Wer wegen einer Sportverletzung schon einmal bandagiert wurde, weiß, wie wichtig eine gleichmäßige und plane Wicklung ist. Das gleiche gilt für den Kern eines Großtransformators, der einige 100 t schwer sein kann. Der automatisierte Vorgang ist dabei zwar deutlich schneller, aber auch deutlich diffiziler als der von Hand. Für ein optimales Ergebnis verbaut die Kohls Maschinenbau GmbH in ihren neuen Vertikal-Bandagiermaschinen Gasfedern von ACE Stoßdämpfer.

Das Unternehmen Kohls hat gut 20 Jahre Erfahrung beim Bau von Sondermaschinen, wenn es um Transformatoren geht. Vor allem in den Bereichen Legetechnik für Stapel und Kerne sowie für das Bandagieren von Kernen konnte das familiengeführte Unternehmen aus dem Ort Freigericht bei Hanau sein Know-how sukzessive ausbauen.

Geschäftsführer und Gründer Rüdiger Kohls setzt dabei von der Erstellung der ersten Vorschläge mittels 3D-Software bis hin zur Montage und Inbetriebnahme auf Lösungen aus einer Hand. Daher legen die hessischen Spezialisten im Transformatorenbau auch bei ihren Lieferanten gesteigerten Wert auf langfristige Verbindungen.

Gaszug- und Gasdruckfeder berechnen, auslegen und bestellen

Eine solche besteht unter anderem zur ACE Stoßdämpfer GmbH. Aufgrund positiver Erfahrungen beim Einsatz der Maschinenelemente aus Langenfeld wurde bei der Entwicklung einer neuen Vertikal-Bandagiermaschine ein weiteres Mal auf den Anbieter aus Langenfeld im Rheinland gesetzt. Da es sich bei der hier präsentierten Bandagiermaschine von Kohls um die erste ihrer Art handelte, sollte auch bei der Auswahl der dafür benötigten Komponenten von Beginn an ein Maßstab für potenzielle Wettbewerber aufgezeigt werden.

Gute Paarung: Bremssystem und Industriegasfedern

300 t, ein meterhoher Turm, bestehend aus tausenden dünner Bleche und manchmal eine komplizierte ovale oder auch fast rechteckige Form: Das Bandagieren eines industriellen Trafos, der nicht selten die Ausmaße eines Bungalows haben kann, ist eine aufwändige Arbeit, bei der alles passen muss. Schließlich dürfen sich die dünnen Bleche des Trafos beim Aufrichten in die Vertikale keinen Millimeter verschieben. Dafür sorgen spezielle Spannbänder, deren Aufgabe es ist, eine störungsfreie Fahrt zu der Bandagiermaschine zu ermöglichen.

Der sichere Transport der zu diesem Zeitpunkt fragilen Konstruktion findet auf einem Luftkissenfahrzeug statt. Nach der Ankunft der Trafobestandteile an der Bandagiermaschine umwickelt diese nun den Kern mit einem Resin-Band, das aus mit Spezialharz getränkten Glasfasern besteht. Mit den dabei entstehenden Schichten vergrößert sich schrittweise auch die Spannung auf die einzelnen Transformatorschenkel, die je Umdrehung bis zu 250 daN beträgt. Derartige Transformatoren arbeiten üblicherweise in einem Ölbad. Durch die Bandage mittels der Sondermaschine von funktioniert der Trafo am Ende leiser, weist eine größere Effizienz auf und gewährleistet eine zuverlässigere Kühlung, sodass bei entsprechender Konstruktion teures Material eingespart werden kann.

Kugelschreiberprinzip macht Gasfeder beidseitig arretierbar

Eine Innovation ist bei der neuen Maschine das zum Patent angemeldete Bremssystem. Es erzeugt die oben genannte massive Bandspannung und wandelt über den hydraulischen Kreislauf die Bremsenergie um.

Industriegasfedern verhindern Spannungsabfall

Doch gerade bei ovalen Transformatorenschenkeln ist es nicht ausgeschlossen, dass selbst die technisch versierten Bandagierexperten aus Hessen Hilfe von außerhalb benötigen. Dann nämlich, wenn an einigen Stellen des Ovals ein Spannungsverlust entsteht. Und dabei konnte Steffen Bonn, der technische Berater von ACE für diese Region, das Unternehmen mit passenden Industriegasfedern unterstützen.

Der Reiz dieses Auftrages bestand darin, den Spannungsabfall bei ovalen Trafoschenkeln zu vermeiden. Zudem wollte der Maschinenbauer seinen weltweit renommierten Kunden eine Lösung liefern, die Vibrationsarmut bei schnellem Ansprechen sicherstellt. Denn zum Bandagieren dreht sich ein Zahnring, auf dem die Bremseinheit mit einem Hubweg von 150 mm montiert ist, um den Trafoschenkel auf und ab.

Die Lösung von ACE waren Industriegasfedern des Typs GS19-150-EE-550N. Diese sorgen sonst meist für sicheres Öffnen und Schließen von Hauben und Deckeln, indem sie die Handkraft der Bediener unterstützen. In diesem Fall ist die Industriegasfeder aber dafür zuständig, dass die Bandspannung erhalten bleibt, da bei Unterbrechungen durch z. B. fast rechtwinklige Querschnitte der Hubweg noch als Reserve dient.

Das Funktionsprinzip der Gasfedern ist dabei identisch mit dem Standardfall des Öffnens und Schließens von Klappen, für den sie ursprünglich konstruiert worden sind. So wird auch in diesem Fall zur Endlagendämpfung in Ausfahrrichtung Hydrauliköl verwendet. Beim Beaufschlagen der Gasfedern, also beispielsweise dem Schließvorgang einer Klappe, strömt der Stickstoff durch die Drosselöffnung im Kolben.

Dabei wirken die Kräfte entgegen der Gewichtskraft der Klappe und regulieren so deren Tempo. Beim Öffnen der Klappe strömt der Stickstoff zurück, unterstützt somit die Handkraft des Bedieners und ermöglicht eine definierte Ausfahrgeschwindigkeit. Zudem sorgt die Ölfüllung beim Ausfahren in der Endlage für ein sanftes Aufsetzen. Die Ein- und Ausfahrgeschwindigkeit ist wiederum durch die Drosselöffnung bestimmt.

Das bei Kohls verwendete Modell verfügt über eine Ausschubkraft von 550 N, die dabei individuell einstellbar ist. Denn die modernen Maschinenelemente sind standardmäßig mit einem Ventil ausgestattet und können so den gewünschten Druck erzeugen. Wenn nötig, liefert ACE dazu einen speziellen Stickstoff-Füllkoffer, den der Kunde vor Ort individuell anpassen kann. Auch dank der guten Kooperation mit ACE gelang es Kohls, die Gasfedern ideal geschützt in die kompakte Bauform zu integrieren, sodass der komplette Prozess des Verwickelns eines Trafokerns weiter optimiert werden konnte.