Bandagiermaschine, Bild: KOHLS Maschinenbau

Die Bandagiermaschine von Kohls Maschinenbau, angedockt an einen Transformatorkern – der äußere ovale Schenkel wird gerade bandagiert, während Spannbänder die anderen beiden fixieren. Bild: KOHLS Maschinenbau

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. Bei der Entwicklung einer neuen Vertikal-Bandagiermaschine, der ersten ihrer Art, setzten sie ein weiteres Mal auf den Anbieter ACE Stoßdämpfer aus Langenfeld im Rheinland.

Gute Paarung: Bremssystem und Industriegasfedern

CAD-Detail, Bild: KOHLS Maschinenbau
CAD-Detail des Umwicklungssystems mit dem von Kohls zum Patent angemeldeten Bremssystem. Bild: KOHLS Maschinenbau

300 Tonnen, 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 aufwendige 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 ebenfalls speziell von Kohls entwickelten 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 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. 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.

Detail des Umwicklungssystem, Bild: Steffen Bonn, ACE Stoßdämpfer
Detail des Umwicklungssystems von Kohls mit der ACE-Industriegasfeder, welche die Bandspannung stets aufrecht erhält. Bild: Steffen Bonn, ACE Stoßdämpfer

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.

Kein Spannungsabfall mit ACE

Industriegasfedern, Bild: ACE Stoßdämpfer
Industriegasfedern von ACE sind erhältlich mit Köperdurchmessern von 8 bis zu 70 mm. Bild: ACE Stoßdämpfer

Der Reiz des Auftrages bestand darin, den Spannungsabfall bei ovalen Trafoschenkeln zu vermeiden. Zudem wollte Kohls Maschinenbau 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 Millimeter montiert ist, um den Trafoschenkel auf und ab. Die Lösung von ACE waren Industriegasfedern des Typs GS19-150-EE-550N. Diese Maschinenelemente 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 zum Beispiel fast rechtwinklige Querschnitte der Hubweg noch als Reserve dient.

Das Funktionsprinzip der Gasfedern ist dabei identisch mit dem Standardfall des Öffnen 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.