DE2629485A1

DE2629485A1 - FLOOR VIBRATOR

Info

Publication number: DE2629485A1
Application number: DE19762629485
Authority: DE
Inventors: Hans Guenther Dipl Ing Schnell
Original assignee: Van Kooten BV
Current assignee: Van Kooten BV
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1977-01-20
Also published as: NL7508079A; FR2317421A1; FR2317421B3; BE843585A; AT350978B; ATA478076A; GB1521627A

Description

Van Kooten B.V., Naarden, NiederlandeVan Kooten B.V., Naarden, The Netherlands

Bodenvibrierer.Floor vibrator.

Die Erfindung betrifft einen Bodenvibrierer mit einem in den Boden einzuführenden Vibriergehäuse, im Vibriergehäuse untergebrachten Unwuchtmitteln und mindestens einem die Unwuchtmittel antreibenden Motor.The invention relates to a floor vibrator with a vibrating housing to be inserted into the floor, accommodated in the vibrating housing Unbalance means and at least one motor driving the unbalance means.

Ein solcher Bodenvibrierer ist bekannt. Dabei sind die Unwuchtmittel und der Motor in dem gleichen Gehäuse gelagert. Da der Motor einen Teil der von den Unwuchtmittel in Erschütterung gebrachten Masse bildet, ist wegen der häufig wechselnden Belastungen die Lebensdauer des Motors kurz und ist die vom Vibrierer dem Boden zu erteilende mechanische Leistung gering.Such a floor vibrator is known. Here are the unbalance means and the motor is stored in the same housing. Because the engine is part of the jolt of the unbalance means The resulting mass is due to the frequently changing loads the life of the motor is short and the mechanical power to be imparted to the soil by the vibrator is low.

Die Erfindung bezweckt, den Wirkungsgrad des Bodenvxbrierers zu erhöhen und die Lebensdauer des Motors zu verlängern. Zu diesem Zweck ist der Motor in einem mit dem Vibriergehäuse elastisch verbundenen Motorgehäuse untergebracht und durch eine biegsame Kupplung mit den Unwuchtmitteln gekuppelt.The aim of the invention is to increase the efficiency of the floor generator and to extend the life of the engine. For this purpose, the motor is housed in a motor housing elastically connected to the vibrating housing and by a flexible coupling coupled with the unbalance means.

Die vorerwähnten und weiteren Merkmale der Erfindung werden nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert.The aforementioned and other features of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

die Figuren 1 und 2 je eine schematische Situationsskizze wahrend Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung mit einem Bodenvibrierer nach der Erfindung,Figures 1 and 2 each with a schematic situation sketch during implementation of the method according to the invention a floor vibrator according to the invention,

Figur ·3 in vergrössertem Masstab einen Schnitt IH-III in Figur 1,FIG. 3 shows, on an enlarged scale, a section IH-III in Figure 1,

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Figur 4 einen Schnitt IV-IV nach Figur 3,FIG. 4 shows a section IV-IV according to FIG. 3,

Figur 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Figur 3,Figure 5 shows a section along the line V-V in Figure 3,

die Figuren 6 und 7 schematisch die Unwuchtmittel in einer grossen bzw. kleinen Unwuchtstellung, undFigures 6 and 7 schematically show the unbalance means in one large or small unbalance positions, and

Figur 8 einen Längsschnitt durch eine Abart des Einzelteiles VIII in Figur 3.FIG. 8 shows a longitudinal section through a variant of the individual part VIII in FIG.

Nach Figur 1 wird eine Pfahl 1 aus dem Boden 2 herausgezogen mit Hilfe eines Hubkabels 3 einer Hebevorrichtung 4 mit einem fahrbaren Gestell 5. Das Gestell 5 trägt einen Führungsrahmen 6 zum Führen einer rohrförmigen Stange 7, die aus Rohren 8 besteht, die durch eine steife Kupplung 9 miteinander verbunden sind. Unten an der Stange 7 ist ein rohrförmiges Motorgehäuse 10 mittels einer steifen Kupplung 9 angebracht. Unten am Motorgehäuse 10 ist mittels eines elastischen Verbindungsorgans 35 ein Vibriergehäuse 21 eines Vibrierers 34 befestigt. According to Figure 1, a post 1 is pulled out of the ground 2 with the help of a lifting cable 3 of a lifting device 4 with a mobile frame 5. The frame 5 carries a guide frame 6 for guiding a tubular rod 7, which consists of tubes 8 which are connected to one another by a rigid coupling 9 are. A tubular motor housing 10 is attached to the bottom of the rod 7 by means of a rigid coupling 9. Below A vibrating housing 21 of a vibrator 34 is attached to the motor housing 10 by means of an elastic connecting member 35.

Das Motorgehäuse 10 enthält einen an sich bekannten Elektromotor 64 mit umschaltbaren Polen, dessen DrehZahlverhältnis 2 : 1 beträgt und der unter dem Namen Dalandermotor bekannt ist. Dieser Motor 64 hat zwei Wicklungen und dreht sich in einer Richtung bei einem Speisestrom von 50 Hz mit einer Drehzahl von 3000 Umdr/Min, also mit einer Frequenz von 50 Hz, währendThe motor housing 10 contains an electric motor 64 known per se with switchable poles, its speed ratio 2: 1 and which is known as the Dalander motor. This motor 64 has two windings and rotates in one Direction at a feed current of 50 Hz with a speed of 3000 rev / min, i.e. with a frequency of 50 Hz, while

er beim gleichen Speisestrom von 50 Hz sich in der anderen Richtung mit einer Drehzahl von 1500 Umdr/Min d.h. mit einer Frequenz von 25 Hz drehen kann.with the same supply current of 50 Hz it moves in the other direction at a speed of 1500 rev / min, i.e. with a Can rotate frequency of 25 Hz.

Eine im Deckel 15 des Motorgehäuses 10 mittels eines Lagers 16 gelagerte Motorwelle 11 ist durch eine biegsame Kupplung 12 mit einer Welle 13 eines Vibrierkäfigs 14 gekuppelt. Dieser Vibrierkäfig 14 besteht aus einem Zylinder 17 und zwei durchA motor shaft 11 mounted in the cover 15 of the motor housing 10 by means of a bearing 16 is connected to a flexible coupling 12 coupled to a shaft 13 of a vibrating cage 14. This Vibrating cage 14 consists of a cylinder 17 and two through

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Bolzen 18 an diesem befestigten Deckeln 19, die je eine Welle 13 tragen. Der Vibrierkäfig 14 ist mittels der Wellen 13 und Lager 20 in einem oberen Deckel 27 und einem unteren Deckel 25 eines Vibriergehäuses 21 gelagert. Das Vibriergehäuse 21 hat einen Innenzylinder 22 und einen Aussenzylinder 23, die konzentrisch an einem oberen Ende 24 und dem unteren Deckel 25 festgeschweisst sind. An dem oberen Ende 2 4 ist durch Bolzen 26 der obere Deckel 27 befestigt. Ein Nasenstück 28 ist durch Bolzen 29 am unteren Deckel 25 befestigt. Im Nasenstück 28 sind Spritzdüsen 3,0 eingeschraubt, durch die Wasser 31 in äen Boden 2 zum Lösen der Erde 2 um den Pfahl 1 und den Vibrierer 34 gespritzt werden kann. Das Wasser fliesst zum Nasenstück 28 durch Kanäle 32 und einen zylinderformigen Kühlraum 33 zum Abkühlen des Vibriergehäuses 21, durch Kanäle 36 im oberen Ende 24, Kanäle 37 im oberen Deckel 27, Kanäle 38 im elastischen Verbindungsglied 35, Kanäle 39 im unteren Ende 40 des Motorgehäuses 10 und durch einen zylinderformigen Kühlraum 41, der zwischen konzentrischen Zylindern 42 und 43 des Motorgehäuses 10 vorgesehen ist. Der Kühlraum 41 steht durch eine Leitung 44 mit einer nicht dargestellten Wasserpumpe in Verbindung.Bolts 18 attached to this cover 19, each carrying a shaft 13. The vibrating cage 14 is by means of the shafts 13 and bearings 20 are mounted in an upper cover 27 and a lower cover 25 of a vibrating housing 21. The vibrating housing 21 has an inner cylinder 22 and an outer cylinder 23, which are concentric at an upper end 24 and the lower Lid 25 are welded. At the top 2 4 is the upper cover 27 is fastened by bolts 26. A nosepiece 28 is attached to the lower cover 25 by bolts 29. Spray nozzles 3.0 are screwed into the nosepiece 28, through which water 31 in the outer soil 2 for loosening the earth 2 around the post 1 and the vibrator 34 can be injected. The water flows to the nosepiece 28 through channels 32 and a cylindrical one Cooling space 33 for cooling the vibrating housing 21, through channels 36 in the upper end 24, channels 37 in the upper cover 27, Channels 38 in the elastic connecting member 35, channels 39 in the lower end 40 of the motor housing 10 and through a cylindrical cooling space 41 which is provided between concentric cylinders 42 and 43 of the motor housing 10. Of the Cooling space 41 is connected by a line 44 to a water pump (not shown).

Im Vibrierkäfig 14 sind Unwuchtmittel untergebracht, die aus einem Unwuchtgewicht 45 mit einer Masse gleich 8 m, und einem auf einem Radius r, der Drehachse 66 liegenden Schwerpunkt Z und zwei Unwuchtgewichten 46 mit je einer Masse gleich 4 nu und einem auch auf einem Radius r. der Drehachse 66 liegenden Schwerpunkt Z bestehen. In der gegenseitigen Arbeitsstellung der Unwuchtgewichte 45 und 46 nach Figur 6 ist die Unwucht der sämtlichen Unwuchtmittel gleich 16 r-m.., während in der gegenseitigen Arbeitsstellung der Unwuchtgewichte" 45 und 46 nach Figur 7 die mit Bogen 47 angedeutete Unwucht der sämtlichen Unwuchtmittel nur 4 J^m₁ beträgt, da die durch Boden 48 angedeuteten Unwuchten sich ausgleichen. DasIn the vibrating cage 14 unbalance means are accommodated, which consist of an unbalance weight 45 with a mass equal to 8 m, and a center of gravity Z lying on a radius r, the axis of rotation 66, and two unbalance weights 46 each with a mass equal to 4 nu and one also on a radius r . the center of gravity Z lying on the axis of rotation 66. In the mutual working position of the unbalance weights 45 and 46 according to FIG. 6, the unbalance of all unbalance means is equal to 16 mm .., while in the mutual working position of the unbalance weights 45 and 46 according to FIG ^ m ₁ , since the imbalances indicated by the bottom 48 balance each other out

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Unwuchtgewicht 45 ist durch Bolzen 49 fest am Vibrierkäfig befestigt. Die Unwuchtgewichte 46 sind durch je einen zusätzlichen Halbring 50 und ein £j_a£_ellager 51 und durch eine zusätzliche Halbscheibe 52 und ein Stutzlager 75 in bezug auf den Vibrierkäfig 14 und somit in bezug auf das Unwuchtgewicht drehbar gelagert. Der Vibrierkäfig 14 hat durch Stifte 54 und 55 gebildete Anschläge, die die Unwuchtgewichte 46 bei Drehung des Vibrierkäfigs 14 in Richtung der Pfeile 56 bzw. 57 mitnehmen und somit in einer bestimmten Lage in bezug auf das Unwuchtgewicht 45 halten. Die Stifte 54 und 55 sind um einen Winkel b_ von 45° voneinander entfernt.The imbalance weight 45 is firmly attached to the vibrating cage by bolts 49. The unbalance weights 46 are supported each by an additional half-ring 50 and a £ j _a £ _e llager 51 and by an additional half-pulley 52 and a neck bearing 75 with respect to the Vibrierkäfig 14 and thus with respect to the unbalanced weight rotatably. The vibrating cage 14 has stops formed by pins 54 and 55, which take the unbalance weights 46 with them when the vibrating cage 14 rotates in the direction of arrows 56 and 57 and thus hold them in a certain position with respect to the unbalanced weight 45. The pins 54 and 55 are separated from one another by an angle b_ of 45 °.

Das elastische Verbindungsglied 35 besteht aus einem langen, dicken Ring 58 aus elastischem Material z„B. Kautschuk, der an zwei Flanschen 53 vulkanisiert ist.The elastic connecting member 35 consists of a long, thick ring 58 made of elastic material, e.g. Rubber vulcanized on two flanges 53.

Die biegsame Kupplung 12 besteht aus einem auf die Motorwelle geschraubten Flansch 59, einem auf der Welle 13 festgeklemmten Flansch 60 und einem elastischen Ring 61 U-förmigen Profils, dessen verdickte Schenkel 62 unter einem Metallring 63 durch Bolzen 65 an den Flanschen 59 und 60 festgeklemmt sind. Der elastische Ring 61 ist torsionsfest, aber in der axialen Richtung der Kupplung 12 biegsam.The flexible coupling 12 consists of a flange 59 screwed onto the motor shaft and one clamped onto the shaft 13 Flange 60 and an elastic ring 61 U-shaped profile, the thickened legs 62 under a metal ring 63 through Bolts 65 are clamped to the flanges 59 and 60. The elastic ring 61 is torsion-proof, but in the axial Direction of the coupling 12 flexible.

Zur Erläuterung der Erfindung lassen sich die nachfolgenden Gleichungen für den Bodenvibrierer 34 zusammensetzen:The following can be used to explain the invention Compose equations for floor vibrator 34:

(D (2) (3)(D (2) (3)

Darin bezeichnen:Denote therein:

F die vom Bodenvibrierer 34 auf den Boden 2 ausgeübte radiale Kraft,F is the radial force exerted by the floor vibrator 34 on the floor 2,

w die Winkelgeschwindigkeit der Unwucht,w is the angular velocity of the unbalance,

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F =F = 22
WW. ". r, . ". r,. mm r .r. mm MM. N =N = hPhP . w .. w. aa

m die Masse der Unwucht,m is the mass of the unbalance,

r den Radius des Schwerpunkts Z der Unwucht,r is the radius of the center of gravity Z of the unbalance,

a die Vibrationsamplitude des Bodenvibrierers 34,a is the vibration amplitude of the floor vibrator 34,

M die Gesamtmasse des Bodenvibrierers 34, die infolge der Erschütterungswirkung der Unwucht die Vibrationsamplitude a_ aufweist,M is the total mass of the floor vibrator 34, which is due to the Vibration effect of the unbalance the vibration amplitude a_ having,

N die vom Bodenvibrierer 34 dem Boden 2 zuzuführende, mechanische Leistung.N is the amount to be fed from the floor vibrator 34 to the floor 2, mechanical performance.

Die Wirkung des Bodenvibrierers 34 ist optimal, wenn die radiale Kraft F maximal ist. Es wird daher dafür gesorgt, dass bei allen Wirkfrequenzen die radiale Kraft gleich der maximalen, radialen Kraft F ist, die für alle EinzelteileThe effect of the floor vibrator 34 is optimal when the radial force F is maximum. It is therefore ensured that that at all active frequencies the radial force is equal to the maximum radial force F that applies to all individual parts

maxMax

des Bodenvibrierers 34 noch zulässig ist. Die Konstruktion aller Einzelteile des Bodenvibrierers 34 ist auf eine bestimmte F berechnet. Aus Gleichung (1) folgt, dassof the floor vibrator 34 is still permissible. The construction of all individual parts of the floor vibrator 34 is specific F calculated. From equation (1) it follows that

maX η ry max η ry

^Fmax ^{= W}25^r25^m25 ^{= w}50^r50^m50 ⁽⁴⁾ ^F max ^{= W} 25 ^r 25 ^m 25 ^{= w} 50 ^r 50 ^m 50 ⁽⁴⁾

Die Ziffern 25 und 50 beziehen sich auf die Wirkung des Bodenvibrierers 34 bei den Frequenzen von 25 bzw. 50 Hz. Für den Bodenvibrierer 34 gelten die vorerwähnten Werte.The numbers 25 and 50 refer to the action of the floor vibrator 34 at the frequencies of 25 or 50 Hz. The aforementioned values apply to the floor vibrator 34.

^r25 ^r 25 = ^ri= ^r i ^r50 ^r 50 ZZ Ύ*ZZ Ύ * ^m50 ^m 50 — 4m, - 4m, ^m25 ^m 25 = 1Om₁ = 1Om ₁ Ferner ist w,-,Furthermore, w, -, = 2w= 2w

Bei Einführung dieser Werte in Gleichung (4): zeigt es sich, dass Gleichung (4) stimmt.When these values are introduced into equation (4): it turns out that equation (4) is true.

Aus Gleichungen (2) und (3) folgt, N = ^F-^-^r-^m, woraus hervorgeht, dass die mit der Gesamtmasse M umgekehrt proportionale Leistung des Bodenvibrierers 34 bedeutend erhöhtFrom equations (2) and (3) it follows that N = ^F - ^ - ^r - ^m , from which it can be seen that the power of the floor vibrator 34, which is inversely proportional to the total mass M, increases significantly

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ist, da der Elektromotor 64 in einem gesonderten, nicht mitvibrierenden Motorgehäuse 10 untergebracht ist.is because the electric motor 64 is in a separate, non-co-vibrating Motor housing 10 is housed.

Beim Einführen des Bodenvibrierers 34 in den Boden 2 wird während des Durchgangs durch die Tonschicht 67 der Bodenvibrierer 34 in einer Richtung gemäss dem Pfeil 56 in Figur mit einer Frequenz von 50 Hz angetrieben, wobei die Unwuchtgewichte 46 die in Figur 7 angedeutete Stellung einnehmen. Während des Durchgangs durch die Sandschicht 68 wird der Bodenvibrierer 34 in der anderen Richtung gemäss Pfeil 57 in Figur 6 angetrieben, wobei die Unwuchtgewichte 46 die in Figur 6 dargestellte Stellung in bezug auf das Unwuchtgewicht 45 einnehmen. Bei der nächsten Tonschicht 69 wird der Bodenvibrierer 34 wieder in der ersten Richtung angetrieben,When the floor vibrator 34 is inserted into the floor 2, the floor vibrator becomes the floor vibrator during the passage through the clay layer 67 34 driven in a direction according to the arrow 56 in Figure with a frequency of 50 Hz, the imbalance weights 46 assume the position indicated in FIG. During the passage through the sand layer 68, the Floor vibrator 34 driven in the other direction according to arrow 57 in Figure 6, the imbalance weights 46 the assume the position shown in FIG. 6 in relation to the imbalance weight 45. The next layer of clay 69 will the floor vibrator 34 is driven again in the first direction,

Der Bodenvibrierer 34 lässt sich nicht nur zum Lösen von Gegenständen nach Figur 1, sondern auch zum Verdichten von Erde gebrauchen,was in Figur 2 dargestellt ist. Ein Tunnel ruht z.B. durch ein Sandbett 70 auf einer festen Erdschicht Beim Verdichten des Sandbetts 70 wird der Bodenvibrierer an vielen Stellen nacheinander in das Sandbett 70 geführt, wobei der Bodenvibrierer 34 mit einer Frequenz von 2 5 Hz tief in das Sandbett 70 hineindringt, worauf er über einen Abstand gehoben wird, so dass eine Höhlung 72 entsteht, in die der umgebende Sand fällt. Bei der Wiedereinführung des Bodenvibrierers 34 wird dieser Sand verfestigt. In dieser Weise wird der Vibrierer 34 stets vibrierend mit 25 Hz unter Auf- und Abwärtsbewegungen allmählich aus dem Sandbett 70 zurückgezogen, wodurch das Sandbett 70 in der Umgebung des Bodenvibrierers verdichtet wird.The floor vibrator 34 can be used not only for loosening objects according to FIG. 1, but also for compacting Use earth, which is shown in Figure 2. A tunnel rests, for example, through a bed of sand 70 on a solid layer of earth When compacting the sand bed 70, the soil vibrator is guided into the sand bed 70 one after the other at many points, wherein the soil vibrator 34 penetrates deeply into the sand bed 70 at a frequency of 2 5 Hz, whereupon it over a Distance is raised, so that a cavity 72 is created into which the surrounding sand falls. With the reintroduction of the Floor vibrator 34 this sand is solidified. In this way, the vibrator 34 is always vibrating at 25 Hz with up and down Downward movements gradually retracted from the sand bed 70, causing the sand bed 70 to be in the vicinity of the bottom vibrator is compressed.

Nach Figur 2 wird die Stange 7 in einem Führungsrahmen 6 geführt, der mittels einer Hubschraube 76 um eine Achse 74 in bezug auf ein Schwimmgestell 5 schwenkbar ist.According to FIG. 2, the rod 7 is guided in a guide frame 6, which is moved around an axis 74 by means of a lifting screw 76 is pivotable with respect to a floating frame 5.

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Es sei bemerkt, dass im Falle einer Frequenz von 60 Hz des elektrischen Speisenetzes der Bodenvibrierer 34 beim Durchdringen durch feste und lockere Bödenschichten mit einer Frequenz von 60 bzw. 30 Hz angetrieben wird.It should be noted that in the case of a frequency of 60 Hz of the electrical feed network of the soil vibrator 34 when penetrating through firm and loose soil layers with a Frequency of 60 or 30 Hz is driven.

Ungeachtet des Ausgleichs der in Figur 7 durch Bogen 48 angedeuteten Massen, ist nach Figur 7 die Gesamtmasse der Unwuchtmittel wieder gleich 16m,, wobei der Radius dieser Gesamtmasse %r, beträgt, was auf das gleiche herausgeht.Regardless of the compensation of the masses indicated in FIG. 7 by arches 48, according to FIG. 7 the total mass is the The unbalance mean is again equal to 16m ,, whereby the radius of this total mass is% r, which results in the same.

Die biegsame Kupplung 77 nach Figur 8 enthält eine Kardanwelle 78, deren beide Enden mit einer Sternkeilkupplung 79 und einem diese umhüllenden, elastischen Ring 80 versehen sind, der in einer Hülse 81 untergebracht ist. Diese Kupplungsmittel tragen den Antrieb der Motorwelle 11 auf die Welle über ohne die Erschütterungen zu übertragen. Die Zähne 82 der Sternkeilkupplung 79 haben eine kugelförmige Aussenfläche, die eine Winkelverdrehung der Kardanwelle 78 erlaubt.The flexible coupling 77 according to FIG. 8 contains a cardan shaft 78, both ends of which are connected to a star-wedge coupling 79 and an elastic ring 80 enveloping them, which is accommodated in a sleeve 81. These coupling agents carry the drive of the motor shaft 11 to the shaft without transmitting the vibrations. The teeth 82 of the star wedge coupling 79 have a spherical outer surface which allows the cardan shaft 78 to rotate angularly.

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Claims

PATENT CLAIMS

Floor vibrator with one to be inserted into the floor Vibrating housing, unbalanced means accommodated in the vibrating housing and at least one driving the unbalanced means Motor, characterized in that the motor (64) is in a motor housing that is elastically connected to the vibrating housing (21) (10) and is coupled to the unbalance means (45, 46) by a flexible coupling (12).

2. Floor vibrator according to claim 1, characterized. that the flexible coupling (12) has a ring (61) that is torsion-resistant in the axial direction and flexible in the axial direction made of elastic material.

3. Floor vibrator according to claim 1 or 2, characterized in that that the flexible coupling (77) contains a cardan shaft (78).

4. Floor vibrator according to claim 3, characterized in that the flexible coupling (77) has a cardan shaft (78) contains elastic couplings (79) and elastic coupling means (80,81).

5. Floor vibrator according to one of the preceding claims, characterized in that the vibrating housing (21) by a cylindrical connecting member (35) made of elastic material is connected to the motor housing (10).

6. Floor vibrator according to one of the preceding claims, characterized in that the unbalance means (45,46) consist of a set of unbalances (47,48) which are in

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at least two different mutual working positions, i.e. a small and a large unbalance position let hold and that the unbalance means (45,46) from the motor (64) with a high (50 Hz) or low Frequency (25 Hz) can be driven.

7. Floor vibrator according to claim 6, characterized in that the radial force in the small unbalance position and the high frequency (50 Hz) equals the radial force in the large unbalance position at the low frequency (25 Hz) is.

8. Floor vibrator according to claim 7, characterized by stops (54, 55) for determining the small unbalanced position in one drive direction and the large imbalance position in the other direction.

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