Возбудитель вибраций гидравлического источника сейсмических сигналов Советский патент 1984 года по МПК G01V1/155 

I

Изобретение относится к геофизике, а именно к наземной сейсморазведке с невзрывными источниками колебаний, в частности к гидравлическим устройствам для возбуждения сейсмических сигналов.

Известен возбудитель вибраций гид равлического источника сейсмических сигналов, содержащий силовую раму, образованную поперечной со стойками и опорной плитой, инерционную массу с цилиндрическим каналом, разделенным в средней части неподвижной герметичной перегородкой, и размещенным в нем поршневым узлом, выполненным из двух, образующих с герметичной перегородкой гидравлические рабочие полости, плунжеров, установленных с возможностью изменения расстояния между ними 5 один из которых соединен с опорной плитой, другой с поперечиной,

В этом устройстве инерционная масса, связанная с поршневым узлом, совершая возвратно-поступательное движение, передает воздействие на опорную плиту, установленную на грунт.

При изменении высоты рабочих гидравлических полостей изменяется жесткость возбудителя вибраций, изменяется и собственная частота колебаний инерционной массы, причем собственную частоту изменяют таким образом, чтобы она совпадала или была близкой с частотой вынужденных колебаний инерционной массы, определяв мой частотой, с которой рабочая жидкость под давлением подводится к возбудителю вибраций. Тем самым обеспечивается работа возбудителя вибраций в резонансном или околорезонансном режиме и достигается изменение амплитуды колебаний инерционной массы, а следовательно, и энергии воздействия на грунт источника сейсмических сигналов С }

Недостатком этого устройства является ограниченность диапазона управления энергией воздействия на грунт, определяемого длиной сквозного цилиндрического канала, выполненного в инерционной массе. Кроме того, известное устройство не позволяет управлять энергией воздействия на грунт за счет изменения силовох-о воздействия возбудителя вибраций,

863942

Наиболее близким техническим решением .является возбудитель вибраций гидравлического источника сейсмических сигналов, содержащий опор5 ную плиту, инерционную массу с разделенным неподвижной герметичной перегородкой цилиндрическим каналом, в котором размещены образующие с неподвижной герметичной перегород-10 кой гидравлические рабочие полости верхний и нижний плунжеры, выполненные в виде ряда взаимоподвижных концентрических втулок с фланцами, каждый из которых за исключением флан 5 да центральной втулки выполнен с возможностью жесткого подсоединения к инерционной массе, причем фланф) втулок могут быть выполнены разъ§мными.

Жидкость под давлением попеременно подается в гидравлические рабочие полости. Инерционная масса совершает возвратно-поступательное двизкенне, передающееся опорной плите , установленной на грунт. При отсоединении втулок с фланцами от поперечины и опорной плиты и подсоединении их к инерционной массе изменяется площадь плунжеров, вес опорной плиты и вес инерционной массы, что при неизменном давлении рабочей жидкости, подаваемой в рабочие гидравлические полости, приводит к измЕшенмо силы воздействия на грунт источника сейсмических сигналов, амплитуды колебания инерционной массы и опорной плиты, а следовательно, и изменению энергии воздействия источника сейсмических сигналов на грунт 12 3.

Недостатком данного устройства является также ограниченность диапазона управления энергией воздействия на грунт, обусловленная тем, что устройство не позволяет изменять величину присоединенной массы грун-га, существенно влиякщую на изменение амплитудно-частотных характеристик возбудителя вибраций, зависящую от площади опорной плиты, остающейся неизменной в процессе управления энергией воздействия на грунт. Кроме того, величина присоединенной массы грунта такого устройства ограничена, с одной стороны размерами инерционной массы, поскольку последняя заключена между стойками силовой рамь1, соединенными с опорной плитой, с другой 3условием контактной прочности грун та, поскольку при увеличении площа ди плунжеров и неизменном давлении рабочей жидкости, подаваемой в рабочие гидравлические полости, увеличивается величина удельного давления на грунт. Цель изобретения - повьшение сейсмической эффективности источ ника за счет расширения диапазона регулирования, энергией воздействия на грунт, а также упрощение конструкции и повышение долговечности возбудителя вибраций. Поставленная цель достигается те что в возбудителе вибраций гидравли ческого источника сейсмических сигналов, содержащем опорную плиту, инерционную массу с разделенным неподвижной герметичной перегородкой цилиндрическим каналом, в котором размещены образующие с неподвижной герметичной перегородкой гидравлические рабочие полости верхний и нижний плунжеры, вьшолненные в виде ряда взаимоподвижных концентрически втулок с фланцами, каждый из которы за исключением фланца центральной втулки выполнен с возможностью жест кого подсоединения к инерционной массе, плунжеры соединены со штоком проходящим через отверстие, выполненное в центре неподвижной герметичной перегородки, а опорная плита образована фланцами втулок нижнего плунжера, при этом на нижнем торце фланца каждой охватывающей втулки выполнена расточка, высота которой равна толщине размещенного в ней фланца охватываемой втулки. Кроме того, фланцы втулок нижнего плунжера имеют форму прямоугольника, а щток выполнен полым. На чертеже представлен возбудитель вибраций гидравлического источника сейсмических сигналов. Возбудитель вибраций содержит опорную плиту I, установленную на грунт 2, инерционную массу 3 с цилиндрическим каналом,разделенным в средней части неподвижной герметичной перегородкой 4, размещенные в цилиндрическом канале два плунжера 5 и 6, образующих с герметичной перегородкой 4 гидравлические рабочие полости 7 и 8. Каждый из плунжеров 5 и 6 выполнен в виде ряда снабженных фланцами концентрических втулок 4 установленных одна в другой с возможностью относительного осевого перемещения. Плунжер 5 состоит из центральной втулки 9 с фланцем 10 и втулок И с фланцами 12, а плунжер 6 - иа центральной втулки 13 с фланцем 14 и втулок 15 с фланцами 16. Фланец 10 соединен с фланцами 12 болтами 17 с гайками 18, а фланец 14 с фланцами 16 - болтами 19. Фланцы 12 и 16 выполнены с возможностью жесткого подсоединения к инерционной массе 3 при помощи болтов 20, (показано пунктирной линией). Плунжеры 5 и 6 соединены штоком 21, проходящим через отверстие, выполненное в центре герметичной перегородки 4, одним концом жестко соединенным при помощи гайки 22 с центральной втулкой 9,другим приваренным к центральной втулке 13. Шток 21 выполнен полым, внутри его образована полость 23. Фланцы 14 и 16, образующие опорную плиту 1, выполнены прямоугольной формы, причем каждый фланец 16 с увеличением наружного диаметра втулок 15 снабжен сквозной расточкой 24 под предьщущий фланец, высота которого равна толщине предыдущего фланца. Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением циклически подается в противофазе в гидравлические рабочие полости 7 и 8 (подвод жидкости не показан). При этом инерционная масса 3 совершает возвратно-поступательное движение относительно опорной плиты 1. Реактивные силы, возникакядие при движении инерционной массы 3, вызывают колебания опорной плиты 1, в результате чего в грунте 2 возбуждаются сейсмические волны. При отсоединении втулок 11 от центральной втулки 9, а втулок 15 от центральной втулки-13, и подсоединении их к инерционной массе 3 при помощи болтов 20 уменьшается площадь плунжеров 5 и 6, вес и площадь опорной плиты I, величина присоединенной массы грунта 2 и увеличивается вес инерционной массы 3. Это при неизменном давлении рабочей жидкости, подаваемой в рабочие гидравлические полости 7 и 8, приводит к уменьшению силы воздействия на грунт 2 источника сейсмических сигналов, амплитуды колебания инерционной массы 3 и опорной плиты 1, а следовательно, и уменьшению энергии воздействия на груит 2 источника сейсмических сигналов.

Обратное подсоединение втулок 1I с фланцами 12 к центральной втулке 9 с фланцем- 10 и втулок 15 с фланцем 1б к центральной втулке 13 с фланцем 14 приводит к увеличению энергии воздействия. При подаче охлаждающей жидкости в полость 23 штока 21 и обеспечении ее циркуляции (подвод и отвод жидкости не показан) происходит отвод тепла с уплотнительного элемента, установленного в центре герметичной перегородки 4, а также охлаждение рабочей жидкости в полостях 7 и В, в результате чего улучшается температурный режим работы возбудителя вибраций.

При заданной площади плунжеров амплитудно-частотная характеристика возбудителя вибраций имеет два максимума, соответствующих собственным частотам колебаний инерционной массы и опорной плиты.

При изменении площади плунжеров, инерционной массыt массы опорной

плиты изменяется положение обоих максимумов и амплитуда силового/ воздействия. . Пр/и этом с изменением массы опорной плиты предлагаемое устрюйство позволяет изменять и присоединенную массу грунта, причем диапазон изменения присоединенной массы грунта неограничен, как по условию контактной прочности грунта, поскольку с изменением площади плунжеров изменяется и площадь опорной плиты, так и размерами инерционной массы,, поскольку плунжеры соединены штоком, проходящим через отверстие, выполненное в центре герметичной перегородки, что обеспечивает изменение положения максимума соответствующего собственной частоте колебаний опорной плиты в более пюроких пределах и расширение тем диапазона возможного изменения характеристик возбудителя вибраций гидравлического источника сейсмических сигналов. Улучшение температурного режима работы возбудителя повьшает его долговечность, а выполнение фланцев втулок нижнего плунжера прямоугольной формы позволяет упростить конструкцию, облегчить ее изготовление.

I. ВОЗБУДИТЕЛЬ ВИБРАЦИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий опорную плиту, инерционную массу с разделенным неподвижной герметичной перегородкой цилиндрическим каналом, в котором размещены образующие с неподвижной герметичной перегородкой гидравлические рабочие полости верхний и нижний плунжеры, вьтолненные в виде взаимоподвижных концентрических втулок с фланцами, каждь1Й из которых за Исключением фланца центральной втулки, выполнен с возможностью жесткого подсоединения к инерционной массе, отличающийся тем, что, с целью Повышения сейсмической эффективности за счет расширения диапазона регулирования энергией воздействия на грунт, плунжеры соединены со штоком,, проходящим через отверстие, выполненное в центре неподвижной герметичной перегородки, а опорная плита ; образована фланцами втулок нижнего плунжера, при этом на нижнем торце фланца каждой охватывающей втулки выполнена расточка, высота которой равна толщине размещенного в ней фланца охватываемой втулки, (Л 2.Возбудитель по п. I, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, фланцы втулок нижнего плунжера имеют форму прямоугольника. 3.Возбудитель по п. 1, отличающийся тем, что, с Об целью повышения долговечности, шток а выполнен полым. 00 со