Schwerionenforschung – Wie Industriestoßdämpfer dabei zum Einsatz kommen

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Am GSI in Darmstadt entsteht gerade ein neuer Abschnitt in der Beschleuniger-Anlage zur Schwerionenforschung – dabei kommen auch Industriekomponenten zum Einsatz.

Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt betreibt eine große, weltweit einmalige Beschleunigeranlage für Ionen. Forscherinnen und Forscher aus aller Welt nutzen die Anlage für Experimente, um neue Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums zu gewinnen. Darüber hinaus entwickeln sie neuartige Anwendungen in Medizin und Technik. Zurzeit entsteht in Darmstadt das neue internationale Beschleunigerzentrum „Fair“, eines der größten Forschungsvorhaben weltweit. Mit Fair sollen sie Materie im Labor erzeugen und erforschen, wie sie sonst nur im Universum vorkommt.

Industriestoßdämpfer im Beschleunigerring der neuen Anlage

Kernstück des zukünftigen Beschleunigerzentrums ist der mit supraleitenden Magneten ausgeführte Ringbeschleuniger SIS100. Dieser wird auf einen Umfang von 1,1 Kilometern kommen, während die bestehende GSI-Anlage mit dem Schwer­ionen-Synchrotron SIS18 als Vorbeschleuniger für den neuen Beschleunigerkomplex dient. In einem der geplanten Beschleunigerringe der neuen Anlage, dem Collector-Ring, der zum Speichern und Kühlen der Ionen genutzt werden soll, kommen Industriestoßdämpfer aus der Magnum-Familie von ACE zum Einsatz.

Sie dienen als Endlagensicherung von Antriebseinheiten, die mit leistungsstarken Linearmotoren ausgestattet sind. Am mechanischen Endanschlag der bewegten Lineareinheit sind jeweils Industriestoßdämpfer in Ausführungen mit Sonder­anschlaghülse und PU-Kopf montiert. Ihre Aufgaben bestehen vor allem darin, die Massenkräfte bei möglichen Fehlsteuerungen der Linearmotorenantriebseinheit wirksam abzufangen und die Konstruktion dadurch zu schützen.

Im Regelfall sorgen die Linearmotorenantriebseinheiten dafür, dass sich die Antriebsschlitten im Verlauf einer festgelegten Strecke in zwei Richtungen bewegen. Dieses läuft normalerweise berührungsfrei am Ende der jeweiligen Strecke an den Anschlägen ab. Aus Gründen der mechanischen Sicherung der Antriebe haben sich die Ingenieure in Darmstadt für die einstellbaren Industriestoßdämpfer mit Gewindegrößen M33 entschieden. Diese wurden so ausgelegt, dass sie den bewegten Schlitten, falls sich dieser auf Grund einer Fehlsteuerung der Relaiseinheiten des Motors außerhalb des festgelegten Bereiches bewegen sollte, sicher abfangen können.

Typische Anwendungsfelder

Die sowohl front- wie rückseitig exakt justierbaren hydraulischen Maschinenelemente können bei einem Hub von 23,2 Millimetern pro Takt 170 Newtonmeter an Energie aufnehmen und effektive Massenkräfte zwischen 9 Kilogramm und 1.700 Kilogramm sicher, rückprall- und schadensfrei zum Stillstand bringen. Wenn die Komponenten ausschließlich im Notfall eingesetzt werden, weil die Verzögerung ansonsten ebenfalls vom Linearantrieb übernommen wird, sind zusätzliche Energieüberschreitungen zulässig.

Die Magnum-Serie ist mit einer hochwertigen und in Tausenden von Anwendungen erprobten Dichtungstechnik ausgestattet. Zudem erweisen sich die Komponenten dank gehärteter Führungslager und integrierter Festanschläge unter vielen Bedingungen im Dauerbetrieb als äußerst robust und langlebig. Sie werden in allen Bereichen des Maschinenbaus eingesetzt. Typische Anwendungsfelder sind Automatisierung und Handling, beispielsweise in Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren, wie im beschriebenen Fall als mechanisches Sicherheitselement integriert in Linearschlitten oder Schwenkeinheiten zur Erhöhung von Taktzeiten. Konstrukteure setzen die dank der leicht zugänglichen Einstellsegmente stufenlos anpassbaren Industristoßdämpfer auch in den Endlagen zum Schutz von Portalen oder in der Schwerindustrie zum Abfangen von Massen an Anprallplatten ein.

Was zur Auswahl führte

In Darmstadt haben sich die Techniker zum einen für die Ausstattung mit Sonder­anschlaghülsen, zum anderen für Köpfe aus Polyurethan entschieden. Während Erstgenanntes die standardmäßig massive Bauweise der ACE Industriestoßdämpfer weiter verstärkt, dienen die Sonderaufprallköpfe einer Lärmminderung von 3 bis 7 Dezibel. Durch die gewählte Kombination haben die Techniker in der Fair-Anlage stoßdämpfertechnisch betrachtet alles dafür getan, dass auch im Fall der Fälle für Ruhe gesorgt ist.

Die Magnum-Industriestoßdämpfer

Das Geheimnis der in diesem Einsatzfall genutzten Industriestoßdämpfer verbirgt sich im Inneren. Egal, ob als selbsteinstellende oder einstellbare Elemente, egal, ob aus Stahl oder Edelstahl, alle Maschinenelemente dieser Serie sind mit Dämpfungstechnik ausgestattet, die sich unter anderem durch kundenspezifisch anpassbare Membranspeicher abhebt, solide Dichtungen und aus dem Vollen gefertigte Druckhülsen in Topfform. Weiter entscheidend für die lange Lebensdauer auch unter schwierigen Einsatzbedingungen sind gehärtete Führungslager und ein integrierter Festanschlag.

Konstrukteure können hier hohe Energieaufnahmen bei kompakter Bauform erwarten, die die Verzögerung effektiver Massen zwischen 3 und 63.700 Kilogramm im Dauerbetrieb ermöglicht. Dank ihres durchgehenden Gewindes und mit einem Eigengewicht von 0,45 bis 5,1Kilogramm je nach Ausführung eignen sich die Komponenten in den Größen M33, M45 und M64 gleichermaßen gut für Neukonstruktionen wie auch für die Integration in bestehende Anlagen und Systeme.

Über den Autor: Robert Timmerberg ist als Fachjournalist in Düsseldorf tätig.