Betontauchvibrator Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beton tauchvibrator mit zwei koaxialen Gehäuseteilen, die in den zu verdichtenden Beton einzutauchen sind, einem Elektromotor in einem der erwähnten Gehäuse teile, einem sich verjüngenden exzentrischen Dreh gewicht in dem anderen Gehäuseteil, das mit der Motorabtriebswelle gekoppelt ist und sich zusammen mit dieser dreht, und Lagerplatten für die erwähnte Welle in dem einen Gehäuseteil an den entgegen gesetzten Enden des Motors.
Die Erfindung bezweckt eine Vereinfachung der Konstruktion, Arbeitsmittel und Arbeitsweise von Betonvibratoren mit dem Ziel einer wirtschaftlichen Herstellung, einer Steigerung des Wirkungsgrades, einer besseren Anwendung und einer geringeren Stör anfälligkeit; ferner den Einbau eines Universal-Kom- mutatormotors, um die wohlbekannten Vorteile eines solchen zu erhalten.
Demgemäss ist der Betontauchvibrator nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Allstrommotor ist, dass der Kommutator auf dem Ende der Welle angeordnet ist, das dem sich ver jüngenden Gewicht abgekehrt ist, dass der Kommu- tator von einem Bürstentragring umgeben ist und dass Mittel zur Sicherung des Ringes innerhalb des einen Gehäuseteiles gegen Drehung und Längsbewegung vorgesehen sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Ansicht des Vibrators samt Kabel, Stecker und Schalter, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Vibrator, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kommutatorbür- stenhalter und Fig. 4 ein elektrisches Schaltschema für den Vi- brator.
Der Betontauchvibrator 10 (Fig. 1) ist an einem Kabel 11 aufgehängt, das von einem Stecker 13 web führende elektrische Leiter 12 enthält. Der Stecker ist an eine Quelle elektrischer Kraft, z. B. ein tragbares Kraftaggregat, anschliessbar. Im Kabel 11 und in den Leitern 12 ist ein Handschalter 14 eingesetzt, durch den der Vibrator 10 vom Arbeiter ein- und ausge schaltet werden kann.
Ein im Vibrator untergebrach ter Elektromotor rotiert ein exzentrisch montiertes Gewicht, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, um den Vibrator 10 in kreisende Schwingungen zu versetzen, und diese Bewegung ist unter der Kon trolle des den Schalter 14 haltenden Arbeiters.
Der Tauchvibrator 10 weist einen zylindrischen Gehäuseteil 15 auf, dessen unteres Ende mit Innen gewinde versehen ist zur Aufnahme des mit Aussen gewinde versehenen obern Endes von reduziertem Durchmesser eines zweiten Gehäuseteiles 16, das so mit eine Verlängerung des ersten Teiles 15 bildet. Die Verbindung dieser beiden Teile ist an sich starr, aber lösbar. Am untern Ende der Gehäuseverlänge rung 16 ist ein abgerundetes Verschlussstück 17 z. B. mittels einer Schweissnaht 18 befestigt. In diesem Ver- schlussstück 17 ist ein Kugellager 19, im obern Ende der Gehäuseverlängerung ein Kugellager 21.
In diesen beiden Lagern sind die beiden Enden eines exzentrisch belasteten Körpers 22 drehbar gelagert. Somit weist der Körper 22 ausgefluchtete, im Gehäuse 15, 16 koaxial angeordnete Enden, und einen seitlich ab gesetzten Teil 23 auf, der im Gefolge der Rotation des Körpers in den beiden Lagern 19 und 21 einen unausgeglichenen Zustand hervorruft, der eine schwin gende, kreisende Bewegung des Gehäuses 15, 16 er gibt.
Der Gehäuseteil 15 bildet einen Träger für den Motor, der ein im Gehäuse konzentrisch angeord netes Feld 24 und einen koaxial angeordneten Anker 26 aufweist. Eine Zentralwelle 27 bildet in Wirklichkeit einen Teil des Ankers 26 und durchsetzt an ihrem untern Ende ein Kugellager 28. Diese Welle 27 weist eine unregelmässig geformte Verlängerung 29 auf, die von einer entsprechend geformten Tülle 31 im Körper 22 aufgenommen wird. Durch die Rotation des Ankers 26 und der einen Teil des letzteren bildenden Welle 27 wird der Gewichtskörper 22 rotierend angetrieben.
Die Verbindung zwischen den beiden Gehäuse teilen 15, 16 ist lösbar, damit die Gehäuseverlänge rung 16 leicht weggenommen und durch das gleiche oder ein anderes angetriebenes Werkzeug ersetzt wer den kann. Die Verbindung zwischen der Welle 27 und dem Gewichtskörper 22 wird beim Trennen der bei den Gehäuseteile 15 und 16 aufgehoben und her gestellt durch relatives Verschieben der beiden Teile gegeneinander.
Das Kugellager 28 ist in einer Platte 32 mit auf rechtstehenden Fingern 33 montiert, die das eine Ende der Feldwicklungen 24 stützen und berühren. Das andere, obere Ende der Feldwicklungen 24 trägt eine Abstandshülse 34, deren oberes Ende sich gegen eine obere Lagerplatte 35 abstützt. In eine Ausspa rung der Unterseite der Platte 35 ist ein Kugellager 36 eingesetzt, das das obere Ende der Welle 27 auf nimmt.
Die beiden Lagerplatten 32 und 35, die Abstands hülse 34 und das Feld 24 sind fest zusammengehalten durch mehrere Verbindungsbolzen 37, die von der Lagerplatte 35 abwärts durch die Hülse 34 und das Feld 24 bis zur Lagerplatte 32 reichen. Der Anker 26 kann sich in den beiden Lagern 28 und 36 drehen, ist aber durch an den beiden Kugellagern anliegende Wellenbünde 38, 39 an einer Längsbewegung verhin dert.
Die Lagerplatte 35 bildet zusammen mit dem be nachbarten Ende des Motors eine Kammer 41, in deren Umfangsfläche die Bolzen 37 und in deren Zen trum die Welle 27 angeordnet ist. In diesem Raum 41 ist ein Kommutatorring 42 starr an der Welle 27 befestigt und von einer nichtleitenden Scheibe 43 (Fig. 3) umgeben, auf der einander diagonal gegen überliegende Bürstenhalter 44 und 45 angeordnet sind. Zwei Bürsten 46 und 47 in letzteren werden von zwei Federn 48 bzw. 49 gegen die Scheibenmitte gedrückt, wo sie sich federnd gegen den Mantel des Kommutators 42 legen.
Die beiden Federn 48, 49 ge währleisten einen konstanten Kontakt der beiden Bür sten mit dem Kommutatorring, ungeachtet der Schwin gungen und andern Ursachen, die diesen Kontakt für Augenblicke unterbrechen könnten.
Am Umfang der Scheibe 43 sind halbkreisförmige Ausschnitte 51 angebracht, durch die Kraftleitungen zum Motor führen. Ferner sind auf der Scheibenunter seite Füsse 52 befestigt, die sich auf das Feld 24 ab stützen. Die Scheibe 43 und die Füsse 52 weisen aus- gefluchtete Öffnungen 53 auf, die von den Bolzen 37 durchsetzt werden. Wie aus der Konstruktion hervor geht, ist die Scheibe 43 gegen Drehen mit dem Kom- mutatorring 42 gesichert und bildet in Wirklichkeit einen Teil der miteinander verbundenen ortsfesten Motororgane.
Das obere Ende des Vibrators 10, das das Kabel 11 aufnimmt, ist durch Kopfstück 54 abgeschlossen, das bei 55 am obern Rand des Gehäuses 15 festge schweisst ist. Von diesem Kopfstück 54 ragt ein rohr förmiger Teil 56 nach oben, an dem das eine Ende des Kabels 11 befestigt und auf dem eine Feder 57 zur Verminderung der Beanspruchung montiert ist. Vom untern Rand des Kopfstücks 54 ragt ein zylin drischer Teil 58 von reduziertem Durchmesser in das obere Ende des Gehäuses 15 und berührt die Ober seite der Lagerplatte 35. Das Kopfstück 54 ist über seine ganze Länge offen für den Eintritt der Leiter 12 in den Raum 58 über der Platte 35.
Die Leiter 12 sind an den Motor angeschlossen, wobei in diese Ver bindung ein thermischer überstromschalter 59 ein gesetzt und auf der Lagerplatte 35 montiert ist, so, dass er der im Lager 36 und in den Kammern 41 und 58 erzeugten Hitze ausgesetzt ist. Tritt eine überhit- zung oder ein Ansteigen der Temperatur über einen vorbestimmten Wert ein, so öffnet der Schalter 59 den Stromkreis durch den Motor, wodurch dieser aus geschaltet wird, bis die Temperatur gefallen ist, wo nach dann der Stromkreis automatisch wieder ge schlossen wird.
Der thermische LUberstromschalter 59, wie auch die elektrischen Zu- und Ableitungen des Motors, von denen der Schalter 59 ein Teil ist, sind von an sich bekannter Art. Wie in Fig.4 gezeigt, können die Leiter 12 als elektrische, von einer Quelle elektrischer Kraft ausgehende Leitungen 61 und 62 betrachtet werden. Der Schalter 14 ist hier als Zweipolschalter mit einfacher Bewegung dargestellt, der, wenn ge schlossen, einen Stromkreis über die Leitung 61 zum Feld 24, die Bürste 44, den Kommutatorring 42, die Bürste 45 und zum Feld 24 und zurück über die Leitung 62 herstellt.
Der thermische Schalter 59 ist in die Leitung 61 eingesetzt und unterbricht, wenn offen, den Stromfluss, wie oben beschrieben und un geachtet der Stellung des Schalters 14.
Durch genaues maschinelles Bearbeiten der ein ander berührenden Gewindeflächen der beiden Ge häuseteile 15, 16 wird die Konzentrizität der letzteren gewährleistet. Diese Oberflächen werden maschinell in konzentrischer Beziehung zu den Bohrungen des Gehäuses bearbeitet. Die Gewindeverbindung zwi schen den beiden Gehäuseteilen 15, 16 hält die me chanische Verbindung der beiden Teile aufrecht und bildet eine Abdichtung gegen den Eintritt von Wasser oder anderem Fremdmaterial ins Innere des Vibrators.
Die vorliegende Vibratorkonstruktion benützt einen Allstrommotor. Da letzterer ein Kommutator- motor ist, kann er entweder an Einphasen-Wechsel- strom oder an eine Gleichstromquelle angeschlossen werden. Der Motor läuft mit etwa 28 000 Upm im un belasteten Zustand.
Im Betrieb, mit dem Gewicht 22 um dem ganzen Vibrator, arbeitet er mit etwa 15 000 Upm. Wird der Vibrator in frischen Beton einge taucht, so arbeitet der Motor mit mehr als 12 000 Upm. Bei diesem hochtourigen Betrieb weisen die der frischen Betonmasse erteilten Vibrationsimpulse eine hohe Frequenz auf, und dies liefert einen bes seren Zusammenschluss und .eine bessere Verarbei tungsmöglichkeit des Betons als bekannte Vibratoren. Obschon schon früher Vibratoren bekannt waren, die eine Hochfrequenzvibration des Betons erzeugten,
so erforderten sie doch spezielle Kraftlieferquellen zum Erzeugen eines Hochfrequenz-Wechselstroms. Dies heisst, dass die Frequenz des Wechselstroms höher war als der normalerweise verwendete 50-Perioden- strom. Der Umstand, dass der vorliegende Vibrator im Anschluss an ein Wechselstromnetz oder an eine Gleichstromquelle benützt werden kann und dennoch eine Hochfrequenzvibration des plastischen Betons hervorruft, bildet einen beträchtlichen Vorteil, da da mit der Bauunternehmer keine spezielle Kraftzufuhr mehr braucht und mit der konventionellen, nor malerweise auf jedem Bauplatz zur Verfügung ste henden Kraftzufuhr auskommt.
Concrete immersion vibrator The present invention relates to a concrete immersion vibrator with two coaxial housing parts that are to be immersed in the concrete to be compacted, an electric motor in one of the mentioned housing parts, a tapered eccentric rotary weight in the other housing part which is coupled to the motor output shaft and itself rotates together with this, and bearing plates for the shaft mentioned in the one housing part at the opposite ends of the motor.
The invention aims to simplify the construction, work equipment and mode of operation of concrete vibrators with the aim of economic production, an increase in efficiency, better application and less susceptibility to interference; also the incorporation of a universal commutator motor in order to obtain the well-known advantages of such a motor.
Accordingly, the concrete immersion vibrator according to the invention is characterized in that the motor is an all-current motor, that the commutator is arranged on the end of the shaft facing away from the decreasing weight, that the commutator is surrounded by a brush support ring and that means are provided to secure the ring within the one housing part against rotation and longitudinal movement.
An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely: FIG. 1 shows a view of the vibrator including cable, plug and switch, FIG. 2 shows a longitudinal section through the vibrator, FIG. 3 shows a plan view of the commutator brush holder and FIG. 4 an electrical circuit diagram for the vibrator.
The concrete immersion vibrator 10 (FIG. 1) is suspended from a cable 11 which contains electrical conductors 12 leading from a plug 13 web. The plug is connected to a source of electrical power, e.g. B. a portable power unit, connectable. In the cable 11 and in the conductors 12, a manual switch 14 is used, through which the vibrator 10 can be switched on and off by the worker.
An electric motor housed in the vibrator rotates an eccentrically mounted weight, as will be described in more detail below, to cause the vibrator 10 to oscillate, and this movement is under the control of the worker holding the switch 14.
The submersible vibrator 10 has a cylindrical housing part 15, the lower end of which is provided with an internal thread to accommodate the externally threaded upper end of reduced diameter of a second housing part 16, which thus forms an extension of the first part 15. The connection between these two parts is rigid, but detachable. At the lower end of the housing extension 16 is a rounded locking piece 17 z. B. fastened by means of a weld 18. A ball bearing 19 is located in this closure piece 17, and a ball bearing 21 is located in the upper end of the housing extension.
The two ends of an eccentrically loaded body 22 are rotatably mounted in these two bearings. Thus, the body 22 has aligned, in the housing 15, 16 coaxially arranged ends, and a laterally set from part 23, which in the wake of the rotation of the body in the two bearings 19 and 21 causes an unbalanced state, the oscillating, circling Movement of the housing 15, 16 he gives.
The housing part 15 forms a carrier for the motor, which has a concentrically angeord netes field 24 and a coaxially arranged armature 26 in the housing. A central shaft 27 actually forms part of the armature 26 and passes through a ball bearing 28 at its lower end. This shaft 27 has an irregularly shaped extension 29 which is received by a correspondingly shaped grommet 31 in the body 22. The weight body 22 is driven to rotate by the rotation of the armature 26 and the shaft 27 forming part of the latter.
The connection between the two housing parts 15, 16 is detachable so that the housing extension 16 can be easily removed and replaced by the same or a different powered tool who can. The connection between the shaft 27 and the weight body 22 is canceled when the housing parts 15 and 16 are separated and made by relative displacement of the two parts against each other.
The ball bearing 28 is mounted in a plate 32 with fingers 33 standing on the right, which support and touch one end of the field windings 24. The other, upper end of the field windings 24 carries a spacer sleeve 34, the upper end of which is supported against an upper bearing plate 35. In a Ausspa tion of the underside of the plate 35, a ball bearing 36 is used, which takes the upper end of the shaft 27 on.
The two bearing plates 32 and 35, the spacer sleeve 34 and the field 24 are firmly held together by a plurality of connecting bolts 37 which extend from the bearing plate 35 down through the sleeve 34 and the field 24 to the bearing plate 32. The armature 26 can rotate in the two bearings 28 and 36, but is prevented from longitudinal movement by shaft collars 38, 39 resting on the two ball bearings.
The bearing plate 35 forms together with the adjacent end of the motor be a chamber 41, in the peripheral surface of which the bolts 37 and in the center of which the shaft 27 is arranged. In this space 41, a commutator ring 42 is rigidly attached to the shaft 27 and surrounded by a non-conductive disk 43 (FIG. 3) on which brush holders 44 and 45 are arranged diagonally opposite one another. Two brushes 46 and 47 in the latter are pressed by two springs 48 and 49, respectively, against the center of the disk, where they lie resiliently against the jacket of the commutator 42.
The two springs 48, 49 ge ensure constant contact of the two Bür most with the commutator ring, regardless of the vibrations and other causes that could interrupt this contact for a moment.
Semicircular cutouts 51 through which power lines lead to the motor are attached to the circumference of the disk 43. Furthermore, feet 52 are attached to the lower side of the disc, which are based on the field 24 from. The disk 43 and the feet 52 have aligned openings 53 through which the bolts 37 pass. As can be seen from the construction, the disk 43 is secured against rotation with the commutator ring 42 and in reality forms part of the stationary motor elements connected to one another.
The upper end of the vibrator 10, which receives the cable 11, is completed by the head piece 54 which is welded Festge at 55 on the upper edge of the housing 15. From this head piece 54 a tubular part 56 protrudes upwards, to which one end of the cable 11 is attached and on which a spring 57 is mounted to reduce the stress. From the lower edge of the head piece 54 protrudes a cylindrical part 58 of reduced diameter into the upper end of the housing 15 and touches the upper side of the bearing plate 35. The head piece 54 is open over its entire length for the entry of the ladder 12 into the space 58 above plate 35.
The conductors 12 are connected to the motor, in which connection a thermal overcurrent switch 59 is set and mounted on the bearing plate 35 so that it is exposed to the heat generated in the bearing 36 and in the chambers 41 and 58. If overheating occurs or the temperature rises above a predetermined value, the switch 59 opens the circuit through the motor, which switches the motor off until the temperature has fallen, at which point the circuit is then automatically closed again.
The thermal overcurrent switch 59, as well as the electrical supply and discharge lines of the motor, of which the switch 59 is a part, are of a type known per se. As shown in FIG Force outgoing lines 61 and 62 are considered. The switch 14 is shown here as a two-pole switch with a simple movement, which, if closed, a circuit via the line 61 to the field 24, the brush 44, the commutator ring 42, the brush 45 and to the field 24 and back via the line 62 .
The thermal switch 59 is inserted into the line 61 and, when open, interrupts the flow of current, as described above and regardless of the position of the switch 14.
By precise machining of the one another touching threaded surfaces of the two Ge housing parts 15, 16, the concentricity of the latter is guaranteed. These surfaces are machined in concentric relationship with the bores of the housing. The threaded connection between tween the two housing parts 15, 16 maintains the mechanical connection between the two parts and forms a seal against the entry of water or other foreign material into the interior of the vibrator.
The present vibrator construction uses an all-current motor. Since the latter is a commutator motor, it can either be connected to single-phase alternating current or to a direct current source. The engine runs at about 28,000 rpm in the unloaded state.
In operation, with a weight of 22 around the whole vibrator, it works at about 15,000 rpm. If the vibrator is immersed in fresh concrete, the motor works at more than 12,000 rpm. In this high-speed operation, the vibration impulses given to the fresh concrete mass have a high frequency, and this provides a better connection and better processing options for the concrete than known vibrators. Although vibrators were known earlier that generated high-frequency vibration of the concrete,
they required special power supply sources for generating a high-frequency alternating current. This means that the frequency of the alternating current was higher than the 50-period current normally used. The fact that the present vibrator can be used in connection with an alternating current network or a direct current source and still causes high-frequency vibration of the plastic concrete is a considerable advantage, since the contractor no longer needs a special power supply and the conventional, normally power supply available on every building site.