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 ПетровичМакаров Виктор ВикторовичАндросенко Александр Павлович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(57) 1. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, включающий инерционную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором расположен плунжер с поршнем, своими концами связанный с нажимной и опорной плитами,установленные на плунжере, выполненные в виде втулок подшипники скольжения, и сжимающие втулки фланцы с грязесъемниками, отличающийся тем, что верхняя втулка подшипников скольжения выполнена ступенчатой, контактирующей с верхней частью плунжера и поршнем, нижняя втулка контактирует с нижней частью плунжера, при этом на внутренних поверхностях втулок, контактирующих с плунжером, помещен слой антифрикционного, пористого материала толщиной не более 10 от толщины втулок, а верхняя втулка своей нижней частью установлена в кольцевой проточке, выполненной на верхней части нижней втулки. 34252007.04.30 2. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов по п. 1,отличающийся тем, что на внутренних частях втулок, контактирующих с плунжером,помещен слой бронзы путем его напыления. 3. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов по п. 1,отличающийся тем, что на внутренних частях втулок, контактирующих с плунжером,помещен слой керамики. 4. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов по п. 1,отличающийся тем, что на внутренних частях втулок, контактирующих с плунжером,помещен слой фторопласта.(56) 1. А.с. СССР 612196, МПК 01 1/115, 1976. 2. Патент США 392 9 206, МПК 01 1/04, 1975. 3. А.с. СССР 1000967, МПК 01 1/55, 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 колебаний инерционной массы на плунжере при низких частотах до 8 Гц, а также в процессе настройки происходит ее колебание на полный конструктивный ход, что приводит к нагреву поверхностей плунжера и втулок. Интенсивный нагрев контактирующих поверхностей приводит к преждевременному их износу и, как следствие, снижает надежность этих деталей и возбудителя вибрации в целом. 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 2 34252007.04.30 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 частотах до 180 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, а также в процессе колебаний, происходит за счет сил трения интенсивный нагрев, контактирующих между собой наружных поверхностей плунжера и внутренних поверхностей втулок. Отсутствие в этих зонах контакта пористых антифрикционных материалов увеличивает силы трения. Достаточно большие силы трения увеличивают износ контактирующих поверхностей,что, в конечном итоге, снижает долговечность, как плунжера и втулок, так и возбудителя вибрации в целом, что и является его основным недостатком. 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 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 частотах до 180 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 колебании инерционной массы на плунжере с частотой до 150 Гц в зонах контакта наружных поверхностей плунжера и внутренних поверхностей втулок за счет сил трения происходит достаточно высокое повышение температуры, приводящее к потере линейных размеров, что может привести к образованию местного достаточно высокого контакта. Поскольку в данном возбудителе вибрации на каждом конце плунжера и его поршне установлены отдельные втулки, то обильный их нагрев усиливает эффект потери линейных размеров как втулок, так и плунжера. Потеря геометрии контактирующих поверхностей снижает их долговечность и, как следствие, долговечность возбудителя вибрации в целом. Это и является его основным 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 в возбудителе вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, содержащего инерционную массу со сквозным 3 34252007.04.30 цилиндрическим каналом, в котором расположен плунжер с поршнем, своими концами связанный с нажимной и опорной плитами, установленные на плунжере, выполненные в виде втулок подшипники скольжения, и сжимающие втулки фланцы с грязесьемниками,верхняя втулка подшипников скольжения выполнена ступенчатой, контактирующей с верхней частью плунжера и поршнем, а нижняя втулка контактирует с нижней частью плунжера, при этом на внутренних поверхностях втулок, контактирующих с плунжером,помещен слой антифрикционного пористого материала толщиной не более 10 от толщины втулок, а верхняя втулка своей нижней частью установлена в кольцевой проточке,выполненной на верхней части нижней втулки. Дополнительно на внутренних частях втулок, контактирующих с плунжером, помещен слой бронзы путем его напыления, или на внутренних частях втулок, контактирующих с плунжером, помещен слой керамики, или на внутренних частях втулок, контактирующих с плунжером, помещен слой фторопласта. 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, а на фиг. 3 выноскана фиг. 1 в увеличенном масштабе втулок с нанесенным антифрикционным материалом. 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. Пакет втулок 5 и 6 зафиксирован через кольцо 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 грязесъемники 14. Герметичность соединения втулок, кольца и инерционные массы обеспечивается уплотнительными элементами 15 и 16. Втулки 5 и 6 в свою очередь к фланцам 9 и 10 крепятся винтами 17 соответственно. Плунжер 3 своими концами связан с нажимной 18 и опорной 19 плитами посредством соединительного звена 20 с гайкой 21. Торцы втулок 5 и 6 с торцами поршня 4 образуют рабочие гидравлические полости 22 и 23. Во втулке 5 выполнена кольцевая проточка 24, а во втулке 6 выполнена кольцевая проточка 25. Во втулке 5 также выполнена кольцевая наружная проточка 26, отверстиями 27 соединенная с кольцевой проточкой 24. Во втулке 6 также выполнена кольцевая наружная проточка 28, отверстиями 29 соединенная с кольцевой проточкой 25. Втулка 5 выполнена двухступенчатой, при этом первая ступень 30 контактирует с плунжером 3, а вторая ее ступень 31 контактирует с поршнем 4. На первой ступени 30 помещен слой антифрикционного пористого материала 32 толщиной не более 10 от толщины втулки. Втулка 6 выполнена одноступенчатой, контактирует с плунжером 3 и на ее внутренней поверхности помещен слой антифрикционного пористого материала 33. Антифрикционный пористый материал 32 и 33 может быть выполнен из бронзы, путем его напыления, или из керамики, или фторопласта. Слой антифрикционного пористого материала выполняет роль подшипников скольжения и при колебаниях инерционной массы 1 на плунжере 3 значительно уменьшает силы трения и, как следствие, нагрев деталей в местах контакта. В верхней части втулки 6 выполнена кольцевая проточка 34, в которую устанавливается нижняя часть второй ступени 31 втулки 5. В процессе работы опорная плита 10 устанавливается на грунт 35 и через нажимную плиту 18 прижимается к нему массой транспортного средства (на фигуре не показано). 4 34252007.04.30 Устройство работает следующим образом. Возбудитель вибрации опорной плитой 19 устанавливается на грунт 35 и через нажимную плиту 18 прижимает к нему опорную плиту 19 массой транспортного средства(на фиг. не показан). В исходном положении инерционная масса 1 опущена вниз до контакта нижнего торца первой ступени 30 втулки 5 с верхним торцом поршня 4. Перед началом сеанса развертки за счет подачи рабочей жидкости под давлением в рабочую гидравлическую полость 22 инерционная масса 1 устанавливается в среднее положение относительно поршня 4 плунжера 3, расположенного в сквозном цилиндрическом канале 2. Электрогидравлической системой управления (на фиг. не показана) инерционная масса 1 удерживается в среднем положении. При подаче от электрогидравлической системы управления (на фиг. не показана) сигнала рабочая жидкость под давлением поступает в кольцевую наружную проточку 26 и,пройдя через отверстия 27 и кольцевую проточку 24, поступает в гидравлическую полость 22. При этом электрогидравлическая система управления (на фиг. не показана) соединяет гидравлическую полость 23 через кольцевую проточку 25, отверстия 29 с наружной кольцевой проточкой 28 и далее 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 вверх. При подаче электрогидравлической системой управления (на фиг. не показана) противоположного по направлению сигнала рабочая жидкость под давлением через наружную кольцевую проточку 28, отверстия 29 и кольцевую проточку 25 подается в гидравлическую полость 23, а гидравлическая полость 22 через кольцевую проточку 24, отверстия 27 и наружную кольцевую проточку 26 соединяется 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 вниз. Таким образом, при подаче от электрогидравлической системы управления (на фиг. не показана) 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 35 сейсмические волны. Герметичность соединения в возбудителе вибрации обеспечивается уплотнительными элементами 13, 15 и 16, а грязесъемник 14 предохраняет от попадания абразивных частиц в зону перемещения уплотнительных элементов 13. При работе возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов на низких частотах до 8 Гц или в процессе настройки электрогидравлической системы управления (на фиг. не показана) инерционная масса 1 будет колебаться с большими ходами, равными конструктивному ходу. В этих случаях при подаче под давлением рабочей жидкости в проточку 26, отверстия 27 и кольцевую проточку 24 в гидравлическую полость 22 под действием давления рабочей жидкости инерционная масса перемещается вверх. При перемещении ее вверх рабочая жидкость под давлением слива из гидравлической полости 23 по кольцевой проточке 25, отверстиям 29 и кольцевой наружной проточке 28 поступает на слив. По мере попеременной подачи рабочей жидкости в гидравлические полости 22 и 23 инерционная масса 1 будет совершать возвратно-поступательные перемещения на плунжере 3, при этом ступенчатая втулка 5, выполненная с достаточно высокой соосностью обеспечивает беспрепятственное перемещение. Выполнение на верхней части втулки 6 кольцевой проточки 34, в которую устанавливается нижняя часть второй ступени 31 втулки 5, также обеспечивает достаточно точную их соосность. Помещение на внутренних поверхностях втулок 5 и 6 в зонах их контакта с плунжером 3 слоя антифрикционного пористого материала 32 и 33, выполняющего роль подшип 5 34252007.04.30 ника скольжения, при выполненной соосности отверстий втулок 5 и 6 обеспечивает достаточно беспрепятственное колебание инерционной массы 1. Таким образом, в возбудителе вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, содержащего инерционную массу 1 со сквозным цилиндрическим каналом 2, в котором расположен плунжер 3 с поршнем 4, своими концами связанный с нажимной 18 и опорной 19 плитами, установленные на плунжере 3. выполненные в виде втулок 5 и 6 подшипники скольжения и сжимающие втулки 5 и 6, фланцы 9 и 10 с грязесъемниками 14,верхняя втулка 5 подшипника скольжения выполнена ступенчатой, контактирующей с верхней частью плунжера 3 и поршнем 4, а нижняя втулка 6 контактирует с нижней плунжером 3, помещен слой антифрикционного пористого материала 32, 33, толщиной не более 10 от толщины втулок 5 и 6, а верхняя втулка 5 своей нижней частью установлена в кольцевой проточке 34, выполненной на верхней части нижней втулки 6, позволяют совершать возвратно-поступательные (колебательные) перемещения инерционной массы 1 вместе с втулками 5 и 6 на плунжере 3, при этом подшипники скольжения, выполненные из пористого, антифрикционного материала 32 и 33, обеспечивают перемещение инерционной массы 1 с малыми силами трения. Дополнительно достаточно высокая соосность втулок 5 и 6 уменьшают также силы трения в зонах контакта. Возникающие в процессе работы малые силы трения не вызывают нагрева плунжера 3 и втулок 5 и 6, что в конечном итоге повышает их долговечность работы как возбудителя вибраций, так и гидравлического источника сейсмических сигналов в целом. Из вышеописанного видно, что поставленная техническая задача - повышение надежности и долговечности возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов - решается совокупностью отличительных признаков формулы полезной модели. На дату подачи заявки на полезную модель в ОАО Сейсмотехника изготавливается возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, испытания которого запланированы на сентябрь 2006 г. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6