BRPI0811106B1

BRPI0811106B1 - cabo, cabo combinado fabricado de fibras de material sintéitco e de cordões de arame de aço assim como cordão combinado constituído por fibras de mateial sintético e arame de aço

Info

Publication number: BRPI0811106B1
Application number: BRPI0811106A
Authority: BR
Inventors: Adrianus Das Cornelis; Ridge Isabel; O'hear Nicholas; Grabandt Otto
Original assignee: Casar Drahtseil Werk Saar Gmbh
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2018-09-18
Also published as: MX2009011974A; EP2165017A2; PT2165017E; EA200901559A1; KR20100021442A; ZA200908380B; PL2165017T3; AU2008253434A1; US8176718B2; CA2685585C; WO2008141623A3; EP2476801A2; EP2476801A3; JP5634260B2; EA017642B1; EP2165017B1; CN101688359A; DE102007024020A1; EP2476801B1; WO2008141623A2

Description

(54) Título: CABO, CABO COMBINADO FABRICADO DE FIBRAS DE MATERIAL SINTÉITCO E DE CORDÕES DE ARAME DE AÇO ASSIM COMO CORDÃO COMBINADO CONSTITUÍDO POR FIBRAS DE MATEIAL SINTÉTICO E ARAME DE AÇO (51) Int.CI.: D07B 1/02; D07B 1/06; D07B 1/16 (30) Prioridade Unionista: 18/05/2007 DE 10 2007 023 710.5, 22/05/2007 DE 10 2007 024 020.3 (73) Titular(es): CASAR DRAHTSEIL WERK SAAR GMBH (72) Inventor(es): ISABEL RIDGE; NICHOLAS O'HEAR; OTTO GRABANDT; CORNELIS ADRIANUS DAS (85) Data do Início da Fase Nacional: 18/11/2009 “CABO, CABO COMBINADO FABRICADO DE FIBRAS DE MATERIAL SINTÉTICO E DE CORDÕES DE ARAME DE AÇO ASSIM COMO CORDÃO COMBINADO CONSTITUÍDO POR FIBRAS DE MATERIAL SINTÉTICO E ARAMES DE AÇO”

A presente invenção se refere a um cabo fabricado de fibras de material sintético de 5 grande resistência, que ocorrem em forma de um feixe de monofilamentos, especialmente retorcido, ou em uma multiplicidade de feixes de monofilamentos especialmente retorcidos, que são envolvidos por um invólucro.

A presente invenção se refere especialmente a um cabo combinado tendo um cabo interno constituído por fibras de material sintético de alta resistência e uma camada externa constituída por cordões de arame de aço.

Além disso, a presente invenção se refere a um cordão combinado tendo um núcleo constituído por fibras de material sintético de grande resistência e uma camada externa constituída por arames de aço.

Os cabos do tipo citado acima são conhecidos, especialmente com finalidade es15 portiva utilizando um invólucro tecido que protege as fibras de material sintético.

Um cabo combinado do tipo citado acima é conhecido de US 4.887.422 contendo um invólucro para o cabo interno, que é extrusado ou enrolado sobre o cabo interno.

Um cordão combinado do tipo citado acima não constitui o estado da técnica.

A vantagem das fibras de material sintético de alta resistência tanto nos cabos in20 dependente como também nos cabos combinados e em cordões é o seu peso e volume reduzidos em relação à sua resistência.

Esta vantagem se produz especialmente no caso de cabos de comprimento maior para emprego pênsil, tal como nos cabos de extração nas minas ou no caso de cabos marinhos para grande profundidade. Pois no caso de tal emprego, o próprio peso de um cabo de arame puro solicita uma grande parte de sua capacidade de carga; a carga útil é consequentemente limitada.

A vantagem do cabo combinado em comparação com o cabo de material sintético puro é a sua suscetibilidade essencialmente menor para interferências mecânicas. Além disso, pode-se reconhecer a tempo nas rupturas visíveis do arame o momento de se substi30 tuir um cabo de arame.

Embora a resistência a ruptura das fibras de material sintético de alta resistência, tal como Copolímero de Aramida 3470 N/mm², Aramida HM (High Modulus, módulo elevado em inglês) 2850 N/mm², Aramida HS (High Strength, de alta resistência em inglês), 3350 N/mm², Aramida SMS (Standard Modulus, módulo padrão em inglês) 2850 N/mm², HMPE

3400 N/mm² e Poliéster de Cristal Líquido 2800 N/mm², seja superior à do arame de aço, que é de 1770 N/mm², por exemplo, e portanto possa contribuir de modo decisivo ela mesma para a capacidade de carga de um cabo combinado, as distensões, no entanto, se disPetição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 8/18 tinguem numa tal medida, que em determinadas construções de cabos conhecidas dificilmente se encontra uma estrutura de cabo, em que o cabo interno constituído por material sintético possa assumir uma parcela considerável da absorção de carga. Os módulos de elasticidade dos materiais de fibras acima atingem 73, 120, 60, 6,85 e 65 GPa, respectiva5 mente, em comparação com a média de 200 GPa dos arames de aço. Acrescente-se a isso o fato de que a absorção de carga própria das fibras de material sintético se produz com um retardo, pois o feixe de monofilamentos a cada aplicação de carga, primeiro “se assenta”, isto é, deve encontrar uma disposição espacial definitiva com a formação de uma seção transversal estável do feixe.

A presente invenção tem como objetivo aumentar a capacidade de carga efetiva de um cabo interno constituído por fibras de material sintético em um cabo combinado, mais exatamente, elevar, em relação ao cabo de material sintético propriamente dito, a capacidade de carga em um outro sentido.

Consoante a presente invenção este objetivo é atingido fazendo-se com que em um cabo do tipo descrito acima, o feixe ou os feixes de monofilamentos se distenda ou se distendam com a redução da sua seção transversal, sendo neste estado mantido ou mantidos por meio do invólucro.

O invólucro fixa, tal como um espartilho, a seção transversal do feixe de monofilamento assumido durante a distensão citada. Como fica pelo menos predominantemente eli20 minado o processo de “assentamento” antes das absorções de carga e no início delas, este processo é definitivamente excluído. A absorção de carga normal com distensão elástica das fibras sintéticas de acordo com a lei de Hooke pode se produzir imediatamente.

Em um cabo combinado o comportamento de distensão do cabo interno deste modo se aproxima ao da camada do arame de aço. Um cabo autônomo tem com uma mesma capacidade de carga um diâmetro reduzido de 10%, por exemplo, isto é, uma maior capacidade de carga em relação ao diâmetro.

Como uma variante e um aperfeiçoamento especialmente vantajoso da invenção, é proposto fazer com que o comportamento de distensão da camada de arame de aço de um cabo combinado se aproxime do comportamento do cabo interno constituído por material sintético em que a camada de arame de aço é submetida à inversão das medidas da presente invenção aplicadas ao cabo interno: a camada de aço deve poder se distender sob carga e conservar uma seção transversal variável que permita tal distensão. As medidas concretas da presente invenção consistem nesta versão fazer-se com que o cabo apresente uma camada intermediária constituída por um material sintético elástico, para dentro do qual são comprimidos os cordões de arame com uma distância entre eles, de modo tal, que a camada externa por aplicação da carga se distenda e radialmente se contraia. A flexibilidade elástica da camada intermediária e a distância dos cordões de arame entre si permitem que

Petição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 9/18 as linhas helicoidais descritas pelos cordões por aumento de sua inclinação se distendem no comprimento, sendo reduzido o seu diâmetro e consequentemente a distância entre os cordões. Devido à elasticidade do material sintético o processo é reversível quando se retira a carga, estando o efeito desejado presente a cada nova absorção de carga.

As vantagens da primeira versão e da versão inversa da presente invenção podem, ser utilizadas separadamente, mas apresentam mais vantagens quando usados em conjunto.

Tal como ocorre com o cabo combinado, pode ser produzido um cordão combinado. Em vez do arame interno do cordão, temos um cabo projetado como o cabo interno do cordão, mas proporcionalmente mais delgado. (A designação “cabo” abrange cordões constituídos por feixes de monofilamento independentemente da sua construção).

Como invólucro citado é especialmente adequado um invólucro tecido. Em uma máquina de tecer os feixes de monofilamentos podem ser distendidos simplesmente, fazendo-se com que eles na saída máquina, por meio de um par de cilindros, por exemplo, sejam acionados para se movimentarem para a frente, e na entrada na máquina sejam retidos, por meio de um par de cilindros freados, por exemplo, podendo o envolvimento ser conduzido com um pré-tensionamento. Pode-se também cogitar também em um enrolamento. A distensão pode eventualmente ser produzida por redução da seção transversal.

A camada intermediária citada, em geral é extrusada sobre o cabo interno, confor20 me se conhece do estado da técnica, eventualmente cobrindo o invólucro tecido citado. Uma integração do invólucro e da camada intermediária seria difícil, uma vez que os dois têm finalidades diferentes e por este motivo devem ter características diferentes. O invólucro deve ser o mais possível inflexível, ao passo que a camada intermediária deve ser macia. Para a camada intermediária poderia se cogitar em espuma sintética. Materiais adequados para o invólucro são, por exemplo, fibras de poliéster, materiais adequados para a camada intermediária são poliuretano, poliéster, poliolefinas e poliamidas.

Como uma aplicação especialmente vantajosa de um cabo interno de acordo com a presente invenção pode se citar finalmente um cabo combinado para um emprego pênsil abrangendo uma grande diferença em altura, especialmente com uma extremidade inferior mantida contra rotação, especialmente para cabo para gaiola transportadora, cabo submarino ou cabo para funicular, que é caracterizado por alteração do comprimento de oscilação em todo o comprimento do cabo, de modo que o binário de tração específico a carga do cabo de aço aumenta.

Com as alterações de comprimento de oscilação podem ser evitadas rotações no interior da estrutura do cabo produzidas pelo peso do cabo, especialmente torceduras adicionais da camada de cordões na região inferior do cabo, torceduras estas que têm a tendência de ali encurtar o cabo, e que assim atuariam contra a absorção de carga pelo cabo interPetição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 10/18 no.

A presente invenção será descrita abaixo com mais detalhes, com referência aos exemplos.

A Figura 1 é um digrama de distensão por carga de diversos materiais, a Figura 2 é um diagrama de distensão por carga de uma camada de arames de aço normalmente torcida e de uma camada de arame de aço de acordo com a presente invenção torcida sobre uma camada intermediária elástica macia, a Figura 3 é um diagrama de distensão por carga de um cabo interno constituído por fibras de material sintético para um cabo combinado constituído por arame de aço e fi10 bras de material sintético dotado e não com um invólucro de acordo com a presente invenção, a Figura 4 é um diagrama de distensão por carga do cabo interno e da camada de cabos de aço de um cabo combinado de acordo com a Figura 5, a Figura 5 mostra uma seção transversal de um cabo combinado dotado com um cabo interno constituído por fibras de material sintético e com uma camada externa constituída por cordões de arame de aço e a Figura 6 mostra uma seção transversal de um cabo correspondente à figura 5 com outros cordões.

Na Figura 1 são observados os materiais em questão imediatamente nas curvas. O arame de aço somente segue a lei de Hooke na região inferior de carga, uma vez que ele é produzido por distensão e por este motivo não tem a estrutura normal. A utilização se produz normalmente somente na metade inferior das curvas.

Na Figura 2 se encontra novamente o percurso de curvas do arame de aço da Figura 1 com a camada de cordões normalmente torcidos (curva superior). A curva inferior mos25 tra o efeito dos cordões comprimidos para dentro da camada intermediária macia de acordo com a presente invenção. Até uma distensão de 0,6% a curva se estende aproximadamente horizontalmente. A distensão se produz neste caso pelo fato de que as linhas helicoidais dos cordões torcidos se distendem em comprimento com a redução do diâmetro das linhas helicoidais praticamente sem absorção de carga pelos cordões. A absorção de carga somente ocorre em seguida.

Conforme se pode ver na Figura 3, o processo de assentamento (curva inferior) que tem efeito, acentuadamente até uma distensão de 0,5%, e em seguida atenuando-se, mas nitidamente ainda até aproximadamente 1% de distensão, pode ser predominantemente eliminado com o emprego do invólucro de acordo com a presente invenção (curva superior).

A curva superior sobe ao contrário da inferior desde o início, embora o aumento proporcional final de acordo com a lei de Hooke somente ocorra entre aproximadamente 0,5 e 1% de distensão.

Petição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 11/18

A aplicação das duas medidas de acordo com a presente invenção em um cabo combinado, como na Figura 5 pode ser observado na Figura 4. Neste caso a curva inferior da Figura 2 e a curva superior da Figura 3 estão próximas.

Na seção transversal da construção do cabo na Figura 5, as medidas da presente 5 invenção são reconhecidas na medida em que são ilustradas em forma de um invólucro 2 de um cabo interno 1 e, além disso, em forma de uma camada intermediária 3, para dentro da qual é comprimida a camada externa constituída por cordões de arame de aço 4. O cabo interno 1 consiste no interior do invólucro 2 em um feixe de monofilamentos ou em múltiplos feixes de monofilamentos, que são retorcidos somente na medida em que eles podem ser unidos e manuseados em conjunto. O invólucro 2 consiste em um invólucro tecido constituído, de preferência, por filamentos de poliéster. Ele se assenta com uma pré-tensionamento sobre o feixe de monofilamentos ou os feixes de monofilamentos, pré-tensionamento este que mantêm estes feixes após uma distensão no estado assentado. A camada intermediária 3 é extrusada sobre o invólucro 2 do cabo interno 1 de um modo já conhecido. Ela consiste em um material sintético elástico macio, em polietileno ou polipropileno, por exemplo.

Os cordões de arame de aço 4 são torcidos e comprimidos para dentro da camada intermediária 3 ainda quente, por exemplo, de tal modo que eles têm cada um o seu próprio alvéolo e afastados entre si. A camada intermediária 3 é tão elástica e os cordões de arames de aço 4 têm uma tal distância entre si (aproximadamente maior do que no desenho), que a camada dos cordões de arame de aço 4 por aplicação da carga inicialmente se alonga ligeiramente e o seu diâmetro se reduz. As curvas de distensão (Figura 4) da camada de cordões e do cabo interno são deste modo aproximadas entre si, isto é a absorção da cargas é distribuída aproximadamente de modo que corresponde às seções transversais da camada de cordões e do cabo interno.

O cabo de acordo com a Figura 6 tem a mesma estrutura básica que o ilustrado na

Figura 5, tendo um cabo interno 1, um invólucro tecido 2, uma camada intermediária 3 extrusada sobre o invólucro e uma camada externa constituída por cordões indicados neste caso com 5. Os cordões 5 têm uma estrutura análoga à do cabo sendo constituídos por sua vez por um cabo interno 6 mais delgado constituído por fibras de material sintético de alta resistência, um invólucro tecido 7, uma camada intermediária 8 extrusada sobre o invólucro constituída por um material sintético macio elástico e uma camada externa constituída por arames de aço 9. O cabo tem, devido a sua seção transversal maior de material sintético, a vantagem de ter um peso ainda menor, no entanto devido aos arames de aço na camada externa tem também robustez. A camada intermediária 3 poderia ser também dispensada no caso deste cabo, uma vez que os cordões externos 5 já têm por si mesmos uma capacidade de distensão maior.

Petição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 12/18

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cabo constituído por fibras de material sintético de alta resistência, presente em forma de um feixe de monofilamentos retorcidos ou de uma multiplicidade de feixes de monofilamentos retorcidos, que são envolvidos por um invólucro, CARACTERIZADO pelo fato

5 de que o feixe ou feixes de monofilamentos (1 ;6) é ou são distendidos para reduzir sua seção transversal, sendo mantido ou mantidos em um estado estirado e diâmetro reduzido por meio do invólucro (2;7).
2. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o invólucro (2) é tecido.

10
3. Cabo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que ele consiste no cabo interno (1, 2) de um cabo combinado, que apresenta uma camada externa constituída por cordões de arame de aço (4;5).
4. Cabo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que consiste no núcleo (6,7) de um cordão combinado, que apresenta uma camada externa

15 constituída por arames de aço (9).
5. Cabo combinado tendo um cabo interno (1, 2) constituído por fibras de material sintético de alta resistência e uma camada externa constituída por cordões de arame de aço (4; 5), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que ele apresenta uma camada intermediária (3) constituída por material sintético elástico, para dentro da qual

20 são comprimidos cordões de arame de aço (4; 5) afastados entre si, de tal modo, que a camada externa se distende sob carga e se comprime radialmente.
6. Cordão combinado tendo um núcleo (6,7) constituído por fibras de material sintético de alta resistência e tendo uma camada externa constituída por arames de aço (9), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que apresenta uma camada

25 intermediária (8) constituída por material sintético elástico, para dentro do qual são comprimidos os arames de aço (9), afastados entre si, de modo tal, que a camada externa se distenda sob carga e se comprime radialmente.
7. Cordão combinado, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que ele constitui o cordão externo (5) de um cabo combinado, cabo este que apre30 senta um cabo interno (1) constituído por fibras de material sintético de alta resistência e uma camada de cordões externa.
8. Cabo combinado, de acordo com a reivindicação 5, ou cordão combinado de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada intermediária (3; 8) é extrusada sobre ele.

35 9. Cabo combinado, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que ele constitui um cabo para emprego pênsil abrangendo uma grande diferença de altura, especialmente um cabo para gaiola transportadora, cabo submarino ou cabo para

Petição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 13/18 funicular, sendo CARACTERIZADO por alterações de comprimentos de oscilação em todo o comprimento de cabo de modo tal, que o binário de torção específico a carga do cabo de arame aumenta.

Petição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 14/18

Fig· 1

Car

Petição 870180028521, de 09/04/2018, pág. 15/18

Distensão