Mehrfach eingeschierte Hakenflasche eines Raupenkrans: Das Hubseil wird mehrfach zwischen den Seilrollen am Auslegerkopf und den Rollen der Hakenflasche geführt. So verteilt sich die Belastung auf mehrere tragende Seilstränge.
Foto: Manfred Haiduk
Die Einscherung beschreibt, wie das Hubseil eines Krans über die Seilrollen am Auslegerkopf und an der Hakenflasche geführt wird. Läuft das Seil mehrfach zwischen dem oberen Rollenpaket und der Hakenflasche hin und her, entstehen mehrere tragende Seilstränge. Diese verteilen die zu hebende Last auf das Hubseilsystem.
Vereinfacht gesagt: Nicht ein einzelner Seilstrang muss die gesamte Last aufnehmen. Mehrere Seilstränge tragen gemeinsam. Das zugrunde liegende Prinzip entspricht einem Flaschenzug.
Auf einen Blick
Eine höhere Einscherung ermöglicht es dem Hubwerk, größere Lasten zu bewegen. Gleichzeitig wird die Bewegung der Hakenflasche langsamer. Welche Einscherung zulässig und erforderlich ist, legt der Kranhersteller für die jeweilige Krankonfiguration fest.
Was bedeutet „einscheren“?
Beim Einscheren wird das Hubseil nach einem festgelegten Schema durch die Seilrollen geführt. Am Kopf des Auslegers befindet sich ein Rollenpaket. Ein weiteres Rollenpaket ist Bestandteil der Hakenflasche.
Das Hubseil läuft abwechselnd über eine obere und eine untere Seilrolle. Je nach gewünschter Einscherung wird dieser Weg mehrfach wiederholt. Dadurch können beispielsweise zwei, vier, sechs, acht oder noch mehr tragende Seilstränge entstehen.
Im Kranbetrieb spricht man entsprechend von einer zweifachen, vierfachen, sechsfachen oder achtfachen Einscherung. Eine vierfache Einscherung bedeutet grundsätzlich, dass vier Seilstränge an der beweglichen Hakenflasche tragen.
Bei großen Kranen und besonders schweren Hüben können erheblich mehr Seilstränge erforderlich sein.
Ein einfaches Beispiel
Angenommen, Hakenflasche und Last wirken zusammen mit einer Gewichtskraft, die vereinfacht einer Masse von 20 Tonnen entspricht.
Bei nur einem tragenden Seilstrang müsste dieser Strang annähernd die gesamte Last aufnehmen. Bei vier tragenden Seilsträngen verteilt sie sich theoretisch auf vier Stränge. In einem stark vereinfachten Rechenmodell entfielen damit etwa fünf Tonnen auf jeden Seilstrang.
Die tatsächlichen Kräfte lassen sich jedoch nicht allein durch eine einfache Division bestimmen. Unter anderem wirken sich Reibung an den Seilrollen, die Lage des festen Seilendes, die Seilführung und der Wirkungsgrad des gesamten Seiltriebs aus.
Wichtig: Die vereinfachte Rechnung erklärt nur das physikalische Grundprinzip. Für die zulässige Belastung gelten ausschließlich die Traglasttabellen, Einscherschemata und Betriebsanleitungen des Herstellers.
Warum wird das Hubseil mehrfach eingeschert?
Die Last verteilt sich auf mehrere Seilstränge
Mehrere tragende Seilstränge teilen sich die Belastung. Dadurch sinkt grundsätzlich die Zugkraft, die der einzelne Seilstrang aufnehmen muss.
Das Hubwerk kann größere Lasten bewegen
Die Hubwinde und das Hubseil besitzen jeweils eine begrenzte zulässige Seilzugkraft. Soll eine größere Last gehoben werden, muss diese Kraft auf ausreichend viele tragende Seilstränge verteilt werden.
Eine schwere Last kann deshalb eine höhere Einscherung erfordern als eine leichte Last.
Die Hubgeschwindigkeit verändert sich
Mehr Seilstränge bedeuten nicht nur eine andere Kraftverteilung. Sie beeinflussen auch die Geschwindigkeit der Hakenflasche.
Je höher die Einscherung ist, desto mehr Seil muss die Hubwinde bewegen, damit die Hakenflasche eine bestimmte Strecke zurücklegt.
Warum wird die Hakenflasche bei höherer Einscherung langsamer?
Zieht die Hubwinde das Seil ein, verteilt sich diese Seilbewegung auf alle tragenden Seilstränge.
Bei einer idealisierten vierfachen Einscherung muss die Winde ungefähr vier Meter Seil einziehen, damit sich die Hakenflasche um einen Meter hebt. Bei einer achtfachen Einscherung werden für denselben Hakenweg ungefähr acht Meter Seilbewegung benötigt.
Daraus ergibt sich ein grundlegender Zusammenhang:
Wenige Seilstränge ermöglichen eine höhere Hubgeschwindigkeit. Viele Seilstränge ermöglichen eine höhere Belastbarkeit des Hubseilsystems, verringern aber die Geschwindigkeit der Hakenflasche.
Die Einscherung wird deshalb nicht nach dem Grundsatz „so viel wie möglich“, sondern passend zum geplanten Hub gewählt.
Was ist ein tragender Seilstrang?
Als Seilstrang wird ein Abschnitt des Hubseils innerhalb der Seilführung bezeichnet. Entscheidend ist jedoch nicht, wie viele Seilabschnitte von außen sichtbar sind. Maßgeblich ist, wie viele davon die bewegliche Hakenflasche tatsächlich tragen.
Die Zahl der tragenden Seilstränge ergibt sich aus dem vorgeschriebenen Einscherschema. Dabei spielt auch eine Rolle, wo das feste Ende des Hubseils befestigt ist.
Die Strangzahl darf deshalb nicht allein durch das Zählen sichtbarer Seile geschätzt werden.
Welche Aufgabe haben die Seilrollen?
Die Rollen am Auslegerkopf und in der Hakenflasche werden auch Seilscheiben genannt. Sie führen das Hubseil und verändern seine Laufrichtung.
Eine Hakenflasche für schwere Lasten besitzt häufig zahlreiche nebeneinanderliegende Seilscheiben. Dadurch können unterschiedliche Einscherungen hergestellt werden.
Die große Zahl der Rollen bedeutet allerdings nicht automatisch, dass bei jedem Einsatz sämtliche Seilscheiben belegt werden. Welche Rollen verwendet werden, hängt unter anderem ab von:
- der geplanten Last,
- der zulässigen Seilzugkraft,
- der verwendeten Hakenflasche,
- der verfügbaren Seillänge,
- der Auslegerkonfiguration,
- den Vorgaben des Herstellers.
Nicht jede Hakenflasche passt zu jeder Einscherung
Hakenflaschen unterscheiden sich unter anderem durch ihre Tragfähigkeit, ihr Eigengewicht, die Zahl und Größe ihrer Seilscheiben sowie die Art des Lasthakens.
Der Hersteller legt fest, welche Hakenflasche mit welchem Hubseil und welcher Einscherung verwendet werden darf. Ebenso ist vorgegeben, welche Seilscheiben zu belegen sind und an welcher Stelle das feste Seilende befestigt wird.
Für leichte Lasten kann eine kleinere Hakenflasche ausreichen. Für schwere Hübe wird dagegen häufig eine größere Flasche mit mehr Seilscheiben benötigt.
Das Eigengewicht der Hakenflasche gehört zur gesamten am Kran wirkenden Last. Es steht daher nicht zusätzlich als nutzbare Tragfähigkeit zur Verfügung.
Die Einscherung gehört zur Krankonfiguration
Die Einscherung darf nie isoliert betrachtet werden. Sie ist Bestandteil der vollständigen Krankonfiguration.
Dazu gehören unter anderem:
- Kranbauart und Krantyp,
- Auslegerlänge und Auslegerstellung,
- Ausladung,
- Gegengewicht,
- Abstützbasis,
- Hubseil und Hubwinde,
- Hakenflasche,
- Einscherung,
- zulässige Traglast.
Das Traglastdiagramm und die Kransteuerung gehen von einer bestimmten Konfiguration aus. Dazu kann auch eine festgelegte Mindestzahl tragender Seilstränge gehören.
Ein Kran kann daher nicht allein deshalb jede Last heben, weil seine grundsätzlich angegebene maximale Tragfähigkeit ausreichend erscheint.
Eine höhere Einscherung macht nicht den gesamten Kran tragfähiger
Eine höhere Einscherung erhöht die Belastbarkeit des Hubseil- und Windensystems. Sie hebt jedoch nicht die übrigen Grenzen des Krans auf.
Begrenzend bleiben beispielsweise:
- die Standsicherheit des Krans,
- die Tragfähigkeit des Auslegers,
- das zulässige Lastmoment,
- die Belastung von Oberwagen und Drehverbindung,
- die vorhandene Ballastierung,
- die zulässige Traglast bei der jeweiligen Ausladung.
Erlaubt das Traglastdiagramm bei einer bestimmten Ausladung nur 30 Tonnen, darf der Kran dort nicht allein durch eine höhere Einscherung 40 Tonnen heben.
Die Einscherung sorgt dafür, dass das Hubseilsystem die vorgesehene Last aufnehmen kann. Ob der gesamte Kran diese Last heben darf, ergibt sich aus der vollständigen Krankonfiguration und dem Traglastdiagramm.
Was bedeutet „umrollen“?
Soll die Zahl der tragenden Seilstränge geändert werden, muss das Hubseil nach einem anderen Schema durch die Seilscheiben geführt werden. Im Kranbetrieb wird dieser Vorgang häufig als Umrollen bezeichnet.
Das kann notwendig werden, wenn ein Kran zunächst leichte Lasten bewegt und anschließend einen erheblich schwereren Hub ausführen soll. Umgekehrt kann eine hohe Einscherung zurückgebaut werden, wenn danach leichtere Lasten schneller bewegt werden sollen.
Das Umrollen kann erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand verursachen. Bei großen Hakenflaschen und hohen Strangzahlen müssen lange Seilabschnitte kontrolliert durch zahlreiche Seilscheiben geführt werden.
Die benötigte Einscherung sollte deshalb bereits bei der Einsatz- und Kranplanung berücksichtigt werden.
Warum arbeitet man nicht immer mit der höchsten Einscherung?
Eine möglichst hohe Strangzahl wäre nicht automatisch die beste Lösung. Sie bringt auch praktische Nachteile mit sich:
- Die Hakenflasche bewegt sich langsamer.
- Für jeden Meter Hakenweg muss die Winde mehr Seil bewegen.
- Das Ein- und Umrollen benötigt Zeit.
- Eine große Hakenflasche besitzt ein höheres Eigengewicht.
- Die Hakenflasche benötigt mehr Raum.
- Die mögliche Hakenhöhe kann beeinflusst werden.
- Bei leichten Lasten kann die schwere Hakenflasche unnötig und unpraktisch sein.
Gewählt wird daher die Einscherung, die für den jeweiligen Hub erforderlich und vom Hersteller zugelassen ist.
Reibung und Wirkungsgrad
In einem idealen Flaschenzug würde sich die Last gleichmäßig auf alle tragenden Seilstränge verteilen. In der Realität treten jedoch Verluste auf.
Das Hubseil wird an jeder Seilscheibe umgelenkt und gebogen. Zusätzlich entstehen Reibungen in den Rollenlagern und zwischen Seil und Seilrille. Deshalb lässt sich eine mehrfache Einscherung nicht als vollständig verlustfreier Flaschenzug betrachten.
Diese Einflüsse werden bei der Auslegung des Krans und seiner zulässigen Traglasten berücksichtigt.
Warum muss das Hubseil genau nach Schema eingeschert werden?
Das Hubseil muss exakt nach dem vom Hersteller vorgegebenen Einscherschema geführt werden.
Eine fehlerhafte Seilführung kann unter anderem dazu führen, dass:
- Seilstränge ungleichmäßig belastet werden,
- die Hakenflasche schief steht,
- das Seil an Bauteilen scheuert,
- Seilscheiben falsch oder einseitig belastet werden,
- das Seil nicht sauber in den Seilrillen liegt,
- die vorgesehene Tragfähigkeit des Hubseilsystems nicht erreicht wird.
Auch eine Hakenflasche, bei der das Hubseil nicht korrekt eingeschert ist oder die Seilstränge ungleichmäßig belastet werden, kann auffällig schief stehen.
Nach dem Einscheren oder Umrollen muss daher kontrolliert werden, ob das Seil sauber, unverdreht und entsprechend dem vorgeschriebenen Verlauf in allen Seilscheiben liegt.
Warum kann sich eine Hakenflasche verdrehen?
Bei langen freien Seillängen kann sich eine Hakenflasche drehen oder aufschaukeln. Mögliche Ursachen sind unter anderem Wind, Bewegungen der Last, im Hubseil vorhandene Drehkräfte oder eine ungünstige beziehungsweise fehlerhafte Seilführung.
Die Einscherung muss deshalb nicht nur die benötigte Zahl tragender Seilstränge herstellen. Sie muss auch geometrisch sauber und entsprechend den Herstellervorgaben ausgeführt sein.
Einscherung bei verschiedenen Kranarten
Mobilkran
Beim Mobilkran läuft das Hubseil von der Hubwinde über die Seilrollen am Auslegerkopf zur Hakenflasche. Je nach Last und Kranrüstung wird die Hakenflasche mit unterschiedlich vielen tragenden Seilsträngen betrieben.
Raupenkran
Große Raupenkrane werden häufig für besonders schwere Lasten eingesetzt. Entsprechend umfangreich können ihre Rollenpakete, Hakenflaschen und Einscherungen ausfallen.
Turmdrehkran
Auch beim Turmdrehkran kann zwischen unterschiedlichen Seilführungen gewechselt werden. Je nach Krantyp dient eine Umscherung beispielsweise dazu, zwischen höherer Tragfähigkeit und höherer Hubgeschwindigkeit zu wechseln.
Brücken- und Portalkran
Bei Hallen-, Brücken- und Portalkranen werden ebenfalls mehrsträngige Flaschenzugsysteme verwendet. Das physikalische Grundprinzip bleibt gleich: Mehr tragende Seilstränge verringern die Belastung des einzelnen Strangs und zugleich die Geschwindigkeit der beweglichen Unterflasche.
Beispiel aus der Praxis
Ein Mobilkran soll zunächst mehrere leichte Bauteile heben. Dafür kann eine niedrige Einscherung ausreichen. Die Hakenflasche bewegt sich vergleichsweise schnell, wodurch kurze Arbeitsspiele möglich sind.
Später soll derselbe Kran ein deutlich schwereres Bauteil aufnehmen. Ob dieser Hub zulässig ist, hängt nicht nur von Ausladung, Auslegerlänge, Ballastierung und Abstützung ab. Auch die Einscherung muss für die Last ausreichen.
Ist die Zahl der tragenden Seilstränge zu gering, kann die zulässige Seilzugkraft überschritten werden – selbst wenn der Kran bei der vorhandenen Ausladung grundsätzlich eine entsprechende Tragfähigkeit besitzt.
Vor dem Hub müssen deshalb gegebenenfalls die Einscherung geändert und eine andere Hakenflasche montiert werden.
Sicherheit und Kontrolle
Das Einscheren und Umrollen darf nur von entsprechend unterwiesenen und qualifizierten Personen ausgeführt werden.
Vor dem Kranbetrieb ist unter anderem zu prüfen:
- Ist die vorgesehene Hakenflasche montiert?
- Entspricht die Zahl der tragenden Seilstränge der geplanten Last?
- Wurde das Einscherschema des Herstellers eingehalten?
- Liegt das Hubseil sauber in allen verwendeten Seilscheiben?
- Ist das feste Seilende ordnungsgemäß befestigt?
- Sind Hubseil, Seilrollen und Befestigungspunkte ohne erkennbare Schäden?
- Stimmen die tatsächliche Krankonfiguration und die Eingaben in der Kransteuerung überein?
Eine falsch ausgeführte oder in der Kransteuerung falsch angegebene Einscherung kann dazu führen, dass die Steuerung von einer anderen Konfiguration ausgeht als tatsächlich vorhanden ist.
Abgrenzung zu den Anschlagmitteln
Die Einscherung betrifft das Hubseil und seine Führung innerhalb des Hubwerks.
Anschlagmittel verbinden dagegen den Kranhaken beziehungsweise die Hakenflasche mit der eigentlichen Last. Dazu zählen beispielsweise Anschlagketten, Drahtseilgehänge, Hebebänder und Rundschlingen.
Beide Systeme sind für den Hub notwendig, erfüllen aber unterschiedliche Aufgaben:
- Die Einscherung überträgt und verteilt Kräfte innerhalb des Hubwerks.
- Die Anschlagmittel stellen die Verbindung zwischen Kranhaken und Last her.
Fazit
Die Einscherung ist die festgelegte Führung des Hubseils über die Seilrollen am Auslegerkopf und an der Hakenflasche.
Durch das mehrfache Hin- und Herführen des Hubseils entstehen mehrere tragende Seilstränge. Sie verteilen die Last und ermöglichen es dem Hubwerk, größere Gewichte zu bewegen. Gleichzeitig sinkt mit zunehmender Strangzahl die Geschwindigkeit der Hakenflasche.
Die Einscherung muss zur Last, zur Hakenflasche, zum Hubseil, zur Hubwinde und zur gesamten Krankonfiguration passen. Maßgeblich sind stets das Einscherschema, die Traglasttabellen und die Betriebsanleitung des jeweiligen Kranherstellers.
Merksatz: Je schwerer die Last, desto mehr tragende Seilstränge können erforderlich sein. Mehr Seilstränge erhöhen jedoch nicht automatisch die Tragfähigkeit des gesamten Krans.
Siehe auch
- Hakenflasche
- Tragfähigkeit eines Krans
- Traglastdiagramm
- Anschlagmittel
- Ausleger
- Mobilkran
- Raupenkran
- Turmdrehkran
- Abstützbasis
Quellen und weiterführende Hinweise
- Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung: DGUV Grundsatz 309-001 „Prüfung von Kranen“, insbesondere die Prüfpunkte zu Hubwerk, Hubseil, Seiltrieb, Hakenflasche und Einscherung: DGUV Grundsatz 309-001
- Für die konkrete Einscherung eines Krans sind die Betriebsanleitung, das Einscherschema und die Traglastunterlagen des jeweiligen Herstellers maßgeblich.