Mini-Rohrdämpfer für Maxi-Rohre

TUBUS-Serie TS: Axial soft dämpfende Maschinenelemente mit annähernd linearer Dämpfungskennlinie für weiche Energieaufnahme bei geringer Maschinenbelastung.

Gießkannen und Eimer sind seit Jahrzehnten probate Mittel auf Spielplätzen, um Wasser zu transportieren. Wasserspielplätze bieten zum Teil noch Rohrsysteme, um den Spaßfaktor zu erhöhen. Ausgangspunkt dafür sind Pumpen, Wasserhähne oder Brunnen. In diesem speziellen Einsatzfall haben wir es mit größeren Ausmaßen zu tun: Der Konstrukteur David Fuchs erhielt den Auftrag, seine SWINGS auf dem Floriade-Gelände bei Venlo in einem See zu platzieren. Das Prinzip der Kranarmen ähnelnden Gebilde lässt sich vom Namen her erschließen. Sie schwingen vom See zum Ufer und zurück. Während die groß dimensionierten Rohre an ihrem einen Ende bis zu 30 Liter aufnehmen, legt das Wasser beim Hochpendeln die gesamte Länge der Schöpfrohre von sieben Metern zurück und schießt am anderen Ende zur großen Freude der Bediener auf dem Wasserspielplatz wieder heraus. Das Rohr wird dabei mit einem schwenkbaren Gegengewicht ausbalanciert.

Zunächst war in der Planungsphase vorgesehen, dass eine magnetische Bremse die Endlagen vor Kräften, die durch eine falsche Handhabung entstehen würden, schützen sollte. Dies ergab sich zu Beginn des Projektes anhand der eingegebenen Daten im CAD-Modell. In der Testphase stellte sich jedoch heraus, dass deutlich größere Kräfte auftraten, die zum Versagen der magnetischen Bremse führten und deshalb voll aufs Getriebe durchschlugen. Von spielenden Kinder- und Erwachsenenhänden bewegt, wären mit dieser Lösung unsachgemäße Bedienungen vorherzusehen und auch Schäden nicht ausgeschlossen gewesen. Um aber die pfiffigen Ingenieursleistungen des Metallateliers umsetzen zu können, machte sich der Firmeninhaber und leitende Ingenieur David Fuchs auf die Suche nach einem Retter in der Not. Seine erste Anlaufstelle: Die ACE Stoßdämpfer GmbH aus Langenfeld. Dazu David Fuchs: „In einer der SWING ähnlichen Konstruktion verwenden wir bereits seit dem Jahr 2001 einen Industriestoßdämpfer des Unternehmens ACE. Auch heute ist noch das erste Exemplar im Einsatz, ohne dass es jemals auch nur annähernd zu Problemen kam.“

Der Aufschlagwinkel liegt bei ca. 1 Grad. Das Maß der Drehachse zum Dämpfer beträgt 650 mm. Die Winkeländerung bei einem Arbeitsweg von 47 mm beträgt 4 Grad.

Ideal: Baulich kürzere ACE-Strukturdämpfer

Im Vertrauen auf eine Alternative zu den Stoßdämpfern fragte Fuchs nach einer Lösung für seine SWING-Konstruktion, denn aufgrund der drehenden Bewegung und des begrenzten Bauraums kam dieses Mal kein hydraulisch arbeitender Dämpfer in Frage. Sein Betreuer bei ACE schlug ihm angesichts der Konstruktionszeichnungen TUBUS genannte Strukturdämpfer vor. Die Maschinenelemente aus Co-Polyester Elastomer seien eine kostengünstige Alternative zu hydraulischen Dämpfern, wenn – wie in diesem Fall – ein gewisses Nachfedern erlaubt sei. Zwar war dem Produzent der Wasserschöpfanlage die Existenz dieser modernen Maschinenelemente bewusst, nicht jedoch ihre Leistungsfähigkeit. Schnell wurde im weiteren Verlauf klar, dass sich für die vorliegende Aufgabe, von den sieben zur Verfügung stehenden Strukturdämpferserien, die TS-Baureihe am besten eignen würde. Um dies zu verstehen, lohnt es, einen Blick auf das Wasserschöpfobjekt und seine Arbeitsweise zu werfen.

Das Spielzeug besteht aus einem Tauchrohr, einem Bedienerrad sowie einem Übersetzungsgetriebe. Durch Drehen des Rades nach rechts taucht das Rohr in den See und saugt sich voll Wasser. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, dreht man nach links, und das Rohr bewegt sich langsam in Richtung Senkrechte und leert sich aus. In diesem Fall entstehen keine Probleme. Sollte im jugendlichen Überschwang jedoch während des Schöpfvorganges das Rad zu weit gedreht werden, kommt es zu einem relativ schnellen Überschlag des Rohres bis in die Endlage hinein. Diese gilt es zu schützen, um so keine Schäden an der Gesamtkonstruktion entstehen zu lassen. Für solche Notstopp-Einsätze sind die TUBUS Dämpfer prädestiniert. Mit mehreren Millionen möglichen Lastwechseln übertrifft ihre Lebensdauer konkurrierende Lösungen wie Gummidämpfungen um das Zehnfache und selbst Stahlfedern noch um das Fünffache. Entwickelt als axial weich dämpfende Maschinenelemente verfügt die hier eingebaute TS-Serie über eine annähernd lineare Dämpfungskennlinie. Das heißt, es erfolgt eine gleichmäßige Energieaufnahme über den gesamten Dämpfungsweg. ACE hat die TS-Serie speziell für ein Minimum an Energieaufnahme bei einem Maximum an Bauhöhe im Bereich von 2 Nm bis zu 966 Nm pro Hub entwickelt. Der hier verwendete Dämpfer vom Typ TS90-47 ist mit einem Gewicht von 490 g der zweitvoluminöseste der TS-Serie und "schluckt" auf seinem 47 mm langen Hubweg bis zu 778 Nm.

Langlebig auch in heiklen Umgebungen

Nicht nur diese Eckdaten, sondern auch eine maximal erlaubte Auffahrgeschwindigkeit von 5 m/s machten ihn zum geeigneten Kandidaten für den Einsatz auf dem Großwasserspielplatz. Dazu gesellten sich noch positive Eigenschaften des Dämpfermaterials. Dieses ist beständig gegen Mikroben, Meerwasser, Chemikalien und verfügt über eine sehr gute UV- und Ozonresistenz. Dass Meerwasser dem Material nichts anhaben kann, liegt unter anderem daran, dass das Co-Polyester Elastomer kein Wasser aufnimmt und demzufolge auch nicht aufquillt. Wie ihre anderen Geschwister aus den übrigen sechs TUBUS-Serien mit fast 150 Varianten bieten die in diesem Fall gewählten Modelle als wartungsfreie und einbaufertige Elemente eine gleichbleibende Dämpfung bei Temperaturen zwischen – 40° C und 90° C. Sie sind mit Hilfe einer zum Lieferumfang gehörenden Spezialschraube auch leicht in bestehende Konstruktionen zu integrieren. So konnten die vom Metallatelier nach Venlo gelieferten SWING-Modelle in einer der bedeutendsten Garten-Ausstellungen der Welt von Anfang an zuverlässig ihren Dienst verrichten. Das hatte David Fuchs vom Metallatelier (www.metallatelier.de) zwar schon nach den guten Erfahrungen mit dem ACE Stoßdämpfer in seiner älteren Konstruktionen vermutet. Aber die kostengünstigeren TUBUS überraschten ihn nicht nur positiv wegen ihrer großen Dämpfungsleistung bei wenig Platzbedarf, sondern auch wegen ihrer Langlebigkeit.