Titel: BEHREND: Erhöhung der Sicherheit und Leistung moderner Hebezeuge.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1912, Band 327 (S. 369–373)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj327/ar327119

ERHÖHUNG DER SICHERHEIT UND LEISTUNG MODERNER HEBEZEUGE.

Von Dipl.-Ing. K. Behrend, Friedenau.

Inhaltsübersicht.

Bedeutung einer guten mechanischen Bremse für Förderanlagen. Notwendigkeit einer selbsttätigen Bremse für mittlere und große Leistungen und ihr Einfluß auf Sicherheit und Leistungsfähigkeit der Hebezeuge. Die Jordan-Druckluftbremse. Beschreibung einiger bemerkenswerter Anlagen, bei denen durch Einbau der Jordan-Bremse besonders hohe Leistungen erzielt wurden. Seilbahn mit Jordan-Bremse als Bremsregulator. Werkstattkran mit zwei Geschwindigkeiten. 60 t-Winde mit 6 m Hub und 100 m Senkgeschwindigkeit für die Minute, Motor beim Senken abgekuppelt. 10 t-Fallwerkskran mit dauernd laufendem 50 PS Motor, Senkgeschwindigkeit 360 m/Min. Laufkran mit Doppelwindwerk für Magnet und Fallwerk und mit nur einem dauernd laufenden 60 PS-Motor. Kohlenheber mit Greiferbetrieb, Heben 4 m/Sek., Senken 8 m/Sek.

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Bei Förderanlagen, die Lasten in stark geneigter oder senkrechter Richtung zu senken haben, muß die freiwerdende Arbeit durch Bremsen aufgenommen werden. In einfachster Weise geschieht dies durch eine kräftige Doppelbacken- oder Bandbremse, die an jedem Windwerk zum raschen Stillsetzen und sicheren Halten der Last in der Schwebelage vorhanden sein muß. Die Handhabung dieser mechanischen Bremse, die Regelung der Bremskraft und die Innehaltung einer gleichmäßigen und für den Betrieb ungefährlichen Höchstgeschwindigkeit erfordern kräftige, intelligente und gewissenhafte Arbeiter. Solche Leute sind nicht immer zu haben und außerdem besteht beständig die Gefahr, daß bei Unaufmerksamkeit oder augenblicklichem unverschuldetem Versagen des bedienenden Arbeiters die Last durchgehen und Schaden an Menschenleben, Material und Arbeitskosten anrichten kann.

Nach dem Bericht der technischen Aufsichtsbeamten der Steinbruchs-Berufsgenossenschaft vom Jahre 1910 ereignete sich ein solcher Fall an einer Drahtseilbahn mit Gefälle in einem etwa 1000 m hoch gelegenem Steinbruch einer Zementfabrik. Der Seilbahnführer konnte infolge Wolken- und Nebeltreibens die zu Tal fahrenden Wagen mit den Augen nicht mehr verfolgen und die Geschwindigkeit richtig einschätzen; er lüftete die Bremse zu weit, und die Bahn geriet in zu große Geschwindigkeit. Als der heraufkommende Wagen aus dem Nebel auftauchte, war es zum vollen Anziehen der Bremse zu spät und die Seilbahnstation wurde durch den Wagen zerstört.

Diese Mißstände und Gefahren der von Hand gesteuerten Bremsen können durch eine gute selbsttätige Bremse vermieden werden. Leider wird aber der Unfallverhütung noch immer nicht überall das Maß von Beachtung geschenkt, das ihr nach dem Stande unserer sonstigen sozialen Fürsorge zukommt. Man unterläßt es oft aus Bequemlichkeit oder Unkenntnis, durch gute und sachgemäße Ausbildung der Maschine den Führer zu entlasten. Nur zu häufig wird dieser bei der Größe der zum Steuern aufzuwendenden Kraft, Geschicklichkeit und Aufmerksamkeit – man denke nur an die rasch arbeitenden Greiferkrane – zu einem Teil der Maschine, während er nach unserer heutigen Anschauung doch nur ihr Steuermann sein soll. Tritt bei solchen Anlagen ein Unglücksfall ein, so wird gewöhnlich der Führer allein verantwortlich gemacht, obwohl bei sachgemäßer Ausbildung der Maschine ein solcher Unglücksfall von vornherein unmöglich gewesen wäre.

Bis vor kurzem gab es noch keine selbsttätige Senkbremse für mittlere und größere Leistungen. Eine solche entstand erst, als es gelang, die unzureichende Menschenkraft an der zum sicheren An- und Festhalten unentbehrlichen mechanischen Doppelbacken- oder Bandbremse durch Maschinenkraft zu ersetzen und diese selbsttätig so zu regeln, daß die Fördergeschwindigkeit einen gleichmäßigen unüberschreitbaren Wert behält, gleichgültig, ob die abzubremsende Kraft und Arbeit groß oder klein ist

Eine solche Maschinenkraft ist in der Druckluft vorhanden, die seit Jahren bei Eisenbahnen und mehr und mehr auch bei Straßenbahnen unentbehrlich für die Betätigung der Bremsen geworden ist. Bei Hebezeugen mittlerer und größerer Leistung sind die Bremsschwierigkeiten seit Jahren vorhanden und allein daran schuld, daß man die Förderleistung nicht mit den Ansprüchen der Zeit steigern und die Hebemaschine selbst auf das |370| Aeußerste ausnutzen und sachgemäß durchbilden konnte. Trotzdem hat es im Gegensatz zum Bahnbetriebe merkwürdigerweise lange gedauert, bis hier die Druckluft herangezogen wurde. Der erste, der Druckluftbremsen im Hebezeugbau anwandte, war Dr.-Ing. Franz Jordan.

Bei seinem Bremssystem wird eine kräftig ausgebildete Doppelbacken- oder Bandbremse benutzt. Differential- und Schlingbandbremsen werden grundsätzlich vermieden, weil sie stoßweise und unsicher arbeiten. Angezogen wird die Bremse durch ein Gewicht, gelüftet durch den Kolben eines Bremszylinders, der durch Druckluft, gegebenenfalls aber auch durch Dampf oder Druckwasser gespeist wird. Um ganz unabhängig vom Führer zu werden und stets Sicherheit für ausreichende Bremskraft zu haben, hat man den Bremszylinder so eingerichtet, daß bei zu weitgehender Abnutzung der Bremsklötze und nicht. rechtzeitiger Nachstellung des Bremsgestänges die Maschine selbsttätig stillgesetzt wird.

Die Bremsklötze aus Holz oder aus dem neuerdings bestens bewährten Bremsmaterial Ferodo werden von vornherein mit Fett getränkt und unter Fett gehalten, da sie dann stets gleichmäßige Bremskraft aufweisen und sich auch bei sehr starker Beanspruchung und Erhitzung nur wenig abnutzen. Die Pressung des Druckmittels im Bremszylinder wird durch einen als Senkbremsregler bezeichneten und von der zu bremsenden Maschine angetriebenen Regulator so eingestellt, daß die Fördergeschwindigkeit gleichmäßig bleibt. Der Unterschied der Geschwindigkeit bei Vollbelastung und Leerlauf kann beliebig gewählt werden. Wird die Bremse als Widerstandsregulator für Wasserkraftmaschinen mit hohem gleichförmigem Gang benutzt, so beträgt dieser Geschwindigkeitsunterschied selbst bei plötzlicher Aus- und Einschaltung der größten Bremsleistung etwa nur 3 v. H. Neben dem Senkbremsregler steuert ein von Hand oder durch einen kleinen Elektromagneten betätigtes Steuerventil das Druckmittel zum Bremszylinder, damit die Bremse leicht und schnell von jedem beliebigen Ort aus an- und abgestellt und die Geschwindigkeit in beliebigem Maße bis Null herunter geregelt werden kann. Bei dem Handsteuerventil sind Bremskraft und Senkgeschwindigkeit sichtbar durch den Ausschlag seines Hebels.

Der Verbrauch des Druckmittels für die Steuerung der mechanischen Bremse ist verschwindend gering. Bei gleichmäßigem Lauf der Maschine hat der Senkbremsregler den Ein- und Austrittskanal für den Bremszylinder abgesperrt, so daß dann überhaupt kein Druckmittel verbraucht wird. Ist bei Förderanlagen, wie z.B. bei elektrisch betriebenen Kranen, ein Druckmittel nicht unmittelbar vorhanden, so kann in einer kleinen von der zu bremsenden Maschine selbst angetriebenen Luftpumpe Druckluft erzeugt werden. Wenn eine bestimmte Luftpressung erreicht ist, läßt ein Druckregler den Kompressor solange leer laufen, bis der Druck infolge der Luftentnahme wieder sinkt.

Natürlich wird durch die Anwendung einer leicht und sicher zu steuernden selbsttätigen Bremse die Senkgeschwindigkeit und Leistung der Krane erhöht. Die Leistung steigt ganz beträchtlich, wenn der in seiner Umlaufzahl eng begrenzte Hubmotor beim Senken abgekuppelt und die Last mit einem Vielfachen ihrer Hubgeschwindigkeit gesenkt wird. Das An- und Abkuppeln des Motors wird in diesem Falle rasch und mühelos durch eine ebenfalls mit Druckluft betätigte Klauen- oder Reibungskupplung besorgt. Für sehr flott arbeitende Hebezeuge, wie Fallwerks- und Greiferkrane, fällt auch das bisher bei jedem Hube notwendige An- und Abstellen des Motors fort, und es ist nur die Steuerung der Bremse und Kupplung durch einen einzigen Hebel oder durch zwei Druckknöpfe zu bedienen. Diese neuartigen Krane vermeiden auch die großen Anfahrverluste und Spannungsschwankungen im Stromnetz und bewirken, daß die Lasten vollkommen sanft und mit beliebig regelbarer Geschwindigkeit angehoben werden.

Im nachstehenden sollen kurz einige dieser neuzeitlichen Anlagen beschrieben werden.

Textabbildung Bd. 327, S. 370

Fig. 1 zeigt das Kopfende einer Seilbahn, die Lasten lediglich zu Tal fördert. Die dabei frei werdende Arbeit, im äußersten Falle rd. 50 PS, muß abgebremst werden. Damit sie in einigen Arbeitsmaschinen nutzbar gemacht |371| wird, treibt die Bremswelle durch Riemen eine Dynamomaschine. Die noch überschüssige Arbeit wird durch die Jordan-Bremse aufgenommen, die hier als Bremsregulator wirkt. Auch bei abgestellten Arbeitsmaschinen muß die mechanische Bremse allein den Betrieb aufrecht erhalten. Durch ein kleines Handsteuerventil wird die Seilbahn schnell und stoßfrei stillgesetzt. Anstelle des Handsteuerventils wäre vielleicht besser ein elektrisches Steuerventil am Platze gewesen, um die Bahn auch von anderen Punkten aus anzuhalten. Da Druckluft hier nicht vorhanden war, erzeugt ein kleiner, von der Bremswelle angetriebener Kompressor die zum Bremsen und zur Regulierung nötige Druckluft. Die selbsttätige Wirkung der Bremse macht den sonst für Bedienung der Senkbremse erforderlichen Arbeiter überflüssig.

Textabbildung Bd. 327, S. 371
Textabbildung Bd. 327, S. 371

Eine Winde mit zwei Geschwindigkeiten, die für Werkstattkrane vorzüglich geeignet ist, zeigt Fig. 2. Bei dieser Winde wird die Druckluft außer zum Bremsen auch zum Ein- und Ausrücken einer Klauenkupplung benutzt. Die Umschaltung, auch unter Last, wird vom Führerkorb aus durch Umlegen eines einfachen Griffes besorgt. Ein mit dem Hubmotor gekuppelter Kompressor erzeugt die Druckluft. Die Kupplung kann nicht eher eingerückt werden, als bis die genügende Menge Druckluft vorhanden ist. Dies geschieht in ein bis zwei Minuten bei ausgerückter Kupplung. Der 26 PS-Motor hebt 30 t mit einer Geschwindigkeit von 2,7 m/Min, und in der zweiten Geschwindigkeitsstufe 7,5 t mit 10,5 m/Min. Er ist also für sämtliche Lasten voll ausgenutzt. Das Senken der Lasten erfolgt in jeder beliebigen Stufe. Die größte Senkgeschwindigkeit ist durch die Umlaufzahl des Motors gegeben und beträgt 32 m/Min. Durch Betätigung eines Druckknopfes vermag man die Senkgeschwindigkeit in jeder Laststufe bis auf Null herunterzuregeln, so daß mit ganz geringen Geschwindigkeiten gesenkt werden kann. Die Abmessungen und Gewichte solcher Winden sind kleiner als die von Winden mit Hilfswindwerk.

Dort, wo für das Senken eine wesentlich höhere Geschwindigkeit als für das Heben verlangt wird, muß der Motor beim Senken abgekuppelt werden. In Fig. 3 ist eine Winde dargestellt, die 60 t mit 6 m/Min, hebt und mit 100 m/Min, senkt. Die sekundliche Bremsarbeit, die durch zwei parallel arbeitende Bremsscheiben aufgenommen wird, beträgt 1330 PS. Aehnliche Anlagen sind für einen 80 t-Kran mit 2,6 m/Min. Hub- und 60 m/Min. Senkgeschwindigkeit und für einen 20 t-Kran mit 8 m/Min. Hub- und 100 m/Min. Senkgeschwindigkeit ausgeführt. Die Höchstgeschwindigkeit ist durch einen Senkbremsregler begrenzt. Die Bremsen sowohl wie die Druckluft-Klauenkupplungen werden elektrisch gesteuert. Um zu verhüten, daß der Motor auseinanderfliegt, wenn man einmal vergessen sollte, ihn abzukuppeln, begrenzt ein zweiter vom Motor angetriebener Senkbremsregler die Geschwindigkeit für diesen Fall auf ein ungefährliches Maß.

Textabbildung Bd. 327, S. 371

Bei dem 10 t-Fallwerkskran (Fig. 4) läuft der Drehstrommotor der Winde von 50 PS dauernd im Hubsinne und wird nur in den größeren Betriebspausen stillgesetzt. Wird die Last gehoben, so kuppelt man die Lasttrommel durch eine Druckluft-Reibungskupplung mit dem Motor. Beim Halten und Senken bleibt die Kupplung ausgerückt. Die Arbeit zum Einrücken der Kupplung beträgt rd. 60 mkg. Bremsen und Kupplungen sind so gegeneinander abgestimmt, daß ein absolut stoßfreies und sicheres Arbeiten vorhanden ist. Gesteuert werden Bremsen und Kupplungen durch zwei Druckknöpfe. Die Hubgeschwindigkeit beträgt 14,3 m/Min., |372| die Senkgeschwindigkeit dagegen auch bei Vollast 360 m/Min. Bei einer mittleren Bremsleistung von rd. 800 PS für den Senkweg sind die Abmessungen der einfachen Bandbremse verhältnismäßig klein. Der Scheibendurchmesser beträgt nur 600 mm und die Breite 130 mm. In den 1 ½ Jahren, die diese stark beanspruchte Anlage in Betrieb ist, sind die Holzbremsklötze noch nicht einmal ausgewechselt worden. Durch den nachträglichen Einbau der Jordan-Bremse und Kupplung wurde die Spielzahl f. d. Std. nahezu um 100 v. H. gegenüber der früheren Leistung erhöht.

Textabbildung Bd. 327, S. 372

Fig. 5 zeigt den Laufkran eines Hüttenwerks, der zum Verladen von Eisenschrott und zur Bedienung eines Fallwerks dient. Da der Kran Tag und Nacht angestrengt zu arbeiten hat, so wurde seine Laufkatze für große bisher ungewohnte Fördergeschwindigkeit gebaut und ein dauernd laufender 60 PS-Motor mit Jordan-Bremse und -Kupplung vorgesehen. Die Laufkatze erhielt zwei Windwerke, eins für 7500 kg, welches den Magneten trägt und ein zweites für 4500 kg, welches die mit Seil oder Kette anzuschlagenden Lasten zu fördern hat. Die durch Druckluft gesteuerten konischen Reibungskupplungen sitzen wie die Bremsen unmittelbar an den Seiltrommeln, Die Bremsscheiben haben einen Durchmesser von 700 und 600 mm und ein mit Ferodo ausgefüttertes einfaches Bremsband von 110 mm Breite. Beide Winden haben den Hubmotor, das Vorgelege und die Druckluftsteuerung der Bremsen und Kupplungen gemeinsam. Durch entsprechendes Umlegen eines kleinen im Führerkorb befindlichen Steuerhebels wird die eine oder andere Winde nach Bedarf angestellt. Die Steuerung der Bremse und Kupplung erfolgt durch ein Handsteuerventil, dessen Hebel je eine Betriebsstellung für Heben, Halt und Senken aufweist. Für die hervorragende Manövrierfähigkeit der Druckluftbremse und -Kupplung sowie für die große Sicherheit bei etwaigem Versagen der Bremse spricht, daß die Lasten bei einiger Geschicklichkeit des Führers sich auch unabhängig von der Bremse allein durch die Kupplung halten und senken lassen. Ließ man die Last bei vollgelüfteter Bremse mit freiem Fall herunterfallen und schaltete während der Fallbewegung die Kupplung ein, so wurde die Last völlig stoßfrei aufgefangen und ging ohne bemerkbaren Stillstand wieder in die Höhe. Dieses ausgezeichnete Ergebnis kann natürlich nur bei sachgemäßer Durchbildung der mechanischen Bremsen und Kupplungen erreicht werden, und erfordert eine richtige Einschätzung des Reibungskoeffizienten und der dynamischen Kräfte.

Textabbildung Bd. 327, S. 372

Der in Fig. 6 abgebildete Kohlenheber hat die Aufgabe, die Kohle aus Leichtern mittels eines Greifers in große Seeschiffe überzuladen. Bei der kurzen Liegezeit und dem großen Kohlenbedarf dieser Dampfer, der bei Riesendampfern bis zu 7500 t beträgt, muß ein solcher Kohlenheber außerordentlich angestrengt, rasch und sicher arbeiten. Der vorliegende Kohlenheber besitzt eine Hubhöhe von etwa 25 m und einen Ausfahrweg der Katze von 9 m. Der Zweiseilgreifer faßt 1,5 cbm und wiegt gefüllt etwa 4000 kg. Die beiden für Heben und Ausfahren des Greifers vorgesehenen Dampfwinden liegen im Schiffskörper, während das Führerhaus oben am Ausleger angebracht ist. Früher erfolgte die Steuerung durch zwei |373| Mann. Da aber die Handhabung der Bremsen und Kupplungen außerordentlich anstrengend war und die Führer sich nur schwer miteinander einarbeiten konnten, mußte die ganze Anlage vor 1 ½ Jahren außer Betrieb gesetzt werden. Vor kurzem wurde der Kohlenheber mit Jordan-Bremsen und -Kupplungen ausgerüstet und wieder in Betrieb genommen. Die drei an der Hub- und Fahrwinde vorhandenen Bremsen und Kupplungen werden jetzt elektropneumatisch durch einen kleinen Steuerschalter gesteuert, während die bisherige Anlaßsteuerung der Dampfmaschinen beibehalten wurde. Da Rohhaut und Holz sich für den angestrengten Betrieb der Bremsen und Kupplungen nicht bewährten, so mußte auch hier zu Ferodo gegriffen werden. Ein Mann steuert in äußerst bequemer und sicherer Weise sämtliche Arbeitsvorgänge wie Schließen, Oeffnen, Heben, Senken, Ein- und Ausfahren des Greifers. Aus jedem Arbeitsvorgang kann der Greifer mühelos in jeden anderen übergeschaltet und sicher geführt werden. Gefährliche Geschwindigkeiten werden selbsttätig durch eingebaute Senkbremsregler verhütet. Die sehr hohen Fördergeschwindigkeiten sind für Heben 4 m/Sek. Senken 8 m/Sek. und Fahren 2,5 m/Sek.

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