DE102022118542A1 - Betonverdichtungsvorrichtung mit Messung des Verdichtungsfortschritts - Google Patents

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Rudolf Berger
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Abstract

Es wird eine Betonverdichtungsvorrichtung angegeben, mit einem Rüttelgehäuse (4) zum Eintauchen in fließfähigen Beton, mit einem durch einen Elektromotor (5) angetriebenen Unwuchterreger (6), der in dem Rüttelgehäuse (4) angeordnet ist, mit einer Stromerfassungseinrichtung (11) zum Erfassen des elektrischen Stroms, der durch den Elektromotor (5) aufgenommen wird, und mit einer Auswerteeinrichtung (12) zum Bestimmen eines Arbeitszustands der Betonverdichtungsvorrichtung aufgrund des jeweils aktuell erfassten elektrischen Stroms, wobei der Arbeitszustand ausgewählt ist aus der Gruppe Positionieren des Rüttelgehäuses (4) an der Luft, Eintauchen des Rüttelgehäuses (4) in den Beton, Durchführen eines Verdichtungsvorgangs mit dem Rüttelgehäuse (4) eingetaucht im Beton, Austauchen des Rüttelgehäuses (4) aus dem Beton, und wobei die Auswerteeinrichtung (12) ausgebildet ist, um sämtliche der genannten Arbeitszustände zu erkennen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Betonverdichtungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Messung des Verdichtungsfortschritts. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Innenrüttelvorrichtung, wie z.B. einen Innenrüttler zur Betonverdichtung.
  • Es ist bekannt, dass Frischbeton nach dem Einbringen in eine Schalung verdichtet werden muss, um ein bestimmtes Raumgewicht unter Vermeidung von Gasporen oder sogenannten „Kiesnestern“ zu erreichen. Eine 10 % geringere Dichte des Betons hat bereits eine Halbierung der Druckfestigkeit zur Folge. Eine übermäßige Verdichtung des Betons jedoch kann zu einer Entmischung des Betons mit zonenweiser Anreicherung von Zementleim führen.
  • Größere Betonschüttungen werden üblicherweise manuell unter Verwendung von Vibratoren bzw. Rüttlern, wie z. B. Schlauch- oder Stabrüttlern. verdichtet. Derartige Rüttler sind Innenrüttler, bei denen im Innern einer in den Frischbeton eintauchenden Rüttelflasche (Rüttelgehäuse) eine Unwucht über einen Elektromotor angetrieben wird, wodurch Schwingungen entstehen, die den Beton verdichten. Während der Baustoff Beton vielfältigen und strengen Qualitätskontrollen unterliegt, ist jedoch das fachgerechte Verdichten des Betons erheblich von den individuellen Fähigkeiten des Bedieners der Innenrüttler abhängig. Er allein bestimmt, ob ein optimales und gleichmäßiges Verdichtungsergebnis erhalten wird. Da aber die individuellen Fähigkeiten verschiedener Bediener naturgemäß sehr unterschiedlich sein können, kann auch die Verdichtungsqualität erheblich streuen, was in bestimmten Fällen zu einem ungenügenden Verdichtungsergebnis und damit zu nicht ausreichender Betonfestigkeit führt.
  • Aus der GB-A-1097651 ist ein Innenrüttler bekannt, bei dem die Leistungsaufnahme eines eine Unwuchtmasse antreibenden Elektromotors als Anzeichen für den Verdichtungsgrad des zu verdichtenden Betons angesehen wird. Die Messung des Stromverbrauchs und dessen grobe Interpretation erlaubt keine zuverlässige Bestimmung des Verdichtungsgrades.
  • Aus der EP 1 165 907 B1 ist ein Innenrüttler mit einem Messsystem zum Ermitteln des Verdichtungsfortschritts in Beton bekannt. Dabei werden die Vibrationen an der Rüttelflasche erfasst, woraus Rückschlüsse auf die Verdichtungswirkung gezogen werden können. Die Verwendung von entsprechenden Beschleunigungssensoren an der Rüttelflasche lässt sich in der Praxis aufgrund der starken Schwingungen und rauen Umgebungsbedingungen jedoch nur schwer verwirklichen. Zudem sind zusätzliche Signalleitungen in einer mechanisch hoch beanspruchten Umgebung notwendig.
  • Eine Messung sowie Dokumentation des Verdichtungsfortschritts ist nach wie vor in der Betontechnik kaum möglich. Die Verdichtungsdauer und die Anzahl der Eintauchvorgänge mit einem Innenrüttler sowie die Wahl der Eintauchpunkte basiert meist auf Erfahrungswerten des Anwenders.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betonverdichtungsvorrichtung, insbesondere eine Innenrüttelvorrichtung anzugeben, bei der der Verdichtungsgrad des jeweils aktuell verdichteten Betons zuverlässig erfasst werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Betonverdichtungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es wird eine Betonverdichtungsvorrichtung angegeben, mit einem Rüttelgehäuse zum Eintauchen in fließfähigen Beton; einem durch einen Elektromotor angetriebenen Unwuchterreger, der in dem Rüttelgehäuse angeordnet ist; einer Stromerfassungseinrichtung zum Erfassen des elektrischen Stroms, der durch den Elektromotor aufgenommen wird; und mit einer Auswerteeinrichtung zum Bestimmen eines Arbeitszustands der Betonverdichtungsvorrichtung aufgrund des jeweils aktuell erfassten elektrischen Stroms; wobei der Arbeitszustand ausgewählt ist aus der Gruppe Positionieren des Rüttelgehäuses in der Luft (Betreiben des Elektromotors im Leerlauf), Eintauchen des Rüttelgehäuses in den Beton, Durchführen eines Verdichtungsvorgangs mit dem Rüttelgehäuse eingetaucht im Beton, Austauchen des Rüttelgehäuses aus dem Beton; und wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, um sämtliche der genannten Arbeitszustände zu erkennen.
  • Der Elektromotor kann dabei zusammen mit dem Unwuchterreger in dem Rüttelgehäuse angeordnet sein. Bei einer Variante ist lediglich der Unwuchterreger in dem Rüttelgehäuse angeordnet, während der Elektromotor räumlich von dem Rüttelgehäuse getrennt in einem eigenen Gehäuse angeordnet ist. In diesem Fall wird das Drehmoment des Elektromotors über eine Biegewelle zu dem Unwuchterreger im Rüttelgehäuse übertragen.
  • Die Arbeitszustände können insbesondere aufgrund des jeweils genau erfassten Stromverlaufs mit entsprechend hoher Abtastrate erkannt werden. Dabei spielt nicht nur der jeweils aktuelle Stromwert, sondern auch die Änderung der Stromwerte über die Zeit (z.B. mit Hilfe der Abtastrate erfassbar) eine Rolle, so dass jeweils spezifische Stromprofile erfasst und erkannt werden können. Aufgrund der Tendenz des Stromverlaufs kann die Auswerteeinrichtung die verschiedenen Arbeitszustände erkennen und - soweit sinnvoll - auch voneinander unterscheiden. Dazu kann das jeweils aktuell erfasste Stromprofil, mit Stromwerten und Stromverläufen bzw. -gradienten, z.B. mit bekannten Werten bzw. Mustern verglichen werden, um daraus Rückschlüsse auf den jeweiligen Arbeitszustand ziehen zu können.
  • Dabei sind die Arbeitszustände „Positionieren des Rüttelgehäuses an der Luft“ und „Betreiben des Elektromotors im Leerlauf“ als identisch anzusehen. In diesem Fall befindet sich das Rüttelgehäuse noch an der Luft und ist noch nicht in den Beton eingetaucht. Der Elektromotor kann dabei im Leerlauf bzw. annähernd im Leerlauf betrieben werden, da sich der Unwuchterreger noch frei drehen lässt.
  • Die Verdichtungsarbeit beginnt mit dem Arbeitszustand „Eintauchen des Rüttelgehäuses in den Beton“. Dabei wird das Rüttelgehäuse sukzessive in den fließfähigen Beton abgesenkt, der die Schwingungen des Rüttelgehäuses aufnimmt und dämpft. In dem Zug wird die Stromaufnahme durch den Elektromotor erhöht, um den Unwuchterreger nach wie vor antreiben zu können.
  • Bei dem Arbeitszustand „Durchführen eines Verdichtungsvorgangs“ ist das Rüttelgehäuse weitgehend vollständig in den Beton eingetaucht und wird von dem Anwender an einer Stelle im Wesentlichen stationär festgehalten, so dass das Rüttelgehäuse im Beton verweilt. Aufgrund der Verdichtungseffekte im Beton ändert sich die Dämpfungswirkung des Betons auf das Rüttelgehäuse, was sich wiederum in Form von auf den Unwuchterreger wirkenden Gegenkräften bzw. Gegenmomenten auswirkt. Dadurch ändert sich die Stromaufnahme durch den Elektromotor, was durch die Auswerteeinrichtung erfasst werden kann.
  • Beim Arbeitszustand „Austauchen des Rüttelgehäuses aus dem Beton“ wird das Rüttelgehäuse aus dem Beton herausgezogen und angehoben. Dies führt dazu, dass das Rüttelgehäuse zunehmend freier vibrieren kann, da die dämpfende Wirkung des Betons sukzessive nachlässt. Dementsprechend kann der Elektromotor auch wieder frei drehen, so dass die von ihm aufgenommene Leistung vermindert und der Stromverbrauch verringert wird.
  • Die Auswerteeinrichtung kann mit Hilfe der jeweils abgetasteten Stromwerte und der Gradienten der Stromwerte bzw. der Tendenz der Stromwertentwicklung erkennen, in welchem Arbeitszustand sich der Innenrüttler jeweils befindet. Während des Verdichtungsvorgangs („Durchführen eines Verdichtungsvorgangs“) kann die Auswerteeinrichtung aufgrund des Stromprofils, also der Stromwerte und des Gradientenverlaufs, den Verdichtungszustand des Betons erkennen und z.B. mit Grenzwerten vergleichen. Wenn ein bestimmter Grenzwert erreicht ist, wird dies als Kriterium gewertet, dass der Beton an dieser Stelle ausreichend verdichtet wurde.
  • Als weitere Arbeitszustände können bei einer Variante durch die Auswerteeinrichtung die Arbeitszustände „Elektromotor ausgeschaltet“ sowie „Elektromotor und/oder Unwuchterreger defekt“ erkannt werden. In diesem Fall nimmt der Elektromotor entweder keinen Strom auf oder es wird eine Stromaufnahme bzw. ein Stromprofil erkannt, das nicht in die Schemata für die normalen Arbeitszustände passt, z.B. eine zu geringe oder eine zu hohe Stromaufnahme.
  • Die Stromerfassungseinrichtung kann ausgebildet sein, um zusätzlich zu dem Strom auch die am Elektromotor anliegende elektrische Spannung zu erfassen. Damit lässt sich die Messgenauigkeit weiter erhöhen.
  • Die Stromerfassungseinrichtung kann ausgebildet sein, um den Strom mit einem Abtastintervall zu erfassen, wobei das Abtastintervall bei unter 5 s liegen kann. Insbesondere kann das Abtastintervall bei unter 2 s, bei unter 1 s, bei unter 0,5 s oder bei 1 / 10 s oder weniger liegen.
  • Die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, um den jeweiligen Arbeitszustand unter Berücksichtigung des jeweils aktuell erfassten Stromprofils mit einem aktuell erfassten elektrischen Strom und/oder einem jeweils bestimmbaren Stromgradienten zu bestimmen. Der Stromgradient ist dabei eine Änderung des aktuellen Stromwerts über die Zeit. Je nach erfasstem absolutem Stromwert, gegebenenfalls in Verbindung mit dem Stromgradienten kann die Auswerteeinrichtung somit den Arbeitszustand und auch den Verdichtungsgrad im Beton erfassen. Dabei können Stromwert und Stromgradient gemeinsam oder auch separat ausgewertet werden. Ein Beispiel für die Auswertung wird später im Rahmen der Figurenbeschreibung erläutert.
  • Es kann eine Interpretationseinrichtung vorgesehen sein, zum Interpretieren des Stromverlaufs, während der Arbeitszustand „Durchführen eines Verdichtungsvorgangs“ erkannt wird, wobei die Interpretationseinrichtung ausgebildet sein kann, um für das Interpretieren des Stromverlaufs den jeweils aktuellen Stromgradienten auszuwerten, und wobei eine Annäherung des Stromgradienten an den Werten Null als Kriterium für einen Verdichtungsfortschritt gilt. Eine Annäherung des Stromgradienten gegen Null bedeutet, dass die Kurve des aktuellen Stromverlaufs flacher wird. Dies kann im Verlauf des Verdichtungsvorgangs beobachtet werden, wobei eine Annäherung des Stromgradienten gegen Null bedeutet, dass sich der jeweils aktuell aufgenommene Strom kaum noch ändert. Dies wird als Kriterium dafür gewertet, dass der Beton im Bereich der Rüttelflasche ausreichend verdichtet wurde.
  • Dabei kann ein Grenzwert für die Annäherung des Stromgradienten an den Wert Null vorgegeben sein, wobei eine Signaleinrichtung vorgesehen sein kann, zum Erzeugen eines Signals für einen Bediener bei Erreichen des Grenzwerts durch den Stromgradienten. Es ist somit nicht zwingend erforderlich, dass der Stromgradient tatsächlich den Wert Null erreicht. Vielmehr kann eine Annäherung an den Wert Null und damit ein Erreichen des Grenzwerts ausreichend sein. Das Erreichen des Grenzwerts bedeutet, dass an der Stelle der Beton ausreichend verdichtet wurde. Dieser Zustand kann durch die Interpretationseinrichtung festgestellt werden, die daraufhin über die Signaleinrichtung dem Bediener ein Signal gibt, dass der Beton ausreichend verdichtet wurde, so dass der Bediener das Rüttelgehäuse an eine andere Stelle im Beton bewegen kann.
  • Es kann eine Stromzuleitung zum Zuführen des elektrischen Stroms zu dem Elektromotor vorgesehen sein. Dabei kann insbesondere die Stromerfassungseinrichtung im Bereich der Stromzuleitung angeordnet sein, um den elektrischen Strom erfassen zu können, der von dem Elektromotor aufgenommen wird.
  • Es kann eine Stromquelle für den Elektromotor vorgesehen sein, die einen elektrischen Energiespeicher und/oder ein Stromnetz aufweist. Bei dem elektrischen Energiespeicher kann es sich z.B. um einen Akku handeln.
  • Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher einen tragbaren Akku aufweisen, der z.B. von einem Bediener wie ein Rucksack auf dem Rücken getragen wird. Der elektrische Strom für die Betonverdichtungsvorrichtung kann damit ausschließlich von dem vom Bediener getragenen Akku bezogen werden. Der Bediener ist damit autark und braucht keine externen Stromnetzanschlüsse.
  • Die Stromerfassungseinrichtung, die Auswerteeinrichtung und die Interpretationseinrichtung können an dem Akku angeordnet sein bzw. mit der Elektronik (Batteriemanagementsystem) des Akkus gekoppelt sein. Insbesondere können diese Einrichtungen auch (teilweise) in das Batteriemanagementsystemintegriert sein, wie z.B. die Stromerfassungseinrichtung.
  • Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher eine Steuerelektronik aufweisen, wobei die Stromerfassungseinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung und/oder die Interpretationseinrichtung mit der Steuerelektronik gekoppelt sein können. Die Stromerfassungseinrichtung, die Auswerteeinrichtung und/oder die Interpretationseinrichtung können auch räumlich an der Steuerelektronik bzw. dem Energiespeicher angeordnet sein.
  • 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 als erfindungsgemäße Betonverdichtungsvorrichtung; und
    • 2 ein Beispiel für die Änderung der Stromaufnahme in Abhängigkeit von unterschiedlichen Arbeitszuständen einer Betonverdichtungsvorrichtung.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Betonverdichtungssystem mit einem Innenrüttler 1 und einer Energievorrichtung 2.
  • Der Innenrüttler 1 weist einen Bedienungsschlauch 3 auf, an dessen einem Ende eine als Gehäuse dienende Rüttelflasche 4 angebracht ist. Im Inneren der Rüttelflasche 4 ist ein Elektromotor 5 vorgesehen, der einen Unwuchterreger 6 drehend antreibt. Der Unwuchterreger 6 kann z.B. eine Unwuchtwelle sein, auf der eine Unwuchtmasse exzentrisch angebracht ist, so dass bei Rotation der Unwuchtwelle Schwingungen erzeugt werden, die über die Gehäuseaußenwand der Rüttelflasche 4 in den zu verdichtenden Beton eingeleitet werden. Der Aufbau einer derartigen Rüttelflasche 4 mit Elektromotor 5 und Unwuchterreger 6 ist an sich bekannt.
  • Bei einer nicht dargestellten, ebenfalls an sich bekannten Variante ist der Elektromotor 5 nicht in der Rüttelflasche 4, sondern in einem eigenen Gehäuse, räumlich getrennt von der Rüttelflasche 4 angeordnet. In diesem Fall erstreckt sich zwischen dem Elektromotor 5 und dem in der Rüttelflasche 4 angeordneten Unwuchterreger 6 eine Biegewelle, über die das Drehmoment des Elektromotors 5 auf den Unwuchterreger 6 übertragen werden kann. Die Biegewelle ist von dem Bedienungsschlauch 3 umgeben, der dementsprechend auch zum Führen der Rüttelflasche 4 genutzt werden.
  • Der in 1 gezeigte Bedienungsschlauch 3 kann eine Länge von mehreren Metern aufweisen, so dass der Bediener die Rüttelflasche 4 bei der Verdichtungsarbeit auch über eine größere Entfernung in den zu verdichtenden Beton hängen kann. Die 1 ist im Übrigen nicht maßstäblich und gibt die reale Länge des Bedienungsschlauchs 3 nicht wieder.
  • An dem der Rüttelflasche 4 gegenüberliegenden Ende des Bedienungsschlauchs 3 ist eine Schalteinrichtung 7 angebracht, über die der Elektromotor 5 ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Schalteinrichtung 7 kann auch als Ankopplungsstelle für eine Stromleitung 8 (Stromkabel) dienen. Die elektrischen Zuleitungen der Stromleitung 8 werden im Inneren des Bedienungsschlauchs 3 zu der Rüttelflasche 4 geführt, so dass der Bedienungsschlauch 3 auch die Funktion eines Schutzschlauchs übernimmt. Am der Schalteinrichtung 7 gegenüberliegenden Ende der Stromleitung 8 kann ein in der 1 nicht gezeigter Stecker in an sich bekannter Weise vorgesehen sein.
  • Der Stecker kann in die Energievorrichtung 2 eingesteckt sein. Bei dem in der 1 gezeigten Beispiel können wesentliche Teile der Energievorrichtung 2 an einer nicht dargestellten Tragvorrichtung angeordnet sein, die mit Hilfe von Tragriemen von einem Benutzer, z.B. auf seinem Rücken getragen werden kann, ähnlich einem Rucksack. Dabei kann die Tragvorrichtung einen Tragrahmen aufweisen, der die an ihm befestigten Komponenten zuverlässig trägt. Dies ist z.B. auch in der DE 10 2018 118 552 A1 beschrieben. Die Energievorrichtung 2 weist einen Akku 9 als elektrischen Energiespeicher auf. Der Akku 9 kann wechselbar sein und bei Erschöpfung gegen einen frischen Akku 9 ausgewechselt werden.
  • Anstelle des Akkus 9 ist es auch möglich, eine elektrische Versorgung über das öffentliche Netz oder ein an der Baustelle bestehendes Netz bereitzustellen.
  • Weiterhin kann Teil der Energievorrichtung 2 ein Umformer 10 sein, der insbesondere den aus dem Akku 9 bezogenen Strom hinsichtlich Spannung und Frequenz in einer für den Elektromotor 5 geeigneten Weise umformt. Dieser umgeformte Strom wird dann von dem Umformer 10 über die Stromleitung 8 an den Elektromotor 5 geliefert.
  • Symbolhaft sind weiterhin an der Energievorrichtung 2 eine Stromerfassungseinrichtung 11, eine Auswerteeinrichtung 12 und eine Interpretationseinrichtung 13 vorgesehen. Diese Komponenten können auch an anderer Stelle des Innenrüttlers angeordnet sein. Jedoch bietet sich ihre Anordnung in der Nähe des Akkus 9 bzw. des Umformers 10 an, um dort präzise den von dem Elektromotor 5 bezogenen Strom zu erfassen und zu interpretieren.
  • Die Stromerfassungseinrichtung 11, die Auswerteeinrichtung 12 und die Interpretationseinrichtung 13 müssen nicht als körperlich separate Komponenten vorhanden sein. Sie können vielmehr auch in dem Akku 9 bzw. in dem Batteriemanagement des Akkus 9 oder auch in dem Umformer 10 oder auch an anderer Stelle angeordnet sein. Z.B. können die Auswerteeinrichtung 12 und die Interpretationseinrichtung 13 räumlich auch an anderer Stelle angeordnet sein, z.B. als Softwareapplikation auf einem Smartphone, das vom Bediener des Innenrüttlers mit sich geführt wird. In diesem Fall muss eine Kommunikationsstrecke bzw. - schnittstelle bereitgestellt werden, um die von der Stromerfassungseinrichtung erfassten Stromwerte an die Auswerteeinrichtung 12 zu übermitteln.
  • Die Stromerfassungseinrichtung 11 dient zum Erfassen des elektrischen Stroms, der durch den Elektromotor 5 aufgenommen wird. Dabei ist es möglich, den Strom in kurzen Abtastintervallen zu erfassen.
  • Die Messergebnisse der Stromerfassungseinrichtung 11 werden an die Auswerteeinrichtung 12 weitergegeben, die aufgrund des jeweils aktuell erfassten elektrischen Stroms (Stromwerte und Stromverlauf bzw. Stromgradient) jeweils einen Arbeitszustand des Innenrüttlers erfassen kann, wie nachfolgend noch anhand von 2 erläutert wird.
  • Die Interpretationseinrichtung 13 ist dafür vorgesehen, um den Stromverlauf während eines Verdichtungsvorgangs zu interpretieren. Insbesondere soll die Interpretationseinrichtung 13 den Verdichtungszustand während des Verdichtungsvorgangs erkennen und klassifizieren.
  • Wenn die Interpretationseinrichtung 13 feststellt, dass der Beton aktuell ausreichend verdichtet wurde, kann über eine nicht dargestellte Signaleinrichtung ein Signal für den Bediener des Innenrüttlers 1 gegeben werden, damit er die Verdichtung an der entsprechenden Stelle beendet und an anderem Ort fortführt.
  • Die Information über den Verdichtungszustand kann dem Bediener in verschiedener Weise übermittelt werden. Z.B. können dem Bediener über Assistenzsysteme, z.B. auf Smartphones installierten Applikationen, die entsprechenden Daten angezeigt werden. Zudem ist auch ohne Weiteres eine Protokollierung der Messergebnisse für die spätere Dokumentation möglich.
  • 2 zeigt beispielhaft den Verlauf des von dem Elektromotor 5 bezogenen Stroms über der Zeit während verschiedener Arbeitszustände des Innenrüttlers 1. Die jeweiligen Stromwerte können durch die Stromerfassungseinrichtung 11 mit kurzen Abtastintervallen erfasst werden.
  • Während der Phase a läuft der Innenrüttler an der Luft und ist nicht in den Beton eingetaucht (Leerlaufphase, Betreiben des Elektromotors im Leerlauf, Positionieren des Rüttelgehäuses an der Luft). In dieser Phase ist der aufgenommene Strom konstant niedrig.
  • Während des Eintauchens des Rüttelgehäuses in den Beton (Phase b) steigt die Stromaufnahme an und erreicht ein detektierbares Maximum.
  • Verweilt der Innenrüttler anschließend im Beton (Verdichtungsvorgang), wird der Beton im Wirkungsbereich der Rüttelflasche 4 verdichtet (Phase c). Dabei ist ein teilweise abfallender Stromverlauf zu erkennen, mit einem negativen Stromgradienten.
  • Anhand des sich ändernden Stromgradienten (Stromabfall) kann durch die Auswerteeinrichtung 12 im Zusammenspiel mit der Interpretationseinrichtung 13 auf den Fortschritt des Verdichtungsvorgangs geschlossen werden. Je weiter die Verdichtung voranschreitet, desto flacher wird der Kurvenverlauf, d.h. der Stromgradient geht gegen Null. Der aufgenommene Strom bleibt dabei stets höher als in der Leerlaufphase an der Luft (Phase a), so dass sich die Zustände Leerlauf (Phase a) und „Eingetaucht“ bzw. „Verdichtung“ (Phase c) stehts klar voneinander unterscheiden lassen.
  • Beim Austauchen der Rüttelflasche 4 aus dem Beton (Phase d) ist ein kurzer Anstieg des Stroms durch die Positionsänderung der Rüttelflasche 4 zu beobachten. Im Anschluss daran fällt der aufgenommene Strom bis auf den dem Leerlauf entsprechenden Wert zurück, sobald sich der Innenrüttler wieder an der Luft befindet. Schließlich geht die Stromaufnahme erneut in die Leerlaufphase (Phase e) über.
  • Insbesondere bei einer in einem Rucksacksystem tragbar vorgesehenen Energievorrichtung mit einem Energiespeicher, der zum Betrieb von Innenrüttlern genutzt werden kann, sind in der Regel bereits Messvorrichtungen, z.B. in der Batteriesteuerelektronik, vorhanden, mit denen die Eingangsleistung in Form von Strom und Spannung zum Betrieb des Innenrüttlers gemessen werden können. Eine zusätzliche Sensorik, insbesondere in der Rüttelflasche oder dem Schutzschlauch ist dabei nicht erforderlich.
  • Durch die hohe Messgenauigkeit und Abtastrate ist es möglich, aus dem Stromverlauf auf den Arbeitszustand (Leerlauf, Eintauchen, Verweilen, Austauchen) sowie den Verdichtungsfortschritt des Innenrüttlers im Beton zu schließen. Zur Ermittlung des jeweiligen Arbeitszustands werden die gemessenen Werte bzw. deren Verläufe und Änderungen mit bekannten Werten bzw. Mustern verglichen.
  • Die Messungen können bei akkubetriebenen Innenrüttlern, aber auch bei netzbetriebenen Innenrüttlern in geeigneter Weise realisiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • GB 1097651 A [0004]
    • EP 1165907 B1 [0005]
    • DE 102018118552 A1 [0034]

Claims (10)

  1. Betonverdichtungsvorrichtung, mit - einem Rüttelgehäuse (4) zum Eintauchen in fließfähigen Beton; - einem durch einen Elektromotor (5) angetriebenen Unwuchterreger (6), der in dem Rüttelgehäuse (4) angeordnet ist; - einer Stromerfassungseinrichtung (11) zum Erfassen des elektrischen Stroms, der durch den Elektromotor (5) aufgenommen wird; und mit - einer Auswerteeinrichtung (12) zum Bestimmen eines Arbeitszustands der Betonverdichtungsvorrichtung aufgrund des jeweils aktuell erfassten elektrischen Stroms; wobei - der Arbeitszustand ausgewählt ist aus der Gruppe + Positionieren des Rüttelgehäuses (4) an der Luft + Eintauchen des Rüttelgehäuses (4) in den Beton + Durchführen eines Verdichtungsvorgangs mit dem Rüttelgehäuse (4) eingetaucht im Beton + Austauchen des Rüttelgehäuses (4) aus dem Beton; und wobei - die Auswerteeinrichtung (12) ausgebildet ist, um sämtliche der genannten Arbeitszustände zu erkennen.
  2. Betonverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei als weitere Arbeitszustände durch die Auswerteeinrichtung (12) erfassbar sind: - Elektromotor (5) ausgeschaltet - Elektromotor (5) und/oder Unwuchterreger (6) defekt.
  3. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stromerfassungseinrichtung (11) ausgebildet ist, um zusätzlich zu dem Strom auch die am Elektromotor (5) anliegende elektrische Spannung zu erfassen.
  4. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - die Stromerfassungseinrichtung (11) ausgebildet ist, um den Strom mit einem Abtastintervall zu erfassen; und wobei - das Abtastintervall bei unter 5 Sekunden liegt.
  5. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (12) ausgebildet ist, um den jeweiligen Arbeitszustand unter Berücksichtigung des jeweils aktuell erfassten elektrischen Stroms und/oder eines jeweils bestimmbaren Stromgradienten zu bestimmen.
  6. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - eine Interpretationseinrichtung (13) vorgesehen ist, zum Interpretieren des Stromverlaufs, während der Arbeitszustand „Durchführen eines Verdichtungsvorgangs“ erkannt wird; - die Interpretationseinrichtung (13) ausgebildet ist, um für das Interpretieren des Stromverlaufs den jeweils aktuellen Stromgradienten auszuwerten; und wobei - eine Annäherung des Stromgradienten an den Wert Null als Kriterium für einen Verdichtungsfortschritt gilt.
  7. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - ein Grenzwert für die Annäherung des Stromgradienten an den Wert Null vorgegeben ist; und wobei - eine Signaleinrichtung vorgesehen ist, zum Erzeugen eines Signals für einen Bediener bei Erreichen des Grenzwerts durch den Stromgradienten.
  8. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Stromzuleitung (8) zum Zuführen des elektrischen Stroms zu dem Elektromotor (5).
  9. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Stromquelle für den Elektromotor einen elektrischen Energiespeicher (9) und/oder ein Stromnetz aufweist.
  10. Betonverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - der elektrische Energiespeicher (9) eine Steuerelektronik aufweist; und wobei - die Stromerfassungseinrichtung (11) und/oder die Auswerteeinrichtung (12) und/oder die Interpretationseinrichtung (13) mit der Steuerelektronik gekoppelt sind.
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