Wickelmaschine Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Herstellen ei ^¬ ner Durchführung für sehr hohe Spannungen mit sich in einer Längsrichtung auf einer Wickelachse gegenüberliegenden Haltemitteln, die zum Lagern und Rotieren eines Hochspannungslei ^¬ ters als Wickelkern eingerichtet sind, und Mitteln zum Zufüh- ren von Wicklungslagen, die auf den Hochspannungsleiter unter Ausbildung eines Wickels aufwickelbar sind.

Eine solche Wickelmaschine ist aus dem Stand der Technik be ^¬ reits bekannt. Durchführungen für hohe Spannungen werden in der Weise hergestellt, dass bandförmiges Papier um einen Wi ^¬ ckelkern gewickelt wird, wobei als Wickelkern ein Hochspannungsleiter dient. Die auf diese Weise hergestellte Durchfüh ^¬ rung ist zum Führen hoher Spannungen durch beliebige Gehäusewandungen vorgesehen, die auf einem Erdpotenzial liegen. Der Durchgang durch die Gehäusewand hat oft auch eine Änderung der Isolationsumgebung im Gefolge. In den Wickelkörper werden neben den Papierlagen elektrisch leitende Einlagen eingebracht, die zum kontrollierten Abbau hoher Feldstärken dienen. Dem Papier des Wickelkörpers wird anschließend in einem Energie und zeitaufwändigen Prozess Wasser entzogen. Dann erfolgt ein Tränken des Wickelkörpers in einer Imprägnierflüs ^¬ sigkeit, wie Öl oder Gießharz. Im Falle von Gießharz wird in der Regel ein gekrepptes Papier verwendet, um eine ausrei ^¬ chend sicherere Imprägnierung mit dem dickflüssigen Gießharz sicherzustellen.

Um immer höhere Spannungen, beispielsweise 800 kV Gleichspannung oder 1100 V Wechselspannung, beherrschbar zu machen, werden immer größere Durchführungen benötigt, die eine Länge von über 10 Metern und folglich ein hohes Eigengewicht auf ^¬ weisen .

Wickelmaschinen für Hochspannungsdurchführungen verfügen in der Regel über zwei einander in einer Längsrichtung gegenüberliegende Einspannfutter, von denen wenigstens eines zur Rotation angetrieben werden kann. In diese Einspannfutter wird der meist aus massivem Kupfer bestehende Hochspannungs ^¬ leiter eingespannt. Der massive Hochspannungsleiter weist eine Festigkeit auf, welche ein stützfreies Wickeln der bekann ^¬ ten Wicklungskörper ermöglicht. Bei Durchführungen für eine Nennbetriebsspannung von über 800 kV mit einer Länge von über 12 m und einem Durchmesser von über 600 mm kommt es beim Wicklungsprozess aufgrund des Eigengewichts zum Durchbiegen des Wickels und somit zu einer vermindert guten Absteuerung des elektrischen Feldes im Betrieb der Hochspannungsdurchführung .

In der DE 10 2006 043 649 AI ist eine Wickelmaschine für Pa ^¬ pierrollen beschrieben, bei welcher die Wickelrolle in einem aus zwei Tragwalzen gebildeten Wickelbett liegt. Ein solches Wickelbett könnte zwar ein Durchbiegen schwerer Durchführungen verhindern. Die hohen Andruckkräfte der Tragwalzen würden dem empfindlichen Krepppapier jedoch Druck- und Fehlstellen aufprägen, die sich ebenfalls nachteilig auf die Spannungs ^¬ festigkeit der Durchführung auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wickelmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der auch große Durchführungen für sehr hohe Spannungen hergestellt werden können, ohne dass es zum Durchbiegen des Wickels oder zu ei ^¬ ner mechanischen Deformation des weichen Papiers kommt. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens ei ^¬ nen Bandträgerwerk mit Bandführungselementen vorgesehen ist, die zum Anlegen eines Einfassbandes an die Außenkontur des Wickels eingerichtet sind, wobei das Einfassband unterhalb des Wickels zumindest abschnittweise frei gehalten ist, so dass sich das Einfassband formkomplementär an dem Wickel anlegt .

Erfindungsgemäß sind zum Stützen des Wickels während des Wi- ckelprozesses Bandträgerwerke mit Bandführungselementen vor ^¬ gesehen, die ein Einfassband unter dem Wickel zumindest ab ^¬ schnittsweise frei halten. Die Bandführungselemente sind so ausgebildet, dass direkt unterhalb der Wicklungsachse keine mechanischen Führungs- oder Andruckelemente angeordnet sind. Beim Andrücken des Bandträgerelementes an den beim Wickelpro- zess immer größer werdenden Wickel wird die Anlagekraft somit schonend vom Einfassband aufgenommen. Das Einfassband ist er ^¬ findungsgemäß leicht verformbar ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung flächig mit einer gewissen Breite pa- rallel zur Wicklungsachse, so dass es beim immer größer wer ^¬ denden Wickel zum Anlegen des Einfassbandes an die Außenkontur des Wickels kommt oder ständig ein schonendes Anlegen beibehalten werden kann. Die Andruckkraft wird, wie bereits ausgeführt wurde, allein vom flexiblen und formnachgiebigen Einfassband aufgenommen, das sich sofort verformt und form ^¬ komplementär an den Wickel anlegt. Zu hohe Andruckkräfte wer ^¬ den auf diese Art und Weise vermieden. Die Papierlagen des Wickels werden somit schonend abgestützt und eine Deformation der Papierlagen vermieden, wobei gleichzeitig ein Durchbiegen des Wickels selbst bei großer Länge und hohen Eigengewichten verhindert ist.

Vorteilhafterweise ist das Einfassband geschlossen ausgebil ^¬ det und umschließt die Bandführungselemente, wobei die Band- führungselemente einen von dem Wickel angetriebenen Umlauf des Einfassbandes ermöglichen. Mit anderen Worten treibt der Wickel beim Wickelungsprozess das geschlossen, um die Band ^¬ führungselemente umlaufende Einfassband an, das dann eben- falls entgegen der Drehrichtung des Wickels um die Bandführungselemente umläuft. Hierzu sind die Bandführungselemente so gelagert, dass das Umlaufen des Einfassbandes nicht ver ^¬ hindert ist. Hierzu eigenen sich beispielsweise als solche bekannte Drehlager oder dergleichen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Bandführungselemente wenigstens zwei sich parallel zur Wickelungs ^¬ achse erstreckende Führungswalzen auf, an denen das Einfass ^¬ band anliegt, wobei die Führungswalzen bezüglich der Wick- lungsachse so angeordnet sind, dass eine Projektion der Wi ^¬ ckelachse auf eine Ebene, die sich durch die Drehachsen der Führungswalzen erstreckt, parallel zwischen den Drehachsen der Führungswalzen verläuft. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Projektion der Wicklungsachse sich parallel und mit- tig zwischen den Drehachsen der Führungswalzen erstreckt. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass das Einfassband unterhalb der Wicklungsachse von den Führungswalzen frei gehalten ist. Bevorzugt weisen die Führungselemente drei Füh ^¬ rungswalzen auf, die in einer Seitenansicht in Längsrichtung V-förmig zueinander angeordnet sind. Dabei ist die Spitze des Vs, die durch eine sich unterhalb zur Wicklungsachse erstre ^¬ ckende Führungswalze gebildet wird, von der Drehachse abge ^¬ wandt. Die offen liegende Seite des Vs ist hingegen der Wick ^¬ lungsachse und somit dem Wickel zugewandt. Die offen liegende Seite wird von zwei Führungsrollen begrenzt, die sich eben ^¬ falls parallel zur Wicklungsachse, jedoch in einer Draufsicht von oben seitlich versetzt, also rechts und links der Wick ^¬ lungsachse, erstrecken. Die mittlere Führungsrolle verläuft hingegen genaue unterhalb der Wicklungsachse und parallel zu dieser. An der offen liegenden Seite des Vs, an der das Einfassband frei gehalten ist, wird der beim Herstellungsprozess immer größer werdende Wickel schonend aufgenommen. Vorteilhafterweise ist das Einfassband elastisch ausgebildet und wird von den Führungselementen unter leichter Spannung gehalten. Die hierbei auftretende Spannung ist so gewählt, dass einerseits eine möglichst große Stützwirkung, anderer ^¬ seits aber eine besonders schonende Aufnahme der empfindli- chen Papierlagen bereitgestellt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Einfassband ein Elastomer, wie beispielsweise ein natürlicher oder künstlicher Kautschuk oder dergleichen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Lagestellmittel zum Ändern des Abstandes des Einfassbandes zur Wickelungsachse vorgesehen. Mit dieser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist es beispielsweise möglich, das gesamte Bandträgerwerk radial bezüglich der Wicklungsachse zu verfahren, um somit den Abstand des frei gehaltenen Bandes zur Wickelungsachse beziehungsweise zur Außenkontur des Wi ^¬ ckels zu verändern, um so die Andruckkraft an den anwachsenden Wickel immer konstant zu halten.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung weisen die Lagestellmittel eine Regelungseinheit auf, die mit Kraftsensoren verbunden ist, welche die Andruckkraft des Ein ^¬ fassbandes an die Außenkontur des Wickels erfassen. Darüber hinaus ist die Regelungseinheit beispielsweise mit Drehzahl ^¬ gebern verbunden, welche die Umdrehungszahl des Wickels während des Herstellungsprozesses erfassen. Die Regelungseinheit weist eine Logikeinheit auf, welche die von den Drehzahlge ^¬ bern und den Kraftsensoren übermittelten Signale verarbeitet und mit Hilfe der Lagestellmittel die Bandträgerwerke so hin ^¬ sichtlich ihres Abstandes zur Wickelachse verfährt, dass die Andruckkraft des frei gehaltenen Einfassbandes an die Außen ^¬ kontur des Wickels im Wesentlichen konstant gehalten wird.

Vorteilhafterweise weist das Band eine Breite in Längsrich ^¬ tung von 500 mm bis 1000 mm auf.

Zweckmäßigerweise sind wenigstens drei Bandträgerwerke vorge- sehen, die einen Abstand von 1 m zueinander aufweisen. Die Bandträgerwerke sind vorteilhafterweise in Längsrichtung fluchtend hintereinander angeordnet.

Die Haltemittel können grundsätzlich beliebig ausgestaltet werden. Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung, dass diese das Halten des Hochspannungsleiters als Wickelkern unter gleichzeitiger Einleitung einer Drehbewegung in den Wickelkern ermöglichen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Haltemittel als zwei in Längsrichtung einan- der gegenüberliegende Drehfutter ausgebildet. Die Drehfutter nehmen den Hochspannungsleiter spannend auf, wobei eines der Drehfutter ein zur Rotation angetriebenes Drehfutter ist. Das nicht angetriebene Drehfutter ist drehbar gelagert. Zweckmäßigerweise umfassen die Wickellagen gekrepptes Papier und eine elektrisch leitende Steuereinlage. Die in dem Wickel gewickelte elektrisch leitende Steuereinlage sorgt für einen kontrollierten Abbau eines bei den hohen Spannungen auftretenden elektrischen Feldes. Bevorzugt wird der Wickel nach Beendigung des Wickelprozesses mit Harz imprägniert, so dass eine Harz imprägnierte Durchführung entsteht.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin ^¬ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Aus- führungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Wickel ^¬ maschine und

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Bandträgerwerkes einer Wickelmaschine gemäß Figur 1 zei- gen.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wickelmaschine 1. Die dort gezeigte Wickelmaschine 1 weist zwei einander in einer Längsrichtung gegenüber liegende Dreh- futter 2 und 3 auf, zwischen denen sich ein Hochspannungslei ^¬ ter 4 in Längsrichtung erstreckt. Der aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, gefertigte Hochspannungsleiter dient als Wickelkern auf den Wickelungslagen 5 unter Ausbildung eines Wickelkörpers oder Wickels 6 gewickelt werden. Hierzu wird in das Drehfutter eine Drehbewegung eingeleitet. Die Wickelungslagen 5 umfassen eine Lage aus Krepp ^¬ papier 7 sowie zwischen dem Krepppapier 7 eine in der Figur 1 nicht sichtbare elektrisch leitende Einlage, die zusammen mit dem Krepppapier 7 als Wicklungslage 5 auf den Hochspannungs- leiter 4 gewickelt werden. Darüber hinaus sind Zusatzeinlagen 8 vorgesehen, die ebenfalls in den Wickel 6 eingebracht wer ^¬ den. Zum Zuführen der Wicklungslagen 5 dienen Mittel zum Zuführen von Wicklungslagen, auf die hier allgemein mit dem Bezugszeichen 9 verwiesen wird. Die Ausbildung dieser Mittel zum Zuführen von Wicklungslagen 9 kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig ausgeführt werden. Solche Mittel sind dem Fachmann jedoch bekannt, so dass eine ausführlichere Darstellung an dieser Stelle entfallen kann. Die in Figur 1 dargestellte Wickelanlage 1 dient zum Herstel ^¬ len von Durchführungen für sehr hohe Spannungen. Zum Einhalten der sich aus der Höhe der Spannung ergebenden Schlagweiten muss der Wickel 6 entsprechend lang dimensioniert werden. So weist der Wickel 6 gemäß Figur 1 eine Länge von 12 m auf. Darüber hinaus muss das elektrische Feld abgesteuert werden. Hierzu ist ein Wickel mit einer an die hohen Spannungen ange- passten Dicke erforderlich. Die große Länge und Dicke haben einen Wickel 6 mit einem großen Gewicht zur Folge. So wiegt der fertige Wickel 6 bereits vor seinem Imprägnieren mit ei ^¬ nem geeigneten Imprägniermittel mehrere Tonnen. Um ein Durchbiegen des Wickels 6 während seines Herstellungsprozesses und gleichzeitig eine Beschädigung des empfindlichen Krepppapier 7 zu vermeiden, sind unterhalb des Wickels 6 Bandträgerwerke 10 vorgesehen, die in Längsrichtung hintereinander und parallel zu einer sich zentrisch durch den Wickelkern erstreckenden gedachten Wicklungsachse angeordnet sind. Die Wicklungs ^¬ achse wird also von den sich gegenüberliegenden Haltemitteln 2, 3 definiert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Wicklungsachse mittig durch die Drehfutter 2,3.

Figur 2 zeigt eines der Bänderwerke 10 genauer. Es ist er ^¬ kennbar, dass jedes Bandträgerwerk 10 ein elastisches Einfassband 11, beispielsweise aus einem Gummi oder einem sons- tigern Elastomer, sowie Bandführungselemente 12 zum Führen des Einfassbandes 11 aufweist. Die Bandführungselemente 12 sind durch drei Führungswalzen 13, 14, 15 realisiert, die in einer Seitenansicht in Längsrichtung V-förmig zueinander angeordnet sind. Dabei ist das V mit seiner Spitze von der Drehachse be- ziehungsweise dem Wickel abgewandt. Mit anderen Worten er ^¬ streckt die Führungswalze 15 parallel und genau unterhalb des Wickels 6 beziehungsweise der Drehachse, wobei die Führungs ^¬ rollen 12 und 13 in einer Draufsicht seitlich nach links beziehungsweise rechts bezüglich der Wicklungsachse versetzt angeordnet sind. Dabei sind alle Führungsrollen parallel zur Wicklungsachse ausgerichtet. Das über alle Führungswalzen 13, 14, 15 kontinuierlich umlaufende Einfassband 11 ist somit un ^¬ terhalb der Wicklungsachse beziehungsweise des Wickels 6 frei gehalten, so dass es sich formkomplementär an die Außenkontur des Wickels 6 anlegt ohne dabei einen zu großen Druck auf das empfindliche gekreppte Papier 7 des Wickels 6 auszuüben.

Gleichzeitig stellt das Bandträgerwerk 10 mit seinem Einfass ^¬ band 11 eine Stützwirkung bereit, so dass ein Durchbiegen des Wickels 6 aufgrund seines hohen Eigengewichtes vermieden ist.

Das Einfassband 11 ist, wie bereits ausgeführt wurde, aus ei ^¬ nem Elastomer, wie beispielsweise einem Gummi, gefertigt, der eine ausreichend große Reibwirkung bezüglich der Wicklungsla- gen 5 aufweist, so dass eine durch das Drehfutter in den Wickel 6 eingeleitete Drehbewegung, beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn, eine Drehung des Einfassbandes 11 um die Führungsrollen 13, 14 und 15 im Uhrzeigersinn bewirkt. Das Bandträgerwerk 10 umfasst ferner eine Stabilisierungsrol ^¬ le 16, die drehbar in einer Stabilisierungshalterung 17 gelagert ist. Die Stabilisierungshalterung 17 umfasst eine

Zahnstange 18, die fest mit einem Halterahmen 19 verbunden ist. Der Halterahmen 19 des Bandträgerwerks 10 ist fest an ein Haltegerüst 20 der Wickelmaschine 1 angekoppelt, mit dem die Wickelmaschine 1 auf dem Boden abgestellt ist. Die Stabi ^¬ lisierungsrolle 16 dient lediglich zum Halten und Stabilisie ^¬ ren des Wickels 6 während des Wickelprozesses. Durch Heraus ^¬ ziehen der Zahnstange 18 aus dem Haltegerüst 19 ist die Lage der Stabilisierungsrolle 16 bezüglich des Einfassbandes 11 und daher des Wickels 6 variierbar.

Das Bandträgerwerk 10 verfügt darüber hinaus über Lagestell ^¬ mittel 21, die zum Verändern des Abstandes des gesamten Band- trägerwerkes 10 und somit des Einfassbandes 11 zur Wicklungs ^¬ achse und des Wickels 6 eingerichtet sind. Zur Veränderung des Abstandes dient eine figürlich in Figur 2 nicht erkennba ^¬ re Hydraulik. Um den Abstand aller Bandträgerwerke 10 der Wi- ckelmaschine 1 gleich einzustellen, sind die Lagestellmittel 21 jedes Bandträgerwerkes 10 über eine Kardanwelle 22 mitein ^¬ ander verbunden.

Die Lagestellmittel 21 weisen eine figürlich ebenfalls nicht dargestellte Regelungseinheit auf, die mit Kraftsensoren ver ^¬ bunden ist, welche die Andruckkraft des Wickels 6 an das Ein ^¬ fassband 11 erfassen. Darüber hinaus ist die Regelungseinheit mit einem Drehzahlinkrementgeber verbunden, welcher die Anzahl der Umdrehungen des Wickels 6 bei dem Wicklungsprozess erfasst und diese Daten an die Regelungseinheit übermittelt. Anhand der Anzahl der Umdrehungen während eines Wickelprozes ^¬ ses verfährt die Regelungseinheit das gesamte Bandträgerwerk 10 mit Hilfe der Hydraulik der Lagestellmittel 21 kontinuierlich, um so immer einen im Wesentlichen gleichen Abstand zur immer größer werdenden Außenkontur des Wickels 6 einzustellen. Die Feinabstimmung des Abstandes des Bandträgerwerkes 10 zur Außenkontur des Wickels 6 erfolgt durch eine weitere Re ^¬ gelungsschleife, welche den jeweiligen Istwert der Andruck ^¬ kraft, der über die Kraftsensoren ermittelt wird, mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht, wobei eine Differenz zwi ^¬ schen Ist- und Sollwert gebildet und die sich daraus ergeben ^¬ de Regeldifferenz an einen Regler übertragen wird. Der Regler verfährt das Bandträgerwerk 10 mit Hilfe der Hydraulik so, dass die Regeldifferenz möglichst klein wird. Auf diese Weise kann die Andruckkraft eingestellt und konstant gehalten wer ^¬ den .