Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВОЗБУДИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(72) Авторы Алампиев Олег Александрович Кротиков Сергей Петрович Баркарь Виктор Леонидович Андросенко Александр Павлович Демлянко Татьяна Викторовна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(57) Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, включающий реактивную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором расположен плунжер, установленные на плунжере втулки, сжимающие втулки фланцы, соединенные с концами плунжера нажимная плита и промежуточная плита, жестко соединенная с опорной 45092008.06.30 плитой, и механизм взвешивания реактивной массы, отличающийся тем, что механизм взвешивания реактивной массы выполнен в виде пневматических опор, оппозитно расположенных относительно вертикальной оси возбудителя вибрации, при этом нижние концы пневматических опор жестко соединены с промежуточной плитой, а их верхние концы - с реактивной массой.(56) 1. А.с. СССР 1492330, МПК 01 1/143, 1989. 2. Техническое описание АСЯ 2.775.012 ТО. - Гомель НПО Сейсмотехника, 1988. 3. А.с. СССР 1259199, МПК 01/155, 1986. Полезная модель относится к возбудителям вибрации источников сейсмических сигналов и может использоваться в источниках сейсмических сигналов вибрационного действия с электрогидравлическим следящим приводом, применяемых для поиска нефтяных,газовых и рудных месторождений. Известен возбудитель вибрации вибрационного источника сейсмических сигналов 1,включающий опорную плиту, с установленным в ее центре возбудителем вибрации, с его цилиндром и плунжером, реактивную массу, узел виброизоляции, два упругих элемента,соединенные с узлом регулирования их жесткости и вертикально закрепленные в полостях реактивной массы, выполненных в обращенной к цилиндру полой части, шарниры и два дополнительных узла виброизоляции. Реактивная масса выполнена в виде двух одинаковых частей, расположенных симметрично по обе стороны от оси, проходящей через центр цилиндра. При этом реактивная масса соединена с цилиндром посредством упругих элементов и шарнирно соединена с плитой и опорным кронштейном, соединенным через узел виброизоляции с плунжером возбудителя вибрации. Источник работает следующим образом. Возбудитель вибрации устанавливается на физической точке. Механизм подъемаопускания опускает опорную плиту с возбудителем вибрации и реактивной массой на грунт и прижимает ее через опорный кронштейн и узел виброизоляции частью веса транспортного средства. Возбудитель вибрации вырабатывает колебания с заданной частотой и амплитудой, которые через плунжер и опорную плиту передаются в грунт. Во время сеанса развертки цилиндр нагружается реактивной массой через упругие элементы, при этом жесткость упругих элементов может изменяться так, чтобы в рабочем диапазоне частот толкающее усилие, вырабатываемое возбудителем вибрации, было постоянным. Колебания опорной плиты, идущие на реактивную массу, гасятся узлами виброизоляции, а удержание реактивной массы относительно цилиндра осуществляется шарнирами. Недостатком данного возбудителя вибрации вибрационного источника сейсмических сигналов является то, что соединение реактивной массы с цилиндром через упругие элементы, например пружины, не позволяет обеспечить толкающее усилие, передаваемое в грунт, близкое к постоянному в заданном диапазоне частот из-за разной жесткости упругих элементов, что в конечном итоге снижает сейсмическую эффективность возбудителя вибрации. Известен также возбудитель вибрации источника сейсмических сигналов вибрационного типа СВ-10/150 2, включающий гидроцилиндр с его реактивной массой и жестко связанных с ней грузов, преобразователя-усилителя электрогидравлического, двух механизмов взвешивания реактивной массы, сварной рамы с поперечиной, четырех стоек, нажимной и опорной плит. 45092008.06.30 На грузах установлены направляющие планки и резиновые амортизаторы. Планки препятствуют образованию крутильных колебаний реактивной массы, а амортизаторы препятствуют резким ударам поршня по втулкам гидроцилиндра. Гидроцилиндр возбудителя вибраций состоит из корпуса, гильзы, двух втулок и плунжера. Втулки уплотняются резиновыми и полиуретановыми кольцами, а плунжер уплотняется резиновыми и фторопластовыми кольцами. С торцов корпус закрыт крышками, в которых установлены грязесъемники. На поперечине сварной рамы установлены механизмы взвешивания реактивной массы, каждый из которых состоит из корпуса, втулки, плунжера и крышки, которые крепятся болтами к поперечине. Уплотнения составных частей гидроцилиндра осуществляется резиновыми кольцами, а плунжер уплотняется резиновыми и фторопластовыми кольцами. Грязесьемная манжета служит для снятия пыли и грязи с плунжера при его перемещении. Подвод рабочей жидкости осуществляется через отверстия в корпусе. Возбудитель вибрации работает следующим образом. Возбудитель вибрации опорной плитой устанавливается на грунт и через нажимную плиту прижимается к грунту частью массы транспортного средства. В исходном положении инерционная масса опущена вниз до контакта нижней е части с корпусами механизмов взвешивания реактивной массы. Перед началом сеанса развертки за счет подачи под давлением рабочей жидкости в нижнюю часть корпуса и под нижние торцы плунжеров, последние выдвигаются и устанавливают реактивную массу в среднее положение. Системой управления реактивная масса удерживается в этом положении. При подаче системой управления на преобразователь-усилитель электрогидравлический электрического сигнала с определенной частотой последний попеременно подает под давлением рабочую жидкость в рабочие полости гидроцилиндра. За счет попеременной подачи рабочей жидкости в рабочие полости гидроцилиндра реактивная масса с ее элементами колеблется на плунжере с аналогичной частотой. Реактивные силы, возникающие при колебаниях реактивной массы, через плунжер и стойки вызывают колебания опорной плиты, в результате чего возбуждается в грунте сейсмические волны. Недостатком данного устройства является то, что при колебаниях реактивной массы с определенной частотой колеблются также и плунжера механизмов взвешивания реактивной массы. Поскольку нижние полости корпусов механизмов находятся постоянно под давлением, а рабочая жидкость, например минеральное масло, является практически несжимаемым, то в гидросистеме возникают от этого процесса колебания гидравлические удары, частично искажающие заданной системой управления процесс колебания, что в конечном итоге отрицательно отражается на сейсмическую эффективность возбудителя вибрации. Наиболее близким техническим решением является возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов 3, включающий дифференциальный гидроцилиндр с поршнем и штоками. Шток при помощи болтов связывает поршень с опорной плитой, установленной на грунт. Поршень с крышками и втулкой образует верхнюю и нижнюю рабочие полости. К втулке при помощи фланца и болтов подсоединена масса с центральной расточкой, выполненная из двух блоков, имеющая разъем в вертикальной плоскости по диаметру центральной расточки. На штоке при помощи болтов закреплен двухщелевой, с отрицательным перекрытием рабочих окон гидрораспределитель, снабженный трехпоясковым, ориентированным горизонтально золотником, образующим с корпусом гидрораспределителя торцовые полости. Гидрораспределитель соединен напорной и сливной линиями, выполненными в виде рукавов высокого давления, с источником давления в виде насосной установки. В штоке выполнен канал, соединенный с гидрораспределителем и верхней управляемой рабочей полостью и с напорной линией. На крайних поясках золотника выполнены расточки, соединенные каналом с напорной линией. На 3 45092008.06.30 опорной плите закреплен при помощи болтов механизм взвешивания реактивной массы,частично заполненной рабочей жидкостью (маслом), соединенный рукавом высокого давления с источником подачи давления. Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением с каскада усиления циклически подается в противофазе в торцовые полости гидрораспределителя. При этом его золотник совершает колебания в горизонтальной плоскости относительно своего горизонтального среднего положения, обеспечивая при включенной насосной установке, через канал подвод из напорной линии или отвод в сливную линию рабочей жидкости из верхней управляемой рабочей полости. В результате этого корпус гидроцилиндра, состоящий из втулки и реактивной массы, совершает возвратно-поступательное движение относительно опорной плиты. Реактивные силы, возникающие при этом, вызывают колебания опорной плиты,вследствие чего в грунте возбуждаются сейсмические волны. Недостатком данного устройства является также то, что при колебаниях инерционной массы с определенными амплитудой и частотой синхронно также колеблятся и плунжера механизмов взвешивания инерционной массы. Ввиду того, что нижние полости механизмов взвешивания находятся под давлением, а рабочая жидкость, например минеральное мало, является практически несжимаемой, то от колебаний плунжеров в напорной линии гидросистемы образуются гидравлические удары, частично искажающие синусоидальный процесс колебания реактивной массы и опорной плиты, снижающие сейсмическую эффективность возбудителя вибрации. Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезна модель - устранение вышеуказанных недостатков, а именно повышение сейсмической эффективности возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов. Решение технической задачи достигается тем, что в возбудителе вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов, включающем реактивную массу со сквозным цилиндрическим каналом, в котором расположен плунжер, установленные на плунжере втулки, сжимающие втулки фланцы, соединенные с концами плунжера нажимная плита и промежуточная плита, последняя жестко соединенная с опорной плитой, и установленный на промежуточной плите механизм взвешивания реактивной массы, который выполнен в виде пневматических опор, оппозитно расположенных относительно вертикальной оси возбудителя вибрации, при этом нижние концы пневматических опор жестко соединены с промежуточной плитой, а их верхние концы - с реактивной массой. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре представлен общий вид возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов. Возбудитель вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов содержит реактивную 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 части его установлена втулка 7. Втулки 5, 6 и 7 зафиксированы фланцами 8 и 9 посредством винтов 10 и 11. Наружный диаметр 12 плунжера 3 снабжен резьбовыми хвостовиками 13 и 14 с установленными на них гайками 15 и 16. Возбудитель вибрации снабжен также промежуточной плитой 17, которая нижней своей частью винтами 18 жестко связана с опорной плитой 19. На промежуточной плите 17 смонтированы стойки 20 и 21, которые расположены в отверстиях 22 реактивной массы 1. На концах стоек 20 и 21 установлена нажимная плита 23, закрепленная на них гайками 24 и 25. В нажимной плите 23 выполнено ступенчатое осевое отверстие 26 с центрирующей проточкой 27, а в промежуточной плите 17 также выполнено осевое ступенчатое отверстие 28 с центрирующей проточкой 29. В центрирующие проточки 27 и 29 установлен 45092008.06.30 плунжер 3 своим наружным диаметром 12, а в осевые отверстия 26 и 28 установлены его резьбовые хвостовики 13 и 14, на которые навинчены гайки 15 и 16 соответственно. Гайка 15 навинчена на резьбовом хвостовике 13, а гайка 16 навинчена на резьбовом хвостовике 14 таким образом, что при их заворачивании они контактируют своими торцами с нажимной 23 и промежуточной 17 плитами. В возбудителе вибрации втулки 5 и 7 вместе с плунжером 3 и поршнем 4 образуют одну рабочую полость 30, а втулки 6 и 7 вместе с плунжером 2 и поршнем 4 образуют другую рабочую полость 31, которые за счет отверстий 32 и 33 соединяются с подводящими каналами 34 и 35 соответственно. На промежуточной плите 17 установлен механизм взвешивания 36 реактивной массы 1, включающий пневмоопоры 37 и 38, оппозитно расположенные относительно вертикальной оси 39 возбудителя вибрации. Каждая пневмоопора 37 и 38 своим фланцем 40 и винтами 41 жестко связана с нажимной плитой 17, а верхней своей частью посредством фланцев 42 и винтов 43 с фланцами 44, которые в свою очередь винтами 45 жестко соединены с реактивной массой 1. Возбудитель вибрации работает следующим образом. Предварительно обеспечивается сборка возбудителя вибрации следующим образом. В сквозной цилиндрический канал 2 реактивной массы 1 устанавливают плунжер 3 с поршнем 4 и втулки 5, 6 и 7, затем пакет втулок 5, 6, и 7 сжимают фланцами 8 и 9 посредством винтов 10 и 11. Затем промежуточную плиту 17 винтами 18 жестко соединяют с опорной плитой 19, после чего устанавливают стойки 20 и 21. Предварительно собранную реактивную массу 1 вместе с плунжером 3 и втулками 5, 6 и 7 надевают за счет отверстий 22 на стойки 20 и 21 таким образом, чтобы резьбовой хвостовик 14 был расположен в осевом отверстии 28, а наружный диаметр 12 плунжера 3 был установлен в центрирующую проточку 29 и, после чего, на резьбовой хвостовик 14 наворачивают гайку 16. Сверху аналогичным способом на стойки 20 и 21 устанавливают нажимную плиту 23 таким образом, чтобы центрирующая проточка 27 была установлена на наружную поверхность 12 плунжера 3, а резьбовой хвостовик 13 был установлен в осевое отверстие 26. После чего на стойки 20 и 21 наворачивают гайки 24 и 25, с целью жесткого закрепления нажимной плиты, а затем на резьбовой хвостовик 13 наворачивают гайку 15. После сборки возбудителя вибрации заворачивают гайки 15 и 16 на резьбовых хвостовиках 13 и 14,например, специальным динометрическим ключом (на фиг. не показан) таким образом,чтобы обеспечить растяжение плунжера 3 усилием, превышающим в 1,2-1,4 раза номинальное толкающее усилие возбудителя вибрации. Растяжение плунжера 3 с вышеуказанным усилием обеспечивает его прямолинейность в процессе работы. Затем к нижней части реактивной массы 1 прикрепляют винтами 45 фланцы 44 и между фланцами 44 и промежуточной плитой 17 оппозитно вертикальной оси 39 возбудителя вибрации устанавливают механизм взвешивания 36 инерционной массы 1. Механизм взвешивания 36 включает пневмоопоры 37 и 38 с их нижними 40 и верхними 42 фланцами. Нижние фланцы 40 винтами 41 жестко соединяют с промежуточной плитой 17, а верхние фланцы 42 винтами 43 жестко соединяют с фланцами 44 инерционной массы 1. После установки механизма взвешивания 36 реактивной массы от пневмосистемы транспортного средства (на фиг. не показано) накачивают пневмоопоры 37 и 38. За счет давления сжатого воздуха верхние фланцы 42 пневмоопор 37 и 38 поднимаются вверх и устанавливают реактивную массу 1 в среднее положение. Перед началом работы возбудитель вибрации опорной плитой 19 опускается на грунт и через нажимную плиту 23 и промежуточную плиту 17 прижимают к грунту опорную плиту 19 частью массы транспортного средства (на фиг. не показана). При подаче от системы управления (на фиг. не показана) сигнала рабочая жидкость под давлением по каналу 34 и отверстие 32 поступает в рабочую полость 31, а полость 30 по отверстию 33 и каналу 35 соединяется со сливом. Под действием давления рабочей 5 45092008.06.30 жидкости в рабочей гидравлической полости 31 реактивная масса 1 вместе с втулками 5, 6 и 7, фланцами 10 и 11 перемещается вверх. При подаче системой управления (на фиг. не показана) противоположного по направлению сигнала рабочая жидкость под давлением подается в рабочую гидравлическую полость 30, а полость 31 соединяется при этом со сливом. Под действием давления рабочей жидкости реактивная масса 1 с установленными в ее осевом канале 2 элементами опускается вниз. Таким образом, при подаче от системы управления (на фиг. не показана) переменных по величине и направлению с определенной частотой сигналов, реактивная масса 1 с ее элементами колеблется на плунжере 3 с такой же частотой. Реактивные силы, возникающие при колебаниях реактивной массы 1, через плунжер 3 и нажимную плиту 23, стойки 20 и 21, промежуточную плиту 17, вызывают колебание опорной плиты 19, в результате чего возбуждаются в грунте сейсмические волны. При колебании реактивной массы 1 на плунжере 3 последний должен быть прямолинейным, т.е. должен быть исключен изгиб его оси. Это условие достигается снабжением плунжера 3 резьбовыми хвостовиками 13 и 14, установленными в ступенчатых осевых отверстиях 26 и 28 нажимной 23 и промежуточной 17 плитах, и установленными на хвостовиках 13 и 14 гайками 15 и 16. Установленные на резьбовых хвостовиках 13 и 14 гайки 15 и 16 при их заворачивании контактируют своими торцами с поверхностями нажимной 23 и промежуточной 17 плит,тем самым обеспечивают растяжение плунжера 3 с требуемым усилием. Затяжку гаек 15 и 16 можно производить специальным динометрическим ключом, который обеспечивает контролируемые усилия затяжки, и как следствие, усилие растяжения плунжера 3. В данном возбудителе вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов выполнение механизма взвешивания 36 реактивной массы 1 в виде пневматических опор 37 и 38, оппозитно расположенных относительно вертикальной оси 39 устройства, при этом пневмоопоры 37 и 38 заполняются под давлением воздухом от пневмосистемы транспортного средства (на фиг. не показано), то исключается постороннее воздействие в гидравлической системе высокого давления и, как следствие, исключается образование в ней частичных или полных гидравлических ударов. За счет плавной работы гидросистемы колебание реактивной массы 1 происходит синхронно с управляемым сигналом системы управления. Данные преимущества повышают сейсмическую эффективность возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов. На дату подачи заявки на полезную модель предлагаемое техническое решение внедрено в конструкцию возбудителя вибрации гидравлического источника сейсмических сигналов СВ-30/120 М, который планируется изготовить в ОАО Сейсмотехника в феврале месяце 2008 г. и провести эксплуатационные испытания во 2 квартале 2008 г. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6