Die Alternative zu Leitungswagen: Energiekettensysteme

Bei Leitungswagen auch Kabelwagen oder Festoon Systeme genannt hängen die Leitungen bei Wind und Wetter an Kranen ungeschützt. Die Leitungen selbst und die Leitungswagen sind schwankenden Temperaturen sowie Sand und Salz (bei Außenanlagen) ausgesetzt. Durch Windeinfluss können sich die Leitungen leicht verheddern, was dann schnell zu Betriebsstillständen führt. igus bietet eine sichere und modulare Alternative zu Leitungswagen an Krananlagen, mit der Sie Leitungenlänge sparen und Stillstandzeiten vermeiden können. Energie, Daten, LWL, Öl und Luft werden in einem System sicher geführt. Mehr als 1.300 STS und über 6.500 RTG/RMG ASC Krane sind mit Energieketten ausgerüstet worden.

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Whitepaper: Effiziente Energiezuführungen für Stahlwerkskrane

Kunststoff-Energieketten im Vergleich zu Leitungswagen

In diesem Whitepaper können Sie folgende Themen finden:

Vorteile und Nachteile von Energiekettensystemen und Leitungswagen für Stahlwerkskrane
Die innovativste Lösung für Stahlwerkskrane
Technologischer Ausblick: Rollen-Energieketten

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Energieketten oder Festoon Systeme?

Zuverlässiges und dynamisches Leitungsmanagement gehört zu den größten Herausforderungen in der modernen Krantechnik. Praktisch alle Arten von Krananwendungen sehen sich verstärkten Anforderungen bezüglich Verfahrwegen, Geschwindigkeiten und Präzision gegenüber. Auf dem internationalen Markt für Brückenkrane, wo unterschiedliche Normen eine Rolle spielen, suchen Hersteller und Endnutzer nach Elektrifizierungslösungen, die an unterschiedliche Szenarien angepasst werden können. Fällt die Wahl also eher auf eine Energiekette oder Festoon Systeme?

Stromversorgungsvarianten

Während die Komponenten modular sein müssen, sollten sie sich auch durchgängig leicht montieren lassen, wenig Wartung erfordern und kostengünstig sein. Ingenieure setzen oft zwei Stromversorgungsvarianten ein, um diesen Anforderungen möglichst gerecht zu werden: Festoon Systeme und Energieketten.

Festoon Systeme

Festoon Systeme sind so konzipiert, dass sie eine direkte Elektrifizierung mit flachen oder runden Leitungen ermöglichen. Die Leitungen in Festoons hängen an Laufkatzen, die am Ende der Kranschiene gestapelt werden. Während diese Struktur eine definierte Linearführung bietet, benötigt sie Platz auf der Kranschiene und begrenzt dadurch die Länge des Kran-verfahrweges, der innerhalb eines bestimmten räumlichen Rahmens erzielt werden kann. Da die Leitungen grundsätzlich in Bündeln zusammengefasst sind, sind Austausch oder Ergänzung ein zeitaufwändiges Verfahren. Das Festoon-Design umfasst auch eine Reihe verknüpfter Komponenten, wie Räder, Zugseile, Gummiseile und Lager. Jedes einzelne Teil erfordert regelmäßige Wartung und Schmierung, besonders wenn es rauen Betriebsumgebungen ausgesetzt ist.

Festoon: ca. 115 m Kabel für 115 % Verfahrwegslänge ca. 3.000 m Länge für die Kabelschlaufen

Das Prinzip der Festoon Systeme

In Festoon Systemen hängen die Leitungen und Schläuche lose, wenn sie geführt werden. Ohne Schutz können die Leitungen schwingen, sich verheddern und in der Kranstruktur hängenbleiben, besonders bei rauer Witterung, was zu teuren Reparaturen führt. Oft verwenden Festoons flache Verbundleitungen, die aus vielen verschiedenen Leitern in einem Mantel bestehen. Wenn diese Leitungen verwendet werden, muss ggfls. die gesamte Verbundleitung ersetzt werden, falls ein Leiter beschädigt wird. Ship-To-Shore- Krane sind beispielsweise häufig mit Festoons ausgestattet. Da diese Anwendungsumgebung starken Winden, heftigen Regenfällen, Eis und anderen widrigen Umständen ausgesetzt ist, sind die Festoon-Nutzer mit hohen Kosten für Reparaturen konfrontiert, die durch Abnutzung und Witterungseinflüsse entstehen. Das bedeutet weitere Standzeiten, die für Wartung und Inspektionen vergeudet werden. Die hängenden Leitungen und die überwiegend in Stahl ausgeführte Struktur von Festoons erfordern auch viel Platz bei der Installation.

Vermeidung von Wartung und Kosten

Um Wartung und Kosten zu vermeiden, die mit der Verwendung von Festoons verbunden sind, setzen die Anwender zunehmend ein alternatives Elektrifizierungssystem ein – die Energiekette. Dank ihrer korrosions- und verschleissfesten Eigenschaften kann es die leistungsfähige e-kette aus Kunststoff mit anspruchsvollen Betriebsumgebungen aufnehmen, hat dennoch ein einfaches Design und lässt sich sehr einfach montieren.

Effizienz der Energiekette

Die Energiekette ist für optimale Effizienz konzipiert. Die Leitungen werden im System sicher mit Innentrennstegen geführt, so dass die Leitungen sich nie überkreuzen und miteinander verheddern können. Zur Zugentlastung sind die Leitungen festgeklemmt und lassen sich leicht und einzeln für Reparatur oder Austausch lösen. Während in Festoons bei einem Leiterschaden ggfls. eine komplette Verbundleitung ausgewechselt werden muss, muss bei e-ketten nur die eine beschädigte Leitung ausgetauscht werden. Da die e-kette keinen Schleifenbahnhof erfordert, benötigt ein zentral montiertes e-kettensystem ungefähr 50 Prozent weniger Leitung als ein Festoon-System. Dies verringert mechanische Beanspruchung, Systemgewicht und Anschaffungskosten erheblich. Ohne Hängeschleifen ist der erforderliche Arbeitsbereich auch deutlich kleiner als bei Festoon Systemen – hervorzuheben bei Anwendungen mit eingeschränktem Platz.

Vereinfachte Montage

Die Montage wird mit der e-kette wirklich vereinfacht: Eine Führungsrinne wird auf dem Kranträger montiert, die e-kette mit Leitungen befüllt und dann auf die Rinne montiert. Der Mitnehmer ist an der Katze befestigt und die Leitungen werden zu ihren Verbindungsstellen geführt. e-ketten können bereits vom Energiekettenhersteller mit Leitungen befüllt werden, was die Montage sogar noch einfacher macht. Horizontale, vertikale, Dreh- und dreidimensionale Bewegungen sind auch möglich. Während Festoonräder, Gummiseile und Lager sich abnutzen und Austausch oder Schmierung erfordern, sind die Ketten wartungsfrei und benötigen nur grundlegende visuelle Überprüfungen, um zu gewährleisten, dass das System in einwandfreiem, betriebsfähigem Zustand ist.

Energieketten führen und schützen

Die Energiekette ist so konstruiert, dass sie Leitungen vor Schmutz und extremen Witterungsbedingungen schützt. Aufgrund ihres sauberen und haltbaren Designs kann die e-kette nachweislich den schwierigsten Umgebungen standhalten. Wind kann dem System nichts anhaben, denn die Leitungen sind sicher geführt und können nirgends verhaken. Der vordefinierte Biegeradius verhindert zudem, dass die Leitungen über den vom Hersteller empfohlenen Biegeradius hinaus gebogen werden, was bei frei hängenden Festoons manchmal passiert. Als zusätzlichen Schutz sind die Ketten für extrem lange Verfahrwege mit integrierten Rollen erhältlich sowie mit Spezialmaterialien für chemische Beständigkeit. Die robuste Energiekette lässt sich auf unterschiedlichste Weise konfigurieren, von der Verwendung an Hubkatzen bei hohen Geschwindigkeiten bis zur Handhabung langer Verfahrwege mit besonderen Anforderungen. Dieses Bausteinprinzip kann bei einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, sowohl bei Portalkranen im Außen- und Brückenkranen im Innenbereich.

Worin unterscheiden sich Energiekettensysteme und Leitungswagen?

Wir haben Energiekettensysteme und Leitungswagen an einer 100 m Anlage verglichen:

Energiekettensysteme

Bei der Lösung mit Energieketten werden die Leitungen in der Mitte des Verfahrweges in die e-kette eingespeist. Die e-kette wird auf halber Stecke geschoben bzw. gezogen.

Leitungslängen/Platzbedarf

Ca. 50 % weniger Leitung (52 m Leitungslänge bei mittiger Einspeisung und ca. 100 m Verfahrweg)
Ca. 800 mm Systemhöhe
Ca. 10 % weniger Stahlbau (für den Kabelbahnhof)

Beeinflussung der Kran-Trägerkonstruktion
Kein Leitungsbahnhof erforderlich

Dynamische Parameter
Rollende Energieketten können mit über 600 m/min Geschwindigkeit und mit über 2 m/sec2 Beschleunigung betrieben werden.

Sichere Führung der Leitungen
Leitungen sind in der Energiekette sicher geführt und können sich an keiner Stelle verfangen.

Leitungswagen

Bei einem Leitungswagen-System werden die Leitungen am Ende des Verfahrwegs befestigt und die Leitungsschlaufen werden von der Katze über den gesamten Weg gezogen.

Leitungslängen/Platzbedarf

Ca. 115 m Kabel (115 % Verfahrwegslänge) für 100 m Verfahrweg
Ca. 3.500 mm Länge für die "Kabelschlaufen“, Systemhöhe ca. 5.000 mm

Beeinflussung der Kran-Trägerkonstruktion
Leitungsbahnhof ist erforderlich

Dynamische Parameter
Kabelwagenanlagen kommen bei Geschwindigkeiten von 240 m/min und Beschleunigungen von mehr als 0,8 m/sec2 an ihre Grenzen.

Sichere Führung der Leitungen
Kabel hängen unkontrolliert und können sich in der Kranstruktur verfangen (z.B. durch Wind).

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Ausgewählte Anwendungsbeispiele

Bulkhandling Kran mit strapazierfähiger Energieführungskette
Auf 441 Metern Verfahrweg bei einer max. Beschleunigung von 01 m/sek² wurden für die Hauptstrom- und Datenversorung eine Motorleitungstrommel und somit Schleifringe eingesetzt. Aufgrund des hohen Wartungsaufwands entschied sich der Betreiber für eine neue Rollen-Energieführungskette sowie ausfallsichere chainflex Leitungen. Das ist nicht nur einfacher und sicherer, als die zuvor eingesetzte Motorleitungstrommel, es ermöglicht auch die Datenversorgung mit Lichtwellenleitern.

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Individuell konstruierte Lösung für STS-Krane
Diese STS Anwendung ist starkem Wind ausgesetzt und benötigt daher eine Energieversorgung, die diesen Einsatzbedingungen zuverlässig standhält. Wichtig war dem Kunden dabei, dass die Leitungen – trotz doppeltem Auslegerdrehpunkt des Krans - stets sicher und kontrolliert geführt werden. igus konstruierte und testete eine maßgefertigte Lösung, die im Anschluss gemeinsam mit dem Kranbauer installiert wurde: Nun sind eine P4 Energieführung sowie verschiedenen chainflex Leitungen von igus im Einsatz, die mit einer Geschwindigkeit von bis zu 240 m/min auf 117 Metern Verfahrweg Leitungen führen.

Über 10 Jahre störungsfrei im Einsatz
Bei diesem RTG Kran funktioniert das eingesetzte e-ketten System von igus seit über 10 Jahren störungsfrei, ohne auch nur ein Teil der Energieführungskette ausgetauscht werden musste. Auf 19,2 Metern Verfahrweg mit einer Geschwindigkeit von 70 m/min und einer Beschleunigung von 0,7 m/sek² hält das System, was es verspricht: zuverlässige Leitungsführung. Mit der Energieführungskette werden verschiedene chainflex Leitungen geführt, da diese speziell für bewegte Anwendungen entwickelt sind.