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Title:
CABLE ROLLER WITH A FREQUENCY CONVERTER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/056675
Kind Code:
A1
Abstract:
A frequency converter device (2) is integrated inside a cable roller, in such a manner that at least one socket (7) is supplied at special frequency. The socket (7) does not rotate when the cable (3) is wound or unwound on the drum (5). Furthermore, optimal cooling is created and the frequency converter device (2) is made of at least one frequency converter enabling a special frequency to be provided.

Inventors:
STEFFEN MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/014498
Publication Date:
July 10, 2003
Filing Date:
December 18, 2002
Export Citation:
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Assignee:
WACKER CONSTRUCTION EQUIPMENT (DE)
STEFFEN MICHAEL (DE)
International Classes:
H02G11/02; (IPC1-7): H02G11/02
Foreign References:
DE19722107C11998-10-01
Attorney, Agent or Firm:
Hoffmann, Jörg Peter (Innere Wiener Strasse 17, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kabelrolle, mit einem Rahmen (1), einer an dem Rahmen (1) befestigten Frequenzumformereinrichtung (2) für elektrischen Wechselstrom, die eine Eingangsfrequenz eines Netzstromes in mindestens eine Ausgangsfrequenz eines Sonderstromes umwandelt, einem die Frequenzumformereinrichtung (2) mit dem Netzstrom versorgen den Netzkabel (3), das mit der Frequenzumformereinrichtung (2) elektrisch verbunden ist, einer relativ zu dem Rahmen (1) drehbar gelagerten Trommel (5), auf der das Netzkabel (3) aufwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzumformereinrichtung (2) im wesentlichen ortsfest an dem Rahmen (1) angebracht ist.
2. Kabelrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenig stens eine von der Frequenzumformereinrichtung (2) gespeiste Steckdose (7) vorgesehen ist.
3. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Trommel (5) die Frequenzumformereinrichtung (2) umgibt und wenigstens einen Teil eines Gehäuses der Frequenzumformereinrich tung (2) bildet.
4. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeich net, dass die Frequenzumformereinrichtung (2) die Trommel (5) umgibt und wenigstens einen Teil eines Gehäuses der Trommel (5) bildet.
5. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Frequenzumformereinrichtung (2) wenigstens teilweise von einer Gehäusewand (10), die sich zwischen der Frequenzumformerein richtung (2) und der Trommel (5) befindet, umgeben ist, wobei sich Luft zur Kühlung in einem Zwischenraum zwischen der Gehäusewand (10) und der Trommel (5) befindet.
6. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Trommel (5) wenigstens teilweise von einer Gehäusewand (10), die sich zwischen der Frequenzumformereinrichtung (2) und der Trommel (5) befindet, umgeben ist, wobei sich Luft zur Kühlung in einem Zwischenraum zwischen der Gehäusewand (10) und der Frequenzumfor mereinrichtung (2) befindet.
7. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass die elektrische Verbindung zwischen der Frequenzumformerein richtung (2) und dem Netzkabel (3) über wenigstens zwei Schleifringeinrich tungen (6) realisiert ist.
8. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass eine Kühleinrichtung (11) zur Kühlung der Frequenzumfor mereinrichtung (2) vorgesehen ist.
9. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass die Frequenzumformereinrichtung (2) einen oder mehrere Fre quenzumformer aufweist.
10. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, dass wenigstens eine der Steckdosen (7) beim Drehen der Trommel ortsfest ist.
11. Kabelrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Rahmen (1) als Gestell zum Tragen der Trommel (5) ausgebildet ist.
Description:
Kabelrolle mit Frequenzumformereinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kabelrolle gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1.

Auf Baustellen werden häufig zur Betonverdichtung Innenvibratoren einge- setzt, deren Asynchronmotoren mit einer Sonderspannung und einer Son- derfrequenz versorgt werden müssen. Soll zum Beispiel ein in dem Innenvi- brator vorhandener Asynchronmotor mit einer angeschlossenen Unwucht eine Drehzahl von 12.000 U/min erreichen, ist bei einer 2-poligen Maschine eine Anregungsfrequenz von 200 Hz erforderlich. Das öffentliche Netz stellt jedoch lediglich eine Frequenz von 50 Hz zur Verfügung.

Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit Frequenzumformer einge- setzt, die meist mit Drehstrom versorgt wurden und aufgrund ihres hohen Gewichts sehr schwer zu handhaben waren. Bald wurde es möglich, durch Bereitstellung von entsprechender Leistungselektronik mit geeigneten Halb- leitern den Frequenzumformer zu miniaturisieren und auf diese Weise sein Gewicht von bespielsweise 60 kg auf 4 kg zu reduzieren. Ein derartiger leichter Frequenzumformer wurde aber weiterhin zwischen das Endgerät und einer zur Überbrückung größerer Entfernungen notwendige Kabeltrom- mel geschaltet. Bei der Bewegung des Endgerätes, bespielsweise des Innen- vibrators, zu verschiedenen Arbeitsstellen mussten daher der Frequenzum- former und zusätzlich die Kabeltrommel bewegt werden.

Aus der DE 197 22 107 Cl ist eine Kabelrolle bekannt, in die ein Frequen- zumformer integriert ist, so dass die Kabelrolle und der Frequenzumformer als Einheit bewegt werden können.

Fig. 1 zeigt eine derartige Anordnung mit einem Netzkabel 23, das auf einer Trommel 22 aufgewickelt ist, wobei die Trommel 22 von einem Gestell 25 ge- tragen wird. In die Trommel 22 integriert ist ein Frequenzumformer 24, der wenigstens eine Steckdose 21 mit einer elektrischen Sonderfrequenz ver- sorgt. An der Steckdose 21 ist ein bekannter Innenvibrator 20 mit einem Asynchronmotor angeschlossen. Solch eine Kombination von Kabeltrommel und Frequenzumformer hat aber den Nachteil, dass sich die Steckdosen 21 beim Auf-oder Abwickeln des Kabels mit der Trommel mitdrehen. Dadurch

kann das Zuleitungskabel für den Innenvibrator 20 verdreht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kabelrolle mit einer Fre- quenz-umformereinrichtung anzugeben, bei der die Handhabbarkeit eines Baustellengeräts in Verbindung mit der Kombination Kabelrolle und Fre- quenzumformereinrichtung verbessert, insbesondere das Kabelaufwick- lungssystem optimiert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in Patentanspruch 1 definiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Zusammenführen von Frequenzumformereinrichtung und Kabelrolle wird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass die Frequenzumfor- mereinrichtung im wesentlichen ortsfest an dem Rahmen der Kabelrolle an- gebracht ist. Dabei trägt der Rahmen die Frequenzumformereinrichtung, die Frequenzumformereinrichtung kann aber auch umgekehrt den Rahmen tra- gen. Ein Vorteil dabei ist die wesentlich geringere träge Masse der Trommel, was das Auf-oder Abwickeln des Netzkabels erleichtert.

An der Kabelrolle ist wenigstens eine von der Frequenzumformereinrichtung gespeiste Steckdose vorgesehen. Die elektrische Verbindung zwischen der Frequenzumformereinrichtung und dem Netzkabel wird durch wenigstens zwei Schleifringeinrichtungen bewerkstelligt. Vorteil dieser elektrischen Ver- bindung ist, dass wenigstens eine der Steckdosen beim Auf-bzw. Abwickeln des Netzkabels im wesentlichen ortsfest sein kann, das heißt, dass sich die Steckdose nicht mitdreht, was eine verbesserte Handhabung der an der Ka- belrolle angesteckten Geräte zur Folge hat, da man diese beim Kabelauf- oder-abwickeln nicht mehr abstecken muß, um ein Verdrillen der Zuleitung zu vermeiden.

Da die Frequenzumformereinrichtung aus mehreren Frequenzumformern be- stehen kann, sind die Steckdosen und somit Baustellengeräte mit unter- schiedlichen Sonderfrequenzen versorgbar.

Von Vorteil ist auch, wenn Bauteile, aus denen die verschiedenen Frequen- zumformer bestehen, in der Frequenzumformereinrichtung zusammengefasst

werden können. Das bedeutet, dass mehrere Frequenzumformer aus den sel- ben Bauteilen oder Bauteilgruppen bestehen können. Diese Ausführungs- möglichkeit spart Platz und kann dadurch ergänzt werden, dass je nach Ausführungsart die Trommel, auf der das Netzkabel aufgewickelt ist, die ei- nen oder mehrere Frequenzumformer umfassende Frequenzumformerein- richtung umgibt und wenigstens einen Teil eines Gehäuses der Frequenzum- formereinrichtung bildet, oder umgekehrt die Frequenzumformereinrichtung die Trommel umgibt und somit einen Teil eines Gehäuses der Trommel bil- det.

Zum besseren Schutz oder zur verbesserten Kühlung kann die Frequenzum- formereinrichtung oder die Trommel dabei von einer zusätzlichen Gehäuse- wand umgeben sein, die sich zwischen der Frequenzumformereinrichtung und der Trommel befindet, wobei sich Luft zur Kühlung in einem Zwischen- raum zwischen der Gehäusewand und der Frequenzumformereinrichtung oder der Trommel befindet.

Von Vorteil ist es, die Frequenzumformereinrichtung derart mit der Trommel zu kombinieren, dass eine möglichst gute Kühlung des Systems bewerkstel- ligt werden kann. Die Kühlung kann dabei durch gezieltes Anbringen von Luftschlitzen oder Kühlkörpern am Rahmen oder an der Frequenzumfor- mereinrichtung oder auch an der Trommel bewerkstelligt werden. Auch ist die Integration von Lüftern oder speziellen Kühlflüssigkeiten in die Kabelrol- le möglich.

Als eine besondere Ausführungsform der elektrischen Verbindung zwischen Frequenzumformereinrichtung und Netzkabel ist auch eine Kopplung wenig- stens zweier Induktivitäten oder wenigstens eines Kondensators denkbar.

Dadurch sind Möglichkeiten gegeben, eventuell auftretende Abnutzungser- scheinungen an der Schleifringeinrichtung zu umgehen.

Das Auf-oder Abwickeln des Netzkabels wird üblicherweise manuell bewerk- stelligt. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wickelt sich das Kabel durch Drehen der Trommel automatisch auf. Dazu kann das bekannte Prinzip der Kabelaufwicklung bei Staubsaugern verwen- det werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand vo Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine bekannte Anordnung mit einer Kabelrolle mit integriertem Fre- quenzumformer und einem angeschlossenen Innenvibrator ; Fig. 2 eine seitliche Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelrolle ; Fig. 3 eine seitliche Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelrolle ; Fig. 4 eine Frontansicht in Schnittdarstellung einer dritten Ausführungs- form der Kabelrolle ähnlich der Fig. 3 mit einer Frequenzumformereinrich- tung mit zwei Frequenzumformern ; Fig. 5 eine Frontansicht in Schnittdarstellung einer vierten Ausführungs- form der Kabelrolle ähnlich der Fig. 3 mit einer Frequenzumformereinrich- tung mit mehreren Frequenzumformern.

Fig. 6 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsge- maßen Kabelrolle ; Fig. 7 einen Ausschnitt A aus der Seitenansicht von Fig. 3 und Fig. 6.

Fig. 2 zeigt in seitlicher Schnittdarstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelrolle, mit einer mit einem Rahmen 1 im wesentli- chen ortsfest verbundenen Frequenzumformereinrichtung 2. Eine Trommel 5 ist um die Frequenzumformereinrichtung 2 angeordnet und drehbar um eine Achse 9 gelagert. Auf der Trommel 5 ist ein Netzkabel 3 aufgewickelt, das mit der Frequenzumformereinrichtung 2 über wenigstens zwei Schleifringe- inrichtungen 6 elektrisch verbunden ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Trommel 5 wenigstens einen Teil des Gehäuses der Frequenzumformereinrichtung 2 bilden. Dabei ist die Fe- quenz-Umformereinrichtung 2 von der Trommel 5 schützend umgeben. Es ist aber auch denkbar und entsprechend in Fig. 2 dargestellt, dass die Fre-

quenzumformereinrichtung 2 von einem eigenen Gehäuse umgeben ist, wo- bei sich Luft zwischen dem Gehäuse und der Trommel 5 befindet, um die Kühlung der Frequenz-umformereinrichtung 2 zu verbessern.

Der Netzanschluß erfolgt über einen am Ende des Netzkabels 3 vorgesehe- nen Netzstecker 4. Die Schleifringeinrichtungen 6, über die die elektrische Verbindung zwischen Frequenzumformereinrichtung 2 und dem Netzkabel 3 hergestellt ist, sitzen auf der Drehachse 9. Es ist aber auch denkbar, dass die Schleifringeinrichtungen 6 mit der Frequenzumformereinrichtung 2 fest verbunden sind und sich die Drehachse 9 zentrisch in den Schleifringein- richtungen 6 dreht. Die Frequenzumformereinrichtung 2 versorgt die am Rahmen 1 befestigten Steckdosen 7 mit mindestens einer Sonderfrequenz, das heißt es sind auch Steckdosen denkbar, die unterschiedliche Sonderfre- quenzen liefern.

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Kabelrolle mit der mit dem Rahmen 1 im wesentlichen ortsfest ver- bundenen Frequenzumformereinrichtung 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet die Frequenzumformereinrichtung 2 wenigstens einen Teil des Gehäu- ses der Kabelrolle. Von der Frequenzumformereinrichtung 2 ist die Trommel 5 umschlossen, auf der das Netzkabel 3 aufgewickelt ist, welches über eine die Frequenzumformereinrichtung 2 durchdringende Kabelführung 8 nach außen geführt ist.

Der Netzanschluß erfolgt wieder über den Netzstecker 4. Die Trommel 5 sitzt auf der Drehachse 9 und ist um diese frei drehbar. Je nach Ausführungs- form der Kabelrolle kann das Kabel 3 über die Trommel 5 automatisch, z. B. gemäß dem bekannten Prinzip der Kabelaufwicklung bei Staubsaugern, auf- gewickelt werden. Der dafür erforderliche, im Prinzip bekannte Mechanis- mus ist in Fig. 3 nicht gezeigt. Die Verbindung zwischen Frequenzumfor- mereinrichtung 2 und dem Kabel 3 erfolgt wieder über eine nicht dargestell- te zwei Schleifringeinrichtung. Für die Steckdosen 7 und die Verbindung zwischen dem Netzkabel 3 und der Frequenzumformereinrichtung 2 gilt sel- bes, wie zu Fig. 2.

Fig. 4 zeigt im Schnitt die Frontansicht einer dritten Ausführungsform der Kabelrolle ähnlich der Fig. 3. Hierbei soll verdeutlicht werden, dass die Fre-

quenzumformereinrichtung 2 aus zwei Frequenzumformern 2a, 2b bestehen kann, die unterschiedliche Sonderfrequenzen liefern.

Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Frontansicht einer vierten Ausführungsform der Kabelrolle entsprechend der Fig. 3. Hierbei sind jedoch mehrere Frequen- zumformer 2a, 2b, 2c, 2d ringförmig angeordnet.

Fig. 6 zeigt die Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Kabelrolle mit einer mit dem Rahmen 1 im wesentlichen ortsfest verbundenen Frequenzumformereinrichtung 2, die hierbei aber als Boden- platte den Rahmen 1 und den Rest der Kabelrolle trägt. Die Trommel 5 ist wieder auf der Drehachse 9 drehbar gelagert. Die Drehachse 9 ist mit dem Rahmen 1 fest verbunden. Für die Steckdosen 7 und die Verbindung zwi- schen Netzkabel 3 und Frequenzumformereinrichtung 2 gilt das in Zusam- menhang mit Fig. 2 beschriebene.

In Fig. 7 wird eine Variante zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 gezeigt.

Nach Fig. 7 sind zwei Schleifringeinrichtungen 6 vorgesehen, über die der elektrische Strom von dem auf der Trommel 5 aufgewickelten Netzkabel 3 zu der Frequenz-umformereinrichtung 2 und schließlich zu den Steckdosen 7 übertragen werden kann. Die an verschiedenen Stellen anordenbaren Schleifringeinrichtungen 6 dienen zur Stromübertragung von einem drehen- den Teil (in Fig. 7 : Trommel 5 mit Netzkabel 3) zu einem feststehenden Teil (Frequenzumformereinrichtung 2 oder/und Rahmen 1).

Alternativ zu den Schleifringeinrichtungen kann der elektrische Strom auch über entsprechend angeordnete Induktivitäten oder gar mit Hilfe einer Kon- densatoranordnung übertragen werden. Dies hängt allerdings von der über- tragbaren Leistung ab.