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Sicherheitsbremsen im Vergleich

| Autor: Simone Käfer

Wo Bewegung ist, sind auch Bremsen nicht weit. Sicherheitsbremsen werden besonders dann eingesetzt, wenn Menschen in der Anwendung zugegen sind. Unsere Beispiele heben eine integrierte Steuerung, Pneumatik oder eine eigene Verstärkung.

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Die neue Berg-und-Talbahn der Adlerschanze in Hinterzarten ist eine moderne Zugseillösung von Wiegand. Ein Zug mit vier Wagen überwindet bei einem Tempo bis 2,4 m/s eine Höhendifferenz von 80 m. Da müssen die Bremsen halten was sie versprechen.
Die neue Berg-und-Talbahn der Adlerschanze in Hinterzarten ist eine moderne Zugseillösung von Wiegand. Ein Zug mit vier Wagen überwindet bei einem Tempo bis 2,4 m/s eine Höhendifferenz von 80 m. Da müssen die Bremsen halten was sie versprechen.
(Bild: Wiegand)
  • Mit dem System BCS 600 von Ringspann wird die Bremse auch überwacht und gesteuert.
  • Die pneumatisch gelüftete Roba-Guidestop von Mayr Antriebstechnik hält Profilschienen wie ihre hydraulischen Schwestern.
  • Sitema sichert mit seiner KSB-Reihe durch eine Selbstverstärkung, die extra gelöst werden muss.

Mit Sicherheitsfragen im Seilbahnbau kennt sich Stefan Eberhardt aus. Denn er ist Entwicklungsingenieur bei Josef Wiegand, wo man unter anderem Seilbahnen oder Skilifte baut. So führte er auch das Projekt der Schwarzwald-Gemeinde Hinterzarten durch. Diese wollte für ihre Adlerschanze eine neue Berg-und-Talbahn installieren. Bei der Zugseillösung Wie-Li fährt ein Wagenzug über Schienen bergauf und bergab. In Hinter­zar­ten besteht dieser Zug aus vier gekoppelten Wagen und überwindet mit an die 24 Passagieren bei einem Tempo bis maximal 2,4 m/s eine Höhendifferenz von 80 m. Das Herzstück des fahrdynamischen Geschehens bildet die bergseitige Windenantriebsstation mit ihren zwei großen, von einem 55-kW-Motor angetriebenen Seilwinden und ihrem Bremssystem. Von hier aus wird der 14 m lange und bei Vollbesetzung fast 5 t schwere Wagenzug gefahren und gesteuert. Das bedeutet, er wird von den beiden Trommelwinden über zwei redundante Stahlseile bergauf gezogen und von einem personensicheren Bremssystem bergab verzögert und gestoppt. Dabei bewältigt der Zug Steigungen bis 62 %.

Die beiden Sicherheitsbremsen von Ringspann an den Bremsscheiben der Seiltrommeln sind redundant ausgelegt.
Die beiden Sicherheitsbremsen von Ringspann an den Bremsscheiben der Seiltrommeln sind redundant ausgelegt.
(Bild: Ringspann/Wiegand)

Bremse mit Steuerung

Um die sicherheits- und automatisierungstechnischen Anforderungen zu erfüllen, erschien dem Team von Wiegand das Bremsensteuerungs-und-überwachungssystem BCS 600 von Ringspann passend. Das System ist eine Komplettlösung für die automatisierte und hochpräzise Steuerung hydraulisch betätigter oder hydraulisch gelüfteter Bremsen. Neben dem Bremsen übernimmt es Sicherheits- und Überwachungsfunktionen. Insgesamt sind vier Bremsen für das fahrdynamische Geschehen des Pendelzugs verantwortlich. Während für den normalen Fahrbetrieb eine elektrische sowie eine elektromechanische Bremse zuständig sind, bilden zwei federbetätigte und hydraulisch gelüftete Scheibenbremsen des Typs HW 075 FHM das Sicherheits- und Notstoppsystem der Anlage. Sie entfalten ihre Klemmkräfte bis 40 kN jeweils an zwei mächtigen Bremsscheiben, die sich an den äußeren Stirnseiten der Seiltrommeln befinden. Diese Ringspann-Bremsen sind stromlos geschlossen und redundant ausgelegt. Unabhängig vom Gewicht der Wagen und vom Gefälle halten sie im Notfall eine konstante Verzögerung von etwa 1 m/s² ein. Wird die gesamte Wie-Li-Anlage ausgeschaltet, fungieren die Bremsen als Haltebremsen.

Die Steuerung und Überwachung der Sicherheitsbremsen erfolgt im BCS 600. Hier wird der Hydraulikdruck geregelt, indem die tatsächlichen Werte in einer Echtzeitmessung mit den Sollwerten abgeglichen werden. Bei Abweichungen wird der Hydraulikdruck entsprechend angepasst. Gleichzeitig schonen besonders flach verlaufende Bremsrampen am Ende der Bremsung die dynamische Belastung der Anlage.

Die Sicherheitsbremse von Mayr Antriebstechnik ist als Pneumatikversion genauso stark wie die hydraulischen Vorgänger.
Die Sicherheitsbremse von Mayr Antriebstechnik ist als Pneumatikversion genauso stark wie die hydraulischen Vorgänger.
(Bild: Mayr Antriebstechnik)

Bremsen ohne Hydraulik

Eine Sicherheitsbremse ohne Hydraulik hat Mayr Antriebstechnik im Programm. Die pneumatisch gelüftete Version der Roba-Guidestop ist eine Profilschienenbremse. Sie klemmt Profilschienen positionsgenau und spielfrei und erreicht dabei dieselben Haltekräfte wie die hydraulische Ausführung. Geöffnet wird die pneumatische Sicherheitsbremse mit Druckluft von 20 bis 30 bar. Um den nötigen Betriebsdruck zu erreichen, benötigt die Bremse die Unterstützung eines Druckverstärkers. Er steigert den in Pneumatiknetzen üblichen Systemdruck von 4 bis 6 bar rein mechanisch, was zu einer punktuellen Druckerhöhung direkt vor der Bremse führt.

Die Bremse wirkt mit hoher Steifigkeit direkt auf die Linearführung, das bringt gerade bei schwerkraftbelasteten Achsen, wenn Personen beteiligt sind, einen entscheidenden Vorteil: Antriebselemente zwischen Motor und bewegter Masse wie Spindel, Spindelmutter, Wellenkupplung oder Getriebe haben keinen Einfluss auf die Sicherheit. Eine zusätzliche Versteifung der NC-Achse erhöht die Prozessgenauigkeit und steigert die Zerspanleistung. Die Bearbeitung ist schwingungsärmer und somit wird die Oberflächengüte des Werksstücks positiv beeinflusst. Zudem arbeiten die Bremsen der Roba-Guidestop-­Baureihe nach dem Fail-safe-Prinzip, das heißt, sie sind im energielosen Zustand geschlossen.

Ergänzendes zum Thema
Anwenderblick
Drei Fragen an den Anwender

Entwicklungsingenieur Stefan Eberhardt: „Das System aus Steuereinheit, Hydraulikaggregat und Industriebremsen hatte es uns sofort angetan.”
Entwicklungsingenieur Stefan Eberhardt: „Das System aus Steuereinheit, Hydraulikaggregat und Industriebremsen hatte es uns sofort angetan.”
( Bild: Wiegand )

Stefan Eberhardt, Entwicklungsingenieur bei Josef Wiegand, über die Besonderheiten des Projekts und die Anforderungen an das Bremssystem.

Eine Berg-und-Talbahn, die Personen befördert, unterliegt doch sicher besonderen gesetzlichen Bestimmungen?

Wir müssen als Hersteller eine Bremsanlage einsetzen, die die Sicherheitsbestimmungen der EU-Richtlinie 2000/9/EG erfüllt. Dabei erfolgt die Auswahl der Komponenten am besten so, dass der entsprechende Zertifizierungsprozess möglichst einfach zu realisieren ist. Die EU-Konformität der Anlage wird durch die Zertifizierung einer benannten Stelle nachgewiesen.

Weshalb haben Sie sich für das Bremssystem BCS 600 entschieden?

Dieses System aus Steuereinheit mit integriertem Hydraulikaggregat und den Industriebremsen von Ringspann hatte es uns sofort angetan, denn sie erschien uns als Ideallösung für das Notstopp-System unseres schienengeführten Wie-Li. Es gab allerdings einen Wermutstropfen: Es hatte noch keine spezielle EU-Seilbahnzulassung.

Wie zufrieden sind Sie denn mit dem Ergebnis?

Wir sind inzwischen absolut überzeugt von dieser Systemlösung, zumal wir dem Betreiber damit auch die Möglichkeit geben, im Rahmen seiner Sicherheits- und Instandhaltungskonzepte viele weitere Parameter und Komponenten des Bremssystems und der Anlage zu überwachen und zu dokumentieren. So etwa die Drehrichtung der Anlage, den Zustand der Bremsbeläge, die Funktion der Federpakete der Bremsen sowie den Hydraulikdruck, die Öltemperatur und – über die Drehzahldifferenz-Messung – den Antriebsstrang.

Bremsen mit Selbstverstärkung

Auch die KSB-Reihe von Sitema besteht aus pneumatischen Sicherheitsbremsen für die Druckbelastung. Sie funktionieren nach einem selbstverstärkenden Prinzip, ähnlich einem Keilsystem, erklärt der Hersteller. Um eine Last zu sichern, werden die Bremsen druckfrei geschaltet, dadurch legt sich das Klemmsystem an die Stange an und sichert die Last. In diesem Zustand ist noch keine Haltekraft aufgebaut, einfaches Druckbeaufschlagen löst die Bremse. Das Klemmsystem zieht sich erst dann zusammen,wenn die Last absinkt. Erst jetzt muss die Klemmung entlastet werden, damit sich die Sicherheitsbremse löst. Dieses zusätzliche Entlasten bietet den entscheidenden Schutz.

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Über den Autor

 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung und Werkstoffe, MM MaschinenMarkt