DE19952701A1 - Technisch in Bezug auf Lebensdauer und damit auch Kosten optimierter Innenvibrator (=Innenrüttler) zur Betonverdichtung - Google Patents

Abstract

Fig. 14 zeigt als letztes eine Zusammenstellung der Erfindung in ihrer Gesamtheit, nämlich den technisch in Bezug auf Lebensdauer und damit auch Kosten optimierten Innenvibrator (= Innenrüttler) zur Betonverdichtung 65 mit der reibverschweißten, unteren Verschlußkappe 29, den Rillenkugellagern 38, 39 und 40 für die voneinander getrennten Unwucht 36 und neu gefertigten Läufer 37, der zweiteiligen Kupplung 41/42, dem Temperatur-Überwachungs- und Sicherungs-Modul 63 mit den Thermoschaltern 62 und den elektrischen Klemmkontakten 64, dem verklebten, oberen Verschlußteil 25, dem Sicherungs- und Montage-Schweißpunkt 68, die elektrischen Leitungen 61, den von der Schlauchschelle 66 gehaltenen Schutzschlauch 4 und den Haltesicherungs-Verdickungen 67, dem ca. 3/4 der Gesamtlänge bedeckenden Elastomer-Schutzmantel 32, den als Längsschlitz ausgebildeten Kühlöffnungen 35 und dem jetzt vergrößerten Ölraum 5.

Description

Einführung und kurze Marktbetrachtung

Um die optimale Verfestigung von Beton gewährleisten zu können, wurden mehrere Technologien entwickelt und sind seit langem bekannt. Eine davon ist die Verwendung von Beton-Innenverdichtern, die durch ihre mittels eines Elektromotors erzeugten Vibrationen den Beton verfestigen, Hohlräume vermeiden, die Bestandteile besser verteilen und damit auch besser binden. Derzeit jedoch stagniert der Markt und es herrscht ein reiner Verdrängungswettbewerb der Konkurrenten, da er eine gewisse Sättigung erreicht hat und die Großbaustellen immer weniger werden. Die fortschreitende Entwicklung der chemischen Betonverfestigung hat ebenfalls ihren Anteil an dieser Entwicklung. In den sogenannten Entwicklungsländern wäre zwar nach wie vor Bedarf, diese stehen jedoch bekanntermaßen unter großem Kostendruck.

Stand der Technik

Die sogenannten Innenvibratoren, um die es hier geht, bestehen derzeit aus 2 Hauptbaugruppen, dem Vibrationskörper und dem Schutzschlauch. Letzterer hat wenig konstruktives Potential und auch wenig Einfluß auf die Kosten, deshalb beschäftigt sich diese Erfindung ausschließlich mit dem Vibrationskörper. Dieser besteht im Prinzip aus:

• - Gehäuse
• - Statorpaket
• - Motorläufer mit Unwucht
• - Lagerung

welche in einer von mehreren möglichen Ausführungen in

Fig.

1 dargestellt werden, und zwar mit dem ungeteilten, außen gehärteten Gehäuserohr

1

, der in ein Gewinde eingeschraubten Verschlußkappe

2

(wegen dem Verschleiß an dieser Stelle in massiver Ausführung) und dem ebenfalls in ein Gewinde eingeschraubten Oberteil

3

, an welches der Schutzschlauch

4

mit den elektrischen Anschlußleitungen befestigt ist. Die Verschlußkappe

2

bildet den Ölraum

5

und hat neben der Aufgabe des Abdichtens gegenüber der Betonschlempe auch gleichzeitig noch die Funktion als auswechselbares Verschleißteil und Aufnahme einer Gummikappe, die die empfindlichen Sichtbeton-Schalungsbretter vor Beschädigungen schützen soll. Im Inneren befindet sich die für den Läufer

11

bestimmte, dreigeteilte Lagerung

6

sowie das zwischen dem Motor und dem Schutzschlauch

4

sich befindende Elektro-Anschlußstück

7

. Der eigentliche Motor besteht aus dem Statorpaket

8

mit den Wickelköpfen

9

und

10

, sowie dem beweglichen Motorläufer

11

, an dessen anderem Ende die Unwucht

12

befestigt (geschraubt, geschmiedet, gegossen) ist. Im Wickelkopf

10

befinden sich meist ein bis drei Thermoschalter, um ein Überhitzen und damit eine Beschädigung des Motors zu verhindern.

Fig. 2 zeigt, etwas übertrieben dargestellt, die halbe Schwingweite 13 sowie den Schwingweitenverlauf 14, der an der Spitze der Verschlußkappe 2 sein Maximum erreicht und im 1. Schwingungsknoten 15 gleich 0 ist, d. h. dort gibt es quasi keine Bewegung und damit auch keine Beanspruchung, die ja aus der Reibung mit dem Beton und aus der Kinetik selbst entsteht. Der Verschleißverlauf 16 hat ebenfalls sein Maximum an der Spitze der Verschlußkappe 2 und zeigt aber auch, daß der Verschleiß am Punkt 17 bereits so gut wie 0 ist. Dieser Punkt 17 befindet sich in etwa bei ¾ der gesamten Gehäuselänge und wird für die Erfindung später noch einmal von Bedeutung sein.

Fig. 3 zeigt die beiden Gewinde 18 für die ebenso wie das Gehäuse 1 gehärtete Verschlußkappe 2 und das Oberteil 3. Um den Verschleiß zu Reduzieren, verwendet man meist gehärtete Oberflächen oder ab und zu eine harte Metallbeschichtung, die aber bei Stößen gegen die Schalungsbretter leicht abplatzen kann. Da auch die Schalungsbretter vor Beschädigung durch den Innenrüttler geschützt werden müssen (bei Sichtbeton sieht man sonst Beulen) ist im Bereich der Verschlußkappe 2 eine Gummi-Überzieh-Verschlußschutzkappe 19 aufvulkanisiert ist.

Eine weitere gängige, aus nur 2 Teilen bestehende Gehäuseausbildung zeigt Fig. 4 mit dem Gehäuseunterteil 20, dem Gehäuseoberteil 21 und der Gewindeverbindung 22. Beide Teile sind komplett gehärtet (obwohl wir gesehen haben, daß der Verschleiß nicht überall vorhanden ist), die Gummi-Verschlußkappe 19 ist ebenfalls vorhanden.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, daß

• - Das gesamte Gerät einer sehr hohen Beanspruchung ausgesetzt ist
• - Verschiedene Teile jedoch wesentlich geringer oder so gut wie gar nicht beansprucht werden
• - Der einfache Arbeiter trotz Betriebsanweisungen oftmals nicht in der Lage ist, den unvermeidlichen Verschleiß richtig zu erkennen und zu beurteilen, bevor es zu größeren Beschädigungen kommt
• - Die Kontrolle durch Meister oder Vorarbeiter wegen Personalmangel kaum stattfindet und teuer ist
• - Stillstandszeiten durch Geräte-Ausfälle noch teurer sind, gerade bei Großbaustellen (Folgekosten!)
• - Durch den Ausfall von billigen Kleinteilen teure, große Bauteile kaputt gehen
• - Nach einer Reparatur oft ein anderes Bauteil seine Lebensdauer beendet und das ganze Gerät erneut repariert werden muß, was wiederum zu Ausfallzeiten führt
• - Das konstruktive Vorsehen von Einzelteil-Reparaturmöglichkeiten das Gesamtgerät unnötig verteuert
• - Speziell in diesem Fall des Innenrüttlers Reparaturen generell sehr teuer und arbeitsintensiv sind, oftmals auch Spezialwerkzeuge benötigt werden

Dieses Problem wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale der Erfindung gelöst, da zum einen durch die konstruktiven Veränderungen bei der Erfindung schwache und anfällige Teile gestärkt und funktionell von den weniger anfälligen getrennt werden und zum anderen die Teile, die viel zu aufwendig in der Herstellung sind oder von ihrer Auslegung her über eine zu große und damit unnötige (und auch unnötig teure) Lebensdauer verfügen, "einfacher" ausgeführt werden. Dies führt zu einer Harmonisierung der Teile untereinander und der heute in Industrie und Wirtschaft weit verbreiteten Möglichkeit, nicht mehr teuer und lange reparieren zu müssen, sondern eine günstige Einheit billig und schnell komplett austauschen zu können. Die Erfindung basiert demnach auf dem Motto "So viel wie nötig, aber so wenig wie möglich", die Kosten werden durch diese technischen Neuerungen deutlich gesenkt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 2 ermöglicht es, daß man auf eine Verschraubung von Verschlußkappe und Gehäuse oder auch von 2 Gehäusehälften verzichten kann, indem beide mit einer dauerhaften Schweißverbindung zusammengefügt werden. Diese Verbindung ist absolut dicht und unverlierbar. Damit entfällt jede Art von Dichtung, Halterung oder Sicherungsfixierung, z. B. durch einen zusätzlichen Schweißpunkt. Es ist kein kontrolliertes Anzugsmoment wie bei derart beanspruchten Gewinden mehr nötig. Als Schweißart kommt das Reibschweißen zur Ausführung, wobei mindestens eines von beiden zu verbindenden Teilen in schnelle Drehung versetzt wird und die entstehende Reibung bei dem folgenden Aneinanderdrücken die nötige Hitze zur "Verschmelzung" liefert, sobald beide Teile wieder ruhen. Andere Schweißarten, auch per Hand, sind ebenfalls möglich. Die Kostensenkung für die Erfindung wird durch einfachere Montage und die Verwendung von günstigeren Teilen (die auch noch besser und vielfältiger funktionieren) erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 3 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 3 ermöglicht es, daß das Oberteil nicht mehr mit dem Gehäuse verschraubt werden muß, sondern geklebt wird. Dies wird durch die Tatsache möglich, daß die Verklebung an der Stelle gewählt wurde, an der sich der erste Schwingungsknoten befindet, in dem die Schwingweite gegen 0 geht und somit keine Bewegung, d. h. auch so gut wie keine Beanspruchung durch die Beschleunigung stattfindet. Als Drehmomentabstützung für das zu fixierende Statorpaket ist das Oberteil mit mindestens einer "Nase" versehen, die in eine Nut im Statorpaket geführt wird. Somit entsteht über die Verklebung zwischen Oberteil und Gehäuse auch eine direkte Verbindung zwischen Statorpaket und Gehäuse, welche die auftretenden Kräfte und Drehmomente aufnimmt. Darüber hinaus ist das Oberteil mit einer Nut zur Aufnahme eines O-Rings (Dichtung) versehen. Normalerweise ist die Verklebung völlig dicht, es kann jedoch durch menschliche Fehler beim Verkleben zu Undichtigkeiten (Eindringen von Beton-Schlempe oder Austritt von Öl) kommen, denen der O- Ring dann sicher entgegenwirkt. Als letzte Maßnahme wird ein Schweißpunkt angebracht, der gleichzeitig als Sicherung gegen unbeabsichtigte Lockerung und Montagehilfe (Halten während der Trocknungszeit) dient. Am Schlauchanschluß können sich zwei Verdickungen befinden, um den zwischen beiden mit einer "Schlauch­ schelle" befestigten Schutzschlauch vor dem Lösen und Abrutschen zu hindern. Die Kostensenkung für die Erfindung wird durch einfachere Montage und die Verwendung von günstigeren Teilen (die auch noch besser und vielfältiger funktionieren) erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 4 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 4 ermöglicht es, daß die dauerhaft geklebte Verbindung nach Schutzanspruch 3 z. B. im Falle eines Defekts des Geräts bereits vor der Auslieferung an den Kunden zum Zwecke einer "Notreparatur" trotzdem durch das Entfernen des Sicherheitsschweißpunkts (Flexen) und Erhitzen der Verklebung (Schweißflamme) ohne jede Beschädigung wieder geöffnet werden kann. Ein 100%iges Verschließen wiederum durch Kleben ist danach auf jeden Fall ohne jegliche Probleme erneut möglich. Diese technische Möglichkeit der "Notnachbesserung" senkt damit auch die Kosten des einzelnen Geräts der Erfindung, da frühzeitige Ausfälle vermieden werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 5 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 5 ermöglicht es, daß das Gehäuse nicht mehr aus Verschleißgründen gehärtet sein muß und auch auf eine Gummischutzkappe zum Schutz der Beton-Schalungswände verzichten kann, da der Verschleißschutz nun durch einen kompletten Mantel aus hochverschleißfesten Kunststoff-Elastomeren übernommen wird und dieser zusätzlich und gleichzeitig die Schalungswände vor Beschädigungen durch die Rüttelbewegungen des Geräts schützt. Dies war vorher nicht der Fall. Nachdem es nun einen "externen" Verschleißschutz gibt, müssen Bauteile wie die untere Verschlußkappe oder das Gehäuse nicht mehr so massiv ausgeführt werden. Das ist billiger, spart Gewicht, es muß weniger Masse bewegt werden, es steigt sogar die Verdichtungsleistung und die Handlichkeit. Die Verschleißdauer der richtigen Elastomere beträgt ca. das 3-fache von der des gehärteten Stahls. Die Höhe des Mantels beträgt, von unten gesehen, ca. ¾ der Länge des Gesamtgehäuses, da zum einen ab diesem Punkt (wie bereits gezeigt wurde) der Verschleiß gegen 0 geht, ein Schutz somit nicht mehr nötig ist, und zum anderen der Bereich des Gehäuses, unter dem sich die oberen Lager bzw. auch die oberen Wickelköpfe des Stators inkl. der Thermoschalter befinden, ständig vom Umgebungsmedium (Beton) gekühlt werden muß und somit frei von einer Ummantelung. Die Schichtdicke beträgt ca. 2-3 mm, die Verdichtungsleistung wird dadurch nicht geschmälert, der Gesamtdurchmesser bleibt gering. Über die Schichtdicke läßt sich als Zusatzfunktion die Verschleißdauer (= Lebensdauer) steuern und an die der inneren Bestandteile der Erfindung anpassen. Als weitere Funktion kann die äußere Form des Mantels (im Normalfall rund) derart ausgestaltet sein, daß eine leichte Wendelform mit Hilfe der rotierenden Eigenbewegung der Erfindung immer wieder kühles Umgebungsmaterial (Beton) an die wärmeempfindlichen Gehäusestellen fördert und sich die Kühlung in diesem Falle aktiver und damit auch wirkungsvoller als bis jetzt gebräuchlich, gestaltet. Ebenfalls zum Zwecke der Kühlung sind im Bereich der mittleren Lager bzw. des unteren Wickelkopfs Längsschlitze im Mantel angebracht, um den guten Kontakt und damit auch den Wärmeaustausch zwischen Kühlmedium (Beton) und dem Gehäuse zu gewährleisten. Als letzte Funktion kann das Elastomer in beliebigen Farben hergestellt und somit die Firmenfarben des jeweiligen Produzenten (im Gegensatz zu einer abblätternden Lackierung) dauerhaft repräsentieren. Sogar der Firmenname könnte bereits bei der Herstellung auf dem Mantel als Relief mit abgebildet werden. Insgesamt gesehen, stellt auch diese technische Änderung eine nicht unbedeutende Kostensenkung bei der Erfindung dar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 6 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 6 ermöglicht es, daß sich der Verschleiß des Mantels auch für jeden Laien ganz unmißverständlich zeigt, wenn nämlich das farblich deutlich abgehobene Gehäuse (z. B. schwarz) unter dem verschlissenen Mantel (weiß) sichtbar wird. Bei herkömmlichen Geräten mußten der Verschleiß per Hand von meist nicht fachkundigen Arbeitern nachgemessen werden. Mit dieser unübersehbaren, "automatischen Verschleißanzeige" ist es nun möglich, den Verschleiß auch von nicht fachkundigem Personal unkompliziert und eindeutig zu identifizieren (auch während der Arbeit, wo keine Meßgeräte zur Verfügung stehen), das Gerät dann rechtzeitig zu wechseln, ohne große Ausfallzeiten in wichtigen Momenten zu produzieren. Dies senkt die Kosten durch Ausfälle auf Grund unsachgemäßer Handhabung und damit auch die Gesamtkosten der Erfindung.

Eine wertere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 7 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 7 ermöglicht es, daß man den bisher aus einem Teil bestehenden Läufer mit angegossener, angeschraubter oder angeschmiedeter Unwucht nun in zwei, den Funktionen entsprechenden Teilen ausführen kann. Bei Drehzahlen von ca. 12000 U/min wurden bisher gewaltige Biegekräfte von der Unwucht auf den Läufer übertragen. Die Folge waren Durchbiegungen am Läufer, die am Stator geschliffen haben. Dies führte zu Reibungswärme und dem Durchbrennen der ganzen Einheit, d. h. völlige Zerstörung. Nun aber leitet der Läufer über eine Kupplung das Drehmoment an die Unwucht weiter und ist selbst frei von Biegungen. Aus diesem Grunde kann nicht nur Durchbiegen und Durchbrennen vermieden, sondern sogar der Luftspalt zwischen Stator und Läufer deutlich verringert werden und damit der Wirkungsgrad des Motors deutlich gesteigert. Dies steigert den Wert und senkt gleichzeitig die Gesamtkosten der Erfindung. Die Unwucht kann nach wie vor aus einem Teil geschmiedet werden. Nur die Lagersitze müssen passend für die doppelte Lagerung noch überdreht werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 8 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 8 ermöglicht es, daß der Motorläufer, nachdem er von der Unwucht getrennt ist, nicht mehr als Einzelteil gefertigt werden muß, sondern jetzt als Teilstück eines größeren Loses und mit anderen, kostengünstigeren und auch präziseren Fertigungsmethoden hergestellt werden kann.

Für die Herstellung der Läufer gab es bisher zwei Haupt-Methoden: Erstens aus überdrehtem Vollmaterial, z. B. einem Schmiede-Rohling (Unwucht bereits mitgeschmiedet oder angeschraubt). Nach dem (wegen der Unwucht diffizilen) Drehen wird jedes Einzelteil mehrmals gefräst und umgespannt. Eine wünschenswerte Verdrallung der Nuten (Erklärung siehe unten) ist beim Fräsen kostenmäßig kaum darstellbar, wird deshalb bei der Verwendung eines Vollmaterial-Läufers vorwiegend beim Stator realisiert. In die entstandenen Nuten werden Kupferstäbe eingelegt, die Enden mit zwei Kurzschlußringen, damit der Stromfluß geschlossen ist, "verschlossen", und alles mit Lötpaste im Ofen verlötet. Die zweite Methode ist es, einzelne, sogenannte Läuferbleche (Scheiben) und die beiden Kurzschlußringe (an den Enden) auf einer "dünnen" Welle hintereinander aufzureihen, die sich darin befindenden Kanäle zu verdrallen und mit flüssigem Aluminium auszuspritzen (nur über kurze Längen möglich), die Kanäle inkl. der Ringe danach durch Überdrehen nach außen hin zu öffnen. Auf diese Weise werden auch Statoren hergestellt. Bei dieser Methode einsteht zwar eine gut weiterzuverarbeitende Einheit, es verschlechtert sich aber das Verhältnis der Läuferlänge zum Läuferdurchmesser (des stabilen Teils) von ca. 9/1 auf ca. 18/1.

Die erste Methode ist besonders kostenintensiv und ergibt schlechte Starteigenschaften des Läufers, bei der zweiten entstehen zusätzliche Biegebelastungen durch den geringen Durchmesser der Welle, die zu den elektromagnetischen Kräften zu addieren sind. Diese wiederum haben negativen Einfluß auf den Luftspalt zwischen Läufer und Stator (vergrößern diesen) und verringern damit die Leistung des Motors.

Die Erfindung soll nun beide Nachteile gleichzeitig vermeiden und auch eine kostengünstigere Herstellart ermöglichen.

Die neue Methode ist es nun, die verdrallten Nuten entweder durch eine dem Außenräumen ähnliche Bearbeitung oder bereits beim Herstellen des Profils durch Strangpressen herzustellen. Möglich wird dies folglich erst durch die getrennte Fertigung und Ausführung von Unwucht und Läufer. Bei der ersten Variante werden entweder Rohlinge mit der ungefähren Endlänge oder sogar ganze Stangen benutzt, deren Länge ein Vielfaches der eines Einzelstückes ist, und die aus beliebig handelsüblichem, aber elektrisch leitendem Stahl bestehen. Auch bei der zweiten Variante können Stangen mit dieser Länge entstehen. Die Nuten sind also in den Stangen bereits vorhanden, am besten mit einer nach innen sich vergrößernden Schwalbenschwanzform, um dem sich später darin befindlichen Material (Alu) einen besseren Halt gegen die beim Betrieb auftretenden Fliehkräfte zu bieten. Nun werden breite Ringnuten eingestochen, die später, mit Aluminium gefüllt, die Funktion der Kurzschlußringe haben. Jetzt wird auf einer handelsüblichen Druckgußmaschine, allerdings mit einem neuen Spezialwerkzeug für kontinuierliche Stangenfertigung, das Aluminium (wegen seines niedrigen Schmelzpunkts) in einem einzigen, kombinierten Press- und Knetvorgang eingespritzt um gleichzeitig sowohl das Gefüge zu verdichten als auch die Haftung des Aluminiums zu erhöhen. Danach werden sämtliche Passungen und Lagersitze gedreht. Dies wird erst bei der neuen Methode mit der nötigen Präzision möglich, da sich keine unwuchtigen Teile mehr am Läufer befinden. Danach werden die Einzelteile gemäß ihrer endgültigen Länge von der Stange abgestochen oder haben je nach Ausgangsstangenlänge bereits das Endmaß. Die Nase für die Kupplung zur Unwucht kurz angefräßt - fertig!

Um beim Elektro-Motor gute Starteigenschaften zu erzielen, vermeidet man es bewußt, daß die Magnetfeld erzeugenden, stromführenden Leitungen des Läufers und des Stators parallel zueinander verlaufen, da sie dann evtl. im "toten Winkel" zueinander stehen bleiben könnten und den "Totpunkt" beim Start nicht aus eigener Kraft überwinden können. Dies bedeutet, daß also die Nuten des Läufers und Stators leicht gegeneinander verdrallt sein müssen und nicht parallel sein dürfen. Folglich kann dies entweder beim Läufer oder beim Stator der Fall sein, je nachdem ob man bei der Produktion des Läufers oder des Stators weniger Aufwand und Kosten hat. Kann die Verdrallung also bereits beim Läufer realisiert werden, ist dies zweifelsfrei die technisch bessere und kostengünstigere Lösung. Mittels dieser technischen Neuerungen der "Serienfertigung" des Läufers ist eine Einsparung zu erzielen, die, genauso wie die erhöhte Lebensdauer durch geringere Biegebeanspruchung die Gesamtkosten der Erfindung deutlich senkt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 9 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 9 ermöglicht es, daß der Läufer, nachdem er nicht mehr den Biegekräften durch die Unwucht unterliegt, in sehr viel günstigeren Rillenkugellagern und nicht mehr in teuren Rollenlagern gelagert werden muß. Auch für die Unwucht trifft dies zu. Die Beanspruchung ist hier zwar größer, aber man muß ja nun keine Rücksicht mehr auf den entkoppelten Läufer nehmen und die Rundlauftoleranzen sind für die Unwucht selbst natürlich ebenfalls viel größer. Somit passen sich die Lager in ihrer Lebensdauer z. B. dem Gehäuse(-Verschleiß) deutlich besser an und müssen nicht wegen der Rundlaufgenauigkeit des Läufers quasi überdimensioniert und somit auch überteuert sein. Eine Senkung der Gesamtkosten der Erfindung ist die Folge.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 10 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 10 ermöglicht es, daß die oft sehr früh kaputt gehenden (zum Teil schon bei der Herstellung und Montage) und im Stator eingegossenen Thermoschalter, getrennt von diesem ausgeführt werden und somit ihre Lebensdauer erhöhen und der der anderen Bauteile anpassen. Die heute gängige Methode zur Absicherung des Stators gegen Durchbrennen ist es, einen oder mehrere Temperaturschalter, die eine Kombination aus Überwachung und Sicherung darstellen, in den durch den Betrieb am heißesten werdenden Teil des Statorpakets, den Wickelkopf einzuflechten und unter großem Druck mit heißem, flüssigem Kunststoff, mit einzuspritzen. Diese Art der "Befestigung" ist für die Bauteile schon vor der Inbetriebnahme eine große physikalische Beanspruchung, bei der sie oft schon vor Inbetriebnahme kaputt gehen. Die durch ihre "Kleinheit" geringe Robustheit der Temperaturschalter ist damit ein immenser Nachteil für die Lebensdauer des Statorpakets, da sie bereits beim Einbau zu großen Ausschußquoten führt und, da eine Nachbesserung nicht möglich ist, eine erhebliche Verteuerung des einzelnen, funktionsfähigen Endprodukts "Statorpaket" und damit des gesamten Motors bedeutet. Bildet man nun die Thermoschalter vom Statorpaket getrennt aus, lassen die sich vor der Endmontage (dem endgültigen Verschließen des gesamten Innenvibrators) nochmals kontrollieren und gegebenenfalls einzeln ersetzen, was wiederum die Lebensdauer des gesamten Pakets an die der anderen Bauteile anpaßt und gleichzeitig die Produktionskosten der Erfindung durch die geringere Ausschußquote der Statoren gewaltig senkt.

Eine wertere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 11 angegeben. Eine Weiterbildung nach Schutzanspruch 11 ermöglicht es, daß die einzelnen Unteransprüche der Erfindung nicht nur bei dieser Erfindung durchgeführt werden können, sondern natürlich allgemein bei jedem herkömmlichen, bisher gebauten Innenvibrator. So kann man zum Beispiel durch das Überziehen eines normalen Innenvibrators mit einem neuen Elastomer-Mantel gemäß Schutzanspruch 5 ein Gerät mit "Superlebensdauer" erhalten, da sich die Lebensdauer des Mantels und die des normalen, gehärteten Gehäuses einander addieren. Die Kostenersparnis liegt dann nicht beim Hersteller, sondern beim Kunden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in mehreren Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Fig. 5 zeigt das neue Gehäuse 23, nun allerdings ohne die Gewinde 18. Der Außendurchmesser ist bereits fertig der Innendurchmesser hat ein leichtes Aufmaß, um z. B. durch Honen die Lagerpassungen zu erzeugen. Das untere, neue Verschlußstück 29 ist an der Reib-Schweißnaht 24 mit dem Gehäuse 23 fest und dicht verbunden und bildet das jetzt größere Ölreservoir 3 mit dem Anschlag für die unteren Lager 6. Gehäuse 23 und untere Verschlußkappe 29 müssen nicht mehr gehärtet sein.

Fig. 6 zeigt angedeutet das neue Gehäuse 23 und das neue Oberteil 25 mit dem an Punkt 26 verringerten Außendurchmesser. Dieser wurde deshalb reduziert, um das mit Kleber bestrichene Oberteil 25 in das Gehäuse 23 einführen zu können, besseren Halt und größere Dichtfläche auf diese Weise zu erzeugen und nicht Stoß auf Stoß verkleben zu müssen. Durch das Ineinanderschieben kommt Punkt 27 auf Punkt 28 zu liegen. Dort wird als Montagehilfe (um die Verklebeung während des Aushärtens nicht zu bewegen und damit zu brechen) und als zusätzliche Sicherung gegen ungewolltes Lösen ein Schweißpunkt gesetzt, der Gehäuse 23 und Oberteil 25 dann miteinander ebenfalls fest verbindet. Die "Nase" 30 greift in eine Nut des sich im Gehäuse 23 befindenden, bis jetzt noch nicht befestigten Statorpaket 8 ein und dient somit als dessen Drehmomentabstützung am Gehäuse 23 (da die Nase 30 über das Oberteil 25 und die Verklebung fest mit dem Gehäuse 23 verbunden ist). Die Nut 31 kann noch einen (nicht gezeichneten) O-Ring aufnehmen, der bei einem durch menschliches Versagen verursachten Klebefehler die Dichtigkeit garantiert.

Fig. 7 zeigt den Elastomer-Mantel 32 über dem Gehäuse 23. Im Bereich des Punktes 33 befinden sich angedeutet die Wickelköpfe 10 (mit den Thermoschaltern) des Stators 8 und die oberen Lager 6 des Läufers 11, die auf Grund ihrer Beanspruchung besondere Kühlung brauchen und deshalb nicht vom Mantel 32 bedeckt werden. Im Bereich des Punktes 34 befinden sich das obere Lager 6 der Unwucht 12 und das untere Lager 6 des Läufers 11 sowie die unteren Wickelköpfe 9 des Stators 8. Auch diese brauchen besondere Kühlung. Der Mantel 32 ist deshalb an Punkt 34 mit den Öffnungen 35 versehen, die den Kontakt zwischen dem Kühlmittel (= Umgebungs­ medium Beton) und dem Gehäuse 23 erlauben. Die bevorzugte Form wäre ein Lang- oder Rundloch, es sind jedoch alle Formvarianten möglich.

Fig. 8 zeigt die neue, getrennte Unwucht 36 und den neuen, getrennten Läufer 37, sowie das unter Unwuchtlager 38, das obere Unwuchtlager 39 und das untere der beiden Läuferlager 40. Alle Lager müssen nun auf Grund der beschriebenen, geringeren Beanspruchung nicht mehr als Rollenlager, sondern können als Rillenkugellager ausgeführt werden. Die "Nase" (Feder) 41 an der Unwucht 36 greift ohne weitere, feste Verbindung in die Nut 42 des Läufers 37 ein. Beide zusammen bilden eine Kupplung (hier in einer von mehreren Ausführungsformen dargestellt), die den Läufer 37 und die Unwucht 36 miteinander verbindet.

Fig. 9 zeigt noch einmal eine geschmiedete Unwucht 36, an der noch die Passungen für die Lagersitze 69 abgedreht werden müssen. Die angedeutete Nase 41 (für die Kupplung) an der Unwucht 36 muß gefräst werden. Ist die Nase 41 gegenüber dem Schwerpunkt der Unwucht 36 richtig herum gedreht wie in dieser Darstellung, überträgt sie nur das Drehmoment vom Läufer 37 auf die Unwucht 36, ohne den Läufer 37 mit den durch die Unwucht 36 verursachten Biegekräften zu belasten.

Fig. 10a zeigt den Biegeverlauf 43 durch die herkömmlichen, aus einem Stück bestehenden Läufer 11 und Unwucht 12. Fig. 10b zeigt den neuen Biegeverlauf 44 bei dem voneinander getrennten Läufer 37 und der Unwucht 36.

Die Fig. 11 stellen nochmals den Stand der Technik dar. Fig. 11a zeigt einen herkömmlich aus dem vollen gefrästen Läufer 11 mit den Kurzschlußringen 45, die die Nuten 46 (und das darin enthaltene Kupfer) unter­ einander verbinden. Fig. 11b zeigt ein einzelnes Läuferblech 47 mit den Kanälen (für das Alu) 48 und dem Loch 49 für die Achse des Läufers. Fig. 11c zeigt die Einzelbleche 47 aneinandergereiht als Paket 50 bereits mit den Kurzschlußringen 45. Fig. 11, da zeigt die Achse 51 in eingeschobenem Zustand. Der Durchmesser ist geringer als beim Vollmaterialläufer 11, da sie ja noch vom Läuferblechpaket 50 ummantelt werden muß. Die Folge ist noch­ mals geringere Biegestabilität des eigentlich jetzt aus Paket 50 und Achse 51 bestehenden "Gesamtläufers" 11.

Die Fig. 12 dokumentieren eine neue Fertigungsvariante für den neuen Motorläufer 37. Fig. 12a zeigt das gängige Ausgangs-Rundstahlmaterial 52, bei dem es nicht so sehr auf die Festigkeit ankommt, sondern auf die Leitfähigkeit. Fig. 12b zeigt bereits die nun über die ganze Standardlänge 58 der Stange 52 verdrallten Nuten 46, die in einem Arbeitsgang hergestellt wurden. Fig. 12c zeigt die beim Drehen eingestochenen Radialnuten 53, an deren Stelle sich später Lagersitze, Kupplungsnase 41 und Kurzschlußringe (ähnlich 45) befinden werden. Fig. 12d zeigt das Spezialwerkzeug 54, mit dessen Hilfe das flüssige Aluminium 55 unter Druck in einer Kombination aus Pressen und "Kneten" in die durch den Vortrieb 56 bewegten Nuten 46 und 53 eingebracht wird. Fig. 12e zeigt die mit Alu 55 ausgespritzte Stange 52. Gemäß den hier angedeuteten Konturen 57 für Lagersitze etc. wird das Werkstück durch Drehen weiterbearbeitet, wobei das überflüssige Alu 55 wieder abgenommen wird und somit nur in den Nuten und als Kurzschlußring 45 verbleibt. Schön zu sehen sind die noch am Stück sich befindenden Einzellängen 59. Fig. 12f zeigt schließlich die endgültige Fertiglänge 60 des neuen Läufers 37 nach dem Abstechen des Einzelstücks von der Stange 52. Deutlich ist hier auch die Nut 42 zu sehen. Sie stellt den zweiten Teil der Kupplung zwischen Läufer 37 und Unwucht 36 dar.

Fig. 13a zeigt als bisherigen Stand der Technik den oberen Wickelkopf 10 des Stators 8 sowie das elektrische Anschlußstück 7 und die darin enthaltenen Leitungen 61. Im Wickelkopf 10 sind ein bis drei Thermoschalter 62 mit eingegossen. Fig. 13b zeigt nun eine Neuerung, nämlich ein getrennt vom Wickelkopf 10 des Stators 8 angebrachtes Temperatur-Überwachungs- und Sicherungsmodul 63 mit den drei (für jede Phase einen) Thermoschaltern 62 und den elektrischen Leitungen 61, die den Strom über die drei (für jede Phase eine) Kontaktklemmen 64 zu den Anschlüssen am Wickelkopf 10 führen. Das Modul 63 kann über eine Nut und einen O-Ring als Dichtung verfügen.

Claims (11)

1. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator, dadurch gekennzeichnet, daß die eigentliche Konstruktion der Einzelteile sowie deren Fertigung und Montage unter technischen und kostenmäßigen Gesichtspunkten optimiert und als eine der Folgen davon die Lebensdauern der einzelnen Bauelemente derart aufeinander abgestimmt sind, daß sie alle einer sinnvollen Mindestlebensdauer entsprechen und bei einem danach folgenden Ausfall eines beliebigen, ersten Bauteils das ganze Gerät wirtschaftlich vertretbar, im Sinne eines "Wegwerf- oder Einwegprodukts" komplett ausgetauscht werden kann.

2. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schubanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Verschlußkappe des Gehäuses nicht mehr verschraubt, sondern dauerhaft verschweißt wird.

3. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (mit dem Anschlußstück zum Schlauchpaket hin) nicht mehr mit dem Gehäuse verschraubt, sondern dauerhaft verklebt wird.

4. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dauerhafte Verklebung des Anschlußstücks zum Schlauchpaket zum Zweck einer Notreparatur durch Erhitzen trotzdem gelöst und nachher wieder dauerhaft neu angebracht werden kann.

5. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse nun nicht mehr gehärtet sein muß, keine Gummi-Verschlußkappe mehr benötigt und von unten her gesehen, zu ca. ¾ der Länge und mit ca. 2,5 mm Schichtdicke mit einem hochverschleißfesten Kunststoff-Elastomer komplett ummantelt wird, für welches verschiedene Formgebungen möglich sind, die z. B. speziell der Kühlung des Geräts entgegenkommen.

6. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einer farblichen Absetzung von Gehäuse und dem Elastomer-Mantel nach Schutzanspruch 5 eine unübersehbare Verschleißanzeige ergibt.

7. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bisher einteilige Motorläufer nun nach seiner Funktion hin getrennt wird, und zwar in ein Läuferteil und ein Unwuchtteil, welche dann durch ein Kupplungselement verbunden werden.

8. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorläufer auf Grund seiner Trennung nicht mehr als Einzelteil, das alle Arbeitsschritte extra durchläuft, gefertigt werden muß, sondern z. B. aus Stangenvollmaterial in Serie gefertigt werden kann und durch das Fehlen jeglicher Unwuchtigkeiten beim Drehen größere Präzision errreicht.

9. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wegen der geringeren Einzelbelastung von Läufer und Unwucht nun Rillenkugellager anstatt Rollenlager verwendet werden.

10. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperaturüberwachung und Sicherheitsabschaltung für das Statorpaket getrennt von diesem ausführt.

11. Ein technisch in Bezug auf Lebensdauer und Kosten optimierter Innenvibrator nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder mehrere Schutzansprüche natürlich auch bei den bisher existierenden Geräten eingesetzt werden können und deren Qualität, Funktionalität, Lebensdauer und auch ihr Preis-/Leistungsverhältnis erheblich verbessern.