DE1922764A1 - Tauchruettler fuer Beton - Google Patents

Description

Patentanwalt \ K α r I A. B r o s e

Dip! -Ing.

D-8023 /vAür.chen - Pullach Wienerstr.2.T.Mihn.7930570J93i782

2/Fo -4889 München-Pullach, 5. Mai 1969

Koehring Company, 1701 W. Wisconsin Avenue, Milwaukee, Wisconsin, U.S.A.

Tauchrüttler für Beton

Die Erfindung betrifft einen Tauchrüttler für Beton u. dgl. mit einem langgestreckten rohrförmigen Gehäuse, einem in dem Gehäuse drehbar angebrachten exzentrischen Gewicht, einem Verschluß an dem einen Ende des Gehäuses und einem mit dem Gewicht durch das andere Ende des Gehäuses verbundenen Antrieb zum Drehen des Gewichtes.

Bei einem Tauchrüttler, der Gegenstand des US-Patentes 2 808 238 ist, wird der Schlupf des Betons relativ zu der äusseren Oberfläche des Gehäuses des Rüttlers herabgesetzt, wenn der Rüttler eingetaucht wird und sich mit hoher Geschwindigkeit in dem Beton dreht, so daß eine maximale Energie durch den Rüttler auf den Beton übertragen wird, um für ein schnelles Ausfüllen der Luftlöcher oder sonstiger Hohlräume in dem Beton zu sorgen. Zu diesem Zweck sind die Gehäuse der Rüttler mit verschiedenen äusseren Gestalten versehen, die von der herkömmlichen Zylinderform abweichen.

Es wurden beispielsweise schon Gehäuse, deren äussere Gestalt im Querschnitt quadratisch war, oder ein zylindrisches Gehäuse mit in Längsrichtung verlaufendenäisseren Rippen verwendet, da die flachen Seiten des Gehäuses oder der Rippen eine etwas größere Kraft oder Energie auf den Beton übertragen, wenn

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das Gehäuse eine Kreisbewegung durchführt. Diese .Energieübertragung bei derar-tig gestalteten Gehäusen ist etwas größer als bei rein zylindrischen Gehäusen. Obwohl die flache Oberfläche eines entsprechend mehreckig ausgebildeten oder mit Rippen versehenen zylindrischen Gehäuses während der ersten Hälfte der Kreisbewegung der flachen Oberflächen eine erhöhte Energie auf den Beton übertragen wird, tritt ein Schlupf zwischen dem Beton und jeder flachen Oberfläche während der restlichen Kreisbewegung auf.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Tauchrüttler der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein Gehäuse mit einer äusseren Oberfläche aufweist, durch die diese Nachteile vermieden werden. Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Rüttlers weist eine Anzahl von am Umfang voneinander entfernt und in Längsrichtung verlaufender konkaver Flächen auf, die zusammenarbeiten, um entsprechend für eine Energieübertragung auf den angrenzenden Beton zu sorgen und zwar im wesentlichen während der gesamten Kreisbewegung jeder der Flächen. D.h. die bei hoher Geschwindigkeit stattfindende Kreisbewegung jeder konkaven Fläche bewirkt, daß der angrenzende Beton ebenfalls eine entsprechende Kreisbewegung durchführt, wobei ein minimaler Schlupf zwischen dem Beton und dieser Fläche auftritt, so daß Hohlräume oder Luftlöcher in dem Beton schnell ausgefüllt werden.

Der erfindungsgemäße Rüttler besteht also aus einem neuen, stranggepreßten Gehäuse mit einer verhältnismäßig kleinen Massen, wodurch ebenfalls die Masse des Rotors oder des exzentrischen Gewichtes, welches erforderlich ist, um das Gehäuse mit einer entsprechenden Amplitude in die Kreisbewegung zu versetzen, herabgesetzt wird. Weiterhin ist es möglich, Nadellager zur Lagerung des Rotors zu verwenden, und durch die

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geringe Masse desselben ist weiterbin bedingt, daß die Lager verhältnismäßig wenig beansprucht werden, so daß sie eine höhere Lebensdauer aufweisen und nicht so häufig gewartet werden müssen. Die verhältnismäßig geringe Masse des Gehäuses und der anderen nicht drehbaren Seile, erlaubt ausserdem eine entsprechend höhere Amplitude der Kreisbewegung mit dem gleichen Rotor bei gleicher Hotorgeschwindigkeit, wodurch wiederum bedingt ist, daß eine höhere Energie auf den Beton übertragen wird.

Das stranggepreßte Gehäuse kann aus Aluminium, Titan, Stahl oder anderen geeigneten Materialien bestehen und wenn es sich um weiche Materialien, beispielsweise Aluminium bandelt,, wird es mit einer entsprechend harten Schicht überzogen. Die Ausführung als Strangpreßbauteil nach der vorliegenden Erfindung erlaubt eine verhältnisMässige D'önnwandigkeit^ in dem Bereich, in dem nur geringfügiger Verschleiß aufgrund von entsprechend geringer Abriebmöglicbkeit auftritt.

Zusammenfassend ist also zu sagen, äaß erfindungsgemäß ein Tauchrüttler der eingangs genannten Art geschaffen wird, dessen Gehäuse mit einer Anzahl am Umfang voneinander entfernt und in Längsrichtung; verlaufender, gekrümmter und konkaver Oberflächen versehen ist, die die äussere Oberfläche des Gehäuses bilden, wobei die Kreisbeweguiig des Gehäuses für eine Übertragung der Kräfte von jeder Fläche auf das angrenzende Material sorgt, und wobei gleichzeitig, eine nach oben gerichtete Ströhmung des Materiales angrenzend an jede dieser Flächen stattfindet*

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert ist. Es zeigt:

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Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Tauchrüttlers nach der Erfindung und zwar geschnitten gemäß der Linie 1-1 der Fig. 2 j

.Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch das Gehäuse der Fig. 1 und 2 im vergrößerten Maßstab, wobei

™ die Kräfte dargestellt sind, die angrenzend an

jede Fläche des Gehäuses auf den Beton übertragen werden; und

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Teilquerschnitt einer anderen Ausführungsform eines Gehäuses.

Der in Fig. 1 dargestellte Vibrator weist im wesentlichen die Form eines "Bleistifts" auf. Ein derartiger bleistiftförmiger Hüttler hat eine langgestreckte und schlanke Gestalt und ist insbesondere zum Eintauchen in frisch gegossenen Beton geeignet und zwar zwischen die Armierungsversteifungen, die sich in Form von Stahl - stangen in dem Beton befinden. Der ψ Rüttler besteht aus einem langgestreckten, stranggepreßten und rohrförmigen Gehäuse 15 mit einer gleichmässigen Querschnittsgestalt über seine gesamte Länge, wobei eine zylindrische Bohrung 16 und zwei zylindrische Flächen 17 und 18 mit geringfügig größerem Durchmesser an den einander gegenüberliegenden. Enden der Bohrung 16 vorgesehen sind. Diese Oberflächen 17 und 18 gehen in entsprechende mit einem Innengewinde versehene Endabschnitte 19 und 21 des Gehäuses.15 über.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, besteht das Gehäuse 15 aus einem verhältnismäßig dünnwandigen Strangpreßteil aus Stahl. Das Gehäuse 15 weist eine äussere Oberfläche auf, die mit am

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Umfang voneinander entfernt und in Längsrichtung verlaufenden konkaven Flächen 25 versehen ist, von denen jede durcn einen Radius R bestimmt ist, der im wesentlichen dem Durchmesser D des Umfangskreises des Gehäuses entspricht. Die einheitlich voneinander entfernt angeordneten konkaven Flächen 25 sind miteinander verbunden, um am Umfang voneinander entfernt angeordnete und in Längsrichtung verlaufende Nasen 28 zu bilden, die geringfügig abgerundet sind. Die Krümmungsradien dieser Nasen 28 sind verhaltnismässig klein im Vergleich zu den Krümmungsradien der'konkaven Flächen 25.

In dem Gehäuse 15 ist ein Rotor 30 drehbar angeordnet, und dieser Rotor ist mit exzentrisch angeordneten Wuchtmassen versehen, die in der Bohrung 16 liegen. Zylindrische Lagerabschnitt 33 und 3^· legen die Drehachse fest, die in Bezug auf die Achse der exzentrischen Wuchtmassen 32 versetzt ist. Eine Kappe 35 ist auf das Ende 19 des Gehäuses 15 aufgeschraubt und mit einem zylindrischen Abschnitt 36 versehen, der auf der zylindrischen Oberfläche 17 aufliegt und eine zylindrische Innenbohrung 31 zum Befestigen eines Nadellagers 40 bildet. Dieses Nadellager ist wiederum auf dem Lagerabschnitt 33 des Rotors 30 befestigt. Ein Stutzen 41 ist mit einem Preßsitz in einer Öffnung 42 befestigt, die in dem Ende des Lagerabschnittes 33 ausgebildet ist. Weiterhin ist der Stutzen 41 mit einem gehärteten Kopf 44 versehen, der auf einem Axialkugellager 45 aufliegt, welches in einem entsprechend konisch ausgebildeten Hohlraum 46 in der Kappe 35 ausgebildet ist.

Eine rohrförmige Kupplung 50 ist mit Hilfe eines Gewindes auf das gegenüberliegende Ende des Gehäuses 15 ausgeschraubt und mit einem zylindrischen Abschnitt 51 versehen, der auf der Oberfläche 18 aufliegt und eine zylindrische Bohrung 52 zur Aufnahme eines anderen Nadellagers 40 bildet, das anderer-

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seits auf dem Lagerabschnitt 34- des Rotors 30 befestigt ist. Eine ringförmige, nachgiebige Dichtung 55 ist ebenfalls in der Bohrung 52 in der Nähe einer radialen !Schulter 56 angeordnet und steht mit dem Lagerabschnitt 34- im Eingriff, um eine vorherbestimmte Ölmenge zu begrenzen, die in das Gehäuse 15 beim Zusammenbau zum Zwecke der Schmierung der Lager 4-0 eingegeben wird. Das gegenüberliegende Ende der Kupplung /15 ist mit einem Innengewinde 58 zur Aufnahme des ebenfalls mit einem Gewinde versehenen Endes einer biegsamen Welle ausgerüstet. Diese Welle ist schematisch bei 59 dargestellt, und ihr äusseres Ende ist mit einem für hohe Geschwindigkeiten ausgelegten elektrischen Motor 60 verbunden. Eine rohrformige Antriebskupplung 65 ist in der Kupplung 50 angeordnet, und das eine Ende dieser Kupplung 65 dient der Verbindung mit der biegsamen Welle. Eine zylindrische Bohrung 66 ist innerhalb des anderen Endes dieses Teiles 65 ausgebildet und dient der Aufnahme eines entsprechenden zylindrischen Antriebsteiles 68, das einstückig mit dem Rotor 30 ausgebildet ist. Ein Quer— stift 70 verbindet die Kupplung 65 starr mit dem Antriebsteil 68, wodurch das antreibende Drehmoment von der biegsamen Welle auf den Rotor übertragen wird. Eine Filzscheibe 7"l umgibt die

» Wellenkupplung 65 und dient der Abhaltung von Staub und anderen ii'remdteiLen, so daß die öldichtung 55 sauber gehalten wird«

Die Arbeitsweise der Erfindung wird in Verbindung mit Ji¹Ig₀ deutlich, in der die Kraftlinien dargestellt sind, die von dem Gehäuse I5 ^auf cLen Beton übertragen werden= Wenn das Gehäuse eingetaucht ist und der Rotor 30 mit hoher Geschwindigkeit über den Antrieb 60 gedreht wird, beispielsweise mit $_o-00Ö Umdrehungen pro Minute, wird sich das Gehäuse I5 mit einer entsprechenden hohen Kreisbahngeschwindigkeit bewegen. Jede der äusseren konkaven Flächen 25 erzeugt wiederum im wesentlichen radial verlaufende Kräfte F, die auf den benachbarten Beton

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und in diesen hinein gerichtet sind. Die konkave Krümmung der Flächen 25 verhindert, daß der Beton entweichen kann und zwar im Vergleich zu einem Kopf, dessen Oberfläche zylindrisch ist, eine mit Rippen versehene zylindrische Gestalt aufweist oder flach ausgebildet ist. Tatsächlich wirken die Flächen 25 etwa so wie die gekrümmten Schaufein einer Peltonturbine, d.h. die Energie wird in wirksamer Weise von dem umlaufenden Gehäuse 15 auf den Beton übertragen. Dies wird dadurch erreicht, daß ein minimaler Schlupf zwischen jeder Fläche und dem Beton bedingt durch die Krümmung dieser Flächen sichergestellt ist. Da das Material an einem seitlichen Uegstromen gehindert wird, muß es praktisch gegen sich selbst nach oben strömen, wodurch bedingt ist, daß zusätzliche Energie auf dieses Material, d.h. auf den Beton übertragen wird.

Der Hüttler gemäß der Erfindung erzeugt auch eine Pumpwirkung und zwar dadurch, daß durch die konkaven Flächen verschiedene Kanäle gebildet sind, die von dem unteren Teil des Rüttlers . nach oben verlaufen und mit einer verhältnismäßig niedrigen Amplitude von oben nach unten schwingen, da der Rüttler an seinem oberen Ende oder in der Nähe desselben abgestützt ist. Hierdurch wird bewirkt, daß der Beton und die eingeschlossene Luft im wesentlichen senkrecht nach oben strömt, da sie durch die kanälebildenden konkaven Flächen 25 entsprechend geleitet wird, und zwar mit dem Ergebnis, daß eine Pumpwirkung auftritt, die die Beseitigung von Lufteinsehlüssen unterstützt und die Zirkulation innerhalb der Betonmischung erhöht. Diese Pumpwirkung ist leicht verständlich, wenn man sich vorstellt, daß der erfindungsgemäße Rüttler in Wasser eingetaucht wird, Getrennte Strahlen gehen von den Seiten des Rüttlers an ;jeder Fläche 25 aus und verlaufen nach oben und nach aussen in einer Entfernung von 1 bis 2 Hetern von dem Rüttler_o

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Das stranggepreßte dünne Stahlgehäuse 15 weist ausserdem •einige Vorteile auf. Der Aufbau des Gehäuses ist derart, daß in dem Bereich minimaler Wandstärke in der Mitte zwischen jeder Fläche 25» nur eine dünne Wand vorhanden ist, wie es durch die Pfeile 75 dargestellt ist. Eine dünne Wand ist deshalb bei 75 möglich, da der Verschleiß im wesentlichen" auf die Nasen 28 konzentriert ist, an denen die Gehäusewand am dicksten ist. Dieser Verschleiß ist bei 75 am. geringsten, d.h. dort, wo die Wand am dünnsten ist.

Beispielsweise kann ein bleistiftförmiges Rüttlergehäuse nach der Erfindung sieben derartiger Flächen 25 gleicher Größe und einheitlicher Winkelneigung in Bezug aufeinander aufweisen, wobei der Krümmungsradius R jeder Fläche ca. 38 mm beträgt. Der Durchmesser D liegt im Bereich von 35 nun· Die minimale Wandstärke bei 75 beträgt dahingegen nur 2 mm.

Wenn das Gehäuse aus Stahl hergestellt ist, ist die minimale Wandstärke bei 75 vorzugsweise 2,5 m oder weniger. Dieses ist beträchtlich weniger als die Wandstärke bekannter spanabhebend bearbeiteter zylindrischer Gehäuse mit einem Durchmesser von 32 mm, bei denen die Wandstärke ca. 4 mm beträgt. Die minimale Wandstärke, wie sie vorstehend definiert wurde, muß nicht zunehmen, wenn ein größerer Rüttler, d.h. ein Rüttlergehäuse mit einem größeren Durchmesser erforderlich ist. Bei einem größeren Rüttler kann der Durchmesser D beispielsweise 70 mm oder größer sein, wobei die Wandstärke bei 75 eines stranggepreßten Stahlgehäuses nach wie vor 2,5 mm oder weniger ist. Wenn weiches Material, beispielsweise Aluminium gewählt wird, kann die Wandstärke größer sein, um sicher-zustellen, daß eine ausreichende Festigkeit vorhanden ist, ohne dass dabei aber das Gesamtgewicht des Gehäuses zunimmt, da Aluminium ungefähr nur ein Drittel des spezifischen Gewichtes

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von Stahl hat.

Zurückkommend auf das vorstehend beschriebene Beispiel ist noch zu sagen, daß das Gehäuse 15 eine Gesamtlänge von 244 mm aufwies und ein Gewicht von ca. 450 g hatte. Ein entsprechendes herkömmliches, mechanisch bearbeitetes zylindrisches Gehäuse mit einem Durchmesser von 32 mm würde 700 g wiegen. Für das geschilderte Beispiel würde dieses bedeuten, daß das erfindungsgemäße Gehäuse 36 % weniger wiegen würde als das Gehäuse eines herkömmlichen Rüttlers. Eine weitere Gewichtsverminderung kann dadurch erreicht werden, daß die Lager 40 Nadellager sind, was möglich ist, da die Belastung dieser Lager durch die Verringerung des Gehäusegewichtes ebenfalls herabgesetzt wird. Zusätzlich wird die Lebensdauer der Lager 40 verlängert, da die Belastung derselben während des Betriebes geringer ist.

In Fig. 4 ist ein stranggepreßtes Aluminiumgehäuse 15' dargestellt, welches an der äusseren Oberfläche mit einem Überzug 80 aus hartem verschleißfesten Material verseben ist, bei dem es sich beispielsweise um Nickel oder eine Nickel-Kupfer-Legierung handeln kann. Derartige Überzüge sind hart und verschleißfest und weisen beispielsweise eine Rockwell-Härte in der Skala C von 65 auf. Ein derartiges Material ist gut geeignet, den verschleißenden Einflüssen zu widerstehen und eine lange Lebensdauer für das Gehäuse sicherzustellen, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß das Gehäuse die gewünschte Form aufweist. Das stranggepreßte Aluminiumgehäuse, das in Fig. 4 dargestellt ist, kann im Vergleich zu einer entsprechenden Stahlkonstruktion (Fig. 1 und 2) verhältnismäßig preiswert hergestellt werden und zusätzlich auch noch leichter sein. In entsprechender Weise kann auch Titan anstelle von Aluminium verwendet werden. In diesem Falle ist ein Überzug nicht erforderlich, da Titan bereits die entsprechenden Eigen-

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schäften aufweist.

Der erfindungsgemäße Rüttler, der eine sogenannte' Bleistiftform aufweist, ist insbesondere dazu geeignet, dort eingetaucht zu werden, wo der Raum bedingt durch entsprechende Armierungen in dem Beton relativ klein ist. Es ist deshalb wichtig, daß der Rüttler den Beton in diesen zur Verfügung stehenden Räumen wirksam und ohne Fehler verdichtet. Die hohe .bäiergieabgabe des Rüttlers ist insbesondere dort von Vorteil, wo der zur Verfügung stehende Raum begrenzt ist und wo es nicht an allen Stellen möglich ist, den Rüttler überhaupt hinzuführen, d.h. es sind in der Betonkonstruktion Punkte vorhanden, die für einen Rüttler überhaupt nicht zugänglich sind.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1 .) Tauchrüttler zum Verdichten von Beton u. dgl. mit einem langgestreckten rohrförmigen Gehäuse, einem in dem Gehäuse drehbar angeordneten exzentrischen Gewicht, einem Verschluß an dem einen Ende des Gehäuses und einem mit dem Gewicht durch das andere Ende des Gehäuses zur Drehung des Gewichtes verbundenen Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) mit einer Anzahl am Umfang voneinander entfernt angeordneten und in Längsrichtung verlaufenden weich gekrümmten konkaven Flächen (25) versehen ist,.die die äussere Oberfläche des Gehäuses bilden, wobei durch die Kreisbewegung des Gehäuses (15) von jeder Fläche (25) Kräfte auf das angrenzende Material übertragen werdai und eine nach oben gerichtete Strömung des Materiales angrenzend an jede Fläche erzeugt wird.
2. 2. Tauchrüttler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fläche (25) einen konstanten Krümmungsradius (JH) aufweist, der im wesentlichen dem Durchmesser (D) des Umfangskreises des Gehäuses (15) entspricht.
3. 3. Tauchrüttler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) mindestens sieben gleich weit voneinander entfernt ausgebildete konkave Flächen (25) aufweist.
4. 4. Tauchrüttler nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) <lie Form eines Rohres aufweist, das durch einen Strangpreßprozeß hergestellt ist und über seine gesamte Lä-nge einen einheitlichen Querschnitt aufweist.

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5. 5· Tauchrüttler nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) im wesentlichen eine einheitliche Wandstärke über seine Länge aufweist.
6. 6. Tauchrüttler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkaven Flächen (25) durch Nasenabschnitte (28) mit einem verhältnismäßig kleinen Krümmungsradius im Vergleich zu dem
   Krümmungsradius (H) der Flächen (25) verbunden sind.
7. 7. Tauchrüttler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) aus Stahl stranggepreßt ist.
8. 8. Tauchrüttler nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Gehäuses (15) in dem Bereich der konkaven Flächen (25) zwischen den Nasenabschnitten (28) 2,5 mm oder
   weniger beträgt.
9. 9. Tauchrüttler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15') aus Aluminium stranggepreßt ist und mit einem harten Überzug (80) auf seiner äusseren Oberfläche an den
   konkaven Flächen (25) und den Nasenabschnitten (28) zur Verhinderung von Verschleiß versehen ist.

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