вибросейсмоисточник

Формула изобретения

Вибросейсмоисточник, содержащий установленную на грунт излучающую плиту с направляющими, на которых размещена инертная масса, толкатель, связанный с инертной массой, рабочий орган, выполненный в виде приводного вала, установленного на подшипниковых опорах, и, по меньшей мере, одного эксцентрика, выполненного в виде трубы с внутренним диаметром, большим диаметра приводного вала, отличающийся тем, что эксцентрик снабжен, по крайней мере, двумя гидроцилиндрами с поршнями и штоками, обоими концами связанными с эксцентриком, и, по крайней мере, одной возвратной пружиной, соединяющей эксцентрик с приводным валом, причем гидроцилиндры запрессованы своими корпусами перпендикулярно валу и имеют верхние и нижние полости, обе одноименные полости гидроцилиндров связаны между собой трубопроводами с двумя параллельными линиями, каждая из которых имеет последовательно соединенные регулируемый дроссель и обратный клапан, дроссели имеют разный расход, а обратные клапаны имеют противоположную направленность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к эксцентриковым устройствам с регулированием (стабилизацией) амплитуды вынуждающей силы, и может быть использовано в качестве мощного источника вибросейсмических колебаний (вибросейсмоисточника-вибромодуля).

Известен вибросейсмоисточник (Патент на полезную модель № 31113. Вибросейсмоисточник. Малахов А.П., Аносов В.Н., Чичинин И.С. Бюл. № 20. 20.07.2003), содержащий установленную на грунт излучающую плиту с направляющими, инертную массу, установленную в верхней части направляющей, рабочий орган, выполненный в виде приводного вала с подшипниковыми опорами, отличающийся тем, что указанный приводной вал рабочего органа в средней части между подшипниковыми опорами имеет участок большего диаметра со смещенной осью вращения относительно оси вращения приводного вала, причем участок вала большего диаметра через подшипник связан с инертной массой вибросейсмоисточника.

Но такой вибросейсмоисточник не обладает возможностью стабилизации создаваемых усилий при изменении частоты этих колебаний.

Известен также вибросейсмоисточник (Патент на изобретение № 2240871. Малахов А.П., Чичинин И.С, Малахов А.А., Аносов В.Н. Бюл. № 33. 27.11.2004), являющийся прототипом и содержащий установленный на подшипниковых опорах приводной вал, отличающийся тем, что в него введены инертная масса, эксцентрик с направляющими, по меньшей мере одним гидроцилиндром с гибким трубопроводом с последовательно включенными регулируемым по расходу жидкости дросселем и обратным клапаном, силовой подшипник с тягой-толкателем и скалка, причем эксцентрик установлен в средней части приводного вала с возможностью перемещения в перпендикулярном направлении относительно оси вала и выполнен в виде короткого отрезка трубы с внутренним диаметром, большим диаметра приводного вала на величину максимального эксцентриситета, внутри вала или вне вала запрессован перпендикулярно к нему гидроцилиндр, шток которого связан обоими концами с внутренней поверхностью эксцентрика, обе полости гидроцилиндра заполнены жидкостью и связаны между собой в крайних положениях гибким трубопроводом, на внешнюю поверхность эксцентрика напрессовано внутреннее кольцо указанного силового подшипника, а внешнее кольцо этого же подшипника через тягу-толкатель и подвижную скалку связано с инертной массой вибросейсмоисточника.

В указанном вибросейсмоисточнике для повторения цикла виброизлучения необходима операция взведения эксцентрика в исходное состояние.

Задачей изобретения является обеспечение автоматического взвода вибросейсмоисточника для повторения цикла вибрации.

Указанная задача достигается тем, что вибросейсмоисточник, содержащий установленную на грунт излучающую плиту с направляющими, на которых размещена инертная масса, толкатель, связанный с инертной массой, рабочий орган, выполненный в виде приводного вала, установленного на подшипниковых опорах, и, по меньшей мере, одного эксцентрика, выполненного в виде трубы с внутренним диаметром, большим диаметра приводного вала, отличается тем, что эксцентрик снабжен, по крайней мере, двумя гидроцилиндрами с поршнями и штоками, обоими концами связанными с эксцентриком, и, по крайней мере, одной возвратной пружиной, соединяющей эксцентрик с приводным валом, причем гидроцилиндры запрессованы своими корпусами перпендикулярно валу и имеют верхние и нижние полости, обе одноименные полости гидроцилиндров связаны между собой трубопроводами с двумя параллельными линиями, каждая из которых имеет последовательно соединенные регулируемый дроссель и обратный клапан, дроссели имеют разный расход, а обратные клапаны имеют противоположную направленность.

На чертеже дан продольный разрез вибросейсмоисточника с промежуточным значением величины эксцентриситета его эксцентрика. Здесь же показана связь всех верхних и нижних полостей гидроцилиндров между собой и связь этих верхних и нижних полостей через параллельное соединение регулируемыми дросселями и обратными клапанами между собой.

Эксцентрики через возвратные пружины связаны с приводным валом. Корпус, в котором перемещается инертная масса, связан с приводным валом подшипниками. Опорная плита через пружины связана с пригрузочной массой. Двигатель, пружины, излучающая плита и система управления не показаны.

Вибросейсмойсточник содержит регулируемый эксцентриковый вибровозбудитель, установленные на подшипниковых опорах 1 приводной вал 2 с осью вращения 3 с установленным с возможностью перемещения эксцентриком 4 с осью вращения 5 в средней части вала, связанным через силовой подшипник 6 с толкателем 7 инертной массы (не показана), а эксцентрик 4 выполнен в виде короткого отрезка трубы с внутренним диаметром, большим диаметра приводного вала 2 на величину максимально требуемого эксцентриситета, а по краям эксцентрик 4 снабжен штоками 8, 9 с поршнями 10, 11 в гидроцилиндрах 12, 13. Гидроцилиндры имеют верхние 14, 15 и нижние 16, 17 полости. Верхние полости гидроцилиндров связаны между собой т-рубопроводами 18, 19, а нижние - трубопроводами 20, 21. Эти трубопроводы соединены между собой двумя параллельными цепями из последовательно соединенных между собой регулируемым дросселем 22 и обратным клапаном 23 и также последовательно соединенных обратного клапана противоположной проводимости 24 и регулируемого дросселя меньшего расхода 25. Эксцентрик 4 в нижней части возвратными пружинами 26, 27 соединен с приводным валом 2.

Вибросейсмойсточник работает следующим образом: при вращении приводного вала 2 в подшипниковых опорах 1 вместе с ним вращаются запрессованные в вал гидроцилиндры 12, 13, штоки которых связаны с верхними и нижними частями эксцентрика 4, выполненного в виде короткого отрезка трубы с внутренним диаметром, бо'льшим диаметра приводного вала на величину максимального эксцентриситета эксцентрика 4. Перед пуском создают избыточное давление в верхних 14, 15 и нижних 16, 17 полостях гидроцилиндров и создают минимальный первоначальный эксцентриситет оси 5 относительно оси вала 3. Вначале вал вибросейсмоисточника раскручивают до максимальной скорости. На эксцентрике 4 за счет реакции инертных масс 7 создается знакопеременное усилие в соответствии с выражением

F=m ²sin t

где m - суммарная величина инертных масс 1, 8- эксцентриситет (м), - круговая частота вращения приводного вала (рад/с). При соответствующем полупериоде колебаний вибровозбудителя поршнями 10, 11 в верхних полостях 13, 14 гидроцилиндров 12, 13 создается избыточное давление, и жидкость из этих полостей через трубопроводы 18, 19, обратный клапан 23 и регулируемый дроссель 22 будет перетекать через трубопроводы 20, 21 в нижние полости 16, 17 гидроцилиндров. Эксцентриситет 8 за каждое колебание в установившемся режиме будет увеличиваться, а чтобы усилие в процессе вибрации (свип-сигнала) оставалось на одном и том же расчетном уровне, плавно снижают частоту вращения приводного вала. Это осуществляют либо по временному циклу, либо вводя в систему управления электроприводом вращения приводного вала сигнал обратной связи по создаваемому усилию. Параллельно обратному клапану 23 и регулируемому дросселю 22 введена параллельная цепь из обратного клапана 24 обратной, нежели основной обратный клапан 23, проводимости. Последовательно вспомогательному обратному клапану 24 введен регулируемый дроссель 25 с гораздо меньшей проводимостью, нежели основной регулируемый дроссель 22. Эта параллельная цепочка введена для повторного приведения вибровозбудителя пружинами 26, 27 в исходное состояние с минимальным эксцентриситетом. Время сеанса вибросейсмического воздействия вибросейсмоисточником обычно не превышает десятка секунд, а между этими циклами создается перерыв в несколько минут. Т.е. цепочка 24, 25 практически не влияет на режим работы вибросейсмоисточника при сеансах воздействий.

Длительность сеанса воздействия при постоянном цикле определяется соответствующей установкой регулируемого дросселя 22. При достижении минимальной частоты вибраций приводной вал 2 останавливают (тормозят приводной двигатель), и сжатые во время сеанса возвратные пружины 26, 27 возвращают эксцентрик в исходное состояние с минимальным значением эксцентриситета (минимальная величина эксцентриситета устанавливается любым не показанным на чертеже способом). Причем эта величина может быть регулируемой.

Создаваемые усилия от эксцентрика через поршни гидроцилиндров через вал передаются на подшипниковые опоры, жестко установленные на излучающей платформе. Платформа пригружена через специальные амортизаторы пригрузочной массой (не показана).

Такое выполнение вибросейсмоисточника значительно упрощает конструкцию, обеспечивает автоматизацию вибровоздействий и обеспечивает облегченный пуск приводного двигателя при минимальном исходном эксцентриситете эксцентрика.