Blitzschutzklasse und Fangstangenauslegung

Freiluftkrane sind hohe Metallkonstruktionen und werden nach GB 50057-2010 (Blitzschutz von Gebäuden) der Blitzschutzklasse II zugeordnet. Der Blitzschutzbedarf wird für den Betriebs- und den Ruhezustand getrennt bewertet: Im Betriebszustand befindet sich Personal im Führerhaus; der Schutz erfolgt nach der Rollkugelmethode mit einem Kugelradius von 45 m. Im Ruhezustand (unbemannter Betrieb) kann die Stahlkonstruktion des Krans selbst als natürlicher Blitzableiter dienen und den Blitzstrom führen. Die Risikobewertung erfolgt nach der Formel für die erwartete jährliche Blitzeinschlagszahl N = k × Ng × Ae, wobei k der Korrekturfaktor (für isolierte hohe Metallstrukturen: 2), Ng die mittlere jährliche Blitzdichte (Einschläge/km²·Jahr) und Ae die äquivalente Auffangfläche ist. Ein 30 m hoher Portalkran in einer Region mit 40 Gewittertagen pro Jahr hat eine erwartete jährliche Einschlagszahl von etwa 0,5–1.

Die Fangstange wird am höchsten Punkt des Krans montiert, d. h. auf der Oberseite der Laufkatze oder des Führerhauses. Der Blitzableiter besteht aus Edelstahl-Vollmaterial (Durchmesser ≥ 12 mm) oder verzinktem Stahlrohr (DN25) und ragt mindestens 1 m über den höchsten Punkt des Krans hinaus. Die Verbindung zwischen Blitzableiter und Kranstahlbau erfolgt durch fachgerechtes Schweißen; die Schweißnahtlänge beträgt mindestens das 6-fache des Stabdurchmessers, die Nahtdicke ≥ 4 mm. Nach dem Schweißen wird ein Korrosionsschutzanstrich aufgetragen. In Küsten- oder stark korrosiven Umgebungen erreicht ein Edelstahl-Blitzableiter eine Lebensdauer von 15–20 Jahren, ein verzinktes Stahlrohr etwa 8–12 Jahre. Optional können aktive Blitzableiter (ESE-Stangen) eingesetzt werden, die im Vergleich zu herkömmlichen Franklin-Stäben einen um ca. 30 %–50 % größeren Schutzbereich bieten. Deren Zertifizierung nach GB/T 21431 muss jedoch sichergestellt sein.

Im Betriebszustand benötigt das Führerhaus selbst einen zusätzlichen Schutz gegen direkte Blitzeinschläge. Auf dem Dach des Führerhauses ist ein separater Fangleiter oder ein Fangnetz mit einer Maschenweite von nicht mehr als 5 m × 5 m zu installieren. Der Fangleiter besteht aus verzinktem Rundstahl mit einem Durchmesser ≥ 8 mm oder aus Flachstahl mit einem Querschnitt ≥ 48 mm² (Dicke ≥ 4 mm). Wenn die Metallhaut des Führerhauses eine Dicke von ≥ 4 mm aufweist, kann sie direkt als Blitzableiter dienen; bei geringerer Dicke ist ein Fangleiter erforderlich. Schweißverbindungen und Korrosionsschutzbehandlung aller Fangleiter und -netze entsprechen den Anforderungen des Hauptblitzableiters. Im Ruhezustand wird der Kran in der Verankerungsposition abgestellt; die gesamte Stahlkonstruktion übernimmt die Fangfunktion.

Ableitungen und elektrische Durchgängigkeit der Stahlkonstruktion

Die Ableitung führt den von der Fangstange aufgenommenen Blitzstrom in die Erdungsanlage. Die großen Metallbauteile des Krans – Hauptträger, Kopfträger, Stützbeine – können als natürliche Ableitungen genutzt werden, sodass keine separaten Kupferkabel erforderlich sind. Entscheidend ist die zuverlässige elektrische Verbindung aller Metallteile: An Schraubverbindungen müssen Überbrückungsdrähte installiert werden. Diese bestehen aus Kupferlitze mit einem Querschnitt von mindestens 50 mm², werden an beiden Enden mit Kupfer-Klemmenleisten gecrimpt und gemäß den Vorgaben der Norm GB/T 1228 mit dem vorgeschriebenen Drehmoment verschraubt. Der Gesamtwiderstand der Ableitung von der Fangstange bis zur Erdungsanlage sollte 1 Ω nicht überschreiten; dies kann mit einem Erdungswiderstandsmessgerät an den einzelnen Verbindungsabschnitten gemessen werden.

Die Überbrückungsdrähte sind an allen nicht geschweißten Verbindungspunkten zu platzieren: an den Schraubverbindungen zwischen Hauptträger und Kopfträger, an den Flanschverbindungen zwischen Kopfträger und Stützbein, an den Verbindungen zwischen Katzfahrwerkrahmen und Radblock sowie zwischen Führerhaus und Hauptträger. An jeder Verbindungsstelle wird ein Überbrückungsdraht aus BVR-50mm² (gelb-grüne Kupferlitze) installiert, der in einem flammwidrigen Wellrohr geführt wird. Der Biegeradius des Überbrückungsdrahtes beträgt mindestens das 6-fache des Außendurchmessers; an beiden Enden werden 200 mm Bewegungsreserve vorgesehen, um einen Bruch durch Betriebsbeanspruchung zu vermeiden. Kelude Schwerindustrie kennzeichnet beide Enden jedes Überbrückungsdrahtes mit gut sichtbaren Erdungsschildern, um die regelmäßige Prüfung des Verbindungszustands durch das Wartungspersonal zu erleichtern.

Die Schleppleitung muss ebenfalls in den Ableitungspfad einbezogen werden. Das Gehäuse der Schleppleitung erhält alle 10 m einen Erdungsanschlusspunkt, der mit einer BVR-16mm² gelb-grünen Leitung sicher mit der Stahlkonstruktion des Hauptträgers verbunden wird. Der metallische Kabelmantel wird an beiden Enden geerdet und im mittleren Bereich alle 50 m erneut geerdet, um sicherzustellen, dass das Mantelpotenzial dem der Stahlkonstruktion entspricht. Informationen zum Gesamtaufbau der elektrischen Kransteuerung und zur SPS-Programmierung finden Sie im verwandten Artikel Elektrische Kransteuerung – Konstruktionsprozess: Vom Schaltplan bis zur SPS-Inbetriebnahme. Bei Speisung durch einen Frequenzumrichter muss die Kabelschirmung zusätzlich EMV-gerecht geerdet werden: auf der Umrichterseite als 360°-Ringkontakt, auf der Motorseite als HF-Erdung (hochfrequente kapazitive Kopplung), um die Ausbreitung von Oberwellen über den Schirm zu unterdrücken.

Erdungsanlage und Erdungswiderstand

Die Erdungsanlage des Krans besteht aus horizontalen und vertikalen Erdungselektroden, die entlang der gesamten Schiene verlegt werden. Die horizontale Elektrode besteht aus verzinktem Flachstahl (-40 mm × 4 mm) oder verzinktem Rundstahl (Durchmesser ≥ 12 mm), wird mindestens 0,8 m tief verlegt und hält einen Abstand von mindestens 0,5 m zum Schienenfundament ein. Die vertikalen Elektroden bestehen aus verzinktem Winkelstahl (∠50 × 50 × 5 mm, Länge L = 2,5 m), werden in einem Abstand von 5 m gleichmäßig verteilt und in einer Anzahl von mindestens 4 Stück installiert. Die Oberkante der Winkelstäbe liegt mindestens 0,8 m unter der Geländeoberfläche. Die Verbindung zwischen Winkelstahl und horizontaler Elektrode erfolgt durch Schweißen; nach dem Schweißen wird eine Korrosionsschutzbehandlung aufgetragen. Der Gesamterdungswiderstand der Anlage muss ≤ 4 Ω betragen. In Gebieten mit hohem spezifischem Bodenwiderstand kann der Wert auf ≤ 10 Ω erhöht werden, sofern ein Potenzialausgleich durchgeführt wird.

Die Verbindung zwischen Schiene und Erdungsanlage ist das letzte Glied des Systems. An beiden Enden jeder Schiene wird ein Erdungsanschlusspunkt eingerichtet; die Schiene wird mit einer BVR-50mm² Kupferlitze direkt mit der horizontalen Elektrode verschweißt oder mittels Schraubverbindung verbunden. An den Schienenstößen (Laschenverbindung) wird auf beiden Seiten jeweils ein Erdungsüberbrückungspunkt gesetzt; der Querschnitt der Überbrückung beträgt mindestens 50 mm². Entlang der Schiene wird alle 30 m ein zusätzlicher Erdungsanschlusspunkt installiert. An den Dehnungsfugen der Schiene muss der Überbrückungsdraht eine Reserve (≥ 150 mm als Bogen) für die thermische Ausdehnung aufweisen. Der Übergangswiderstand aller Erdungsverbindungspunkte darf 0,03 Ω nicht überschreiten; dies wird mit einem Mikroohmmeter überprüft.

Die Messung des Erdungswiderstands erfolgt nach Abschluss der Bauarbeiten sowie einmal jährlich vor Beginn der Gewittersaison. Die Messung wird nach der Dreipolmethode durchgeführt (Erdungswiderstandsmessgerät, z. B. Fluke 1625). Die Strom- und Potenzialsonden werden in einem Abstand von C:20 m und P:15 m gleichmäßig positioniert. Die Messung erfolgt im Ruhezustand des Krans bei normal verbundenen Erdungspunkten. Überschreitet der gemessene Widerstand 4 Ω, sind Maßnahmen zur Widerstandsreduzierung erforderlich – z. B. die Erhöhung der Anzahl vertikaler Elektroden, der Einsatz von Widerstandsreduktionsmitteln (wie Bentonit oder chemische Mittel, Reduktionsrate ca. 30 %–50 %) oder die Verlängerung der horizontalen Elektroden. In felsigen Gebieten kann ein Bodenaustausch (Ersetzen des anstehenden Bodens durch Material mit niedrigem spezifischem Widerstand) in Betracht gezogen werden.

Potenzialausgleich und Überbrückung

Doppelträger-Brückenkrane: Auslegung & Traglasten

Unsere Doppelträger-Brückenkrane sind die erste Wahl für hohe Traglasten und große Spannweiten. Sie bieten eine hervorragende Stabilität und eignen sich besonders für den intensiven Werkstattbetrieb. Die Krane werden als Zweiträger-Laufkrane mit einer Tragfähigkeit von bis zu 50 t und Spannweiten bis zu 34,5 m gefertigt.

Die Konstruktion erfolgt nach DIN 15018 (Kranbau) und EN 13000. Auf Wunsch liefern wir die Krane mit Frequenzumrichter-Steuerung für sanftes Anfahren und präzises Positionieren der Last. Eine optionale Lastpendeldämpfung (Anti-Sway-System) erhöht die Prozesssicherheit und verkürzt die Taktzeiten im Betrieb.

Einzelträger-Brückenkrane: Kompakt & wirtschaftlich

Für leichtere Lasten bis 16 t und Spannweiten bis 25 m empfehlen wir unsere Einzelträger-Brückenkrane. Diese kompakte Bauweise zeichnet sich durch ein geringes Eigengewicht und eine niedrige Bauhöhe aus – ideal für Hallen mit begrenzter Stützhöhe. Der Kran ist als Unterflanschkatze oder mit Elektroseilzug lieferbar.

Die Steuerung erfolgt wahlweise über eine Funkfernsteuerung oder ein hängendes Steuerpendant. Die Endschalter sind nach EN 60204-32 ausgelegt und gewährleisten einen sicheren Betrieb. Durch die modulare Bauweise sind spätere Erweiterungen, wie eine zusätzliche Laufkatze, ohne großen Aufwand möglich.

Portalkrane für den Außenbereich: Robust & wetterfest

Unsere Portalkrane sind speziell für den Einsatz im Freien konzipiert. Sie eignen sich für die Lagerhaltung von Baumaterialien, die Containerbeladung oder den Umschlag in Recyclinghöfen. Die Krane sind in Vollportal- oder Halbportal-Bauweise erhältlich und werden mit einer Tragfähigkeit von 5 t bis 50 t gefertigt.

Die Fahrwerke sind mit robusten Rädern und einer Frequenzumrichter-Steuerung für die Verfahrbewegung ausgestattet. Auf Wunsch liefern wir die Portalkrane mit einer Schutzart IP55 für den Einsatz in staubiger oder feuchter Umgebung. Die Konstruktion basiert auf den Richtlinien der ISO 4306 und ISO 4301.

Elektroseilzüge: Hohe Hubgeschwindigkeit & Präzision

Unsere Elektroseilzüge sind das Herzstück vieler Krananlagen. Sie überzeugen durch hohe Hubgeschwindigkeiten, eine präzise Lastpositionierung und eine lange Lebensdauer. Die Züge sind in den Größen 1 t bis 32 t erhältlich und werden mit verschiedenen Hubhöhen und Einschaltdauern angeboten.

Die Seilführung erfolgt über eine verschleißfeste Seilrolle, die eine exakte Spulung gewährleistet. Der Motor ist als polumschaltbarer Motor oder mit Frequenzumrichter ausgeführt. Alle relevanten Komponenten sind nach EN 60204-32 abgesichert. Ein selbsthemmendes Getriebe verhindert ein unkontrolliertes Absenken der Last bei Spannungsausfall.

Wartung & Sicherheit: Betriebskosten senken

Eine regelmäßige Wartung ist entscheidend für die Lebensdauer und Betriebssicherheit Ihrer Krananlage. Wir bieten maßgeschneiderte Wartungsverträge an, die eine jährliche Inspektion, die Prüfung aller Sicherheitseinrichtungen und die Schmierung der beweglichen Teile umfassen. Unsere Techniker sind bundesweit im Einsatz und reagieren schnell auf Störungen.

Zusätzlich zur Wartung liefern wir Ersatzteile für alle gängigen Kranmodelle. Durch die Verwendung von Original-Ersatzteilen sichern Sie die Funktion und die Gewährleistung Ihrer Anlage. Unser Lager hält die am häufigsten benötigten Verschleißteile wie Bremsbeläge, Rollen und Seile vor.

Häufige Fragen zu Industriekranen (FAQ)

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Welche Normen gelten für Industriekrane in Deutschland?A: In Deutschland und der EU gelten die harmonisierten Normen der EN-Reihe, insbesondere EN 13000 für mobile Krane und EN 60204-32 für die elektrische Ausrüstung von Kranen. Für die Auslegung von Brückenkranen wird häufig die DIN 15018 herangezogen. Zusätzlich sind die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) und die DGUV-Vorschriften zu beachten.

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Wie hoch sind die Wartungskosten für einen Brückenkran?A: Die jährlichen Wartungskosten hängen von der Kranart, der Einsatzhäufigkeit und der Traglast ab. Als Richtwert sollten Sie etwa 1–2 % des Anschaffungswertes pro Jahr für die Wartung einplanen. Ein Wartungsvertrag mit Kelude bietet Ihnen planbare Kosten und eine priorisierte Reaktionszeit im Störungsfall.

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Kann ich einen bestehenden Kran nachrüsten?A: Ja, wir rüsten bestehende Krane auf den aktuellen Stand der Technik nach. Dazu gehören die Umrüstung auf Funkfernsteuerung, der Einbau von Lastpendeldämpfung oder die Erneuerung der Steuerung. Eine Machbarkeitsprüfung vor Ort ist der erste Schritt.

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Welche Lieferzeit ist für einen Standard-Brückenkran zu erwarten?A: Für einen Standardkran mit einer Tragfähigkeit bis 20 t und einer Spannweite bis 25 m beträgt die Lieferzeit in der Regel 8 bis 12 Wochen nach Auftragsbestätigung. Sonderanfertigungen mit speziellen Hubhöhen oder Steuerungen können eine längere Vorlaufzeit haben.

A: Ein oft übersehener Bestandteil des Potenzialausgleichs ist die elektrische Durchgängigkeit zwischen Drahtseil und Haken. Zwischen Haken und Drahtseil muss eine zuverlässige elektrische Verbindung gewährleistet sein, um elektrostatische Entladungen zu vermeiden, wenn sich der Haken dem Lastgut nähert. An der Verbindungsstelle von Drahtseil und Haken ist eine Erdungsbürste (Kohle- oder Kupferbürste, Anpressdruck ≥ 15 N) zu installieren; der Querschnitt des Erdungsleiters darf 4 mm² nicht unterschreiten. Die Metallrollen des Rollenblocks sind ebenfalls in das Potenzialausgleichssystem einzubeziehen; am Lagergehäuse der Seilrollen wird eine Verbindungsleitung BVR-6 mm² zum Katzfahrwerkrahmen hergestellt. Auf beiden Seiten isolierender Bauteile wie Gummipuffer und elastischer Kupplungen ist jeweils eine Überbrückungsleitung BVR-10 mm² zu verlegen.

TN-S-Netz und Überspannungsschutz mit SPD

Die Niederspannungsverteilung des Krans sollte im TN-S-System (Drehstrom mit fünf Leitern) ausgeführt werden. Dabei werden der Neutralleiter N und der Schutzleiter PE ab dem Sternpunkt des Transformators vollständig getrennt verlegt; der PE-Leiter wird am Einspeiseschrank des Krans zusätzlich geerdet. Der entscheidende Vorteil des TN-S-Systems: Im Normalbetrieb fließt kein Strom über den PE-Leiter (der N-Leiterstrom führt nicht über den PE-Leiter). Alle Gehäuse sind über den PE-Leiter direkt mit der Erdungsanlage verbunden. Bei einem Isolationsfehler bildet der Fehlerstrom über die PE-Erdung einen Kurzschlusskreis, der den übergeordneten Leistungsschalter oder die Sicherung auslöst und den fehlerhaften Stromkreis abschaltet. Der Mindestquerschnitt des PE-Leiters richtet sich nach DIN VDE 0100-540: Bei Phasenleiterquerschnitt S ≤ 16 mm² gilt PE = S; bei 16 mm² < S ≤ 35 mm² gilt PE = 16 mm²; bei S > 35 mm² gilt PE = S/2.

Überspannungsschutzgeräte (SPD) werden im Einspeiseschrank des Krans sowie an den Stromversorgungseingängen kritischer Geräte installiert. Am Hauptschalter im Einspeiseschrank wird ein Typ-I-SPD (Wellenform 10/350 μs, Stoßstrom Iimp ≥ 25 kA) eingesetzt, um die enorme Überspannungsenergie direkter Blitzeinschläge abzuleiten. An den Stromversorgungseingängen kritischer Geräte (SPS, Frequenzumrichter, Encoder, Sensoren) werden Typ-II-SPDs (Wellenform 8/20 μs, Nennableitstoßstrom In ≥ 20 kA) installiert, um die Restspannung auf ein für die Geräte verträgliches Niveau (< 1,5 kV) zu begrenzen. Die Anschlusslänge der SPDs darf 0,5 m nicht überschreiten; die Verdrahtung erfolgt sternförmig nach dem Prinzip „L/N/PE“. Vorgeschaltet ist jedem SPD ein Überstromschutz (Leistungsschalter oder Sicherung), dessen Nennstrom den maximalen Rückwärtsschutzwert des SPD nicht überschreiten darf.

Auch Signalleitungen benötigen einen Überspannungsschutz: Analogeingänge der SPS (4–20 mA), Encoder-Impulssignale, Kommunikationsbusse (PROFINET, RS485) und Sensorsignalleitungen sind an beiden Enden mit Signal-SPDs auszustatten. Signal-SPDs müssen einen Nennableitstoßstrom In ≥ 5 kA, eine Reaktionszeit ≤ 1 ns und eine Einfügungsdämpfung ≤ 0,5 dB aufweisen. An den Ausgangskabeln der Frequenzumrichter sind zusätzlich Ausgangsdrosseln und dv/dt-Filter zu installieren, um die durch die PWM-Taktung erzeugten Spannungsspitzen zu unterdrücken, die sonst auf die Motorisolierung und das Erdungssystem gekoppelt würden. Alle SPDs müssen über eine Statusanzeige verfügen (grün = normal, rot = Störung); die Anzeige ist jährlich vor Beginn der Gewittersaison zu prüfen.

Prüfung und Wartung vor der Gewittersaison

Die Prüfung und Wartung des Blitzschutz- und Erdungssystems erfolgt in einem jährlichen Zyklus. Vor jeder Gewittersaison (März–April) ist eine umfassende Prüfung durchzuführen, die folgende Punkte umfasst: Messung des Erdungswiderstands (Dreipolmethode, Grenzwert ≤ 4 Ω), Prüfung der elektrischen Durchgängigkeit der Ableitungen (Gesamtwiderstand ≤ 1 Ω), Sichtprüfung der Überbrückungsleitungen (auf Korrosion, lose Verbindungen, Drahtbrüche) sowie Kontrolle des Anziehdrehmoments der Schrauben an den Potenzialausgleichs-Klemmenleisten (M8-Schrauben: Drehmoment ≥ 20 N·m; M10: ≥ 35 N·m). Die Prüfergebnisse sind zu dokumentieren und in einer Gesundheitsakte des Blitzschutzsystems abzulegen. Wird der Erdungswiderstand zwei Jahre in Folge nicht eingehalten, ist die Erdungsanlage aufzurüsten.

Bei der regelmäßigen Inspektion sind drei besonders gefährdete Stellen zu kontrollieren. Erstens die Verbindungspunkte zwischen Überbrückungsleitungen und Stahlkonstruktion: Schrauben neigen unter Vibration zum Lösen und sind mindestens einmal jährlich nachzuziehen und mit Schraubensicherungslack (z. B. Loctite 243, mittlere Festigkeit) zu sichern. Zweitens die Erdungsanschlüsse der Schleppleitung: Das Gehäuse der Schleppleitung ist während des Betriebs ständigen Vibrationen ausgesetzt, was zu Ermüdungsbrüchen der Erdungsschrauben führen kann. Drittens der Potenzialausgleich im Führerhaus: Das Führerhaus ist eine flexibel aufgehängte Konstruktion; die mitgeführten Kabel können durch die Bewegung die Isolierung beschädigen. Bei der monatlichen Geräteprüfung ist eine Sichtprüfung der Erdungsleitungen aufzunehmen, um sichtbare Fehler wie Kabelbrüche, oxidierte Verbindungen oder beschädigte Isolierungen zu erkennen.

Das Lebenszyklusmanagement der SPDs ist ebenso wichtig. Die Erdungs- und Isolationsprüfungen bei der elektrischen Inbetriebnahme vor Ort sind die Grundlage für den zuverlässigen Betrieb des Blitzschutzsystems; die dort beschriebenen Isolationsprüfverfahren finden Sie auch im verwandten Artikel Elektrische Inbetriebnahme von Krananlagen – vom Einsteiger zum Profi. Die in den SPDs verbauten Varistoren und Gasentladungsableiter degradieren mit der Zeit durch wiederholte Stoßstrombelastung; die typische Lebensdauer beträgt 5–8 Jahre (oder Austausch nach 20 kumulierten Nennstoßströmen). Zeigt die Statusanzeige eines SPD rot, ist es sofort zu ersetzen. SPDs ohne Statusanzeige sind jährlich vor der Gewittersaison mit einem SPD-Tester auf Leckstrom zu prüfen (Austausch bei Leckstrom über 1 mA oder Kurzschluss des Varistors). Beim Austausch eines SPD ist die Stromversorgung zwingend abzuschalten; Arbeiten unter Spannung sind verboten. Die Blitzschutzsysteme von Kelude werden bei Lieferung mit Ersatz-SPDs (je ein Typ-I- und ein Typ-II-SPD pro Anlage) sowie einem Prüfprotokoll ausgeliefert; der Betreiber muss lediglich die vierteljährlichen Eintragungen gemäß Protokoll vornehmen.

Häufige Fragen zum Blitzschutz bei Kranen