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Die Erfindung betrifft einen Innenrüttler zum Verdichten von Beton, insbesondere einen Innenrüttler mit einer Gleichspannungsversorgung.
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Innenrüttler zum Verdichten von Beton sind bekannt. Sie weisen in der Regel ein auch als Vibrationskörper oder Rüttelflasche bezeichnetes Rüttelgehäuse mit einer darin befindlichen rotierenden Unwuchtmasse auf. Aufgrund der Rotation der Unwuchtmasse werden Schwingungen bzw. Vibrationen erzeugt und auf das Rüttelgehäuse übertragen. Wenn das Rüttelgehäuse beim Einbau von Beton in den noch fließfähigen Beton gehängt wird, können die Vibrationen in bekannter Weise zum Verdichten des Betons genutzt werden.
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Zum Rotieren der Unwuchtmasse ist ein entsprechender Antrieb vorgesehen. So ist es bei einer Bauart eines Innenrüttlers bekannt, einen Elektro- oder Verbrennungsmotor bereitzustellen, der über eine biegsame Welle die sich im Rüttelgehäuse befindliche Unwuchtmasse drehend antreibt. Der Motor kann auf dem Boden stehen. Alternativ kann die Anordnung auch tragbar ausgeführt sein, so dass der Bediener den Motor trägt.
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Aus der
DE 92 17 854 U1 ist ein von einem Umformer gespeister Innenrüttler mit einem Schutz- und Bedienungsschlauch und einem an dem Schutz- und Bedienungsschlauch befestigten Rüttelgehäuse bekannt. Dabei befindet sich in dem Rüttelgehäuse nicht nur die Unwuchtmasse, sondern auch ein Elektromotor, der durch einen elektrischen Strom mit einer Sonderspannung und einer Sonderfrequenz versorgt wird. Zum Bereitstellen dieses Wechselstroms ist ein Umformer im Bereich des Schutz- und Bedienungsschlauchs eingebaut, der mit einem Ein-/Aus-Schalter zu einer miniaturisierten Einbaueinheit zusammengefasst ist.
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Derartige, aus dem Stand der Technik bekannte Innenrüttler haben sich in der Praxis sehr bewährt und sind seit Jahrzehnten im Einsatz. Jedoch erfordern die bekannten Elektromotor-Systeme stets die Bereitstellung eines Stroms mit Wechselspannung, insbesondere Netzstrom. Da Netzstrom aufgrund der hohen Netzspannung jedoch grundsätzlich gefährlich ist, müssen entsprechend aufwendige Sicherungsmaßnahmen ergriffen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Innenrüttler anzugeben, der mit einem ungefährlicheren Strom, insbesondere mit einem Strom niedrigerer Spannung, betrieben werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Innenrüttler mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es wird ein Innenrüttler zum Verdichten von Beton angegeben, mit einem Gleichspannungseingang, einem Rüttelgehäuse, in dem ein Elektromotor und eine von dem Elektromotor bewegbare Unwuchtmasse angeordnet ist, und mit einem sich zwischen dem Gleichspannungseingang und dem Rüttelgehäuse erstreckenden Schutzschlauch zum Führen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Gleichspannungseingang und dem Elektromotor.
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Der Schutzschlauch umschließt somit die elektrische Verbindung, also die elektrische Zuleitung zum Elektromotor. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass sich der Schutzschlauch über die gesamte Länge zwischen dem Gleichspannungseingang und dem Elektromotor erstreckt. Vielmehr genügt es, wenn der Schutzschlauch wenigstens in dem Bereich vor dem Elektromotor und damit vor dem Rüttelgehäuse vorhanden ist. Der Schutzschlauch dient in der Regel gleichzeitig auch als Führungs- oder Bedienungsschlauch und kann typischerweise eine Länge zwischen 1 und 8 m aufweisen. Beim Einsatz des Innenrüttlers kann der Bediener den Schutz- bzw. Bedienungsschlauch ähnlich wie einen Gartenschlauch gut greifen und damit das Rüttelgehäuse (die Rüttelflasche) in geeigneter Weise durch den noch fließfähigen Beton führen.
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Das Rüttelgehäuse stellt somit einen Vibrationskörper zum Eintauchen in den Beton dar.
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Die im Rüttelgehäuse angeordnete Unwuchtmasse kann durch den Elektromotor, insbesondere drehend bewegt werden. Der Elektromotor ist zum Beispiel axial zu der Drehachse der Unwuchtmasse innerhalb des Rüttelgehäuses angeordnet. Dementsprechend ist es zweckmäßig, wenn der Elektromotor eine langgestreckte Bauart mit geringem Durchmesser aufweist.
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Der Schutzschlauch kann an dem Rüttelgehäuse befestigt sein und wenigstens einen Teil der elektrischen Verbindung zwischen dem Gleichspannungseingang und dem Elektromotor umschließen. Dabei ist es nicht erforderlich, dass der Schutzschlauch die elektrische Verbindung über ihre gesamte Länge umschließt. Hier kommt es vor allem darauf an, dass der Schutzschlauch im vorderen, sich an das Rüttelgehäuse anschließenden Bereich vorhanden ist.
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Der Gleichspannungseingang dient zum Anschließen der elektrischen Verbindung an eine geeignete elektrische Gleichspannungsquelle, z.B. an einen Energiespeicher. Zumindest in dem Bereich des Gleichspannungseingangs führt das Innenrüttler-System eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom. Der Gleichspannungseingang kann eine Steckeinrichtung aufweisen. Insbesondere kann der Gleichspannungseingang zum Beispiel einen Stecker wie zum Beispiel einen Netzstecker aufweisen und auf diese Weise mit einer Gleichspannungsquelle koppelbar sein. Die Steckeinrichtung kann demnach wie ein Netzstecker in eine entsprechende Anschlussbuchse an der Gleichspannungsquelle eingesteckt werden.
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Die elektrische Verbindung kann zum Führen eines Gleichstroms oder eines Wechselstroms ausgebildet sein. Wie nachfolgend noch dargelegt wird, ist es somit auch möglich, dass innerhalb des Innenrüttlers beide Arten von Strom und damit beide Arten von Spannung (Gleichspannung-Wechselspannung) vorhanden sind. Die elektrische Verbindung kann jeweils in geeigneter Weise ausgestaltet sein, um die jeweils vorgesehene Stromart zu führen.
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An dem Gleichspannungseingang kann ein als Gleichspannungsquelle dienender elektrischer Energiespeicher angeschlossen sein. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine wiederaufladbare Batterie oder einen Akku handeln. Der Energiespeicher (Gleichspannungsquelle) kann mit dem Gleichspannungseingang fest oder lösbar verbunden sein. Bei einer lösbaren Verbindung kann zwischen dem Gleichspannungsenergie und dem Energiespeicher die oben bereits beschriebene Steckeinrichtung vorhanden sein.
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Zum Beispiel kann in einfacher Weise ein Stecker in eine entsprechende Anschlussbuchse an einem Akku eingesteckt werden. Bei einer Variante kann der Akku wiederum in einer Akkuaufnahme gehalten werden, wobei dann der Gleichspannungseingang an der Akkuaufnahme angeschlossen sein kann, während der Akku wechselbar in der Akkuaufnahme gehalten wird.
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Der Elektromotor kann ein mit Gleichspannung betreibbarer Elektromotor sein. Insbesondere kann der Elektromotor ohne Kommutierungs-Elektronik ausgestattet sein, so dass der Gleichstrom direkt dem Motor zugeführt wird. Hierfür eignen sich zum Beispiel Gleichstrommotoren (z.B. Brushed DC-Motoren) und Universalmotoren.
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Bei einer Variante kann in der elektrischen Verbindung zwischen dem Gleichspannungseingang und dem Elektromotor eine Umformereinrichtung vorgesehen sein, zum Umformen eines von dem Gleichspannungseingang bezogenen elektrischen Gleichstroms.
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Die Umformereinrichtung ist in der Lage, den eingehenden Gleichstrom bezüglich der Spannung und/oder der Frequenz umzuformen und in einen Wechselstrom zu wandeln. Vor einem Anschließen eines im Rüttelgehäuse angeordneten Drehstrommotors ist es erforderlich, den Strom mit einer für diesen Motor geeigneten Charakteristik bereitzustellen.
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Typischerweise handelt es sich bei der Umformereinrichtung um einen an sich bekannten Frequenzumformer, der sowohl die Spannung als auch die Frequenz des zum Beispiel von dem Energiespeicher gelieferten Gleichstroms wandeln kann, wodurch ein Wechselstrom mit höherer oder niedrigerer Spannung und geänderter Frequenz erzeugbar ist. Die Umformereinrichtung ist dann über die elektrische Verbindung mit dem Gleichspannungseingang und damit - gegebenenfalls - mit dem Energiespeicher elektrisch verbunden.
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Aus dem vom Energiespeicher kommenden Gleichstrom kann somit ein ein- oder mehrphasiger Strom mit Sonderfrequenz und/oder Sonderspannung erzeugt werden. Unter einer Umformereinrichtung ist daher ein Bauelement zu verstehen, das Gleichstrom in einen Strom mit einer Frequenz >0 umwandelt, also in einen Wechselstrom.
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Die elektrische Verbindung kann zunächst einen Gleichstrom zwischen dem Gleichspannungseingang und der Umformereinrichtung führen. Im weiteren Verlauf kann die elektrische Verbindung dann den von der Umformereinrichtung erzeugten Wechselstrom zwischen der Umformereinrichtung und dem Elektromotor führen. In diesem Fall ist die elektrische Verbindung somit zweigeteilt und führt in einem ersten Abschnitt einen Gleichstrom und in einem zweiten Abschnitt einen Wechselstrom. Selbstverständlich müssen dazu geeignete Komponenten wie Kabel bzw. Stromleitungen zur Verfügung gestellt werden.
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Der Elektromotor kann ein mit Wechselspannung betreibbarer Elektromotor sein. Hier kann es zweckmäßig sein, wenn der Elektromotor mit einer Kommutierungs-Elektronik ausgestattet ist. Als geeignet für einen derartigen Motor haben sich verschiedene Typen erwiesen, wie zum Beispiel ein Drehstrommotor (Drehstrom-Asynchronmaschine, Drehstrom-Synchronmaschine, Kaskadenmaschine, Schrittmotor, bürstenloser Gleichstrommotor), ein Linearmotor (unter anderem Hubmagnet), ein Wechselstrommotor (Kondensatormotor, Spaltmotor, Synchronmotor/Einphasenasynchronmotor, Reluktanzmotor, Magnetmotor), eine Transversalflussmaschine, ein Repulsionsmotor (permanent erregter Gleichstrommotor, elektrisch erregter (fremderregter) Gleichstrommotor), oder ein Piezomotor. All diesen Motortypen gemeinsam ist es, dass eine Umformereinrichtung in der Verbindung zwischen dem Gleichspannungseingang und dem Elektromotor zwischengeschaltet ist.
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Bei einer Ausführungsform können der Energiespeicher, der Gleichspannungseingang und die Umformereinrichtung eine bauliche Einheit bilden. Dabei sind der Energiespeicher und die Umformereinrichtung zum Beispiel in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Die Verbindungsstelle zwischen dem Energiespeicher und der Umformereinrichtung stellt dann den Gleichspannungseingang dar. Zudem kann geeigneterweise auch eine Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten vorgesehen sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die Umformereinrichtung in dem Rüttelgehäuse angeordnet sein. In diesem Fall ist die Umformereinrichtung direkt in der Nähe des Elektromotors im Rüttelgehäuse oder daran angrenzend eingebaut.
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Bei einer wiederum anderen Ausführungsform kann die Umformereinrichtung zwischen dem Gleichspannungseingang und dem Rüttelgehäuse angeordnet sein, jedoch jeweils räumlich getrennt von dem Gleichspannungseingang und dem Rüttelgehäuse. In diesem Fall kann die Umformereinrichtung im Verlauf der elektrischen Verbindung eingebaut sein. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn sie ein eigenes Umformergehäuse aufweist.
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Der Schutzschlauch kann sich zwischen der Umformereinrichtung und dem Rüttelgehäuse erstrecken. So kann die Umformereinrichtung in einem Umformergehäuse eingebaut sein, an dem der Schutzschlauch befestigbar ist und somit das Umformergehäuse mit dem Rüttelgehäuse verbindet.
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Bei sämtlichen Innenrüttler-Varianten ist es möglich, an geeigneter Stelle eine Schalteinrichtung vorzusehen, mit der der Innenrüttler ein- und ausgeschaltet werden kann.
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Erfindungsgemäß ergeben sich somit verschiedene Varianten für den Aufbau eines Innenrüttlers:
- - Übertragung des Gleichstroms über den Schutz- und Bedienungsschlauch an einen Gleichstrommotor.
- - Nutzung eines Umformers direkt am Akku, so dass ein Wechselstrom über den Schutzschlauch an einen Wechselstrommotor geleitet wird.
- - Nutzung eines Umformers in der elektrischen Leitung, so dass der Wechselstrom im Schutzschlauch an den Wechselstrommotor geleitet wird.
- - Übertragung des Gleichstroms über den Führungsschlauch (bzw. Schutz- und Bedienungsschlauch) an die Rüttelflasche, wobei in der Rüttelflasche ein Umformer Wechselstrom erzeugt und einen Wechselstrommotor antreibt.
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Die Gleichspannungsquelle kann nach Schutzklasse 3 (SELV) definiert sein. Die Gleichspannung ist unabhängig von einer üblicherweise auf einer Baustelle bereitgestellten Netzspannung. Durch die Anwendung der SELV-Gleichspannung ist die Sicherheit vor gefährlichen Körperströmen gewährleistet. Dabei sind insbesondere Spannungen unterhalb von 60 V vorgesehen, die als ungefährlich gelten.
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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:
- 1 in schematischer Darstellung einen Innenrüttler mit einem Energiespeicher (Akku);
- 2 einen Innenrüttler, bei dem ein Akku und ein Frequenzumformer zu einer Einheit zusammengefasst sind;
- 3 einen Innenrüttler, bei dem ein Frequenzumformer in den Schutzschlauch integriert ist; und
- 4 einen Innenrüttler, bei dem ein Frequenzumformer in eine Rüttelflasche integriert ist.
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1 zeigt einen Innenrüttler, mit einem Rüttelgehäuse 1, einem Akku 2 und mit einem das Rüttelgehäuse 1 mit dem Akku 2 verbindenden, auch als Führungs- oder Bedienungsschlauch dienenden Schutzschlauch 3.
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Das Rüttelgehäuse 1 wird häufig auch als Vibrationskörper oder Rüttelflasche bezeichnet. Es ist als zylindrisches Rohr ausgebildet, wobei sich in seinem Inneren ein gestreckter, schematisch dargestellter Elektromotor 4 und eine von dem Elektromotor 4 drehend angetriebene, ebenfalls nur schematisch dargestellte Unwuchtmasse 5 befindet. Die Unwuchtmasse 5 ist auf einer Welle befestigt und bildet mit dieser zusammen eine Unwuchtwelle.
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Der Akku 2 dient als Energiespeicher bzw. Gleichspannungsquelle.
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Zwischen dem Akku 2 und dem Elektromotor 4 im Rüttelgehäuse 1 verläuft eine elektrische Verbindung 6, die von dem Schutzschlauch 3 umschlossen ist, um sie vor äußeren Einwirkungen (Beschädigungen, mechanischen Einwirkungen, Feuchtigkeit) wirksam zu schützen. Über die elektrische Verbindung 6 wird ein Gleichstrom von dem Akku 2 zu dem Elektromotor 4 geführt.
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Zum Beginn der elektrischen Verbindung 6 ist ein Gleichspannungseingang 7 definiert, der auch die Verbindung zum Akku 2 charakterisiert und über den der Gleichstrom für den Elektromotor 4 in die elektrische Verbindung 6 eingebracht wird. Der Gleichspannungseingang 7 kann eine körperliche Ausbildung als Steckeinrichtung aufweisen und zum Beispiel als Stecker ausgebildet sein. Ebenso ist es aber auch möglich, dass der Gleichspannungseingang 7 als nicht ohne weiteres lösbare, insbesondere nicht ohne ein Werkzeug lösbare Koppelstelle zum Akku 2 ausgebildet ist.
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Je nach Variante kann der Akku 2 fest mit dem restlichen Innenrüttler verbunden sein oder aber auch wechselbar vorgesehen sein. Wenn der Akku 2 auswechselbar sein soll, ist es zweckmäßig eine Akkuaufnahme vorzusehen, in die der Akku 2 eingesteckt wird. Die Akkuaufnahme wiederum sollte mechanisch fest mit dem Schutzschlauch 3 und damit auch mit der elektrischen Verbindung 6 gekoppelt sein.
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Bei dem in 1 eingesetzten Elektromotor 4 handelt es sich insbesondere um einen mit Gleichstrom versorgten Gleichstrommotor. Bei den in den 2 bis 4 gezeigten Varianten ist der Elektromotor 4 hingegen ein Wechselstrommotor, insbesondere ein Motor mit Kommutierungselektronik.
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2 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der Schutzschlauch 3 und die Rüttelflasche 1 identisch wie bei 1 aufgebaut sind. Jedoch handelt es sich bei dem Elektromotor 4 nicht um einen durch Gleichstrom betreibbaren Motor, sondern um einen durch Wechselstrom betreibbaren Motor.
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Dabei ist zwischen dem Akku 2 und dem Schutzschlauch 3 ein als Umformereinrichtung dienender Frequenzumformer 8 vorgesehen, mit dem die vom Akku 2 bereitgestellte Gleichspannung in eine für den Elektromotor 4 im Rüttelgehäuse 1 geeignete Wechselspannung umgeformt wird. Der Frequenzumformer 8 ist somit in der Lage, eine Wechselspannung mit geeigneter Frequenz und Spannung für den Elektromotor 4 bereitzustellen.
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Als Gleichspannungseingang 7 gilt in diesem Fall die Verbindung bzw. Kopplungsstelle zwischen dem Akku 2 und dem Frequenzumformer 8, wie in 2 gezeigt.
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Diese Komponenten können in einem gemeinsamen Elektrogehäuse 9 vorgesehen sein. Dabei ist es auch möglich, einen in der 2 nicht gezeigten Schalter bereitzustellen, mit dem der Elektromotor 4 ein- und ausgeschaltet werden kann.
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3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der Frequenzumformer 8 räumlich getrennt von dem Akku 2 und der Rüttelflasche 1 vorgesehen ist.
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Der Frequenzumformer 8 ist in diesem Fall in einem eigenen Gehäuse untergebracht, das über den Schutzschlauch 3 mit der Rüttelflasche 1 verbunden ist. Auch hier stellt der Frequenzumformer 8 einen aus dem Gleichstrom vom Akku 2 umgeformten Wechselstrom zur Verfügung.
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Zwischen dem Akku 2 und dem Frequenzumformer 8 kann eine elektrische Zuleitung in Form eines Elektrokabels 10 vorgesehen sein. Eine aufwendige Schutzummantelung, zum Beispiel durch eine Erstreckung des Schutzschlauchs 3 ist dabei in der Regel nicht erforderlich. Im Betrieb des Innenrüttlers ist es möglich, auch den Frequenzumformer 8 auf dem Boden liegenzulassen, so dass der Bediener die Rüttelflasche 1 alleine durch Halten des Schutzschlauchs 3 bewegt.
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4 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der Frequenzumformer 8 in die Rüttelflasche 1 mit integriert ist. Dabei ist die Rüttelflasche 1 größer dargestellt als in den 1 bis 3. In der Realität jedoch sollte das Bauvolumen der Rüttelflasche 1 durch den zusätzlich aufgenommenen Frequenzumformer 8 nur geringfügig vergrößert sein.
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Die weiteren Komponenten wie Akku 2, Gleichspannungseingang 7 und Schutzschlauch 3 sind in analoger Weise vorhanden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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