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Die
Erfindung betrifft einen Außenrüttler gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Das
Verdichten des Betons ist einer der wichtigsten qualitätsbildenden
Vorgänge
bei der Herstellung von Betonbauteilen, da erst das Verdichten des
Frischbetons dem Festbeton die gewünschten Eigenschaften verleiht.
Im Betonbau hat sich das Rütteln
als maßgebendes
und hauptsächlich
verwendetes Verfahren zur Verdichtung von Frischbeton durchgesetzt.
Einzelheiten hierzu sind in DIN 4235 geregelt. Unter Rütteln versteht
man das Einleiten von Vibrationen in den frischen Beton, wodurch
die Fließfähigkeit
des Frischbetons erhöht
wird, sodass Lufteinschlüsse
rasch zur Oberfläche
steigen und dort austreten können.
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Unter
anderem bei Bauteilen, an denen der Schalungsraum schwer zugänglich ist,
dienen zum Rütteln
sogenannte Außenrüttler, zu
denen auch Schalungsrüttler
gehören.
Bekannte Außenrüttler bestehen
aus einem Antriebsmotor, dessen Antriebswelle mindestens eine Unwuchtmasse
trägt.
Durch die Rotation der Unwuchtmasse werden Unwuchtkräfte erzeugt.
Die vertikal zu der Befestigungsebene beziehungsweise Schalungsebene
stehenden Komponenten der Unwuchtkräfte dienen zum Verdichten des
Betons. Um die Schwingungen zu übertragen, werden
Außenrüttler an
der Tragkonstruktion der Schalung, an Rütteltischen, Rüttelböcken, Formen, Platten
oder Bohlen (sogenannte Oberflächenrüttler) angesetzt.
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Außenrüttler werden
heute praktisch überall mit
einem geschlossenen Gehäuse
betrieben. Insbesondere sind die Unwuchten immer mit entsprechenden
Gehäusedeckeln
abgedeckt, wie in der Norm CEN/TC 151 ”Bau- und Baustoffmaschinen-Sicherheit” auch gefordert.
Um ein Betonteil herzustellen, werden in die Verschalung nacheinander
Frischbeton-Lagen von ca. 30 Zentimeter Höhe geschüttet, wobei jede Lage für sich verdichtet
werden muss. Diese Verdichtung muss relativ schnell geschehen, wobei
jeder Schüttlage
entsprechende Außenrüttlerlagen
zugeordnet werden. Die Schalungen sind daher vielfach mit Reihen
von Außenrüttlern versehen, die
hinsichtlich der einzelnen neuen Lagen des Frischbetons gezielt
eingeschaltet werden müssen und
wiederum abgeschaltet sein müssen,
wenn die dazugehörige
Betonlage verdichtet worden ist. Es werden somit, insbesondere bei
Sichtbetonanwendungen, mehrere Außenrüttler an einer Schalung angebracht
mit dem Ziel, sequentiell die Betongießlagen nacheinander zu verdichten.
Der Anwender muss dabei sehr genau auf die Einschaltung bzw. der Abschaltung
der erforderlichen Rüttlerreihe
achten, damit der fertige Beton schließlich die gewünschten Eigenschaften
besitzt. Ebenso ist es erforderlich, dass die Außenrüttler jeweils mit einer vorgegebenen Drehrichtung
drehen.
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Es
besteht damit prinzipiell das Problem, dass wegen des geschlossenen
Gehäuses
der Außenrüttler nur
schwer erkannt werden kann, ob diese nun im Betrieb sind und mit
welcher Drehrichtung sie drehen. Andererseits besteht die Notwendigkeit,
bei einer großen
Anzahl von Außenrüttlern ohne
weiteres schnell zu erkennen, welche Außenrüttler nun eingeschaltet sind
und welche nicht. Ein Vorschlag, die Rüttlergehäuse mit durchsichtigen Schutzkappen zu
versehen, durch welche die drehende Welle oder eine Markierung auf
der drehenden Welle sichtbar ist, stellt keine geeignete Lösung des
Problems dar, da die durchsichtigen Schutzkappen im Betrieb verkratzen
und/oder verschmutzen. Hinzu kommt, dass bei schlechten Sichtverhältnissen
die drehende Welle oder die Markierung kaum erkennbar ist und dass
die einzelnen Schutzkappen nacheinander in Augenschein genommen
werden müssen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Außenrüttler anzugeben, bei welchem
in einfacher Weise der augenblickliche Betriebszustand schnell erkannt
werden kann, wobei insbesondere auch der Betriebszustand einer größeren Anzahl
von Außenrüttlern problemlos
erfasst werden kann.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen Außenrüttler nach
Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Ein
erfindungsgemäßer Außenrüttler weist mindestens
eine Unwucht auf, die über
die Antriebswelle eines Antriebsmotors antreibbar ist, wobei der Außenrüttler mit
einem Gehäuse
versehen ist, welches die Antriebswelle mit der Unwucht, evtl. auch den
Antriebsmotor umschließt.
Erfindungsgemäß ist der
Außenrüttler mit
einer elektrisch betriebenen, außerhalb des Gehäuses erkennbaren
vorzugsweise ablesbaren und mindestens einen Betriebsparameter des
Außenrüttlers anzeigenden
Anzeigeeinrichtung versehen, wobei der Stromkreis der Anzeigeeinrichtung
keine elektrische, insbesondere keine galvanische Verbindung zu
dem Antriebsmotor bzw. zu einer Steuereinrichtung des Antriebsmotors
besitzt.
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Es
wird daher eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, bei der nicht die
Drehbewegung der Antriebswelle beobachtet werden muss, sondern bei der
der Betriebszustand des Außenrüttlers direkt
außen
am Gehäuse über die
Anzeigeeinrichtung erkannt, vorzugsweise abgelesen werden kann.
Die Anzeige bzw. Erkennung kann nicht nur optisch, sondern auch
mechanisch oder akustisch sein. Weiterhin ist der Stromkreis der
Anzeigeeinrichtung von dem Antriebsmotor vollkommen abgetrennt und
besitzt keine galvanische Verbindung. Daraus resultiert, dass die
korrekte Arbeitsweise der Anzeigeeinrichtung unabhängig davon
ist, ob nun der Antriebsmotor mit elektrischer Energie oder in anderer
Form angetrieben wird (beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch).
Selbst bei der üblichen
Verwendung eines Elektromotors als Antriebsmotor (z. B. Drehstrom-Asynchronmotor)
wird die Arbeitsweise der Anzeigeeinrichtung nicht davon beeinflusst,
ob der Motor nun mit Drehstrom oder mit einer, durch den inländischen
oder ausländischen
Einsatzort in ihrer Höhe
jeweils vorgegebenen Wechselspannung betrieben wird. Die Anzeigeeinrichtung
ist damit auch hervorragend geeignet, in einem beliebigen Außenrüttler nachträglich eingebaut
zu werden.
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In
einer Ausführungsform
ist der Außenrüttler dadurch
ausgezeichnet, dass als Betriebsparameter der Arbeits- bzw. Betriebszustand
und/oder die Drehrichtung und/oder die Umdrehungsgeschwindigkeit
in der Anzeigeeinrichtung ablesbar ist. Durch diese Maßnahmen
kann mittels der Anzeigeeinrichtung im Bedarfsfall wahlweise oder
in Kombination der Einschaltzustand des Außenrüttlers, die Umdrehungszahl
und die Drehrichtung des Außenrüttlers bzw.
der Antriebswelle problemlos festgestellt werden. Durch die Umdrehungszahl
lässt sich
erkennen, ob der Außenrüttler auch
vorschriftsmäßig arbeitet und
nicht etwa durch eine mangelhafte Energieversorgung bzw. Stromversorgung
oder einen schadhaften Motor bzw. Schäden in der Mechanik seine Aufgabe
nicht ordnungsgemäß erfüllen kann.
Insbesondere für
die bei großflächigen Schalungen
eingesetzten und weiter oben beschriebenen Reihen von Außenrüttlern ist
es besonders wichtig, die Drehrichtung der einzelnen Außenrüttler ohne
Schwierigkeiten schnell zu erkennen, da durch Interferenzen der Schwingungen
einzelner, z. T. gegenläufig
arbeitender Außenrüttler die
auf die Schalung ausgeübte
Vibrationen vermindert oder ganz aufgehoben werden könnte, was
zu den beschriebenen Fehlern in dem herzustellenden Beton führen würde.
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Die
Anzeigeeinrichtung kann durch eine Drehbewegung der Antriebswelle
induktiv mit Energie versorgt werden. Durch diese Merkmale wird
erreicht, dass unabhängig
von dem autonomen Stromkreis der Anzeigeeinrichtung, diese ohne
eine gesonderte Batterie, ohne einen Energiespeicher bzw. ohne externe
Stromversorgung betreibbar ist. Gleichzeitig ist aber auch auf sehr
einfache Weise sichergestellt, dass die Anzeigeeinrichtung den Betriebszustand
des Motors anzeigt. Steht die Antriebswelle des Motors, so erhält auch
die Anzeigeeinrichtung keinen Strom, sodass die Bedienungsperson
ohne weiteres den Stillstand des Antriebsmotors feststellen kann,
unabhängig
davon, ob dieser nun mit Strom versorgt wird oder nicht. Es ist
auch möglich,
bei einer entsprechenden Ausgestaltung des Antriebsmotors die Drehbewegung
des Magnetfeldes des Motors für
die Energieversorgung der Anzeigeeinrichtung zu nutzen.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung mit optischen Anzeigeelementen
und einem Magneten versehen. Die Anzeigeelemente arbeiten vorteilhaft
optisch, sodass sie bei schlechten Sichtverhältnissen gut erkennbar sind und
die optischen Signale leicht den zugehörigen Außenrüttlern zugeordnet werden können, im
Gegensatz zu akustisch anzeigenden Anzeigeelementen, deren Anzeige
durch möglichen
Lärm auf
Baustellen vielfach nur schwer geortet werden könnte.
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Bei
einer Drehbewegung der Antriebswelle können die Anzeigeelemente und
das magnetische Feld des Magneten sich relativ zueinander bewegen und
die Anzeigeelemente so mit elektrischer Energie versorgen. Weiterhin
können
die Anzeigeelemente mit jeweils mindestens einer Spule, kurz Induktivität versehen
sein, durch die das wechselnde Induktionsfeld der hierzu relativ
bewegten Magnete hindurch dringt, sodass bei einer berührungslosen,
drehenden Relativbewegung zwischen dem Magneten und den Anzeigeelementen,
die Anzeigeelemente eine Spannungsversorgung erhalten, wodurch ein
Strom fließen
kann.
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Nach
einer Weiterbildung ist der erfindungsgemäße Außenrüttler dadurch ausgezeichnet,
dass die Anzeigeelemente am Gehäuse
und der Magnet an der Antriebswelle bzw. umgekehrt der Magnet am Gehäuse und
die Anzeigeelemente an der Antriebswelle angebracht sind. Obwohl
die Lage zwischen den mit einer Induktivität versehenen Anzeigeelementen
gegenüber
dem Magneten vertauscht werden kann, werden bevorzugt zur verbesserten
Sichtbarkeit die Anzeigeelemente auf dem Gehäuse und der Magnet an der Antriebswelle
angebracht. Die Anzeigeeinrichtung wird somit berührungslos
mit Energie versorgt und zeigt verschleißfrei über die ortsfesten Anzeigeelemente
die gewünschten
Parameter an.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
können der
Magnet und die Anzeigeelemente stationär, also ortsfest angeordnet
sein. Die Antriebswelle ist dann relativ zu dem Magnet bewegbar,
wobei bei einer Drehbewegung der Antriebswelle Erregungselemente,
die von der Antriebswelle getragen werden, und/oder die von der
Antriebswelle getragene Unwuchtmasse an dem Magneten derart vorbei
bewegbar sind, dass auf der Seite des Magneten elektrische Energie
erzeugbar ist, die den Antriebselementen zuführbar ist. Dabei können der
Magnet bzw. eine den Magne ten umgebende Spule (Induktivität) gegenüber von
der Antriebswelle auf der gleichen, also feststehenden (ortsfesten)
Seite (Stator) angeordnet sind. Durch das Verändern des magnetischen Rückflusses
werden dann wechselnde Flüsse
erzeugt, die für
die Stromerzeugung benutzt werden können. Dabei wird das physikalische
Prinzip genutzt, dass jede Änderung
des magnetischen Flusses in der dem Magneten zugeordneten Spule
eine elektrische Spannung erzeugt, die dann zum Betreiben der Anzeigeelemente
genutzt werden kann. Moderne Anzeigelemente (z. B. LEDs) benötigen häufig eine
derart geringe Spannung, dass die durch Induktion in der Spule erzeugte
Spannung zum Betrieb ausreicht.
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Wird
der insbesondere als Dauermagnet ausgestaltete Magnet mit einer
Induktionsspule am Gehäuse,
also auf einer der Antriebswelle bzw. Elementen der Antriebswelle
gegenüberliegenden
Seite, angebracht, kann die von der Antriebswelle getragene Unwuchtmasse
selbst als wechselnder magnetischer Widerstand wirken. Durch das
Vorbeibewegen der Unwuchtmasse an dem Magnet bzw. der Induktionsspule
wird eine Änderung
des magnetischen Flusses bewirkt, wodurch in der Spule eine Spannung
induziert wird, die wiederum zum Betreiben der Anzeigeelemente genutzt
werden kann.
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Z.
B. kann der dann als Dauermagnet ausgebildete Magnet insgesamt oder
in Verbindung mit Jochen zu einem U geformt werden, das in Richtung
auf die Unwuchtmasse geöffnet
ist, so dass der Magnetfluss durch die metallische Unwucht moduliert
wird.
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Ist
die Unwuchtmasse aus einem magnetischen Material, so wird der magnetische
Widerstand am Luftspalt des U-förmigen
Magneten (bzw. Jochs) verkleinert, wodurch sich der Fluss erhöht. Die
Unwuchtmasse kann aus Trafoblechen (z. B. aus Ferrit) aufgebaut
werden.
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Ist
die Unwuchtmasse hingegen aus einem unmagnetischen, leitfähigen Material
(z. B. Bronze), so wird durch die an den Magnetpolen (bzw. Jochen) vorbeibewegte
Unwucht das Streufeld des Magneten geschwächt, wodurch sich eine Reduzierung
des Magnetflusses in der Spule ergibt. Unabhängig davon, ob eine Erhöhung oder
Reduzierung des Magnetflusses erfolgt, wird in der Spule eine Spannung induziert.
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Bevorzugt
sind die Anzeigeelemente mit zugehörigen Induktivitäten verbundene
Leuchtdioden (LED). Leuchtdioden sind sehr hell, klein, verbrauchen
wenig Energie und haben eine lange Lebensdauer. Die Abmessungen
der Anzeigeeinrichtung können
daher recht klein gehalten werden. Im Übrigen ist die Anzeigeeinrichtung
robust, und die Anzeigeelemente lassen sich gut ablesen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Anzeigeelemente
im Wesentlichen in einer die Längsachse
der Antriebswelle senkrecht schneidenden Ebene an dem Gehäuses, vorzugsweise
hauptsächlich
kreisförmig
auf der Gehäuseoberfläche, verteilt
angeordnet sind. Die Anzeigeelemente sind somit aus jeder Richtung
und in jeder Lage des Außenrüttlers sichtbar,
was einen erheblichen Vorteil darstellt, wenn eine große Anzahl
von Außenrüttlern überwacht
werden muss.
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Die
Anzeigeeinrichtung kann eine Schaltung aufweisen, die bei der Drehbewegung
der Antriebswelle mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei durch
die Schaltung die Anzeigeelemente derart ansteuerbar sind, dass
sie ein durch den anzuzeigenden Betriebsparameter für das menschliche
Auge wahrnehmbar veränderbares
Lichtsignal erzeugen. So ist davon auszugehen, dass die Drehzahl
der Antriebswelle derart hoch ist, dass ein mit der Antriebswelle
wanderndes Lichtsignal vom menschlichen Auge nicht mehr erkannt
werden kann. Die Schaltung ist dann derart auszubilden, dass die
Anzeigeelemente ein langsameres Lichtsignal erzeugen, dessen Änderungsfrequenz
niedriger als die Drehfrequenz der Antriebswelle ist. Z. B. kann
die Schaltung aufgrund der Anregung der am Umfang der Antriebswelle
verteilten Induktivitäten
erkennen, welche Drehrichtung die Antriebswelle aufnimmt. Diese Drehrichtung
kann dann durch von außen
erkennbare Leuchtdioden angezeigt werden, wobei die Leuchtdioden
ihren Beleuchtungszustand mit deutlich niedrigerer Frequenz ändern, so
dass z. B. durch die Leuchtdioden ein für das menschliche Auge wahrnehmbares
Lauflicht erzeugt wird.
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Möglich ist
es auch, wenn in Weiterbildung der Erfindung die Anzeigeelemente
in einer der Drehrichtung der Antriebswelle zugeordneten Reihenfolge zur
Anzeige angeregt werden. Hierdurch wird es möglich, nicht nur das Einschalten
der Außenrüttler zu
erkennen, sondern zusätzlich
kann auch noch durch die Reihenfolge der nacheinander aufleuchtenden
Anzeigeelemente die Drehrichtung der jeweiligen Antriebswelle des
Außenrüttlers erkannt
werden. Das ist besonders dann wichtig, wenn eine größere Anzahl
von Außenrüttlern in
einer Reihe miteinander parallel arbeiten, beispielsweise bei einer
großflächigen Schalung.
Wenn auch die Außenrüttler in
der Regel mit einer hohen Frequenz (z. B. 6000 Umdrehungen pro Minute)
arbeiten, so ist auf diese Weise doch zumindest während der
kurzen Anlaufphase die Drehrichtung der Außenrüttler eindeutig zu erkennen.
Das nacheinander erfolgende Aufleuchten der Anzeigeelemente, insbesondere
der Leuchtdi oden, wird bei dem hier offenbarten Außenrüttler sehr
einfach dadurch erreicht, dass, wie weiter oben schon geschildert,
sich das Magnetfeld des Magneten gegenüber den Induktivitäten der
einzelnen Anzeigeelemente in Drehrichtung bewegt. Diese Drehbewegung
lässt sich
dadurch von der Drehrichtung oder der Drehgeschwindigkeit der Antriebsachse
abhängig
machen, indem man entweder den Magnet mit der Antriebswelle verbindet
und die Anzeigeelemente dem Gehäuse
fest zuordnet oder umgekehrt.
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In
diesem Zusammenhang kann es von besonderem Vorteil sein, wenn die
Anzeigeelemente in Umfangsrichtung asymmetrisch verteilt sind und
in einer parallel zur Antriebswelle verlaufenden Richtung zueinander
versetzt, vorzugsweise in spiralförmig, angeordnet sind. Insbesondere
bei hohen Frequenzen der Außenrüttler lässt sich
hierdurch erreichen, dass, selbst wenn das Auge die Reihenfolge der
einzelnen aufleuchtenden Dioden nicht mehr auflösen kann, die Bewegungsrichtung
eines Lichtbandes in Längsrichtung
der Antriebswelle auf dem Gehäuse
feststellbar ist.
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Eine
andere vorteilhafte Möglichkeit
zum Erkennen der Drehrichtung auch bei hohen Rüttlerfrequenzen besteht in
Weiterbildung der Erfindung darin, dass mindestens eine Elektronikschaltung
vorgesehen ist, welche die Frequenz von durch das drehende Magnetfeld
in den Anzeigeelementen induzierten Spannungsimpulsen herabsetzt.
Das kann vergleichsweise einfach durch entsprechende Zählerschaltungen
oder Gatterschaltungen geschehen. Die Spannungsimpulse werden dann
mit der reduzierten Frequenz an die Anzeigeelemente, z. B. Leuchtdioden,
weitergegeben, die dann nacheinander mit geringerer Frequenz aktiviert
werden. So können
z. B. außen
am Umfang des Außenrüttlers,
eventuell stirnseitig, Leuchtdioden kreisförmig angeordnet sein, die nacheinander
mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit
aktiviert werden, um auf diese Weise die Drehrichtung der innen
mit sehr viel höherer Geschwindigkeit
rotierenden Antriebswelle anzuzeigen.
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Die
Drehrichtung kann z. B. dadurch erkannt werden, dass zwischen zwei
in Umfangsrichtung benachbarten Induktionsspulen die Zeitunterschiede
für den
Spannungsanstieg oder -abfall erkannt werden und hieraus ein Anzeigesignal
abgeleitet wird.
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Das
Anzeigesignal kann unterschiedlicher Natur sein. Denkbare Möglichkeiten
sind z. B. ein Farbumschlag der Leuchtdioden, eine andere Blinkfrequenz
bei Drehrichtungsumkehr, eine Phasenverschiebung mit einer langsameren,
mit dem Auge erkennbaren Taktfrequenz für die später induzierte Spule. Die Taktfrequenz
für das
Aktivieren der Leuchtdioden kann drehzahlabhängig sein und – damit
es mit dem menschlichen Auge erkannt werden kann – z. B.
1/10 oder 1/16 der Drehzahl betragen. Die Frequenzabsenkung kann
dann in bekannter Weise durch eine einfache Teilerschaltung realisiert werden.
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Weiter
oben war schon erläutert
worden, dass bei großflächigen Schalungen
die den einzelnen Lagen von Frischbeton zugeordneten Reihen von
Außenrüttlern für einen
definierten Zeitraum mit gleicher Drehrichtung betrieben werden
müssen,
wobei sichergestellt werden muss, dass keinesfalls Außenrüttler laufen,
welche auf schon verdichtete Betonlagen einwirken. Da es mit dem
hier vorgeschlagenen Außenrüttler möglich ist,
den Einschaltzustand und die Drehrichtung einer Vielzahl von Außenrüttlern ohne
Schwierigkeiten zu überwachen,
ist der Außenrüttler hervorragend
als ein zur Verfestigung von in einer Schalung befindlichem Beton
dienender, an der Schalung anbringbarer Schalungsrüttler geeignet.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, dass der Magnet auf
der Antriebswelle befestigt ist und auf einer sich senkrecht zur Längsachse
der Antriebswelle verlaufenden Ebene sich exzentrisch oder radialsymmetrisch
zur Längsachse
der Antriebswelle erstreckt. Dabei stellt die radialsymmetrische
Anordnung eine Vereinfachung des Aufbaus der Anzeigeeinrichtung
dar.
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Weiter
oben wurde bereits dargelegt, dass die Anzeigeeinrichtung des hier
beschriebenen Außenrüttlers von
der Art des Stromes und dem Spannungswert für den Betrieb des Rüttlermotors
vollkommen unabhängig
ist. In einer anderen Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich
daher, dass die Anzeigeelemente und der Magnet derart ausgestaltet sind,
dass sie nachrüstbar
auf einem handelsüblichen
Außenrüttler befestigbar
sind. Bei der Ausgestaltung eines entsprechenden Bausatzes braucht also
auf die Art des Antriebes des zu bestückenden Außenrüttlers keine Rücksicht
genommen zu werden, soweit nur die Anzeigeelemente und der Magnet auf
dem Gehäuse
bzw. der Antriebeswelle nachträglich
befestigbar sind.
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Insbesondere
für die
Nachrüstung
ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Anzeigeelemente,
die zugehörigen
Induktivitäten
und gegebenenfalls eine bzw. mehrere Elektronikschaltungen auf einem
gemeinsamen Träger
befestigt sind. Dieser Träger
muss dann nur in geeigneter Weise mit dem Gehäuse bzw. der Antriebeswelle
verbunden werden. Selbstverständlich
ist ein derartiger Träger
auch gut für
den Einbau bei der Herstellung eines Außenrüttlers geeignet, beispielsweise
als zugeliefertes Teil.
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Zusätzlich kann
auf dem Träger
auch der Magnet (hier: Dauermagnet) bzw. mit dem Magneten gekoppelte
Joche angeordnet sein. In diesem Fall bildet die auf dem Träger vorgesehene
Kombination von Dauermagnet, gegebenenfalls Jochen, Spule(n) und
Anzeigeelementen eine Anzeigeeinrichtung in Form einer Einheit,
die nachträglich
auf jeden beliebigen konventionellen Außenrüttler aufgesetzt werden kann.
Der Außenrüttler selbst
muss dann nicht verändert
werden. Lediglich eine Befestigungsmöglichkeit für die einheitliche Anzeigevorrichtung
sollte vorgesehen werden.
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Bei
einer Weiterbildung des Außenrüttlers wird
das Material des Trägers
durchsichtig und vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere PMMA
ausgestaltet. Die Anzeigeelemente sowie gegebenenfalls eine oder
mehrere Elektronikschaltungen sind vorzugsweise von dem Material
des Trägers
umschlossen. Es liegt im Rahmen dieser Merkmale, die Anzeigeelemente
in den Träger
einzulassen bzw. zu umgießen,
sodass diese vor einer Beschädigung
bei harten Einsatzbedingungen zum Beispiel auf Baustellen geschützt sind
und gleichwohl die Anzeigeelemente gut erkannt werden können. Der
Träger
kann dann in einen entsprechenden Ausschnitt des Gehäuses eingesetzt
werden oder auf das Gehäuse montiert
werden. Dabei ist das Material des Gehäuses für die Anzeigeeinrichtung unerheblich,
soweit nur sichergestellt ist, dass das Magnetfeld des Magneten
die Induktivitäten
der Anzeigeelemente auf dem Träger
erreicht.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann der Träger auf den Gehäuse vorzugsweise
durch Verschrauben, Verkleben oder Verrasten ggfs. nachträglich befestigt
werden.
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Für eine besonders
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich, dass
ein im Bereich der Anzeigeeinrichtung befindlicher erster Gehäuseabschnitt
des Gehäuses
lösbar
mit einem mit dem Antriebsmotor verbundenen zweiten Gehäuseabschnitt
des Gehäuses
verbindbar ist und aus einem nicht magnetisierbaren Material, vorzugsweise Kunststoff,
insbesondere PMMA besteht. Das Gehäuse des Außenrüttlers wird somit im Bereich
der Anzeigeeinrichtung geteilt, was für den Vorteil sorgt, dass das
für die
Anzeigeeinrichtung geeignete Material nur für den ersten Gehäuseabschnitt
verwendet werden muss. Auch unter dem Gesichtspunkt eines Austausches
der Anzeigeeinrichtung ist eine derartige Merkmalskombination sehr
sinnvoll. Die geschilderte Teilung des Gehäuses ist auch Voraussetzung für eine zusätzliche
Weiterbildung der Erfindung, die darin besteht, dass der erste Gehäuseabschnitt
einstückig
mit dem Träger
vereint werden kann, oder anders ausgedrückt, dass der Träger den
ersten Gehäuseabschnitt
bildet.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
in skizzierter Form dargestellten Ausschnitt aus einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 einen
in skizzierter Form dargestellten Ausschnitt aus einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 einen
in skizzierter Form dargestellten Ausschnitt aus einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
vierte Ausführungsform
der Erfindung; und
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5 eine
fünfte
Ausführungsform
der Erfindung.
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Der
prinzipielle Aufbau von Außenrüttlern ist bekannt.
So ist beispielsweise in der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20011938 U1 der äußere Aufbau
und die Arbeitsweise eines Außenrüttlers ausführlich beschrieben.
Der innere Aufbau eines Außenrüttlers geht
beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10306901 A1 hervor.
Außenrüttler besitzen
im Wesentlichen einen elektrischen Antriebsmotor, auf dessen Antriebswelle
eine Unwucht angebracht ist. Über
eine mit dem Antriebsmotor und dem Gehäuse des Außenrüttlers verbundene Befestigungseinrichtung
werden die durch die Unwucht bedingten Schwingungen an der Antriebswelle auf
die in Schwingungen zu versetzende Einrichtung, beispielsweise einen
Rütteltisch,
eine Schalung oder ähnliches übertragen.
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1 zeigt
in geschnittener Darstellung einen Teilabschnitt eines Außenrüttlers 1.
Der Abschnitt stellt in Längsrichtung
des gesamten Außenrüttlers gesehen
einen Endabschnitt dar. Eine Antriebswelle 2, welche auch
eine nicht dargestellte Unwucht trägt und antreibt, ist mit dem
Antriebsmotor 1 verbunden und wird von diesem angetrieben.
Die Antriebswelle 2 besitzt an ihrem freien Ende einen
gegenüber
der Antriebswelle 2 im Durchmesser verminderten Ansatz 3,
auf dem ein Ringmagnet 4, beispielsweise durch Aufschrumpfen,
Schweißen, Schrauben,
Kleben, Löten
oder eine andere geeignete Verbindungsart befestigt ist. Der Ringmag net 4 ist ein
Dauermagnet, der auf seinem Umfang wechselnde magnetische Polaritäten aufweist.
Die Antriebswelle 2 wird umschlossen von einem in zwei
Abschnitte geteilten Gehäuse 5,
wobei in 1 ein Teil eines ersten Gehäuseabschnittes 6 zu
erkennen ist.
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An
der Stirnseite des ersten Gehäuseabschnittes 6 ist
durch Schrauben 7, Nieten oder eine andere Befestigungsart
ein Träger 8 befestigt,
der die Form eines Kreiszylinders besitzt. Auf der Mantelfläche des
Trägers 8 sind
im Abstand zueinander Leuchtdioden (LED) 9 angeordnet,
die somit die Mantelfläche
kreisförmig
umgeben. Der Träger 8 besteht
aus einem festen, durchsichtigen Material, wie beispielsweise Plexiglas
oder PMMA. Auf diese Weise sind die Leuchtdioden 9 in Richtung
R (das heißt mit
Sicht auf die Stirnfläche 11 des
Trägers 8)
in ihrer kreisförmigen
Anordnung gut zu erkennen. Der Träger 8 ist zusätzlich noch
mit einem Spulenkörper 10 versehen,
der die den einzelnen Leuchtdioden 9 zugeordneten Induktivitäten enthält, welche
mit nicht dargestellten Leitungen mit den zugeordneten Leuchtdioden 9 verbunden
sind. Die Leuchtdioden 9 und gegebenenfalls der Spulenkörper 10 und
die Verbindungsleitungen sind in den durchsichtigen Träger 8 eingegossen
und damit gut vor Umgebungseinflüssen
geschützt.
Die genannten Bauelemente können aber
auch in entsprechende Ausnehmungen des Trägers 8 eingefügt sein,
wobei die Ausnehmungen nachträglich
mit durchsichtigem Material verschlossen werden. Der Träger kann
beispielsweise einen Durchmesser von 50 bis 60 mm besitzen. Der
als Rüttlerkappe
dienende erste Gehäuseabschnitt 6 besteht
aus einem für
das magnetische Feld des Ringmagneten 4 durchlässigen Material,
beispielsweise Kunststoff.
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Die
Magnetisierung des Ringmagneten 4 und die Lage und Zuordnung
der einzelnen, den Leuchtdioden 9 zugeordneten Induktivitäten auf
dem Spulenkörper 10 sind
derart festgelegt, dass durch das sich mit dem Ringmagneten 4 drehende
Magnetfeld die einzelnen Induktivitäten nacheinander mit einem
hinreichend starken, sich ändernden
Magnetfluss beaufschlagt werden, welcher zu einer induzierten Spannung
in den einzelnen Induktivitäten
führt, die
ausreicht, um die jeweils zugeordnete Leuchtdiode 9 zum
Leuchten zu bringen. Die Leuchtdioden 9 leuchten demnach
nacheinander auf, wenn ihre zugehörige Induktivität von dem
sich mit dem Ringmagneten 4 drehenden wechselnden Magnetfeld
geschnitten wird. Somit wandert das durch die Dioden 9 erzeugte
punktförmige
Licht in Drehrichtung des Ringmagneten 4 (und damit der
Antriebswelle 2) um die Mantelfläche des Trägers 8, wodurch sich
die Drehrichtung des Außenrüttlers schon
aus großem Abstand
zum Außenrüttler erkennen
lässt.
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In 2 ist
als zweite Ausführungsform
wiederum in geschnittener Darstellung ein Teilabschnitt eines Außenrüttlers 1 dargestellt.
Einzelheiten zu 2 werden nur in soweit erläutert, wie
sie Unterschiede zu der Ausführungsform
nach 1 betreffen.
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Der
Träger 8 ist
in 2 nicht durch Schrauben 7 wie in 1,
sondern durch eine Klebschicht mit dem Gehäuse 5 verbunden. Statt
eines Ringmagneten 4, wie in 1, trägt die Antriebswelle 2 auf dem
Ansatz 3 eine ringförmige
Scheibe 12, an der exzentrisch ein Magnet 13 befestigt
ist. Die Magnetisierung des Magneten 13 kann sehr einfach
gestaltet sein, da durch die exzentrische Lagerung des Magneten 13 beim
Drehen der Antriebswelle 2 auf jeden Fall ein magnetisches
Drehfeld erzeugt wird.
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Es
ist nicht zwingend, dass der Magnet 13 auf einer Scheibe 12 montiert
ist. Vielmehr kann der Magnet 13 auch auf der, in den Figuren
nicht dargestellten, exzentrisch angeordneten Unwuchtmasse des Außenrüttlers 1 befestigt
sein. Hierdurch ergibt sich eine gewisse Vereinfachung im Aufbau
der Anzeigeeinrichtung. Allerdings ist es dann notwendig, die Leuchtdioden 9 in
einer in der Bewegungsebene der Unwucht liegenden Ebene über den
Umfang des Gehäuses 5 an
dessen Außenfläche zu verteilen,
wobei mit den Leuchtdioden 9 gleichzeitig auch noch die zugehörigen Induktivitäten an der
Außenfläche des Gehäuses 5 befestigt
werden müssen.
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In 3 sind
verschiedene Varianten in einer gemeinsamen geschnittenen Darstellung
ein Teilabschnitt eines Außenrüttlers 1 dargestellt.
Die Schnittrichtung verläuft
dabei senkrecht zu der Drehachse der Antriebswelle 2 aus 2 bzw.
des Ansatzes 3, so dass die Erstreckungsrichtung der Antriebswelle 2 bzw.
des Ansatzes 3 in die Zeichenebene hineinragt. Einzelheiten
zu 3 werden nur in soweit erläutert, wie sie Unterschiede
zu der Ausführungsform
nach 2 betreffen.
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Im
Gegensatz zu 2 ist auf der Antriebswelle 2 bzw.
auf dem Ansatz 3 kein Magnet gehalten. Vielmehr ist auf
der Antriebswelle 2 eine exzentrisch angeordnete Unwuchtmasse 14 vorgesehen,
die mit der Antriebswelle 2 rotiert und damit die von dem
Außenrüttler eigentlich
bezweckte Vibration erzeugt.
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Die
Antriebswelle 2 und die Unwucht 14 sind innerhalb
einer Schutzkappe 15 bzw. innerhalb eines Außenrüttlergehäuses drehbar,
wodurch ein Zugriff von außen
auf die drehbaren Teile verhindert wird.
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An
der Außenseite
der Schutzkappe 15 sind beispielhafte Leuchtdiodenanordnungen
gezeigt.
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Eine
erste Leuchtdiode 9a weist zwei Anschlüsse auf, die mit den Enden
einer ersten elektrischen Leitung 17a verbunden sind, welche
um einen ersten Permanentmagneten 16a gewickelt ist, so dass
eine erste Spule 18a gebildet wird. Der erste Permanentmagnet 16a weist
im Wesentlichen die Form eines Stabmagneten auf.
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Die
Unwucht 14 besteht aus einem magnetischen Material. Z.
B. kann sie aus Transformatorblechen aus Ferrit gebildet werden.
Bei einer Drehbewegung der Unwucht 14 dringt die Unwucht 14 mit
jeder Drehung in das durch den Permanentmagneten 16a erzeugte
Magnetfeld ein, wodurch der elektrische Fluss vergrößert wird.
Beim Wegbewegen der Unwuchtmasse 14 bzw. beim Austreten
der Unwuchtmasse 14 aus dem Magnetfeld des ersten Permanentmagnetens 16a erfolgt
wieder eine Reduzierung des magnetischen Flusses. Diese Änderungen
des magnetischen Flusses bewirken in der ersten elektrischen Leitung 17a bzw.
der ersten Spule 18a eine Spannung aufgrund der Induktionswirkung.
Die Spannung kann dann die erste Leuchtdiode 9a zum Leuchten
bringen.
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Als
Variante ist eine zweite Leuchtdiode 9b gezeigt, die ebenfalls
an der Außenseite
der Schutzkappe 15 angeordnet und mit einem zweiten elektrischen
Leiter 17b verbunden ist, der auf einen zweiten Permanentmagneten 16b gewickelt
ist. Der zweite Permanentmagnet 16b weist eine Form eines
magnetischen Doppeljochs auf, wobei der zweite elektrische Leiter 17b um
den mittleren Steg des Doppeljochs gewunden ist, welcher einem anderen
magnetischen Pol S zugeordnet ist, als die beiden anderen Stege
des Doppeljochs. Der zweite Permanentmagnet 16b und der
zweite elektrische Leiter 17b stellen eine zweite Spule 18b dar.
Bei einer Drehung der Unwucht 14 entlang der zweiten Spule 18b wird
analog zu der oben beschriebenen ersten Spule 18a eine Spannung
erzeugt wird. Die erzeugte Spannung führt zu einem Aufleuchten der
zweiten Leuchtdiode 9b.
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Eine ähnliche
Anordnung ist ebenfalls außerhalb
der Schutzkappe 15 angeordnet und weist eine dritte Leuchtdiode 9c auf,
die mit einem dritten elektrischen Leiter 17c verbunden,
der auf einem dritten Permanentmagneten 16c aufgewickelt
ist, der die Form eines magnetischen Jochs oder eines Hufeisenmagneten
aufweist. Der dritte Leiter 17c ist dabei auf dem Steg
des Permanentmagneten 16c aufgewickelt, wodurch eine dritte
Spule 18c gebildet ist. Die beiden Stege des dritten Permanentmagneten 16c ragen
durch die Schutzkappe 15 hindurch und stehen somit dichter
bei der umlaufenden Unwucht 14. Der dritte Permanentmagnet 16c kann
jedoch auch vollständig
außerhalb
der Schutzkappe 15 angeordnet sein. Die Induktion einer
elektrischen Spannung erfolgt in der oben beschriebenen Weise.
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Eine
vierte Leuchtdiode 9d ist in ähnlicher Weise mit einem vierten
elektrischen Leiter 17d verbunden, der auf einem vierten
Permanentmagneten 16d aufgewickelt ist, wodurch eine vierte
Spule 18d gebildet wird. Der vierte Permanentmagnet 16d ist ein
Stabmagnet, dessen Längsachse
zur Antriebswelle 2 gerichtet ist.
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Werden
mehrere solcher Anordnungen jeweils aus Leuchtdioden 9a, 9b, 9c oder 9d und
Spulen 18a, 18b, 18c oder 18d bzw.
Leitern 17a, 17b, 17c oder 17d und
Permanentmagneten 16a, 16b, 16c oder 16d um
die Schutzkappe 15 herum angeordnet und die Unwucht 14 gedreht,
leuchtet stets diejenige Leuchtdiode 9a, 9b, 9c, 9d auf,
entlang welcher sich die Unwucht 14 momentan entlang bewegt.
Eine Rotation der Unwucht 14 führt dabei zu einem Aufleuchten
der Leuchtdioden 9a, 9b, 9c, 9d nacheinander,
so dass diese ein Lauflicht sichtbar machen, welches der Rotation
der Unwucht 14 oder der Antriebswelle 2 entspricht.
Dabei können
selbstverständlich
gleichartige Anordnungen oder, wie in 3 dargestellt,
unterschiedliche Anordnungen mit Leuchtdioden 9a, 9b, 9c, 9d und
unterschiedlichen Permanentmagneten 16a, 16b, 16c, 16d eingesetzt werden.
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Die
Schutzkappe 15 kann aus einem Material bestehen, welches
kein ferroelektrisches Material und kein elektrisch leitendes Material
ist, also beispielsweise aus Kunststoff.
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4 zeigt
eine vierte Ausführungsform
der Erfindung in schematischer Darstellung. Auf die nur als strichpunktierte
Linie gezeigte Antriebswelle 2 ist eine Unwuchtmasse 20 aus
einem unmagnetischen, leitfähigen
Material (z. B. Bronze) aufgesetzt.
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Gegenüberliegend
von der rotierend bewegten Unwuchtmasse 20 ist ein Dauermagnet 21 angeordnet,
der mit zwei Jochen 22a und 22b gekoppelt ist.
Die Joche 22a, 22b sind von einer Spule 23 umgeben,
die mit einem nicht dargestellten Anzeigeelement, z. B. einer Leuchtdiode,
gekoppelt ist.
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Am
Umfang der Antriebswelle 2 sind mehrere dieser Anordnungen
aus Dauermagnet 21, Jochen 22a, 22b und
Spule 23 vorgesehen, so dass die Drehbewegung der Antriebswelle 2 erkannt
werden kann.
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Der
Dauermagnet 21 erzeugt über
die Joche 22a, 22b ein Magnetfeld, durch das die
Unwuchtmasse 20 bei jedem Umlauf geführt wird. Die Unwuchtmasse 20 ändert den
magnetischen Widerstand, wodurch das Streufeld des Dauermagneten 21 geschwächt wird.
Diese Änderung
des Feldes und die damit verbundene Reduzierung des Magnetflusses induziert
in der Spule 23 eine Spannung, die zum Betreiben des Anzeigeelements
genutzt werden kann.
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In 5 wird
eine fünfte
Ausführungsform der
Erfindung gezeigt.
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Dabei
wird eine Unwuchtmasse 25 durch die Antriebswelle 2 drehend
angetrieben. Die Unwuchtmasse 25 kann aus einem ferritischen
Material, z. B. Ferrit, bestehen und ist z. B. geblecht aufgebaut.
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Gegenüber von
der Unwuchtmasse 25 ist ortsfest ein Dauermagnet 26 angeordnet,
der mit zwei Jochen 27a, 27b und einer entsprechenden Spule 28 gekoppelt
ist. Die Joche können
rückwärtig, also
auf der von der Unwuchtmasse 25 gegenüberliegenden Seite verlängert werden,
um das Streufeld des Magneten 26 zu führen.
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Die
Spule 28 betreibt eine Leuchtdiode 29.
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Analog
zu der Ausführungsform
von 4 wird die Unwuchtmasse 25 bei jedem
Umlauf an den Jochen 27a, 27b des Dauermagneten 26 vorbeigeführt. Die
magnetische Unwucht 25 bewirkt eine Erhöhung des magnetischen Flusses,
wodurch in der Spule 28 eine elektrische Spannung zum Betreiben der
Leuchtdiode 29 induziert wird.
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Beim
weiteren Rotieren der Antriebswelle 2 wird die Unwuchtmasse 20 bzw. 25 aus
dem Bereich der Joche 22a, 22b bzw. 27a, 27b wegbewegt,
wodurch sich der magnetische Fluss erneut ändert, so dass erneut eine
Spannung induziert werden kann.
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Für alle gezeigten
Ausführungsformen
ist es möglich,
dass die induzierte Spannung direkt zum Betreiben der Leuchtdioden 9, 29 benutzt
werden kann. Ebenso ist es aber auch möglich, die Spannung einer elektronischen
Schaltung zuzuführen,
die dann ihrerseits Leuchtdioden in geeigneter Weise ansteuert.
Dies ist z. B. sinnvoll, um die oft sehr hohe, für das menschliche Auge nicht
wahrnehmbare Drehfrequenz (z. B. 100 Hz) der Antriebswelle 2 bzw.
der Unwuchtmassen sichtbar zu machen. Die elektronische Schaltung
kann z. B. gewährleisten,
dass nur jeder zehnte Umlauf zu einem Aktivieren einer jeweiligen
Leuchtdiode führt.
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Zudem
kann ein Energiespeicher vorgesehen sein, der durch das regelmäßige Umlaufen
der Unwuchtmasse aufgeladen wird, wobei die Leuchtdioden und die
elektronische Schaltung ihre Energie aus dem Energiespeicher beziehen.
Dies führt
zu einer Vergleichmäßigung der
Spannungsversorgung und ermöglicht
einen Betrieb der Leuchtdioden unabhängig von der gerade induzierten
Spannung.