Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВОЗБУДИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(72) Авторы Алампиев Олег Александрович Кротиков Сергей Петрович Андросенко Александр Павлович Иваньков Александр Николаевич Певнев Анатолий Алексеевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(57) Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, содержащий инерционную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором расположен плунжер с поршнем, своими концами связанный с нажимной и опорной плитами, установленные на плунжере втулки и промежуточные кольца с уплотнительными элементами и, сжимающие втулки, фланцы с грязесъемниками, отличающийся тем, что он снабжен гидравлическими демпферами, оппозитно расположенными относительно поршня и выполненными на штоке в виде кольцевых выступов с цилиндрической и конической поверхностями, а на внутренних поверхностях втулок - в виде кольцевых проточек, при этом кольцевые выступы взаимодействуют с соответствующими кольцевыми проточками при крайних положениях инерционной массы.(56) 1. А.с. СССР 612196, МПК 01 1/115. - Опубл. 1976. 2. Патент США 392 9 206, МПК 01 1/04. - Опубл. 1975. 3. А.с. СССР 1000967, МПК 01 1/55. - Опубл. 1983. Полезная модель относится к возбудителям вибраций источников сейсмических сигналов и может использоваться в источниках сейсмических сигналов вибрационного действия с электрогидравлическим следящим приводом, применяемым для поиска нефтяных,газовых и рудных месторождений. Известен возбудитель вибраций гидравлического источника сейсмических сигналов 1, содержащий инерционную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором размещен плунжер с поршнем, своими концами связанный с верхней и нижней плитами,силовой рамки, установленные на плунжере втулки, промежуточные кольца с уплотненными элементами и, сжимающие весь пакет втулок, фланцы с грязесъемниками. Возбудитель вибраций работает следующим образом. При попеременной подаче рабочей жидкости в полости возбудителя вибраций на плунжере колеблется инерционная масса вместе с втулками, кольцами с уплотнительными элементами и фланцами с грязесъемниками. В исходном положении инерционная масса опущена вниз. В процессе подготовки к работе следящим гидроприводом инерционная масса выводится на плунжере в среднее положение. При подаче управляющего сигнала с частотой от 4 до 180 Гц, с такой же частотой относительно среднего положения на плунжере колеблется инерционная масса. В процессе колебания инерционной массы на плунжере при низких частотах до 8 Гц, а также в процессе настройки происходят колебания инерционной массы на полный конструктивный ход, что приводит к жесткому контакту торцов втулок с торцами поршня. Жесткий контакт приводит к преждевременному выходу из строя как втулок, так и поршня с плунжером, что снижает надежность и долговечность этих деталей и, в конечном итоге,возбудителя вибраций. Известен также возбудитель вибраций устройства для возбуждения сейсмических сигналов 2, включающий гидравлический исполнительный механизм, содержащий инерционную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором размещен плунжер с поршнем и на нем установлены втулки, кольца с уплотнительными элементами и фланцы с грязесъемниками. Плунжер своими концами жестко связан с силовой рамой, которая в свою очередь своей нижней частью соединена с опорной плитой. Возбудитель вибраций работает следующим образом. При попеременной подаче рабочей жидкости в полости возбудителя вибрации на плунжере колеблется инерционная масса вместе со втулками, кольцами с уплотнительными элементами и фланцами с грязесъемниками. В исходном положении инерционная масса опущена вниз. В процессе подготовки к работе следящим гидроприводом инерционная масса выводится на плунжере в среднее положение. При подаче управляющего сигнала с частотой от 4 Гц до 180 Гц, с такой же частотой относительно среднего положения на плунжере колеблется инерционная масса. При работе возбудителя вибраций на низких частотах до 8 Гц, а также в процессе настройки электрогидравлической системы управления инерционная масса может перемещаться на весь конструктивный ход до своих крайних положений. При перемещении инерционной массы на плунжере до своих крайних положений происходит жесткий контакт торцов поршня с торцовыми поверхностями втулок, что может привести к выходу из строя и, как следствие, выходу из строя возбудителя вибрации. Преждевременный выход из строя возбудителя вибрации снижает его надежность и долговечность, что и является его основным недостатком. 2 28952006.08.30 Наиболее близким техническим решением является возбудитель вибраций гидравлического источника сейсмических сигналов 3, включающий инерционную массу с цилиндрическим сквозным каналом, с обеих сторон которого установлены упорные втулки с уплотнительными элементами. Упорные втулки связаны при помощи болтов с инерционной массой. В осевых расточках втулок и инерционной массы установлен полый плунжер,своими концами соединенный с нажимной и опорной плитами посредством соединительного звена с гайкой. Плунжер в средней своей части снабжен поршнем, который совместно с упорными втулками образует две рабочие гидравлические полости. Возбудитель вибраций источника сейсмических сигналов работает следующим образом. В исходном положении инерционная масса с упорными втулками опущена вниз до контакта торца верхней втулки с верхним торцом поршня на плунжере. Перед началом работы весом транспортного средства через нажимную плиту прижимается опорная плита к грунту, и в гидравлические полости подается под давлением рабочая жидкость. За счет электрогидравлической системы управления инерционная масса всплывает относительно поршня в среднее положение, и при подаче системой управления сигналов заданной частоты, инерционная масса за счет попеременной подачи рабочей жидкости в рабочие гидравлические полости соответственно совершает колебания аналогичной частоты. При работе возбудителя вибрации на низких частотах до 8 Гц, а особенно в процессе настройки электрогидравлической системы управления гидравлического источника сейсмических сигналов инерционная масса может перемещаться на плунжере на полный конструктивный ход, т.е. до контакта торцов поршня с торцовыми поверхностями втулок. Поскольку силы от действия давления гидравлической жидкости при перемещении инерционной массы могут достигать величины до 30000 кг и при наличии жесткого контакта торцов поршня с торцовыми поверхностями втулок, то эти силы могут привести к выходу этих деталей из строя, что в конечном итоге приводит к выходу из строя возбудителя вибрации и гидравлического источника сейсмических сигналов. Выход из строя возбудителя вибрации снижает его надежность и долговечность, что является основным его недостатком. Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, устранение вышеуказанных недостатков, а именно повышение надежности и долговечности возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов. Решение технической задачи достигается тем, что возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, содержащий инерционную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором расположен плунжер с поршнем, своими концами связанный с нажимной и опорной плитами, установленные на плунжере втулки,промежуточные кольца с уплотнительными элементами и, сжимающие втулки, фланцы с грязесъемниками, снабжен гидравлическими демпферами, оппозитно расположенными относительно поршня и выполненными на штоке в виде кольцевых выступов с цилиндрической и конической поверхностями, а на внутренних поверхностях втулок - в виде кольцевых проточек, при этом кольцевые выступы взаимодействуют с соответствующими кольцевыми проточками при крайних положениях инерционной массы. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов на фиг. 2 выноска 1 на фиг. 1 в увеличенном масштабе уплотнительные элементы и грязесъемник на фиг. 3 - выноскана фиг. 1 в увеличенном масштабе гидравлические демпферы. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов содержит инерционную массу 1 со сквозным цилиндрическим каналом 2, в котором расположен плунжер 3 с поршнем 4. С обеих сторон поршня 4 установлены втулки 5 и 6, а в средней его части установлена втулка 7. Пакет втулок 5, 6 и 7 зафиксирован через кольцо 8 и 9 фланцами 10 и 11 при помощи винтов 12 и 13. 3 28952006.08.30 В кольцах 8 и 9 установлены уплотнительные элементы 14, а в расточке фланцев 10 и 11 установлены грязесъемники 15. Герметичность соединения втулок, кольца и инерционные массы обеспечивается уплотнительными элементами 16 и 17. Втулки 5 и 6 в свою очередь к фланцам 10 и 11 крепятся винтами 18. Плунжер 3 своими концами связан с нажимной 19 и опорной 20 плитами посредством соединительного звена 21 с гайкой 22. Торцы втулок 5 и 6 с торцами поршня 4 образуют рабочие гидравлические полости 23 и 24. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов содержит так же гидравлические демпферы 25 и 26, оппозитно расположенные относительно поршня 4 в гидравлических полостях 23 и 24 соответственно. Гидравлический демпфер 25 выполнен в виде кольцевого выступа 27 с цилиндрической 28 и конической 29 поверхностями и кольцевой проточки 30, выполненной на внутренней поверхности гильзы 5. Гидравлический демпфер 26 также выполнен в виде кольцевого выступа 31 с цилиндрической 32 и конической 33 поверхностями и кольцевой проточки 34, выполненной на внутренней поверхности гильзы 6. В гильзе 5 выполнена кольцевая наружная проточка 35, отверстиями 36 соединенная с кольцевой проточкой 30. В гильзе 6 выполнена кольцевая наружная проточка 37, отверстиями 38 соединенная с кольцевой проточкой 34. В процессе работы опорная плита 20 устанавливается на грунт 39 и через нажимную плиту 19 прижимается к нему массой транспортного средства (на фигуре не показано). Устройство работает следующим образом. Возбудитель вибрации опорной плитой 20 устанавливается на грунт 39 и через нажимную плиту 19 прижимает опорную плиту 20 массой транспортного средства (на фигуре не показано) к нему. В исходном положении инерционная масса 1 опущена вниз до контакта нижнего торца втулки 5 с верхним торцом поршня 4. Перед началом сеанса развертки за счет подачи рабочей жидкости под давлением в рабочую гидравлическую полость 25 инерционная масса 1 устанавливается в среднее положение относительно поршня 4 плунжера 3, расположенного в сквозном цилиндрическом канале 2. Электрогидравлической системой управления (на фигуре не показана) инерционная масса 1 удерживается в среднем положении. При подаче от электрогидравлической системы управления (на фигуре не показана) сигнала рабочая жидкость под давлением поступает в кольцевую наружную проточку 35 и, пройдя через отверстия 36 и кольцевую проточку 30, поступает в гидравлическую полость 23. При этом электрогидравлическая система управления (на фигуре не показана) соединяет гидравлическую полость 24 через кольцевую проточку 34, отверстия 38 с наружной кольцевой проточкой 37 и далее со сливом. Под действием давления рабочей жидкости инерционная масса 1 вместе с установленными в ней втулками 5, 6, и 7, фланцами 10 и 11 и деталями уплотнений перемещается вверх. При подаче электрогидравлической системой управления (на фигуре не показана) противоположного по направлению сигнала рабочая жидкость под давлением через наружную кольцевую проточку 37, отверстия 38 и кольцевую проточку 34 подается в гидравлическую полость 24, а гидравлическая полость 23 через кольцевую проточку 30,отверстия 36 и наружную кольцевую проточку 35 соединяется со сливом. Под действием давления рабочей жидкости инерционная масса 1 с установленными в ней втулками 5, 6 и 7, фланцами 10 и 11 и деталями уплотнений перемещается вниз. 4 28952006.08.30 Таким образом, при подаче от электрогидравлической системы управления (на фигуре не показаны) переменных по величине и направлению с определенной частотой сигналов инерционная масса 1 с ее элементами колеблется на плунжере 3 с такой же частотой. Реактивные силы, возникающие при колебании инерционной массы 1, через плунжер 3 и соединительный элемент 21, вызывают колебание опорной плиты 20, в результате чего возбуждаются в грунте 39 сейсмические волны. Герметичность соединения в возбудителе вибрации обеспечивается уплотнительными элементами 14, 16 и 17, а грязесъемник 15 предохраняет от попадания абразивных частиц в зону перемещения уплотнительных элементов 14. При работе возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов на низких частотах до 8 Гц или в процессе настройки электрогидравлической системы управления (на фигуре не показана) инерционная масса 1 будет колебаться с большими ходами, равными конструктивному ходу. В этих случаях при подаче под давлением рабочей жидкости в проточку 35, отверстия 36 и кольцевую проточку 30 в гидравлическую полость 23 под действием давления рабочей жидкости инерционная масса перемещается вверх. При перемещении ее вверх рабочая жидкость под давлением слива из гидравлической полости 24 по кольцевой проточке 34, отверстиям 38 и кольцевой наружной проточке 37 поступает на слив. По мере дальнейшего перемещения инерционной массы 1 вверх начинает работать гидравлический демпфер 26, при этом кольцевой выступ 31 заходит конической поверхностью 33. а затем цилиндрической поверхностью 32 в кольцевую проточку 34, последовательно перекрывая путь для слива рабочей жидкости. При нахождении цилиндрической поверхности 32 в кольцевой проточке 34 рабочая жидкость может сливаться только по значительно малому кольцевому зазору, образованному кольцевой проточкой 34 и конической 33 и цилиндрической 32 поверхностями кольцевого выступа 31. В этом случае происходит запирание в сливной гидравлической полости 24 определенного объема рабочей жидкости. Нетрудно видеть, что скорость дальнейшего передвижения инерционной массы 1 будет постепенно уменьшаться, поскольку блокированная (запертая) в гидравлической полости 24 рабочая жидкость должна быть выдавлена через малый кольцевой зазор, образованный конической 33, цилиндрической 32 поверхностями кольцевого выступа 31 и кольцевой поверхностью проточки 34. В результате вышеуказанного действия в гидравлической полости 24 создается противодавление, препятствующее перемещению инерционной массы 1 вверх и гашение ее скорости перемещения до нуля и,как следствие, исключение жесткого удара нижней торцовой плоскости поршня 4 о торцовую поверхность втулки 6. При подаче под давлением рабочей жидкости через кольцевую наружную проточку 37, отверстия 38 и кольцевую проточку 34 в гидравлическую полость 24 инерционная масса 1 под действием давления рабочей жидкости перемещается вниз. При перемещении инерционной массы 1 вниз рабочая жидкость под давлением слива из гидравлической полости 23 через кольцевую проточку 30 и отверстия 36 поступает в кольцевую наружную проточку 35 и далее на слив. По мере дальнейшего перемещения инерционной массы 1 вниз начинает работать гидравлический демпфер 25, при этом кольцевой выступ 27 заходит конической поверхностью 29, а затем цилиндрической поверхностью 28 в кольцевую проточку 30,последовательно перекрывая путь для слива рабочей жидкости из гидравлической полости 23 и, как следствие, обеспечивая уменьшение скорости перемещения инерционной массы 1. При нахождении цилиндрической поверхности 28 кольцевого выступа 27 в кольцевой проточке 30 рабочая жидкость может сливаться из гидравлической полости 23 только по значительно малому кольцевому зазору, образованному кольцевой проточкой 30 и цилиндрической 28 и конической 29 поверхностями кольцевого выступа 27. В этом случае происходит запирание в сливной гидравлической полости 23 определенного объема рабочей жидкости. Нетрудно так же видеть, что скорость дальнейшего передвижения 5 28952006.08.30 инерционной массы 1 будет постоянно уменьшаться, поскольку блокированная (запертая) в гидравлической полости 23 рабочая жидкость должна быть выдавлена через малый кольцевой зазор, образованный конической 29, цилиндрической 28 поверхностями кольцевого выступа 27 и кольцевой проточкой 30. В результате вышеизложенного действия в гидравлической полости 23 создается противодавление, препятствующее перемещению инерционной массы 1 вниз и постепенному гашению ее скорости перемещения до нуля,т.е. ее полной остановки. Остановка инерционной массы 1 исключает возможность осуществления жесткого удара верхней торцовой поверхности поршня 4 о торцовую поверхность втулки 5. И так циклы повторяются. Таким образом, снабжение возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов гидравлическими демпферами 25 и 26, оппозитно расположенными относительно поршня 4 в гидравлических полостях 23 и 24 соответственно и выполненными на штоке в виде кольцевых выступов 27 и 31 с цилиндрическими 28 и 32 и коническими 29 и 33 поверхностями, а на внутренних поверхностях втулок 5 и 6 в виде кольцевых проточек 30 и 34, позволяющих постепенное гашение скорости перемещения инерционной массы 1 при работе возбудителя вибраций на малых частотах до 8 Гц или проведении настроечных работ с последующей ее полной остановкой. Гашение скорости перемещения инерционной массы 1 с последующей ее полной остановкой исключают жесткие удары торцовых поверхностей поршня 4 с торцовыми поверхностями втулок 5 и 6, что, в конечном итоге, повышает их надежность и долговечность и, как следствие, надежность и долговечность возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов. Из вышеописанного видно, что поставленная техническая задача - повышение надежности и долговечности возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов - решается совокупностью отличительных признаков полезной модели. На дату подачи заявки на полезную модель в ОАО Сейсмотехника изготавливается возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, испытания которого запланированы на 1 квартал 2006 г. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6