DE19913305A1

DE19913305A1 - Innenrüttler mit Frequenzumformer

Info

Publication number: DE19913305A1
Application number: DE19913305A
Authority: DE
Original assignee: Wacker Werke GmbH and Co KG
Current assignee: WACKER CONSTRUCTION EQUIPMENT AG, 80809 MUENCHEN, DE
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: US6733169B2; DE50013664D1; DE19913305C2; EP1163409B1; DE19964444B4; EP1163409A1; US20030198123A1; WO2000056999A1; JP2002540322A; US6619832B1

Abstract

Ein Innenrüttler zum Verdichten von Beton, mit einem eine Unwucht und einen Elektromotor aufnehmenden Rüttelgehäuse (1), einem das Rüttelgehäuse (1) mit einem Schaltergehäuse (3) verbindenden Schutzschlauch (2), einem das Schaltergehäuse (3) mit einem Steckergehäuse (9) verbindenden Elektrokabel (7) und mit einem den Elektromotor speisenden Frequenzumformer ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bauelemente des Frequenzumformers in dem Rüttelgehäuse (1), dem Schutzschlauch (2) oder dem Steckergehäuse (9) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Innenrüttler gemäß dem Oberbegriff von Patentan spruch 1.

Derartige Innenrüttler dienen zum Verdichten von Frischbeton, wobei an einem Schutzschlauch ein Rüttelkörper bzw. -gehäuse angebracht ist, in dem eine Un wucht durch einen Elektromotor drehend angetrieben wird. Zur Erzeugung einer für den Frischbeton geeigneten Verdichtungsfrequenz muß der Motor mit sehr hoher Drehzahl, zum Beispiel 12.000 min^-1, drehen, was eine gegenüber der üb lichen Netzfrequenz erhöhte elektrische Frequenz erfordert. Zur Bereitstellung der erhöhten elektrischen Frequenz ist dem Elektromotor ein Frequenzumformer vorgeschaltet, der die Netzfrequenz von 50 Hertz zum Beispiel auf 200 Hertz er höht.

Es sind Innenrüttler bekannt, bei denen der Schutzschlauch gleichzeitig als Be dienungsschlauch ausgebildet ist und eine Länge von mehreren Metern auf weist. An dem dem Rüttelgehäuse gegenüber liegenden Ende des Schutzschlau ches ist ein Schaltergehäuse befestigt, welches einen Netzschalter trägt. Von dem Schaltergehäuse geht ein Elektrokabel zu einem Stecker, der in einen kon ventionellen Frequenzumrichter einsteckbar ist. Die sich durch den sehr sperri gen und schwer zu handhabenden separaten Frequenzumrichter ergebenden Nachteile für den Betrieb eines derartigen Innenrüttlers haben zu der Entwick lung eines Innenrüttlers geführt, bei dem der Frequenzumformer mit dem Schal ter zu einem miniaturisierten Schaltergehäuse zusammengefaßt ist. Ein derarti ger Innenrüttler wird in der EP 0 604 723 beschrieben und hat sich in der Pra xis hervorragend bewährt. Insbesondere durch den Wegfall des separaten Fre quenzumformers läßt sich das Gerät im Betrieb sehr einfach handhaben.

Jedoch mußte für die Integration des Frequenzumformers in das Schaltergehäu se zwangsläufig das Schaltergehäuse etwas vergrößert werden, was für seine Schlupffähigkeit und Geländegängigkeit auf der Baustelle nachteilig sein kann. Insbesondere besteht die Möglichkeit, daß das etwas vergrößerte Schaltergehäu se an Betonarmierungen hängen bleibt. Außerdem weist das Schaltergehäuse mit dem integrierten Frequenzumformer ein nicht unerhebliches Gewicht auf, so daß das ständige Hinterherziehen des Schaltergehäuses bei der Arbeit beschwer lich sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Innenrüttler anzugeben, der in der Praxis noch besser handhabbar ist und bei dem insbesondere die Schlupffä higkeit verbessert und das vom Bediener zu bewegende Gewicht verringert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung wird in den Patentansprüchen 1, 11 und 13 ange geben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen An sprüchen zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäßer Innenrüttler ist gemäß Patentanspruch 1 dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bauelemente des Frequenzumformers in dem Rüttelgehäuse, dem Steckergehäuse oder dem Schutzschlauch angeord net ist. Davon werden im wesentlichen vier Ausführungsformen erfaßt:

- sämtliche Bauelemente des Frequenzumformers sind in dem Rüttelge häuse integriert:
- sämtliche Bauelemente des Frequenzumformers sind in dem Stec kergehäuse integriert:
- sämtliche Bauelemente des Frequenzumformers sind in dem Schutz schlauch integriert; oder
- die Bauelemente des Frequenzumformers sind an verschiedenen Orten des Innenrüttlers eingebaut.

Daraus ergeben sich für den Aufbau und für die Bedienung des Innenrüttlers zahlreiche Vorteile, die später noch bei der Beschreibung der Ausführungsfor men detaillierter erläutert werden. Wesentliches Merkmal ist, daß der Frequenz umformer nicht mehr in das Schaltergehäuse integriert wird, woraus sich der Vorteil ergibt, daß dieses aufgrund seines geringen Gewichtes und seiner gerin gen Abmessungen wieder sehr leicht und "schlüpfrig" wird. Für den Betrieb des Innenrüttlers ergibt sich damit der Vorteil, daß das Schaltergehäuse bei der Ar beit an dem Bedienungsschlauch leicht hinterhergezogen werden kann.

Die Anordnung von Bauelementen des Frequenzumformers an bestimmten Stel len im Innenrüttler bietet andererseits die Möglichkeit, die Komponenten zielge richtet dort einzubauen, wo sie besonders zweckmäßig untergebracht werden können. So ist es insbesondere sehr vorteilhaft, wenn ein im Betrieb viel Wärme erzeugendes Leistungsteil in dem in die Betonschlempe eintauchenden Rüttelge häuse untergebracht ist, weil dadurch eine besonders effektive Kühlung möglich ist.

Es ist für eine Variante der Erfindung nicht erforderlich, daß der Schalter in ei nem eigenen Schaltergehäuse angeordnet ist. Der Schalter kann auch in dem Steckergehäuse, im Schutzschlauch oder in dem Rüttelgehäuse integriert sein.

Der unabhängige Patentanspruch 11 definiert eine Ausführungsform, bei der ebenfalls der Frequenzumformer und der Schalter in verschiedenen Gehäusen, nämlich hier in einem Kopplungsstück und in einem Schaltergehäuse unterge bracht sind. Dies ermöglicht ebenfalls eine Optimierung der Gewichtsverteilung am Innenrüttler und eine Formgebung zur besseren Geländegängigkeit. Dies kann soweit gehen, daß der Schalter in das Steckergehäuse integriert wird, wäh rend der Frequenzumformer in dem Kopplungsstück zwischen Schutzschlauch und Elektrokabel angeordnet wird.

Eine andere Variante der Erfindung ist in dem unabhängigen Patentanspruch 12 definiert, wonach wenigstens ein Teil der Bauelemente des Frequenzumformers in einem zwischen dem Schaltergehäuse und dem Netzstecker vorgesehenen Um formergehäuse angeordnet ist. Auch hierdurch lassen sich Gewichtsverteilung und äußere Formgebung des Innenrüttlers optimieren.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden nachfolgend anhand von Bei spielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Innenrüttler in Perspektivansicht.

In einem auch als Rüttelflasche bezeichneten Rüttelgehäuse 1 ist ein nicht dar gestellter Elektromotor untergebracht, der eine als Schwingungserzeugungsein richtung dienende Unwucht drehend mit hoher Drehzahl antreibt. Dadurch wird das in den noch flüssigen Beton einzutauchende Rüttelgehäuse 1 in Schwingun gen versetzt, wodurch die gewünschte Verdichtungswirkung im Beton erzielt werden kann.

Das Rüttelgehäuse 1 ist an einer Seite an einem Schutzschlauch 2 befestigt, der bis zu mehreren Metern (zum Beispiel 6 Meter) sein kann und im Betrieb vom Bediener gehalten wird. Daher dient der Schutzschlauch 2 auch als Bedienungs schlauch.

Am anderen Ende des Schutzschlauches 2 ist ein auch als Schalterei bezeichne tes und hier als Kopplungsstück dienendes Schaltergehäuse 3 angebracht, das einen Schalter 4 trägt. Über den Schalter 4 können in bekannter Weise elektri sche Zuleitungen 5 zu dem Elektromotor im Rüttelgehäuse 1 unterbrochen bzw. geschlossen werden. Die elektrischen Zuleitungen 5 verlaufen im Inneren des Schutzschlauches 2.

Von der anderen Seite des Schaltergehäuses 3 erstreckt sich eine Gummitülle 6, in deren Innerem ein Elektrokabel 7 verläuft, das schließlich an einem einen Stecker 8 tragenden Schaltergehäuse 9 endet. Die Funktion des Kopplungsstüc kes (hier: Schaltergehäuse 3) besteht darin, den stabilen Schutzschlauch 2 mit dem Elektrokabel 7 zu koppeln.

Wie bereits ausgeführt, muß der Elektromotor mit sehr hoher Drehzahl drehen und erfordert daher für seinen Betrieb eine elektrische Frequenz, die über der Netzfrequenz liegt. Üblich sind dabei Frequenzen im Bereich von 200 Hertz, was dem Vierfachen der Netzfrequenz entspricht.

Um die gewünschte Frequenz zu erreichen, ist es aus dem Stand der Technik be kannt, den Netzstrom in einem Frequenzumformer zu wandeln. Dies war zum ei nen dadurch möglich, daß der Stecker 8 in eine separate Frequenzumformein richtung eingesteckt werden konnte. Zum anderen ist es bekannt, daß Schalter gehäuse 3 zu vergrößern und dort neben dem Schalter 4 auch den Frequenzum former vorzusehen. Beide Ausführungen sind jedoch mit Nachteilen versehen, die durch die Erfindung gelöst werden.

Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Innenrüttlers werden sämtliche Bauelemente des elektronischen Hybrid-Frequenzumformers in das Rüttelgehäuse 1 integriert und direkt an dem Elektromotor angebaut. Der Netz strom wird über den Stecker 8, das Elektrokabel 7, den Schalter 4 und die elek trischen Zuleitungen 5 an das Rüttelgehäuse 1 geführt. Das Elektrokabel 7 und die elektrischen Zuleitungen 5 bilden eine Elektrozuführung zwischen dem Stec ker 8 und dem Elektromotor.

Diese Ausführungsform hat den. Vorteil, daß das Schaltergehäuse 3 eine sehr kleine, handliche und schlupffähige Form einnimmt, so daß es im Betrieb des Innenrüttlers vom Bediener leicht an den Armierungen vorbeigeführt werden kann. Weiterhin kann das Kühlkörper-Volumen des elektronischen Frequenzum formers erheblich reduziert werden, da das aus Metall bestehende Rüttelgehäuse 1 Wärme von dem Frequenzumformer abführt und an die Betonschlempe weiter gibt, was eine sehr effiziente Kühlung gewährleistet. Weiterhin muß der Schutz schlauch 2 nicht mehr abgeschirmt werden, da er lediglich Netzstrom zuführt. Schließlich läßt sich die Wicklungstemperatur des Motors mittels eines Tempe ratursensors erfassen und als Betriebsgröße rücklesen. Bei Bereitstellung einer entsprechenden Regelung kann der Frequenzumformer in Abhängigkeit von der Temperatur angesteuert werden.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der Frequenzumformer vollständig in das den Stecker 8 tragende Steckergehäuse 9 integriert.

Diese Variante erfordert eine Vergrößerung des Steckergehäuses 9 gegenüber üblichen Steckergehäusen, was jedoch nicht zu Nachteilen für den Betrieb des Innenrüttlers führt, da der Stecker 8 meist in eine ortsfeste Kabeltrommel bzw. Steckdose eingesteckt wird. Daher muß der Bediener im Betrieb des Innenrütt lers das Steckergehäuse 9 mit dem integrierten Frequenzumformer nur selten anheben und bewegen.

Das Rüttelgehäuse 1 und das Schaltergehäuse 3 werden dabei nicht verändert. Da nunmehr die erhöhte Frequenz bereits ab dem Steckergehäuse 9 vorliegt, sind das Elektrokabel 7 und die elektrischen Zuleitungen 5 im Schutzschlauch 2 abzuschirmen. Da die Kühlung des Frequenzumformers im Steckergehäuse 9 im wesentlichen durch Luft erfolgt, eignet sich diese Ausführungsform vorteilhafter weise für kleine Innenrüttler mit kleiner Leistungsaufnahme.

Die Integration des Frequenzumformers in das Steckergehäuse 9 - zum Beispiel durch Integration mit einem Fehlerstromschutzschalter (FI-DI-Schalter) - ermög licht eine besonders hohe Bediensicherheit. Zudem ist es möglich, das Rüttelge häuse 1 mit dem Elektromotor, den Frequenzumformer, den Schutzschlauch 2 und das Elektrokabel 7 durch eine geeignete Elektronik am Frequenzumformer auf Kurzschluß, Erdschluß und Fehlerstrom zu überwachen und damit zu schützen. Bei Beschädigungen des Schutzschlauches 2 mit den Zuleitungen 5 oder des Elektrokabels 7 unterbricht die Stromzufuhr für den Innenrüttler so fort.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung werden die Bauelemente des Frequenzumformers entsprechend ihrer besten Eignung in dem Innenrüttler ver teilt, wenn der Frequenzumformer aus mehreren Bauelementen besteht. Das be deutet, daß ein Leistungsteil und ein Prozessor des Frequenzumformers in dem Rüttelgehäuse 1 eingebaut werden, wo eine optimale Kühlung durch die Beton schlempe und das als Kühlkörper dienende Rüttelgehäuse 1 möglich ist. Ein Gleichrichter und ein Schaltnetzteil des Frequenzumformers werden in das Stec kergehäuse 9 integriert. Eventuell erforderliche Kondensatoren, insbesondere Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren lassen sich in den Schutzschlauch 2 des Innenrüttlers integrieren.

Eine derart aufgelöste Bauweise ermöglicht ein minimales Bauvolumen und da mit auch minimales Gewicht des Innenrüttlers. Das Schaltergehäuse 3, das nach wie vor nur den Schalter 4 trägt, bleibt klein und geländegängig. Durch die Kühlwirkung der Rüttelflasche 1 kann auf zusätzliche Kühlkörper-Volumina ver zichtet werden. Durch die Erzeugung der höheren Frequenz im Rüttelgehäuse 1 selbst müssen der Schutzschlauch 2 und das Elektrokabel 7 nicht abgeschirmt werden.

Eine nicht dargestellte vierte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, daß der Frequenzumformer zwar in das den Schutzschlauch und das Elektrokabel koppelnden Kopplungsstück angeordnet ist, jedoch das den Schalter aufnehmende Schaltergehäuse von dem Kopplungsstück getrennt ange ordnet ist. Diese Variante ermöglicht zahlreiche Gestaltungsvarianten zur Opti mierung von Gewichtsverteilung und Geländegängigkeit.

Bei einer nicht dargestellten fünften Ausführungsform der Erfindung ist die vier te Ausführungsform derart weiterentwickelt, daß das Schaltergehäuse in das Steckergehäuse 9 integriert ist.

Eine ebenfalls in der Figur nicht dargestellte sechste Ausführungsform ist da durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bauelemente des Frequenz umformers in einem zwischen dem Schaltergehäuse und dem Netzstecker vorge sehenen Umformergehäuse angeordnet ist. Auch dadurch werden der Frequenz umformer und das Schaltergehäuse räumlich voneinander getrennt, um die vor teilhaften Gestaltungsmöglichkeiten zu erhalten.

Die beschriebenen Varianten eignen sich auch für Innenrüttler mit kurzem Schutzschlauch, zum Beispiel Stab- oder Handstockrüttler. Bei derartigen Rütt lern erfolgt die Bedienung nicht über den Schutzschlauch, sondern mittels eines Handgriffes, der zum Beispiel mit dem Schaltergehäuse 3 zusammengefaßt ist.

Weitere Varianten für die Anwendung der Erfindung sind möglich, indem der Schalter in den Schutzschlauch integriert wird. Ebenfalls kann auf das am Ende des Schutzschlauches 2 befestigte Kopplungsstück verzichtet werden, wenn dort nicht ein Schalter oder ein Frequenzumformer untergebracht werden muß. Statt dessen kann das Ende des Schutzschlauches 2 in einer der Gummitülle 6 ähnli chen Tülle auslaufen und in das Elektrokabel 7 münden. Ebenfalls ist es mög lich, das Ende des Schutzschlauches 2 derart zu vulkanisieren, daß es in das Elektrokabel 7 übergeht. Bei gleichzeitiger Integration des Schalters und des Frequenzumformers in das Steckergehäuse 9, den Schutzschlauch 2 oder das Rüttelgehäuse 1 wird ein Innenrüttler mit glatten Außenkonturen ohne Aus buchtungen geschaffen, der dementsprechend eine ausgezeichnete Schlupffähig keit aufweist.

Claims

1. Innenrüttler zum Verdichten von Beton, mit

- einem eine Schwingungserzeugungseinrichtung und einen die Schwin gungserzeugungseinrichtung antreibenden Elektromotor aufnehmenden Rüttel gehäuse (1);
- einem an dem Rüttelgehäuse (1) mit einem Ende befestigten und wenig stens einen Teil einer Elektrozuführung (5, 7) aufnehmenden Schutzschlauch (2);
- einem mit der Elektrozuführung (5, 7) gekoppelten Netzstecker (8) mit ei nem Steckergehäuse (9); und mit
- einem den Elektromotor speisenden, über die Elektrozuführung (5, 7) mit dem Netzstecker (8) elektrisch koppelbaren und aus einem oder mehreren Bau elementen bestehenden Frequenzumformer zum Erzeugen einer elektrischen Frequenz, die von einer Netzfrequenz abweicht;

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bauelemente des Fre quenzumformers in dem Rüttelgehäuse (1), dem Steckergehäuse (9) oder dem Schutzschlauch (2) angeordnet ist.

2. Innenrüttler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschlauch (2) als Bedienungsschlauch ausgebildet ist.

3. Innenrüttler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektrozuführung (5, 7) vom Netzstecker (8) bis zum Elektromotor ein Schal ter (4) angeordnet ist.

4. Innenrüttler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schal ter (4) in einem Schaltergehäuse (3) angeordnet ist.

5. Innenrüttler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schal tergehäuse (3) mit einem Bedienungshandgriff versehen ist.

6. Innenrüttler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schal ter in dem Steckergehäuse (9) vorgesehen ist.

7. Innenrüttler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumformer vollständig in dem Rüttelgehäuse (1) angeordnet ist.

8. Innenrüttler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumformer vollständig in dem Steckergehäuse (9) angeordnet ist.

9. Innenrüttler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumformer vollständig in dem Schutzschlauch (2) angeordnet ist.

10. Innenrüttler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zu den Bauelementen des Frequenzumformers wenigstens ein Bauelement aus der Gruppe Schaltnetzteil, Gleichrichter, Gleichstromkondensa tor, Leistungsteil, Prozessor und Kühleinrichtung gehört.

11. Innenrüttler zum Verdichten von Beton, mit

- einem eine Schwingungserzeugungseinrichtung und einen die Schwin gungserzeugungseinrichtung antreibenden Elektromotor aufnehmenden Rüttel gehäuse (1);
- einem an dem Rüttelgehäuse (1) mit einem Ende befestigten Schutz schlauch (2);
- einem an dem anderen Ende des Schutzschlauchs (2) befestigten Kopp lungsstück (3);
- einem das Kopplungsstück (3) mit einem einen Netzstecker (8) tragenden Steckergehäuse (9) verbindenden und zu einer Elektrozuführung zum Elektro motor gehörenden Elektrokabel (7);
- einem in der Elektrozuführung vom Netzstecker zum Elektromotor ange ordneten Schalter; und mit
- einem den Elektromotor speisenden, mit dem Netzstecker elektrisch kop pelbaren, in dem Kopplungsstück angeordneten und aus einem oder mehreren Bauelementen bestehenden Frequenzumformer zum Erzeugen einer elektrischen Frequenz, die von einer Netzfrequenz abweicht;

dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter von dem Kopplungsstück getrennt angeordnet ist.

12. Innenrüttler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter in das Steckergehäuse (9) integriert ist.

13. Innenrüttler zum Verdichten von Beton, mit

- einem eine Schwingungserzeugungseinrichtung und einen die Schwin gungserzeugungseinrichtung antreibenden Elektromotor aufnehmenden Rüttel gehäuse (1);
- einem das Rüttelgehäuse (1) mit einem einen Schalter (4) tragenden Schaltergehäuse (3) verbindenden Schutzschlauch (2);
- einem an das Schaltergehäuse (3) angeschlossenen, zu einem Netzstecker (8) führenden Elektrokabel (7); und mit
- einem den Elektromotor speisenden, mit dem Netzstecker (8) elektrisch koppelbaren und aus einem oder mehreren Bauelementen bestehenden Fre quenzumformer zum Erzeugen einer elektrischen Frequenz, die von einer Netz frequenz abweicht;

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bauelemente des Fre quenzumformers in einem zwischen dem Schaltergehäuse (3) und dem Netzstec ker (8) vorgesehenen Umformergehäuse angeordnet ist.