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Umlenkrollen

Einsatz von Umlenkrollen

Umlenkrollen sind vielseitig einsetzbar und ermöglichen die flexible Platzierung von Hebezeugen, indem sie Seile in die benötigte Richtung umlenken. Ideal für Situationen, in denen eine direkte Linie zur Last nicht möglich ist.
Als Vereinfachung bei der Montage sind Umlenkrollen als Seilrolle oder integriert in Rollenböcken oder Kloben erhältlich.
Zudem lässt sich durch Einscheren des Seils die Tragkraft eines Hebezeugs erhöhen. Mit dem Flaschenzugprinzip kann die Zugkraft einer Seilwinde auf einfachste Weise vervielfältigt werden.

Fertigung einer Seilrollel bei Frank-Seilrollen
Bild: Fertigung einer Frank-Seilrolle

Ausführungen von Umlenkrollen

Je nach Beanspruchung variieren Seilrollen in der Art ihrer Lagerung. Für kraftbetriebene Anlagen mit hohen Hubgeschwindigkeiten empfiehlt sich eine Rolle mit Kugellagerung. Für Drahtseile, die von Handwinden angetrieben werden, würde eine Rolle mit Gleitlagerung genügen.
Umlenkrollen gibt es aus wartungsfreiem Grauguss, schwerem Stahl oder rostfreiem Edelstahl. Für kleinere Tragkräfte eignen sich zudem Seilrollen aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid. Sie sind leicht, langlebig und ebenfalls wartungsfrei.


Kloben und Seilbock

Die Umlenkrolle gibt es einzeln oder integriert im Seilblock oder Kloben. Während der Seilblock fest in Anlagen verbaut wird, werden Kloben flexibel für wechselnde Einsätze genutzt. Meist werden sie im Forstbetrieb oder auf dem Bau eingesetzt. Schnell aufgehängt dienen sie der temporären Seilumlenkung.

Beim klappbaren Kloben lässt sich das Stahlseil bequem auf die Seilrolle auflegen, während es bei der starren Ausführung durch das Seilfenster eingeführt werden muss. Zwillingsrollen oder mehrrollige Kloben ermöglichen den Aufbau eines Flaschenzugs. Zum Aufhängen können die Kloben mit Haken, Schäkel und Öse ausgestattet sein.


Einflüsse auf die Aufliegezeiten des Stahlseils

  • Lebensdauerbegrenzung: Seile, wie die für Handseilwinden, sind nur für eine begrenzte Lebensdauer ausgelegt.
  • Redundante Sicherung: Aufgrund der umliegend verlaufenden Drähte sind sie redundant abgesichert. Bei einem Drahtbruch übernehmen die parallel anliegenden Drähte den Traganteil des gebrochenen Drahtes.
  • Sicherheit trotz Drahtbruchs: Das Seil gilt auch bei einer Schwächung von weniger als 1% noch als sicher.
  • Umgang mit Drahtbrüchen: Einzelne Drahtbrüche zwingen nicht unmittelbar zum Austausch des Seils, anders als bei einem Drahtbruch an einer Kette, der das System zum Erliegen bringen würde.
  • Verschleiß durch Umlenkung: Ein durch Umlenkrollen umgelenktes Stahlseil erfährt einen größeren Verschleiß im Vergleich zu einem direkt auf die Last geführten Seil.
  • Bedeutung der Abstimmung: Die optimale Abstimmung von Seil und Rolle ist entscheidend, um den Verschleiß zu minimieren.

Welchen Einfluss hat der Rillendurchmesser auf das Seil?

Jedes Bauteil eines Hebezeugs, das mit dem Seil direkt in Kontakt kommt, übt einen gewissen Einfluss auf dessen Lebensdauer aus. Dazu gehören auch die Rillen der Seilscheiben und der Trommel, deren Geometrie einen wesentlichen Einfluss auf die Standzeit des Seils hat. Die Aufliegezeit steigt, wenn der Nenndurchmesser des Seils präzise auf den Rillendurchmesser der Umlenkrolle angepasst ist. Hierbei gilt, dass die Durchmesser der Rillen geringfügig größer sein müssen als der des Seils. Die ISO 16625 schreibt vor, dass der Durchmesser der Rillen mindestens 5% und höchstens 10% über dem Seilnenndurchmesser liegen muss. Als optimalen Wert gibt die Norm einen Rillendurchmesser von 7,5% über dem Seilnenndurchmesser an.
Ein zu großer Rillendurchmesser bewirkt eine erhöhte Rillenpressung des Seils. Dem Seil fehlt die Abstützung durch die Flanken. Schlimmer noch ist ein zu kleiner Rillendurchmesser bei dem es gequetscht bzw. komprimiert wird.


Welchen Einfluss hat der Seilrollendurchmesser?

Folgende Tabelle fasst zusammen, wie der Seilrollendurchmesser und die Einstufung in Triebwerksgruppen die Lebensdauer von Drahtseilen beeinflussen.

Faktor Einfluss auf die Lebensdauer des Drahtseils Spezifische Anforderungen
Durchmesser der Seiltrommel Größerer Durchmesser verlängert die Aufliegezeit
Durchmesser der Umlenkrolle Größerer Durchmesser verdoppelt Lebensdauer bei 25% Vergrößerung Mindestens das 20-fache des Seiltrommeldurchmessers (für bühnentechnische Anwendungen gemäß DGUV Vorschrift 17)
Durchmesser der Ausgleichsrolle Größerer Durchmesser verlängert die Aufliegezeit
Einfluss der Triebwerksgruppe Höhere Gruppe erhöht benötigte Rollendurchmesser Der Durchmesser wird auch von der Einstufung in eine Triebwerksgruppe beeinflusst

Die Ablenkung des Drahtseils

Die seitliche Ablenkung des Drahtseils aus der Rillenebene vermindert die Aufliegezeit des Drahtseils und ist daher möglichst klein zu halten. Bei mittig abgehendem Seil von der Trommel eines Seilzugs, beispielsweise bei halb voller Trommel beträgt der Ablenkwinkel des Seils auf dem Rollenbock exakt 0°. Bei voller oder leerer Trommel hätte der Winkel sein Maximum. Der maximal zulässige Ablenkwinkel auf Seiltrommeln und Rollenböcken wird allgemein auf 4° limitiert, für drehungsarme und drehungsfreie Drahtseile sogar auf 1,5° (DIN 15020) oder 2° (Neufassung der ISO 4308).

Hersteller geben häufig abweichende Werte an, wobei die Angaben in jeweiliger Bedienungsanleitung ausschlaggebend sind.


Die Biegung

Beim Überfahren einer Umlenkrolle wird ein Seil einer Biegung ausgesetzt. Während die außenliegenden Litzenabschnitte gedehnt und zusätzlich auf Zug belastet werden, stauchen sich die innen liegenden Bereiche. Je flexibler das Seil ist oder je größer der Durchmesser der Seilscheibe, desto weniger Schäden nimmt es.


Der Biegewechsel des Seils

Nachteilig ist die Biegung, die das Seil während des Umlenkens erfährt. Je größer die Umlenkrolle, desto schonender die Auswirkung. Der Ablenkvorgang nennt sich Biegewechsel. Das Seil wird beim Auflaufen auf die Rolle aus einem geraden Zustand in einen gebogenen Zustand gebracht und beim Ablaufen von der Rolle wieder gerade weggezogen. Es vollführt einen vollständigen Biegewechsel. Beim Auflaufen auf eine Seiltrommel vollführt es hingegen einen halben Biegewechsel. Noch schädigender für das Seil ist ein Gegenbiegewechsel. Beim Gegenbiegewechsel wird das Seil im Wechsel vom gebogenen Zustand in den geraden Zustand und zurück in den gegensinnig gebogenen Zustand gebracht.


Normung von Umlenkrollen

Durch die Normung der Umlenkrolle soll die Voraussetzung für die Vereinheitlichung, zwecks Sortenminderung, erreicht werden.

  • Die Umlenkrolle unterliegt den Bestimmungen der DIN EN 15020. Hier werden Kriterien für Wartung und Einbau erläutert.
  • Das Rillenprofil bestimmt die DIN 15061. Tabellarisch wird zu jedem Seildurchmesser d1 ein Rillenradius r1, die Bordscheibenhöhe h und Bordscheibenbreite m vorgegeben.
  • Die DIN 15062-1 grenzt die äußeren Maße der Umlenkrolle in Abhängigkeit von Seil-Nenndurchmesser und Achsdurchmesser ein.
  • Für die Austauschbarkeit der Umlenkrollen sorgt die DIN 15062-2. In ihr werden die Maße für die Nabe und Lagerung festgelegt.

Auslegung von Umlenkrollen

Umlenkrollen lassen sich höchst unterschiedlich einsetzen. Bei ihrer Verwendung unterscheidet man zwischen Hubanwendung und Zuganwendung. Seilrollen für reine Zuganwendungen sind schwächer ausgelegt und erfüllen nicht die Sicherheitsanforderungen, die an Umlenkrollen für Hubanwendungen gestellt werden. Besonders bei Kloben ist darauf zu achten, welche Tragkraft ihre Aufhängung hat und welche Seilzugkraft anliegen soll. Eine Last, die mit einem Seil gehoben werden soll, das über eine Umlenkrolle geführt wird, zieht mit gleicher Kraft am Seil, wie Person, die es heben will. Aus diesem Grund verdoppeln sich die Kräfte an der Umlenkrolle. Wiegt die Last 100 kg, ziehen an der Seilrolle 200 kg.


Ablaufsicherung nach DIN 15020-1

Gemäß DIN 15020-1 ist für den Rollenbock beim Umlenken von Lastseilen eine Ablaufsicherung erforderlich. Diese sorgt dafür, dass das Drahtseil auch bei Schlaffseil nicht seitlich von der Seilrolle ablaufen kann. Der Abstand zwischen dem Außendurchmesser der Seilrolle und dem umgebenden Bügel darf nicht größer als 1/3 des Seildurchmessers oder 10 mm sein, wobei der kleinere Wert gilt.

  • Sicherer Betrieb: Verhindert das seitliche Ablaufen des Seils, selbst bei Schlaffseil.
  • Störungsfreier Betrieb: Das Seil bleibt in Position, rutscht nicht seitlich ab, verklemmt sich nicht zwischen Bock und Seilrolle und führt nicht zur Unterbrechung der Produktion.
  • Einhaltung von Vorschriften: Erfüllt die Anforderungen der DIN 15020-1 und trägt zur Arbeitssicherheit bei.

Welchen Einfluss hat der Spreizwinkel

Die Belastung der Umlenkrolle ist abhängig von dem Spreizwinkel des umgelegten Seiles. Je kleiner der Spreizwinkel, desto größer die Kraft, die auf die Seilrolle wirkt. Die Windenzugkraft ist demnach bei einem Spreizwinkel von 0° am kleinsten. Ist der Spreizwinkel größer, zum Beispiel 90°, so ist die Belastung auf die Umlenkrolle nur noch halb so groß. Die Windenzugkraft erhöht sich auf 70% der zulässigen Tragkraft der Rolle.

Spreizwinkel Windenzugkraft
Umlenkrolle Spreizwinkel 0° 0,5 x zulässige Zugkraft
Umlenkrolle Spreizwinkel 90° 90° 0,7 x zulässige Zugkraft
Umlenkrolle Spreizwinkel 120° 120° 1,0 x zulässige Zugkraft

Wie ist ein Flaschenzug mit Umlenkrollen aufgebaut?

Die Grundkomponenten des Flaschenzuges sind mindestens eine Umlenkrolle und ein Seil. In der einfachsten und bekanntesten Form bildet die an einem tragenden Element befestigte Umlenkrolle die höchste Position des Flaschenzugs. Das lasttragende Seil wird über die Umlenkrolle geführt. Zieht man nun am anderen Ende des Seils, wird die ausgeübte Kraft von der Rolle umgelenkt und die angehängte Last in die Höhe gehoben. Die Länge des Seils ist dabei exakt so lang wie die Strecke vom Seilende über die Umlenkrolle bis zur zu hebenden Last. Fügt man weitere lose Umlenkrollen in das System ein, machen sich die physikalischen Gesetze bemerkbar: Zwar verlängert sich die Strecke, über die das Seil gezogen werden muss und das Gewicht wird langsamer angehoben. Allerdings ist ein deutlich reduzierter Kraftaufwand notwendig. So ist es möglich, auch besonders schwere Gewichte anzuheben und zu bewegen.


Welche modernen Erkenntnisse fließen in den Flaschenzug ein?

  • Kugelgelagerte Rollen: Moderne Flaschenzüge verwenden bevorzugt kugelgelagerte Rollen für ein besseres Übersetzungsverhältnis mit minimalem Krafteinsatz.
  • Einsatzbereiche für Karabiner: Einfache Karabiner werden heute nur noch selten verwendet, z.B. beim Klettern oder Bergsteigen, da Gleitreibung die Zugarbeit erschwert.
  • Verwendung von Statikseilen: Für hohe Belastungen setzt man Statikseile ein, die auch unter Druck formstabil bleiben.
  • Hanfseile für kleinere Lasten: Traditionelle Hanfseile kommen noch immer zum Einsatz, um kleinere Lasten über Umlenkrollen zu bewegen.
  • Stahlseile für hohe Lasten: Bei der Bewegung hoher Lasten sind Stahlseile die bevorzugte Wahl.
  • Slacklines als Sonderform: Slacklines, ähnlich den Balancierbändern, verwenden Flach- oder Schlauchbänder, bei denen keine Elastizität erwünscht ist, um die Effizienz des Flaschenzugs zu erhalten.

Umlenkrolle kaufen

Bei TOMANRO können Sie Umlenkrollen bequem online kaufen. Wählen Sie zwischen den Produktgruppen Seilrollen, Kloben, Umlenkrollen für Personentransport oder Drahtseilböcke die gewünschte Kategorie aus. Unterschiedliche Modelle werden Ihnen dann angeboten. Das gewünschte Modell anklicken und bei der richtigen Größe einfach die benötigte Stückzahl eingeben. Auf den Einkaufswagen klicken und schon ist das Produkt im Warenkorb. Im Warenkorb nur noch bestimmen, ob Sie direkt kaufen oder anfragen möchten und Ihre Kontaktdaten angeben. Fertig.
Unsere Mitarbeiter sind freundlich und kompetent und helfen Ihnen gerne.

Umlenkrollen zum Klettern finden Sie bei TOMANRO unter der Rubrik Umlenkrollen für PSAgA. Im Angebot sind hier Seilzugrollen von Skylotec und Petzl.



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