EP1349997B1 - Hochfrequenz-innenrüttler mit gekühltem elektronischen frequenzumformer - Google Patents

Hochfrequenz-innenrüttler mit gekühltem elektronischen frequenzumformer Download PDF

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Publication number
EP1349997B1
EP1349997B1 EP02719689A EP02719689A EP1349997B1 EP 1349997 B1 EP1349997 B1 EP 1349997B1 EP 02719689 A EP02719689 A EP 02719689A EP 02719689 A EP02719689 A EP 02719689A EP 1349997 B1 EP1349997 B1 EP 1349997B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
frequency
vibrator
converter
heat exchanger
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02719689A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1349997A1 (de
Inventor
Michael Steffen
Christian Glanz
Dirk Sibila
Thomas Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Neuson SE
Original Assignee
Wacker Construction Equipment AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Construction Equipment AG filed Critical Wacker Construction Equipment AG
Publication of EP1349997A1 publication Critical patent/EP1349997A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1349997B1 publication Critical patent/EP1349997B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/06—Solidifying concrete, e.g. by application of vacuum before hardening
    • E04G21/08—Internal vibrators, e.g. needle vibrators

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency internal vibrator for compacting concrete according to the preamble of patent claim 1.
  • the switch housing in its dimensions can not be fully adapted to smaller and smaller electronic frequency converter, as a ausretchend large dissipation of heat generated during operation of the frequency converter, is to ensure over the surface of the switch housing by means of convection.
  • a further reduction of the switch housing would have the disadvantage that no sufficient heat dissipation is guaranteed to the environment and the frequency can thus fail as a result of thermal overload.
  • an internal vibrator which already has the features of the preamble of claim 1, wherein an electronic frequency converter is arranged in a converter housing with an integrated cooling system.
  • the converter housing has hollow cooling ribs, in the interior of which a cooling medium is provided.
  • the invention has for its object to provide a high-frequency internal vibrator with an electronic frequency converter, which is thermally stable operable and thus can be used without interference in practice.
  • a high-frequency internal vibrator for compacting concrete has a vibrator housing in which an imbalance mass and an electric motor operating at higher than mains frequency are arranged to drive the imbalance mass, an electronic frequency converter accommodated in a converter housing for feeding the electric motor and a vibrator housing and the converter housing Protective hose on.
  • the frequency converter comprises a cooling circuit with a cooling medium contained therein, a first heat exchanger integrated in the cooling circuit and transferring heat generated in the converter housing to the cooling medium and a second heat exchanger integrated in the cooling circuit for transferring cooling medium received by the cooling medium Heat to the outside.
  • the cooling circuit and the integrated therein first and second heat exchanger cause a very good cooling of the frequency converter by an efficient removal of heat from the converter housing to the outside, so that the frequency converter is protected from failure due to heat buildup in the converter housing.
  • a conventional heat dissipation via convection is superimposed by a heat transfer to the cooling medium and subsequent heat dissipation to the outside, so that compared to known frequency converters without cooling circuit a reduction of a surface of the converter housing without affecting the reliability of the frequency converter is possible.
  • a further reduction of the converter housing and associated improved handling of the frequency converter can be achieved in practice.
  • the first heat exchanger is arranged on or on the converter housing.
  • the first heat exchanger is thereby heat-generating components of the frequency converter, which are housed in the converter housing, so assigned that generated by these components heat can be transmitted through the first heat exchanger to the cooling medium.
  • pipes through which z. B. a part of the cooling circuit is formed be arranged on an outer surface of the converter housing.
  • the second heat exchanger is provided separately from the converter housing to transfer heat received by the cooling medium to the outside.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the above-mentioned part of the cooling circuit, the z. B. in the form of pipes, is formed within the converter housing.
  • this part of the cooling circuit is very well shielded from external influences, which can occur, for example in the form of shocks.
  • this can also be accommodated in the converter housing. It is possible to arrange the first heat exchanger either in the vicinity of the heat-generating components, or alternatively to attach directly to these heat-generating components.
  • the electronic frequency converter can perform very robust by the integration of the first heat exchanger and a part of the cooling circuit within the converter housing.
  • the cooling medium used together with the cooling circuit may consist of a cooling liquid or alternatively of a cooling gas.
  • the cooling medium in the cooling circuit is circulated by a pump, wherein a flow rate of the pump according to the dimensions the first and second heat exchanger is adapted.
  • An advantageous further development of the invention is characterized in that a manual switch for actuating the electronic frequency converter is integrated into the converter housing. With such a hand switch, the frequency converter can be switched on or off directly to the converter housing in a simple manner.
  • the electronic frequency converter can be operated with mains alternating current.
  • the frequency converter can be connected via a normal plug directly to the lighting power network with, for example, 230 V and 50 Hz.
  • a further part of the cooling circuit of the frequency converter is formed in the protective tube and in the vibrator housing, the second heat exchanger being arranged inside the vibrator housing.
  • the cooling medium circulated by the pump flows through the second heat exchanger, whereby the heat absorbed by the cooling medium is transferred to the vibrator housing.
  • the high-frequency internal vibrator is characterized by a detection device, by which a change of a motor current supplied to the motor can be detected, and by a controllable by the detection device temperature protection switching device for switching on / off the pump.
  • the vibrator housing is not continuous in the concrete to be compacted immersed, but if necessary pulled out of the concrete briefly to be dipped elsewhere. If the vibrator housing is not located inside the concrete during operation, but hangs freely in the air, for example, very high temperatures develop immediately in the vibrator housing, the motor current supplied to the electric motor thereby decreasing. For this reason, the pump can be turned off by the temperature protection switching device at a detected by the detection device decrease of the motor current.
  • the resulting interruption of the circulation of the cooling medium prevents the heat generated by the electric motor in the vibrator housing and in this case transferred to the cooling medium via the second heat exchanger heat due to the circulation of the cooling medium is transported back to the first heat exchanger, resulting in a disadvantageous additional heating of the at that time in itself little loaded frequency converter would lead.
  • the pump can be turned on by the temperature protection switching means at an increase of the motor current detected by the detecting means, so that an advantageous heat transfer from the vibrator housing to the cool concrete can take place.
  • the electronic frequency converter 1 shown in the figure has a converter housing 2 and a first heat exchanger 3, which is arranged within the converter housing 2 in the vicinity of heat-generating components (not shown) of the frequency converter 1.
  • the first heat exchanger 3 can be attached, for example, by means of a holder to a wall of the converter housing 2. Alternatively, the first heat exchanger 3 may be directly attached to the heat-generating components. Due to the arrangement in the interior of the converter housing 2, the first heat exchanger 3 is very well protected against damaging external influences that are not excluded when used on a construction site.
  • the frequency converter 1 also has a cooling circuit 4, in which the first heat exchanger 3 is integrated.
  • a cooling medium (not shown), which is a cooling liquid or a cooling gas, is contained. Via the first heat exchanger 3, heat generated by the heat-generating components of the frequency converter 1 is transferred to the cooling medium.
  • the frequency converter 1 also has a pump 5, which is combined with the converter housing 2 to form a structural unit. In this case, the pump 5 is accommodated in the converter housing 2 in the same way as the first heat exchanger 3 for protection against external damage.
  • the above-mentioned cooling circuit 4 is formed by a pipe or hose system, wherein a part of the cooling circuit 4 extends inside the converter housing 2.
  • the pipes which are generally sensitive to impact, are thus effectively protected against damage.
  • the pump 5 is connected to the cooling circuit 4 such that the cooling medium in the cooling circuit 4 can be circulated by her.
  • the frequency converter 1 is part of a high-frequency internal vibrator, which also has a vibrator housing 6 and a protective tube 7.
  • an imbalance mass and an electric motor (not shown) for driving the imbalance mass are arranged in a known manner.
  • the electric motor is supplied by the frequency converter 1 with a voltage whose frequency is preferably in the range of 200 Hz and thus above the usual mains frequency of 50 Hz.
  • One end of the protective tube 7 is connected to the vibrator housing 6, while another end of the protective tube 7 is attached to the converter housing 2 via a coupling device 8.
  • the protective tube 7 is flexible in terms of ease of handling, with its outer diameter is dimensioned such that it can be easily grasped by an operator, so that it can also serve as a control hose.
  • the protective tube 7 in a variant of the frequency converter 1 according to the invention of the vibrator housing 6 and via the coupling device 8 of the converter housing 2 in a simple manner can be removed.
  • a power supply cable 9 is led out with a plug 10.
  • the electronic frequency converter 1 can be operated via the power supply cable 9 and the plug 10 with conventional AC mains current, whereby it increases the normal AC frequency of 50 Hz to values of up to 200 Hz.
  • electrical lines (not shown) are added, which connect an output of the frequency converter 1 with the arranged in the vibrator housing 6 electric motor. As a result, the electric motor can be supplied with a high-frequency voltage output by the frequency converter 1.
  • the frequency converter 1 also has a second heat exchanger 11 integrated in the cooling circuit 4, which is arranged inside the vibrator housing 6. A part of the cooling circuit 4 runs inside the protective tube 7 and leads from the converter housing 2 to the second heat exchanger 11.
  • the operation of the pump 5 ensures that the cooling medium contained in the cooling circuit 4 passes from the first heat exchanger 3 through the protective hose 7 to the second heat exchanger 11.
  • the heat transferred to the cooling medium by the first heat exchanger 3 is now released via the second heat exchanger 11 to the vibrator housing 6. Thereafter, the cooling medium circulates through the protective tube 7 back toward the first heat exchanger third
  • the vibrator housing 6 is immersed in operation in the still fresh concrete 12 to be processed. Since the concrete generally has a relatively low temperature relative to the frequency converter 1, the heat transferred from the second heat exchanger 11 to the vibrator housing 6 can then be efficiently dissipated to the cooling concrete 12.
  • the frequency converter 1 explained above can be operated with great certainty in a thermally uncritical state over a long period of time.
  • the outer dimensions of the converter housing 2 can be further reduced, without resulting in a disturbance or failure of the frequency converter 1 as a result of too low convection cooling of the converter housing 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Innenvibrator zum Verdichten von Beton gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Bei der Verarbeitung von Frischbetonschüttungen ist es zur Erzielung von ausreichenden Betonfestigkeiten und -dichtigkeiten unverzichtbar, Gefügestörungen und Lufteinschlüsse, die beim Schütten des Betons entstehen, durch ein Verdichten des Betons zu beseitigen. Zu diesem Zweck werden Vibrationen in Form von hochfrequenten Schwingungen durch Rüttelgeräte in die Frischbetonschüttungen eingeleitet. Die dafür auf Baustellen am häufigsten eingesetzten Rüttelgeräte sind die sogenannten Innenrüttler bzw. Innenvibratoren.
  • Neben dem Einleiten einer bestimmten Energie kommt der Form und der Frequenz der eingebrachten Schwingungen eine zentrale Bedeutung für ein wirkungsvolles Verdichten des Betons zu. In den meisten Anwendungsfällen hat sich dabei beim Einsatz von Innenvibratoren eine Betriebsfrequenz von 200 Hz als optimal herausgestellt. Zur Bereitstellung solch hochfrequenter Schwingungen haben sich auf dem Markt in brettern Maße Innenvibratoren durchgesetzt, bei denen ein Hochfrequenz-Elektromotor in einem als Rüttlergehäuse dienenden Flaschenkörper eingebaut ist. Diese Geräte werden über getrennte mechanische oder elektronische Frequenz- und Spannungsumformer betrieben. Durch die von den Innenvibratoren getrennt vorgesehenen Umformer, die aufgrund ihres Gewichts und ihrer Größe nur eingeschränkt tragbar sind, ist jedoch der mögliche Einsatzradius derartiger Innenvibratoren auf der Baustelle erheblich eingeschränkt.
  • Aus der DE 92 17 854 U ist ein Innenrüttler zum Verdichten von Beton bekannt, der mit einem Hochfrequenz-Elektromotor betrieben wird. Ein Frequenzumformer ist dabei mit einem Betätigungsschalter des Elektromotors zu einer miniaturisierten Baueinheit zusammengefaßt und in einem Schaltergehäuse untergebracht. Dadurch kann gegenüber herkömmlichen Hochfrequenz-Innenvibratoren auf zusätzliche Frequenzumformer verzichtet werden, wodurch die Handhabung dieses Innenrüttlers für eine Bedienungsperson wesentlich vereinfacht ist. Ferner ist dabei der Einsatzradius des Innenrüttlers infolge von verringerten Abmessungen des Schaltergehäuses und einer damit verbundenen Gewichtsabnahme verbessert. Allerdings kann das Schaltergehäuse in seinen Abmessungen nicht vollständig an immer kleiner bauende elektronische Frequenzumformer angepasst werden, well eine ausretchend große Abfuhr von Wärme, die beim Betrieb des Frequenzumformers erzeugt wird, über die Oberfläche des Schaltergehäuses mittels Konvektion sicherzustellen ist. Eine weitere Verkleinerung des Schaltergehäuses hätte nachteilig zur Folge, dass keine ausreichende Wärmeabfuhr an die Umgebung gewährleistet ist und der Frequenzumformer somit als Folge einer thermischen Überbelastung ausfallen kann.
  • In der DE 199 00 348 A1 ist ein Innenrüttler beschrieben, der schon die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruchs 1 aufweist, bei dem ein elektronischer Frequenzumformer in einem Umformergehäuse mit einem integrierten Kühlsystem angeordnet ist. Das Umformergehäuse weist Hohlkühlrippen auf, in deren Innerem ein Kühlmedium vorgesehen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenz-Innenvibrator mit einem elektronischen Frequenzumformer anzugeben, der thermisch stabil betreibbar und somit im Praxisbetrieb störungsfrei einsetzbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Hochfrequenz-Innenvibrator mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Ein Hochfrequenz-Innenvibrator zum Verdichten von Beton weist ein Rüttlergehäuse, in dem eine Unwuchtmasse und ein mit höherer als Netzfrequenz arbeitender Elektromotor zum Antrieb der Unwuchtmasse angeordnet sind, einen in einem Umformergehäuse untergebrachten elektronischen Frequenzumformer zum Speisen des Elektromotors und einen das Rüttlergehäuse und das Umformergehäuse verbindenden Schutzschlauch auf.
  • Der Frequenzumformer umfasst einen Kühlkreislauf mit einem darin enthaltenen Kühlmedium, einen in den Kühlkreislauf integrierten, in dem Unformergehäuse angeordneten ersten Wärmetauscher zum Übertragen von in dem Umformergehäuse erzeugter Wärme an das Kühlmedium und einen in den Kühlkreislauf, integrierten zweiten Wärmetauscher zum Übertragen von durch das Kühlmedium aufgenommener Wärme nach außen.
  • Der Kühlkreislauf und die darin integrierten ersten und zweiten Wärmetauscher bewirken eine sehr gute Kühlung des Frequenzumformers durch eine effiziente Abfuhr von Wärme aus dem Umformergehäuse nach außen, so dass der Frequenzumformer vor einem Ausfall infolge eines Wärmestaus in dem Umformergehäuse geschützt ist. Eine herkömmliche Wärmeabfuhr über Konvektion wird durch eine Wärmeübertragung an das Kühlmedium und eine anschließende Wärmeabfuhr nach außen überlagert, so dass gegenüber bekannten Frequenzumformern ohne Kühlkreislauf eine Verkleinerung einer Oberfläche des Umformergehäuses ohne eine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit des Frequenzumformers möglich ist. Somit lässt sich eine weitere Verkleinerung des Umformergehäuses und damit verbunden eine verbesserte Handhabbarkeit des Frequenzumformers beim Einsatz in der Praxis erzielen.
  • Bei der Erfindung ist der erste Wärmetauscher an oder auf dem Umformergehäuse angeordnet. Der erste Wärmetauscher ist dabei wärmeerzeugenden Komponenten des Frequenzumformers, die in dem Umformergehäuse untergebracht sind, so zugeordnet, dass von diesen Komponenten erzeugte Wärme durch den ersten Wärmetauscher an das Kühlmedium übertragen werden kann. In gleicher Weise können Rohre, durch die z. B. ein Teil des Kühlkreislaufs ausgebildet ist, an einer Außenfläche des Umformergehäuses angeordnet sein. Ferner ist der zweite Wärmetauscher getrennt von dem Umformergehäuse vorgesehen, um von durch das Kühlmedium aufgenommene Wärme nach außen zu übertragen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der vorstehend genannte Teil des Kühlkreislaufs, der z. B. in Form von Rohren ausgeführt sein kann, innerhalb des Umformergehäuses ausgebildet ist. Somit ist dieser Teil des Kühlkreislaufs vor äußeren Einwirkungen sehr gut abgeschirmt, die zum Beispiel in Form von Stößen auftreten können. Um den ersten Wärmetauscher in gleicher Weise vor Schädigungen zu schützen, kann dieser ebenfalls in dem Umformergehäuse aufgenommen sein. Dabei ist es möglich, den ersten Wärmetauscher entweder in der Nähe der wärmeerzeugenden Komponenten anzuordnen, oder alternativ direkt an diesen wärmeerzeugenden Komponenten zu befestigen. Insgesamt läßt sich der elektronische Frequenzumformer durch die Integration des ersten Wärmetauschers und eines Teils des Kühlkreislaufs innerhalb des Umformergehäuses sehr robust ausführen.
  • Das zusammen mit dem Kühlkreislauf verwendete Kühlmedium kann aus einer Kühlflüssigkeit oder alternativ aus einem Kühlgas bestehen. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung wird das Kühlmedium in dem Kühlkreislauf von einer Pumpe umgewälzt, wobei ein Durchsatz der Pumpe entsprechend an die Dimensionierung des ersten und zweiten Wärmetauschers angepaßt ist. Hinsichtlich einer einfachen Handhabbarkeit des Frequenzumformers ist es vorteilhaft, dass das Umformergehäuse mit der Pumpe zu einer Baueinheit zusammengefasst ist. Es ist dabei insbesondere vorteilhaft, dass die Pumpe in das Umformergehäuse integriert ist, um vor äußeren Einwirkungen geschützt zu sein.
  • Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in das Umformergehäuse ein Handschalter zum Betätigen des elektronischen Frequenzumformers integriert ist. Mit einem solchen Handschalter läßt sich der Frequenzumformer in einfacher Weise direkt an dem Umformergehäuse einschalten bzw. ausschalten.
  • In Hinsicht auf einen problemlosen Einsatz auf einer Baustelle ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der elektronische Frequenzumformer mit Netzwechselstrom betreibbar ist. In diesem Fall läßt sich der Frequenzumformer über einen normalen Stecker direkt an das Lichtstromnetz mit beispielsweise 230 V und 50 Hz anschließen.
  • Die vorstehend genannten Vorteile hinsichtlich der Handhabbarkeit des erfindungsgemäßen Frequenzumformers erleichtern somit in gleicher Weise den praktischen Einsatz des Hochfrequenz-Innenvibrators.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass ein weiterer Teil des Kühlkreislaufs des Frequenzumformers in dem Schutzschlauch und in dem Rüttlergehäuse ausgebildet ist, wobei der zweite Wärmetauscher innerhalb des Rüttlergehäuses angeordnet ist. Das von der Pumpe umgewälzte Kühlmedium durchströmt den zweiten Wärmetauscher, wodurch die durch das Kühlmedium aufgenommene Wärme an das Rüttlergehäuse übertragen wird. Für den Fall, dass das Rüttlergehäuse in den zu verdichtenden Beton eingetaucht ist, ist es somit vorteilhaft möglich, die an das Rüttlergehäuse übertragene Wärme anschließend an den gut kühlenden Beton abzuleiten.
  • Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform des Hochfrequenz-Innenvibrators ist durch eine Erfassungseinrichtung, durch die eine Änderung eines dem Elektromotor zugeführten Motorstroms erfaßt werden kann, und durch eine durch die Erfassungseinrichtung ansteuerbare Temperaturschutzschalteinrichtung zum Ein-/Ausschalten der Pumpe gekennzeichnet. Beim Praxiseinsatz des Innenvibrators ist das Rüttlergehäuse nicht ununterbrochen in den zu verdichtenden Beton eingetaucht, sondern wird gegebenenfalls kurz aus dem Beton herausgezogen, um an anderer Stelle wieder eingetaucht zu werden. Befindet sich das Rüttlergehäuse im Betrieb nicht innerhalb des Betons, sondern hängt beispielsweise frei in der Luft, entwickeln sich in dem Rüttlergehäuse sofort sehr hohe Temperaturen, wobei dabei der dem Elektromotor zugeführte Motorstrom abnimmt. Aus diesem Grund kann die Pumpe bei einer von der Erfassungeinrichtung erfaßten Abnahme des Motorstroms durch die Temperaturschutzschalteinrichtung ausgeschaltet werden. Die daraus resultierende Unterbrechung des Umwälzens des Kühlmediums verhindert, dass die durch den Elektromotor in dem Rüttlergehäuse erzeugte und in diesem Fall über den zweiten Wärmetauscher an das Kühlmedium übertragene Wärme als Folge der Zirkulation des Kühlmediums zurück zu dem ersten Wärmetauscher transportiert wird, was zu einem nachteiligen zusätzlichen Aufheizen des zu dieser Zeit an sich wenig belasteten Frequenzumformers führen würde.
  • Sobald das Rüttlergehäuse nach einem Herausziehen wieder in den Beton eingetaucht wird, steigt der dem Elektromotor zugeführte Motorstrom an. Entsprechend kann die Pumpe bei einer von der Erfassungseinrichtung erfaßten Zunahme des Motorstroms durch die Temperaturschutzschalteinrichtung eingeschaltet werden, so dass eine vorteilhafte Wärmeübertragung von dem Rüttlergehäuse an den kühlen Beton stattfinden kann.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter bezug auf die einzige beigefügte Figur erläutert, die einen prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Innenvibrators mit einem elektronischen Frequenzumformer zeigt.
  • Der in der Figur dargestellte elektronische Frequenzumformer 1 weist ein Umformergehäuse 2 und einen ersten Wärmetauscher 3 auf, der innerhalb des Umformergehäuses 2 in der Nähe von wärmeerzeugenden Komponenten (nicht gezeigt) des Frequenzumformers 1 angeordnet ist. Der erste Wärmetauscher 3 kann beispielsweise mittels einer Halterung an einer Wand des Umformergehäuses 2 angebracht sein. Alternativ kann der erste Wärmetauscher 3 direkt an den wärmeerzeugenden Komponenten befestigt sein. Durch die Anordnung im Inneren des Umformergehäuses 2 ist der erste Wärmetauscher 3 sehr gut gegen schädigende äußere Einwirkungen geschützt, die beim Einsatz auf einer Baustelle nicht ausgeschlossen sind.
  • Der Frequenzumformer 1 weist ferner einen Kühlkreislauf 4 auf, in den der erste Wärmetauscher 3 integriert ist. In dem Kühlkreislauf 4 ist ein Kühlmedium (nicht gezeigt) enthalten, das eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas ist. Über den ersten Wärmetauscher 3 wird von den wärmeerzeugenden Komponenten des Frequenzumformers 1 erzeugte Wärme an das Kühlmedium übertragen. Der Frequenzumformer 1 weist ferner eine Pumpe 5 auf, die mit dem Umformergehäuse 2 zu einer Baueinheit zusammengefasst ist. Dabei ist die Pumpe 5 in gleicher Weise wie der erste Wärmetauscher 3 zum Schutz vor äußeren Beschädigungen in das Umformergehäuse 2 aufgenommen.
  • Der vorstehend genannte Kühlkreislauf 4 ist durch ein Rohr- oder Schlauchsystem ausgebildet, wobei ein Teil des Kühlkreislaufs 4 innerhalb des Umformergehäuses 2 verläuft. Die Rohre, die im allgemeinen empfindlich gegen Stöße sind, sind dadurch wirkungsvoll gegen Beschädigungen geschützt. Die Pumpe 5 ist mit dem Kühlkreislauf 4 derart verbunden, dass das Kühlmedium in dem Kühlkreislauf 4 von ihr umgewälzt werden kann.
  • Wie in der Figur ferner gezeigt, ist der Frequenzumformer 1 Bestandteil eines Hochfrequenz-Innenvibrators, der außerdem ein Rüttlergehäuse 6 und einen Schutzschlauch 7 aufweist.
  • Im Inneren des Rüttlergehäuses 6 sind eine Unwuchtmasse und ein Elektromotor (nicht gezeigt) zum Antrieb der Unwuchtmasse in bekannter Weise angeordnet. Um die zur Betonverdichtung erforderlichen hochfrequenten Schwingungen gewährleisten zu können, wird der Elektromotor von dem Frequenzumformer 1 mit einer Spannung versorgt, deren Frequenz vorzugsweise im Bereich von 200 Hz und somit über der üblichen Netzfrequenz von 50 Hz liegt. Ein Ende des Schutzschlauchs 7 ist mit dem Rüttlergehäuse 6 verbunden, während ein anderes Ende des Schutzschlauchs 7 über eine Kupplungseinrichtung 8 an dem Umformergehäuse 2 angebracht ist. Der Schutzschlauch 7 ist hinsichtlich einer problemlosen Handhabbarkeit flexibel ausgeführt, wobei sein Außendurchmesser derart bemessen ist, dass er von einer Bedienungsperson einfach ergriffen werden kann, so dass er auch als Bedienungsschlauch dienen kann. Um eventuell notwendige Reparaturen und Wartungsarbeiten leicht durchführen zu können, ist der Schutzschlauch 7 bei einer Variante des erfindungsgemäßen Frequenzumformers 1 von dem Rüttelgehäuse 6 bzw. über die Kupplungseinrichtung 8 von dem Umformergehäuse 2 in einfacher Weise abnehmbar.
  • An einer Seite des Umformergehäuses 2 ist ein Stromzuführungskabel 9 mit einem Stecker 10 herausgeführt. Der elektronische Frequenzumformer 1 kann über das Stromzuführungskabel 9 und den Stecker 10 mit üblichem Netzwechselstrom betrieben werden, wobei er die normale Wechselstromfrequenz von 50 Hz auf Werte von bis zu 200 Hz heraufsetzt. In dem Schutzschlauch 7 sind elektrische Leitungen (nicht gezeigt) aufgenommen, die einen Ausgang des Frequenzumformers 1 mit dem in dem Rüttlergehäuse 6 angeordneten Elektromotor verbinden. Dadurch kann der Elektromotor mit einer von dem Frequenzumformer 1 ausgegegebenen hochfrequenten Spannung gespeist werden.
  • Der Frequenzumformer 1 weist ferner einen in den Kühlkreislauf 4 integrierten zweiten Wärmetauscher 11 auf, der innerhalb des Rüttlergehäuses 6 angeordnet ist. Ein Teil des Kühlkreislaufs 4 verläuft innerhalb des Schutzschlauchs 7 und führt von dem Umformergehäuse 2 zu dem zweiten Wärmetauscher 11.
  • Durch den Betrieb der Pumpe 5 ist gewährleistet, dass das in dem Kühlkreislauf 4 enthaltene Kühlmedium von dem ersten Wärmetauscher 3 durch den Schutzschlauch 7 hindurch zu dem zweiten Wärmetauscher 11 gelangt. Die durch den ersten Wärmetauscher 3 auf das Kühlmedium übertragene Wärme wird nun über den zweiten Wärmetauscher 11 an das Rüttlergehäuse 6 abgegeben. Danach zirkuliert das Kühlmedium durch den Schutzschlauch 7 zurück in Richtung des ersten Wärmetauschers 3.
  • Wie in der Figur weiterhin schematisch dargestellt, wird das Rüttlergehäuse 6 im Betrieb in den zu verarbeitenden, noch frischen Beton 12 eingetaucht. Da der Beton im allgemeinen eine im Verhältnis zu dem Frequenzumformer 1 relativ geringe Temperatur aufweist, kann die von dem zweiten Wärmetauscher 11 an das Rüttlergehäuse 6 übertragene Wärme anschließend effizient an den kühlenden Beton 12 abgeleitet werden.
  • Der vorstehend erläuterte Frequenzumformer 1 kann mit großer Sicherheit in einem thermisch unkritischen Zustand über eine lange Zeitdauer betrieben werden.
  • Durch die Kühlung des Frequenzumformers 1 lassen sich die Außenabmessungen des Umformergehäuses 2 weiter verkleinern, ohne dass es infolge einer zu geringen Konvektionskühlung des Umformergehäuses 2 zu einer Störung bzw. einem Ausfall des Frequenzumformers 1 kommt.

Claims (9)

  1. Hochfrequenz-Innenvibrator zum Verdichten von Beton (12), mit:
    - einem Rüttlergehäuse (6), in dem eine Unwuchtmasse und ein mit höherer als Netzfrequenz arbeitender Elektromotor zum Antrieb der Unwuchtmasse angeordnet sind;
    - einem elektronischen Frequenzumformer (1) zum Speisen des Elektromotors, wobei zumindest ein Teil der Komponenten des Frequenzumformers (1) in einem Umformergehäuse (2) angeordnet ist;
    - einem das Rüttlergehäuse (6) und das Umformergehäuse (2) verbindenden Schutzschlauch (7);
    - einem Kühlkreislauf (4) mit einem darin enthaltenen Kühlmedium ;
    - einem in den Kühlkreislauf (4) integrierten, in oder an dem Umformergehäuse (2) angeordneten ersten Wärmetauscher (3) zum Übertragen von in dem Umformergehäuse (2) erzeugter Wärme an das Kühlmedium: und mit
    - einem in den Kühlkreislauf (4) integrierten zweiten Wärmetauscher (11) zum Übertragen von durch das Kühlmedium aufgenommener Wärme nach außen: dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (11) getrennt von dem Umformergehäuse (2) vorgesehenen ist.
  2. Hochfrequenz-Innenvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kühlkreislaufs (4) innerhalb des Umformergehäuses (2) ausgebildet ist.
  3. Hochfrequenz-Innenvibrator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium in dem Kühlkreislauf (4) von einer Pumpe (5) umwälzbar ist.
  4. Hochfrequenz-Innenvibrator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformergehäuse (2) mit der Pumpe (5) zu einer Baueinheit zusammengefasst ist.
  5. Hochfrequenz-Innenvibrator nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) in das Umformergehäuse (2) integriert ist.
  6. Hochfrequenz-Innenvibrator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Umformergehäuse (2) ein Handschalter zum Ein-/Ausschalten des Frequenzumformers (1) integriert ist.
  7. Hochfrequenz-Innenvibrator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Frequenzumformer (1) mit Netzwechselstrom betreibbar ist.
  8. Hochfrequenz-Innenvibrator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenntzeichnet, dass
    - ein weiterer Teil des Kühlkreislaufs in dem Schutzschlauch (7) und in dem Rüttlergehäuse (6) ausgebildet ist, und dass
    - der zweite Wärmetauscher (11) in dem Rüttlergehäuse (6) angeordnet ist, um durch das Kühlmedium aufgenommene Wärme an das Rüttlergehäuse (6) zu übertragen.
  9. Hochfrequenz-Innenvibrator nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch
    - eine Erfassungseinrichtung, durch die eine Änderung eines dem Elektromotor zugeführten Motorstroms erfassbar ist: und durch
    - eine durch die Erfassungseinrichtung ansteuerbare Temperaturschutzschalteinrichtung zum Ein-/Ausschalten der Pumpe (5); wobei
    - die Pumpe (5) bei einer von der Erfassungseinrichtung erfassten Abnahme des Motorstroms durch die Temperaturschutzschalteinrichtung ausschaltbar ist; und wobei
    - die Pumpe (5) bei einer von der Erfassungseinrichtung erfassten Zunahme des Motorstroms durch die Temperaturschutzschalteinrichtung einschaltbar ist.
EP02719689A 2001-01-12 2002-01-11 Hochfrequenz-innenrüttler mit gekühltem elektronischen frequenzumformer Expired - Lifetime EP1349997B1 (de)

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