Eine magnetische Achterbahnbremse besteht aus einem Anteil von Fix- und einem Anteil von Schaltbremsen. Letztere kommen zum Einsatz, um alle höheren Beladungszustände sicher auf die gleiche Endgeschwindigkeit regeln zu können.

Eine magnetische Achterbahnbremse besteht aus einem Anteil von Fix- und einem Anteil von Schaltbremsen. Letztere kommen zum Einsatz, um alle höheren Beladungszustände sicher auf die gleiche Endgeschwindigkeit regeln zu können. Quelle: Paul Brennan / pixabay.com

| von Stefan Weinzierl
Aktualisiert am: 24. Mai. 2019

Als integraler Bestandteil von schaltbaren Dauermagnetbremsen stehen Pneumatik-Zylinder oftmals unter hoher mechanischer Wechselbelastung. Durch das stetige Ein- und Ausfahren des Kolbens kommt es bei handelsüblichen Varianten häufig zu Materialermüdungen an Bauteilen, was die Funktionstüchtigkeit des Zylinders einschränkt.

Um maximale Sicherheit für Fahrgeschäfte zu garantieren, suchte Intrasys, Hersteller von Magnetbremsen in Achterbahnen, nach einem Partner für die Entwicklung eines robusten und maßgeschneiderten Zylinders, der der permanenten Belastung standhält.

 

Der Sonderzylinder arbeitet mit einer beidseitigen Endlagendämpfung.
Der Sonderzylinder arbeitet mit einer beidseitigen Endlagendämpfung. - Bild: Konstandin

Die Münchner wurden schließlich bei Konstandin fündig, die zu diesem Zweck einen doppeltwirkenden, Outdoor-geeigneten Pneumatikzylinder entwickelte. Dieser arbeitet mit einer beidseitigen Endlagendämpfung und verhindert durch das kontrollierte Abführen von Druckluft aus der Zylinderkammer etwaige Materialschäden, die durch einen Kolbeneinschlag entstehen können.

Eine wichtige Rolle spielt zudem die robuste Ausführung von Kolbenstange und Dämpfdichtung: Diese ermöglicht eine hohe Schaltspielzahl und reduziert somit zeitintensive Wartungen und Reparaturen auf ein Minimum.

Zylinder unter permanent hoher Belastung

„Eine magnetische Achterbahnbremse besteht aus einem Anteil von Fix- und einem Anteil von Schaltbremsen. Während die Fixbremsen den leeren Zug auf die gewünschte Endgeschwindigkeit bringen, kommt der Schaltbremsenanteil zum Einsatz, um alle höheren Beladungszustände sicher auf die gleiche Endgeschwindigkeit regeln zu können“, erklärt Dr. Bernhard Urban, Geschäftsführer bei Intrasys.

„Hat der Zug die Endgeschwindigkeit erreicht, gibt die Steuerung ein Signal an die integrierten Zylinder, die dann die Bremswirkung deaktivieren.“ Da der entsprechende Kolben bei diesem Prozess schnell und mit hoher Wucht gegen den Zylinderboden fährt, ist der gesamte Zylinder während des Schaltvorgangs einer hohen und steten Belastung unterworfen. Dies führt bei herkömmlichen Modellen oftmals zu einer kontinuierlichen Schädigung betroffener Bauteile.

Werden dadurch beispielsweise die Kolbenstange oder die Dichtung beschädigt, kann der Zylinder seine Arbeit nur eingeschränkt beziehungsweise gar nicht ausführen, was die Sicherheit der Konstruktion massiv beeinträchtigt – häufige Wartungen und zeitintensive Reparaturmaßnahmen wären die Folge.

Die von Konstandin entwickelten Zylinder sind in schaltbaren Dauermagnetbremsen verbaut, die in Fahrgeschäften  aller Art Anwendung finden.
Die von Konstandin entwickelten Zylinder sind in schaltbaren Dauermagnetbremsen verbaut, die in Fahrgeschäften aller Art Anwendung finden. - Bild: Intrasys

Beidseitige Endlagendämpfung

Intrasys begab sich daher auf die Suche nach einem robusten Zylinder, der neben der notwendigen Passgenauigkeit über eine lange Lebensdauer verfügt und nahezu wartungsfrei arbeitet. Die Wahl fiel schließlich auf einen doppeltwirkenden Pneumatik-Zylinder von Konstandin, der für einen maximalen Druck von 10 bar ausgelegt und – bezüglich Größe und Bauform – kundenspezifisch an die Einbausituation angepasst ist.

„Um die hohen Anforderungen zu erfüllen, haben wir uns darüber hinaus entschieden, das Modell mit zusätzlichen Features auszustatten, die über die Eigenschaften einer Standardvariante deutlich hinausgehen“, berichtet Mathias Kraft, Leitung Technik bei Konstandin.

So verwendete das baden-württembergische Unternehmen für einen wirksameren Komponentenschutz eine beidseitige Endlagendämpfung, deren Prinzip auf drei zentralen Komponenten fußt:

  • dem Dämpfkolben,
  • der Dämpfdichtung und
  • der Festdrossel-Schraube.

„Der Dämpfkolben fährt in einem ersten Schritt in die Dämpfdichtung ein und schließt damit Luft in der Zylinderkammer ein“, erklärt Kraft.

„Eine kleine Bohrung im Zylinderboden sorgt jedoch dafür, dass die eingeschlossene Luft im Anschluss wieder entweichen kann. Dadurch entsteht ein natürliches Dämpfsystem und die Geschwindigkeit des Kolbens verringert sich.“ Die speziell auf den Anwendungsfall abgestimmte Festdrossel regelt hierbei den Volumenstrom der Abluft und gewährleistet so ein lineares, gleichmäßiges Abfließen der Druckluft. Auf diese Weise lassen sich Beschädigungen, wie sie häufig bei herkömmlichen Zylindern durch zu schnelles Auftreffen des Kolbens in die Endlagen auftreten, verhindern.

Der Zylinder ist Outdoor-geeignet  – eine wichtige Voraussetzung für den problemlosen Dauerbetrieb von Achterbahnen.
Der Zylinder ist Outdoor-geeignet – eine wichtige Voraussetzung für den problemlosen Dauerbetrieb von Achterbahnen. - Bild: Pixabay

Robustes Material ermöglicht Outdoor-Einsatz

Zur langen Lebensdauer des Zylinders trägt auch die robuste Werkstoffauswahl wichtiger Baukomponenten bei. So ist beispielsweise die Dämpfdichtung als relevanter Bestandteil der Endlagendämpfung aus Polyurethan (PUR) gefertigt. Dabei handelt es sich um ein besonders widerstandsfähiges Material, das – im Gegensatz zu handelsüblichen Dichtungswerkstoffen – hoher Belastung bei langer Lebensdauer standhalten kann. Folglich verschließen die Dämpfdichtungen die Zylinderkammer auch über einen längeren Zeitraum und garantieren damit einen komplikationsfreien Ablauf der Endlagendämpfung.

Spezialwerkstoffe wie PUR, welche vor zu hoher Belastung schützen, wurden in unterschiedlichsten Bauteilen des Sonderzylinders verwendet. Neben der Dämpfdichtung ist beispielsweise auch die Kolbenstange so stabil und robust gebaut, dass sie die von Intrasys explizit geforderte hohe Schaltspielanzahl einhält. „Die möglichen Schaltspiele definieren die Wartungsintervalle“, erklärt Kraft.

„Da viele Fahrgeschäfte und Achterbahnen nahezu rund um die Uhr im Einsatz sind, ist es von hoher Relevanz, dass die notwendigen Wartungen möglichst schnell und in geringer Frequenz ausgeführt werden, um den regulären Betrieb nicht zu stören.“ Aus diesem Grund entschied sich Konstandin, die aus hochfestem Edelstahl gefertigte Kolbenstange zusätzlich hartverchromt auszuführen.

Dank der Materialkombination ist diese nun in der Lage, den permanenten Stößen und Krafteinwirkungen standzuhalten; Risse oder Brüche in der Kolbenstange selbst lassen sich dadurch effektiv vermeiden, was längere Stillstandsphasen aufgrund von Systemausfällen oder Wartungen verhindert.

Beispiel einer weiteren Bauart eines Sonderzylinders im Einsatzfeld der Bremsen für Schienenfahrzeuge.
Beispiel einer weiteren Bauart eines Sonderzylinders im Einsatzfeld der Bremsen für Schienenfahrzeuge. - Bild: Konstandin

Ähnliche Vorteile können auch mittels der besonderen Ausführung von Deckel und Boden des Sonderzylinders erzielt werden. Beide Komponenten bestehen aus Aluminium und sind mit Eloxal beschichtet, einer Oxidschicht, die Korrosion effektiv entgegenwirkt und somit ebenfalls den Wartungsaufwand minimiert. Der Zylinder ist dadurch Outdoor-geeignet und lässt sich bei Temperaturen von -10 °C bis +60 °C sowie bei unterschiedlichsten Witterungsbedingungen einsetzen – eine wichtige Voraussetzung für den problemlosen Dauerbetrieb von Achterbahnen.

Zur Garantie der Funktions- und Ausfallsicherheit alle wichtigen Parameter in einem Prüfprotokoll hinterlegt. Dort sind beispielsweise die Dichtheit der Dämpfung, das Anzugsmoment der Schrauben oder die Tiefe der Drosselbohrung in einem zentralen Dokument zusammengefasst. „Alle diese Elemente durchlaufen unsere Qualitätsprüfung, bevor sie unser Werk verlassen. Es handelt es sich somit um eine 100-Prozent-Kontrolle, weil keines der relevanten Bauteile ungeprüft an den Kunden ausgeliefert wird“, erläutert Kraft.

Lange Standzeit von zwei Millionen Lastwechseln

Mit dem Resultat der gemeinsamen Zusammenarbeit zeigte sich Intrasys zufrieden. Neben der individuellen Beratung und einer anschließenden, technisch hochwertigen Entwicklung sowie der maßgeschneiderten Anfertigung des Zylinders überzeugte das Münchner Unternehmen vor allem die lange Lebensdauer und die hohe Schaltspielzahl.

So ist der Zylinder aufgrund der Werkstoffauswahl und der Vielzahl an dämpfenden Vorrichtungen für eine lange Standzeit von zwei Millionen Lastwechseln ausgelegt, ehe eine Wartung erforderlich ist. „Viele Freizeitparks weltweit haben ganzjährig geöffnet, wobei die Fahrgeschäfte oftmals bis zu 18 Stunden täglich in Betrieb sind. Unsere Vorgaben hinsichtlich Robustheit und Wartungsfreiheit waren daher anspruchsvoll, wurden jedoch allesamt erfüllt“, so Dr. Urban. „Gleichzeitig bietet uns Konstandin jegliche Unterstützung für zukünftige Weiterentwicklungen an.“

Konstandin GmbH