Entwicklung und gegenwärtiger Stand der modernen Hebezeugtechnik. Von K. Drews, Oberlehrer an der Königl. höheren Maschinenbauschule in Posen. (Fortsetzung von S. 340 d. Bd.) Entwicklung und gegenwärtiger Stand der modernen Hebezeugtechnik. Bei Kranen mit relativer Bewegung zwischen Führerstand und Hubwinde, also namentlich bei Laufkranen, hat die Praxis es mit verschiedenen Bremsmethoden versucht. Anfänglich wandte man bei elektrischen Dreimotorenkranen mit festem Führerstand von Hand betätigte Band-, Backen- und Sperradbremsen an. Diese bedingten jedoch über Leitrollen an der Laufkatze geführte Steuerzüge längs der ganzen Katzenfahrbahn, Infolge der starken Längenänderungen des Steuerseiles ging dabei jedoch die Feinfühligkeit in der Betätigung der Bremse verloren. Diese Bremsanordnung wird noch heute von verschiedenen ausländischen Firmen z.B. von der Maschinenfabrik Oerlikon (D. p. J. 1908, S. 19, Fig. 5) und von Cockerill in Seraing, Belgien (D. p. J. 1906, S. 74, Fig. 20–22) bevorzugt. Von deutschen Hebezeugfirmen wird diese Bremsmethode kaum noch ausgeführt. Zunächst kamen fast allgemein die selbsttätigen Drucklager- und Lastdruckbremsen, bei denen die Senkgeschwindigkeit von dem umgesteuerten Motor geregelt wird, mehr in Aufnahme. Beim Schneckengetriebe lag die Sache verhältnismäßig einfach; hier ist die von E. Becker in Berlin erfundene Drucklagerbremse für Schraubenflaschenzüge ohne Selbsthemmung vorbildlich gewesen. Der Bremswiderstand wird durch den Achsialdruck der unter dem Rücktrieb der Last stehenden Schnecke hervorgerufen, und zwar überwiegt das Moment des Bremswiderstandes dasjenige von der Last herrührende. Der Ueberschuß des Bremsmomentes bildet mithin die konstante Belastung des Motors beim Senken. Bei Hebezeugen mit reinem Stirnräderantrieb muß man den obigen achsialen Bremsdruck künstlich durch Schraubenwirkung erzeugen; dies geschieht bei den Lastdruckbremsen. Die Last, sich selbst überlassen, sucht sich stets festzubremsen; dem Motor fällt nun die Aufgabe zu, den Bremsdruck an den Bremsscheiben aufzuheben. Es findet ein fortwährendes kurzintervalliges Spiel zwischen Festbremsen vonseiten der Last und Lüften vonseiten des Motors statt, so daß auch bei dieser Bremse der Motor während des Senkens in Wirklichkeit konstant belastet ist. Die Praxis hat eine ganze Reihe solcher Bremsen von sehr sinnreicher, aber teilweise auch verwickelter Konstruktion geschaffen. Die richtige Bemessung von Drucklager- und Lastdruckbremsen erfordert große Erfahrung. Selbst bei reichlichen Abmessungen haben sie namentlich bei großen Hubhöhen stets Neigung zum Heißlaufen. Für die Wahl des Bremsmomentes gegenüber dem Lastmoment ist der gewünschte Nachlaufweg der Last nach Abstellen des Motors maßgebend. Je kleiner dieser Weg sein soll, desto größer muß der Ueberschuß des Bremsmomentes sein, um so größer ist aber auch der Energieverbrauch beim Senken. Man ordnet daher bei Kranen und Winden schon von mittlerer Tragkraft, um die sich drehenden Massen schnell zum Stillstand zu bringen, außer der selbsttätigen Bremse noch eine von einem Elektromagneten betätigte Bandbremse an, die für sich allein schon die Last zu halten vermag. In dieser Anordnung findet man die Drucklagerbremse auch bei den ersten Hammerwerftkranen der Benrather Maschinenfabrik. Heute dürfte indes die Drucklager- und Lastdruckbremse von den meisten Hebezeugfirmen wenigstens Deutschlands zugunsten der elektrischen Bremsung aufgegeben worden sein. Sie findet noch Verwendung bei Hebezeugen für Handbetrieb und bei den marktgängigen Typen von Motorlaufwinden mit Schneckengetriebe, hier wegen des gedrängten Baues und der einfachen Steuerung der Motoren. Die größeren Typen der Motorlaufwinden erhalten ebenfalls noch außer der selbsttätigen Bremse eine von Hand oder elektromagnetisch betätigte Band- oder Backenbremse. In allen den Fällen, wo Führerstand und Hubwinde räumlich getrennt sind, ist man fast allgemein zu folgender Bremsmethode übergegangen; das Regeln der Senkgeschwindigkeit geschieht mittels Bremsschaltung des von der Last rückwärts angetriebenen Motors, das Halten der Last durch eine elektromagnetisch betätigte Band- oder Backenbremse, in manchen Fällen auch durch eine Sperrradbremse, deren Magnet nur während des Lastsenkens Strom verbraucht. Im letzteren Falle erhält der Hubkontroller, wie schon früher erwähnt, einige Nachlaufbremsstellungen auch in Hubrichtung, die bei einfachen Bandbremsen nicht nötig sind. Die elektrische Bremsung beruht auf der Umwandlung von mechanischer Arbeit in elektrische Energie und auf der Umkehrung des Motors als Stromverbraucher in eine Dynamo als Stromerzeuger. Auf den teilweisen Wiedergewinn der zum Heben der Last aufgewendeten Energie durch Stromrückgabe ins Netz hat man allgemein verzichtet, weil dies bei Gleichstrom einen Nebenschlußmotor voraussetzt. Die Vorteile des Hauptstrommotors überwiegen aber namentlich im Kranbetriebe bei weitem den übrigens nur unter ganz besonders günstigen Umständen nennenswerten Stromgewinn bei Verwendung von Nebenschlußmotoren. Die elektrische Bremsung ist gleich bei den ersten elektrischen Hebezeugen verwandt worden. So einfach die Sache auch an und für sich erscheinen mag, es traten doch bei den damaligen unvollkommenen Steuerapparaten Betriebsschwierigkeiten auf, die die Hebezeugkonstrukteure veranlaßten, zunächst zu mechanischen Bremsen zu greifen. Erst nachdem man die Steuerapparate den besonderen Bedingungen des Hebezeugbetriebes angepaßt und die theoretische Erkenntnis nach dieser Richtung sich vertieft hatte, kam die elektrische Bremsung wieder in immer steigendem Maße in Aufnahme. D. p. J. 1906, S. 36, Fig. 17 zeigt das Schaltungsschema für die elektrische Bremsung eines Hubmotors. Die elektrische Bremsung bietet bei sachgemäßer Bedienung ein überaus einfaches, anpassungsfähiges und betriebssicheres Mittel, um die Last mit gleichförmiger, in weiten Grenzen regelbarer Geschwindigkeit herabzulassen. Um auch die Gefahren für den Motor bei unvorsichtigem Steuern zu beseitigen, hat die A. E. G. eine Bremsschaltung, D. R. P. 140287 eingeführt, bei der sowohl eine unzulässig hohe Spannung wie gefährliche Stromstöße nicht mehr auftreten können. Wenn der Führer namentlich beim Senken der Höchstlast zuviel Widerstand vorschaltet, so läuft sich der Motor auf eine hohe Umlaufzahl ein. Da von dieser jedoch die Ankerspannung abhängt, so kann es vorkommen, daß letztere einen unzulässig hohen Wert erreicht; an dem Kollektor würde ein heftiges Feuern auftreten. Gefährliche Stromstöße treten wiederum dann auf, wenn der Führer zum Anhalten der niedergehenden Last die Regulierwiderstände zu schnell abschaltet. Für den Beharrungszustand beim Abbremsen besteht die Gleichung e = J . w. e Ankerspannung, J Ankerstrom und w jeweiliger Widerstand im Ankerstromkreis. Geht man nun mit dem Kontrollerhebel stufenweise in die Nullstellung, so wird beim Uebergang in eine neue Widerstandsstufe jedesmal für einen kurzen Zeitraum das Gleichgewicht dadurch gestört, daß der Widerstand w verkleinert wird, ehe der Motor sich auf eine kleinere Umlaufzahl, d.h. auf eine niedrigere Spannung eingelaufen hat. Um obiger Gleichung zu genügen, muß also bei Verkleinerung von w der Strom J momentan wachsen. Dieser Stromstoß dient zur Verzögerung der Last; der Motor stellt sich dann auf einen neuen Gleichgewichtszustand mit entsprechend niedrigerer Umlaufzahl, entsprechender Spannung und Strom ein. Schaltet man nun sämtliche Widerstände nicht in einem gewissen Zeitmaß, sondern plötzlich ab, so muß der Strom f für den Augenblick einen sehr hohen Wert annehmen, um obiger Gleichung zu genügen, da die Spannung e nicht momentan folgen kann. Wenn dieser Stromstoß auch nur für sehr kurze Zeit auftritt, so genügt dies doch, um Durchschlagen der Isolation oder Festbrennen der Kontakte des Steuerapparates bewirken zu können. Bei der A. E. G.-Senkbremsschaltung liegt der Motor auf sämtlichen Bremsstufen am Netz, und zwar so, daß die Regulierwiderstände und das Motorfeld parallel zum Anker geschaltet sind. Der Bremsmagnet liegt in der Zuleitung vor einem Fremderregungswiderstand. Auf dem ersten Senkkontakt ist letzterer kurz geschlossen, so daß das Feld gleich kräftig erregt wird; in den folgenden Stellungen wird der Kurzschluß durch einen sogenannten Schützen (siehe weiter unten) wieder unterbrochen, so daß der Netzstrom erst einen angemessenen Widerstand zu passieren hat, ehe er in den Motorstromkreis eintritt. Je mehr Widerstand nun zugeschaltet wird, um so schneller läuft der Motor im Sinne des Lastsenkens, um so höher ist die Ankerspannung und um so geringer wird der dem Netz entnommene Erregerstrom. Nähert sich die Ankerspannung der Netzspannung so nimmt der Erregerstrom immer mehr ab und da der Bremsmagnet in der Zuleitung liegt, so fällt endlich dessen Anker ab, die Bandbremse zieht sich fest und bringt das Triebwerk zum Stillstand. Die Ankerspannung kann daher niemals die Netzspannung überschreiten. Um die Last dann weiter abzulassen, muß man mit dem Kontrollerhebel erst wieder in die Anfangsstellung gehen und die Bewegung von vorn anfangen. Die Hubkontroller haben stets nach den Bremsstufen noch zwei bis drei Stufen, auf denen kleinere Lasten mit Netzstrom schnell gesenkt werden können. Bei Kranen mit lebhaftem Betrieb unterliegt der Führer immer der Versuchung auch größere gut durchziehende Lasten mit Netzstrom zu senken, wobei der Motor oft das Zwei- bis Dreifache der normalen Umlaufzahl annimmt. Geht der Führer nun beim Anhalten schnell über sämtliche Stufen in die Nullstellung zurück, so entsteht ein äußerst heftiger Stromstoß mit seinen Gefahren für den mechanischen wie für den elektrischen Teil des Hebezeuges. Um dies zu verhüten, hat die A. E. G. bei ihren Kontrollern einen Bremsschutzwiderstand angeordnet, der jenen Stromstoß erheblich abschwächt. Dieser Schutzwiderstand ist für gewöhnlich kurzgeschlossen, er wird erst dann eingeschaltet, wenn man von Abwärtskraft auf Abwärtsbremse geht. Da mit diesem Widerstand im Stromkreis nicht bis auf Geschwindigkeit Null reguliert werden kann, so muß die einfallende mechanische Bremse den Nachlauf abbremsen. Die Mehrzahl der Hebezeugfirmen dürften nach obigem gegenüber der Bremsfrage gegenwärtig folgenden Standpunkt einnehmen: Wo nur irgend möglich Regelung der Senkgeschwindigkeit von Hand direkt oder mittels Gestänges; bei elektrischem Betriebe Lüften der Bremse durch Elektromagneten während des Lasthebens; der Magnet fällt bei Verwendung von Sperradbremsen fort. In allen anderen Fällen, soweit der elektrische Betrieb in Frage kommt, Ankerbremsschaltung zur Regelung der Senkgeschwindigkeit nebst Magnetbremse zum Halten der Last. Gegen die Betriebssicherheit der Handbremsen liegen keinerlei Bedenken vor. Für die Bemessung einer Bremse ist ja nicht nur die Größe der Last, sondern in noch höherem Grade deren Senkgeschwindigkeit maßgebend. Das Halten selbst der größten im Kranbetrieb vorkommenden Lasten mittels Bandbremse bietet keine Schwierigkeiten. Mit der Senkgeschwindigkeit großer Lasten, etwa von 50–150 t, weit über deren Hubgeschwindigkeit zu gehen, dazu liegt aber keine Veranlassung vor. Bei der Besprechung eines Schwimmkranes der Firma Bechem & Keetman in Z. d. V. d. J. 1905, S. 1589 wird erwähnt, daß die Probelast 90 t mittels der von Hand betätigten Sperrradbremse sicher und stoßfrei herabgelassen wurde. Diese Firma hat mir ausdrücklich bestätigt, daß gegen die Verwendung von handgelüfteten Bremsen auch bei Lasten von 150 t keine Bedenken vorliegen, vorausgesetzt, daß die Bremse richtig bemessen ist. Auch bezüglich der Betriebssicherheit der elektrischen Bremsung dürfte heute ein Mißtrauen kaum gerechtfertigt sein. Die Steuerapparate unserer ersten Elektrizitätsfirmen sind nach dieser Seite vorzüglich durchgebildet, so daß bei sachgemäßer Bedienung, und diese muß man doch voraussetzen, ein sicherer Betrieb gewährleistet ist. Wohl wird hierbei der Motor, da er beim Senken Strom führt, stärker beansprucht, als wenn er stromlos mitläuft oder gar stillsteht. Das ist aber nun einmal nicht anders, in der Technik sind Kompromisse eben nicht zu umgehen, und gegenüber den großen Vorteilen der elektrischen Bremsung in bezug auf Einfachheit und Anpassungsfähigkeit kann man die höhere Beanspruchung des Motors schon in Kauf nehmen. Jedenfalls findet diese Bremsmethode weitgehende Verwendung selbst bei den schwersten Kranen. Als Beispiel aus letzter Zeit nenne ich den Hammerwippkran von 150 t Tragkraft der Firma Bechem & Keetman für Tsingtau (D. p. J. 1908, S. 116, Fig. 32), dessen Hubmotor normal 110 PS leistet, wobei er 200 Amp. aufnimmt. Man kann wohl annehmen, daß der Bremsstrom beim Senken der Höchstlast denselben Wert erreicht. In Anlehnung an den Fördermaschinen- und Straßenbahnbetrieb könnte man auch im Hebezeug-, insbesondere im Kranbetrieb an Druckluft zur Betätigung der Bremsen denken. Hierzu ist zu bemerken, daß selbst bei den schwersten Kranen die abzubremsenden Leistungen selten 100 PS überschreiten dürften, und diese lassen sich mittels obiger Bremsmethoden stets sicher beherrschen. Bei Hauptschachtfördermaschinen sind jedoch weit höhere Leistungen, 1000 PS und darüber mittels der Bremsen zu bewältigen. Das Ausschlaggebende für die Größe der Bremskraft sind, wie schon oben erwähnt, nicht sowohl die bewegten Massen, sondern deren Geschwindigkeit, und diese beträgt bei Fördermaschinen nicht selten 15 m/Sek., wogegen im Kranbetrieb, gleiche Last vorausgesetzt, Senkgeschwindigkeiten von 0,5–1 m/Sek. schon als recht hoch bezeichnet werden dürften. Dazu kommt noch, daß im Gegensatz zum Kranbetrieb bei Fördermaschinen der Führer niemals die Last selbst vor Augen hat und daß auch Menschen befördert werden. Die Betriebsbedingungen sind bei Fördermaschinen daher wesentlich schwieriger als bei Kranen, das zu bewältigende Arbeitsvermögen der bewegten Massen wesentlich größer; die Verwendung von Druckluft oder Dampf zur Betätigung der Bremsen erscheint hier also durchaus nötig. Auch mit dem Straßenbahnbetrieb läßt sich der Kranbetrieb nicht gut vergleichen. Der Kranführer hat stets ein freies Arbeitsfeld vor sich, plötzlich auftretende Hindernisse bilden hier die Ausnahme; er kann daher seine volle Aufmerksamkeit dem ordnungsgemäßen An- und Auslauf zuwenden. Der Führer eines Straßenbahnwagens hat aber keineswegs stets eine freie Fahrbahn vor sich, sondern Hindernisse, die nicht selten plötzlich auftreten, sind hier fast die Regel; man denke doch nur an die belebten Straßen Berlins. Wenn man hier teilweise Druckluftbremsen eingeführt hat, so erscheint dies gegenüber der Handbremse und auch gegenüber der elektrischen Bremsung in mancher Beziehung gerechtfertigt. Die Frage, ob Druckluft- oder elektrische Bremse für den Straßenbahnbetrieb zweckentsprechender sei, kann nur von Fall zu Fall beurteilt werden. Für Großstädte mit sehr lebhaftem Straßenverkehr, wo der Wagenführer sehr oft in die Lage kommt, schnell und scharf zu bremsen, dürfte die elektrische Bremsung nicht recht am Platze sein. Denn hier werden heftige Stromstöße, die im Kranbetrieb sehr wohl zu vermeiden sind, allzu oft auftreten. Zu Gunsten der Druckluftbremse spricht ferner der Umstand, daß auch Anhängewagen vom Führerstand aus gebremst werden können. Trotzdem findet man auch die elektrische Bremsung im Straßenbahnbetrieb häufiger als die Druckluftbremse. Nach einem Vortrage von Direktor Scholtes in Nürnberg sind ausgerüstet: 2316 Motorwagen nur mit Handbremsen, 3673 „ mit elektrischer Bremse, 1512 „ mit Druckluftbremse. Selbstverständlich hat jeder Motorwagen außer einer der beiden letzteren Bremsen noch eine Handbremse. Es ist ja möglich, daß mit den Fortschritten des Hebezeugbaues sich auch ein Bedürfnis nach dieser Richtung geltend macht. Dabei darf aber nicht vergessen werden, daß die Elektrizität eine Kraft ist, die wir erst zum Teil uns nutzbar gemacht haben; sie kann uns noch manche Ueberraschungen bringen. Versuche, die Druckluft als Bremskraft auch bei Hebezeugen zu verwenden, sind in neuerer Zeit von Dr.-Ing. F. Jordan gemacht worden.D. p. J. 1903, S. 593; Z. d. V. d. I. 1906, S. 2097 und danach D. p. J. 1907, Zeitschriftenschau S. 157. Nach einer mir von dem Erfinder freundlichst zur Verfügung gestellten Druckschrift ist die Jordan-Druckluftbremse schon mehrfach bei Kranen verwandt worden; u.a. von den Firmen E. Becker in Reinickendorf, Gebr. Bolzani in Berlin, Pohlig in Köln-Zollstock, Gebr. Stork in Hengelo-Holland und in neuester Zeit von Steffens & Nölle in Berlin für eine große Verladebrücke von 5 t Tragkraft und Senkgeschwindigkeiten bis 2 m i. d. Sek. Wie oben erwähnt, ist die elektrische Bremsung selbst bei den im Kranbetriebe vorkommenden höchsten Motorleistungen und bei sachgemäßer Bedienung durchaus zuverlässig. In rohen Betrieben, vor allen Dingen in Stahlwerken, wo an die Leistungsfähigkeit der Hebezeuge die allergrößten Ansprüche gestellt werden, und wo der Kranführer immer der Versuchung unterliegt, selbst gut durchziehende Lasten mit Netzstrom zu senken, da können allerdings bei elektrischer Bremsung leicht Störungen infolge unsachgemäßer Behandlung der Anlasser auftreten. Man hat daher in neuerer Zeit für Stahlwerkskrane wieder Wirbelstrombremsen ins Auge gefaßt. Mir scheint als wenn gerade hier die Verwendung der Jordan-Bremse von Vorteil sein könnte. Diese Bremse vereinigt ja die Vorteile einer robusten mechanischen Bremse mit der bequemen Fernsteuerung der elektrischen Bremsung. Ihre Eigenschaft, die Festlegung einer höchsten Senkgeschwindigkeit, ist hier von besonderem Wert, sie schützt den Kran vor den Folgen unzulässiger Steigerung letzterer. Es wäre zu wünschen, wenn unsere hervorragenderen Hebezeugfirmen diese Bremse erprobten; denn erst müssen Betriebserfahrungen vorliegen, ehe man sich über den Wert dieser von rein technischem Standpunkt aus sehr interessanten Neuerung ein Urteil bilden kann. Bezüglich der Bremsen für die Fahr- und Drehbewegungen ist zu bemerken, daß sowohl von Hand oder durch Elektromagnete betätigte Band- und Backenbremsen, wie auch Kurzschlußbremsung Verwendung finden. Letztere wirkt außerordentlich kräftig; bei großen bewegten Massen und großen Fahr- und Drehgeschwindigkeiten liegt daher die Gefahr heftiger mechanischer und elektrischer Stöße sehr nahe. Nun weiß ich aber aus persönlicher Erfahrung, daß geübte Kranführer die Nachlaufstellungen der Steuerapparate fast gar nicht benutzen, sie wissen den Nachlaufweg in der Regel richtig einzuschätzen, so daß der Kran an der gewünschten Stelle zum Stillstand kommt. Allerdings kann dabei die volle Fahrgeschwindigkeit nicht so lange wie bei scharfem Bremsen ausgenutzt werden. (Fortsetzung folgt.)