähten eingefügt werden kann, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Der anodische Draht wird so hergestellt, daß er ungefähr eine "H"-Form hat, mit einer insgesamt ebenen oberen und unteren Oberfläche und konkaven Oberflächen auf beiden Seiten. Der Radius R der konkaven Form der Seitenwände ist so bemessen, daß er mit dem Radius des Querschnitts der Konstruktionsdrähte übereinstimmt, die in derselben Schicht zusammenzufügen sind. Darüber hinaus wird die Dicke des Stegteils des "H" gleich dem Radius R des Konstruktionsdrahtes gemacht. Daher nehmen in dem fertigen Strang jeweils zwei anodische Drähte denselben Teil des Umfangs einer Schicht des Stranges ein wie einer der Konstruktionsdrähte. Außerdem ist der obere Teil A des anodischen Drahtes größer als die untere Oberfläche B. Diese Dimensionierung gestattet dem anodischen Draht, den benachbarten Konstruktionsdraht in dem fertigen Strang eng zu erfassen, um die mechanische Integrität des Stranges zu gewährleisten.

Verschiedene Methoden können benutzt werden, um die Menge an anodischem Material zu bestimmen, die für den kathodischen Schutz während der Lebensdauer des Stranges benötigt wird. Diese Methoden können variieren zwischen der Verwendung eines einfachen Verhältnisses von Anodenquerschnitt zu Gesamtstahlquerschnitt (zum Beispiel 4% Zink für 10 Jahre Lebensdauer) und einer technischen Lösung, bei der die Anodenmenge aus der "Stromdichte" bestimmt wird, die in Meerwasser zwischen besonderen Anode/Katode-Kombinationen erzeugt wird, mit Zuschlägen für die galvanische Wirksamkeit und Differenzierung zwischen Anfangs- und Aufrechterhaltungsstrombedingungen.

In Fig. 5, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die anodischen Drähte 6 in die vorletzte Schicht des Stranges statt in die äußere Schicht wie in der Darstellung in Fig. 4 eingefügt worden. Diese Ausgestaltung kann erwünscht sein, wenn der Strang einer stark schmirgelnden Umgebung ausgesetzt wird, wie sie sich in küstennahen Anlagen findet, wo die Scheuerwirkung des Sandes in turbulentem Meerwasser eine schnelle Verschlechterung der weichen anodischen Drähte, die in die äußere Schicht eingebaut sind, verursachen könnte. Ansonsten wird dieselbe Methode zum Berechnen der Zahl der anodischen Drähte benutzt, und die Auswahl der Konstruktionsdrahtgrößen ist dieselbe wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4. In Fig. 6 werden die anodischen Drähte sowohl in der äußeren Schicht des Stranges als auch in der vorletzten Schicht benutzt. Diese Konfiguration kann benutzt werden, wenn mehr anodische Drähte erforderlich sind, als in eine einzelne Schicht sicher einverleibt werden können. In Fig. 7, auf die nun Bezug genommen wird, ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in welcher ein flacher Konstruktionsdraht 10 wendelförmig und lose um die äußere Schicht des Stranges herumgewickelt ist. Diese zusätzliche Umwicklung hilft, die Drähte des Stranges in ihrer richtigen Position zu halten, und sorgt auch für einen gewissen mechanischen Schutz für die äußeren Drähte vor körperlicher Beschädigung. Es ist somit zu erkennen, daß hier ein korrosionsbeständiger Strang beschrieben worden ist, der aus mehreren Typen von Drähten besteht, die so ausgewählt werden, daß sich die verlangte Größe des fertigen Stranges ergibt, wobei außerdem ein äußerst korrosionsbeständiger Strang geschaffen wird, der seine strukturelle Integrität in einer korrodierenden Umgebung beibehalten und sich auch einer körperlichen Beschädigung widersetzen wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Drahtstrang, gekennzeichnet durch:

    eine Vielzahl von metallischen ersten Drähten (2), die in Schichten angeordnet sind, um einen Mehrdrahtstrang zu bilden, wobei die ersten Drähte den Konstruktionsteil des Stranges bilden; und

    eine Vielzahl von metallischen zweiten Drähten (6), die zwischen manche der ersten Drähte (2) in wenigstens einer der Schichten der ersten Drähte eingesprengt und ungefähr gleichabständig über den Umfang der Schicht verteilt sind, wobei die zweiten (6) Drähte aus einem Metall bestehen, das in der elektrischen Spannungsreihe höher angeordnet ist als das der ersten Drähte (2), und insgesamt mit einer H-Form versehen sind, die eine obere und eine untere Oberfläche und entgegengesetzte seitliche Oberflächen hat, welche dazwischen einen Steg bilden, wobei die obere und untere Oberfläche im wesentlichen eben sind und wobei die seitlichen Oberflächen eine konkave Form haben, wobei der Radius (R) der konkaven Oberfläche ungefähr gleich dem Radius (R) des Querschnittes der ersten Drähte (2) ist und wobei der Stegteil eine Dicke hat, die ungefähr gleich dem Radius (R) des Querschnittes der ersten Drähte (2) ist.
  2. 2. Drahtstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drähte (6) aus wenigstens 99% reinem, elementarem Metall hergestellt sind.
  3. 3. Drahtstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drähte (6) aus reinem Zink bestehen.
  4. 4. Drahtstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drähte (6) zwischen die ersten Drähte (2) in der äußersten Schicht des Stranges eingesprengt sind.
  5. 5. Drahtstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drähte (6) zwischen die vorletzte äußere Schicht der ersten Drähte eingesprengt sind.
  6. 6. Drahtstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drähte (6) zwischen die ersten Drähte in der äußeren und der vorletzten äußeren Schicht des Stranges eingesprengt sind.
  7. 7. Drahtstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen dritten Draht (10) mit flachem Querschnitt, der wendelförmig um den Umfang des Stranges herumgewickelt ist.
  8. 8. Drahtstrang mit einem Durchmesserbereich von 25,4 mm (1 Zoll) bis 139,7 mm (51/2 Zoll), wobei in diesem Bereich die Differenz in den Durchmessern zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Strängen eine Konstante ist und wobei der Drahtstrang aus nicht mehr als drei Drahtgrößen gebildet ist, welche umfassen:

    einen ersten Draht;

    einen zweiten Draht mit einer Größe, die kleiner als die des ersten Drahtes ist;

    einem dritten Draht mit einer Größe, die:
    1. i. kleiner als die des zweiten Drahtes um die Hälfte der konstanten Differenz in den Durchmessern zwischen aufeinanderfolgenden Strängen ist, und
    2. ii. gleich 75% der Größe des zweiten Drahtes ist, und
  9. wobei die Drähte gemäß der in Tabelle 1 der Beschreibung angegebenen Konstruktion angeordnet sind, wodurch die drei Drahtgrößen alle Stranggrößen innerhalb des herzustellenden Durchmesserbereiches erlauben,

    einen vierten Draht, der zwischen manche der Drähte in der äußeren Schicht des Stranges eingesprengt ist und ungefähr gleich etwa dem Umfang der Schicht beabstandet ist, wobei die vierten Drähte aus einem Metall bestehen, das in der elektrischen Spannungsreihe höher angeordnet ist als das des ersten, zweiten und dritten Drahtes, und insgesamt eine H-Form mit einer oberen und einer unteren Oberfläche und mit einander gegenüberliegenden seitlichen Oberflächen haben, welche dazwischen einen Stegteil bilden, wobei die obere und untere Oberfläche im wesentlichen eben sind und wobei die seitlichen Oberflächen eine konkave Form haben, wobei der Radius der konkaven Oberfläche ungefähr gleich dem Radius des Querschnittes der Drähte der äußeren Schicht ist und wobei der Stegteil eine Dicke hat, die ungefähr gleich dem Radius des Querschnittes der Drähte der äußeren Schicht ist.
  10. 9. Drahtstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

    der erste Draht einen Durchmesser von 6,63 mm (0.261 Zoll) hat,

    der zweite Draht einen Durchmesser von 6,35 mm (0.250 Zoll) hat,

    der dritte Draht einen Durchmesser von 4,78 mm (0.188 Zoll) hat und

    die Differenz in den Durchmessern zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Strängen 3,175 mm (1/8 Zoll) beträgt.
  11. 10. Drahtstrang mit einem Durchmesserbereich von 14,288 mm (9/16 Zoll) bis 6,35 mm (1/4 Zoll) und von 23,813 mm (15/16 Zoll) bis 158,75 mm (6 1/4 Zoll), wobei in diesem Bereich die Differenz in den Durchmessern zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Strängen eine Konstante ist und wobei der Drahtstrang aus nicht mehr als zwei Drahtgrößen gebildet ist, welche beinhalten:

    einen ersten Draht,

    einen zweiten Draht,

    wobei der erste Draht
    1. i. kleiner als der zweite Draht um die Differenz in den Durchmessern zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Strängen ist; und
    2. ii. gleich 75% des Durchmessers des zweiten Drahtes ist, und
  12. wobei die Drähte gemäß der Konstruktion angeordnet sind, die in Tabelle 1 der Beschreibung angegeben ist, wodurch die beiden Drahtgrößen alle Stranggrößen innerhalb des herzustellenden Durchmesserbereiches erlauben;

    einen dritten Draht, der zwischen manche der Drähte in der äußeren Schicht des Stranges eingesprengt ist und ungefähr gleichabständig über den Umfang der Schicht verteilt ist, wobei die dritten Drähte aus einem Metall bestehen, das in der elektrischen Spannungsreihe höher angeordnet ist als das des ersten und zweiten Drahtes, und insgesamt eine H-Form hat mit einer oberen und einer unteren Oberfläche und einander entgegengesetzten seitlichen Oberflächen, die zwischen sich einen Steg bilden, wobei die obere und untere Oberfläche im wesentlichen eben sind und wobei die seitlichen Oberflächen eine konkave Form haben, wobei der Radius (R) der konkaven Oberfläche ungefähr gleich dem Radius (R) des Querschnittes der Drähte der äußeren Schicht ist und wobei der Stegteil eine Dicke hat, die ungefähr gleich dem Radius (R) des Querschnittes der Drähte der äußeren Schicht ist.
  13. 11. Drahtstrang nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

    daß der erste Draht einen Durchmesser von 4,78 mm (0.188 Zoll) hat, daß der zweite Draht einen Durchmesser von 6,35 mm (0.250 Zoll) hat und

    daß die Differenz im Durchmesser zwischen jeweils zwei aufeinander folgenden Strängen 1,588 mm (1/16 Zoll) beträgt.






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