CH308842A - Method and device for soil or concrete compaction. - Google Patents

Method and device for soil or concrete compaction.

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CH308842A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
roller
dependent
excitation
soil
frequency
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German (de)
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Patent-Verwaltungs-Gm Licentia
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Licentia Gmbh
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/286Vibration or impact-imparting means; Arrangement, mounting or adjustment thereof; Construction or mounting of the rolling elements, transmission or drive thereto, e.g. to vibrator mounted inside the roll
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02Improving by compacting
    • E02D3/046Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/074Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Road Paving Machines (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

  

  <B>Verfahren und Vorrichtung zur Boden- oder Betonverdichtung.</B>    Es ist bekannt, dass man eine Verdich  tung des Erdbodens oder von Beton     durch     Walzen von entsprechendem Gewicht und  durch     Stampfvorrichtung    bzw.     Vibrieraggre-          gate    oder Bodenrüttler erzielen kann. Die  bekannten Geräte haben sämtlich den Nach  teil, dass die Tiefenwirkung zu     gering    bleibt.

    Dieser Nachteil ist zum Teil darin begründet,  dass die Oberfläche der strahlenförmig wir  kenden Verdichtungsgeräte zu klein ist im  Verhältnis zur abgestrahlten Wellenlänge, die  durch die Betriebsfrequenz und durch     die,          Eigenschaften    des Bodens bedingt sind, und  anderseits darin, . dass die     statische    Vorbe  lastung bei Rüttelgeräten zu klein ist, um  eine wirksame     Ankopplung    des Bodens au  die     Rüttelfläche    zu erzielen.

   Weder die sta  tische Last einer langsam bewegten Walze  noch die     d@-namische        'G'irkung    eines mit-     kon-          @tanter    Frequenz betriebenen Oberflächen  rüttlers reichen bei den üblichen Bodenarten  aus, um eine Verdichtung bis     zü    einer Tiefe  von 50 bis     1'00        ein    zu erzielen.  



  Die Eigenfrequenzen der verschiedenen  Bodenarten liegen in der Grössenordnung von  etwa 1:5 bis     40    Hz, wie man aus Messungen  der jüngsten Zeit weiss. Die Tiefenwirkung  ist bekanntlich dann am grössten, wenn der  Boden bei entsprechender Vorbelastung in  seiner Eigenfrequenz erregt wird.

   Die nor  malen Rüttelgeräte sind aber     üblieherweise     auf     eine    einzige Frequenz     abgestimmt.    Die  ser Nachteil soll erfindungsgemäss dadurch    vermieden werden, dass eine auf den Boden  oder Beton     wirkende    vorbelastete Erreger  fläche vorgesehen ist, die durch mindestens  einen     Schwingungserreger    in mechanische  Schwingungen versetzt wird, deren Frequenz       zwischen    zwei     Grenzen    moduliert wird, zwi  schen denen Eigenfrequenzen der zu verdich  tenden Masse liegen.  



  Das Verfahren nach der Erfindung     kann     mit Hilfe einer Hohlwalze durchgeführt wer  den, die mit dem Erreger gekoppelt ist und  die langsam über den zu verdichtenden Bo  den hinwegbewegt wird: Die Vor- oder Rück  wärtsbewegung der     Walze    kann dabei etwa  durch einen vorgespannten Rad- bzw. Rau  penschlepper erfolgen oder vermittels Tros  sen oder ähnlichen Zugvorrichtungen zwischen  zwei stationären Winden. Zur Schwingungs  erregung der Walze dient eine in ihrem  Innern angeordnete     Wuchtmasse,    die von  einem     Drehstrommotor    angetrieben     wird,     dessen Speisefrequenz moduliert ist.

   Natürlich  kann der Antrieb der     Wuchtmasse    auch durch  einen Gleichstrommotor erfolgen, dessen Er  regung und damit dessen Drehzahl periodisch  oder aber von Hand     zwischen    zwei Grenzen  geändert wird. Diese Grenzen werden so ge  wählt, dass die vermuteten     Eigenfrequenzen     des Bodens innerhalb des erwähnten     F'ye-          quen7bereiches    liegen. Selbstverständlich kann  die     Schwingungserregung    der Hohlwalze auch  durch einen elektromagnetischen     .Schwing-          motor    erfolgen, dessen Erregerwicklung durch           Frequenzteilung    mit Subharmonischen der  Netzfrequenz gespeist wird.

    



  Die Lieferung der variablen .Speisefre  quenz des     Sehwingungserregers    kann     znm     Beispiel durch ein     Leonard-Aggregat    erfolgen,  das man     zweckmässigerweise    auf dem Schlep  per für die Bewegung der Walze anordnen  wird. Natürlich kann man auch das  Aggregat ortsfest aufstellen und die Strom  versorgung des Erregers beziehungsweise  seines Antriebes über Kabel oder dergleichen  vornehmen. Anderseits kann es auch für die  Verdichtung von grossen Flächen zweckmässig  sein, den Antrieb der Walze in ihrem Hohl  raum unterzubringen, wobei das Antriebs  aggregat für die Walze gleichzeitig auch den  Antrieb des     Generators    für den Schwingungs  erreger bewirkt.  



  An Stelle der     'V#@Talze    kann natürlich auch  ein schrittweise vorwärtsbewegter     Platten-          oder    Flächenverdichter gewählt werden, der  zum Beispiel durch einen elektromagneti  schen     Vibrator    in Schwingungen versetzt  wird, wobei der letztere wieder eine modu  lierte Speisefrequenz erhält.



  <B> Method and device for soil or concrete compaction. </B> It is known that compaction of the soil or concrete can be achieved by rolling of a suitable weight and by tamping devices or vibrating units or floor vibrators. The known devices all have the disadvantage that the depth effect remains too low.

    This disadvantage is partly due to the fact that the surface of the radiant we kenden compaction equipment is too small in relation to the emitted wavelength, which are due to the operating frequency and the properties of the soil, and on the other hand,. that the static pre-load in vibrating devices is too small to achieve effective coupling of the soil to the vibrating surface.

   Neither the static load of a slowly moving roller nor the dynamic effect of a surface vibrator operated at a constant frequency are sufficient for the usual types of soil to compact down to a depth of 50 to 1'00 to achieve a.



  The natural frequencies of the different types of soil are in the order of magnitude of about 1: 5 to 40 Hz, as we know from recent measurements. As is well known, the depth effect is greatest when the natural frequency of the soil is excited with a corresponding pre-load.

   The normal vibrators are usually tuned to a single frequency. This disadvantage is to be avoided according to the invention in that a preloaded exciter surface is provided which acts on the ground or concrete and is set into mechanical vibrations by at least one vibration exciter, the frequency of which is modulated between two limits, between which the natural frequencies of the tendency to compress Mass lying.



  The method according to the invention can be carried out with the help of a hollow roller, which is coupled to the exciter and which is slowly moved over the soil to be compacted: The forwards or backwards movement of the roller can be controlled by a pre-tensioned wheel or Rau penschlepper take place or by means of hawsers or similar pulling devices between two stationary winches. A balancing mass, which is arranged in its interior and is driven by a three-phase motor, the feed frequency of which is modulated, serves to excite the roller.

   Of course, the balancing mass can also be driven by a DC motor, the excitation of which and thus its speed is changed periodically or by hand between two limits. These limits are chosen in such a way that the assumed natural frequencies of the soil lie within the aforementioned range of frequencies. Of course, the oscillation of the hollow roller can also be excited by an electromagnetic oscillating motor, the exciter winding of which is fed by frequency division with subharmonics of the mains frequency.

    



  The supply of the variable .Speisefrequenz of the visual vibration exciter can be done, for example, by a Leonard unit, which is conveniently placed on the tractor for moving the roller. Of course, you can also set up the unit stationary and supply the exciter or its drive with power via cables or the like. On the other hand, it can also be useful for the compaction of large areas to accommodate the drive of the roller in its cavity, the drive unit for the roller at the same time causing the drive of the generator for the vibration exciter.



  Instead of the 'V # @ Talze, a step-by-step forward moving plate or surface compactor can of course be selected, which is set to vibrate, for example, by an electromagnetic vibrator, the latter again being given a modulated feed frequency.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Boden- oder Betonver dichtung, gekennzeichnet durch eine auf die zu verdichtende hasse wirkende und vorbe lastete Erregerfläche, die durch mindestens einen Schwingungserreger in mechanische Schwingungen versetzt wird, deren Frequenz zwischen zwei Grenzen moduliert wird, zw i se.hen denen Eigenfrequenzen der zu verdich tenden Masse liegen. 1I. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspriieh I, gekenn zeichnet durch eine als Erregerfläche dienende bewegliche Walze, die mit. dein Erreger ge koppelt ist. PATENT CLAIMS I. A method for soil or concrete compaction, characterized by an exciter surface which acts on the hate to be compacted and which is preloaded and which is set into mechanical vibrations by at least one vibration exciter, the frequency of which is modulated between two limits, between those Natural frequencies of the mass to be compressed lie. 1I. Apparatus for carrying out the method according to patent claim I, characterized by a movable roller serving as an excitation surface, which with. your pathogen is coupled. UNTERANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung nach Patentansprueb II, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Schwin- gungserregung der Walze durch eine in ihrem Innern angeordnete Wuelitmasse be <B>wirkt wird.</B> 2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwin gungserregung der Walze durch einen elek tromagnetischen Schwingmotor bewirkt wird. 3. SUBClaims: 1. Device according to patent claim II, characterized in that the vibration excitation of the roller is effected by a Wuelit mass arranged in its interior. 2. Device according to dependent claim 1, characterized in that the oscillation excitation of the roller is caused by an elec tromagnetic oscillating motor. 3. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die Erregerwick lung des elektromagnetischen Seliwingmotors mit Subharmonischen der Netzfrequenz ge speist wird. 4. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass eine Spannung veränderbarer Frequenz einem Leonard- AggTegat entnommen wird, das auf einem zur Bewegung der 'Walze dienenden Schlep per angeordnet ist. 5. Device according to dependent claim 2, characterized in that the excitation winding of the electromagnetic Seliwing motor is fed with subharmonics of the mains frequency. 4. Device according to dependent claim 2, characterized in that a voltage of variable frequency is taken from a Leonard AggTegat, which is arranged on a tractor used to move the 'roller. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch TI, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Walze durch ein in ihrem Innern an geordnetes Antriebsag-regat erfolgt. 6. Vorrichtung nach Unteransprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bewegung der 'Walze bewirkende Antriebs aggregat. gleichzeitig den Antriely des Leonard-Agozegates bewirbt. Device according to patent claim TI, characterized in that the movement of the roller is carried out by a drive unit arranged in its interior. 6. Device according to dependent claims 4 and 6, characterized in that the drive unit causing the movement of the 'roller. at the same time the Antriely des Leonard-Agozegates is applying
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012222757A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Hamm Ag Compression apparatus for compacting soil, has vibration generator that is provided with electromagnetic actuator, by which mass of vibration generator is electromagnetically movable in relation to drum axle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012222757A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Hamm Ag Compression apparatus for compacting soil, has vibration generator that is provided with electromagnetic actuator, by which mass of vibration generator is electromagnetically movable in relation to drum axle

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