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Der Konstrukteur ASB/2022

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Der Konstrukteur ASB/2022

ANTRIEBSELEMENTE UND

ANTRIEBSELEMENTE UND SOFTWARE 01 Die Züricher Polybahn ist seit 1889 in Betrieb und befördert jährlich 1,7 Millionen Fahrgäste 01 02 Zwei schwere Industriestoßdämpfer werden in der Talstation regelmäßig mit einem Tempo von 0,18 m/s bei einer bewegten Masse des vollen Wagens von 11 t angefahren triebs kompensiert. Letztgenannter gleicht zudem sowohl die Temperaturdehnung des Seils als auch dessen bleibende Dehnung aus. Lediglich die elastische Dehnung des Seils, wobei dieses aufgrund der unterschiedlichen Beladung des Fahrzeugs seine Länge ändert, wird nicht kompensiert.“ Daniel Hunziker, ebenfalls bei Garaventa als Konstrukteur an diesem Projekt beteiligt, fügt hinzu: „Bei der Polybahn macht die elastische Dehnung circa 9 cm aus. Das heißt, dass die Wagen ohne einen definierten Haltepunkt in der Gegenstation nie am genau gleichen Ort stehen bleiben würden. Diesen Zustand galt es bei der jüngsten Renovierung auf alle Fälle zu vermeiden, weil die Treppenlinie der Station nicht in jedem Fall auf die fürs Ein- und Aussteigen wesentlichen Positionen der Fahrzeugtüren passt.“ So stand denn auch für Bibus im Pflichtenheft, dass ein mechanischer Anschlag angefahren werden solle, damit die Halteposition immer gleich ist. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN 02 entlang der Strecke passierte im Rahmen der letzten Modernisierung anno 2021 Einiges. So sollte, um das Ende der Fahrt in der Talstation noch punktgenauer und komfortabler zu gestalten, eine neue Dämpfungslösung gefunden werden, da bei der vorherigen ein Zellstoffpuffer als Notendlage im Einsatz gewesen war. Eine Lösung, bei der kein definierter Haltepunkt angefahren werden konnte. PUNKTGENAUER HALT Wie schon bei anderen Seilbahn- und Gondelprojekten, wandten sich die Konstrukteure der Doppelmayr/Garaventa Gruppe mit dieser technischen Anforderung an die Bibus AG. Diese Unternehmensgruppe aus der Schweiz ist unter anderem bekannt als Anbieter von hydraulischen wie pneumatischen Antriebs- und Steuerungssystemen sowie als Lieferant kompletter Anlagen. Die Anfrage in diesem Fall lautete, ob Bibus schwere Industriestoßdämpfer liefern könne, die stets ein weiches, auf den Punkt genaues Abbremsen der Seilbahnfahrzeuge beim Einfahren in die Talstation möglich machen. Markus Reichmuth aus dem Konstruktions- und Projektteam von Garaventa präzisiert: „Die Fahrzeugposition am Haltepunkt in der Gegenstation – bei Standseilbahnen ist das immer die Talstation, weil es sich bei der Bergstation um die Antriebsstation handelt – ist von mehreren Faktoren abhängig. Dazu zählen unterschiedliche Fahrbahnlängen, die sich durch Ausweichen in einer Kurve ergeben: Dieser Längenausgleich wird bei der Polybahn mittels eines verschiebbaren An- SCHWERE INDUSTRIESTOSSDÄMPFER NACH MASS Den Ingenieuren der Bibus AG in Fehraltorf im Züricher Oberland war damit klar, dass hydraulische Dämpfungslösungen die Ideallösung sein würden. Bei Industriestoßdämpfern und ähnlichen Komponenten vertraut das Unternehmen schon seit Jahrzehnten auf Lösungen der ACE Stoßdämpfer GmbH und hat diese unter anderem auch in zahlreichen Seilbahnprojekten implementiert. Obwohl der Spezialist für Dämpfungslösungen aller Art aus Langenfeld im Rheinland in 19 verschiedenen Stoßdämpferfamilien ein breites Spektrum an Standardlösungen bereithält, müssen selbst die hochwertigsten Dämpfer für Anforderungen wie in diesem Fall noch ganz genau angepasst werden. Michael Weber, der als Produktmanager für Dämpfungstechnik bei Bibus mit den Kollegen in Deutschland den Kontakt hält, erinnert sich: DIE BIS ZU ELF TONNEN SCHWERE POLYBAHN WIRD VON DEN DÄMPFERN PROBLEMLOS ABGEBREMST „Eine der wesentlichen Informationen für uns alle war, dass die den Stoßdämpfern angrenzenden Bauteile bei der Polybahn mit maximal 30.000 N belastet werden dürfen. Da Industriestoßdämpfer darauf ausgelegt werden, dass ihre Stützkraft einen definierten Wert nicht übersteigt, waren für die Polybahn zunächst folgende Werte als Auslegungsgrundlagen für die kundenspezifische Anpassung durch ACE zu berücksichtigen: Im Normalfall werden die Dämpfer mit einem als Schleichgeschwindigkeit bezeichneten Tempo von 0,18 m/s bei einer bewegten Masse von 11 t als Gewicht des vollen Wagens angefahren. Im Ausnahmefall erhöht sich das Tempo aber auf maximal 0,6 m/s bei derselben angenommenen bewegten Masse. Die Resultate der Berechnung von ACE lauteten dann, dass im Normalfall eine Stützkraft von maximal 5.000 N pro Dämpfer während des Auffahrens genügt. Im Ausnahmefall steigert sich aber die Stützkraft durch das hohe Tempo auf maximal 29.000 N pro Dämpfer während des Auffah- 52 DER KONSTRUKTEUR 2022 / ASB www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSELEMENTE UND SOFTWARE rens.“ Ausgehend von diesen gut sechs Mal höheren Werten im Ausnahmefall mussten die Drosselbohrungen im Druckrohr der in Frage kommenden schweren Industriestoßdämpfer so optimiert werden, dass die Stützkraft 29 kN nie übersteigt. So entstand speziell für diese Applikation bei ACE eine Sonderausführung eines schweren Industriestoßdämpfers, der die Typbezeichnung CA2x4EUF-04187 erhielt. HYDRAULISCHE DÄMPFUNG FÜR EINEN SICHEREN STOPP Zum Verständnis der notwendigen Modifikationen weist Christian Junghans, Produktmanager von ACE, darauf hin, dass es die linearen Kennlinien sind, die hydraulische Klein- und Industriestoßdämpfer im Vergleich zu anderen Dämpfungslösungen überlegen machen, wenn es darum geht, bewegte Massen schnell, sicher und punktgenau abzubremsen. Er merkt an: „Der Schlüssel für den Erfolg von ganz besonders leistungsfähigen Dämpfungselementen wie im tagtäglichen Einsatz der Polybahn sind das personelle Know-how der beteiligten Ingenieure sowie jahrzehntelange Weiterentwicklungen in Bereichen wie der Dichtungs- und Fluidtechnik. So spielen zum Beispiel bei allen ACE-Stoßdämpfern die Druckhülse und ihr Aufbau wesentliche Rollen. Trifft die Masse von einem bewegten Objekt auf den Dämpfer, setzt der in der zylindrischen Druckhülse befindliche Kolben das im Zylinder vorhandene Öl in Bewegung. Dieses Öl hat eine vom Konstrukteur vorher bestimmte Viskosität. Beim Bremsvorgang drückt der Kolben das Öl nach und nach durch eine Reihe von Drosselbohrungen, wobei die eingeleitete Energie in Wärme umgewandelt wird. Je nach Dämpfungsaufgabe sind die Drosselbohrungen über die Länge des Hubs innerhalb des Stoßdämpferkorpus ganz ausgeklügelt in einer solchen Form angeordnet, dass die vordefinierte Masse mit konstanter Dämpfkraft abgebremst wird. Das haben wir auch bei den CA2x4EUF-04187 für die Polybahn erzielt, sodass der hydraulische Druck während des gesamten Bremsvorgangs nahezu konstant ist. Diese Eigenschaften zeichnen alle Dämpfer von ACE aus, vom Kleinstoßdämpfer über die bei Kennern weltweit als Referenzklasse in den mittleren Baugrößen geltenden Dämpfer der Magnum-Baureihen bis hin zu den schweren Jungs, die in der Talstation in Zürich arbeiten.“ Deren Verwandte aus dem Standardbaukasten von ACE sind bei Kolbenhüben zwischen 50 mm bis 254 mm in der Lage, 3.600 Nm/Hub bis 18.000 Nm/Hub Energie aufzunehmen. Da in der Talstation zwei Spezialdämpfer verbaut sind und durch die Feinjustierung vor allem die Werte für die Auffahrgeschwindigkeit zusätzlich optimiert wurden, ist auch eine vollbesetzte Polybahn mit einem Gesamtgewicht von 11 t kein Problem für die Dämpferkonstruktion. Sollten die Beteiligten sich bei der nächsten Generalüberholung der Polybahn für größere Waggons entscheiden, wäre eine Umstellung dämpfungstechnisch machbar. Gleiches gilt für andere Städte, die für die Mobilitätswende in Zukunft auf ein, wie es die Polybahn eindrucksvoll belegt, seit Jahrzehnten verlässliches Konstrukt wie Seilbahnen bauen wollen. So versichern auch Markus Reichmuth und Daniel Hunziker von Doppelmayer/Garaventa: „Grundsätzlich hat sich der Einsatz dieser Dämpfer für unsere Anwendung bei Standseilbahnen bewährt.“ Bilder: Aufmacher, 01 + 02 UBS Polybahn AG; Einklinker + 03 ACE Stoßdämpfer GmbH www.ace-ace.de www.bibus.ch 03 Aufprallkopf Kolbenstange Rückstellfeder Dichtungspaket Führungslager Außenkörper Kolben Kolbenring Absorber Druckhülse mit Drosselbohrungen 03 Linearer Energieabbau bei gleichbleibenden Kennlinien: Die Kolbenstange wird beim Abbremsvorgang in den Dämpferkorpus eingeschoben und das sich vor dem Kolben befindende Hydrauliköl durch alle Drosselöffnungen verdrängt VOM EINSATZ IN SEILBAHNPROJEKTEN BIS HIN ZUR INDUSTRIE Egal, ob in verkehrstechnischen oder anderen industriellen Bereichen, wenn es abzubremsende Objekte im XXL-Format gibt, sind selbsteinstellende, schwere Industriestoßdämpfer oft die Lösung. Ihre Einsatzgebiete finden sich an Hebebrücken, Schleusenanlagen, Portalund Krananlagen oder im Schwermaschinenbau. Dabei verrichten sie ihre Arbeit zuverlässig Hub um Hub bei Temperaturen von -12 °C bis 66 °C. Alle diese Dämpfer werden bei ACE für neue Applikationen mithilfe des firmeneigenen Berechnungsprogramms kundenspezifisch ausgelegt, um Falscheinstellungen und Crashgefahr von vornherein zu bannen. Benötigen Konstrukteure weiteren Spielraum, stehen zahlreiche Alternativen in kleineren und noch größeren Formaten zur Verfügung. So sind die stärksten Vertreter geeignet, Energien von 126.500 Nm zu absorbieren und effektive Massen von bis zu 326.000 kg effektiv zu verzögern. Auf diese Weise werden Konstruktionen nachhaltig geschützt und dank der stromlos arbeitenden Hydraulik wertvolle Ressourcen gespart. www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2022 / ASB 53

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