Arbeiten an einem Langspleiß
Technik

Langspleiß bei Seilbahnseilen – Teil 2

Im Rahmen der 5. Internationalen Stuttgarter Seiltage, die im März des vergan­genen Jahres gemeinsam mit der OIPEEC-Konferenz 2015 stattgefunden haben, hat Bruno Longatti, Technischer Leiter beim Schweizer Seilhersteller Fatzer AG, ein vielbeachtetes Referat über den Stand von Wissenschaft und Technik des Langspleißes von Seilbahnseilen gehalten.

von: Bruno Longatti - Fatzer AG

Die ISR veröffentlicht diesen Beitrag in drei Teilen: No linkhandler TypoScript configuration found for key tx_news..6, Teil 2 in dieser Ausgabe und Teil 3 in ISR 3/2016 .

3 Einflussfaktoren

3.1 Grundgedanken zur Funktionsfähigkeit eines Langspleißes

Um einen Spleiß und damit seine Funktionsfähigkeit beurteilen zu können, ist es notwendig alle möglichen Einflussfaktoren zu kennen.

Die nachfolgende Auflistung der Einflussfaktoren und deren Gewichtung in Tabelle 1 basiert auf der persönlichen Erfahrung und Einschätzung des Unterzeichnenden. Sie zeigt zudem auch auf, ob für den jeweiligen Punkt eine maßgebliche Vorschrift vorliegt und wie der Einfluss dieses Punktes auf die Funktionsfähigkeit des Spleißes zu bewerten ist.

Die Angaben der Tabelle 1 beantworten somit die in der Einführung (siehe Teil 1, ISR 1/2016) gestellte Frage „Welche Faktoren beeinflussen die Funktionsfähigkeit eines Langspleißes?“ Aus dem Umfang und der Komplexität der Antwort auf diese Frage wird ersichtlich, dass der Spleiß, so wie er bei einer heutigen Seilbahn eingesetzt wird, sehr vielen Einflussgrößen ausgesetzt und damit sehr komplex ist. Dadurch wird es auch offensichtlich, dass es sehr schwierig ist, 

verschiedene Arten der Spleißherstellung miteinander zu vergleichen bzw. gegeneinander zu bewerten.

3.2 Einzelbeurteilung der als hoch bewerteten Einflussgrößen in Bezug auf die Funktionsfähigkeit eines Spleißes

3.2.1 Allgemeine Einflussgrößen

Die aktuell für Europa geltenden Vorschriften betreffend die Ausführung eines betriebssicheren Spleißes sind nach Meinung des Unterzeichnenden genügend. Sie geben entsprechende Vorgaben bezüglich der Gesamtlänge eines Langspleißes, der Länge der Einstecklitzen sowie bezüglich des zulässigen maximalen Sicherheitsfaktors des Seiles, das gespleißt wird.

Zudem gilt zu betonen, dass durch die vorgeschriebenen monatlichen visuellen Inspektionen gewährleistet wird, dass der allgemeine Spleißzustand über die Zeitachse überwacht und beurteilt wird.

Schließlich, da ein Spleiß ein Sicherheitsbauteil ist, muss das Inverkehrbringen mittels Zertifizierung abgedeckt sein.

Damit wäre die in der Einführung (siehe Teil 1, ISR 1/2016) gestellte Frage „Können die aktuell geltenden Vorschriften / Normen / Zertifizierungssysteme sichere Spleißverbindungen gewährleisten?“ mit ja zu beantworten.

3.2.2 Anlagespezifische Einflussgrößen

Bezüglich der anlagenspezifischen Einflussgrößen geben die geltenden EN-Normen einen geeigneten Rahmen. Werden aber – auf Grund der heute immer größeren und längeren Anlagen – gewisse Vorgaben überschritten, was mit entsprechend ausgewiesenen Normabweichungen zulässig ist, so muss diesen Abweichungen mit gezielten Maßnahmen begegnet werden. Wird beispielweise der maximal zulässige Sicherheitsfaktor von 20 überschritten, könnte mit entsprechender Verlängerung des Spleißes sowie der Einsteckendenlängen die grundlegende Sicherheit wieder erreicht werden. 

Komplex wird es, wenn gleich mehrere Einflussgrößen gleichzeitig abweichen sollten.

3.2.3 Seilspezifische Einflussgrößen

Schlaglänge: Die für die Funktion des Spleißes notwendige Normalkraft, mit der die Außenlitzen auf die Kernlitze drücken (siehe Teil 1, ISR 1/2016, Kapitel 2.2, 4. Absatz), ist maßgeblich von der Seilschlaglänge abhängig. Insbesondere nimmt die Radialkraft unter der gleichen Seilspannkraft ab, wenn die Seilschlaglänge größer wird. Im Extremfall, wenn die Seilschlaglänge „unendlich“ lang wird (die Litzen liegen dann parallel zu einander) wird die Radialkraft null, unabhängig davon, wie groß die Seilspannkraft ist! Da aber die Variation der Seilschlaglänge auch andere Funktionen beeinflusst, gilt es auch hier – wie so oft in der Technik – den richtigen Kompromiss zu finden. Im Bereich von Seilbahnseilen wird heute ein Schlaglängenfaktor (Quotient aus Seilschlaglänge und Seildurchmesser) im Bereich von 6,5 bis 7,5 x d gewählt.

Wellenhöhe: Bei der durch Vorformung der Litze erreichten Wellenhöhe gilt klar, dass die effektive Wellenhöhe (die Wellenhöhe der Litze im ausgebauten und entspannten Zustand) immer kleiner sein muss als diejenige, die die Litze im eingebauten Zustand (im fertigen Seil) hat. Dadurch wird sichergestellt, dass die Außenlitzen auch dann, wenn das Seil nicht unter Zug steht, in Folge der Litzenelastizität mit einer kleinen radialen Kraft auf die Kernlitze drücken. Dadurch wird des Weiteren sichergestellt, dass die minimale Reibungskraft im Spleißbereich auch im Fall von fehlender Zugkraft nicht null ist.

Biegesteifigkeit / Litzenkonstruktion: Mit immer dicker werdenden Seilen haben sich auch die Litzenkonstruktionen verändert. Die für die dickeren Seile notwendigen dickeren Litzen weisen jedoch im Allgemeinen eine höhere Biegesteifigkeit und eine geringere Formstabilität auf. Dadurch wird der Betrag der Radialkraft, mit der die Außenlitzen auf den Kern drücken, bei gleicher Zugkraft kleiner und somit wird die für die Spleißfunktion notwendige Reibungskraft ebenfalls kleiner.

3.2.4 Einfluss der beim Spleiß verwendeten Materialien

Jeder Seilhersteller oder jede Firma, welche Seile spleißt, verwendet ihr „eigenes“ Wickelmaterial, mit welchem die Einstecklitzen umwickelt werden. Damit verfolgt man zwei Ziele: 

Zum Einen wird die Einstecklitze durch die Umwicklung dicker, womit sichergestellt wird, dass die Außenlitzen sich nicht berühren (Vermeidung von „Gewölbebildung“) und so die volle Radialkraft auf die Einstecklitze ausüben können (Maximierung der Normalkraft). 

Zum Anderen wird mittels des Wickelmaterials der Reibwert zwischen den Außenlitzen und der Kernlitze beeinflusst bzw. bei der Wahl des richtigen Materials erhöht (Maximierung des Reibungskoeffizienten).

Die Kombination der beiden Maßnahmen ergibt dann die Maximierung der für die Spleißfunktion notwendigen Reibungskraft.

Darüber hinaus muss das gewählte Wickelmaterial sehr widerstandsfähig sowie dauerhaft belastbar sein, da ein Seil und damit auch der Spleiß in einer Seilbahn wiederholten Belastungen wie Biegungen, Seilspannkraftänderungen, Verdrehungen etc. ausgesetzt ist.

3.2.5  Äußere Einflüsse

Es ist hinlänglich bekannt, dass Seilbahnen in den unterschiedlichsten klimatischen Regionen betrieben werden: von den Tropen (hohe Feuchtigkeit, hohe Temperaturen, intensive UV-Einstrahlung usw.) bis zu Gebieten mit sehr tiefen Temperaturen (Eis usw.). Die stark unterschiedlichen klimatischen Bedingungen können sowohl den Reibungskoeffizienten direkt als auch und insbesondere die Lebensdauer des Wickelmaterials beeinflussen. Dementsprechend sollte das Wickelmaterial auch ausgewählt werden.

3.2.6 Schlussbetrachtung bezüglich der Einflussfaktoren

Aus dem oben Erwähnten wird ersichtlich, dass ein Spleiß nur als Gesamtsystem betrachtet werden darf. Demnach dürfen von unterschiedlichen Firmen hergestellte Spleiße auch nur als Ganzes beurteilt und zertifiziert werden.

Erst durch dieses individuelle Zertifizierungsverfahren und auf Grund von langjähriger Erfahrung kann ein Spleißsystem als sicher und damit geeignet für die Anwendung bei Seilbahnen bezeichnet werden.

3.3 Grundgedanken zur Lebensdauer eines Langspleißes

Die Tatsache, dass ein Langspleiß seine Funktion erfüllt, garantiert nicht eine lange Lebensdauer, d. h. die Funktionstüchtigkeit und die Qualität sind voneinander unabhängig!

Die Einhaltung der normativen Vorgaben gewährleistet zwar die Funktionstüchtigkeit eines Spleißes, aber seine Lebensdauer wird von den verwendeten Materialien und vor Allem von der Handfertigkeit und Erfahrung des Ausführenden beeinflusst. In Tabelle 2 sind die Einflussgrößen für die Lebensdauer eines Langspleißes zusammengestellt.

Damit dürfte auch die in der Einführung (siehe Teil 1, ISR 1/2016) gestellte Frage „Welche Faktoren beeinflussen die Lebensdauer ­eines Langspleißes?“ beantwortet sein. Die Lebensdauer eines Spleißes kann nicht durch Normvor­gaben oder Vorschriften erreicht werden, sondern bedingen eine gezielte stete Investition in die für die Spleißherstellung notwendigen Materialien, in die Aus- und Weiterbildung der Spleißer und auch in eine immer öfter individuelle und gezielte Auslegung von Spleißen für Hochleistungsanlagen. All diese Anstrengungen bedingen langjährige Erfahrung, gezielte Versuche und speziell auch den Willen die Qualität stetig zu verbessern. Deshalb kann die nächste in der Einführung (siehe Teil 1, ISR 1/2016) gestellten Frage „Muss ein Langspleiß in der Zukunft anlagenspezifisch abgeschätzt und ausgelegt werden?“ mit ja beantwortet werden. Der beschrittene Weg, dass für Spleiße wie beispielsweise mit einem maximalen Sicherheitsfaktor (Quotient aus Mindestbruchkraft und minimaler Seilspannkraft) > 15 eine entsprechende Anpassung für die Gesamt- sowie Einsteckendenlänge vorgegeben ist, sollte noch weiter individualisiert und ausgeweitet werden.

3.4 Einzelbeurteilung der als hoch bewerteten Einflussgrößen in Bezug auf die Lebensdauer ­eines Spleißes

3.4.1 Allgemeine Einflussgrößen

Bezüglich der Lebensdauer ist in den aktuell für Europa geltenden Vorschriften für die Ausführung eines Spleißes nichts Spezifisches beschrieben. Natürlich gelten unabhängig davon gewisse Sorgfaltspflichten. So muss ein Spleiß eine minimale Lebensdauer erreichen und damit mit den üblichen periodischen visuellen Inspektionen bezüglich seines Zustandes überwacht werden können.

3.4.2 Anlagespezifische Einflussgrößen

Hier gilt es zwei Themen detaillierter zu erläutern. Erstens sind natürlich negative, anlagenspezifische Einflüsse wie Schräglauf, Drall, Vibrationen, unpassende Rillenform, fehlende Einlagenstücke etc. so weit möglich zu verhindern bzw. zu reduzieren. Bei einem häufigen Auftreten solcher negativer Einflüsse kann die Lebensdauer des Spleißes bisweilen signifikant darunter leiden.

Des Weiteren gilt es, im Falle von auftretenden Abweichungen diese klar zu deklarieren, zu bewerten und mit geeigneten Maßnahmen auszugleichen. Vorsicht gilt, falls mehr als eine Abweichung gleichzeitig auftreten; in diesem Fall sind eine Bewertung und die Bestimmung von notwendigen Anpassungen viel schwieriger.

3.4.3 Seilspezifische Einflussgrößen

Es scheint sehr wichtig an dieser Stelle in Erinnerung zu rufen, dass durch die festen Vorgaben des Seilbahnherstellers (Rollenabstand, Mindestbruchkraft, Seilgewicht etc.) und die Vorgaben des Seilherstellers, die einen langen und störungsfreien Betrieb des Seiles anstreben (Konstruktion, Seilschlaglänge etc.) der „Herstellungsspielraum“ weitestgehend erschöpft ist. Es ist deshalb sehr schwierig zu erreichen, dass seilspezifische Parameter nur im Hinblick auf die Spleißlebensdauer verändert werden.

3.4.4 Einfluss der für einen Spleiß verwendeten Materialien

In diesem Bereich lassen sich viele die Lebensdauer eines Langspleißes beeinflussende Faktoren ausmachen und optimieren. Begonnen beim Wickelmaterial für die Einsteckenden über die Unterstützung der Knoten bis zur Grund- sowie Nachschmierung der Knoten etc. sind das alles Punkte, die das Ziel verfolgen, die Pressungen zwischen den Reibpartnern herabzusetzen, um schließlich mit Hilfe auch der Schmierung die Entstehung von Reibkorrosion zu verlangsamen. Genau in diesem Bereich versuchen die einzelnen Firmen, mit individuellen Lösungen die Lebensdauer des Spleißes zu maximieren.

3.4.5 Einfluss des Herstellungsprozesses

Erst durch Festlegung der individuellen Art einer Spleißausführung inklusive Einsteckendenlängen etc. sowie durch die seriöse Arbeit durch gut ausgebildete und instruierte Spleißer wird die Streuung der Qualität eines Spleißes eingegrenzt und fortlaufend verbessert. Da es sich bis heute und mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit auch in Zukunft um Handarbeit handelt, ist diesem Punkt eine sehr große Bedeutung zuzuweisen.

Schließlich gehören zu einem „guten“ Spleiß auch „genügend lange“ Zeit und „genügend viele und gut instruierte“ Helfer, die vom Seilbahnunternehmen zur Verfügung gestellt werden.

Im Hinblick auf die Lebensdauermaximierung eines Langspleißes finden sich jedoch auch Differenzen/Widersprüche in den Vorgaben und den Anforderungen der Seilbahnhersteller. Z. B. widerspricht die Einschränkung betreffend den maximalen Knotendurchmesser der Forderung nach einer Maximierung der Lebensdauer. Hier sollte nach Meinung des Unterzeichnenden eine Diskussion mit dem Ziel stattfinden, den für alle Beteiligten „besten Kompromiss“ zu finden.

3.4.6 Äußere Einflüsse

Die Art und Ausprägung äußerer Einflüsse ist allgemein aus der großen Anzahl von Einsätzen bekannt und können durch die bewährten Spleißverfahren ohne bekannte Probleme aufgefangen werden.

3.4.7 Schlussbetrachtung bezüglich der Einflussfaktoren

Spleißmaterial und Spleißherstellung spielen in Bezug auf die Lebensdaueroptimierung des Spleißes die zentrale Rolle. Es gilt deshalb, dieses individuelle System für zukünftige Einsätze laufend weiter zu optimieren und mit den Seilbahnherstellern bzw. den Seilbahnbetreibern den notwendigen Konsens bezüglich der Grenzparameter, der zur Verfügung stehenden Zeit sowie der einzuplanenden Intervalle für Instandsetzungsarbeiten zu erzielen.

Tabelle 1: Einflussgrößen der Funktionsfähigkeit eines Langspleisses

Tabelle 2: Größen, welche die Lebensdauer eines Langspleißes beeinflussen

Teil 3 von „Langspleiß bei Seilbahnseilen“ folgt in ISR 3/2016.


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