Schmal und leise

Dünnringlager - Wenn am Flughafen der Kofferscanner das Gepäck auf Sprengstoff durchleuchtet, leisten besonders schmal bauende und laufruhige Dünnringlager einen Beitrag fürs sichere Fliegen.

31. Januar 2006

Nach den Terroranschlägen auf das World Trade Center wurden die Sicherheitsmaßnahmen an Flughäfen verschärft. Speziell in den USA verlangen die Vorschriften jetzt, dass garantiert jedes einzelne Gepäckstück kontrolliert wird, damit nicht auf diese Weise etwa Sprengstoffe oder Waffen in ein Flugzeug gelangen können. Routinemäßig gründlich geprüft wurde bisher jedoch lediglich das Handgepäck, das die Passagiere in die Kabine mitnehmen - und speziell bei Inlandsflügen innerhalb der USA entfielen selbst diese Kontrollen häufig komplett.

Das aufgegebene Reisegepäck durchlief für die Kontrolle bisher in der Regel eine voluminöse Röntgenanlage in einem separaten Raum, meist im Untergeschoss des Flughafengebäudes. Zweckmäßig und ohne Zeitverlust erfolgt eine solche ›Durchleuchtung‹ jedoch direkt am Check-In, weil hier die Passagiere sowieso einige Minuten warten müssen, um ihren Flugschein oder die Bordkarte zu erhalten. Ein solcher Standort stellt besondere Ansprüche an den Scanner: So darf einerseits keinerlei Röntgenstrahlung Mitarbeiter und Passagiere gefährden, zudem steht am Ticket-Schalter nur wenig Raum zur Verfügung, was auch die Strahlenschutzmaßnahmen weiter erschwert; um den Geräuschpegel für die Menschen in der Flughafen-Lobby erträglich zu halten, muss die Anlage außerdem möglichst leise laufen, und nicht zuletzt sollte der Anblick des Gerätes auch ästhetischen Ansprüchen genügen.

Ein US-amerikanischer Flughafen-Ausrüster hat jetzt einen neuartigen 3D-Scanner entwickelt, der auch große Koffer scannen kann und sich dort problemlos in die vorhandene Transport-Infrastruktur am Ticket-Schalter einpassen lässt. Das Sprengstoff-Suchgerät arbeitet nach dem Prinzip des Computer-Tomographen aus der Medizintechnik. Dabei rotieren eine Röntgenquelle und ein Detektor auf einer Kreisbahn um das Förderband mit dem Gepäck und erzeugen so eine Serie von Schnittbildern des Kofferinhalts, aus der sich ein dreidimensionales Bild zusammensetzen lässt. Zentrales Element des ›Koffer-Tomographen‹ ist ein Drehübertrager der Schleifring- und Apparatebau GmbH aus Fürstenfeldbruck mit einem freien Innendurchmesser von 88 Zentimetern. Das bayerische Unternehmen ist spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung von kontaktierenden Schleifringsystemen zur Energieübertragung sowie von kontaktlosen Drehverbindungen für die Datenübertragung mit großen Geschwindigkeiten. Es kooperiert seit vielen Jahren erfolgreich mit führenden Unternehmen aus dem Bereich der Medizin- und Wehrtechnik und besitzt deshalb auch umfangreiche Erfahrung im Bereich des Strahlenschutzes sowie in der ansprechenden äußeren Gestaltung von Produkten der Hochtechnologie.

Lager mit großem Durchmesser

Bei der Entwicklung des Gepäckscanners standen die Spezialisten aus der Nähe von München vor allem vor zwei Herausforderungen: Dem geforderten extrem geringen Bauvolumen sowie dem Wunsch nach einem möglichst laufruhigen Betrieb. Bei der Lösung beider Probleme half den Ingenieuren von Schleifring der Einsatz von speziellen Dünnringlagern aus dem Sortiment der Rod-riguez GmbH in Eschweiler. Zum Einsatz kommt in dem Gepäckscanner unter anderem ein Lager der Reihe Reali-Slim-X mit einem Durchmesser von 90 Zentimetern, das zwischen dem Schleifring und der rotierenden Röntgenanlage eingebaut ist. Beim diesen Lagern besitzt die Laufbahnrille zwei Radien, das so genannte gotische Profil, so dass sich insgesamt vier Berührungspunkte pro Kugel ergeben.

Auf diese Weise entstehen zwei Kontaktreihen, die auf wechselnde Momentlasten reagieren können. Ein einzelnes Vierpunktlager kann deshalb häufig ein Lagerpaar ersetzen, weil es radiale, axiale und Momentelasten gleichzeitig aufnehmen kann. Im Kofferscanner bewirkt das Lage unter anderem, dass die Kohlebürsten in jeder Betriebsphase den richtigen Kontakt zu den Schleifringbahnen behalten.

Ein einzelnes Lager genügt

Sein Querschnitt von lediglich 25 x 25 Millimetern ermöglicht eine äußerst kompakte Bauform: So ist der komplette Kofferscanner mit einem freien Innendurchmesser von 88 Zentimetern lediglich X Zentimeter hoch und Y Zentimeter lang.

Erhältlich sind die Dünnringlager der Reihe Reali-Slim in einer Vielzahl von Bohrungsdurchmessern von 20 Millimetern bis 40 Zoll und mit mehreren unterschiedlichen Querschnitten. Dabei bleibt innerhalb einer Serie der Querschnitt auch bei steigendem Bohrungsdurchmesser konstant. Besonders filigrane Anwendungen ermöglicht zudem die Baureihe Ultra-Slim mit einem Querschnitt von 2,5 x 3,0 Millimetern.

Beim den 4-Punktlagern der Serie X besitzt die Laufbahnrille zwei Radien, das so genannte gotische Profil, so dass sich insgesamt vier Berührungspunkte pro Kugel ergeben. So entstehen zwei Kontaktreihen, die auf wechselnde Momentelasten reagieren können. In vielen Anwendungen kann deshalb ein einzelnes Vierpunktlager ein Lagerpaar ersetzen, weil es radiale, axiale und Momentelasten gleichzeitig aufnehmen kann.

Laufruhe macht den Unterschied

Entscheidend für Wahl dieses Lagers für die Konstruktion des Kofferscanners war neben dieser platzsparenden Konstruktion jedoch sein extrem ruhiger Lauf, erklärt Herbert Staffler, Konstruktionsleiter für Medizintechnikprodukte bei Schleifring: »Wir haben es natürlich auch mit anderen Lagern versucht, doch die konnten unsere Anforderungen an das Gerät einfach nicht erfüllen - trotz verschiedener Optimierungsmaßnahmen blieb am Ende das Dünnringlager von Rodriguez die einzige Alternative.«

Eine weitere Besonderheit des Koffercsanners ist die häufig wechselnde Drehzahl der rotierenden Teile: Im Normalbetrieb arbeitet die Anlage mit etwa 60 Umdrehungen in der Minute. Wenn das System einen kritischen Punkt entdeckt, wird jedoch das Gepäckstück in einem speziellen Modus ein weiteres Mal mit geringerer Drehzahl von Röntgenquelle und Detektoren durchleuchtet; danach beschleunigt der Tomograph die kiloschweren Aggregate wieder auf die normale Drehzahl. Diese häufigen Lastwechsel stellen natürlich hohe Ansprüche an die Stabilität des Dünnringlagers. Dennoch stößt das Lager hier noch lange nicht an seine Grenzen, erzählt Rodriguez-Geschäftsführer Gunther Schulz: »In einer anderen Anwendung läuft das Lager problemlos mit 240 Umdrehungen pro Minute - und das sogar unter noch höherer Last.« Hier bewährte sich die große Erfahrung des Lieferanten von Wälzlagern und Lineartechnik mit Anwendungen in der Medizintechnik, denn auch dort gelten im Grunde die gleichen Anforderungen wie für den Gepäckscanner: Die Geräte müssen leise und möglichst klein sein und dürfen im Betrieb keinerlei vermeidbares Gefährdungspotenzial bieten. Nicht ohne Grund verbindet beide Unternehmen deshalb eine langjährige Kooperation, wie Geschäftsführer Schulz erklärt: »Wenn man entsprechende Erfahrung nicht im Haus hat, ist man immer auf Partner angewiesen. Deshalb verstehen wir uns auch als Lieferant eines ›Value-added Product‹: »Verkauft wird nicht nur ein Lager, sondern die komplette Dreheinheit als Baugruppe, fertig montiert und getestet - so bleibt die gesamte Lagertechnik inklusive ihrer Umgebung in einer Hand.«

Ein Vorteil von Dünnringlagern besteht in der Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Einsatzanforderungen. Um höhere Tragzahlen, geringeres Drehmoment, höhere Geschwindigkeiten oder Vakuumtauglichkeit zu erhalten, werden viele unterschiedliche Käfigtypen angeboten.

Weiterhin können Dünnringlager der Typen ›C‹ und ›X‹ vorgespannt oder mit Lagerspiel geliefert werden. Die Vorspannung verhindert Spiel innerhalb der Einheit und bietet höhere Festigkeit sowie höhere Sicherheit bei Vibrationen.

PS

Erschienen in Ausgabe: 01/2006