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Bremssystem Wie bremst es sich am besten?

| Autor / Redakteur: Dr. Norbert Partmann / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Hydraulische und elektromechanische Bremssysteme sind in vielen industriellen Anwendungen im Einsatz. Entscheidend für die richtige Wahl ist die jeweilige Applikation. Drei Anwendungsbeispiele zeigen nachfolgend die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten.

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In den Schächten der stillgelegten Zeche Walsum in Duisburg werden jährlich 20 Millionen Kubikmeter Wasser abgepumpt. Die dazu notwendige Hubeinheit ist mit Schwimmsattelbremsen von KTR ausgestattet.
In den Schächten der stillgelegten Zeche Walsum in Duisburg werden jährlich 20 Millionen Kubikmeter Wasser abgepumpt. Die dazu notwendige Hubeinheit ist mit Schwimmsattelbremsen von KTR ausgestattet.
(Bilder: KTR )

Ob Verkehrs- oder Fördertechnik, Berg- oder Kranbau, On- oder Offshore: Beim Einsatz eines Bremssystems in einer industriellen Anwendung geht es nicht nur darum große Kräfte zu bändigen. Auch widrigen Umwelteinflüssen wie Schlamm, Nässe, Sturm, Salz, klirrende Kälte oder glühende Hitze gilt es dauerhaft standzuhalten. Bei der Wahl des richtigen Bremssystems gilt es neben den Rahmenbedingungen der Applikation auch die Kundenpräferenz zu berücksichtigen. Die Frage lautet: elektromechanisches oder hydraulisches System?

Hydraulische Bremssysteme

Die hydraulischen Bremssysteme basieren auf der klassischen Scheibenbremse und sind sowohl in aktiver als auch federbetätigter Ausführung erhältlich. Schwimmsattelbremsen bieten den Vorteil weitgehend axialkraftfrei zu arbeiten, wodurch eine Schädigung des Triebstranges ausgeschlossen ist – auch bei Installationsfehlern oder Fehleinstellungen. Die Bremsen erzeugen Klemmkräfte bis zu 542 kN in der aktiven und 1400 kN in der passiven Ausführung. Ihr verhältnismäßig geringes Gewicht und die kompakten Abmessungen ermöglichen ein umfassendes Einsatzspektrum und halten gleichzeitig die Transport-, Lagerungs- und Montagekosten gering. Der hohe Schutz vor Witterungseinflüssen – durch komplette Kapselung und integrierte Schmutzabstreifer – und die maximale Materialnutzung der Bremsbeläge reduzieren überdies den Wartungsaufwand.

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Elektromechanische Bremssysteme

Auch die elektromechanischen Bremsen gibt es bei KTR wahlweise als aktive oder passive Schwimmsattelbremse. Anders als bei ihrem hydraulischen Pendant erzeugen sie ihre Bremskraft auf rein elektromechanischem Weg und bringen damit Klemmkräfte bis zu 65 kN in der passiven und 1600 kN in der aktiven Ausführung auf. Bei der aktiven Ausführung treibt ein Elektromotor einen Hebelarm bzw. ein Getriebe an, in der passiven Version hingegen wirkt er entgegengesetzt und löst die Bremse. In der aktiven Ausführung sind die Bremsen selbsthemmend. Das bedeutet, dass die Stromzufuhr abgeschaltet werden kann, wenn die Bremse zugefahren ist. Sollte die Stromzufuhr unerwartet abfallen oder unterbrochen werden, bleibt die Bremskraft erhalten. Erforderliche Wartungsarbeiten wie Ölwechsel und Ölentsorgungen erübrigen sich aufgrund der wegfallenden Hydraulik.

Ob hydraulisch oder elektromechanisch – die Bremssysteme sind so ausgelegt um möglichst flexibel eingesetzt werden zu können, wie sie zum Beispiel auf der Zeche in Walsum in Duisburg, im Erztagebau von Tonkolili in Sierra Leone oder in dem neuen Gezeitenkraftwerk vor der schottischen Nordküste vorzufinden sind.

Einsatz auf der Zeche in Walsum

Auf der Zeche Walsum in Duisburg kommen beispielsweise hydraulische Bremssysteme zum Einsatz. 2008 wurde dort die Steinkohleförderung eingestellt. Doch Schächte mit über 1000 m Tiefe kann man nicht einfach schließen. Sie müssen langfristig verwahrt werden, um landschaftsverändernde Folgeschäden wie Auswaschungen in der Tiefe oder Tagesbrüche an der Oberfläche zu verhindern. Dazu müssen jährlich gut 20 Mio. m³ Wasser abgepumpt werden. Zum Einsatz kommen leistungsstarke Tauchpumpen und viele Hundert Meter Rohr. Die altgedienten Schächte „Franz Lenze“ und „Wilhelm Roelen“ sind bereits verfüllt und mit je drei Rohrleitungen ausgestattet.

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Kompetenzzentrum für Bremsen

Ausgelegt und angepasst werden die Bremsen im „KTR Competence Center for Brake Systems“ im ostwestfälischen Schloß Holte-Stukenbrock. An diesem Standort bündelt KTR seine gesamten Bremsenaktivitäten unter dem Dach der KTR Brake Systems GmbH. Neben der Entwicklung und Produktion der Bremssysteme finden hier auch umfangreiche Tests und Funktionsprüfungen von Prototypen und Serienprodukten statt. So zum Beispiel auf einem Universalbremsprüfstand für Rotor- und Azimutbremsen, einem Zugprüfstand, einem Rütteltisch oder auch einer Tieftemperatur-Kühlkammer die Tests bei Umgebungstemperaturen bis zu –40 °C ermöglicht.

Für die Brunnenwasserhaltung am Schacht Wilhelm Roelen werden derzeit zwei Tauchpumpen und ab 2017 voraussichtlich eine dritte eingesetzt. Um das schwere Equipment sicher in die Tiefe zu senken, kommt ein Spezialkran von Terex MHPS zum Zuge. In Zusammenarbeit mit Thyssenkrupp Mill Services & Systems wurde dafür eigens ein Zwei-Träger-Doppelwindenwerk der Marke Demag mit 250 t Traglast entwickelt und auf die Gegebenheiten von Schacht Wilhelm ausgerichtet. Die Hubeinheit stellt die Infrastruktur für das Einbringen von Pumpen und Rohrleitungen bereit. Etwa alle 10 m wird das nächste Rohrstück aufgesetzt, das heißt: Zwischen den Intervallen muss permanent sicher gebremst werden – auch wenn es regnet, schneit oder friert. An den beiden Winden der Krananlage sind je zwei passive Schwimmsattelbremsen mit einer Klemmkraft von je 160 kN angebracht. Die hydraulischen Scheibenbremsen fungieren im Regelfall als Halte- und im Fehlerfall als Notbremse. Sie werden durch Federkraft geschlossen und durch Hydraulik geöffnet. An jeder Winde ist daher ein Hydraulikaggregat integriert.

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