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Oct 03, 2023

Wir feiern den 60. Jahrestag des hydraulischen Portalsystems

Von David Duerr, 12. April 2023 Vor sechzig Jahren wurde in der Rigging-Welt eine neue Art von Hebezeug eingeführt: das hydraulische Portalsystem. Ursprünglich entwickelt, um das Heben schwerer Gegenstände zu erleichtern

Von David Duerr, 12. April 2023

Vor 60 Jahren wurde der Welt der Hebetechnik eine neue Art von Hebezeug vorgestellt: das hydraulische Portalsystem. Das hydraulische Portalsystem wurde ursprünglich entwickelt, um das Heben schwerer Geräte innerhalb von Werksgebäuden zu erleichtern, als keine Laufkräne mit ausreichender Tragfähigkeit zur Verfügung standen. Es hat sich jedoch sowohl hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit als auch seiner Anwendungsmöglichkeiten für eine Vielzahl von Rigging-Aufgaben dramatisch weiterentwickelt. Dieses diamantene Jubiläum des hydraulischen Portalsystems begehen wir mit einem Rückblick und einem Blick nach vorn.

Woher wir kamen

Das erste hydraulische Portalsystem wurde 1963 von der Belding Engineering Company aus West Chicago, Illinois, entworfen und gebaut. Der Entwurf wurde durch die Notwendigkeit vorangetrieben, mehrere hohe Pressen in einer Spülenfabrik zu demontieren. Abbildung 1 ist ein Foto des ersten Portalsystems beim Aufbau einer Presse. Obwohl dieses erste System nach heutigen Maßstäben geradezu primitiv war, diente es doch dazu, das Konzept zu demonstrieren und die Wirksamkeit der Ausrüstung zu beweisen. Nebenbei bemerkt, dieses erste Belding-Portalsystem ist jetzt im Besitz von Rigging Gear Sales.

In den 1960er und 1970er Jahren entwarfen und bauten andere Unternehmen Portalsysteme, darunter ein einzigartiges vierbeiniges System mit einer Kapazität von 600 Tonnen, das von einem der ersten Arbeitgeber des Autors, Williams Crane & Rigging, gebaut und betrieben wurde.

Alle diese frühen Portalsysteme hatten eines gemeinsam: Sie verwendeten alle einstufige Zylinder. Eine wesentliche Verbesserung erfolgte Ende der 1970er Jahre, als Edgar Engler ein Portalsystem baute, das in jedem Bein drei fünfstufige Teleskop-Hydraulikzylinder nutzte. Diese einfache Änderung ermöglichte es, die Portalbeine für den praktischen Transport über die Straße zu konfigurieren und dennoch viel größere Hubhöhen zu ermöglichen. Diese Entwicklung brachte auch Herrn Engler, Roger Johnston, PE und Gary Lorenz zusammen. Gemeinsam gründeten diese drei Männer die Riggers Manufacturing Company, den ersten Hersteller von Portalsystemen der aktuellen Generation. Riggers bauten Portalsysteme nach dem Grundkonzept von Englers System, fügten jedoch viele Verbesserungen hinzu, darunter Räder, Antriebszylinder und ein Nivelliersystem.

Mitte der 1980er Jahre verließ Lorenz Riggers und gründete 4-Point Lift Systems (heute Lift Systems), und Johnston verließ Riggers und gründete J&R Engineering Company, sein bestehendes Beratungsunternehmen, als Hersteller von Portalsystemen. Und jetzt war der Wettbewerb eröffnet.

Wo wir heute sind

Der Weg der Hersteller von hydraulischen Portalsystemen ist dem der Hersteller von Mobilkranen nicht unähnlich. Ganz allgemein lässt sich sagen, dass die Nennlast und die Hubhöhe von Portalsystemen zugenommen haben. Das ursprüngliche Belding-Portalsystem hatte eine Nennlast von nur 37,5 Tonnen pro Bein und einen Hub von 8 Fuß.

Aktuelle Portalmodelle haben Nennlasten von bis zu 345 Tonnen pro Bein und Hübe von bis zu 29 Fuß. Darüber hinaus sind Portalprodukte in zwei grundlegende Designs unterteilt. Portale mit bloßen Zylindern, wie das Belding-Portal, bestehen aus einer strukturellen Basis, auf der freiliegende Hydraulikzylinder montiert sind. Teleskopauslegerportale bestehen aus einer Basis, auf der ein Strukturstahlausleger montiert ist, der in Aussehen und Funktion dem Ausleger eines Hydraulikkrans ähnelt und in dem der Hydraulikzylinder eingeschlossen ist. Diese Unterschiede in der Konfiguration ermöglichen die Herstellung von Portalmodellen als leichte, bloße Zylinderbeine, die sich leicht transportieren und für kleinere Aufgaben aufstellen lassen (Abbildung 2), bis hin zu Teleskopauslegerportalen mit größerer Kapazität (Abbildung 3) für schwerere Hebevorgänge.

Portalsysteme wurden außerdem durch zusätzliche Hardware erweitert, die die Positionierung der angehobenen Last erleichtert. Das in Abbildung 3 dargestellte Portalsystem ist mit angetriebenen Hubgliedern ausgestattet, die eine Querbewegung (Seitenverschiebung) ermöglichen, und einer Rotatorvorrichtung, die das Drehen der schwebenden Last ermöglicht. Zubehör wie dieses erhöht den Nutzen eines Portalsystems zusätzlich.

Vielleicht genauso bedeutsam wie die Kapazitäts- und Höhensteigerungen sind die Änderungen an den Steuerungssystemen. Früher wurde ein Portalsystem durch Betätigung einfacher hebelgesteuerter Hydraulikventile bedient, die Lotlinie der Beine wurde visuell oder mit einem Durchgang überwacht und der einzige Indikator für die von jedem Bein getragene Last war der abgelesene Flüssigkeitsdruck in jedem Zylinder ein analoges Messgerät. Heute regiert die Elektronik.

Die Steuerungen von Portalsystemen können jetzt elektronische Geräte umfassen, die die von jedem Bein getragene Last überwachen, die Ausdehnung jedes Beins messen und die Verfahr- und Seitenverschiebungsbewegungen des Systems messen. Die ausgefeilteren Steuerungssysteme umfassen Logikroutinen, die die Informationen der verschiedenen Sensoren an den Portalbeinen nutzen, um alle Bewegungen der Beine während eines Hebevorgangs automatisch zu synchronisieren. Zunehmend sind auch drahtlose Steuereinheiten verfügbar, eine Funktion, die es dem Bediener ermöglicht, sich während eines Hebevorgangs um das Gerät herum zu bewegen, um die beste Sicht auf das Portalsystem, die angehobene Last und alle umliegenden Hindernisse zu erhalten.

Hier ist ein warnender Kommentar angebracht. Diese elektronischen Steuerungen stellen zweifellos eine große Verbesserung gegenüber den einfachen manuellen Steuerungen der Vergangenheit dar. Sie ersetzen jedoch nicht die Notwendigkeit eines entsprechend geschulten und erfahrenen Bedieners. Ebenso wie die LMIs und Anti-Two-Block-Geräte, die es heute an Mobilkranen gibt, müssen diese Last- und Höhenindikatoren an Portalsystemen als Bedienhilfen anerkannt werden. Die letzte Verantwortung für das sichere Heben liegt weiterhin beim Bediener, dessen Hände sich an den Bedienelementen befinden, unabhängig davon, ob es sich bei diesen Bedienelementen um Hebel oder Touchscreens handelt.

Wohin wir gehen

In den USA sind vier Hersteller von hydraulischen Portalsystemen aktiv, die drei Althersteller (Riggers Manufacturing, J&R Engineering und Lift Systems) und Enerpac (ehemals Hydrospex). Angesichts der Kreativität, die heute in den angebotenen Produkten steckt, können wir nur erahnen, was morgen sein wird.

Weitere Steigerungen der Nennlasten dürften künftig nicht mehr so ​​stark voranschreiten wie in der Vergangenheit. Dieser Trend ist möglicherweise nicht auf die Einschränkungen der Ausrüstung zurückzuführen, sondern auf die Einschränkungen bei der Fähigkeit, ein Portalbein zu tragen, das beispielsweise 500 Tonnen trägt. (Denken Sie als Anhaltspunkt an die Lastverteilung, die zum Tragen eines Mobilkrans wie des Grove GMK7550 erforderlich ist, der Stützlasten von mehr als 250.000 Pfund ausüben kann.)

Der Hub der Gantry-Beine (eingefahrene Höhe bis zur vollständig ausgefahrenen Höhe) wird wahrscheinlich weiter zunehmen, da dieser Aspekt der Gantry-Leistung für Portalbenutzer von großem Wert ist. Allerdings wird eine deutliche Überschreitung der derzeitigen Maximalhöhe von etwa 40 Fuß mit größeren Spurbreiten einhergehen, um eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten. Während das schmale Profil vieler Portalbeinmodelle bei der Arbeit in einer beengten Produktionsanlage wichtig ist, ist dies bei der Arbeit in einer Bauumgebung nicht von großer Bedeutung. Es wird darauf hingewiesen, dass einige Portalmodelle bereits so dimensioniert sind, dass sie auf Gleisen mit 4-Fuß-Trägermittenmitten laufen können, statt der üblicheren 3-Fuß-Trägermitte.

Der Trend hin zu immer ausgefeilteren Steuerungssystemen wird sich fortsetzen, genau wie bei Mobilkranen. Die durch die heutigen elektronischen Steuerungssysteme erzielten Produktivitäts- und Sicherheitsgewinne werden durch die Weiterentwicklung der verfügbaren Hardware und Software weiter ausgebaut.

Alles in allem haben wir in sechzig Jahren einen langen Weg zurückgelegt. Die Anforderungen der Rigging-Auftragnehmer, die Kreativität der Gerätekonstrukteure und der Wettbewerb unter den Portalsystemherstellern garantieren uns, dass wir auch in den kommenden Jahren weitere Fortschritte erzielen werden.

David Duerr, PE (im Ruhestand), Präsident von 2DM Associates, trat 1974 bei Hoffman International in die Rigging-Branche ein und arbeitete seitdem für VSL Corporation, Williams Crane & Rigging und McDermott International. Er gründete 2DM Associates im Jahr 1986. Duerr ist Mitglied der Unterausschüsse ASME B30.1 und B30.20, beitragendes Mitglied des ASME P30-Ausschusses und seit seiner Gründung Mitglied des ASME BTH-Ausschusses. Er ist der Autor von „Teleskopische hydraulische Gantry-Systeme“, einem umfassenden Leitfaden zur Hubplanung und -konstruktion für hydraulische Portalsysteme, und des „Mobile Crane Support Handbook“, einem maßgeblichen Leitfaden zur Konstruktion von Stützsystemen für Mobilkrane.

Vorgeschlagene Literatur

Die folgenden Veröffentlichungen sind sehr nützliche Referenzen für Benutzer hydraulischer Portalsysteme.