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 Демлянко Татьяна Викторовна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(57) 1. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, содержащий инерционную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором расположен плунжер, своими концами связанный с нажимной и опорной плитами, установленные на плунжере втулки с торцовыми поверхностями, промежуточные кольца с уплотнительными элементами и сжимающие втулки фланцы с грязесъемниками, отличающийся тем,что он снабжен компенсатором, установленным между втулками и выполненным в виде кольца из упругого материала и кольцевой проточки, расположенной на торцовой поверхности одной из втулок. 29842006.08.30 2. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов по п. 1,отличающийся тем, что кольцо выполнено из полиуретана. 3. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов по п. 1,отличающийся тем, что кольцевая проточка выполнена по форме полтора. 80150. 2. Паспорт АСЯ 2.775.001 ПС, МНП ГСКТБ СТ, 1977 г. 3. Патент 20211/155 Республики Беларусь. - Опубл. 2004. 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, включающий двухштоковый поршень и инерционную массу с установленными в ней втулками и гильзой, закрепленными крышками с уплотнительными кольцами на втулках и поршневыми кольцами. Возбудитель вибрации работает следующим образом. Рабочая жидкость с гидроусилителя попеременно подается в полости инерционной массы, вызывая смещение ее относительно двухштокового поршня. Инерционная масса совершает колебания с заданной частотой и амплитудой. Для того, чтобы не было перетечек из одной полости в другую, на поршне установлены поршневые кольца, а перетечки по втулкам и гильзе устраняются резиновыми кольцами, установленными между втулками, цилиндрами и гильзой. Недостатками этого возбудителя вибрации являются следующие необходимость механической доработки торцов крышки или втулки перед сборкой для получения гарантированного зазора между крышкой и инерционной массой, обеспечивающей предварительный натяг, т.е. беззазорное соединение набора втулок и гильзы при сборке. Беззазорное соединение при нагреве трущихся пар может привести к короблению втулок и гильзы и, как следствие, возможности заклинивания инерционной массы на поршне. Заклинивание инерционной массы на поршне снижает надежность возбудителя вибрации. Известен возбудитель вибрации источника сейсмических сигналов вибрационного типа СВ-10/100 2, включающий инерционную массу, плунжер с поршнем и с установленными на плунжере втулкой и гильзой, закрепленными крышками. Возбудитель вибрации работает следующим образом. Рабочая жидкость через гидроусилитель подается попеременно в полости инерционной массы, вызывая ее смещение относительно поршня на штоке. Инерционная масса совершает колебания с заданной частотой и амплитудой. Для устранения перетечек между втулкой, гильзой и плунжером установлены резиновые кольца. Перед сборкой возбудителя вибрации производится механическая обработка торцевых поверхностей крышек, изготовленных заранее с припуском, обеспечивающим гарантированный зазор между крышками и инерционной массой для получения предварительного натяга. Недостатками данного возбудителя вибрации являются следующие необходимость дополнительных замеров и механической обработки торцевых поверхностей крышек для обеспечения натяга при сборке 29842006.08.30 при работе возбудителя вибрации происходит деформация от теплового расширения втулок, появляется зазор между втулками и крышками, для устранения которого необходима разборка возбудителя вибрации и дополнительная обработка торцевых поверхностей крышек. Все эти недостатки приводят к увеличению затрат на изготовление и эксплуатацию источника, к снижению его надежности и усложнению конструкции возбудителя вибрации. Наиболее близким техническим решением является возбудитель вибрации 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 вибрации источника сейсмических сигналов работает следующим образом. В исходном положении инерционная масса с упорными втулками опущена вниз до контакта нижнего торца верхней втулки с верхним торцом поршня плунжера. 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. Перед сборкой данного возбудителя вибрации производится механическая обработка торцевых поверхностей крышек, изготовленных заранее с припуском, обеспечивающим гарантированные зазоры между крышками и инерционной массой для получения предварительного гарантированного натяга при сборке втулок. В процессе сборки возбудителя вибрации за счет выбора гарантированных зазоров крышками сжимают втулки до беззазорного состояния. При работе возбудителя вибрации за счет поступательного перемещения и трения происходят температурные изменения, т.е. температура повышается. За счет повышения температуры линейные размеры втулок изменяются, что приводит к изменению диаметральных размеров втулок, а также увеличению нагрузок на крепежные винты. Поскольку температура во внутренних полостях изменяется хаотично, то соответственно также хаотично могут изменяться линейные и диаметральные размеры втулок, способствующие заклиниванию инерционной массы и, как следствие, выходу из строя возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, что, в конечном итоге, снижает надежность его работы. Это и является основным его недостатком. Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, устранение вышеуказанных недостатков, а именно повышение надежности 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, своими концами связанный с нажимной и опорной плитами, установленные на плунжере втулки с торцовыми поверхностями, промежуточные кольца с уплотнительными элементами и сжимающие втулки фланцы с грязесъемниками, снабжен компенсатором, установленным между втулками и выполненным в виде кольца из упругого материала и кольцевой проточки, расположенной на торцовой поверхности одной из втулок. 3 29842006.08.30 Дополнительно в данном устройстве кольцо выполнено из полиуретана, а кольцевая проточка выполнена по форме полтора. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов на фиг. 2 выноскана фиг. 1 в увеличенном масштабе уплотнительные элементы и грязесьемник на фиг. 3 - выноскана фиг. 1 в увеличенном масштабе компенсатор. 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 втулка 5 и ступенчатая втулка 6. Пакет втулок 5 и 6 зафиксирован через кольца 7 и 8 фланцами 9 и 10 при помощи винтов 11 и 12. В кольцах 7 и 8 установлены уплотнительные элементы 13, а в расточке фланцев 9 и 10 установлены грязесьемники 14. Герметичность соединения втулок 5 и 6, кольца 7 и инерционной массы 1 обеспечивается уплотнительными элементами 15 и 16. Втулки 5 и 6 в свою очередь к фланцам 9 и 10 соответственно крепятся винтами 17. Плунжер 3 своими концами связан с нажимной 18 и опорной 19 плитами посредством соединительного звена 20 с гайкой 21. Втулки 5 и 6 с торцами поршня 4 образуют рабочие гидравлические полости 22 и 23. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов содержит компенсатор 24, установленный между втулкой 5 и ступенчатой втулкой 6. Компенсатор включает кольцо 25, выполненное из упругого материала, например полиуретана, и кольцевой проточки 26. Кольцевая проточка 26 может быть выполнена на торцевой поверхности втулки 5 или ступенчатой втулки 6. На фиг. 3 кольцевая проточка выполнена на торцовой поверхности ступенчатой втулки 6 и она выполнена круговой по форме полтора. Герметичность между втулками 5 и 6 обеспечивается уплотнительным кольцом 27. В нижней части втулки 5 выполнены внутренняя кольцевая расточка 28 и наружная кольцевая проточка 29, соединенные между собой отверстиями 30. Герметичность наружной кольцевой проточки 29 обеспечивается уплотнительными кольцами 31 и 32. В средней части ступенчатой втулки 6 выполнена также внутренняя кольцевая расточка 33 и наружная кольцевая проточка 34, соединенные между собой отверстиями 35. Герметичность наружной кольцевой проточки 34 обеспечивается уплотнительными кольцами 36 и 37. Наружная кольцевая проточка 29 соединена с отверстием 38, а наружная кольцевая проточка 34 соединена с отверстием 39. Отверстия 38 и 39 выполнены в инерционной массе 1 и служат для попеременной подачи и слива рабочей жидкости. В процессе работы опорная плита 29 устанавливается на грунт 40 и через нажимную плиту 18 прижимается к нему массой транспортного средства (на фиг. не показано). Устройство работает следующим образом. Возбудитель вибрации опорной плитой 19 устанавливается на грунт 40 и через нажимную плиту 18 прижимает опорную плиту 19 массой транспортного средства (на фиг. не показан) 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 через отверстие 38, наружную кольцевую расточку 29, отверстия 30 и внутреннюю кольцевую расточку 28 в рабочую гидравлическую полость 22 инерционная масса 1 за счет давления рабочей жидкости поднимается на плунжере 3 вверх и за счет системы управления (на фиг. не показана) удерживается в среднем положении. Герметичность в рабочей полости 22 в этом случае обеспечивается уплотнительными кольцами 27, 31 и 32. В этом 4 29842006.08.30 случае рабочая полость 23 через внутреннюю кольцевую расточку 33, отверстия 35 и наружную кольцевую проточку 34 соединяется с отверстием 39 и далее через электрогидравлическую систему управления (на фиг. не показана) соединяется со сливом. Герметичность рабочей полости 23 обеспечивается уплотнительными кольцами 36 и 37. При подаче от электрогидравлической системы управления (на фиг. не показана) противоположного по направлению электрического сигнала рабочая жидкость под давлением поступает через отверстие 39 в кольцевую наружную проточку 34 и, пройдя через отверстия 35 и кольцевую расточку 33, поступает в гидравлическую полость 23. При этом электрогидравлическая система управления (на фиг. не показана) соединяет гидравлическую полость 22 через кольцевую проточку 28, отверстия 30 с наружной кольцевой проточкой 29 и через отверстие 38 со сливом. Под действием давления рабочей жидкости инерционная масса 1 вместе с установленными в ней втулками 5 и 6, фланцами 9 и 10 и деталями уплотнения перемещается вниз. При подаче электрогидравлической системой управления (на фиг. не показана) противоположного по направлению электрического сигнала рабочая жидкость под давлением через отверстие 38, наружную кольцевую проточку 29 отверстия 30 и кольцевую проточку 28 подается в гидравлическую полость 22, а гидравлическая полость 23 через кольцевую расточку 33 отверстия 35 и наружную кольцевую проточку 34 соединяется с отверстием 39 и далее со сливом. Под действием давления рабочей жидкости инерционная масса 1 с установленными в ней втулками 5 и 6, фланцами 9 и 10 и деталями уплотнений перемещается вверх. Таким образом, при подаче от электрогидравлической системы управления (на фиг. 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 20 вызывают колебание опорной плиты 19, в результате чего возбуждаются в грунте 40 сейсмические волны. Герметичность соединения в возбудителе вибрации обеспечивается уплотнительными элементами 13, 15 и 16, а грязесьемник 14 предохраняет от попадания абразивных частиц в зону перемещения уплотнительных элементов 13. В процессе колебания инерционной массы 1 на плунжере 3 за счет сил трения и дросселирования рабочей жидкости через отверстия, проточки, расточки и щели золотников электрогидравлической системы управления (на фиг. не показана) практически вся мощность гидравлического возбудителя превращается в тепло, вызывая нагрев рабочей жидкости и всех контактирующих с рабочей жидкостью узлов и деталей, а именно втулок 5 и 6, плунжера 3 со штоком 4, фланцев 9 и 10 и т.д. Поскольку коэффициенты температурного расширения рабочей жидкости (минеральных масел) значительно ниже, чем коэффициенты температурного расширения металлов, то в выполненных из металла деталях втулках 5 и 6, плунжере 3 с поршнем 4 и т.д., будут изменяться линейные размеры. При изменении линейных размеров, в частности длин втулки 5 и ступенчатой втулки 6, вступит в работу компенсатор 24, выполненный в виде кольца 25 из упругого материала, например полиуретана. При увеличении длин втулки 5 и ступенчатой втулки 6 кольцо 25 сжимается до необходимой величины, автоматически компенсируя изменения этих длин. Поскольку кольцо 25 находится в закрытом объеме, а на торцовой поверхности ступенчатой втулки 6 выполнена кольцевая проточка 26 по форме полтора, то при сжатии втулкой 5 и ступенчатой втулкой 6 кольца 25, последнее деформируясь, частично заполняет выполненную по форме полтора кольцевую проточку 26. Таким образом, возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, содержащий инерционную массу 1 со сквозным цилиндрическим каналом 2, в котором расположен плунжер 3, своими концами связанный с нажимной 18 и опорной 19 плитами, установленные на плунжере втулки 5 и 6 с торцовыми поверхностями, промежу 5 29842006.08.30 точные кольца 7 с уплотнительными элементами 13 и 15 и сжимающие втулки 5 и 6 фланцы 9 и 10 с грязесъемниками 14, снабжен компенсатором 24, установленным между втулками 5 и 6 и выполненным в виде кольца 25 из упругого материала и кольцевой проточки 26, расположенной на торцовой поверхности ступенчатой втулки 6, позволяющим автоматически компенсировать величины линейных расширений втулки 5 и ступенчатой втулки 6 в зависимости от температуры как рабочей жидкости, так и от температуры самих втулок 5 и 6. Автоматическая компенсация изменения линейных размеров втулок 5 и 6 повышает их надежность и долговечность и, в конечном итоге, надежность и долговечность возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов. Из описания полезной модели видно, что отличительные признаки формулы полезной модели обеспечивают решение технической задачи. На дату подачи заявки на полезную модель в ОАО Сейсмотехника идет изготовление возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, испытания которого запланированы на первый квартал 2006 г. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6