Tragmittel für Treibscheibenaufzüge

Das Angebot an Tragmitteln unterschiedlicher Konstruktion für Aufzüge hat zugenommen. Die Wahl des Tragmittels ist schließlich auch eine Philosophiefrage.

Im Vordergrund muss aber stehen, die Erwartungen und die Möglichkeiten sowie die Vor- und Nachteile zu kennen, zu vergleichen und zu bewerten.

Höher, schneller, weiter oder als Trend im Aufzugbau: kleiner, dünner, leichter? Es gibt keine Universallösung gerade bei den zentralen Maschinenelementen Tragmittel. Stattdessen fordern die individuellen Systeme mit unterschiedlichen Förderhöhen und -geschwindigkeiten, unterschiedlichen Optimierungsansätzen bei Wartung und Instandhaltung, Fahrkomfort, Kosten usw. eine individuelle Lösung. Allerdings müssen die Lösung und das Ziel immer das System sein. Die Erwartung, dass eine – wenn auch zentrale – Komponente wie das Tragmittel die alleinige Lösung ist, ist ein Irrtum.

Steigender Kostendruck und scharfer Wettbewerb initialisieren vielfach technische Lösungen, die dann nur durch den Optimierungsparameter Kosten geprägt sind. Bei allen Diskussionen um die Reduzierung der Kosten dürfen aber – gerade bei den sicherheitsrelevanten und im öffentlichen Interesse stehenden Aufzügen – die Anforderungen an die Sicherheit und die Zuverlässigkeit nicht vergessen werden.

Hohe Gebäude sind erst durch Aufzüge möglich, bei denen Stahldrahtseile als Tragmittel eingesetzt werden. Bei hohen Gebäuden wird die translatorisch bewegte Masse der Stahldrahtseile zudem mit den begrenzten Reibwerten zur Treibscheibe als limitierender Faktor betrachtet.

Alternative: flache Polyurethanriemen?

Foto: © Brugg Lifting

Zunächst wurden in den 90erJahren des letzten Jahrhunderts hochfeste Faserseile zum Teil mit Reibwert erhöhenden Ummantelungen und Beschichtungen eingesetzt, die sich aus verschiedenen Gründen nicht durchgesetzt haben. Wesentlich war, dass der Aufzug nicht um das Tragmittel herum gebaut wurde, sondern das Tragmittel lediglich als Ersatz für die bewährten Stahldrahtseile gedacht war.

Alternativ sind flache Polyurethanriemen entwickelt worden, die mit Zugträgern aus Stahlseilen oder leicht geschränkten Hochfestfasern oder auch Kohlefasern versehen sind. Die flachen Riemen mit Zugträgern aus hochfesten Fasern sollen die Personenfördertechnik unabhängig von der Förderhöhe machen. Ein Ziel, das auch seillose Vertikaltransportsysteme verfolgen, die hier nicht das Thema sind.

Und die Lebensdauer?

Für kleine und mittlere Förderhöhen sind flache oder längsprofilierte Riemen mit Stahlzugträgern mit Durchmessern d weniger als 2mm im Einsatz, die über Antriebs- und Umlenkrollen mit Durchmesser D auch unter 100mm betrieben werden. Der Durchmesser der Scheiben ist klein. Wegen der kleinen Zugträgerdurchmesser ist allerdings das Durchmesserverhältnisse Umlenkungen zu Zugträgern noch über der "normativen" Grenze mit D/d=40.

Dadurch sind die Lebensdauer mitbestimmenden Biegespannungen begünstigend klein gehalten. Die Ablegereife wird bei den Tragriemen durch die Fahrtenzahlen, teilweise durch Änderungen von elektrischen Widerständen der Zugträger, Tragmittelbeschädigungen oder die Aufliegezeit unabhängig der Nutzung etc. ermittelt.

Freiheit bei der Anlagengestaltung

Foto: © Contitec

Noch aus der Zeit der TRA200 stammt das begrenzende Parameterpaar Durchmesserverhältnis D/d≥40 und Seilsicherheitsfaktor Sf≥12 gegen die Mindestbruchkraft – ohne den Seilverlauf und die Verhältnisse an der Treibscheibe zu berücksichtigen. In der EN 81-50, 5.12 früher EN 81-1, Anhang N, werden unter Berücksichtigung der Anlagenparameter Kombinationen (Sf;D/d) bestimmt, bei denen Z=3·105 Rundfahrten zugrunde gelegt sind.

Der Konstrukteur hat dadurch deutlich höhere Freiheit bei der Anlagengestaltung. Dieser Ansatz ist sicherheitstechnisch in Ordnung, da die Ablegereife der Seile zwischen zwei Prüfungen der Zugelassenen Überwachungsstelle erkannt werden kann. Ob dies wirtschaftlich sinnvoll ist, muss der hoffentlich gut beratene Betreiber mit dem Aufzughersteller entscheiden.

In verschiedenen Fällen sind aber auch die normativ zugrunde gelegten Fahrtenzahlen z. B. für schwach frequentierte Anlagen noch zu hoch. Seilhersteller haben deshalb für kleine Seildurchmesser d=6,0 und 6,5mm ausgewählte Seilkonstruktionen von notifizierten Stellen zertifizieren lassen, um bei Sicherheitsfaktoren Sf≥12 auch Durchmesserverhältnisse D/d≥18,6 in Abhängigkeit der Seiltriebparameter frei wählbar zu machen. Aber sollten die Erwartungen mit dem Möglichen abgeglichen werden.

Erkennung der Ablegereife

Nicht neu ist hingegen die Erkennung der Ablegereife durch äußerlich sichtbare Drahtbrüche nach ISO 4344 oder der Durchmesserreduzierungen oder Seilschäden nach der, wenn auch zurückgezogenen, DIN 15020. Klassische Seiltechnik mit Seildurchmessern d=4mm ist in dem Streben nach Reduzierung der Scheibendurchmesser zertifiziert worden. Sie ist aber – nicht zuletzt wegen der aufwändigen Montage von bis zu zwölf Seilen in 2:1-Aufhängung – nur in Nischen zu finden.

Weiter verbreitet sind hingegen kunststoffummantelte Stahldrahtseile mit einem Außendurchmesser von d=6mm, d=6,5mm und auch speziell d=8,1mm von wenigen Herstellern. Das mit Kunststoff ummantelte Seil mit einem Außendurchmesser d=6,5mm (dStahlseil=4,9mm) ist für Scheibendurchmesser D≥115mm zugelassen.

Restriktionen durch Ablegekriterien

Foto: © Gutachten Vogel

Die zu erwartenden Fahrtenzahlen sind je nach Anwendung, d. h. Anzahl der Biegewechsel je Fahrt, angegeben. Wegen der größeren Biegespannungen sind die zu erwartenden Fahrtenzahlen der kunststoffummantelten Stahldrahtseile kleiner gegenüber als bei den Riemen mit günstigeren D/d-verhältnissen bei den Zugträgern. Hinsichtlich der Erkennung der Ablegereife gilt für alle kunststoffummantelten Seilprodukte, dass die zu erwartenden Fahrtenzahlen nach der Biegefolge angegeben wird.

Die Erkennung der Ablegereife kann, je nach Gestaltung der Verbindung von dem Stahldrahtseil zum umgebenden Kunststoffmantel auf Bezugslängen ermittelt werden. Als Kriterien können Drahtbrüche durch den Kunststoffmantel oder Risse der Ummantelung selbst herangezogen werden. Vorteilhaft zeigt sich, dass der Einsatz von kunststoffummantelten Stahlseilen weitgehend frei von Einsatzrestriktionen durch die Komponentenhersteller ist.

Von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Vogel
Der Autor ist öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Aufzug, Seil- und -Hebetechnik (Sachverständigen-Büro "Gut Achten").

Weitere Informationen: gutachten-vogel.de