ВИБРОИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК Российский патент 2008 года по МПК G01V1/155 

Изобретение относится к геофизической технике для возбуждения виброимпульсного сигнала и используется при динамическом нагружении грунта.

В геофизической технике для возбуждения виброимпульсного сигнала находят применение различные невзрывные источники.

Известен источник сейсмических сигналов (А.С. №1548760, БИ №9, 1990).

Источник содержит транспортное средство, опорную плиту, возбудитель вибрации, который включает гидроцилиндр с поршнем и инерционной массой, раму, соединяющую возбудитель вибрации с опорной плитой, узел виброизоляции транспортного средства и систему питания с аккумулятором и обратным клапаном. Причем в торцах поршня выполнены расточки, в которых установлены плунжеры, контактирующие с крышками, жестко соединенными с торцами гидроцилиндра, а рама соединена с поршнями через отверстия в гидроцилиндре. Одна полость, образованная гидроцилиндром, торцем поршня и глухой крышкой, соединена с системой питания линией, в которой дополнительно установлены аккумулятор и управляемый обратный клапан, а другая полость выполнена незамкнутой.

Основными недостатками источника являются сложность конструкции и пониженный коэффициент полезного действия из-за использования гидроусилителя в системе питания.

Известен виброимпульсный источник сейсмических сигналов (Патент РФ №2171479, БИ №21, 2001), включающий груз, расположенный в корпусе, упоры для фиксации груза в начальном положении. Источник включает устройство управления упорами, связанное с гидравлической системой, излучающую плиту и подвижную массу на предварительно сдеформированных упругих трубчатых элементах, сообщающихся с генератором колебаний. На подвижной массе расположен цилиндр-толкатель, связанный с гидропневмоаккумулятором, который служит и для возврата груза в исходное положение.

Основным недостатком виброимпульсного источника является сложность системы управления упорами при создании импульсного воздействия.

Близким по технической сущности является виброимпульсный источник сигналов (Патент РФ №2240582 C1. БИ №32, 2004).

Источник включает опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижима, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления, управляемый гидроаппарат. Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления. Управляемый гидроаппарат имеет возможность связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего положения, нижние упругие трубчатые оболочки с баком.

Недостаток источника в том, что гидроаппарат, как показано на иллюстрации, связывает одну нижнюю полость с баком, что приводит к понижению среднего давления и к увеличению длительности восстановления вибрационного режима. В момент переключения гидроаппарата площадь его проходного сечения, соединяющая нижнюю полость с баком, мгновенно не может иметь максимальную величину, поэтому увеличивается длительность переключения, а значит уменьшается уровень импульсного воздействия.

Задача изобретения - повышение эффективности виброимпульсного воздействия на грунт.

Поставленная задача достигается тем, что виброимпульсный источник включает опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижимов, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания и плунжерный золотник.

Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления.

Плунжерный золотник связывает посредством фиксатора, верхние и нижние упругие трубчатые оболочки между собою в момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего максимального значения амплитуды колебаний.

На фиг.1 изображен виброимпульсный источник, а на фиг.2 - разрез А-А.

Виброимпульсный источник состоит из опорной плиты 1, подвижной массы 2, размещенной на упругих трубчатых оболочках 3 с помощью прижимов 4. Верхние и нижние упругие трубчатые оболочки 3 соединены с полостями гидрообъемного генератора 5, соединенного с системой питания 6, а полости, образованные упругими трубчатыми оболочками 3, также соединены с источником среднего давления 7.

Плунжерный золотник 8 установлен на связи между нижними и верхними упругими трубчатыми оболочками 3 и управляется электромагнитом 9 через фиксатор 10 и пружину 11 (фиг.2).

Сигнал на управление электромагнитом 9 поступает от датчика перемещений 12 и управляющего устройства 13.

Подвижная масса 2 размещена на упругих трубчатых оболочках относительно опорной плиты на расстоянии 5.

Виброимпульсный источник работает следующим образом.

Опорная плита 1 с подвижной массой 2, упругими трубчатыми оболочками 3 и прижимами 4 устанавливается в нужной точке на поверхности грунта. В упругие трубчатые оболочки, образующие верхние и нижние полости, подается давление Р₀ от источника среднего давления 7. Включается система питания 6, которая приводит в движение вал гидрообъемного генератора 5. Последний возбуждает знакопеременный объем в верхней и нижней полостях, при этом в них изменяется давление относительно среднего давления Р₀.

Плунжерный золотник 8 удерживается фиксатором 10 в среднем положении.

Виброимпульсный источник работает в вибрационном режиме. При этом амплитуда колебаний составляет x₀.

В фиксированный момент времени t, когда подвижная масса 2 находится в верхнем положении, определяемом датчиком перемещений 12, от устройства управления 13 подается сигнал на электромагнит 9.

Последний через пружину 11 и фиксатор 10 освобождает плунжерный золотник полости в плунжерный золотник 8. Подвижная масса 2 выдавливает жидкость из нижней полости в плунжерный золотник 8, последний, смещаясь, этот же объем жидкости - в верхнюю полость. Подвижная масса 2 преодолевает зазор δ и возбуждает импульс на опорной плите 1, причем, величина δ>x₀. Далее подвижная масса 2 идет вверх и плунжерный золотник 8 смещается вниз и фиксируется фиксатором 10 через пружину 11 в исходном положении. Снова идет вибрационный режим до подачи сигнала на электромагнит 9.

Для создания импульса используется плунжерный золотник, имеющий очень малую массу, что позволяет уменьшить время включения системы на ударный режим, а значит повысить величину ударного импульса.

Предложенное изобретение относится к виброимпульсным источникам, используется в геофизике для создания виброимпульсного воздействия на поверхность грунта. Виброимпульсный источник включает опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижимов, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления, плунжерный золотник, управляемый от датчика устройством управления через электромагнит и фиксатор. Верхние и нижние трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления. Управляющее устройство от датчика в фиксированный момент времени через электромагнит, фиксатор и плунжерный золотник связывает верхние и нижние полости источника. Технический результат - повышение эффективности виброимпульсного воздействия на грунт. 2 ил.

Виброимпульсный источник, содержащий опорную плиту, подвижную массу, установленную на упругих трубчатых оболочках с помощью прижимов, гидрообъемный генератор, присоединенный к системе питания, источник среднего давления, управляющее устройство, связывающее датчик перемещения с электромагнитом и фиксатором с плунжерным золотником, верхние и нижние упругие трубчатые оболочки гидравлически связаны с полостями гидрообъемного генератора и источником среднего давления, а управляющее устройство имеет возможность связывать в фиксированный момент времени, определяемый переходом подвижной массы верхнего максимального значения амплитуды колебаний через электромагнит, фиксатор, плунжерный золотник, верхние и нижние трубчатые оболочки между собой.