Energie einsparen und Qualität langfristig sichern

Mit der Modernisierung der Tränkerei stellt BENNING die Weichen für eine langfristige, wirtschaftliche Fertigung von Wickelgütern höchster Qualität am Standort Bocholt

Die Inbetriebnahme des neuen, geräumigen Trockenofens mit regenerativer, thermischer Oxidation (RTO) im Bereich elektrische Maschinen (BeM) schließt die erste Phase des Projektes „Modernisierung und Erweiterung der Tränkerei“ erfolgreich ab. Die Vorbereitungen für die zweite Phase, in der dann im Laufe des nächsten Jahres auch die Vakuumtränkanlagen ausgetauscht werden sollen, laufen bereits auf Hochtouren. Mit diesen Investitionen sichert BENNING für die nächsten ein bis zwei Jahrzehnte die energieeffiziente und umweltschonende Produktion von Wickelgütern, wie Spulen und Transformatoren. Es ist ein klares Bekenntnis zum Standort Bocholt.

Wickelgüter sind allgegenwärtig. Sie finden sich u. a. in Systemen der Medizintechnik, im Bereich Automotive, in der Elektrotechnik und Elektronik, in Elektromotoren und ebenso in Anlagen der Energieerzeugung oder -versorgung.

Ein fertiges Bauteil wird aus einem Trockenofen gefahren — Ein fertiges Bauteil wird aus dem Trockenofen gefahren

Stromversorgungssysteme mit offener Tür und unten mit Wickelgütern — Stromversorgungssysteme unten mit Wickelgütern

Gleichstromläufer nach dem Tränken und Trocknen

In diesen anspruchsvollen Bereichen müssen die eingesetzten Bauteile hohen technischen Anforderungen und Beanspruchungen genügen. Ein Defekt und ein evtl. damit verbundener Ausfall – denken wir z. B. einmal an einen Wasserkraftgenerator – ist i. d. R. mit hohen wirtschaftlichen Verlusten für den Betreiber der Anlage verbunden. Denn einmal eingebaut können diese Bauteile vor Ort oft nur mit großem zeitlichen Aufwand oder gar nicht ausgetauscht werden.

Hochspannungs- und Isolierfestigkeit

Daher werden bei BENNING die Transformatoren für stationäre Stromversorgungssysteme, Traktionsladegeräte sowie Spulen und andere Komponenten oder Bauteilgruppen für elektrische Maschinen, mit speziellen Harzen und Lacken unter Vakuum vergossen. Diese Versiegelung mit sogenannten sekundären Isolierstoffen garantiert eine hohe mechanische Beständigkeit und den Schutz vor Umwelteinflüssen. Darüber hinaus wird eine maximale Hochspannungs- und Isolierfestigkeit erzielt.

Für die Güte der Tränkung und die damit verbundene Lebensdauer der Wickelgüter sind drei Faktoren entscheidend; die eingesetzten sekundären Isolierstoffe, die Vakuum-Tränkung und der abschließende Trocknungsprozess.

Der jeweilige Einsatzzweck der verschiedenen zu behandelnden Bauteile bedingt eine individuelle Zusammenstellung der zu verwendenden Isolierstoffe. Die exakt abgestimmten Rezepturen verleihen dem imprägnierten Bauteil nach dem Aushärten genau die gewünschten elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften, die es für seinen Anwendungsfall benötigt. Beispielsweise reichen die Bemessungsspannungen von wenigen Volt (< 100 V) bis zu Hochspannungsspulen mit 13.000 Volt.

Eine weitere Herausforderung stellt die sorgfältige Tränkung bzw. Imprägnierung der Bauteile an sich dar. Denn durch die Komplexität der Bauteile mit vielen Kanten und Ecken können sich schnell Hohlräume bilden. Die darin eingeschlossenen Luftbläschen würden die Hochspannungsfestigkeit signifikant reduzieren und das Bauteil damit unter Umständen sogar unbrauchbar machen. Daher wird im Tränkbehälter ein Vakuum erzeugt, das auch kleinste Lufteinschlüsse eliminiert und alle Hohlräume akkurat mit dem Imprägniermedium füllt.

Neu gewickelter elektrischer Motor nach und vor der Tränkung — Neu gewickelter Motor (links) nach und (rechts) vor der Tränkung

Neu gewickelter elektrischer Motor nach der Tränkung

Robustes, dauerhaftes Isoliersystem

Abschließend erfolgt der Trocknungs- und Aushärtungsprozess im neuen Kammerofen. Damit die in der Rezeptur des Imprägniermediums vorhandenen Substanzen wie gewünscht miteinander reagieren, muss der Temperaturverlauf während der Trocknungszeit fein justiert werden. Dazu lassen sich in der Steuerung des neuen Kammerofens individuell abgestimmte Temperaturkurven programmieren und speichern. Das Ergebnis ist ein robustes und dauerhaftes Isoliersystem bester Güte.

Die Ofenkammer mit einer Innenabmessung von 3 x 3 x 3 m wird über einen verfahrbaren Tisch – dem sog. Ofenwagen – mit den getränkten Wickelgütern wie bspw. Trafos, Spulen, Drosseln, Motor- oder Generatorwicklungen beladen. Mit einer maximalen Leistung von 200 kW können im Innenraum Temperaturen von bis zu 180 °C kontrolliert erzeugt werden. Hierzu dienen speziell programmierbare Temperatur-Zeitkurven.

Die während der Härtung entstehenden flüchtigen Kohlenwasserstoffe (VOC – Volatile Organic Compounds) werden durch die Nachverbrennung in der regenerativen, thermischen Oxidationsanlage (RTO-Anlage) vollständig in unschädliche Bestandteile umgewandelt.

Effiziente Energierückgewinnung

Unterhalb der zentralen Brennkammer, in der die thermische Oxidation der Schadstoffe stattfindet, sind zwei Wärmerückgewinnungskammern angeordnet. Sie sind mit einer Wärmespeichermasse ausgestattet, die Energie aufnehmen, speichern und wieder abgeben kann. Auf diese Weise wird die Wärme aus der sauberen Abluft auf das Rohgas übertragen. So wird es, bis es die Brennkammer erreicht, nahezu auf die zur Oxidation notwendige Temperatur vorgewärmt. Die Verbrennung der im Rohgas enthaltenen organischen Bestandteile, die bereits ab einer Konzentration von ca. 1,8 g/Nm³ autotherm erfolgt, reicht nun aus, um das Rohgas mittels Oxidation in Reingas zu transformieren. Damit reduziert sich der Einsatz des Hauptbrenners auf die Anlaufphase des Ofens. Von der Brennkammer strömt das heiße Reingas durch die Wärmerückgewinnungskammern und verlässt die Anlage als saubere Abluft.

Installation des Trockenofens: Anlieferung und Aufstellen des Schornsteins

Qualität, Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit

Durch diese effiziente Form der Wärmerückgewinnung, verbunden mit der modernen Ofensteuerung, werden im BeM nun verglichen mit der alten Anlage ca. 70 % Erdgas eingespart. Gleichzeitig tragen diese optimierten Fertigungsmethoden zu einem reproduzierbaren Qualitätsniveau bei, das die Langlebigkeit der hergestellten Wicklungen für elektrische Maschinen sowie für die Transformatoren der weltweit eingesetzten, stationären Stromversorgungen und Traktionsladegeräte des Unternehmens garantiert.

Wirtschaftlichkeit, Qualität und ein schonender Umgang mit unserer Umwelt gehen hier Hand in Hand. Das Projekt „Tränkerei-Modernisierung und Erweiterung“ ist ein weiteres Beispiel für eine Unternehmensphilosophie, die eine nachhaltige Nutzung unserer natürlichen Ressourcen intelligent mit wirtschaftlichem Handeln und einem maximalen Qualitätsanspruch verbindet.