Kran [1]

Kran (Krahn, Kranich, hierzu Tafel »Krane I-IV«), eine Hebemaschine, die dazu dient, Lasten vertikal zu heben und horizontal zu versetzen. Nach der Art, wie letzteres geschieht, unterscheidet man Krane mit Ausleger und Krane mit Bühne oder Brücke; bei jenen wird die Horizontalbewegung der Last durch Drehung um eine Achse, bei diesen durch geradlinige Verschiebung bewirkt. Ferner unterscheidet man nach der Betriebskraft: Handkrane, durch Menschenkraft angetrieben, Transmissionskrane, von einer vorhandenen Transmission aus durch Riemen, Seile oder Zahnräder angetrieben, pneumatische und hydraulische Krane, d. h. durch Druckluft oder Druckwasser betrieben, und Dampf- und elektrische Krane, welche letzten beiden besondere, mit dem K. verbundene Kraftmaschinen (Dampfmaschine, Elektromotor) besitzen. Die Krane mit Ausleger heißen Drehkrane, wenn sie die Horizontalbewegung der Last durch Drehung um eine vertikale Achse, Scheren- oder Mastenkrane, wenn sie dieselbe durch Drehung um eine horizontale Achse herbeiführen.

1) Die Drehkrane bestehen aus einer Säule (Kransäule, Kranständer) und einem an oder mit dieser drehbaren, meist schräg aufwärts gerichteten Balken oder Gestell (Ausleger, Auslader, Schnabel, Kranbracke), von dem eine zum Tragen, bez. Heben der Last bestimmte Kette herabhängt. Ist die Last durch Anziehen der Kette gehoben, so gestattet eine Drehung des Kraus, sie auch horizontal zu versetzen, und zwar auf einem Kreisumfang, wenn der Aufhängepunkt unveränderlich am Ende des Auslegers ist, oder auf einer Kreisfläche, wenn der Aufhängepunkt sich radial verschieben läßt. Bei manchen (hydraulischen) Kranen liegt der Ausleger horizontal und ist um die Säule drehbar sowie längs derselben vertikal verschiebbar, so daß das Heben und Senken der Last nicht durch Verkürzen oder Verlängern einer Kette, sondern durch Heben oder Senken des Auslegers erfolgt, wie z. B. in der Textfigur (S. 569) u. bei den Ingotkranen der Bessemerhütten. Soll der Drehkran fest in oder an einem Gebäude aufgestellt werden, so wird er um die Endzapfen der vertikalen Säule drehbar gemacht, und die Zapfen sind im Fußboden und oben in der Decke oder im Gebälk oder auch an der Wand gelagert, wobei der Ausleger zwischen Kopf- und Fußlager an der Säule angebracht ist (Gebäude-, Magazin-, Wand-, Gießereikran). Bei den freistehenden Kranen (Uferkran, Kaikran, Bollwerkskran) ist häufig, wie in Tafel I, Fig. 1, der Ausleger e an dem haubenartigen Obergestell d durch die Stange f in schräg aufwärts gerichteter Stellung gehalten und der ganze Oberteil um die im Fundament feststehende Säule a drehbar. Letztere steckt in einer eisernen Fundamentplatte b, die durch Bolzen c mit dem gemauerten Fundament verankert ist. Oder es ist die Säule unten in einen Fundamentschacht verlängert, auf dessen Boden sie in einem Spurlager, an dessen Mündung sie in einem meist als Rollenlager ausgebildeten Halslager drehbar ist. Vielfach sind hier auch Säule und Ausleger aus einem einzigen, unten geraden, oben vornüber gebogenen Stück, in Schmiedeeisenkonstruktion meist mit Kastenquerschnitt hergestellt (Fairbairnkran, Schachtkran, Tafel III, Fig. 2 u. 2 a). Man ordnet auch an Stelle des unterirdischen Säulenteils eine breite Grundplatte an, die mitsamt dem auf ihr aufgebauten Ausleger auf einem Rollenkranz drehbar ist (Tafel II, Fig. 3). Will man einen K. an verschiedenen Orten benutzen, wie das auf Bahnhöfen, bei Hafen- und in großen Fabrikanlagen erforderlich ist, so bringt man ihn auf einem Wagengestell (Tafel I, Fig. 11) oder einem Schiffskörper an (transportabler K., fahrbarer K., Rollkran, schwimmender K.). Beim Eisenbahnkran läuft der Wagen auf Schienen, beim Lokomotivkran besorgt die auf ihm angebrachte Maschine auch die Fortbewegung. Die Kranform bleibt bei dem fahrbaren K. meist dieselbe wie bei dem freistehenden K., nur tritt an die Stelle des festen Fundaments der bewegliche Unterbau. Wagen oder Schiff dürfen bei Belastung nicht umkippen. Sie müssen also ein genügend großes Eigengewicht besitzen und, falls dieses nicht genügt, ein dem Ausleger entgegensetzt angebrachtes Gegengewicht, bei Dampfkranen vom Kessel gebildet. Zweckmäßig ist dies Gegengewicht der Kranbelastung entsprechend selbsttätig sich einstellend angeordnet. Schienenzangen zum Anklammern des Wagens an die Schienen führen leicht zur Lockerung der Schienen, falls diese nicht für diesen Zweck besonders fest verlegt sind. In größern Montierungsräumen werden oft auch Rollkrane benutzt, die nach Art der Gebäudekrane oben und unten gelagert sind, nur daß die Lager sich nicht fest im Fußboden und der Decke, bez. an der Wand, sondern je in einem zweiräderigen, auf Schienen laufenden Gestell befinden (Velozipedkran, Tafel IV, Fig. 4). In der Regel wird bei den Drehkranen die Last mittels einer über den Ausleger geführten Kette gehoben, die auf die Trommel einer Winde aufgewunden wird, die bei drehbarer Kransäule an dieser, bei feststehender Kransäule an dem um sie drehbaren Obergestell angebracht ist. Zum Schwenken des Kraus ist meist ein besonderes Getriebe angeordnet, oder es hängt vom Auslegerende eine Kette zum Herumziehen herunter. Die freistehenden Drehkrane werden fast ausschließlich zum Beladen oder Entladen von Fahrzeugen (Schiffen, Eisenbahn- oder Straßenwagen) benutzt, wozu außer der Hebung, bez. Senkung der Last das Herumschwenken im Kreise meist genügt, weshalb diese Krane (vgl. Tafel I, Fig. 1, Tafel III, Fig. 2 u. 2 a, und Tafel II, Fig. 3) einer Vorrichtung zur radialen Verschiebung des Aufhängepunktes der Last in der Regel entbehren. Ebenso verhält es sich mit denjenigen Gebäudekranen, die, wie Magazinkrane, ebenfalls nur Verladezwecken dienen. Auch die sogen. Steinkrane zum Aus- und Einheben der Mühlsteine mittels einer an einem Ausleger angebrachten Schraube und die Krane zum Heben der Tiegel aus den Tiegelschmelzöfen gehören hierher. Wo es sich aber, wie in Montierungswerkstätten, Gießereien etc., um ein genaues Einsetzen oder Einstellen der Laststücke an oder über einer bestimmten Stelle handelt, wird der Ausleger oben mit einem horizontalen Gleis versehen, auf dem ein Wagen (Laufkatze) mit der herunterhängenden, die Last aufnehmenden Kettenschleife radial hin und her läuft. Figur 5 der Tafel I zeigt einen Gießerei-Drehkran. An der unten in einem Spurlager, oben im Gebälk drehbar gelagerten Kransäule a ist eine Räderwinde b und der oben eine horizontale Schienenbahn c bildende Ausleger angebracht. Die Lastkette d geht von der Windetrommel über eine feste Rolle e und hängt zwischen zwei Rollen der auf c verschiebbaren Laufkatze f in einer die lose Rolle g mit dem Lasthaken tragenden Schleife herab, während das Ende der Kette bei t am Ausleger befestigt ist. Durch Verschiebung der Laufkatze wird der Aufhängepunkt der Last mitverschoben, ohne daß dadurch die Höhenlage der Last geändert würde. Zum Hin- und Herbewegen der Laufkatze dient eine über zwei Rollen i, k geschlungene Kette h, die durch Drehung des Kettenrades i mittels der endlosen Kette m mit Hilfe des Rädervorgeleges l nach jeder Richtung hin angezogen werden kann. Setzt man einen Drehkran auf ein portalähnliches, feststehendes oder auch fahrbares Gerüst, das hoch und weit genug ist, um auf zwei Gleisen mit Eisenbahnwagen oder auf gewöhnlichen Frachtwagen das An- und Abfahren von Gütern zu ermöglichen, so hat man den Portalkran. Bei dem Halbportalkran, Tafel II, Fig. 6, läuft das fahrbare Untergestell einerseits mit einem Fuß auf einer am Boden verlegten, anderseits auf einer am Speichergebäude in Stockwerkshöhe angeordneten Schiene. Ausschließlich für große Verhältnisse, für Werft- und Hafenanlagen eignet sich die in Tafel III, Fig. 7, dargestellte Bauart eines Drehkrans mit horizontalem Ausleger (im Emdener Hafen, Tragfähigkeit 40.000 kg, Ausladung = 23,5 m). Das turmartige Gerüst und die sich darin drehende Kransäule mit dem mit ihr verbundenen Ausleger sind in Fachwerkkonstruktion ausgeführt. Ein ähnlicher K. von ungeheuern Dimensionen ist auf der Kruppschen Germaniawerft in Kiel aufgestellt. Er besitzt elektrischen Antrieb. Seine Tragfähigkeit beträgt 150,000 kg. Diese Last wird in 20 Minuten 30 m hoch gehoben, und die Laufkatze bewegt sich mit der angehängten Höchstlast mit einer Geschwindigkeit von 5 m in der Minute auf dem Ausleger. Die Ausladung beträgt 35 m, die Katzenfahrbahn liegt 36 m über dem Kai.

2) Die Scheren- oder Mastenkrane (Wipp- oder Schwingkrane) haben sich aus dem sogen. Dreifuß, einem aus drei Stützen hergestellten pyramidenförmigen Gestell, entwickelt (Tafel I, Fig. 8). Ein aus zwei schräg gegeneinander gestellten Stützen bestehendes Gestell S₁ (Ausleger) kann durch einen dritten Mast S, dessen Fußpunkt b durch die Schraubenspindel s mittels des Schneckenradmechanismus o, h verstellbar ist, in verschiedene Neigung gebracht werden, so daß die Spitze, an der die Last hängt, in einem in vertikaler Ebene liegenden Kreisbogen schwingt. Die weitere Vertikalbewegung der Last erfolgt durch Anziehen oder Nachlassen der den Lasthaken tragenden Kette mittels besondern Windwerks. Diese Scherenkrane sind sehr brauchbar für große Lasten und Hubhöhen, wie z. B. zum Aufstellen der Masten und Einsetzen der Ausrüstung von Schiffen.

3) Bei den Kranen mit Bühne oder Brücke hängt die Last an einem beiderseitig unterstützten Balken oder Träger (Bühne, Brücke). Ist die Brücke an ihren Enden auf mit ihr verbundenen Stützen gelagert, so hat man den gewöhnlichen Bockkran, wie er zum Be- und Entladen von Wagen gebraucht wird (Tafel IV, Fig. 9). Hierbei kann die Lastkette entweder über eine in der Mitte der Brücke angebrachte Rolle oder behufs Verschiebung der Last längs der Brücke über eine Laufkatze geleitet sein. Der Bockkran wird (winkelrecht zur Brücke) fahrbar gemacht, indem man die beiden Stützen an ihrem untern Ende mit Rädern versieht, die auf Schienengleisen laufen. Ist die Brücke auf quer zu ihr liegenden, durch eine Trägerkonstruktion in geeigneter Höhe getragenen Schienen verschiebbar, so hat man den Laufkran (Tafel I, Fig. 10). Der fahrbare Bockkran und der Laufkran beherrschen das ganze durch die Bewegung der Brücke und Katze umschriebene Rechteck.

Der Betrieb der Krane erfolgt bei kleinen Lasten durch Menschenkraft an Kurbeln oder Haspelrädern. Bei dem freistehenden Drehkran, Tafel I, Fig. 1, ist am Obergestell eine durch Kurbel g zu treibende Räderwinde h, i angebracht, deren Kette k über eine an der Auslegerspitze gelagerte Rolle l, ferner um eine den Lasthaken tragende lose Rolle m in einer Schleife herumgeführt und mit ihrem Ende am Ausleger befestigt ist. Die Kurbel n dient zur Betätigung eines Triebwerkes zum Drehen des Krans. Bei häufiger Benutzung empfiehlt sich Elementarkraftantrieb. Der Antrieb von Laufkranen von einer Transmission aus durch eine längs der Fahrrichtung liegende viereckige Welle, über die ein Schlepprad gesteckt ist, oder durch Seile erfordert umständliche Zwischengetriebe und ergibt geringen Wirkungsgrad, weshalb er in neuerer Zeit kaum mehr ausgeführt wird. Für im Freien arbeitende Krane aller Art ist der Dampfantrieb gut brauchbar. Der Kessel und die Zwillingsdampfmaschine stehen dann direkt auf dem K. wie in Tafel I, Fig. 11. Auch die Drehung des Kraus erfolgt hier durch Dampfkraft. In großen zusammenhängenden Anlagen, wie z. B. im Hamburger Freihafen, hat sich der Antrieb durch Druckwasser bewährt, das in Akkumulatoren (s. d.) aufgespeichert und von diesen aus den Kranen in Rohrleitungen zugeführt wird. Hier erfolgt das Lastheben entweder unter Zuhilfenahme eines durch hydraulische Kraft bewegten sogen. umgekehrten Flaschenzuges wie beim hydraulischen Auszug (s. Auszüge), oder durch Heben des von einem vertikalen, hydraulischen Kolben unmittelbar getragenen Auslegers. Die Textfigur stellt einen hydraulischen K. dar, wie er besonders in Bessemerhütten als Blockkran Verwendung findet. In dem feststehenden Zylinder a kann der Kolben b durch Druckwasser gehoben werden. Dieser trägt mittels eines glockenartigen drehbaren Aufsatzes den Ausleger c mit der Katze d. Drehung des Auslegers und Verschiebung der Laufkatze erfolgt hier durch Ziehen an einem von d herabhängenden Kettenende. Tafel II, Fig. 3, zeigt einen hydraulischen Uferdrehkran mit Flaschenzug. Die Drehung des Kraus erfolgt ebenfalls durch einen hydraulischen Treibzylinder. Der elektrische Antrieb wird neuerdings sehr bevorzugt. Die Zuführung des Stromes erfolgt durch blanke Leitungen, von denen aus die Zuführung zu Drehkranen durch Schleifringe, zu Laufkranen durch Schleifkontakte erfolgt. Dabei entspricht Gleichstrom, verwendet in Hauptstrom- oder in Nebenschlußmotoren, den besondern Anforderungen des Kranbetriebes recht gut, zumal eine unmittelbare Verbindung einer Gleichstromanlage mit einer elektrischen Akkumulatorenbatterie (Pufferbatterie) bei der hier stark wechselnden Stromentnahme auch ausgleichend zu wirken vermag. Der seltener verwendete dreiphasige Wechselstrom (Drehstrom) ist allenfalls da angezeigt, wo große räumliche Entfernung zwischen K. und Stromerzeugungsstelle die Zuleitung hochgespannten Stromes durch dünnere, also billigere Leitungsdrähte wirtschaftlicher erscheinen läßt. Zum Betrieb ist entweder ein einziger Elektromotor vorhanden, von dessen Welle aus die Drehbewegung durch ein- und ausrückbare Kuppelungen und Räder einserseits auf die Winde, anderseits auf die übrigen Bewegungsvorrichtungen übertragen wird (Einmotorenkran), oder es wird besser für jede Bewegung, also für das Lastheben und je nach der Bauart des Kraus, bez. für das Kranschwenken, Katzenfahren und Kranfahren, je ein besonderer Elektromotor angeordnet (Mehrmotorenkran). Die Übertragung der sehr raschen Drehbewegung der Elektromotorwelle auf die langsam sich drehenden Wellen der einzelnen Bewegungsvorrichtungen geschieht entweder durch Schnecke und Schneckenrad oder durch Stirnrädervorgelege. Der Halbportalkran, Tafel II, Fig. 6, hat zwei Elektromotoren, einen zum Aufwinden der Last, einen zweiten zum Drehen des Krans. Die Zuleitung des elektrischen Stromes erfolgt durch zwei an der Außenseite des Lagerschuppens sich hinziehende Kupferschienen, von denen er durch Schleifkontakte abgenommen und in Kabeln durch den hohlen Drehzapfen des Kraus zu den Maschinen geleitet wird. Um diesen Drehzapfen dreht sich der ganze, auf einer Plattform aufgebaute und von einem Schutzhaus umgebene Winde- und Drehmechanismus des Krans. Mit drei Motoren sind ausgestattet der Laufkran, Tafel I, Fig. 10, und der Drehkran, Tafel III, Fig. 7 (Dreimotorenkrane).

Blockkran.

In beiden Fällen ist die Winde fahrbar (deshalb auch als Laufkatze bezeichnet) und trägt zwei Motoren, einen zum Lastheben und einen zum Verschieben der Winde. Der dritte Motor dient zum Fahren, bez. Drehen des Krans.

Über die bei den Kranen zur Benutzung kommenden Windwerke vgl. Art. »Winde«. Je nach den Anforderungen, die hinsichtlich des exakten Arbeitens an einen K. gestellt werden, ist die Ausbildung der Bremsvorrichtungen. Bremsen sind angeordnet zum Festhalten, bez. Senken der schwebenden Last mit regelbarer Geschwindigkeit, ferner zum Vernichten der lebendigen Kraft bewegter Massen beim Stillsetzen des Windwerkes und der Fahr-, bez. Drehvorrichtungen (Stoppbremsen). Bei Verwendung elektrischen Antriebes wird oft unter Zuhilfenahme einer Bremsschaltung auf elektrischem Wege Bremsung erzielt. Vgl. Bremsen.

Sind Eisenteile von mehr oder weniger kompakter Form zu heben und zu versetzen, dann verwendet man bisweilen (besonders in England und Amerika) anstatt des zum Anhängen der Last dienenden Hakens einen Elektromagneten. Dieser wird durch Stromschluß erregt und zieht dann das Eisen an, während durch Unterbrechen des Stromes das anhaftende Stück wieder abgelöst wird. Auch auf dunkelrot glühende Stücke wirkt der Elektromagnet anziehend.

Als Schwing- oder Gehängekran (engl. Drop) wird eine in England gebräuchliche Vorrichtung bezeichnet zum Senken von Lasten, speziell zum Beladen von Kohlenschiffen von hochgelegener Rampe aus. Diese Vorrichtung besteht der Hauptsache nach aus zwei großen, zu einem Ganzen vereinigten, um eine gemeinsame Achse drehbaren Balanciers, an deren einem Ende eine Plattform wagschalenartig aufgehängt ist, während das andre Ende ein Gegengewicht trägt. Das Niedersenken der hochstehenden Plattform mit den ausgefahrenen, beladenen Wagen erfolgt durch das Gewicht der Ladung unter Zuhilfenahme einer durch Vermittelung eines Zahnrädervorgeleges auf die Balancierachse einwirkenden Bremse. Nach erfolgter Entladung der Wagen bewirkt das Gegengewicht eine Drehung der Balanciers im Sinne des Anhebens der Plattform.

Großartige Anwendung finden nach Art von Bocklaufkranen gebaute maschinelle Vorrichtungen zum Be- und Entladen von Schiffen und Eisenbahnwagen, besonders für Erze und Kohlen. So zeigt Tafel II, Fig. 12, eine derartige Krananlage der Brown Hoisting and Conveying Machine Company. Die Brücke stützt sich auf einer Seite auf ein mächtiges, auf Schienen fahrbares Gerüst, das Dampfmaschine und Dampfkessel enthält, auf der andern Seite auf mehrere gleichfalls fahrbare Ständer. An der Laufkatze hängen die aus Blech hergestellten, umkippbaren Fördergefäße, deren Form für ein bequemes Füllen geeignet ist. Diese werden beim Entladen eines Schiffes in dieses niedergelassen, gefüllt, hochgehoben, mit den Laufkatzen an geeignete Stelle befördert, dort niedergelassen und durch Umkippen entleert, dann wieder zu dem Schiffe gebracht etc. Über den Wasserkran s. d. Literatur s. bei Hebeapparate.