DE4033933A1 - Einrichtung zum selbsttaetigen, lageabhaengigen ein- und ausschalten des elektromotors eines innenruettlers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei den bekannten Einrichtungen wird die lageabhängige Ein- und Ausschaltung des Elektromotors dadurch bewerkstel­ ligt, daß als Energieschalter Quecksilberschalter verwendet werden, die bei Lageveränderung des Innenrüttlers in die Arbeitsstellung zwei von den drei Phasen des gewöhnlich als Drehstrommotor ausgeführten Elektromotors über das leitende Quecksilber an die Energiequelle zuschalten, so daß der Rüttlermotor, dessen dritte Phase permanent mit der Energiequelle verbunden ist, anläuft.

Der relativ hohe Motorstrom erfordert in jeder schaltbaren Phase eine erhebliche Quecksilbermenge. Quecksilber ist ein giftiges Metall, das die Umwelt stark gefährdet, wenn es unkontrolliert freigesetzt wird, so daß bei einer nicht sorgsamen Verschrottung von mit der Stromschaltung dienen­ den Quecksilberschaltern ausgerüsteten Rüttlern eine erheb­ liche Belastung und Vergiftung der Umwelt zu befürchten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltein­ richtung zu schaffen, die ein zuverlässiges lageabhängiges Ein- und Ausschalten des Elektromotors gewährleistet aber keinerlei Vergiftungsgefahr für die Umwelt in sich birgt.

Die vorgenannte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die mit der Erfindung erreichte Trennung der Funktion des Energieschalters von der Funktion des Neigungsgebers können beide Schaltungskomponenten ohne Rücksicht auf die Funktion der jeweils anderen optimal gestaltet und umweltfreundlich eingerichtet werden. Selbst wenn als Neigungsgeber wegen seiner einfachen zuverlässigen Arbeits­ weise wiederum ein Quecksilberschalter eingesetzt wird, kann dieser so ausgeführt werden, daß die Umwelt nicht gefährdet wird, weil nach dem heutigen Stande der Technik Energieschalter zur Verfügung stehen, die zu ihrer Steue­ rung nur ein schwaches elektrisches Steuersignal benötigen, das auch ein kleiner Quecksilberschalter mit einer nur sehr geringen Quecksilbermenge zu liefern vermag. Anderer­ seits ist im Stande der Technik auch eine Vielzahl von zuverlässig arbeitenden Neigungsgebern verfügbar, die anderweitige, unter Schwerkraft bewegliche Schaltelemente aufweisen, die völlig umweltneutral sind.

Das erfindungsgemäße Konzept läßt es auch zu, als Energie­ schalter die Energiequelle als solche einzusetzen, wenn diese mittels eines Steuersignals ein- und ausschaltbar eingerichtet wird. So kann z. B. ein die Energiequelle für den Rüttler bildender Frequenzumformer mit dem vom Neigungssensor gelieferten Steuersignal ein- und ausschalt­ bar sein.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist auch insofern vorteil­ haft, als ohne Erhöhung der Umweltgefährdung nunmehr alle drei Phasen des Rüttlermotors synchron ein- und ausgeschal­ tet werden können, also auch die bisher bei den bekannten Einrichtung mit Rücksicht auf die Umwelt permanent ange­ schaltete dritte Motorphase, durch die der Rüttler auch im Ruhezustand immer unter Spannung war und so im Schadens­ falle zu einer Gefahrenquelle werden konnte.

Es kann nunmehr auch ohne weiteres ein Schutzleiter geführt werden.

Mögliche Sensoren zu Lageerkennung des Rüttlers bzw. des Handhabungsschlauches von diesem sind beispielsweise:

• - der Läufer des Rüttlermotors, der axial beweglich ist und zur Erkennung der Rüttlerlage beim Aufrich­ ten des Rüttlers einen Kontakt auf irgendeine Weise öffnet oder schließt,
• - magnetische Näherungsschalter, die die Lage einer Kugel, eines Kugelhaufens, eines Pendels oder dgl. erkennen,
• - optische Schalter, die durch feste oder flüssige Medien ausgelöst werden (1-Weg- oder 2-Weg-Infra­ rotschranken, LDR etc.),
• - der oben bereits erwähnte, nur zur Lageerkennung benutzte kleine Quecksilberschalter,
• - ein thermischer Widerstand (PTC, evtl. NTC) oder ein Sensor, der ein der Temperatur proportionales elektrisches Signal abgibt, wobei er von einer Flüssigkeit umspült oder separiert wird, wenn der Rüttler seine Arbeitslage einnimmt; die Flüs­ sigkeit oder der Sensor werden hierbei mit z. B. Konstantstrom oder Konstantspannung fremdgeheizt,
• - ein Zweidraht-Sensor, der die Leitfähigkeit der Umgebung mißt, um daraus ein Schaltsignal abzulei­ ten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt jeweils in schematischer Darstel­ lung:

Fig. 1 die Rüttelflasche des Innenrüttlers mit dem an­ grenzenden Endabschnitt des Schutzschlauches in Seitenansicht,

Fig. 2 den von der Rüttelflasche abgewendeten Endabschnitt des Schutzschlauches mit dem daran angrenzenden, über ein Kabel an die Stromquelle angeschlossenen, lageabhängig steuerbaren Energieschalter des Innen­ rüttlers, und

Fig. 3 den bei dem Innenrüttler gemäß Fig. 1 und Fig. 2 benutzten, in den an die Rüttelflasche angrenzen­ den Endabschnitt des Handhabungsschlauchs eingebau­ ten Lagesensor a) in der waagerechten, dem Aus­ schaltzustand des Innenrüttlers entsprechenden Position und b) in der senkrechten, dem Einschalt­ zustand des Innenrüttlers entsprechenden Position.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist der Innenrüttler eine Rüttelfla­ sche 1 üblicher Bauart mit einem eingebauten, im Verdich­ tungsbetrieb um die Längsachse der Rüttelflasche 1 rotie­ renden Unwucht auf, die ihren Antrieb von einem ebenfalls in die Rüttelflasche 1 eingebauten Elektromotor in Form eines Drehstrommotors erhält. Die Rüttelflasche 1 hängt an einem üblicherweise einige Meter langen Handhabungs­ schlauch 2. In dem der Rüttelflasche 1 benachbartem Endab­ schnitt 2a von diesem ist ein weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 noch näher erläuterter Lagesensor 3 angeordnet, und an dem von der Rüttelflasche abgewendeten Ende 2b des Handhabungsschlauches 2 befindet sich ein in ein soge­ nanntes Schalterei 4 eingebauter, der Steuerung der Strom­ zufuhr vom Drehstromgenerator G zum Elektromotor in der Rüttelflasche 1 dienender Energieschalter 5, der als Schutz mit Erregerspule 7 ausgeführt ist und mittels einer ebenfalls im Schalterei 4 angeordneten Steuerelektronik 6 abhängig von der Lage der Rüttelflasche 1 bzw. des daran angrenzenden Abschnittes 2a des Handhabungsschlauches 2 automatisch betätigt wird. Der Energieschalter 5 wird von der an die Steuerelektronik 6 angeschlossenen Erreger­ spule 7 geschlossen, wenn die Rüttelflasche 1 zusammen mit dem angrenzenden Schlauchabschnitt 2a aus der horizon­ talen Ruheposition in die aufrechte Arbeitsposition ge­ bracht wird, und automtisch geöffnet, wenn die Rüttelfla­ sche 1 mit diesem Schlauchabschnitt 2a nach Beendigung der Verdichtungsarbeit wieder in die horizontale Ruheposi­ tion zurückgelegt wird. Die Steuerelektronik für den Ener­ gieschalter 5 ist mit dem nahe bei der Rüttelflasche 1 angeordneten Lagesensor 3 (der prinzipiell auch in die Rüttelflasche 1 eingebaut sein könnte) verbunden und erhält von diesem das Steuersignal zur Betätigung des Energie­ schalters 5.

Der Lagesensor 3 weist gemäß Fig. 3 einen allseitig abge­ schlossenen länglichen Hohlraum 8 von hier im wesentlichen konstantem Querschnitt auf, der teilweise mit Öl 9 gefüllt ist und in den an einem Ende eine IR-Lichtschranke 10 so eingebaut ist, daß sich der Lichtstrahl 10a etwa senk­ recht zu einer die Längsmittelachse des Hohlraums 8 bein­ haltenden Ebene erstreckt. Die Menge des Öls 9 im Hohlraum 8 ist so bemessen und der Strahlsender 10b sowie der Strahlempfänger 10c der Lichtschranke 10 sind in solcher Weise in dem Hohlraum 8 angeordnet, daß sich in der in Fig. 3a dargestellten waagerechten Lage des Lagesensors 3 in jeder Winkelstellung von diesem zwischen dem Strahl­ sender 10b und dem Strahlemfpänger 10c Öl befindet, während in der vertikalen Stellung des Lagesensors 3 zwischen diesen kein Öl vorhanden ist, so daß der Lichtstrahl 10a in der waagerechten Stellung des Lagesensors 3 bezüglich dessen senkrechter Stellung zumindest deutlich gedämpft ist. Das Ausmaß der Dämpfung hängt zum einen von der Licht­ durchlässigkeit des Öls 9, die möglichst gering sein soll­ te, und zum anderen in einem gewissen Grade auch von der Winkelstellung ab, die der Lagesensor 3 um die Längsmittel­ achse herum jeweils gerade einnimmt, wenn er sich in der waagerechten Position befindet.

Die Steuerelektronik 6 versorgt den Strahlsender 10b im Lagesensor 3 mit dem nötigen Gleichstrom, den sie durch Transformieren, Gleichrichten und Glätten der vom Dreh­ stromgenerator gelieferten Energie erzeugt, und sie ver­ gleicht das vom Strahlempfänger 10c gelieferte, in seiner Intensität von der Lage des Sensors 3 abhängige Gleich­ stromsignal mit einem in ihr erzeugten Schwellwert, der so gewählt ist, daß das vom Strahlempfänger 10c gelieferte Signal in der waagerechten Position des Lagesensors 3 auf jeden Fall deutlich kleiner und in der senkrechten Position von diesem deutlich größer ist als der Schwell­ wert. Wenn das letztere der Fall ist, erzeugt die Steuer­ elektronik 6 ein Erregersignal für die Erregerspule 7 des Energieschalters 5, wodurch dieser geschlossen und der Elektromotor in der Rüttelflasche 1 eingeschaltet wird. Wenn der Lagesensor 3 beim Zurücklegen der Rüttelfla­ sche in die horizontale Stellung gelangt, wird die Erreger­ spule 7 wieder entregt, so daß der Energieschalter 5 geöff­ net und der Elektromotor in der Rüttelflasche 1 abgeschal­ tet wird.

Die Steuerelektronik 6 kann auch andere Betriebszustände des Innenrüttlers prüfen, z. B. eine Symmetrieprüfung der Ströme in den drei zum Elektromotor führenden Phasen durch­ führen und dem Lagesensor 3 übergeordnet die Entregung der Erregerspule des Energieschalters 5 erzwingen, wenn sie einen kritischen Zustand, z. B. eine kritische Stromun­ symmetrie, feststellt.

Das beim dargestellten Ausführungsbeispiel an die Erreger­ spule 7 gelieferte Erregersignal könnte über gesonderte Adern im Verbindungskabel 11 zwischen dem Schalterei 4 und dem Drehstromgenerator G statt an eine Steuerelektronik auch direkt zu dem letzteren geleitet werden, um diesen in einer der Betätigung des Energieschalter 5 entsprechen­ den Weise ein- und auszuschalten und so die Steuerung der Energiezufuhr zum Elektromotor in der Rüttelflasche 1 zu bewirken.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Steuerelektronik 6 statt am Ende des Handhabungsschlauches 2 irgendwo an­ ders, z. B. am Ort des Drehstromgenerators G, anzuordnen und von dort her ggf. über das Verbindungskabel 11 und durch den Handhabungsschlauch 2 hindurch mit dem Lagesensor 3 zu verbinden. Die Anordnung des Energieschalters 5 und der Steuerelektronik 6 im Schalterei 4 hat demgegenüber jedoch den Vorteil, daß der Innenvibrator als von der Gestaltung des Stromgenerators G unabhängige Einheit mit den verschiedensten Stromgeneratoren zusammenarbeiten kann.

Anders als bei den bekannten Innenrüttlern mit Quecksilber­ schalter ist bei dem erfindungsgemäßen Innenrüttlern die Schaltfunktion der Stromzufuhr zum Elektromotor in der Rüttelflasche von der Sensorfunktion zur Ermittlung der jeweiligen Lage der Rüttelflasche getrennt, so daß jede dieser Funktionen optimal auch im Hinblick auf den Umwelt­ schutz realisiert werden kann.

Claims (3)

1. Einrichtung zum selbsttätigen, lageabhängigen Ein- und Ausschalten des in einen Innenrüttler zum Antrieb von dessen Schwingungserreger eingebauten Elektromotors mittels eines in die Stromversorgungsleitung zum Elek­ tromotor geschalteten Energieschalters, der den Motor­ stromkreis schließt, wenn der Innenrüttler mit seinem Handhabungsschlauch aus einer im wesentlichen horizon­ talen Ruheposition in die Arbeitsposition aufgerichtet wird, und unterbricht, wenn der Innenrüttler aus der Arbeitsposition in die Ruheposition zurückgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieschalter (5) mittels eines elektrischen Steuersignals steuerbar ist, das ein mit dem Innenrüttler (1) und/oder dessen Handhabungsschlauch (2) mechanisch starr verbundener Neigungssensor (3) erzeugt, der vom Motorstrom unbe­ lastet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Energieschalter (5) bei dem vom Innenrütt­ ler (1) abgelegenen Ende (2b) von dessen Handhabungs­ schlauch (2) befindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Energieschalter (5) des weiteren mittels elektrischer Steuersignale steuerbar ist, die in den Rüttler (1) und/oder dessen Handhabungs­ schlauch (2) eingebaute weitere Signalgeber abhängig von kritischen Arbeitszuständen des Elektromotors erzeugen und die dem vom Neigungssensor (3) erzeugten Steuersignal übergeordnet sind.