Kupplung Maßgeschneiderte Kupplungen für die neue Seilbahn Zugspitze

Autor / Redakteur: Stefan Holtkötter / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Die Bayerische Zugspitzbahn Bergbahn AG baut gerade eine neue Seilbahn auf deutschlands höchsten Berg. Warum die Seilbahn Zugspitze gleich drei Weltrekorde aufstellt und welchen Beitrag die bis zu 3,6 t schweren Kupplungen von KTR dazu leisten, zeigen wir hier.

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Die Arbeiten an der Bergstation konzentrieren sich derzeit auf die Montage der Seilbahntechnik sowie die Fortsetzung der Stahlbauarbeiten.
Die Arbeiten an der Bergstation konzentrieren sich derzeit auf die Montage der Seilbahntechnik sowie die Fortsetzung der Stahlbauarbeiten.
(Bild: Bayerische Zugspitzbahn Bergbahn AG)

Der Termin steht fest: Am 21. Dezember 2017 um 9.00 Uhr soll der Publikumsbetrieb der neuen Seilbahn Zugspitze beginnen. So hat es die Bayerische Zugspitzbahn Bergbahn AG geplant, und bisher wurde jede wetterbedingte Verzögerung beim Bau wieder aufgeholt. Die Passagiere sind dann in einem Verkehrsmittel unterwegs, das gleich drei Weltrekorde aufstellt. Die Seilbahn überwindet 1945 m Höhenunterschied in einer Sektion – das ist der erste Rekord. Der zweite: Weil sie mit nur einer Stütze auskommt, ist das freie Spannfeld mit 3213 m das weltweit längste. Und der dritte: Die einzige Stütze ist mit 127 m die weltweit höchste in Stahlbauweise.

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Für den Hersteller – die Doppelmayr/Garaventa-Gruppe – ist die Seilbahn Zugspitze aufgrund dieser Weltrekorde und des großen öffentlichen Interesses ein besonderes Projekt. Allerdings hat das Unternehmen bis heute rund 14.700 Seilbahnsysteme in 90 Ländern realisiert, kann also auf einen reichen Erfahrungsschatz und diverse Weltrekorde zurückblicken.

Die neue Seilbahn Zugspitze ist als Pendelbahn ausgelegt. Das heißt: Die Fahrzeuge verkehren im Pendelbetrieb und werden von den Zugseilen auf zwei Tragseilen bewegt. Die beiden Kabinen bieten jeweils 120 Fahrgästen Platz und mit ihren großflächigen Panoramafenstern einen exklusiven Berg-, Tal- und Weitblick während der rund 10-minütigen Fahrt. Kurz vor dem Ziel geht es steil bergauf: Hier überwindet die Bahn eine maximale Steigung von 104,7 %.

Doppelantrieb in der Talstation

Ebenso beeindruckend ist die Antriebstechnik der neuen Seilbahn. Jedes der vier Tragseile hat einen Durchmesser von 72 mm und wiegt 143 t. Die Nennleistung der beiden Antriebe in der Talstation beträgt 1700 kW. Die Antriebe arbeiten simultan und übertragen jeweils die Hälfte der benötigten Gesamtleistung auf eine doppelrillige Antriebsscheibe, die über ein Zugseil mit der Kabine verbunden ist. Es sind stets beide Antriebe im Eingriff, um eine sichere Fahrweise mit definierten Reibwerten zu gewährleisten. Im Normalbetrieb, das heißt bei voller Nutzlast, ist die Treibfähigkeit nur über beide Antriebsscheiben sichergestellt. Jede Antriebsscheibe ist mit einer Betriebs- und einer Sicherheitsbremse ausgestattet, die jeweils auf getrennte, angeflanschte Bremsscheiben wirken.

Zwei Konzepte für den Notbetrieb

Das duale Antriebskonzept bietet auch Vorteile im Störungsfall. Sollten Motor oder Getriebe an einem der beiden Hauptantriebe ausfallen, ist es möglich, mit nur einem Antriebsstrang einen Betrieb der Seilbahn mit reduzierter Nutzlast aufrecht zu erhalten. Wenn beide Antriebsstränge nicht zur Verfügung stehen, werden die Fahrzeuge mit elektrohydraulischen Notantrieben in die Stationen gebracht. Hierfür werden zunächst die Hauptantriebe mit einer Schaltkupplung abgekoppelt. Die Notantriebe auf der gegenüberliegenden Seite der Seilscheibe werden dann eingekuppelt und übernehmen den Antrieb. Auch in diesem Fall müssen wieder beide Antriebe und beide Seilscheiben aktiv sein, um die nötige Treibfähigkeit zu gewährleisten.

Die leistungsstarken und hochverfügbaren Stirnradgetriebe wurden von SEW-Eurodrive gefertigt. Die Projektierung übernahm die Schweizer Landesgesellschaft von SEW-Eurodrive, die Alfred Imhof AG. Die Auslegung der Getriebe verantwortete Projektingenieur Peter Baumgartner, der auch die Auswahl der Kupplungen übernahm. Neben den typischen Eckdaten wie Drehmoment und Drehzahl waren dabei auch weitere Parameter zu berücksichtigen, wie die tiefen Temperaturen, die bei der Wahl des Schmierstoffs mitentscheidend sind.

Auslegung und Auswahl der Kupplungen

Bei der Verbindung von Motor und Getriebe entschied sich Baumgartner für eine drehelastische Rotex-Klauenkupplung aus dem Programm der KTR Systems GmbH. Diese Baureihe wird seit mehr als fünfzig Jahren gefertigt und immer wieder um neue Varianten ergänzt. Sie stellt eine drehschwingungsdämpfende Kraftübertragung sicher und kompensiert Unregelmäßigkeiten im Antriebsstrang. Dabei ist die Kupplung wartungsarm und kompakt.

Motorseitig: Rotex in „XXL“ mit Schwungscheibe

Im Hauptantrieb der Seilbahn Zugspitze kommt eine Rotex-Version der Baugröße 160 zum Einsatz, die für Nenndrehmomente bis 19.200 Nm und eine Betriebsdrehzahl von 1495 min-1 ausgelegt ist. Eine Schwungscheibe mit einem Durchmesser von 900 mm und einer Dicke von 235 mm erhöht die Laufruhe im Antriebssystem und damit den Fahrkomfort. Insgesamt bringt die Kupplung ein Gewicht von 1,3 t auf die Waage und gehört aufgrund dieser Größe nicht zum Katalogprogramm vom KTR, sondern wird immer individuell vom Geschäftsfeld „Engineered Business“ projektiert.

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Seilscheibenseitig: Drehelastische Bolzenkupplung

Die Verbindung zwischen Getriebe und Seilscheibe übernimmt eine drehelastische, durchschlagsichere Bolzenkupplung aus dem Revolex-Programm von KTR. Diese Kupplung mit der Bezeichnung Revolex KX-D SD-355 wurde für drehmomentstarke Antriebe entwickelt. Konische Stahlbolzen mit Elastomerringen gewährleisten die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Nabenhälften. Dabei werden sowohl Verlagerungsfehler ausgeglichen als auch ein sanfter – sprich drehelastischer – Anlauf des Antriebs und somit der Kabine erreicht. Im Wartungsfall ist die Demontage der Elastomerringe samt Bolzen im eingebauten Zustand möglich.

Die Revolex-Kupplung im Antrieb der Seilbahn überträgt Nennmomente bis 300.000 Nm bei einer Betriebsdrehzahl von 59,3 min-1. Die Welle-Nabe-Verbindung wird über einen KTR-Außenspannsatz der Baureihe 620 realisiert. Auch hier handelt es sich um einen Giganten in der Kupplungstechnik: Die Bolzenkupplung erreicht einen Außendurchmesser von 1,20 m und ein Gewicht von 3,6 t. Da beim Notbetrieb der Hauptantriebsstrang abgekoppelt wird und der Hilfsantrieb eingreift, ist sie schaltbar ausgeführt.

Hilfsantrieb: Schaltbare Zahnkupplung

Die Kupplungen auf der anderen Seite der Seilscheibe, die den Hilfsantrieb mit dem Gesamtantrieb verbinden, müssen ebenfalls schaltbar ausgeführt sein. Diese elektrohydraulischen Antriebe werden nur dann eingeschaltet, wenn die Hauptantriebe ausfallen und die Kabinen kontrolliert in die Stationen gefahren werden sollen. Hier ist keine Elastizität beim Anfahren des Antriebs als Komfortmerkmal erforderlich – schon deshalb, weil die Hydraulik für diese Elastizität sorgt. Aus diesem Grund ist in diesem Antriebsstrang eine doppelkardanische Ganzstahlzahnkupplung vom Typ Gearex SD-80 verbaut. Die Naben mit ballig geformter Verzahnung übertragen Nennmomente bis 300.000 Nm formschlüssig und gleichen dabei axiale, radiale und winkelige Wellenverlagerungen aus. Im Hilfsantrieb der Zugspitzbahn arbeitet die Kupplung mit einer Betriebsdrehzahl von maximal 8,4 min-1.

Elektrische isolierende Kupplungen

Zu den Besonderheiten der beiden drehelastischen Kupplungen im Hauptantrieb gehört die elektrisch isolierende Bauweise. „Wir verwenden in diesen Fällen Sonder-Elastomere, die einen Stromdurchgang verhindern“, erklärt Ansgar Silies, Produktmanager bei KTR. Diese Anforderung wird in Anwendungen gestellt, in denen nicht auszuschließen ist, dass sich Kriechströme negativ auf die Lebensdauer der Antriebskomponenten – vor allem der Wälzlager – auswirken. Bei Seilbahnantrieben gibt es noch weitere Gründe für die elektrische Isolierung. Baumgartner erläutert: „In die Zugseile werden berührungslos Signale eingekoppelt, die der Kommunikation mit der Kabine dienen. Außerdem kann man anhand des stromführenden Seils Unregelmäßigkeiten in der Seilführung erkennen: Sobald sich das Zugseil nicht mehr am vorgesehenen Ort befindet, wird es unumgänglich geerdete Komponenten wie das Tragseil oder den Boden berühren. Das lässt sich wiederum messtechnisch erfassen. Aus diesen Gründen ist es erforderlich, dass Seil und Seilscheibe gegenüber dem Antriebsstrang elektrisch isoliert werden.“

Kupplungen im Doppelpack

Da die beiden Antriebsstränge mit Hauptantrieb, Seilscheibe und – auf der gegenüberliegenden Seite – dem Notantrieb jeweils doppelt vorhanden sind, lieferte KTR auch jeweils zwei Kupplungen der beschriebenen Typen. Die Bremsscheiben für die Betriebs- und Sicherheitsbremsen sind direkt an die Seilscheiben angeflanscht. Zwar gibt es im KTR-Programm auch einen eigenen Geschäftsbereich für Bremsen, aber Garaventa setzt hier traditionell auf eigene Aggregate. Die Antriebstechnik in der Talstation wurde bereits montiert, für den Herbst sind die ersten Probefahrten geplant. Und pünktlich zur Skisaison 2017/18 soll die neue Seilbahn Zugspitze dann ihren Betrieb aufnehmen.

* Stefan Holtkötter ist in der Unternehmenskommunikation der KTR Systems GmbH in Rheine tätig

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