Brückenkran: Notfall bei unkontrolliertem Senken der Haupthaken

Ein unkontrolliertes Absenken des Haupthakens bezeichnet den Notfallzustand, bei dem die Betriebsbremse des Hubwerks während des Senkvorgangs die Last nicht wirksam abbremsen kann und diese unter Gravitation kontinuierlich beschleunigt. Dieser Zustand gefährdet unmittelbar das Personal vor Ort und kann Folgeunfälle wie herabfallende Lasten, Drahtseilbruch oder Trommelüberdrehzahl auslösen. Gemäß Abschnitt 5.4.3 der Norm DIN 15018, wonach die Bremse eine sichere Abbremsung bei 1,5-facher Nennlast gewährleisten muss, sowie § 38 der Vorschrift TSG 51-2023, die eine Notbremseinrichtung verbindlich vorschreibt, müssen alle in Betrieb befindlichen Brückenkrane über einen zuverlässigen Überdrehzahlschutz und eine Notbremsfunktion verfügen.

Drei typische Auslöser für unkontrolliertes Absenken

Die folgende Abbildung zeigt den Schadensmechanismus sowie die drei typischen Fehlerpfade, die zu einem unkontrollierten Absenken des Haupthakens führen:

Übermäßiger Verschleiß der Bremsbeläge – dies ist die häufigste Ursache und macht ca. 45 % der täglichen Störungen aus. Die Betriebsbremse des Hubwerks muss bei jedem Senkvorgang die potenzielle Energie in Reibungswärme umwandeln. Überschreitet der Belagverschleiß 50 % der ursprünglichen Dicke (gemäß den Verschleißgrenzen für Bremsbeläge in Norm GB/T 6333), sinkt das Nennbremsmoment auf 40 %–60 % des Ausgangswerts, sodass die Last nicht mehr innerhalb des Sicherheitsabstands abgebremst werden kann. Typische Symptome: Das Bremsspiel vergrößert sich über das zulässige Maß hinaus (Normalbereich 0,5–0,8 mm, kritisch >1,2 mm); beim Bremsen tritt ein scharfes Pfeifgeräusch auf.

Verunreinigtes oder leckendes Hydrauliköl in der hydraulischen Bremse – Bremsen mit Hydrostoßantrieb übertragen die Schubkraft des Antriebs über Hydrauliköl. Überschreitet der Wassergehalt des Öls 0,1 % oder die Partikelverschmutzung NAS-Klasse 10, kann der Ventilschieber in halb geöffneter Stellung klemmen; die Bremse wirkt dann nur noch mit reduziertem Moment, und die Last senkt sich langsam „kriechend" ab. Gefährlicher ist ein Mikroleck an Hydraulikschlauchverbindungen (<0,1 mL/h), das bei der Inspektion leicht übersehen wird: Ab einem kumulierten Verlust von 50 mL fällt der Systemdruck bis an die Bremsschwelle. Siehe hierzu die Ölreinheitsanforderungen für hydraulische Bremsen in JB/T 6406-2006.

Fehlfunktion des elektrischen Steuerungssystems – Der Frequenzumrichter leitet beim Senken die Rückspeiseenergie über den Bremswiderstand ab. Bei einem Durchschlag des IGBT im Bremsmodul oder einem offenen Bremswiderstand steigt die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis innerhalb von 0,5 s auf die Überspannungsschwelle (typischerweise 720 V DC); der Umrichter sperrt die Ausgangsimpulse, der Asynchronmotor verliert sein elektromagnetisches Bremsmoment, und die Last beschleunigt ungebremst unter Gravitation. Gemäß Abschnitt 5.3 von GB/T 28264 — Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem zur Erfassung und Verriegelung von Überdrehzahlsignalen muss eine solche Störung innerhalb von 200 ms eine Notbremsung auslösen.

Fünf Schritte für die Notfallmaßnahmen vor Ort

Schritt 1: Not-Aus-Taster sofort betätigen – Die Hauptstromversorgung des Hubwerks wird unterbrochen und gleichzeitig die Notbremse ausgelöst (sofern vorhanden). Die Notbremse ist in der Regel eine federbelastete, stromlos geschlossene Bremse, die bei Stromausfall innerhalb von <100 ms anspricht. Hinweis: Auch die normale Betriebsbremse benötigt nach dem Abschalten 2–3 s, bis das volle Bremsmoment aufgebaut ist (Rückstellverzögerung des Hydrostoßantriebs); die Notbremse bildet darüber hinaus die zweite Sicherheitslinie.

Schritt 2: Endschalter-Verriegelung für die untere Grenze aktivieren – Kommt die Last weiterhin nicht zum Stillstand, muss der Bediener den Meisterschalter sofort in die Hubstellung bringen, um durch Gegenstrombremsung des Motors ein zusätzliches Verzögerungsmoment zu erzeugen. Diese Maßnahme ist jedoch streng limitiert: Bei frequenzumrichtergespeisten Kranen ist ein erzwungener Gegenanlauf im Stallzustand untersagt (löst IGBT-Überstromschutz aus); sie ist nur bei älteren Steuerungen mit Schleifringläufer-Asynchronmotor und Drehzahlregelung über Läufervorwiderstände zulässig.

Schritt 3: Mechanische Pufferung über den unteren Endschalter nutzen – Nähert sich die Last der unteren Grenzposition, löst der Hammer-Endschalter eine Pufferstrecke von ca. 50–80 mm aus. Auf der Trommel müssen dabei mindestens 3 Sicherheitswindungen Drahtseil verbleiben (gemäß Abschnitt 5.2.1.2 der Norm DIN 15018), um zusätzliche Reibung zur Abbremsung zu erzeugen.

Schritt 4: Gefahrenbereich absperren – Alle Personen unterhalb der Last sowie im möglichen Fallradius (in der Regel 1/3 der Hubhöhe) müssen sich sofort zurückziehen. Der Einsatzleiter gibt über Pfeife oder Gegensprechanlage ein Notsignal zur Evakuierung; das Unterqueren der Last ist strikt verboten.

Schritt 5: Fehleranalyse und Dokumentation nach dem Vorfall – Nach der ersten Kontrolle der Situation ist unverzüglich ein Technikerteam mit der Ursachenanalyse zu beauftragen. Empfohlene Reihenfolge: Messung der Bremsbelagdicke → Druckprüfung des hydraulischen Systems → Prüfung des Bremsmoduls im elektrischen Steuerschrank → Auslesen der Fehlercodes am Frequenzumrichter. Gemäß TSG Q7015-2016 – Regeln für die regelmäßige Inspektion von Hebezeugen sind alle Notbremsereignisse lückenlos im Gerätearchiv zu dokumentieren, einschließlich Zeitpunkt, Lasttragfähigkeit, ergriffene Maßnahmen und Reparaturkonzept.

Die folgende Abbildung zeigt den vollständigen Ablauf von der Erkennung des unkontrollierten Absenkens bis zum Abschluss der Fehleranalyse:

Vorbeugende Wartung und gestufte Inspektionsintervalle

Der Schlüssel zur Vermeidung eines unkontrollierten Absenkens des Haupthakens liegt in einem gestuften Inspektionssystem mit zunehmender Prüftiefe:

Inspektion bei jeder Schicht – Prüfung des Bremsspiels (Fühlerlehre, Normalbereich 0,5–0,8 mm; ab 1,0 mm nachstellen) sowie des Hydraulikölstands (mindestens 1/3 der Skala); Sichtprüfung des Drahtseils auf sichtbare Drahtbrüche.

Wöchentliche Prüfung – Messung der Bremsbelagdicke und Dokumentation der Verschleißkurve. Bei einer Verschleißrate über 0,1 mm/Monat ist der Belag vorzeitig zu tauschen, um ungeplante Stillstände zu vermeiden.

Monatliche Prüfung – Absenk-Bremstest unter Nennlast mit Messung des Bremswegs. Gemäß Norm DIN 15018 darf der Bremsweg bei 1,25-facher Nennlast 1/100 der Nenn-Hubgeschwindigkeit nicht überschreiten (bei 1 m/s Hubgeschwindigkeit also maximal 10 mm).

Vierteljährliche Prüfung – Notbremsübung unter Volllast zur Verifizierung des Bremswegs gemäß Norm. Gleichzeitig Kalibrierung des Ansprechwerts der Überdrehzahlsicherung (115 % ± 5 % der Nenndrehzahl) sowie Prüfung der Reaktionszeit der Notbremse.

Wichtige Parameter und Normenanforderungen

Sicherheitsverbote und Pflichtvorgaben für den Kranbetrieb

Verboten – Das Einstellen des Bremsspiels bei laufendem Hubwerk. Vor allen Einstellarbeiten muss die Anlage vollständig spannungsfrei geschaltet und das Lastaufnahmemittel sicher abgesetzt sein.

Verboten – Das Umschalten der Bewegungsrichtung während einer beschleunigten Senkfahrt. Dies kann zu einem plötzlichen Spannen des Drahtseils und damit zu einer gefährlichen Schlaglast führen.

Vorgeschrieben – Nach einem Ölwechsel der hydraulischen Bremse sind mindestens drei Bremsversuche ohne Last durchzuführen. So wird sichergestellt, dass die Luft vollständig aus der Anlage entfernt ist und das Bremsspiel den Sollwerten entspricht.

Vorgeschrieben – Antriebssysteme mit Frequenzumrichter müssen mit einem Überstromschutz für den Bremswiderstand ausgestattet sein (Temperaturschalter öffnet bei >180°C). Dies verhindert Brände, falls die Bremsenergie nicht abgeführt werden kann.

Häufige Fragen zur Bremsenwartung und -diagnose