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Außenrüttler: Grundlagen und praktische Anwendungen
Rüttler Grundlagen und Anwendungen
Beton wird in Schalungen gegossen und gerüttelt, damit eingeschlossene Luft entweicht und der Beton verdichtet wird. Auch flüssige Schokolade wird durch Rüttler entlüftet, bevor sie in Formen gegossen wird und erkaltet. Die störenden Lufteinschlüsse verschwinden, wenn die Masse so bewegt und dadurch die Reibung zwischen den einzelnen Materialbestandteilen vermindert wird (Fließvorgang).
Auch Schüttgüter wie Sand, Zement, Kalk, Kohle, Getreide usw., die in Silos oder anderen Behältern lagern, müssen durch Rüttler in Bewegung versetzt werden, damit sie sich lockern und lösen und aus dem Behälter gut abfließen können. Bewegung von Massen ist auch beim Fördern von Schüttgütern auf Förderrinnen und beim Sieben mit Schwingsieben notwendig. Erzeugt wird diese Bewegung mit so genannten Außenrüttlern, die an der Rüttelvorrichtung, dem Auslauf der Silos oder der Förderrinne befestigt sind.
Rüttler Aufbau (Außenrüttler)
Der Außenrüttler ist ein Drehstrom-Asynchronmotor, bei dem an den Enden der Läuferwelle Gewichte exzentrisch angebracht sind, so genannte Unwuchten. Bei sich drehender Welle werden Fliehkräfte erzeugt. Die Größe dieser Fliehkräfte kann durch Verstellen der Unwuchten im Stillstand der Rüttler verändert werden. Die Unwuchten sind geteilt und können gegeneinander verdreht werden. Jedes Gewicht erzeugt bei Drehung einen Fliehkraftvektor, dessen Richtung durch den Drehpunkt (Läuferwellenmitte) und den Schwerpunkt der Unwucht festgelegt ist.
Da sich die Gesamtfliehkraft als Resultierende dieser Fliehkraftvektoren ergibt, kann man durch Verdrehen der Gewichte die Gesamtfliehkraft vergrößern oder verkleinern (s. Abb. 2 und 4). Außenrüttler können Fliehkräfte bis 100 kN und mehr erzeugen. Um trotz der rauen Einsatzbedingungen hohe Standzeiten der Außenrüttler zu erzielen, haben die Motoren schwingungsfeste, hochtemperaturfeste Statorwicklungen, Spezial-Wälzlager mit Hochleistungsschmierfetten und schwingungsfeste Anschlusskabel.
Rüttler Funktionsweise
Die Fliehkräfte, die der Rüttler erzeugt, versetzen nun die Rüttelvorrichtung (Tisch, Schalung, Form, Rinne) und die Masse, z. B. den Beton, in Schwingungen. Die Größe der erzeugten Fliehkraft und die Masse der Einrichtung, an die der Außenrüttler fest angeschraubt ist und die er in Schwingungen versetzen soll, bestimmen die Größe der Schwingungsbreite.
Die Schwingungsbreite s ist der gesamte Ausschlag (Doppelamplitude), der während einer ganzen Schwingung an einer Stelle der Rütteleinrichtung auftritt.
Schwingungsformen der Rüttler
Da die umlaufenden Gewichte Fliehkräfte in periodisch wechselnden Richtungen erzeugen, rufen sie kreisförmige, lineare oder elliptische Schwingungen hervor. Ein Außenrüttler allein erzeugt grundsätzlich kreisförmige Schwingungen, während zwei gleiche, parallel angeordnete und gegenläufig drehende Außenrüttler lineare Schwingungen erzeugen.
Kreisförmige Schwingung
Der Rüttler bewegt radial in allen Richtungen die gleiche Masse, das heißt die Schwingungsbreite s ist in allen Richtungen gleich, es entsteht eine kreisförmige Schwingung.
Lineare Schwingung
Zwei gleiche Außenrüttler sind parallel zueinander angebracht und drehen gegenläufig. Durch die eintretende Synchronisation heben sich die gegeneinander gerichteten Kräfte auf, die gleichgerichteten addieren sich. So entsteht eine lineare Schwingung.
Beim Fördern erzeugen z. B. zwei gegenläufig angebrachte Außenrüttler eine Wanderbewegung des Fördergutes in eine Richtung (lineare Bewegung). Die einzelnen Fördergutteilchen oder -stücke werden unter einem bestimmten Wurfwinkel dauernd so angestoßen, dass eine Kette von Mikrowurfbewegungen entsteht.
Elliptische Schwingung
Ein Rüttler ist allein asymmetrisch an einer beliebigen Stelle einer Form angebracht, z. B. am Ende eines T-Trägers. In den verschiedenen Richtungen muss er unterschiedlich große Massen bewegen. Bei großer Masse wird die Schwingungsbreite klein, bei kleiner Masse wird sie groß. Die unterschiedlichen Schwingungsbreiten erzeugen so eine elliptische Schwingung.
Rüttlertypen
Es gibt so genannte Normalfrequenzrüttler mit 1000, 1500 oder 3000 Schwingungen pro Minute bei einer Netzfrequenz von 50 Hz und Hochfrequenzrüttler mit 6000 oder 12000 Schwingungen pro Minute bei einer Betriebsfrequenz von 200 Hz. Welcher Rüttler bzw. welche Schwingungszahl gewählt wird, hängt ab vom jeweiligen Einsatzfall (Verdichten, Lockern, Fördern), von der zu bewegenden Rütteleinrichtung (Steifigkeit, Gewicht) und dem zu bearbeitenden Material (Eigenschaften, Gewicht).
Grundsätzlich gilt, dass bei gleicher Fliehkraft eine niedrigere Rüttlerfrequenz eine größere Schwingungsbreite erzeugt und umgekehrt eine hohe Rüttlerfrequenz eine kleinere Schwingungsbreite bewirkt. So sind z. B. Rüttler mit 1000 und 1500 Schwingungen/min wegen ihrer verhältnismäßig großen Schwingungsbreiten zum Sieben und Fördern grobkörniger Stoffe geeignet.
Außenrüttler mit 3000 Schwingungen/min haben sich beim Lockern und Lösen oder für das Fördern feinkörniger Stoffe bewährt. Hochfrequenz-Außenrüttler mit 6000 oder 12000 Schwingungen/min sind hervorragend zur Verdichtung feinkörniger Stoffe geeignet, da sie durch hohe Frequenz und geringe Amplitude die Feinstanteile besonders stark anregen. Das bedeutendste Einsatzgebiet der Hochfrequenzrüttler ist die Betonverdichtung. Außenrüttler mit 6000 Schwingungen/min erzeugen größere Tiefenwirkung und verursachen weniger Lärm als solche mit 12000 Schwingungen/min.
| Rüttlertyp | Elektrische Antriebsfrequenz | Polpaarzahl | Schwingungs- (Dreh-) zahl | Mechanische Schwingfrequenz |
|---|---|---|---|---|
| Hochfrequenz-Außenrüttler (HF) | 200 Hz 200 Hz | 1 2 | 12000 1/min 6000 1/min | 200 Hz 100 Hz |
| Normalfrequenz-Außenrüttler (NF) | 50 Hz 50 Hz 50 Hz | 1 2 3 | 3000 1/min 1500 1/min 1000 1/min | 50 Hz 25 Hz 16,66 Hz |
Polpaarzahl × 2 = Polzahl
Die Arbeitsweise des Rüttlers: Einsatzgebiete
Verdichten von Beton in großflächigen Schalungen
Bei diesem Einsatzfall erzeugen die Außenrüttler Schwingungen, die in das Profil (Rüttlerträger), an dem sie angebracht sind, eingeleitet werden. Die Schwingungen werden von weiteren Versteifungsträgern an die Schalhaut und von dort in den Beton weitergegeben.
Mehr zum Verdichten von Beton in Fertigteilwerken →
Verdichten von Stoffen mit kleineren Rütteleinrichtungen
Schüttgüter aller Art können zum Beispiel mit einem kleinen Rütteltisch verdichtet werden, auf dem die Behälter oder die Formen befestigt sind. Zwei Außenrüttler werden gegenläufig drehend unter der Tischplatte befestigt. Sie versetzen den ganzen Tisch in lineare Schwingungen.
Mehr zum Verdichten von Schüttgütern →
Lockern und Lösen von Schüttgütern in Bunkern und Silos
Der am Silo (Bunker) angebrachte Außenrüttler bringt die Silowand örtlich zum Schwingen, sodass Schüttgutbrücken zum Einsturz gebracht werden.
Fördern und Sieben von Schüttgütern mit Schwingrinnen und Schwingsieben
Rüttler dienen in der Fördertechnik zum Transport von Schüttgütern. Dabei werden sie meist paarweise (gegenläufig drehend) unter einem bestimmten Anstellwinkel an einer Förderrinne eingesetzt.
Häufige Fragen
Was ist ein Außenrüttler?
Ein Außenrüttler ist ein Drehstrom-Asynchronmotor, bei dem an den Enden der Läuferwelle Gewichte exzentrisch angebracht sind, so genannte Unwuchten. Bei sich drehender Welle entstehen Fliehkräfte, die die Rüttelvorrichtung und das Material in Schwingungen versetzen.
Wie verstellt man die Fliehkraft eines Außenrüttlers?
Die Unwuchten sind geteilt und können im Stillstand gegeneinander verdreht werden. Da sich die Gesamtfliehkraft als Resultierende der einzelnen Fliehkraftvektoren ergibt, wird sie durch Verdrehen der Gewichte größer oder kleiner.
Welche Schwingungsformen erzeugen Außenrüttler?
Ein einzelner Außenrüttler erzeugt grundsätzlich kreisförmige Schwingungen. Zwei gleiche, parallel angeordnete und gegenläufig drehende Außenrüttler erzeugen lineare Schwingungen. Ein asymmetrisch angebrachter Rüttler, der in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Massen bewegt, erzeugt elliptische Schwingungen.
Was ist der Unterschied zwischen Normalfrequenz- und Hochfrequenz-Rüttlern?
Normalfrequenz-Rüttler arbeiten mit 1000, 1500 oder 3000 Schwingungen/min bei 50 Hz Netzfrequenz und erzeugen größere Schwingungsbreiten, geeignet zum Fördern, Sieben, Lockern und Lösen. Hochfrequenz-Rüttler arbeiten mit 6000 oder 12000 Schwingungen/min bei 200 Hz und eignen sich vor allem zur Verdichtung feinkörniger Stoffe, insbesondere von Beton.
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