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Die
Erfindung betrifft eine Innenrüttelvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 6, sowie ein Verfahren zum Lösen einer festgeklemmten Innenrüttelvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 1.
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Auch
als Innenrüttler
oder Innenvibratoren bezeichnete Innenrüttelvorrichtungen sind allgemein bekannt
und dienen zum Verdichten von flüssigem Beton.
Zu diesem Zweck ist an dem Ende eines längeren oder auch kürzeren Schlauchs – entsprechend einem
Schlauch- oder Stabrüttler – eine Rüttelflasche befestigt,
in der ein Elektromotor und eine von diesem angetriebene Unwuchtmasse
bzw. Unwuchteinrichtung untergebracht sind. Die mit sehr hoher Drehzahl
drehende Unwuchtmasse erzeugt eine auf den zu verdichtenden Beton
abgestimmte Schwingung, die nach Eintauchen der Rüttelflasche
in den Frischbeton auf diesen übertragen
wird, wodurch Lufteinschlüsse
und damit verbundene Porenbildung beseitigt und somit die Rohdichte
des Betons erhöht
wird, so dass die gewünschte
Qualität
und Festigkeit erreicht werden kann. Derartige Geräte haben
sich in der Praxis hervorragend bewährt.
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Aus
der Gebrauchsmusterschrift 295 05 785 ist ein Vibrator bekannt,
bei dem der Elektromotor als Gleichstrommotor ausgebildet ist. Über einen Ein-/Ausschalter,
einen Stellschalter und einen Einstellregler kann der Gleichstrommotor
an- und ausgeschaltet werden bzw. dessen Drehzahl angepasst werden.
Die Drehzahlanpassung erfolgt dabei in Abhängigkeit des Einsatzgebietes
des Vibrators.
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Eine
weitere Innenrüttelvorrichtung
ist aus der Offenlegungsschrift 199 16 378 A1 bekannt, bei der ebenfalls
die Drehzahl des Elektromotors variabel ist. Dabei wird eine andere
Drehzahl verwendet, um beispielsweise Frischbeton optimal verteilen
zu können.
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Beim
Betrieb der bekannten Innenrüttler zum
Betonieren kann sich die Rüttelflasche
oder der Schlauch des Innenrüttlers
z. B. in der Armierung verklemmen oder verhaken. Die Verklemmung
kann von dem Bediener des Innenrüttlers
oft nicht gelöst
werden, weshalb der Bediener in der Praxis gelegentlich den Schlauch
des Innenrüttlers
abschneiden und die Rüttelflasche
im Beton zurücklassen
muss. Das Verklemmen der Rüttelflasche
oder des Schlauchs geschieht z. B. dadurch, dass der Rüttler bzw.
die Rüttelflasche
beim Eintauchen in den Beton seitlich ausweicht und sich verschränkt. Zugversuche
des Bedieners zur Rettung des Rüttlers
führen
dann dazu, dass sich der Rüttler
in der Armierung verklemmt und nicht mehr aus dem Beton herausgezogen
werden kann. Das Abschneiden der Rüttelflasche führt zu hohen
Kosten, da die abgeschnittenen Rüttelflaschen wieder
ersetzt werden müssen.
Zudem ist das Verbleiben der abgeschnittenen Rüttelflaschen im Beton aus Stabilitätsgründen unerwünscht.
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Der
Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenrüttelvorrichtung anzugeben,
mit der der Bediener beim Lösen
aus einer Verklemmung unterstützt
wird, sowie ein Verfahren zum Lösen
einer festgeklemmten Innenrüttelvorrichtung.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Innenrüttelvorrichtung
nach Anspruch 6 und durch ein Verfahren nach Anspruch 4 gelöst. Bevorzugte
Ausfüh rungsformen
sind unter anderem in abhängigen
Ansprüchen
definiert und/oder werden in der weiteren Beschreibung erläutert.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Innenrüttelvorrichtung
mit einem Elektromotor, einem Rüttelgehäuse, einer
in dem Rüttelgehäuse angeordneten von
dem Elektromotor drehbar angetriebenen Unwuchteinrichtung, und mit
einem Hauptschalter zum Ein- und Ausschalten des Elektromotors angegeben. Dabei
ist der Elektromotor in einem Normalbetriebszustand mit geeignetem
Drehverhalten zum Verdichten von flüssigem Beton betreibbar. Das
Drehverhalten des Elektromotors im Normalbetriebszustand ist durch
eine bestimmte Drehzahl und Drehrichtung des Elektromotors gekennzeichnet,
wie sie allgemein zum Verdichten von flüssigem Beton verwendet werden.
Die Einschaltphase, d. h. die zeitliche Veränderung der Drehzahl des Motors
des Elektromotors beim Einschalten, ist daher nicht als Normalbetriebszustand
anzusehen. Die erfindungsgemäße Innenrüttelvorrichtung
umfasst eine Betriebszustandsänderungseinrichtung
mittels welcher die Innenrüttelvorrichtung
in einem Befreiungsbetriebszustand betreibbar ist, in dem das Drehverhalten
des Elektromotors von dem Drehverhalten im Normalbetriebszustand
abweicht.
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Ein
Aspekt der Erfindung ist es also, das Drehverhalten des Elektromotors
gegenüber
dem Drehverhalten im Normalbetriebszustand zu verändern, wodurch
vor allem die folgenden zwei alternativen oder auch sich ergänzenden
Effekte erzielt werden. Erstens wird ein Ruck bzw. Stoßmoment
durch eine Trägheitsbewegung
des Motors bzw. der Rüttelflasche
und des Schlauchs erzeugt, z. B. durch ein Umkehren der Drehrichtung.
Das Abstützen
des Motorstators gegen die Welle des Rüttlers führt dabei zum Befreien des
Rüttlers
bzw. der Rüttelflasche
aus der Verklemmung. Zweitens entsteht eine Veränderung der Schwingungseigenschaften
der Rüttelflasche
und des Schlauchs beim Durchfahren der Eigenfrequenz der Rüttelflasche.
Dabei entsteht eine große
Amplitudenüberhöhung der
Schwingung der Rüttelflasche,
so dass die Rüttelflasche übermäßig stark
vibriert und leicht aus der Verklemmungsstellung gelöst werden
kann.
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Das
Drehverhalten des Elektromotors umfasst wenigstens einen der folgenden
Parameter: Drehrichtung, Drehzahl, zeitliche Änderung der Drehzahl und zeitliche Änderung
der Drehrichtung. Es können
auch mehrere dieser Parameter in geeigneter Weise kombiniert verändert werden,
so dass sich eine möglichst
große
Amplitudenänderung
bei der Schwingung der Rüttelflasche
ergibt, wodurch diese aus der Verklemmung befreit werden kann. Es
sei in diesem Zusammenhang noch angemerkt, dass bei einer Drehrichtungsänderung
ein Gegendrehmoment durch das Antreiben der Unwuchteinrichtung entsteht,
welches auf die Rüttelflasche übertragen
wird, was ebenfalls zur Befreiung der Rüttelflasche beiträgt.
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Bevorzugt
ist bei der erfindungsgemäßen Innenrüttelvorrichtung
die Drehrichtung des Elektromotors gegenüber der Drehrichtung im Normalbetriebszustand
mittels der Betriebszustandsänderungseinrichtung
umkehrbar.
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Die
Betriebszustandsänderungseinrichtung kann
einen Drehrichtungsschalter aufweisen, durch den die Drehrichtung
des Elektromotors vorgebbar ist. Das heißt, ein Bediener kann mit diesem
Schalter zwischen verschiedenen Drehrichtungen des Elekromotors
hin- und herschalten und so die Rüttelflasche befreien.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, wenn die Innenrüttelvorrichtung mittels der
Betriebszustandsänderungseinrichtung
in einem automatischen Drehrichtungsänderungsmodus betreibbar ist,
in dem sich die Drehrichtung des Elektromotors automatisch ändert. In
diesem Fall muss die Drehrichtung von einem Bediener nicht von Hand
geändert
werden.
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Insbesondere
kann es vorteilhaft sein, dass die Drehrichtung des Elektromotors
mittels der Betriebszustandsänderungseinrichtung
in periodischen Zeitabständen
umkehrbar ist. Das heißt,
es wird beispielsweise durch einen Taktgeber die Drehrichtung automatisch
in periodischen Zeitabständen umgekehrt.
Hierdurch lassen sich zur Befreiung der Rüttelflasche geeignete Schwingungsänderungen und
Schwingungszustände
der Rüttelflasche
erzeugen.
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Es
kann auch vorteilhaft sein, dass der Betrieb des Elektromotors mittels
der Betriebszustandsänderungseinrichtung
in periodischen Zeitabständen unterbrechbar
ist. Auch hier kann ein Taktgeber verwendet werden, der zur periodischen
Unterbrechung des Betriebs des Elektromotors führt, wodurch sich geeignete
Schwingungsänderungen
der Rüttelflasche
zur Befreiung erzeugen lassen. Auch der Drehmoment-Ruck beim Ein-
und Ausschalten unterstützt das
Lösen der
Rüttelflasche.
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Sowohl
bei der Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors in periodischen
Zeitabständen
als auch bei der Unterbrechung des Betriebs des Elektromotors in
periodischen Zeitabständen
kann es vorteilhaft sein, dass die Zeitdauer der periodischen Zeitabstände fest
vorgebbar oder variierbar ist. Es ist beispielsweise möglich, dass
die Periode, in der der Elektromotor in einer bestimmten Drehrichtung
betrieben wird, zunächst
relativ lang gewählt
wird, und über
einen längeren
Zeit raum hinweg verkürzt
wird. Hierdurch ergeben sich sehr unterschiedliche Schwingungsänderungen
und Schwingungszustände
der Rüttelflasche,
was zu einer Befreiung der Rüttelflasche
führt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Innenrüttelvorrichtung
ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Drehzahl des Elektromotors
mittels der Betriebszustandsänderungseinrichtung
veränderbar
oder steuerbar ist. Durch das Einstellen der Drehzahl des Elektromotors
auf einen bestimmten Wert lässt
sich gezielt eine bestimmte Schwingungseigenschaft bzw. ein bestimmtes
Schwingungsverhalten der Rüttelflasche erzeugen,
so dass die Rüttelflasche
befreit werden kann. Es ist auch möglich, dass die Veränderung
der Drehzahl automatisch erfolgt, d. h., dass die Drehzahl zunächst niedrig
gewählt
wird und kontinuierlich erhöht
wird, so dass möglichst
viele verschiedene Schwingungszustände der Rüttelflasche erzeugt werden
und die Rüttelflasche
befreit werden kann.
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Vorteilhaft
ist es auch, wenn eine Rütteleinrichtung,
die das Rüttelgehäuse, den
Elektromotor und die Unwuchteinrichtung umfasst, durch eine Veränderung
der Drehzahl des Elektromotors durch ihre Eigenfrequenz durchfahrbar
ist. Das heißt,
die Drehzahl des Motors bzw. die Erregerdrehzahl wird so verändert, dass
zumindest für
einen gewissen Zeitraum die Schwingungsfrequenz der Rütteleinrichtung der
Eigenfrequenz der Rütteleinrichtung
entspricht oder dieser sehr nahe liegt, so dass sich eine ausreichend
starke Schwingung zur Befreiung der verklemmten Rüttelflasche
und/oder des verklemmten Schlauchs ergibt. Beim Durchfahren der
Eigenfrequenz der Rütteleinrichtung
ergibt sich eine Amplitudenüberhöhung, was
zusammen mit dem Abstützen des
Rüttelstators
gegen die Welle des Rüttlers
zum Befreien des Rüttlers
bzw. der Rüttelflasche
aus der Verklemmung führt.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zum Lösen
einer festgeklemmten Innenrüttelvorrichtung wird
eine Unwuchteinrichtung in dem Rüttelgehäuse von
dem Elektromotor angetrieben und der Elektromotor wird in dem Normalbetriebszustand
mit einem Drehverhalten zum Verdichten von flüssigem Beton betrieben. Dabei
wird der Elektromotor alternativ zum Betrieb im Normalbetriebszustand
in einem Befreiungsbetriebszustand betrieben, in dem das Drehverhalten
des Elektromotors von dem Drehverhalten im Normalbetriebszustand
abweicht.
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Vorteilhafterweise
werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Lösen
einer festgeklemmten Innenrüttelvorrichtung
die folgenden Schritte einzeln oder in beliebiger Kombination durchgeführt:
- – Umkehren
der Drehrichtung des Elektromotors,
- – Vorgeben
der Drehrichtung des Elektromotors,
- – automatisches Ändern der
Drehrichtung des Elektromotors
- – Umkehren
der Drehrichtung des Elektromotors in periodischen Zeitabständen
- – Unterbrechen
der Drehrichtung des Elektromotors in periodischen Zeitabständen,
- – Verändern der
Drehzahl des Elektromotors.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine Rütteleinrichtung,
die den Elektromotor, das Rüttelgehäuse und
die Unwuchteinrichtung umfasst, vorteilhafterweise durch eine Veränderung
der Drehzahl des Elektromotors durch ihre Eigenfrequenz hindurchgefahren.
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Es
sei an dieser Stelle noch auf einen weiteren Effekt im Zusammenhang
mit der Erfindung hingewiesen: Verklemmt sich die Rüttelflasche,
so ist häufig
der Schlauch verdreht. Da der Schlauch in der Regel aus einem elastischen
Material, beispielsweise Gummi, gefertigt ist, ergibt sich eine
Federwirkung, d. h., die Rüttelflasche
stützt
sich gegen die Armierung, in der sie verklemmt ist, ab und wird
so in der Klemmstellung gehalten. Durch ein geeignetes Gegendrehmoment,
das gemäß der Erfindung
erzeugt wird, kann der Schlauch entgegen der Federwirkung noch weiter
verdreht werden und so befreit werden. Durch eine gemäß der Erfindung
erzeugte Ruckwirkung in Umfangsrichtung der Rüttelflasche wird die Klemmkraft überwunden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen
ersichtlich. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Rüttelflasche
einer erfindungsgemäßen Innenrüttelvorrichtung;
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2 eine
erfindungsgemäße Innenrüttelvorrichtung
mit einem Bedienfeld; und
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3 Diagramme, die das erfindungsgemäße Verändern des
Drehverhaltens des Elektromotors verdeutlichen.
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1 zeigt
eine an sich bekannte Rüttelflasche 1,
in der ein Elektromotor 2 eine erstes Unwuchtmasse 3 antreibt.
Die Unwuchtmasse 3 bildet eine Unwucht, durch die eine
Schwingung der Rüttelflasche 1 entsteht.
Im Normalbetriebszustand treibt der Elektromotor das erste Massenelement 3 mit
beispielsweise 12.000 Umdrehungen pro Minute an, wodurch die Rüttelflasche 1 in
eine Schwingung mit in etwa der gleichen Schwingungsfrequenz versetzt wird.
Die Schwingungsfrequenz im Normalbetriebszustand kann unterschiedlich
sein, sie wird jedoch so gewählt,
dass ein möglichst
effektives Verdichten des flüssigen
Betons erfolgt.
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2 zeigt
schematisch die gesamte Innenrüttelvorrichtung,
bei der die Rüttelflasche 1 über einen
Schutz- und Bedienungsschlauch 5 mit einem Schaltergehäuse 6-1 verbunden
ist. An diesem Schaltergehäuse 6-1 ist
auf einem Bedienfeld 6-2 ein Hauptschalter 7 vorgesehen,
durch den der Normalbetriebszustand des Elektromotors 2 eingeschaltet werden
kann. Weiterhin ist ein Drehrichtungsschalter 8 vorgesehen,
durch den die Drehrichtung des Elektromotors 2 in der Rüttelflasche 1 umgekehrt
bzw. vorgegeben werden kann.
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Verklemmt
sich die Rüttelflasche 1 während des
Betriebs, beispielsweise in einer Armierung, so kann der Bediener
die Drehrichtung des Elektromotors 2 über den Drehrichtungsschalter 8 umkehren. Hierdurch
ergibt sich einerseits ein Drehruck und andererseits eine Veränderung
des Schwingungsverhaltens der Rüttelflasche 1 und
des Schlauchs 5, wodurch die Rüttelflasche 1 und/oder
der Schlauch 5 aus der Verklemmung befreit werden können. Durch das
Umkehren der Drehrichtung ergibt sich auch ein Drehmoment, das von
dem Elektromotor 2 und dem ersten Massenelement 3 erzeugt
wird, so dass ein entsprechendes Gegendrehmoment auf die Rüttelflasche 1 und
den Schlauch 5 übertragen
wird. Dies führt
ebenfalls zu der Befreiung der Rüttelflasche 1 aus
der Verklemmung.
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Auf
dem Bedienfeld 6-2 ist weiterhin ein Automatikbetriebsschalter 9 zum
Einschalten eines automatischen Befreiungsbetriebs vorgesehen. Wird der
automatische Befreiungsbetrieb über
den Automatikbetriebsschalter 9 eingeschaltet, so ändert sich die
Drehrichtung des Elektromotors automatisch in periodischen Zeitabständen. Dabei
kann die Zeitdauer der periodischen Zeitabstände über einen Periodendauerwahlschalter 10 vorgegeben
werden.
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Bei
der Ausführungsform
der Erfindung von 2 sind auf dem Bedienfeld 6-2 der
Drehrichtungsschalter 8, der Periodendauerwahlsschalter 10 und
der Automatikbetriebsschalter 9 vorgesehen. Für die Erfindung
ist es nicht wesentlich, dass alle diese drei Schalter vorhanden
sind; es können
vielmehr beliebige Kombinationen dieser oder weiterer Schalter verwendet
werden, mit welchen das Drehverhalten des Elektromotors gegenüber dem
Drehverhalten im Normalbetriebszustand verändert werden kann.
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In
dem Schaltergehäuse
kann außerdem
ein Frequenzumformer zum Erzeugen eines geeigneten Stroms für den Elektromotor
2 vorgesehen
sein, wie z. B. aus
DE
92 17 854.5 U1 bekannt.
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3A zeigt
ein Diagramm, das die automatische Umkehrung der Drehrichtung im
automatischen Befreiungsbetrieb verdeutlicht. Dabei wurde über den
Periodendauerwahlschalter 10 die Zeitdauer eines periodischen
Zeitabstands beispielhaft auf 0,5 Sekunden festgelegt. Das heißt, die
Drehrichtung wechselt alle 0,5 Sekunden. Es ist auch möglich, dass
die Drehrichtung ohne Zeitverzögerung
umgekehrt wird, d. h., der Motor läuft mit einer bestimmten Zeitdauer
abwechselnd mit einer Drehrichtung und der entgegengesetzten Drehrichtung.
Die Zeitdauer kann dabei vorgegeben werden.
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Im
automatischen Befreiungsbetrieb kann der Betrieb auch in periodischen
Zeitabständen
unterbrochen werden, wobei die Zeitdauer eines periodischen Zeitabstands
ebenfalls über
den Periodendauerwahlschalter 10 vorgegeben werden kann.
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3B zeigt
ein Diagramm, bei dem der Drehbetrieb in periodischen Zeitabständen von
0,5 Sekunden periodisch unterbrochen wird.
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Es
ist auch möglich,
dass die Zeitdauer eines periodischen Zeitabstands im automatischen
Befreiungsbetrieb automatisch variiert wird. Dies ist sowohl bei
der Drehrichtungsumkehr, als auch beim Unterbrechen des Drehbetriebs
des Elekromotors möglich.
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3C zeigt
ein Diagramm, bei dem der Drehbetrieb in bestimmten Zeitabständen unterbrochen
wird, wobei die Zeitdauer des Betriebs und der Unterbrechung des
Betriebs kontinuierlich verkürzt werden.
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Im
automatischen Befreiungsbetrieb ist es auch möglich, dass die Drehzahl des
Elektromotors 2 gezielt gesteuert wird. Dabei wird der
Motor langsam auf seine Höchstgeschwindigkeit
angefahren.
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3D zeigt
ein Diagramm, bei dem die Drehzahl kontinuierlich erhöht wird.
Bei dem Beispiel in 3D wird die Drehzahl des Motors
von Null auf seine Höchstdrehzahl
DMax innerhalb von 10 Sekunden zeitlich
linear erhöht.
Dabei erreicht die Drehzahl zu einem bestimmten Zeitpunkt tE einen Wert DE bei dem die Rütteleinrichtung
mit ihrer Eigenfrequenz schwingt, d. h., die Eigenfrequenz der Rütteleinrichtung
wird durchfahren.
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Es
sind weitere Veränderungen
des Drehverhaltens des Elektromotors denkbar. Beispielsweise kann
die Drehzahl nicht linear mit der Zeit erhöht werden, sondern durch andere
Zeit-Drehzahlfunktionen, beispielsweise Treppen- oder Exponentialfunktionen.
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Es
sei noch darauf hingewiesen, dass der Elektromotor 2 in
der Ausführungsform
nach 1 in der Rüttelflasche 1 angeordnet
ist. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar, wenn der Elektromotor 2 außerhalb
der Rüttelflasche 1 vorgesehen
ist, beispielsweise in einem externen Gehäuse. In diesem Fall wird die
Unwuchtmasse 3 beispielsweise über eine biegsame Welle, die
in dem Schlauch 5 vorgesehen ist, angetrieben. Auch bei
einer solchen Ausführungsform
einer Innenrüttelvorrichtung
wird das Drehverhalten des Elektromotors 2 erfindungsgemäß wie oben
beschrieben verändert.
Die oben definierte Rütteleinrichtung
umfasst in diesem Fall die Rüttelflasche 1 und
die Unwuchtmasse 3. Das heißt, es wird die Eigenfrequenz
dieser Rütteleinrichtung
durchfahren, die unter Umständen
einen anderen Wert annimmt als bei der oben beschriebenen Ausführungsform,
da der Elektromotor 2 bei dieser Ausführungsform außerhalb
der Rüttelflasche 1 vorgesehen
ist.