Электромеханический источник ударных импульсов Советский патент 1982 года по МПК B06B1/00 

1

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в геологоразведке и при сейсмических исследованиях для одновременного генерирования мощных импульсов напряжений и гармонических упругих колебаний твердой среды.

Известен электромагнитный вибратор, состоящий из двух укрепленных в корпусе электромагнитных катушек, питаемых однополупериодным выпрямленным током, и расположенного между ними якоря 1 .

Недостаток этого вибратора заключается в том, что он возбуждает только низкочастотные упругие колебания в твердой среде, с пониженной энергоотдачей за счет выпрямления питающего тока низкой частоты.

Наиболее близкой к предлагаемой является виброударная установка, содержащая корпус, опору, связанную с , ковальню и возвратно-поступательный электродвигатель 2.

В этой установке под действием переменного электромагнитного поля, возбуждаемого поочередно в двух соленоидах, ударник перемещается от одного крайнего положения в другое, ударяя по наковальне.

далее ударный импульс передается на опору через систему штоков и упругих элементов. Такая конструкция не обеспечивает возможность регулировать параметры излучаемого импульса, его направленность и энергию, 5 а также не обеспечивает возбуждения регулируемых по частотной характеристике однонаправленных жестких импульсов на фоне звукового поля, в нем отсутствует демпфирование обратного хода ударника для получения однонаправленности импульса, не обеспечено охлаждение деталей устройства, велико сопротивление воздуха движению ударника, что снижает энергию ударного импульса, а все вместе сужает функциональные возможности устройства.

Целью изобретения является расшире15ние функциональных возможностей устpoйctвa за счет обеспечения регулировок спектра излучаемых однонаправленных ударных импульсов и повышения энергоотдачи.

Указанная цель достигается тем, что внут20ри статора возвратно-поступательного электродвигателя установлена направляющая труба, в которой размещен якорь-ударник, выполненный регулируемой длины и массы с продольными косыми проточками по наружной поверхности, наружная сторона опоры выполнена в виде вогнутой ступенчатой поверхности, а сама опора через упругий элемент связана с корпусом, между наковальней и опорой размещен согласующий элемент, направляющая труба заглушена с торца, противоположного наковальне, и в ней выполнены отверстия напротив каналов охлаждения, выполненных в корпусе и статоре возвратно-поступательного электродвигателя, при этом возвратно-поступательный электродвигатель выполнен трехсекционным с трехфазной системой питания,

Согласующий элемент выполнен в виде прокладок с разл ичной жесткостью.

На чертеже изображен электромеханический источник ударных импульсов, общий вид.

Электромеханический источник ударных импульсов имеет цилиндрический корпус 1, выполненный из ферромагнетика. В корпусе 1 жестко закреплен трехсекционный статор 2. С одного торца корпуса на буртик 3 свободно через фигурную резиновую шайбу 4 навернута съемная ферромагнитная опора 5, имеющая вогнутую ступенчатую поверхность 6, с внутренней стороны цилиндрическую шейку 7, на которой свободно надета фрикционная направляющая труба 8 из диамагнетика, другой торец которой заглушен и образует замкнутую воздушную камеру 9. Заглушенным торцом направляющая труба 8 центрируется в выточке задней крышки 10 посредством резиновой тарелочки 11. Задняя крышка 10 выполнена из ферромагнетика и на резьбе соединена с корпусом 1. Четыре ря;1;а отверстий 12 отверстия 13 в направляющей трубе 8 и щелевые каналы 14 между секциями статора 2 совмещены и образуют систему воздушного охлаждения устройства. В направляющей трубе 8, с возможностью свободного перемещения относительно нее, размещены якорь-ударник 15 с продольными косыми проточками 16. К якорю-ударнику 15 регулировочным винтом 17 прикреплен набор сменных щайб 18. В цилиндрическом гнезде опоры 5 посредством упругого звукопоглощающего цилиндра 19 укреплена наковальня 20 из твердого сплава, а в промежутке между торцом наковальни 20 и опорой 5 размещен согласующийся элемент в виде сменного набора шайб 21 из материалов различной жесткости.

Электромеханический источник ударных импульсов работает следующим образом.

После установки заданной длины и массы якоря-ударника 15 путем закрепления регулировочным винтом 17 на его хвостовой части заданного числа шайб 18 и помещения его в направляющую трубу 8 регулировочным винтом 17 в сторону камеры демпфирования 9, затем установки в цилиндрическое гнездо опоры 5 дисков-прокладок 2 из материалов различной жесткости (например цинка, пластмассы, керамики), упругого звукопоглощающего цилиндра 19, твердосплавной наковальни 20 и закрепления опоры 5 через фигурную резиновую щайбу 21 на торец корпуса 1 источник ударных

и.мпульсов прижимают опорой 5 к выступам стенки блока горных пород распорными устройствами и подключают к трехфазной электросети через понижающий разделительный трансформатор так, чтобы последовательность изменения фазы питающего тока

соответствовала последовательности расположения секций статора 2. При включении тока в секциях статора 2 последовательно возникает электромагнитное поле в порядке I, II, III, I, И и т. д., которое приводит в возвратно-поступательное движение якорь-ударник так, что в сторону наковальни 20 его скорость движения в три раза больше, чем при обратном ходе, причем потери кинетической энергии на преодоление сопротивления воздуха снижены .до минимума за счет однонаправленной положительной аэродинамической формы (для повышения энергоотдачи). В наковальне 20 кинетическая энергия движения ударника 15 переходит в энергию импульса упругого

5 напряжения с длительностью, равной времени их контактирования, зависящей от заданной длины якоря-ударника 15 при постоянном времени переключения движения электромагнитного поля статора 2 с прямого на обратное направление. Однонаправленный импульс упругого напряжения наковальня 20 передает на пакет прокладок 21, который работает как механический полосовой частотный фильтр, т. е. каждая часть пакета прокладок 21 из общего спектра ударного импульса пропускает часть частот свойственных ее акустической жесткости и сформированный сигнал с заданным спектром частот поступает на опору 5, которая и передает его в твердую среду. Частоты колебаний опоры 5 равны утроенной частоте

0 питающего промышленного тока за счет электромагнитного последовательного воздействия на один магнитопроБод - корпус 1 трех секций статора 2. Якорь-ударник 15 движется в направлении от наковальни 20 (холостой ход) с замедленной скоростью,

5 так как в этом направлении магнитное силовое поле перемещается от секции к секции за время в три раза больше, чем от секции III к секции I при рабочем цикле, следовательно, с меньшей кинетической .. гией, которая расходуется на сжатие воз- духа в камере демпфирования 9 обратного хода якоря 15, исключает возбуждение импуЛьса обратного знака. Якорь-ударник 15, перемещаясь в направляющей трубе 8, отжимает воздух в радиальные отверстия 13

и обеспечивает циркуляцию его по каналам охлаждения устройства. Воздушное охлаждение деталей устройства осуществляется автоматически.

Достоинством предлагаемого устройства является то,- что при простоте конструкции, компактности и транспортабельности обеспечивается надежность и стабильность .излучения сложного сигнала без применения для энергопитания устройства сложных специальных генераторов колебаний. Энергоотдача, сравнимая с энергоотдачей породоразрушающих механизмов (например, отбойных молотков), позволяет проводить более объективный контроль на большие глубины более протяженных блоков горных пород, интенсивно трей1.иноватых, обладающих большим коэффициентом поглощения упругих колебаний, а так как в устройство включены узлы и детали,регулирующие параметры сигнала в соответствии с формой и частотой сигнала резонансного для определенной твердой минеральной среды, то и расширяются его возможности при использовании в сейсморазведке.

Формула изобретения

1. Электромеханический источник ударных импульсов, содержащий корпус, опору, связанную с ней наковальню и возвратнопоступательный электродвигатель с якоремударником и статором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных

возможностей за счет обеспечения регулировки спектра излучаемых однонаправленных ударных импульсов и повышения энергоотдачи устройства, внутри статора возвратно-поступательного электродвигателя установлена направляющая труба, в которой размещен якорь-ударник, выполненный с регулируемой длиной и массой с продольными косыми проточками по наружной поверхности, наружная сторона опоры выполнена в виде вогнутой ступенчатой поверхности, а сама опора через упругий элемент связана с корпусом, между наковальней и опорой размещен согласующий элемент, направляющая труба заглушена с торца, противоположного наковальне, и в ней выполнены отверстия напротив каналов охлаждения, выполненных в корпусе и статоре возвратно-поступательного электродвигателя, при этом возвратно-поступательный электродвигатель выполнен трехсекционным с трехфазной системой питания.

2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что согласующий элемент выполнен в виде прокладок с различной жесткостью. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 157270, кл. В Об В 3/02, 1963.

2.Авторское свидетельство СССР № 660727, кл. В 06 В 1/00, 1979.