CN105182403A - 地震勘探用缓冲式换能器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种地震勘探用缓冲式换能器，包括上盖、套筒、电极主体和壳体；所述套筒套设在所述电极主体上部，所述壳体内设有卡位，所述套筒和电极主体整体活动的放置在所述壳体内的卡位处，所述套筒与壳体围成放电腔，所述放电腔内注满导电液体，所述电极主体下部置于导电液体中；所述壳体与上盖固定连接，所述套筒与上盖之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有缓冲件。本发明约束了产生震动波的频率，大大的提高了电能的转换和利用效率；本发明通过分层设计实现了放电电极之间距离的控制，便于试验的对比分析和电晕、电弧放电的有效选择，增加了现场勘测调节的灵活性；也使得拆卸和更换电极、倒入液体等更加方便。
Description
技术领域
本发明涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种地震勘探用缓冲式换能器。
背景技术
高压脉冲在水中放电会产生瞬间的能量波，这种能量波的波形及频率与地震波类似，可用于模拟地震波进行矿产资源的勘测。瞬间的能量波穿过放电装置沿地层向下传播，途经不同的地质层进行折射和反射，最后通过检波器接收，以此来判断或再现地层的控矿结构。顾名思义，水中放电必须要有一定的水体，如2009年中国科学院电工所与广州海洋地质调查局联合研制成功的海鳗20千焦电火花震源系统；从上一世纪七十年代起中国科学院电工所陆续研制的陆地电火花震源，都要挖井注水或利用地下水层。鉴于多数金属矿大多在山区，这种方式并不适合。
中国专利200810056793.3公开的一种放电电极，电极下端是开放式的，主要用于海洋地震勘探领域，需要有广阔的水域，无法用于陆地使用。中国专利201010541046.6公开的用于地震勘探的相控阵电火花子震源，其底部设计成椎体结构，正负电极形成的空间较小，该空间的外壁较薄，且为两种结构的过渡处，当多次放电后，易发生断裂；同时，电极正极端刚刚接触液体表面，没有深入进去，易发生造成沿面放电，当电极正极端因腐蚀变短，没有及时处理而无法接触液体后，电荷会另外寻找流通释放的通路，会引起绝缘击穿、电缆断裂、严重时会引起主机器件损害。另外，单电极放电端面小，电极本身也易损伤。中国专利201510146327.4公开的一种电声转换电极，如果要改变电极的间距需改变高压电极的长度，但这样就需要更换整个高压电极，不是很经济和方便。另外，由多根长度相等的单芯绝缘电缆捆扎而成的高压电极整个穿过金属帽，一方面高压电极整体位置不易固定，导致在放电过程中电极间距不准；另一方面高压电极上端多根单芯电缆本身要焊接在一起，又要与外部能量装置中的放电电缆芯连在一起，更换和测量都不方便。
发明内容
基于上述情况，有必要提供一种地震勘探用缓冲式换能器。
一种地震勘探用缓冲式换能器，包括上盖、套筒、电极主体和壳体；所述套筒套设在所述电极主体上部，所述壳体内设有卡位，所述套筒和电极主体整体活动的放置在所述壳体内的卡位处，所述套筒与壳体围成放电腔，所述放电腔内注满导电液体，所述电极主体下部置于导电液体中；所述壳体与上盖固定连接，所述套筒与上盖之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有缓冲件；所述上盖还设有接地端。
进一步的，所述壳体包括上筒和下筒；所述上筒和下筒通过螺纹连接，所述下筒内还设有内绝缘筒，所述内绝缘筒紧贴下筒内壁；所述内绝缘筒一端抵接下筒底部，另一端抵接上筒底部。
进一步的，包括多个高度不同的可更换式内绝缘筒，根据电极间距要求选择跟换内绝缘筒。
具体的，所述缓冲件为缓冲弹簧,所述缓冲弹簧一端与所述套筒连接,另一端与所述上盖连接。
更进一步的，所述电极主体包括一电极杆，所述套筒上部设有一凸起部，所述电极杆由下至上穿出所述凸起部；所述上盖设有一通孔，所述凸起部与电极杆由通孔穿出。
进一步的，所述壳体上筒从上到下设有第一内径和第二内径，所述第一内径大于第二内径，所述卡位设置在所述第一内径与第二内径连接处。
具体的，所述套筒包括一体成型的凸起部、连接部和套筒部，所述连接部外径与所述第一内径配合，所述套筒部外径与第二内径配合，所述连接部放置在卡位上。
作为一种改进，所述电极主体包括电极杆、汇流板和电缆束；所述电缆束由多根长度相同的导线头头相平、尾尾相平捆扎而成；所述电缆束连接至汇流板一面，所述电极杆设置在汇流板的另一面；所述汇流板连接电极杆的一面上还设有密封绝缘胶。
进一步的，所述电极主体与所述套筒连接处还填充有树脂套管，所述树脂套管外侧开有凹槽，所述凹槽内设有密封胶圈。
作为一种改进，所述电极杆顶端与所述套筒凸起部由上端螺母紧密栓接；所述电极杆底端与所述树脂套管由下端螺母紧密栓接。
本发明一种地震勘探用缓冲式换能器，与现有的技术相比，通过将套筒和电极主体整体活动的放置在所述壳体内的卡位处，在上盖和套筒之间形成缓冲腔以及在缓冲腔内设置缓冲件，该种设计约束了产生震动波的频率，大大的提高了电能的转换和利用效率；进一步的，筒型设计解决了电极放电端部易破碎和液体空间不足的问题；本发明通过分层设计将壳体分为上筒和下筒，并在下筒中设置可更换的内绝缘筒用来控制上筒和下筒之间螺纹旋进的距离，进而实现了放电电极之间距离的控制，便于试验的对比分析和电晕、电弧放电的有效选择，增加了现场勘测调节的灵活性；也使得拆卸和更换电极、倒入液体等更加方便。本发明灵活的结构设计提高了放电电极的可控性及寿命，为便携式陆地电火花震源的实际应用奠定了基础。
附图说明
图1为本发明地震勘探用缓冲式换能器的总体剖视图；
图2为本发明地震勘探用缓冲式换能器的上盖剖视图；
图3为本发明地震勘探用缓冲式换能器的电极主体剖视图；
图4为本发明地震勘探用缓冲式换能器的树脂套管剖视图；
图5为本发明地震勘探用缓冲式换能器的电极杆剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一种地震勘探用缓冲式换能器，包括上盖S100、套筒S300、电极主体S400和壳体；所述套筒S300套设在所述电极主体S400上部，壳体内设有卡位，所述套筒S300和电极主体S400整体活动的放置在所述壳体内的卡位处，所述套筒S300与壳体围成放电腔，所述放电腔内注满导电液体，所述电极主体S400下部置于导电液体中，所述导电液体可以是水或者具有一定电导率的水溶液；所述壳体与上盖S100固定连接，所述套筒S300与上盖S100之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有缓冲件。如图2所示，所述上盖S100为金属材料制成，其金属上盖S100上表面焊接有接地端S110用于和外部电源的负极相连。
如图3-5所示，所述电极主体S400具体为高压电极主体S400，包括设置在上端的电极杆S410、设置在中端的汇流板S422和和设置在下端的圆柱形绝缘电缆束S430；所述电缆束S430连接至汇流板S422一面，所述电极杆S410设置在汇流板S422的另一面；所述汇流板S422连接电极杆S410的一面上还设有密封绝缘胶S421。所述套筒S300上部设有一凸起部，所述电极杆S410由下至上穿出所述凸起部；所述上盖S100设有一通孔，所述凸起部与电极杆S410由通孔无缝隙的穿出。电极主体S400与所述套筒S300连接处还填充有树脂套管，所述树脂套管外侧开有凹槽，所述凹槽内设有密封胶圈S423。其中所述的下端圆柱形绝缘电缆束S430由多根长度相同且带有绝缘外皮的铜导线头头相平、尾尾相平捆扎而成，中间不留空隙，这些铜导线的上端都焊接在所述的树脂套管内下方的汇流板S422的下表面，所述的上端电极杆S410的下端焊接在所述的汇流板S422的上表面；所述的树脂套管的上部留有空间，此空间填充有绝缘胶S421，所述的树脂套管的外侧开有一圈凹槽，凹槽内套有密封胶圈S423，此胶圈使得所述主环氧树脂套筒S420与所述高压电极主体S400套接更加紧密；所述的上端电极杆S410与所述的主环氧树脂套筒S420的上端靠上端螺母S411紧密拴接，作为高压电极主体S400的引出端与外界电源的高压输出端连接；所述的上端电极杆S410与所述的中端树脂套管靠下端螺母S412紧密拴接。
其中，缓冲件具体可以为缓冲弹簧S200,所述缓冲弹簧S200一端与所述套筒S300连接,另一端与所述上盖S100连接；所述套筒S300具体为主环氧树脂套筒S420。缓冲弹簧S200的长度略大于所述的圆柱形金属上盖S100和所述的主环氧树脂套筒S420之间的间距。在放电瞬间，一方面水或水液体瞬间膨胀，能量的冲击使得所述环氧树脂套筒S420和所述高压电极主体S400构成的整体会向上运动，水柱和空气柱变长，进而降低了爆炸声波的频率；另一方面，在所述绝缘电缆束S430向上行进过程中，周围水分子或液体离子相对于这个整体向下行进，即增加了向下传导的振动波，这些增加的振动波随着放电瞬间产生的机械波穿过所述绝缘底筒和金属筒底部传导到周围土壤介质中。缓冲弹簧S200起到一个缓冲效果，保证所述环氧树脂套筒S420和所述高压电极主体S400构成的整体既能够向上运动，同时又限制了下降的速度和能量，进而极大地减小二次波产生的概率，当多换能器组合聚焦时，能够减少二次波干扰，提高系统的分辨率。
所述壳体包括上筒S500和下筒S600；所述上筒S500和下筒S600通过螺纹连接，具体的，壳体为金属结构，其中上筒S500、下筒S600均为圆柱形；圆柱形金属上筒S500的底部外侧刻有螺纹，所述的圆柱形金属下筒S600的上部内侧刻有螺纹，所述的圆柱形金属上筒S500底部外侧与所述的圆柱形金属下筒S600的上部内侧经螺纹相连接。
所述下筒S600内还设有内绝缘筒S700，所述内绝缘筒S700紧贴下筒S600内壁；所述内绝缘筒S700一端抵接下筒S600底部，另一端抵接上筒S500底部。所述内绝缘筒S700可以是包括多个高度不同的可更换式内绝缘筒S700，其根据放电电极间距要求选择跟换内绝缘筒S700。通过改变所述的圆柱形金属上筒S500和所述的圆柱形金属下筒S600螺纹旋扣的位置，使得所述的下端圆柱形绝缘电缆束S430与所述的圆柱形金属下筒S600底部之间的距离可以改变，从而改变了电极间距；同时通过改变所述的可更换式下部内绝缘筒S700的高度，使改变电极间距后的装置连接更为紧密，进而使间距大小更为精确。
所述壳体上筒S500从上到下设有第一内径和第二内径，所述第一内径大于第二内径，所述卡位设置在所述第一内径与第二内径连接处。
所述套筒S300包括一体成型的凸起部、连接部和套筒S300部，所述连接部外径与所述第一内径配合，所述套筒S300部外径与第二内径配合，所述连接部放置在卡位上。其中凸起部不留空隙地穿过金属上盖S100所开的通孔；连接部的外径与所述的圆柱形金属上筒S500的第一内径相配合，做到中间不留空隙；套筒S300部的外径略小于所述的圆柱形金属上筒S500的第二内径，套筒S300部的内表面紧密地套在所述的高压电极主体S400上。
与现有的技术相比，本发明圆筒设计解决了电极放电端部易破碎和液体空间不足的问题；电极下端圆柱形绝缘电缆束的设计解决了电极易烧蚀的问题，不留空隙地捆扎在一起也节省了电极下端的封闭空间；分层设计使拆卸和更换电极、倒入液体等更加方便；分体设计也使测量更加方便；可更换式下部内绝缘筒的设计使得电极的间距能够调节，便于试验的对比分析和电晕、电弧放电的有效选择，增加了现场勘测调节的灵活性；更重要的是缓冲腔及缓冲弹簧的设计约束了产生震动波的频率，提高了电能的转换和利用效率。灵活的结构设计提高了放电电极的可控性及寿命，为便携式陆地电火花震源的实际应用奠定了基础。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，包括上盖、套筒、电极主体和壳体；所述套筒套设在所述电极主体上部，所述壳体内设有卡位，所述套筒和电极主体整体活动的放置在所述壳体内的卡位处，所述套筒与壳体围成放电腔，所述放电腔内注满导电液体，所述电极主体下部置于导电液体中；所述壳体与上盖固定连接，所述套筒与上盖之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有缓冲件。
2.如权利要求1所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，所述壳体包括上筒和下筒；所述上筒和下筒通过螺纹连接，所述下筒内还设有内绝缘筒，所述内绝缘筒紧贴下筒内壁；所述内绝缘筒一端抵接下筒底部，另一端抵接上筒底部。
3.如权利要求2所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，包括多个高度不同的可更换式内绝缘筒，根据电极间距要求选择跟换内绝缘筒。
4.如权利要求3所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，所述缓冲件为缓冲弹簧,所述缓冲弹簧一端与所述套筒连接,另一端与所述上盖连接。
5.如权利要求4所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，所述电极主体包括一电极杆，所述套筒上部设有一凸起部，所述电极杆由下至上穿出所述凸起部；所述上盖设有一通孔，所述凸起部与电极杆由通孔穿出；所述上盖还设有接地端。
6.如权利要求5所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，所述壳体上筒从上到下设有第一内径和第二内径，所述第一内径大于第二内径，所述卡位设置在所述第一内径与第二内径连接处。
7.如权利要求6所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，；所述套筒包括一体成型的凸起部、连接部和套筒部，所述连接部外径与所述第一内径配合，所述套筒部外径与第二内径配合，所述连接部放置在卡位上。
8.如权利要求7所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，所述电极主体包括电极杆、汇流板和电缆束；所述电缆束由多根长度相同的导线头头相平、尾尾相平捆扎而成；所述电缆束连接至汇流板一面，所述电极杆设置在汇流板的另一面；所述汇流板连接电极杆的一面上还设有密封绝缘胶。
9.如权利要求8所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，所述电极主体与所述套筒连接处还填充有树脂套管，所述树脂套管外侧开有凹槽，所述凹槽内设有密封胶圈。
10.如权利要求9所述的地震勘探用缓冲式换能器，其特征在于，所述电极杆顶端与所述套筒凸起部由上端螺母紧密栓接；所述电极杆底端与所述树脂套管由下端螺母紧密栓接。
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