JP3940123B2 - 冷却される電子式周波数変換器を有する高周波内部バイブレータ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された、コンクリートを締め固める高周波内部バイブレータに関する。
【０００２】
注ぎ込まれたフレッシュコンクリートを処理する際には、十分なコンクリート強度およびコンクリート密度を達成するため、コンクリートを注ぎ込む際に発生する混入空気および構成の障害物（Gefuegestoerung）をコンクリートの締め固めによって除去することは不可欠である。このために高周波振動の形態のバイブレーションが振動装置により、注ぎ込まれたフレッシュコンクリートに導入されるのである。このために工事現場において最も使用される振動装置は、いわゆる内部振動器ないしは内部バイブレータである。
【０００３】
所定のエネルギーを導入することの他にコンクリートの効果的な締め固めには、もたらされる振動の形態および周波数が極めて重要である。ほとんどの適用事例において内部バイブレータを使用する際には２００Ｈｚの動作周波数が最適であることが示されている。このような高い振動を提供するため、市場では内部バイブレータが広く定着している。ここでは高周波電動機が、振動器ケーシングとして使用されるボトル体に組み込まれている。これらの装置は、別個の機械的または電子的な周波数および電圧変換器を介して作動される。しかしながら内部バイブレータとは別個に設けられた、重量および寸法のために制限的にしか支持できない変換器によって、このような内部バイブレータの可能な使用範囲は工事現場において大いに制限されているのである。
【０００４】
ＤＥ９２１７８５４Ｕからコンクリートを締め固める内部振動器が公知であり、これは高周波電動機によって作動される。ここでは周波数変換器は、電動機の操作スイッチと共に、小型化されたユニットにまとめられてスイッチケーシングに収容される。これによって従来の高周波内部バイブレータに比して、付加的な周波数変換器を省略することができるため、操作員にとってこの内部振動器の扱いが格段に容易になるのである。さらにここではスイッチケーシングの寸法が低減されたことと、これに関連して重量が減少したこととによって内部振動器の使用範囲が改善される。しかしながらこのスイッチケーシングの寸法は、小さくなり続ける電子式周波数変換器に完全に適合させることはできない。それは、スイッチケーシングの表面を介し対流によって、周波数変換器の動作時に発生する熱の十分な量の排出を保証しなければならないからである。スイッチケーシングをさら小さくすることになれば、不利なことにも、周囲への十分な熱排出が保証されず、ひいては周波数変換器が熱の過負荷によって故障してしまうことにもなろう。
【０００５】
ＤＥ１９９００３４８Ａ１には、内部振動器が記載されており、ここでは冷却システムを組み込んだ変換器ケーシングに電子式周波数変換器が配置されている。変換器ケーシングは中空な冷却フィンを有し、この内側に冷却媒体が設けられている。
【０００６】
本発明の課題は、電子式周波数変換器を有する高周波内部バイブレータを提供し、これが熱的に安定して動作し、ひいては実践的な動作において障害なしに使用できるようにすることである。
【０００７】
この課題は、本発明により、請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成を有する高周波内部バイブレータによって解決される。本発明の有利な発展形態は従属請求項に記載されている。
【０００８】
コンクリートを締め固める高周波内部バイブレータは、不均衡質量体（Unwuchtmass）とこの不均衡質量体を駆動する、電源周波数よりも高い周波数で動作する電動機とが配置されている振動器ケーシング、この電動機に給電する変換器ケーシングに収容された周波数変換器、および振動器ケーシングと変換器ケーシングとを接続する保護チューブを有する。
【０００９】
上記の電子式周波数変換器は、冷却媒体を含む冷却循環路と、変換器ケーシングで発生した熱を冷却媒体に伝達する、冷却循環路に組み込まれ変換器ケーシングに配置された第１熱交換器と、冷却媒体によって吸収された熱を外部に伝達する、冷却循環路に組み込まれた第２熱交換器とを有する。
【００１０】
冷却循環路およびそれに組み込まれた第１および第２熱交換器により、周波数変換器は極めて良好に冷却され、ここでこれは変換器ケーシングから熱を効果的に外部に導き出すことによって行われ、これによって周波数変換器は、変換器ケーシングにおける熱滞留が原因で故障してしまうことから保護されるのである。対流を介する慣用の熱排出に、冷却媒体への熱伝達と、引き続きの外部への熱排出とが加わって、冷却循環路のない公知の周波数変換器に比べて、変換器ケーシングの表面を小さくすることができ、その際に周波数変換器の確実な動作が損なわれてしまうことがない。したがって変換器ケーシングをさらに小さくすることができ、これに関連して実践において使用する際には取り扱いを改善することができるのである。
【００１１】
本発明では、第１熱交換器は変換器ケーシングに接してまたはこれに配置される。ここで第１熱交換器は、変換器ケーシングに収容されている周波数変換器の熱を発生する部材に対応付けられ、これによってこれらの部材から発生する熱が第１熱交換器によって冷却媒体に伝達できるようにする。同様にして例えば冷却循環路の一部を構成する管を、変換器ケーシングの表面に配置することができる。さらに第２熱交換器を変換器ケーシングとは別個に設けることができ、これによって冷却媒体によって吸収された熱が外部に伝達される。
【００１２】
本発明の殊に有利な実施形態は、例えば管の形態で実施することのできる、冷却循環路の上記の部分が、変換器ケーシング内に構成されるという特徴を有する。これによって冷却循環路のこの部分は、外部からの影響から極めて良好に保護される。ここでこの影響は例えば衝突の形態で発生し得る。第１熱交換器を同様に損傷から保護するために、これも同様に変換器ケーシングに収容することができる。ここで可能であるのは、熱を発生する部材の近くに第１熱交換器を配置するか、または択一的にはこの熱を発生する部材に直接固定することである。これらを合わせて第１熱交換器と冷却循環路の一部とを変換器ケーシング内で組み合わせることによって電子式周波数変換器を極めて頑強に実施することができる。
【００１３】
冷却循環路と共に使用される冷却媒体は、冷却液または択一的には冷却ガスから構成することができる。殊に有利な実施形態では、冷却媒体は冷却循環路においてポンプによって循環させられ、ここでこのポンプの輸送量は、第１および第２熱交換器の設計に相応して適合化される。周波数変換器の取り扱いを容易にするという点から有利であるのは、変換器ケーシングとポンプとを１つのユニットにまとめることである。この際に殊に有利であるのは、ポンプを変換器ケーシングに組み込んで、外部の影響から保護することである。
【００１４】
本発明の有利な発展形態は、変換器ケーシングに電子式周波数変換器を操作する手動スイッチが組み込まれているという特徴を有する。このような手動スイッチによって、周波数変換器を変換器ケーシングにおいて簡単に直接スイッチオンないしはオフすることができる。
【００１５】
工事現場での問題のない使用という点からさらに殊に有利であるのは、電子式周波数変換器が商用電源交流によって作動できる場合である。この場合、周波数変換器は、通常のプラグを介して例えば２３０Ｖで５０Ｈｚの電灯線電源に直接接続することができる。
【００１６】
上に示した本発明の周波数変換器における取り扱い上の利点により、同様に高周波内部バイブレータの実践的な使用が容易になる。
【００１７】
殊に有利であるのは、周波数変換器の冷却循環路における別の部分が、保護チューブおよび振動器ケーシングに構成されることであり、ここで第２熱交換器は振動器ケーシング内に配置される。ポンプによって循環される冷却媒体は、第２熱交換器を貫流し、これにより、この冷却媒体によって吸収された熱が振動器ケーシングに伝達される。したがって振動ケーシングが、締め固めるべきコンクリートに浸される場合に対しては有利にも、振動ケーシングに伝達される熱を引き続き、良好に冷却を行うコンクリートに排出することができるのである。
【００１８】
高周波内部バイブレータの別の殊に有利な実施形態は、電動機に供給される電動機電流の変化を検出可能な検出装置と、またこの検出装置によって駆動制御されて、ポンプをスイッチオン／オフする温度保護スイッチング装置とによって特徴付けられる。内部バイブレータを実践で使用する際には、振動器ケーシングは、締め固めるべきコンクリートに絶えず浸されるのではなく、場合によってはコンクリートから短時間引き出されて別の個所で再度浸される。振動器ケーシングが動作時にコンクリート内になく、例えば空中にある場合、振動器ケーシングにおいて直ちに高い温度が発生する。その際に電動機に供給される電動機電流が減少する。このことから検出装置によって電動機電流の減少が検出される際に、ポンプを温度保護スイッチング装置によって遮断することができる。これによる冷却媒体の循環の中断によって阻止されるのは、振動器ケーシングにおいて電動機により形成され、この場合に第２熱交換器を介して冷却媒体に伝達される熱が、冷却媒体の循環によって第１熱交換器に逆に伝達されてしまうことである。これは、この時点でそれ自体あまり負荷がかかっていない周波数変換器の付加的かつ不利な加熱に結び付き得るのである。
【００１９】
振動器ケーシングが一旦引き出された後、再びコンクリートに浸されると直ちに、電動機に供給される電動機は増大する。検出装置によって電動機電流の増大が検出される際に相応してポンプを温度保護スイッチング装置によってスイッチオンすることができ、これによって振動器ケーシングから、冷却力を有するコンクリートへの有利な熱伝達を行うことができる。
【００２０】
本発明の上記および別の利点および特徴を以下、例示的な実施形態に基づき、添付のただ１つの図に関連して説明する。ここでこの図は、電子式周波数変換器を有する本発明の高周波内部バイブレータの基本構造を示している。
【００２１】
図に示した電子式周波数変換器１は、変換器ケーシング２と、第１熱交換器３とを有し、ここでこの第１熱交換器は変換器ケーシング２内部において、周波数変換器１の熱を発生する部材（図示せず）の近くに設けられている。第１熱交換器３は、例えば、ホルダーによって変換器ケーシング２の壁部に取り付けることができる。択一的には第１熱交換器３を、熱を発生する部材に直接固定することも可能である。変換器ケーシング２の内部に配置することによって、第１熱交換器３は、工事現場での使用において排除されない外部からの損傷の影響から極めて良好に保護される。
【００２２】
周波数変換器１はさらに冷却循環路４を有し、これに第１熱交換器３が組み込まれている。冷却循環路４には、（図示しない）冷却媒体が含まれており、これは冷却液または冷却ガスである。周波数変換器１の熱を発生する部材によって発生した熱は、第１熱交換器３を介して冷却媒体に伝達される。周波数変換器１はさらにポンプ５を有しており、ここでこれは変換器ケーシング２と共にユニットにまとめられている。ポンプ５は第１熱交換器３と同様に外部からの損傷を保護するために変換器ケーシング２に収容されている。
【００２３】
上記の冷却循環路４は管またはチューブの系によって構成されており、ここでこの冷却循環路４の一部は変換器ケーシング２内部に伸びている。一般的に衝突に対して弱いこれらの管は、これよって損傷に対して効果的に保護される。ポンプ５は冷却循環路４に接続されているため、このポンプにより冷却循環路４において冷却媒体を循環させることができる。
【００２４】
図にさらに示されているように、周波数変換器１は高周波内部バイブレータの構成部材であり、この高周波内部バイブレータはさらに振動器ケーシング６および保護チューブ７を有する。
【００２５】
振動器ケーシング６の内側には、不均衡質量体と、この不均衡質量体を駆動する電動機（図示せず）が公知のように配置されている。コンクリート締め固めに必要な高周波振動を保証できるようにするため、電動機は周波数変換器１によって電圧が供給され、ここでこの電圧の周波数は有利には２００Ｈｚの領域にあり、したがって通常の５０Ｈｚの電源周波数を上回っている。保護チューブ７の一方の端部は振動器ケーシング６に接続されているのに対して、保護チューブ７の他方の端部はカップリング装置８を介して変換器ケーシング２に取り付けられている。保護チューブ７は、問題なく容易に扱えるようにするためフレキシブルに実施され、その外径は、操作員が簡単につかむことができ、これが同時に操作用のチューブとしても使用されるように設計される。場合によって必要になる修理および保守作業を容易に実施できるようにするため、保護チューブ７は、本発明の周波数変換器１の変形実施形態において、振動器ケーシング６から、ないしはカップリング装置８を介して変換器ケーシング２から簡単に取り外し可能である。
【００２６】
変換器ケーシング２の一方の側では、プラグ１０を有する電流供給ケーブル９が引き出されている。電子式周波数変換器１は、電流供給ケーブル９およびプラグ１０を介して通常の商用電源交流で作動させることができ、この電子式周波数変換器により通常の５０Ｈｚの交流周波数が２００Ｈｚまでの値に上昇させられる。保護チューブ７には、電気的な線路（図示せず）が収容されており、これは、周波数変換器１の出力側と、振動器ケーシング６に配置される電動機とを接続する。これによってこの電動機に、周波数変換器１から出力された高周波電圧を供給することができるのである。
【００２７】
周波数変換器１はさらに、冷却循環路４に組み込まれる第２熱交換器１１を有しており、これは振動器ケーシング６内に配置されている。冷却循環路４の一部は、保護チューブ７の内部に伸びており、また変換器ケーシング２から第２熱交換器１１に通じている。
【００２８】
ポンプ５の動作によって保証されるのは、冷却循環路４に含まれる冷却媒体が第１熱交換器３から保護チューブ７を通って第２熱交換器１１に達することである。第１熱交換器３から冷却媒体に伝達される熱は、第２熱交換器１１を介して振動ケーシング６に出力される。その後、冷却媒体は保護チューブ７を通って第１熱交換器３の方向に循環して戻るのである。
【００２９】
図において概略的にさらに示したように振動器ケーシング６は動作時に、まだフレッシュな、処理すべきコンクリート１２に浸される。コンクリートは一般的に周波数変換器１に比べて比較的低い温度を有しているため、第２熱交換器１１から振動器ケーシング６に伝達される熱は続いて、冷却力を有するコンクリート１２に効果的に排出される。
【００３０】
上に説明した周波数変換器１は、極めて確実に温度的に問題のない状態で長時間にわたって動作させることができる。
【００３１】
周波変換器１の冷却によって、変換器ケーシング２の外形寸法をさらに小さくすることができ、その際に対流による変換器ケーシング２の冷却が少なすぎることに起因して周波数変換器１の障害ないしは故障が発生してしまうことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子式周波数変換器を有する本発明の高周波内部バイブレータの基本構造を示す図である。

Claims (9)

1. コンクリート（１２）を締め固める高周波内部バイブレータであって、高周波内部バイブレータは、
   不均衡質量体と、電源周波数よりも高い周波数で動作する、不均衡質量体を駆動する電動機とが配置されている振動器ケーシング（６）、
   前記電動機に給電する周波数変換器（１）、
   前記の振動器ケーシング（６）と変換器ケーシング（２）とを接続する保護チューブ（７）、
   冷却媒体を含む冷却循環路（４）、
   変換器ケーシング（２）で発生した熱を冷却媒体に伝達する、冷却循環路（４）に組み込まれた第１熱交換器（３）、および
   冷却媒体によって吸収された熱を外部に伝達する、前記冷却循環路（４）に組み込まれた第２熱交換器（１１）を有しており、
   前記周波数変換器（１）の部材の少なくとも１部は変換器ケーシング（２）に配置されており、
   前記第１熱交換器（３）は、変換器ケーシング（２）または変換器ケーシング（２）に接して配置されている形式の高周波内部バイブレータにおいて、
   前記第２熱交換器（１１）は、変換器ケーシング（２）とは別個に設けられていることを特徴とする、
   高周波内部バイブレータ。
2. 前記の冷却循環路（４）の一部は、変換器ケーシング（２）内に構成されている、
   請求項１に記載の高周波内部バイブレータ。
3. 前記の冷却循環路（４）における冷却媒体は、ポンプ（５）によって循環される、
   請求項１または２に記載の高周波内部バイブレータ。
4. 前記の変換ケーシング（２）は前記ポンプ（５）と共にユニットにまとめられている、
   請求項３に記載の高周波内部バイブレータ。
5. 前記のポンプ（５）は変換器ケーシング（２）に組み込まれている、
   請求項３または４に記載の高周波内部バイブレータ。
6. 前記の周波数変換器（１）をスイッチオン／オフする手動スイッチが変換器ケーシング（２）に組み込まれている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の高周波内部バイブレータ。
7. 前記電子式周波数変換器（１）は、商用電源交流によって動作する、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の高周波内部バイブレータ。
8. 冷却循環路の別の部分が前記の保護チューブ（７）および振動器ケーシング（６）に構成されており、
   第２熱交換器（１１）が振動器ケーシング（６）に配置されており、
   これにより、冷却媒体によって吸収された熱が振動器ケーシング（６）に伝達される、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の高周波内部バイブレータ。
9. 電動機に供給される電動機電流の変化を検出する検出装置と、
   該検出装置によって駆動制御される、ポンプ（５）をスイッチオン／オフするための温度保護スイッチング装置とが設けられており、
   ポンプ（５）は、検出装置によって電動機電流の減少が検出された際に温度保護スイッチング装置によってスイッチオフされ、
   ポンプ（５）は、検出装置によって電動機電流の増大が検出された際に温度保護スイッチング装置によってスイッチオンされる、
   請求項３から８までのいずれか１項に記載の高周波内部バイブレータ。

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