Krantechnik

Feinfühlige Krananlagen ermöglichen Grundlagenforschung unterhalb von Hamburg

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Tief unter Hamburg liegt ein einmaliger Superlaser für wissenschaftliche Versuche. Sensible Krananlagen von Konecranes heben die empfindlichen Komponenten geschmeidig in die unterirdische Experimentierhalle.

In Hamburg wird scharf geschossen. Tief unter der Hansestadt im neu eröffneten Forschungszentrum European XFEL (X-Ray Free-Electron Laser) erzeugt ein supraleitender Linearbeschleuniger Röntgenlaserblitze. Dabei werden bis zu 27.000 Blitze pro Sekunde auf einer Wellenlänge von 0,05 bis 4,7 Nanometern generiert. Dies ist zugleich eine weltweit einmalige Wiederholrate. Die Laserblitze sind zudem nach eigenen Angaben um ein milliardenfaches leuchtstärker als die besten herkömmlichen Röntgenquellen. Mit dieser Technik lassen sich Prozesse auf atomarer Ebene beobachten. Zum Beispiel die Entstehung eines Moleküls oder die Umkehrung von Magnetisierungen. Seit 2017 läuft die Forschung am Ende des 3,4 km langen Tunnels, der von Hamburg-Bahrenfeld nach Schenefeld führt.

Doch die komplexen Experimente würden nicht funktionieren ohne die passende Krantechnik, da die sensiblen Komponenten der Anlage ständig bewegt und in Position gebracht werden müssen. Um diese Aufgabe kümmert sich der Kranhersteller Konecranes. Insgesamt acht Zweiträger-Brückenkrane und ein Einträger-Brückenkran bringen die sensiblen Geräte sicher unter die Erde und an den Platz, wo sie gebraucht werden.

Je nach Beschaffenheit der Landschaft liegt der Röntgenlasertunnel zwischen 38 und 6 m tief. Wenn der Laser schießt, entsteht Röntgenstrahlung. Diese ist unter der Erde gut abgeschirmt. Die Öffnungen in den Schachtgebäuden, durch die die großen Bauteilen eingebracht werden, sind während des Betriebs mit schweren Betonplatten verschlossen. Am Tunneleingang in Hamburg-Bahrenfeld stehen zwei Zweiträger-Brückenkrane mit jeweils 20 t Hubkraft. Sie überspannen mit 20,8 m die komplette Eingangshalle und können sensibles und schweres Gerät auch synchron heben und in den Zugangsschacht transportieren. Ein weiterer Einträger-Brückenkran ist speziell dafür vorgesehen, Pumpen aus dem Beschleunigertunnel zur Wartung heraufzuholen.

Bei diesem Projekt kam es besonders auf die Feinfühligkeit der Krane an“, erläutert Niclas Maassen, Mitarbeiter bei Konecranes in Hamburg. „Eine extrem langsame und ruckfreie Fahrt war die wichtigste Anforderung.“ Um die empfindlichen Geräte sicher transportieren zu können, werden Frequenzumrichter verwendet. Damit lässt sich die Hubgeschwindigkeit der großen Krananlagen am Tunneleingang von 0,5 bis zu 9 m/min stufenlos einstellen. Der Frequenzumrichter überwacht die Hubgeschwindigkeit automatisch und sorgt so für einen ruckfreien Betrieb. Auch die Katz- und Kranfahrgeschwindigkeiten lassen sich stufenlos regulieren von 0,5 bis 20 m/min und von 10 bis 40 m/min. Im Zugangsschacht darf die hochwertige Fracht außerdem nicht hin und her schwingen. Deswegen kommt hier zusätzlich zu den Umrichtern eine Lastpendeldämpfung zum Einsatz. Mit dieser intelligenten Technik lassen sich Beschleunigung und Verzögerung von Brücke und Laufkatze automatisch steuern. Die Forscher müssen sich also keine Sorgen machen, dass die Fracht im langen Schacht zu pendeln beginnt.

Damit die beiden Zweiträger-Brückenkrane am vorderen Tunneleingang auch auf begrenztem Raum gemeinsam arbeiten können, sind ihre Trommeln für die langen Hubkabel so gedreht, dass sie parallel zum Träger stehen. „Bei einer derart großen Hubhöhe braucht es ebenso lange Kabel“, weiß Niclas Maassen. „Indem wir die Trommeln drehen, ermöglichen wir den Synchronbetrieb der beiden großen Krane auch auf kleinem Raum.“ Der Kranführer lenkt im Tandembetrieb über die Funkfernsteuerung gleichzeitig beide Krane. Die Bewegungen werden automatisch synchronisiert und müssen nicht mehr per Zuruf abgestimmt werden.

Bei einer Länge von 3,4 km reicht ein Zugangsschacht nicht aus. Vier Wartungszugänge sind daher in regelmäßigen Abständen entlang des Tunnels verteilt. Auch an diesen Zugängen müssen Betonplatten von den Schachtöffnungen gehoben und hochwertige Komponenten transportiert werden. Der Kranspezialist installierte für diese Aufgaben insgesamt vier Zweiträger-Brückenkrane mit jeweils zwei Laufkatzen und einer Hubkraft von zweimal 10 t. Die Anlagen haben jeweils eine Spannweite von 12 m, eine Hubhöhe von maximal 21 m und sind ebenfalls mit Frequenzumrichter und Lastpendeldämpfung ausgerüstet.

In der Experimentierhalle am Ende des Tunnelsystems hebt ein Zweiträger-Brückenkran mit 11 m Spannweite bis zu 20 t schweres Gerät von der LKW-Verladezone in die unterirdisch gelegene Halle. Im Vakuumlabor über der Halle kommt ein Zweiträger-Brückenkran mit 5 t Hubkraft zum Einsatz, der besonders sensible Laborgeräte ruck- und pendelfrei transportiert. „Unsere Krananlagen bewegen beim European XFEL so einiges“, erzählt Maassen. „Die Palette reicht von großen Betonplatten bis hin zu teuren Komponenten. Für kleinere Transportaufgaben haben wir das Forschungszentrum zudem mit Wandschwenk- und Leichtkranen ausgestattet, die Lasten von 500 kg bis 2 t heben können.“

Süleyman Arslan, Halleningenieur beim European XFEL, ist mit der Arbeit der Kranspezialisten zufrieden: „Konecranes hat bereits andere große Forschungszentren unterstützt und kennt daher unsere Anforderungen. Die Krananlagen müssen zuverlässig arbeiten und sich feinfühlig steuern lassen. Beides wurde zuverlässig umgesetzt.“ (ub)

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