Auch als Innenrüttler oder Innenvibratoren bezeichnete Innenrüttelvorrich- tungen sind allgemein bekannt und dienen zum Verdichten von flüssigem Beton. Zu diesem Zweck ist an dem Ende eines längeren oder auch kürzeren Schlauchs, im Folgenden auch als Schutz-und Bedienungsschlauch be- zeichnet, eine Rüttelflasche befestigt, in der ein Elektromotor und eine von diesem angetriebene Unwuchtmasse bzw. Unwuchteinrichtung unterge- bracht sind. Die mit sehr hoher Drehzahl drehende Unwuchtmasse erzeugt eine auf den zu verdichtenden Beton abgestimmte Schwingung, die nach Eintauchen der Rüttelflasche in den Frischbeton auf diesen übertragen wird, wodurch Lufteinschlüsse und damit verbundene Porenbildung beseitigt und somit die Rohdichte des Betons erhöht wird, so dass die gewünschte Quali- tät und Festigkeit erreicht werden kann. Derartige Geräte haben sich in der Praxis hervorragend bewährt.

Bei den bekannten Innenrüttlern bzw. Innenrüttelvorrichtungen werden als integrierte Motoren vor allem ungeregelte Asynchronmaschinen verwendet, bei denen die Drehzahl durch eine Versorgungsspannung und eine Versor- gungsfrequenz des versorgenden Netzes und durch die aktuelle Belastung des Innenrüttlers bestimmt ist. Asynchronmotoren müssen bei Innenrüttlern so ausgelegt sein, dass sie im Nennbetrieb des Rüttlers genügend Leistung an die angetriebene Unwucht abgeben. Im Verdichtungsbetrieb des Innen- rüttlers, bei dem die Rüttelflasche in den Beton eingetaucht ist, muss die Asynchronmaschine bzw. der Asynchronmotor des Innenrüttlers genügend Leistung für eine effektive Verdichtung aufbringen. Im Verdichtungsbetrieb ist die Rüttelflasche mit dem Asynchronmotor in den als Kühlmedium wir- kenden Beton eingetaucht.

Beim Betrieb des Innenrüttlers an der Luft, d. h. nachdem die Rüttelflasche von dem Bediener aus dem Beton herausgenommen wurde, darf der Asyn- chronmotor trotz weiterhin hoher Leistungsaufnahme und dann fehlender

Kühlung nicht durchbrennen.

Asynchronmotoren für Innenrüttler müssen daher zum einen für den Ver- dichtungsbetrieb im Beton und zum anderen für den ungekühlten Leerlauf- betrieb an der Luft ausgelegt werden. Der Kompromiss zwischen guter Be- tonleistung und thermischer Stabilität führt dazu, dass die Last-Drehzahl des Elektromotors im Beton von seiner Leerlaufdrehzahl stark abweicht. Da- durch verschlechtert sich das erreichbare Verdichtungsergebnis. Ferner führt der Kompromiss dazu, dass die Innenrüttler beim Leerlaufbetrieb an Luft, also ohne Kühlwirkung durch den Beton, sehr heiß werden und sich abschalten oder durchbrennen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenrüttelvorrichtung anzu- geben, die an der Luft und in Beton beliebig lange betrieben werden kann und die eine gute Verdichtungsleistung ermöglicht, sowie ein Verfahren, zum Betrieb einer Innenrüttelvorrichtung.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Innenrüttelvorrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind unter anderem in abhängigen Ansprüchen definiert und/oder werden in der weiteren Beschreibung erläutert.

Gemäß der Erfindung wird eine Innenrüttelvorrichtung zum Verdichten ei- nes fließfähigen Materials mit einer Rütteleinheit, in der eine Schwingungs- erzeugungseinrichtung mit einem Elektromotor angeordnet ist, angegeben.

Die Innenrüttelvorrichtung umfasst ferner eine Betriebszustandserken- nungseinrichtung zum Erfassen bzw. Messen eines Betriebszustands des Elektromotors und eine mit der Betriebszustandserkennungseinrichtung verbundene Steuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl des Elektromotors in Abhängigkeit von dem Betriebszustand. Mittels der Betriebszustandser- kennungseinrichtung kann insbesondere erkannt werden, ob die Innenrüt- telvorrichtung im Verdichtungsbetrieb, beispielsweise mit der Rütteleinheit bzw.-flasche in flüssigem Beton, betrieben wird oder an der Luft. Unabhän- gig davon, ob die Innenrüttelvorrichtung im Verdichtungsbetrieb in Beton betrieben wird oder an der Luft, wird die Drehzahl des Elektromotors im We- sentlichen konstant gehalten. Die Drehzahl wird beispielsweise auf 10.000 Umdrehungen pro Minute gesteuert oder auch geregelt, unabhängig davon,

welcher Betriebszustand des Elektromotors vorliegt.

Bei bekannten Innenrüttelvorrichtungen liegt die Leerlaufdrehzahl, d. h. die Drehzahl des Elektromotors (z. B. eines Asynchronmotors) beim Betrieb an Luft, beispielsweise bei 11.500 Umdrehungen pro Minute bei einer Versor- gungsfrequenz des Elektromotors mit 200 Hz. Die Lastdrehzahl beim Ver- dichtungsbetrieb der Innenrüttelvorrichtung in Beton liegt dagegen bei- spielsweise bei 9.000 bis 10.000 Umdrehungen pro Minute. Das heißt, die Drehzahl verändert sich je nach Betriebszustand des Elektromotors bei be- kannten Innenrüttlern erheblich.

Bei der Erfindung hingegen bleibt die Drehzahl des Elektromotors unabhän- gig vom momentanen Betriebszustand des Elektromotors im Wesentlichen konstant, d. h. sowohl beim Verdichtungsbetrieb in Beton als auch beim Be- trieb an Luft.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Betriebszustandserken- nungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Drehzahl des Elektromotors und/oder zum Erfassen der Schwingungsfrequenz der Rütteleinheit. Es können auch andere Parameter erfasst werden, aus denen sich die Drehzahl des Elektromotors ableiten lässt. Somit kann die tatsächli- che Drehzahl des Elektromotors erfasst und auf den vorgegebenen Drehzahl- wert gesteuert oder auch geregelt werden.

Die Erfassungseinrichtung kann dabei eine Schalldruckerfassungseinrich- tung zur Erfassung eines Schalldrucks umfassen. Als Schalldruckerfas- sungseinrichtung können beispielsweise ein oder mehrere Mikrofone verwen- det werden. Aus mit der Schalldruckerfassungseinrichtung erfassten Schall- druckschwingungen kann die Drehzahl des Elektromotors und/oder die Schwingungsfrequenz der Rütteleinheit bestimmt werden.

Bevorzugt umfasst die Innenrüttelvorrichtung einen Messschlauch, dessen eines Ende in oder nahe an der Rütteleinheit endet. Die Schalldruckerfas- sungseinrichtung ist im Messschlauch oder im Bereich seines anderen En- des angeordnet. Dabei wird ein vom Elektromotor und/oder der Rüttelein- heit erzeugter Schalldruck durch den Messschlauch geleitet und kann so von der Schalldruckerfassungseinrichtung zuverlässig erfasst bzw. gemessen

werden. Aufgrund der Schallleitung durch den Messschlauch kann die Schalldruckerfassungseinrichtung auch räumlich getrennt außerhalb der Rütteleinheit angeordnet sein. Dies ist von Vorteil, da die Anordnung der Schalldruckerfassungseinrichtung in oder nahe der Rütteleinheit zur Zerstö- rung der Schalldruckerfassungseinrichtung führen kann, weil diese dort un- ter Umständen starken Vibrationen ausgesetzt ist.

In einer besonders einfachen Ausführungsform ist der Messschlauch ein oh- nehin an der Rütteleinheit befestigter Schutz-und Bedienungsschlauch. Ein Schutz-und Bedienungsschlauch verbindet üblicherweise die Rütteleinheit einer Innenrüttelvorrichtung beispielsweise mit einem Schalter-bzw. Um- richtergehäuse. Es ist also möglich, beispielsweise ein Mikrofon im Umrich- tergehäuse anzuordnen, so dass der Schalldruck, der von der Rütteleinheit bzw. vom Elektromotor erzeugt wird, über den Schutz-und Bedienungs- schlauch zum Mikrofon geleitet werden kann. Auch bei dieser Ausführungs- form wird die Schalldruckerfassungseinrichtung nicht den starken Vibratio- nen in der Nähe bzw. innerhalb der Rütteleinheit ausgesetzt.

Die Erfassungseinrichtung kann auch Beschleunigungssensoren zum Erfas- sen der Vibration der Rütteleinheit aufweisen. Solche Beschleunigungssen- soren sind beispielsweise aus der Kfz-Technik bekannt. Über periodische Messwerte der Beschleunigungssensoren, die durch die Beschleunigung bzw. Vibration der Rütteleinheit erzeugt werden, lässt sich die Drehzahl des Elektromotors bestimmen. Die Beschleunigungssensoren müssen dabei nicht in der Rütteleinheit oder der Rüttelflasche angeordnet sein. Die Be- schleunigungssensoren können auch im Schutz-und Bedienungsschlauch in der Nähe der Flasche angeordnet sein.

Die Drehzahl des Elektromotors ist vorzugsweise mittels der Steuereinrich- tung über eine Versorgungsspannung des Elektromotors und/oder über eine Veränderung einer Versorgungsfrequenz des Elektromotors steuerbar. Das heißt, die Versorgungsspannung und/oder die Versorgungsfrequenz des Elektromotors wird in Abhängigkeit vom dem Betriebszustand oder in Ab- hängigkeit von der momentanen, vom vorgegebenen Wert abweichenden Drehzahl des Elektromotors verändert.

Insbesondere ist es von Vorteil, dass die Drehzahl des Elektromotors mittels

der Steuereinrichtung über eine Veränderung einer Versorgungsspannung und/oder einer Versorgungsfrequenz herabsetzbar ist, falls die Drehzahl des Elektromotors bzw. die Schwingungsfrequenz der Rütteleinheit einen vorgeb- baren Schwellwert überschreiten. Das heißt, die momentane Drehzahl des Elektromotors wird überwacht und herabgesetzt, falls sie den vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Somit kann beispielsweise bei einem Ausfall ei- ner Regelelektronik zur Drehzahlsteuerung eine Abschaltung bzw. Drehzahl- begrenzung zuverlässig gewährleistet werden.

In verschiedenen Ausführungsformen kann die Erfassungseinrichtung inner- halb oder außerhalb der Rüttelvorrichtung angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass Teile der Erfassungseinrichtung innerhalb und Teile der Er- fassungseinrichtung außerhalb der Rütteleinheit angeordnet sind. Beispiels- weise können das Mikrofon oder der Beschleunigungssensor innerhalb der Rütteleinheit angeordnet sein und eine Auswerteeinheit zum Auswerten der Messwerte des Mikrofons bzw. des Beschleunigungssensors im Schalter- oder Umrichtergehäuse. Die Auswerteeinheit bestimmt aus den Messwerten des Mikrofons bzw. des Beschleunigungssensors die Drehzahl des Elektro- motors.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Innenrüttel- vorrichtung eine Regeleinrichtung zur Regelung der Drehzahl des Elektromo- tors auf einen vorgebbaren Wert. Als Regeleinrichtung können alle bekann- ten Regler eingesetzt werden. Der vorgebbare Wert wird vorteilhafterweise auf einen zur Verdichtung von flüssigem Beton besonders vorteilhaften Wert eingestellt, beispielsweise auf 10.000 Umdrehungen pro Minute. Der vorgeb- bare Wert entspricht also dem Sollwert bzw. der Führungsgröße des Re- gelkreises bzw. der Regeleinrichtung. Die momentane Drehzahl des Elektro- motors ist die Regelgröße bzw. der Istwert.

Als Elektromotor kann eine an sich bekannte Asynchronmaschine eingesetzt werden.

Durch die adaptive Drehzahlregelung bzw. Drehzahlsteuerung des Motors entsteht eine Innenrüttelvorrichtung mit unbegrenzter Laufzeit an Luft. Des- sen Antrieb kann dabei wesentlich stärker gewickelt werden, da die Dreh- zahl im Wesentlichen konstant gehalten wird und so Überhitzungen vermie-

den werden. Durch die stärkere Wicklung des Motors gegenüber bisher ver- wendeten Elektromotoren in bekannten Innenrüttelvorrichtungen wird eine hohe Drehstabilität der Rütteleinheit im Verdichtungsbetrieb in Beton er- reicht. Somit sind keine Thermoschalter mehr nötig, die bei bekannten In- nenrüttelvorrichtungen dafür sorgen, dass der Elektromotor bei Überhit- zung, beispielsweise beim Betrieb an Luft, abgeschaltet wird. Dies führt zu einer Reduzierung der Herstellungskosten und zur Verhinderung von Aus- fallzeiten beim Betrieb von Innenrüttelvorrichtungen. Ein Bediener muss nicht warten, bis eine überhitzte Innenrüttelvorrichtung bzw. ein überhitzter Elektromotor abgekühlt und wieder betriebsbereit ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Innenrüttelvor- richtung mit einem Elektromotor wird die Drehzahl des Elektromotors auf einen fest vorgebbaren Wert gesteuert und/oder geregelt. Das heißt, die Drehzahl des Elektromotors bleibt unabhängig vom Belastungszustand im Wesentlichen konstant.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnun- gen ersichtlich. Es zeigen : Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung ; und Fig. 3 einen Regelkreis zur Regelung der Drehzahl des Elektromotors.

Fig. 1 zeigt einen Innenrüttler 1 mit einer Rüttelflasche 2, die an einem Ende eines Schutz-und Bedienungsschlauchs 3 befestigt ist. In der Rüttel- flasche 2 sind eine Unwucht-bzw. Schwingungsmasse und ein die Unwucht- masse antreibender Elektromotor angeordnet (nicht dargestellt). Am anderen Ende des Schutz-und Bedienungsschlauchs 3 ist ein Schaltergehäuse 4 be- festigt, das einen Ein-Ausschalter sowie einen Frequenz-Umrichter enthalten kann. Der Umrichter wird über ein Netzkabel 5 mit Strom aus einem Strom- netz versorgt und erzeugt in bekannter Weise aus dem Netzstrom eine Ver- sorgungsspannung und eine gegenüber der Netzfrequenz höhere Versor- gungsfrequenz für den Elektromotor in der Rüttelflasche 2.

In der Rüttelflasche 2 ist ein Beschleunigungssensor 6 angeordnet. Beim Be- trieb des Innenrüttlers 1 können mit dem Beschleunigungssensor 6 Vibra- tionen bzw. Schwingungen der Rüttelflasche 2 gemessen werden. Die Mess- werte werden über ein Messkabel 7 an einen Regler im Schaltergehäuse 4 übertragen. Der Regler regelt die Drehzahl des Elektromotors auf einen ver- änderlich vorgebbaren oder werksseitig fest vorgegebenen Wert. Die Rege- lung der Drehzahl erfolgt dabei über eine Veränderung der Versorgungs- spannung. Es ist auch möglich, dass die Regelung über die Veränderung der Versorgungsfrequenz erfolgt, oder es werden zur Regelung sowohl die Ver- sorgungsspannung als auch die Versorgungsfrequenz verändert.

Die Drehzahl des Elektromotors im Innenrüttler 1 aus Fig. 1 wird z. B. auf 10.000 Umdrehungen pro Minute geregelt. Durch den Regelkreis kann diese Drehzahl unabhängig vom Betriebszustand des Elektromotors im Wesentli- chen konstant gehalten werden. Insbesondere wird die Drehzahl sowohl beim Betrieb des Innenrüttlers 1 an Luft als auch beim Verdichtungsbetrieb mit der Rüttelflasche 2 in Beton auf den vorgegebenen Wert geregelt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Innen- rüttlers 1. Bei dieser Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor 6 au- ßerhalb der Rüttelflasche 2 angeordnet. Die Vibrationen der Rüttelflasche 2 werden dabei auf den Schutz-und Bedienungsschlauch 3 übertragen, und die Vibrationen des Schutz-und Bedienungsschlauchs 3 können mit dem Beschleunigungssensor 6 gemessen werden. Wie bei der ersten Ausfüh- rungsform werden die Messwerte des Beschleunigungssensors 6 über das Messkabel 7 an eine Auswerteeinheit im Schaltergehäuse 4 übertragen. Aus den Messwerten kann wie oben beschrieben die Drehzahl des Elektromotors bestimmt werden. Eine Regeleinrichtung regelt die Drehzahl des Elektromo- tors auf einen vorgebbaren Wert, beispielsweise auf 10.000 Umdrehungen pro Minute.

Fig. 3 zeigt einen Regelkreis zur Drehzahlregelung des Elektromotors der In- nenrüttelvorrichtung 1. Durch den Regelkreis wird eine Drehzahl x, die Re- gelgröße des Regelkreises, auf einen vorgebbaren Drehzahlwert w, dem Soll- wert des Regelkreises, geregelt. Die Drehzahl x wird dabei vom Beschleuni- gungssensor 6 erfasst. Eine vom Beschleunigungssensor 6 gemessene Dreh- zahl xM wird zusammen mit der vorgebbaren Drehzahl w einem Regler R zu-

geführt. Der Regler R bestimmt eine Steuergröße u, die von einer Stellein- richtung S in eine Versorgungsspannung yl und eine Versorgungsfrequenz y2 umgeformt wird. Die Versorgungsspannung yl und die Versorgungsfre- quenz y2 steuern einen Motor M an. Auf den Motor M wirkt eine Störgröße z.

Die Störgröße z entspricht beispielsweise einer Last, die auf den Motor bei- spielsweise im Verdichtungsbetrieb in Beton wirkt. Als Regler R in Fig. 3 können beliebige bekannte Regler verwendet werden, die eine zuverlässige Regelung der Drehzahl x gewährleisten. Der Beschleunigungssensor 6 im Regelkreis von Fig. 3 kann auch ersetzt werden durch andere Erfassungsein- richtungen, die geeignet sind, die Drehzahl x des Motors zu bestimmen. Wie oben angegeben, kann beispielsweise ein Mikrofon oder ein einfacher Dreh- zahlmesser bzw. Drehzahlsensor zur Drehzahlmessung anstelle des Be- schleunigungssensors 6 verwendet werden.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung können vom Fachmann leicht ge- funden werden. Es können beispielsweise weitere Arten von Sensoren oder Messeinrichtungen verwendet werden, mittels derer eine Drehzahlerfassung des Motors möglich ist.