Генератор упругих колебаний Советский патент 1981 года по МПК G01V1/155 B06B1/04 

(54) ГЕНЕРАТОР УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

I

Йэобретейие относится к вибрационной технике, может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для возбуждцения направленных механических колебаний и, в Частности для вибрационной сейсморазведки полезных ископаемых.

Известны генераторы упругих колебаний вибраторы), в которых в качестве возбудителей колебаний используются электрические двигатели вращательного или возвратно-поступательного движения, содержащие упругие элементы. В одних случаях роль упругих элементов выполняют стальные пружины, рессоры, торсионы, резиновые или ре зино-металлические пружины, которые можно объединить одним термином - твердотельные упругие элементы U.

Известны вибраторы, в которых роль упругих элементов выполняют эластичные баллоны, заполненные газом 2. Однако как твердотельные упругие элементы, так и газовые эластичные оболочки имеют ограниченный срок службы, что обусловлено усталостными напряжениями, возникающими в них при циклических деформациях в процессе колебаний, Чем больше частота и амплитуда возбуждаемых колебаний, тем меньше срок службы упругого элемент Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для формования изделий из бетонных смесей, представляющее собой генератор механических колебаний и состоящее из возбудителя колебаний и гидроцилиндра. В полости гидроцилиндра размещен поршень, связанный штоком с резонаторной плитой, на которой укреплен возбудитель колебаний# находящийся вне гидроцилиндра. По обе стороны от поршня внутри гидроцилиндра помещены две эластичные пневмокамеры, заполненные газом и связанные с регулятором жесткости. Цилиндр заполнен жидкостью, которая передает механическое усилие от поршня к пневмокамерам. Устройство снабжено регулятором давления жидкости 3 .В известном устройстве возбудитель вибрации и регулируемые упругие элементы (гидроцилиндр с пнев-. мокамерами) представляют собой два самостоятельных конструктивных узла. Передача механического усилия от возбудителя колебаний к объекту осуществляется по длинной механической цепи: возбудитель колебаний резонаторная плита - шток - поршень гидроцилиндра - жидкость - пневмокамеры - корпус гидроцилиндра - объект. Наличие штока, проходящего через отверстие в гидроцилиндра, предполагает наличие подвижного уплотнения, так как жидкость в гидроцилиндре находится под давлением.

Однако коэффициент полезного действия известного устройства ограничен потерями энергии в различных его узлах. К этим потерям отнсятся потери энергии в самом возбудителе колебаний, в подвижном уплотнении штока, в гидравлической паре поршень - цилиндр; в пневмокемерах, потери энергии при деформациях реэонаториой плиты штока и поршня при движении жидкости в гидроцилиндре.

Цель изобретения - увеличение коэффициента полезного действия генератора упругих колебаний.

Для достижения указанной цели в генераторе упругих колебаний возбудитель колебаний выполнен в виде электрического двигателя возвратнопоступательного движения, имекяцего соосно расположенные якорь и индуктор, который помещен внутрь герметичного корпуса. Индуктор жестко скреплен с корпусом, а изолированны друг от друга полости в корпусе по ове стороны якоря заполнены жидкостью и газом и выполняют роль упругих элементов.

Жидкость помещена в замкнутьге об емы с эластичными стенками. Эти объема могут изменяться при изменении количества жидкости в них.

Передача механического усилия от возбудителя колебаний (электрического двигателя возвратно-поступательного движения) к объекту осуществляется по следунхдей цепи: якор гаэожидкостиые упругие элементы - кефпус - объект. Потери энергии в генераторе складываются из потерь энерг,ии в самом возбудителе колебаний, в пневматической паре якорьиндуктор, в газовых объемах и при деформациях якоря.

На чертеже изображен генератор колебаний для сейсмораэведкиЧполезных ископаемых, разработанmat на базе заявляемого устройства.

Генератор содержит электрический двигатель возвратно-поступательного движения цилиндрической формы, состоящий из якоря 1 и индуктора 2 с обмоткой 3 возбуждения. Индуктор жестко скреплен с герметичным корпусом 4. На якоре, расположенном внутри индуктора, укреплены уплотнитеЛьные элементы 5. Полости б по обе стороны от якоря заполнены газе и не сообщаются между собой.

Полости 7 заполнены жидкостью. Между газовыми и жидкостными полостями помещены гибкие перегородки 8.

Генератор снабжен системой 9 электрического питания двигателя и системой 10 гидравлического питания, которая подает жидкость внутрь корпуса через штуцеры 11.

Генератор устанавливается на грун так,что днище его корпуса служит плитой излучающей сейсмические волны. Генератор упругих колебаний работает следующим образом.

При подаче электрическог р питания на обмотку 3 возбуждения якорь 1 под действием электромагнитной силы совершает возвратно-поступательное движение относительно индуктора 2. При этом периодически сжимаются и расширяются газовые полости 6, передавая механическое усилие корпусу 4. Корпус также приходит в колебательное движение, при этом его днище излучает в грунт сейсмические волны,.

Амплитуда возбуждаемых колебаний зависит от соотношения частоты электромагнитного питания и собственной частоты колебаний генератора. Максимальное значение амплитуды, как известно из теории колебаний, достигается при воспадении этих частот (явление резонанса). Настройка генератора на резонанс осуществляется изменением количества жидкости в полостях 7, что влечет изменение коэффициента жесткости упругих элементов

При изменении собственной частоты колебаний вибратора изменяется количество жидкости в полостях 7, а гибкие перегородки 8 растягиваются либо сжимаются. 3 циклических колебаниях возбуждаемой частоты перегородки не участвуют, что обусловлено несжимаемостью жидкости. Сама жидкость при этом также не движется относительно корпуса, так как заключена в замкнутый объем, ограниченный перегородкой и корпусом.

Применение электрического двигателя возвратно-поступательного движения цилиндрической конструкции, помещенного в герметичный корпус, ;и использование свободных полостей в корпусе в качестве газо-жидкостных упругих элементов позволяет повысить коэффициент полезного действия генератора упругих колебаний, увеличить долговечность упругих элементов , упростить конструкцию и уменьшить габаритные размеры.

Предлагаемый генератор может быть эфчиктивно использован в технологических процессах и системах, требующих оперативных перестроек часто- ты и амплитуды возбуждаемых колебаний в достаточно диапазоне. Он позволяет осуществлять такие перестройки без остановки процесса.

что уменьшает непроизводительные простои оборудования.

На базе заявляемоговибратора могут быть построены системы автоматического регулирования пара метров вибрации по заданному закону.

Формула изобретения

дуктором и помещен внутрь герметичного корпуса, причем индуктор жестко скреплен с корпусом, а полости по обе стороны якоря заполнены газом и жидкостью и выполняют роль упругих элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

/.

10

.П

//Sv/