Lift Report

Bei den Aufzugseilen haben sich in der Vergangenheit zunächst zwei Klassen gebildet: Auf Fasereinlagen basierende Konstruktionen wie z. B. 8 x 19 S + NFC (Abb. 1). Diese Machart stellt eine gute Lösung für eine Vielzahl von Aufzuganlagen dar. Es ist weltweit sicherlich das mit Abstand am häufigsten installierte Tragseil. Erhöhte Anforderungen an die Seile bedingt durch größere Förderhöhen, höhere Geschwindigkeiten, gestiegene Anforderungen an den Fahrkomfort haben die Entwicklung einer weiteren Klasse von Seilen mit Stahlseil-Einlage (IWRC) erforderlich gemacht. Die höhere Tragfähigkeit bei gleichem Durchmesser ermöglicht einen reduzierten Seildurchmesser im Vergleich zu Seilen mit einer Faserseil- Einlage. In einzelnen High-Rise Aufzügen werden beispielsweise IWRC-Seile (Abb. 2) mit einem Durchmesser von 22 mm eingesetzt. Die vergleichbaren NFC-Seile müssten bei gleicher Seilanzahl einen Durchmesser von 26 mm aufweisen.

     

Insbesondere bei großen Förderhöhen können diese IWRC-Seile durch ihre im Vergleich geringere elastische Dehnung den Fahrkomfort deutlich steigern. Auch eine hohe Anzahl von Umlenkungen im Seiltrieb kann durch den Einsatz dieser Seile sehr gut überstanden werden. Als weiterer Vorteil ist bedingt durch die höhere Tragfähigkeit ein geringerer Seil- Durchmesser gegenüber den NFC-Seilen möglich. Diese Eigenschaft ermöglicht – bedingt durch günstigere Drehmomentanforderungen – einen kostengünstigeren Antrieb.

Eine neue Anforderung an die Seilkonstruktion leitet sich aus den in der Einleitung beschriebenen Anforderungen zur Platzminimierung ab. Nach der aktuell gültigen Aufzugnorm EN 81-1 beläuft sich der kleinste hier zugelassene Seildurchmesser auf 8 mm. In Verbindung mit der Mindestforderung von D/d = 40 ergibt sich somit ein kleinster Treibscheibendurchmesser von 320 mm. Die Situation für Aufzüge ohne Triebwerksraum (MRL) kann durch eine weitere (deutliche) Verkleinerung der Treibscheibendurchmesser erheblich verbessert werden. Aktuelle Anlagen werden bereits mit Scheibendurchmessern von 240 mm ausgerüstet, Tendenz weiter abnehmend. Die dafür erforderlichen dünnen Seile stellen für den Seilhersteller eine weitere Seilklasse dar, die mit eigenen Gesetzmäßigkeiten zu konstruieren ist. Es ist nahe liegend, für diese geringen Durchmesser Seile mit Stahlseileinlage zu verwenden. Im nachfolgenden Text werden einige Aspekte hierzu beschrieben.

Die Auswirkungen der kleineren Seildurchmesser sollen in den nächsten Abschnitten mit Hinblick auf die zu erwartende Seilanzahl sowie die Anforderungen an das Material der Treibscheibe bedingt durch erhöhte Drahtnennfestigkeiten dargestellt werden.

Ein Modellaufzug (Abb. 3) für eine Nutzlast von 630 kg und mit einer Förderhöhe von 20 m soll als Berechnungsgrundlage dienen.

Die folgenden Parameter zeigen die willkürlich angenommenen ergänzenden Daten, die zur Berechnung genutzt worden sind:

Aufhängung:                   1:1

Kabinengewicht:            1250 kg

Gegengewicht:               1565 kg

Seil-Ø:                          8 mm

Nenn-Festigkeit:            1570 N/mm²

Treibscheibe:                 320 mm, Sitzrille 80°

D/d:                               40

Die Ergebnis-Tabelle (Tab. 1) zeigt für eine angenommene Sitzrille mit 80° Unterschnitt die erforderliche Seilanzahl sowie die daraus resultierende Pressung zwischen den Seilen und der Treibscheibe entsprechend der Berechnungen der TRA 003, die bekannter weise für diese Formrille als Obergrenze eine Pressung von 9,0 N/mm² zugelassen hat.

Verringert man nun unter Beibehaltung aller übrigen Parameter den Seildurchmesser auf 6,0 mm, so erhöht sich konsequenterweise die Anzahl der benötigten Seile gemäß Tabelle 2 als Folge der entsprechend reduzierten Mindestbruchkraft dieser dünneren Seile:

Obwohl die Pressung unverändert unter 9,0 N/mm² bleibt (Tab. 3), ist eine Realisierung einer solchen Aufzuganlage wegen der Seil anzahl von 13 sehr fraglich. Eine mögliche Lösung dieses Problems stellt die Erhöhung der Seilnennfestigkeit von 1570 N/mm² auf 1960 N/mm² dar, wobei zu beachten ist, dass diese Festigkeit nicht durch die DIN EN 12 385-5 vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme sinkt die erforderliche Seilanzahl auf 10 Seile, deren Montage nach aktuellen Erfahrungen noch möglich erscheint, aber nicht höher liegen sollte. Leider ist durch diesen Lösungsansatz die Pressung zwischen Seil und Treibscheibe auf 10,4 N/ mm² gestiegen, sodass zumindest eine deutliche Reduktion der zu erwartenden Aufliegezeit der Seile und/oder ein erhöhter Scheibenverschleiß zu erwarten ist.

Zur Verringerung der Pressung zwischen Seil und Treibscheibe bietet sich für diesen Modellaufzug der Wechsel zu einer 2:1-Anlage an (Abb. 4/Tab. 4). Dieser Schritt ermöglicht es, die Seilanzahl trotz der leicht höheren erforderlichen Seilsicherheit für die Nennfestigkeit 1570 N/ mm² auf 7 Seile zu reduzieren und gleichzeitig die Pressung bei einem Wert unter 8 N/mm² zu halten.

Die Abbildung 5 zeigt die von Prof. Feyrer am Institut für Fördertechnik, Universität Stuttgart entwickelte Lebensdauerberechnung. Bei konstanter Last wird mit zunehmendem D/d-Verhältnis eine höhere Biegeleistung erzielt (blaue Kurven). Dieser Effekt ist in vergleichbarer Weise mit abnehmender Last (orange Kurven) zu erreichen.

Die Auswirkung der in der Einleitung beschriebenen Tendenz zur Durchmesserreduktion der Treibscheiben lässt sich in der Grafik sehr deutlich ablesen. Eine angemessene Aufliegezeit der Seile kann bei weiterer Reduktion des D/d-Verhältnisses nur durch eine gleichzeitige – teilweise deutliche – Erhöhung der Seilsicherheit erzielt werden. Diese Maßnahme führt bei gleichbleibender Mindestbruchkraft Fmin der Seile zu einer höheren Seilanzahl. Eine alternative Lösung stellt die Verwendung von Seilen mit einer höheren Mindestbruchkraft dar. In letzter Konsequenz sind Seile mit einer IWRC-Einlage und ggf. einer höheren Nennfestigkeit der verwendeten Drähte zu verwenden. Die in dem oben aufgeführten Modellaufzug dargestellte Problematik der Pressung zwischen den Seilen und der Treibscheibe darf hierbei nicht unterschätzt werden. Für interne Leistungstests werden zur Vermeidung von Abdrücken in den Scheiben diese aktuell mit einer Härte von 50 HRC eingesetzt.

Der Einsatz von Tragseilen mit einem Durchmesser unter 8 mm wird für eine Vielzahl von Aufzuginstallationen zunehmen. Eigene Aufzugproduktreihen wurden hierzu bereits entwickelt und sind teilweise schon mehrere Jahre im Einsatz. Die Sonderseile erfordern gegenüber den üblichen, in der Norm berücksichtigten Aufzugkomponenten, einen erweiterten Aufwand bei der Zulassung und Abnahme des Aufzugs. Zur Unterstützung werden Prüfzertifikate von Benannten Stellen eingesetzt, aus denen die Eignung der Sonderseile für den Einsatz als Tragseil im Aufzug hervorgeht. Die Tatsache einer gesonderten gutachterlichen Beurteilung für diese Seile erlaubt sowohl das Unterschreiten des D/d-Verhältnisses von 40 als auch des in der Norm festgelegten Mindestdurchmessers von 8 mm für die Tragseile. Darüber hinaus kann die Nennfestigkeit der Seile höher als die in der EN 81-1 bzw. EN 12 385-5 aufgeführten 1770 N/mm² liegen, da mit den durchzuführenden Tests der sichere Einsatz der Seile im Aufzug nachgewiesen werden muss. Ein sorgfältig und mit Sachverstand erstelltes Gutachten beschreibt die Randbedingungen für den Einsatz der Seile im Hinblick auf die in der EN 81 geforderten Eigenschaften, der unumstrittene Fokus liegt selbstverständlich auf der Sicherheit der Anlage und der Erfüllung aller geforderten Eigenschaften, wie z. B. die Einhaltung der Mindestfahrtenzahl gem. Anhang N.

Der Anwender dieser Sonderseile kann davon ausgehen, dass durch die Begutachtung und Zertifizierung der Seile ein sicherer Betrieb seiner Anlage möglich ist. Es ist offensichtlich, dass Seile mit einem Durchmesser unter 8 mm, den Montageteams sonst nur von Geschwindigkeitsbegrenzern kennen, bei der Handhabung und Montage mehr Sensibilität erfordern als herkömmliche Tragseile.

Darüber hinaus sind die Toleranzen der Treibscheibe sowie der Umlenkrollen hinsichtlich Durchmesser und Gleichmäßigkeit der Profi le zueinander sehr eng zu setzen. Bedingt durch die kleinere Umfangslänge im Vergleich zu einem „Norm“-Aufzug müssen diese Scheiben deutlich mehr Umdrehungen machen, um die gleiche Förderhöhe zu erreichen. Umfangsabweichungen führen unweigerlich zu einem ungleichmäßigen Tragen der Seile und damit zu erhöhtem Verschleiß von Seilen und Treibscheibe sowie zum Auftreten von Seilschwingungen.