Гидравлический источник импульсных сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01V1/155 

Изобретение относится к геофизике, а именно к гидравлическим устройствам для возбуждения сейсмических сигналов, а также может быть использовано в строительстве для уплотнения грунтов и в сваебойных агрегатах.

Известен гидравлический источник сейсмических сигналов, содержащий гидроцилиндр с массивным корпусом, внутри которого установлен поршень, соединенный штоком с опорной плитой и образующий с корпусом верхнюю пневматическую и нижнюю гидравлическую полости. Внутри поршня имеется полость сброса, соединенная каналом с гидравлической полостью, в котором установлен упрггвляющий клапан с

пружиной. При этом в штоке гидроцилиндра имеется второй канал с установленным в нем электрогидравлическим сервоклапа- ном. соединяющий гидравлическую полость с первым каналом. Устройство снабжено источником питания с насосом,соединенным нагнетательной магистралью с гидравлической полостью и сливной - полостью сброса. От насоса по напорной магистрали рабочая жидкость подается на гидравлическую полость, при этом поршень перемещается относительно корпуса, сжимает газ в пневматической полости до заданного давления, либо до механического ограничения, после чего по данным с блока управления сигналом сервоклапан открыва

го

GJ СЛ

ется, сообщая гидравлическую полость с первым каналом. Давление в этом канале действует на торец управляющего клапана, смещает его, сжимая пружину, в результате чего через первый канал сообщается гидравлическая полость с полостью сброса. Под действием упругих сил сжатого газа, находящегося в пневматической полости, поршень, вытесняя рабочую жидкость из гидравлической полости оказывает импульсное воздействие через опорную плиту на грунт. Относительное движение поршня и корпуса продолжается до того момента, пока сила упругости пружины не превысит силу давления рабочей жидкости на торец управляющего клапана, после чего управляющий клапан перекрывает первый канал. Относительное движение поршня и корпуса прекращается. Для воспроизведения последующих импульсов воздействия сервокла- пан по команде от блока управления закрывается, и происходит повторение уже описанных действий.

Недостатком этого устройства является то, что в процессе работы источника неизбежны утечки газа через зазор между корпусом и поршнем, что приводит к падению давления газа в пневматической полости и снижению надежности управления и стабильности параметров излучаемых импульсов. Кроме того, цикл работы устройства включает не только операцию по воспроизведению импульса воздействия, но и операцию по аккумулированию энергии в упругом теле при сжатии газа в пнематической полости. Это требует выполнения дополнительный полостей, установки управляющего клапана, что усложняет конструкцию источника.

Наиболее близким техническим решением является гидравлический источник им- пульсных сигналов (2), содержащий подвижно сопряженные опорную плиту и инерционную массу, между которыми размещена гидравлическая рабочая полость, источник давления, линию слива с электромеханическим запорным клапаном,связанным с блоком управления. Между опорной плитой и инерционной массой установлен механизм подъема.

При открытии сервоклапана инерционная масса поднимается вверх с помощью механизма подъема (домкрата, вертолета), Рабочая жидкость из аккумулятора перетекает в рабочую полость гидроцилиндра. При достижении инерционной массой верхнего положения сервоклапан закрывается. По сигналу от блока управления сервоклапан перепускает рабочую жидкость из гидроцилиндра в аккумулятор по заданному закону,

что вызывает изменение давления в рабочей полости гидроцилиндра и силы давления опорной плиты на грунт. Таким образом, происходит преобразование потенциальной энергии поднятой инерционной массы в энергию сейсмической волны. Недостатком этого устройства является то, что подача импульсов давления возможна только циклами, разделенными периода0 ми времени, связанными с холостым ходом инерционной массы на подъем, причем длительность цикла ограничена высотой цилиндра. При этом в течение рабочего хода поршень движения с изменяющейся скоро5 стью, а, следовательно, и скорость движения потока рабочей жидкости не будет постоянной. Импульс давления в гидравлической рабочей полости будет зависеть от положения поршня, при котором обеспечи0 вается закрытие сервоклапана, что снижает надежность управления и стабильность параметров излучаемых импульсов. Кроме того, в устройстве подъем инерционной массы в рабочее положение осуществляется с по5 мощью домкрата, который должен быть снабжен источником питания с приводом, а также механизмом, обеспечивающим отключение домкрата после подъема инерционной массы в верхнее положение и

0 закрытия сервоклапана и подключение домкрата после опускания инерционной массы в нижнее положение, что усложняет конструкцию источника сейсмических сигналов. Устройство работает по замкнутой схема, в

5 которой неизбежны утечки рабочей жидкости, приводящие к снижению стабильности параметров излучаемых импульсов. Для восполнения утечек устройство должно быть оснащено системой подпитки, включа0 ющей в себя насос с емкостью, что так же усложняет конструкцию.

Цель изобретения - повышение надежности управления, обеспечения стабильности параметров излучаемых импульсов и

5 упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом источнике импульсных сигналов, содержащем подвижно сопряженные опорную плиту и инерционную массу, между

0 которыми размещена гидравлическая рабочая полость, источник давления, линию слива с электромеханическим запорным клапаном, связанным с блоком управления, в качестве источника давления использован гидронасос,

5 соединенный с гидравлической рабочей полостью напорной магистралью, часть которой сформирована в виде спиральной канавки, выполненной на сменном кольце, вмонтированном в инерционную массу, при этом элек- тромеханический клапан встроен в

инерционную массу; спиральная канавка выполнена в форме спирали Архимеда, на нагнетательной магистрали установлен регулируемый предохранительный клапан.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2- сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - устройство, вариант.

Гидравлический источник импульсных сигналов (фиг.1) состоит из подвижно сопряженных опорной плиты 1, установленной на грунт 2 и инерционной массы 3, образующих между собой гидравлическую рабочую полость 4, гидронасоса 5, соединенного с гидравлической рабочей полостью 4, напорной магистралью .6, с установленным на ней регулируемым предохранительным клапаном 7, частично сформированной в виде спиральной канавки 8 (рис.2), выполненной в форме спирали Архимеда в сменном кольце 9, вмонтированном в инерционную массу 3, линии ел ива 10, снабженной электромеханическим запорным клапаном 11, встроенным в инерционную массу 3, соединенным с блоком управления 12. По второму варианту (фиг.З) опорная плита 1 выполнена в виде диафрагмы из эластичного материала.

Устройство работает следующим образом.

При включенном гидронасосе 5 и открытом электромеханическом запорном клапане 11, рабочая жидкость циркулирует через напорную магистраль 6, спиральную канавку 8 в сменном кольце 9, гидравлическую рабочую полость 4, электромеханический запорный клапан 11 и сливную магистраль

10.При подаче электрического сигнала с блока управления 12 на закрытие клапана

11,последний закрывается, мгновенно останавливая разогнанный поток рабочей жидкости, создавая в гидравлической рабочей полости 4 импульс давления, передающийся через опорную плиту 1 в грунт 2 и формирующий сейсмическую волну. Регулирование амплитуды импульса достигается изменением производительности гидронасоса 5 (скорости потока рабочей жидкости), а также изменением величины настройки предохранительного клапана 7. Регулирование длительности импульса обеспечивается изменением длины спиральной канавки 8, путем замены сменного кольца 9. При фиксированных производительности гидронасоса 5, заданных настройки предохранительного клапана 7 и длине спиральной канавки 8 частота подачи импульсов задается блоком управления 12. В предлагаемом устройстве цикл работы содержит не три, как в известном, а две операции: включение гидронасоса и воспроизведение

излучаемых импульсов. За счет того, что в качестве источника давления использован гидронасос, привод которого обеспечивает частоту вращения вала, достигается постоянство кинетической энергии потока рабочей жидкости и высокая стабильность параметров излучаемых импульсов. При этом постоянство частоты вращения вала гидронасоса при каждом его включении

обеспечивает идентичность излучаемых импульсов и высокую надежность управления. Упрощение цикла работы упрощает и конструкцию устройства, поскольку нет необходимости в домкрате с источником питания,

механизме подключения (отключения) домкрата, а выполнение устройства по разомкнутой схеме не требует дополнительной системы подпитки рабочей жидкости. Выполнение части напорной магистрали в форме спирали Архимеда в сменном кольце, вмонтированном в инерционной массе, обеспечивает компактность и простоту изготовления. При этом снабжение устройства набором сменных колец с разной длиной

спирали и выполнение предохранительного клапана регулируемым позволяет управлять параметрами излучаемых импульсов. А установка электромеханического клапана в . инерционной массе также способствует упрощению конструкции.

Формула изобретен-и я

1.Гидравлический источник импульсных сигналов, содержащий подвижно сопряженные опорную плиту и инерционную

массу, между которыми размещена гидравлическая рабочая полость, источник давления, линию слива с электромеханическим запорным клапаном, связанным с блоком управления, отличающийся тем, что,

с целью повышения надежности управления, обеспечения стабильности параметров излучаемых импульсов и упрощения гидравлического источника импульсных сигналов, в качестве источника давления использован

гидронасос, соединенный с гидравлической рабочей полостью напорной магистралью, часть которой сформирована в виде спиральной канавки, выполненной на сменном кольце, вмонтированном в инерционную

массу, в которой установлен электромеханический клапан.

2.Гидравлический источник по п.1, отличающийся тем, что спиральная

канавка выполнена в форме спирали Архимеда.

3.Гидравлический источник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на нагнетательной магистрали установлен регулируемый предохранительный клапан.

Фиг.З

Изобретение относится к геофизическим, гидравлическим устройствам для возбуждения сейсмических сигналов и может быть использовано в строительстве для уплотнения грунтов и в сваебойных агрегатах. Цель - повышение надежности управления, обеспечение стабильности параметров излучаемых импульсов и упрощение устройства. В устройстве рабочая жидкость гидронасосом 5 прокачивается через нагнетательную магистраль 6, спиральную канавку 8 в сменном кольце 9, гидравлическую рабочую полость 4, электромеханический запорный клапан 11 и сливную магистраль 10. При запирании клапана 11, осуществляемом электрическим сигналом от блока управления 12, происходит гидравлический удар, при котором возникает импульс давления в гидравлической рабочей полости 4, действующий через опорную плиту 1 на грунт 2. Амплитуда давления и длительность импульса регулируется скоростью потока рабочей жидкости и длиной нагнетательного канала. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л С