[发明专利]用于钢丝绳的高强度芯体

说明书

本发明涉及到用于钢丝绳的实心聚合物芯体。

多股钢丝绳传统的芯体或中央元件是由诸如剑麻一类的天然纤维来纺制而成，通常是3(或4)股纤维绳的形式。最近已由连续的人造纤维纱例如聚丙烯来取代天然纤维，但它仍然要有(3或4)股合在一起，这样的缺点是对包在它周围的钢丝股绳会产生支承方面的不均匀性。尤其是GB-A-1092321所公开的芯体，它是由聚酰胺，聚酯或聚丙烯的多根单丝螺旋地加捻在一起并在拉力下使之紧密结合。

这一缺点可以由申请人的早先发明方法加以克服，这些方法在GB-A-2219014和GB-A-2269400中作了阐述，其中钢丝绳的芯体具有与缆绳内表面紧密相结合的带沟漕外表面。上述带沟漕的芯体通常是在两个加工步骤中加工出，用一个带有旋转模头的十字头挤压机以形成沟槽的截面形状。这一发明已证实在中等尺寸的缆绳中十分成功并已在产品中表现出非常好的使用性能，但是要承认这一方法对于一般在高速机器上加工的直径小的缆绳就要差一些。特别是这一生产方法在加工沟漕芯体时会在生产速度和所用材料性能这两方面受到限制。对这些问题希望能够提出一个解决的办法使能生产出一种新型高性能的用于小直径钢丝绳的芯体，例如电梯的缆绳。

本发明一方面是为钢丝绳提供一个实心的聚合物芯体，在它的轴心方向具有晶体被拉伸和定向的定向组织。

本发明的另一方面是为钢丝绳提供一个具有轴向定向组织和对应于缆绳内面几何形状的多边形的实心聚合物芯体。

本发明的其它方面是为钢丝绳提供一个晶体在两个方向得到定向(一个是横向于芯体的轴线方向，另一个是在轴线方向)的实心聚合物芯体。

芯体最好是整体的或是一件的结构，但是其它由很多元件组成的结构也是可以的。例如，实心细长体也可以是由相继的聚合物材料层(层与层可以不相同)的同轴结构所构成。在另一个实施例中，芯体也可以由相互平行的聚合物元件组合而成。在这种情况下元件的数量(n)最好直接和围住芯体的股绳的数量(m)联系起来(例如，n＝m/2，n＝m，或n＝m＋1)。

本发明还提供一种用一个或多个加工步骤在芯体固化状态时用芯体成型的控制方法来生产芯体的方法。

本发明进一步提供了带整体或多元件实心聚合物芯体结构的钢丝绳，其中芯体材料的组织最好大体上在轴心方向是定向的。芯体的外表面形状最好是对应于缆绳的内面几何形状。钢丝绳在所说的芯体外表面可以包括例如6或8根外层股绳。芯体能够分担很大一部分缆绳的承载能力(例如5％到10％或是更多)。

本发明将参照附图并以举例的方法作进一步说明，其中：

图1是用于加工钢丝绳芯体的装置的正面示意图；

图2是成形装置第一实施例的轴向截面图；

图2a是图2成形装置的端面视图；

图3是成形装置第二实施例的轴向截面图；

图3a是图3成形装置的端面视图；和

图4是带有芯体的钢丝绳截面图；

图5a是一个三棒束的截面图；

图5b是图5a的束经缩减和拉长以加工成一个用于6股缆绳的芯体的截面图；

图6a和b是类似于图5a和b的视图，表示一个用于8股缆绳的四棒束；

图7a和b是类似于图5a和b的视图，表示一个用于6股缆绳由两件组成的芯体；和

图8a和b是类似于图5a和b的视图，表示一个用于b股缆绳的七棒束。

下面要说明的是以单一的步骤制造实心、高强度聚合物芯体(用于钢丝绳)的方法，而在以前只有用由细纤维以多个不同加工过程生产得到的芯体指在获得这样的强度，而且该芯体对钢丝股绳不能提供相同的支承坚实性。

优选的方法是挤压出一根由聚合物组成的标称的圆柱形棒(或是一束的棒)，其截面面积大体上比最终要求的芯体要大一些，然后对棒(或束)在固体状态下施以成形加工。成形加工设计和控制得使棒(或束)在轴向的伸长和在截面形状再成形这两方面能使棒(或束)与最终产品的要求密切吻合。

在固态下对聚合物(进行拉伸加工实质上是提高了它的机械性能。特别是拉伸后芯体的抗拉强度可以提高到例如10倍而且弹性模量与挤压出的棒相比可以提高多至20倍。其原因是成形加工具有对材料晶体组织进行再定向作用，使晶体拉伸并在轴向拉成细长。