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Umlenkrollen

Einsatz von Umlenkrollen

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

Hebezeuge müssen nicht zwingend über oder vor der Last platziert werden. Seile, die nicht auf direktem Weg zur Last gespannt werden können, lassen sich über Umlenkrollen in die gewünschte Richtung lenken.
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.

Arten von Umlenkrollen

Seilrollen mit Gleit- oder Kugellager
Köster-Seilrollen - Gleit-/Kugellager

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

Kloben oder Rollenbock
Yale Klappkloben / Pfaff Rollenbock

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

Seile für Seilwinden werden nur für eine begrenzte Lebensdauer ausgelegt. Im Allgemeinen sind sie aufgrund ihrer umliegend verlaufenden Drähte, redundant abgesichert. Ist ein Draht gebrochen übernehmen die parallel anliegenden Drähte dessen Traganteil. Das Seil ist um weniger als 1% geschwächt, gilt aber noch als sicher. Einzelne Drahtbrüche müssen nicht gleich zum Ablegen des Seils führen, während ein Drahtbruch an einer Kette das System unweigerlich zum Erliegen bringt.

Ein Stahlseil das umgelenkt wird hat einen größeren Verschleiß als ein Seil das direkt auf die Last geführt wird. Desto wichtiger ist die optimale Abstimmung von Seil und Rolle.

Welchen Einfluss hat der Rillendurchmesser auf das Seil ?

Seilrollen-Rillenprofil richtig auswählen
Seilauflage je nach Rillen-Ø

Jedes Bauteil eines Hebezeugs, das mit dem Seil direkt in Kontakt kommt, übt einen gewissen Einfluss auf dessen Lebensdauer aus. Dazu gehören natürlich 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, das 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 ?

Generell gilt, dass ein größerer Durchmesser der Seiltrommel, der Umlenkrolle und der Ausgleichsrolle die Aufliegezeit des Drahtseils verlängern. Durch Vergrößern des Rollendurchmessers um nur ca. 25 % lässt sich die Lebensdauer bei gleichbleibender Belastung bereits verdoppeln. So muss der Durchmesser von Seilrollen in Seilwinden nach DGUV Vorschrift 17 für bühnentechnische Anwendungen, mindestens das 20-fache der Seiltrommeldurchmesser und mindestens das 18-fache des Seildurchmessers betragen.

Die Seilrollendurchmesser haben eine direkte Auswirkung auf die Lebensdauer der Seile. Die Seilrollen einer Seilwinde lassen sich nach den Regeln der DIN 15020 normgerecht auswählen. Die Durchmesser der Seiltrommel und der Seilrollen werden zudem von der Einstufung in eine Triebwerksgruppe beeinflusst. Erhöht man die Triebwerksgruppe bei gleichbleibender Tragfähigkeit des Hubwerks, erhöhen sich auch die benötigten Rollendurchmesser.

Die Ablenkung des Drahtseils

Ablenkung des Drahtseils
Ablenkwinkel ß

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

Ablenken des Seils im Rollenbock
Biegung bei Umlenkung

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.

Rillenprofil an einer Umlenkrolle
  • 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

Seilrollenbock Seilniederhalter einer Frank-Seilrollen
Frank-Rolle mit Ablaufsicherung

Für den Rollenbock setzt die DIN 15020-1 beim Umlenken von Lastseilen eine Ablaufsicherung voraus. Diese soll sicherstellen, dass das auf- und ablaufende Drahtseil auch bei Schlaffseil nicht von der Seilrolle seitlich ablaufen kann. Für den Rollenbock bzw. die Seilrolle wird empfohlen, dass der Abstand zwischen dem Seilrollen-Außendurchmesser und dem um sie herumgreifenden Bügel nicht größer ist als 1/3 des Seildurchmessers oder 10 mm beträgt, wobei jeweils der kleinere Wert maßgebend ist.

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.

SpreizwinkelWindenzugkraft
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

Prüfung von Umlenkrollen

Umlenkrollen in Seiltrieben sind mindestens einmal jährlich und bei jedem Auflegen eines neuen Drahtseils zu überprüfen. Die DIN 15020-2 ruft zur Inspektion der Umlenkrolle im Rollenbock auf, ob sich diese leichtgängig drehen lässt und ermahnt zur Inspektion der Lagerstellen. Eine schwergängige oder festsitzende Seilrolle im Rollenbock führt zu einem erhöhten Verschleiß des Seilrillenprofils und Abrieb des Drahtseils. Zudem führen festsitzende Ausgleichsrollen zu ungleicher Belastung der Seilstränge. Außerdem ist zu prüfen, ob der Rillenhalbmesser noch dem Seil-Nenndurchmesser entspricht.

Kauf von Umlenkrollen

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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