PL202247B1 - Żyła indywidualnie zabezpieczona, sposób wytwarzania żyły indywidualnie zabezpieczonej i zastosowanie żyły indywidualnie zabezpieczonej - Google Patents

Abstract

1. Zy la indywidualnie zabezpieczona zawiera- j aca grup e splecionych drutów metalowych, os lo- n e z tworzywa sztucznego obejmuj ac a t e grup e, i elastyczny wype lniaj acy materia l wype lniaj acy szczeliny wewn etrzne znajduj ace si e pomi edzy splecionymi drutami grupy i szczelin e zewn etrzn a znajduj ac a si e pomi edzy obwodem grupy i po- wierzchni a wewn etrzn a os lony, znamienna tym, ze szczelina zewn etrzna (6) ma, w przekroju po- przecznym zy ly (1), powierzchni e zawart a pomi e- dzy P x e min i 0,6 x S2, gdzie P jest obwodem zewn etrznym grupy drutów (2), e min = 0,05 mm, a S2 jest ca lkowitym polem powierzchni przedzia- lów (7) zawartych pomi edzy obwodem grupy i najmniejszym obwodem (C), w który wpisuje si e grupa. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest żyła indywidualnie zabezpieczona, sposób wytwarzania żyły indywidualnie zabezpieczonej i zastosowanie żyły indywidualnie zabezpieczonej. Żyła indywidualnie zabezpieczona stosowana jest zwłaszcza w konstrukcjach budownictwa lądowego, zwłaszcza dla naprężania wstępnego lub zawieszenia części konstrukcji.

Te żyły zawierają połączenie drutów metalowych splecionych ze sobą, najczęściej jest ich siedem. Druty metalowe są często poddane obróbce elektrochemicznej (galwanizacja, cynowanie ...) nadającej pewną odporność na korozję.

Na ogół stosuje się żyły niepokryte, oczekując, że nie będą one umieszczone w środowisku powodującym korozję. Te żyły są umieszczane bezpośrednio w betonie, lub w powłokach zbiorczych wypełnionych zaprawą cementową lub natłuszczone lub nawoskowane materiałami wytwarzanych z ropy naftowej. Pasywność cementu lub nie podleganie korozji materiał ów wytwarzanych z ropy naftowej wzmacnia ochronę przeciwko korozji.

Znane są również żyły indywidualnie zabezpieczone przez powłoki z tworzywa sztucznego, zwykle z polietylenu o dużej gęstości (PEHD) lub epoksydu, który tworzy szczelną barierę wokół drutów metalowych. Materiał wypełniający, którym może być wiele rodzajów (wosk, smar, polimer...), wypełnia przestrzenie istniejące pomiędzy drutami metalowymi i indywidualną powłoką, dla wzmocnienia ochrony żyły przed korozją.

Materiał wypełniający umożliwia albo ślizganie się drutów metalowych żyły w stosunku do indywidualnej powłoki (żyła osłonięta natłuszczona lub osłonięta woskowana), albo przeciwnie przyleganie dla przenoszenia sił ścinających pomiędzy powłoką i żyłą (żyła spójna).

W żyle spójnej, materiałem wypełniającym jest typowo polimer przylegający na drutach i wewnątrz powłoka. Żyła spójna jest zwłaszcza przydatna, gdy zachodzi potrzeba przeniesienia sił stycznych do powłoki na druty metalowe, co zachodzi na przykład w linach nośnych mostów wiszących, w których obciążenie przenoszone przez każd ą linę nośn ą powoduje siłę styczną na linie na poziomie kołnierza kotwiącego liny nośnej (patrz EP-A-0 855 471).

W ż yle osłoniętej natłuszczonej lub osłonię tej woskowanej, materiałem wypełniającym jest smar, co ma kilka zalet, gdyż poprawia zachowanie zmęczeniowe żyły mającej smar na stykach pomiędzy drutami metalowymi, pozwala uniknąć powstawania naprężenia, któremu żyła jest poddana, uwzględniając kształt żyły, koncentracje naprężeń ścinających i/lub rozciągających w pewnych częściach żyły, co może spowodować pękanie powłoki, a więc utratę szczelności powodującą wystawienie metalu na czynniki wywołujące korozję oraz w pewnych konfiguracjach, pozwala na zastąpienie żyły przez powłokę pozostającą na miejscu w strukturze.

W czasie pracy, lina zawierająca jedną lub kilka żył osłoniętych natłuszczonych lub osłoniętych woskowanych jest poddana zmianom naciągu i zmianom temperatury. Te zmiany powodują różne wydłużanie powłoki i drutów żyły, ponieważ tworzywo sztuczne i metal nie mają na ogół takich samych współczynników elastyczności i rozszerzalności cieplnej.

Zwłaszcza, osłona ma zwykle współczynnik rozszerzalności cieplnej znacznie większy niż druty. Jeżeli rozważa się przypadek stali i PEHD zwykle stosowanego w tego rodzaju żyłach, występuje stosunek rzędu 20 pomiędzy dwoma współczynnikami rozszerzalności cieplnej. Może to spowodować uszkodzenie powłoki, która zbytnio się wydłuża, gdy jest ciepło, lub na odwrót utratę szczelności w częściach końcowych liny, gdy jest zimno, powłoka zbytnio się kurczy.

Z opisu patentowego US 4 623 504 znana jest ż y ł a utworzona z grupy drutów metalowych splecionych ze sobą i otoczonych osłoną z tworzywa sztucznego. Materiał antykorozyjny wypełnia wnętrze szczeliny znajdującej się pomiędzy splecionymi drutami. Jednak ten materiał pokrywa jedynie zewnętrzną powierzchnię drutów bez dochodzenia do wewnętrznej powierzchni osłony. Dlatego też powyżej opisane niedogodności związane z różnicą pomiędzy współczynnikami elastyczności i rozszerzalności cieplnej drutów i osłony dotyczą również tego rozwiązania.

Celem wynalazku jest opracowanie żyły odpornej na zmiany temperatury i naprężeń i zachowującej przy tym co najmniej pewne zalety żyły osłoniętej natłuszczonej lub osłoniętej woskowanej.

Żyła indywidualnie zabezpieczona zawierająca grupę splecionych drutów metalowych, osłonę z tworzywa sztucznego obejmującą tę grupę, i elastyczny wypełniający materiał wypełniający szczeliny wewnętrzne znajdujące się pomiędzy splecionymi drutami grupy i szczelinę zewnętrzną znajdującą się pomiędzy obwodem grupy i powierzchnią wewnętrzną osłony, według wynalazku charakteryzuje się tym, że szczelina zewnętrzna ma, w przekroju poprzecznym żyły, powierzchnię

PL 202 247 B1 zawartą pomiędzy P x emin i 0,6 x S2, gdzie P jest obwodem zewnętrznym grupy drutów, emin = 0,05 mm, a S2 jest całkowitym polem powierzchni przedziałów zawartych pomiędzy obwodem grupy i najmniejszym obwodem, w który wpisuje się grupa.

Korzystnie, zewnętrzna osłona ma grubość co najmniej Φ/5, gdzie Φ jest średnicą drutów znajdujących się na zewnątrz grupy.

Korzystnie, szczelina zewnętrzna ma wartość umożliwiającą osłonie odwzorowanie makroskopowych odkształceń metalowych drutów.

Sposób wytwarzania żyły, polegający na tym, że pokrywa się grupę splecionych drutów metalowych elastycznym materiałem wypełniającym według wynalazku charakteryzuje się tym że materiałem wypełniającym wypełnia się szczeliny wewnętrzne znajdujące się pomiędzy splecionymi drutami grupy oraz powoduje się jego wypłynięcie na zewnątrz grupy, wyciera się obwód pokrytej grupy pozostawiając regulowaną ilość materiału wypełniającego na jednostkę długości grupy, przy czym ta ilość przedstawia objętość na jednostkę długości zawartą pomiędzy S1 + (P x emin) i S1 + (0,6 x S2), gdzie S1 jest całkowitym polem powierzchni szczelin wewnętrznych na przekroju poprzecznym żyły, P jest obwodem zewnętrznym grupy splecionych drutów, emin = 0,05 mm, a S2 jest całkowitym polem powierzchni przedziałów zawartych pomiędzy obwodem grupy i najmniejszym obwodem, w który wpisuje się grupę, a następnie wytłacza się osłonę z tworzywa sztucznego wokół grupy drutów pokrytych tą ilością materiału wypełniającego, przy czym materiałem wypełniającym wypełnia się szczelinę zewnętrzną znajdującą się pomiędzy obwodem grupy i powierzchnią wewnętrzną osłony.

Korzystnie, wycieranie realizuje się za pomocą swobodnie obracającego się szablonu, przez który przepuszcza się pokrytą grupę drutów.

Korzystnie, nadaje się osłonie grubość co najmniej Φ/5 gdzie Φ jest średnicą drutów znajdujących się na zewnątrz grupy.

Korzystnie, reguluje się ilość materiału wypełniającego do wartości umożliwiającej osłonie odwzorowanie makroskopowych odkształceń metalowych drutów.

Zastosowana jest żyła jako element struktury pracującej na rozciąganie w konstrukcji budowlanej.

Zastosowana jest żyła, jako część liny odciągowej systemu zawieszenia konstrukcji budowlanej.

Zastosowana jest żyła jako część liny naprężania wstępnego konstrukcji budowlanej.

Dzięki tym rozwiązaniom jest możliwe uzyskanie żyły «pół przylegającej», w której regulowana ilość elastycznego materiału wypełniającego zachowuje zalety żyły osłoniętej natłuszczonej zapewniając, że osłona indywidualna odwzorowuje odkształcenia makroskopowe drutów metalowych.

Żeberka śrubowe znajdujące się na powierzchni wewnętrznej powłoki wnikają w żłobki utworzone pomiędzy zewnętrznymi sąsiednimi drutami. Współpraca pomiędzy tymi żeberkami i tymi żłobkami pozwala na dostosowanie odkształceń makroskopowych. Ilość materiału wypełniającego jest określana w taki sposób, aby to wnikanie nie było zbyt znaczne, co mogło by spowodować zablokowanie powłoki na drutach przez przyleganie kształtów a więc wywoływać naprężenia w powłoce, zwłaszcza ścinające, które mogłyby ją rozerwać.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, powłoka żyły ma grubość co najmniej Φ /5, gdzie Φ jest średnicą drutów umieszczonych na zewnątrz połączenia splecionych drutów.

Inny aspekt wynalazku odnosi się do zastosowania żyły takiej jak przedstawiona powyżej jako elementu struktury pracującej na rozciąganie w konstrukcji budowlanej. Żyła może zwłaszcza stanowić część liny odciągowej systemu zawieszenia konstrukcji lub liny naprężania wstępnego konstrukcji.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia widok w przekroju poprzecznym żyły według wynalazku, fig. 2 przedstawia widok w przekroju poprzecznym połączenia drutów metalowych tej żyły, fig. 3 przedstawia szkic instalacji przystosowanej do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 4 przedstawia szkic elementów wycierających instalacji z fig. 3.

Żyła 1 przedstawiona na fig. 1 jest utworzona z kilku drutów 2 ze stali, splecionych ze sobą, których tutaj jest siedem, to znaczy drut środkowy i sześć drutów zewnętrznych.

Połączenie splecionych drutów 2 jest umieszczone w zewnętrznej osłonie 4 z elastycznego tworzywa sztucznego, którym może być poliolefin, zwłaszcza PEHD, lub także poliamid.

Elastyczny materiał wypełniający 3, na przykład polimer amorficzny, wosk lub smar pochodzący z ropy naftowej, wypełnia szczeliny określone przez druty 2 wewnątrz osłony. Ten materiał wypełniający 3 ma korzystnie właściwości smarne. Wymienione szczeliny stanowią szczeliny wewnętrzne 5 o przekroju poprzecznym w kształcie trójkąta krzywoliniowego, którego boki są utworzone przez czę4

PL 202 247 B1 ści obwodów trzech sąsiednich drutów 2 oraz szczelinę wewnętrzną 6 znajdująca się pomiędzy zewnętrznymi drutami 2 żyły 1 i powierzchnią wewnętrzną osłony 4.

W odniesieniu do fig. 2, zauważa się, że S1 to całkowite pole powierzchni trójkątów krzywoliniowych odpowiadających szczelinom wewnętrznym 5, których jest sześć w rozważanym przykładzie. Z drugiej strony zauważa się, że S2 to całkowite pole powierzchni, w przekroju poprzecznym żyły 1, przedziałów 7 zawartych pomiędzy obwodem grupy stalowych drutów 2 i najmniejszym obwodem C, w który wpisuje się grupa. Przedziałów 7 jest w rozważanym przykładzie także sześć, obwód C jest styczny do sześciu drutów 2 zewnętrznych żyły 1. Na koniec przedstawiono P obwód zewnętrzny grupy drutów 2 i Φ średnicę drutów 2 zewnętrznych. Wartością typową jest Φ = 5 mm, drut 2 środkowy ma średnicę nieco większą, na przykład 5,7 mm.

Szczelina zewnętrzna 6 ma, w przekroju poprzecznym żyły 1, pole powierzchni zawarte pomiędzy P x e_min i 0,6 x S2, gdzie e_min ma minimalną grubość materiału wypełniającego 3, która jest równa 0,05 mm. Grubość minimalna e zewnętrznej osłony 4 wynosi korzystnie Φ/5 lub więcej.

Dla wykonania takiej żyły 1, wykorzystuje się grupę drutów uzyskanych w klasycznym procesie wyciągania. Te druty 2 powinny zostać poddane obróbce elektrochemicznej takiej jak galwanizacja, dla nadania im odporności na korozję.

W odniesieniu do fig. 3, rozplata się odcinek żyły 1, przed jej przejściem przez matrycę 10 do wyciskania tworzywa sztucznego zewnętrznej osłony 4, aby rozsunąć druty 2. Może to być wykonane przez zaciśnięcie końców odcinka w dwóch szczękach 11 i poddanie ich działaniu względnego momentu skręcającego w kierunku przeciwnym do skrętu żyły 1. Elastyczny materiał wypełniający 3 jest wprowadzany przez wrzucanie lub natryskiwanie w rozpleciony odcinek. Po zwolnieniu szczęk 11, druty 2 powtórnie się ściskają zatrzymując materiał wypełniający 3 w szczelinach wewnętrznych 5 i wypychając ten materiał wypełniający 3 na zewnątrz grupy drutów 2. Następnie nadaje się tak obrobionemu odcinkowi ruch obrotowy w szablonie wycierającym 12, służącym do pozostawienia odpowiedniej ilości materiału wypełniającego 3 na grupie splecionych drutów 2. Za szablonem 12 znajduje się system 16 natryskiwania tworzywa sztucznego zewnętrznej osłony 4, a następnie wyciskająca matryca 10, przez którą żyła 1 jest przeciągana, dla określenia kształtu zewnętrznego jak również grubości zewnętrznej osłony 4.

Ilość materiału wypełniającego 3 pozostawionego przez szablon wycierający 12 określona na jednostkę długości żyły 1, ma objętość zawartą pomiędzy S_min = S1 + (P x e_min) i S_max = S1 + (0,6 x S2) dla spełnienia wspomnianych powyżej warunków dotyczących wymiaru szczeliny zewnętrznej 6.

Szablon wycierający 12 jest pokazany na fig. 4. Jest on zamontowany na wewnętrznym pierścieniu łożyska kulkowego 13 dla umożliwienia swobodnego obrotu. Żyła 1 obejmująca materiał wypełniający 3 przechodzi przez otwór 14 szablonu wycierającego 12, którego powierzchnia jest zawarta pomiędzy S+ S_min i S+ S_max, gdzie S jest całkowitą powierzchnią przekroju siedmiu drutów 2. Kształt tego otworu 14 odpowiada kształtowi grupy drutów 2 razem ze szczeliną zewnętrzną 6. Na obwodzie znajduje się sześć zębów 15, które wchodzą w żłobki istniejące pomiędzy zewnętrznymi drutami 2 żyły 1. Swobodny obrót szablonu 12 gdy żyła 1 jest ciągniona pozwala zębom 15 poruszać się w torze śrubowym żłobków dla zachowania pożądanej ilości materiału wypełniającego 3.

Żyła 1 tak wykonana jest przystosowana do tego, aby stanowić element struktury pracującej na rozciąganie w konstrukcji budowlanej, co dobrze odpowiada wymaganiom postawionym we wstępie. Będzie ona korzystnie wykorzystywana w linach odciągowych (patrz na przykład EP-A-0 323 285) lub linach naprężania wstępnego.

Claims (10)

1. Żyła indywidualnie zabezpieczona zawierająca grupę splecionych drutów metalowych, osłonę z tworzywa sztucznego obejmującą tę grupę, i elastyczny wypełniający materiał wypełniający szczeliny wewnętrzne znajdujące się pomiędzy splecionymi drutami grupy i szczelinę zewnętrzną znajdującą się pomiędzy obwodem grupy i powierzchnią wewnętrzną osłony, znamienna tym, że szczelina zewnętrzna (6) ma, w przekroju poprzecznym żyły (1), powierzchnię zawartą pomiędzy P x e_min i 0,6 x S2, gdzie P jest obwodem zewnętrznym grupy drutów (2), e_min = 0,05 mm, a S2 jest całkowitym polem powierzchni przedziałów (7) zawartych pomiędzy obwodem grupy i najmniejszym obwodem (C), w który wpisuje się grupa.

PL 202 247 B1

2. Żyła według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzna osłona (4) ma grubość (e) co najmniej Φ/5, gdzie Φ jest średnicą drutów (2) znajdujących się na zewnątrz grupy.

3. Żyła według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szczelina zewnętrzna (6) ma wartość umożliwiającą osłonie (4) odwzorowanie makroskopowych odkształceń metalowych drutów (2).

4. Sposób wytwarzania żyły, polegający na tym, że pokrywa się grupę splecionych drutów metalowych elastycznym materiałem wypełniającym, znamienny tym, że materiałem wypełniającym (3) wypełnia się szczeliny wewnętrzne (5) znajdujące się pomiędzy splecionymi drutami grupy oraz powoduje się jego wypłynięcie na zewnątrz grupy, wyciera się obwód pokrytej grupy pozostawiając regulowaną ilość materiału wypełniającego (3) na jednostkę długości grupy, przy czym ta ilość przedstawia objętość na jednostkę długości zawartą pomiędzy S1 + (P x emin) i S1 + (0,6 x S2), gdzie S1 jest całkowitym polem powierzchni szczelin wewnętrznych (5) na przekroju poprzecznym żyły (1), P jest obwodem zewnętrznym grupy splecionych drutów (2), e_min = 0,05 mm, a S2 jest całkowitym polem powierzchni przedziałów (7) zawartych pomiędzy obwodem grupy i najmniejszym obwodem (C), w który wpisuje się grupę, a następnie wytłacza się osłonę (4) z tworzywa sztucznego wokół grupy drutów (2) pokrytych tą ilością materiału wypełniającego (3), przy czym materiałem wypełniającym (3) wypełnia się szczelinę zewnętrzną (6) znajdującą się pomiędzy obwodem grupy i powierzchnią wewnętrzną osłony (4).

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wycieranie realizuje się za pomocą swobodnie obracającego się szablonu (12), przez który przepuszcza się pokrytą grupę drutów (2).

6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że nadaje się osłonie (4) grubość (e) co najmniej Φ/5 gdzie Φ jest średnicą drutów (2) znajdujących się na zewnątrz grupy.

7. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że reguluje się ilość materiału wypełniającego (3) do wartości umożliwiającej osłonie (4) odwzorowanie makroskopowych odkształceń metalowych drutów (2).

8. Zastosowanie żyły określonej zastrz. 1 albo 2 jako elementu struktury pracującej na rozciąganie w konstrukcji budowlanej.

9. Zastosowanie żyły określonej zastrz. 3, jako część liny odciągowej systemu zawieszenia konstrukcji budowlanej.

10. Zastosowanie żyły określonej zastrz. 3, jako część liny naprężania wstępnego konstrukcji budowlanej.