Hybridseilentwicklung für Aufzüge

Gustav Wolf spricht über sein HyTrac™-Seil und andere Hybridseileigenschaften.

Der weltweite Trend, höhere Gebäude zu bauen, hat eine Nachfrage nach längeren Aufzugsseilen geschaffen. Mit steigendem Seilgewicht wird die Belastung der Aufzüge größer und die Bruchkraft der Seile muss steigen. Eine Erhöhung der Bruchkraft wird durch eine Vergrößerung des Seildurchmessers erreicht. Mit zunehmendem Seildurchmesser nimmt das Gewicht des Seils zu. Gustav Wolf ist es gelungen, ein Aufzugsseil zu entwickeln, das im Vergleich zu herkömmlichen Aufzugsseilen mit gleichem Durchmesser eine gleiche oder höhere Bruchkraft bei deutlich reduziertem Gewicht erreicht. Das neue Seil namens HyTrac^TM, ist ein Hybridseil, das hochfeste Kunstfasern für den Seilkern mit Stahldrähten als Außenlitzen kombiniert.

Seile aus hochfesten Kunstfasern sind deutlich leichter als Stahldrahtseile. Synthetische Fasern unterscheiden sich jedoch in ihren Eigenschaften in Bereichen wie Abriebfestigkeit, Dehnung und Lichtbeständigkeit wesentlich von Stahldrähten. Neben reinen Kunstfaserseilen gibt es schon länger Hybridseile. Diese wurden bisher überwiegend auf Trommeln für Krananlagen eingesetzt. Die Belastung eines Seils in einem Treibscheibenaufzug unterscheidet sich von einer auf einer Trommel. In Aufzugsanlagen sind Seile starken Biegebeanspruchungen ausgesetzt und in der Treibscheibe treten entsprechende Querdrücke auf.

Wesentlich für die Entwicklung der Kombination von hochfestem Kunstfaserseilkern und Stahldraht-Außenlitze ist, dass der Kern einen Teil der Last tragen muss, was auch bei Stahlseilen der Fall ist. Bei einem Aufzugsseil mit einem traditionellen Faserkern aus Natur-Kunstfaser ist der Kern nicht tragend und hat nur eine tragende Funktion. Soll der Kern eine tragende Funktion übernehmen, müssen die Streckung der Stahllitzen und des Kerns korreliert werden, damit Kern und Außenlitzen gleich belastet werden.

Im Allgemeinen haben hochfeste synthetische Fasern eine höhere Dehnung als Stahldraht. Daher muss eine Kernkonstruktion mit geringerer Dehnung verwendet werden. Eine weitere Anforderung war, dass der Kern eine stabile, runde Struktur besitzt, die auch nach Biegebeanspruchung seine Form behält, damit sich das Seil nicht verformt. Eine Seilverformung kann zu einer Laufstörung in der Nut und vorzeitigem Verschleiß führen. Wenn sich Aufzugsseile über Seilscheiben biegen, bewegen sich die Litzen gegen den Kern. An der Kernoberfläche entsteht Reibung, die zu Abrieb führt. Da die Abriebfestigkeit von hochfesten synthetischen Fasern gering ist, müssen die tragenden Fasern eine Art Schutzüberzug aufweisen.

Das neu entwickelte Hybridseil wurde in den Labors von Gustav Wolf ausgiebig auf Durchmessertoleranz, Stabilität, Bruchkraft und Dehnung getestet. Ein wesentlicher Teil der Versuche konzentrierte sich auch auf die Untersuchung des Seilverhaltens unter Biegeeinfluss. Außerdem liefen Hybridseile auf dem Dauerbiegeprüfstand unter normalen Fahrstuhl-Seil-Testbedingungen.

Tests ergaben folgende Ergebnisse:

• Im Vergleich zu Seilen mit Stahleinlage ist die Bruchkraft gleich oder bis zu 8 % höher, das Gewicht 20 % geringer und die Biegeleistung bis zu 50 % höher.
• Im Vergleich zu Seilen mit Naturfaserkern ist die Bruchkraft um ca. 50 % höher.
• Die Gesamtdehnung ist geringer als bei Seilen mit Naturfasereinlage und etwas höher als bei Seilen mit Stahleinlage. Aufgrund praktischer Erfahrungen im normalen Einlaufbetrieb entspricht die elastische Dehnung des Hybridseils der elastischen Dehnung eines Stahlkernseils.

Bei allen Ermüdungsbiegeversuchen war das Auftreten von Drahtbrüchen die Hauptursache für das Versagen der Stahllitze, obwohl der Kunstfaserkern nicht zerstört wurde. Daher ist die Erkennung der Notwendigkeit eines Seilwechsels basierend auf der normalen Methode der Anzahl der Drahtbrüche möglich. Beim Hybridseil herrscht weniger Druck zwischen den Außenlitzen und dem Kern – im Gegensatz zu einem Stahleinlageseil. Außerdem entsteht an den Kontaktstellen zwischen Kern und Außenlitzen kein Fretting.

Zu den Vorteilen von Hybridseilen gehören:

• Erhebliche Gewichtsreduzierung bei gleicher oder höherer Bruchkraft herkömmlicher Stahlseile.
• Unveränderte Traktion im Vergleich zu Aufzugsseilen aus Stahldraht, die aktuelle konventionelle Treibscheiben zulassen.
• Höhere Beständigkeit gegen äußere Beschädigungen im Vergleich zu einem rein hochfesten Kunstfaserseil.
• Positive Anerkennung der Austauschkriterien anhand der Drahtbruchzahl.

Mit Hybridseilen wurde eine Alternative für Aufzugseile in Hochhausanlagen gefunden, bei denen das Gewicht der Hebemittel reduziert und größere Höhen überwunden werden können.