CN105204062B - 一种防松动球面多束换能器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种防松动球面多束换能器，包括壳体、顶盖、套筒和电极主体；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；所述壳体与顶盖固定连接，所述套筒与顶盖之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有调节件。本发明通过一方面使换能条件可控，方便进行试验对比；另一方面能够调整震动波的频率，满足不同的地质条件和勘测要求；通过设计调位组件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。

Description

一种防松动球面多束换能器

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，特别涉及一种防松动球面多束换能器。

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，多次放电后，易造成土壤松动，需多次夯实；由于多根长度相等的单芯绝缘电缆捆扎成束穿过金属帽和装置内部，中间无过渡，造成深入装置底部的位置不易固定；由于将露出的多根绝缘电缆的中心导体焊接在一起，，多次放电后的拉伸振动，造成焊接处易断，焊接处的裸露，也增加了空气沿面放电的可能性。

发明内容

基于上述情况，本发明有必要提供一种防松动球面多束换能器。

本发明一种防松动球面多束换能器，包括壳体、顶盖、套筒和电极主体；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；所述壳体与顶盖固定连接，所述套筒与顶盖之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有调节件。

进一步，所述调节件为调节螺钉，所述调节螺钉栓接在所述套筒连接部或顶盖，根据调节螺钉旋进距离的调节缓冲的高度。

作为一种改进，所述壳体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，所述第一内径与第二内径连接处具有一卡位；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。

进一步的，所述第一内径与第二内径连接的卡位处还设置有调位组件，所述套筒连接部放置在调位组件上；所述调位组件包括多个高度不同的可更换式调位组件，根据电极间距要求选择不同高度的调位组件进行跟换。

作为一种改进，所述电极主体包括电极杆、汇流板和电缆束；所述电缆束由多根导线头头相平、尾尾成正立抛物面紧密地捆扎而成；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；所述汇流板的侧面开有第一凹槽，所述凹槽内设有密封胶圈。

具体的，所述电极杆由下至上穿出所述凸起部，所述顶盖设有一通孔，所述凸起部与电极杆由通孔穿出；所述顶盖还设有接地端。

作为一种改进，所述壳体内部还设有圆柱形的绝缘底筒，所述绝缘底筒紧贴壳体内壁设置在壳体底部。

进一步的，所述绝缘底筒与所述电缆束活动配合；所述绝缘底筒外侧面开有第二凹槽，所述第二凹槽内设有紧固胶圈。

进一步的，所述绝缘底筒上部与电缆束紧密配合，所述绝缘底筒下部与所述电缆束间隙配合；所述绝缘底筒外侧面开有第二凹槽，所述第二凹槽内设有紧固胶圈。

作为一种改进，所述顶盖上还设有固定装置，所述固定装置用于将所述防松动球面多束换能器与地面夯实固定

本发明一种防松动球面多束换能器，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，在顶盖和套筒之间形成缓冲腔以及在缓冲腔内设置调节件，一方面使换能条件可控，方便进行试验对比，另一方面也能够在一定程度上调整震动波的频率，满足不同的地质条件和勘测要求，进而在换能效率和探测精度上获得折衷的选择；通过设计调位组件使正负电极之间的放电间隙方便可调，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。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为本发明一种防松动球面多束换能器的一种实施例状态的总体结构剖视图；

图2为本发明一种防松动球面多束换能器的另一种实施例状态的总体结构剖视图；

图3为本发明一种防松动球面多束换能器的顶盖剖视图；

图4为本发明一种防松动球面多束换能器的绝缘底筒剖视图；

图5为本发明一种防松动球面多束换能器的套筒剖视图；

图6为本发明一种防松动球面多束换能器的电极主体剖视图。

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1－2所示，本发明一种防松动球面多束换能器，包括壳体50、顶盖10、套筒20和电极主体30；所述套筒20套设在所述电极主体30上部，所述壳体50内设有卡位，所述套筒20和电极主体30整体活动的放置在所述壳体50内的卡位处，所述套筒20与壳体50围成放电腔，所述放电腔内注满导电液体，所述电极主体30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50与顶盖10固定连接，所述套筒20与顶盖10之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有调节件；如图3所示，所述顶盖10为金属材料制成，其金属顶盖10上表面焊接有接地端11用于和外部电源的负极相连。所述壳体50为金属筒，其上部为圆柱形筒，底部为正立抛物面；壳体50的上端部外侧刻有螺纹，所述顶盖侧壁内侧刻有螺纹，所述顶盖与所述壳体50的上部内侧经螺纹相连接。

所述壳体50的内部卡位将所述壳体50的内径分为上端第一内径和下部第二内径。所述第一内径大于第二内径，所述第一内径与第二内径连接处具有一卡位。如图5所示，所述套筒20为环氧树脂套筒，其包括一体成型的凸起部22、连接部23和套筒部24，所述连接部23外径与所述第一内径配合，中间不留或留有少许空隙；所述套筒20部外径与第二内径配合，中间不留或留有少许空隙，所述连接部23放置在卡位上，所述套筒20部内表面紧密地套接所述电极主体30。

所述第一内径与第二内径连接的卡位处还设置有调位组件40，所述套筒20连接部23放置在调位组件40上；所述调位组件40包括多个高度不同的可更换式调位组件40，根据电极间距要求选择不同高度的调位组件40进行跟换。具体的，所述调位组件40为调位磁铁，所述调位磁铁吸在所述壳体50的卡位处，构成新的卡位；所述套筒20连同所述电极主体30放入由所述调位磁铁所构成的卡位上；更换不同高度的所述调位磁铁，可以改变所述电极主体30下端与所述壳体50底部的间距，即改变放电时正负电极间的距离，进而对放电形式(电晕放电、电弧放电)进行有效地控制。

如图6所示，所述电极主体30为高压电极主体，其包括电极杆31、汇流板34和电缆束36；所述电缆束36由多根导线头头相平、尾尾成正立抛物面紧密地捆扎而成，中间不留空隙；所述汇流板34为圆盘形，电缆束36上部成圆柱形均匀紧密地焊接在所述汇流板34的下表面，所述电极杆31焊接在所述汇流板34的上表面；所述电极杆31所述汇流板34的上部填充有密封绝缘胶33；所述汇流板34的侧面开有一圈第一凹槽，所述第一凹槽内设有密封胶圈35，此密封胶圈35使得所述套筒20与所述电极主体30套接更加紧密。电极杆31由下至上穿出所述凸起部22，所述顶盖10设有一通孔，所述凸起部22与电极杆31由通孔无缝隙的穿出。电极杆31与所述套筒20的上端靠主螺母32紧密拴接，作为所述电极主体30的引出端与外界电源的高压输出端连接。

如图4所示，所述壳体50内部还设有圆柱形的绝缘底筒，所述绝缘底筒紧贴壳体50内壁设置在壳体50底部。所述绝缘底筒一方面起到密封水或水溶液的作用，另一方面当所述绝缘电缆束36与所述壳体50底部距离加大时，即正负电极间距加大时，能够防止两侧电缆束36通过侧壁放电，提高了能量利用率的同时更增强了振动波的指向性。所述绝缘底筒外侧面开有第二凹槽，所述第二凹槽内设有紧固胶圈61。所述绝缘底筒与所述电缆束36有两种配合方式，第一种为绝缘底筒内径上下一致，并与电缆束36活动配合；第二种为绝缘底筒内径上端小下端大，绝缘底筒上部与电缆束36紧密配合，所述绝缘底筒下部与所述电缆束36间隙配合。

所述调节件为调节螺钉21，所述调节螺钉21栓接在所述套筒20连接部23或顶盖10，根据调节螺钉21旋进距离的调节缓冲的高度。在本实施例中，所述调节螺钉21为3－6根，它们均匀地排列成一周拴接在所述连接部23上方。所述调节螺钉21的调节方式有两种，一种如图1所示，是全部旋入所述连接部23中，这种方式和所述绝缘底筒与电缆束36的第一种方式配合使用；另一种如图2所示，是将调节螺钉21旋出至上端帽与所述金属顶盖10相平，下端靠螺母拴接在所述连接部23上，这种方式与所述绝缘底筒的第二种形式配合使用。当为第一种方式时，所述套筒20与所述金属顶盖10之间留有空间，该空间为缓冲腔，所述绝缘电缆束36的下段也没有任何束缚。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套筒20和所述电极主体30构成的整体会向上运动，进而水柱和空气柱变长，进而降低了爆炸声波的频率；另一方面，在所述绝缘电缆束36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壳体50底部传导到周围土壤介质中。当为第二种方式时，所述套筒20与所述顶盖之间的空间被调节螺钉21固定住，所述绝缘电缆束36的下段也被第二种形式的所述绝缘底筒也被限定在原来的位置，因此所述的所述套筒20连同所述电极主体30相对于所述壳体50的内部空间无法向上运动，能量在固定的空间释放，由于没有水柱和空气柱的变长，振动波的频率较第一种形式要高一些，因此传播的能量较第一种衰减的多一些。在地震勘探过程中，由于地质条件和勘测要求的不同，可随时根据要求选择合适的方式，方便不同频率和能量的两种方式切换利用。

所述顶盖10还设有固定装置，所述固定装置用于将所述防松动球面多束换能器与地面夯实固定。具体的，所述固定装置为金属顶盖10设置的两翼，该两翼为长方体的薄板，两翼上各开一圆孔，圆孔插入铁钎12，与地面夯实固定。

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)

1.一种防松动球面多束换能器，其特征在于，包括壳体、顶盖、套筒和电极主体；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；所述壳体与顶盖固定连接，所述套筒与顶盖之间具有缓冲腔，所述缓冲腔内设有调节件。

2.如权利要求1所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述调节件为调节螺钉，所述调节螺钉栓接在所述套筒连接部或顶盖，根据调节螺钉的旋进距离调节缓冲的高度。

3.如权利要求2所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述壳体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，所述第一内径与第二内径连接处具有一卡位；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。

4.如权利要求3所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述第一内径与第二内径连接的卡位处还设置有调位组件，所述套筒连接部放置在调位组件上；所述调位组件包括多个高度不同的可更换式调位组件，根据电极间距要求选择不同高度的调位组件进行更换。

5.如权利要求4所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述电极主体包括电极杆、汇流板和电缆束；所述电缆束由多根导线头头相平、尾尾成正立抛物面紧密地捆扎而成；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；所述汇流板的侧面开有第一凹槽，所述凹槽内设有密封胶圈。

6.如权利要求5所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述电极杆由下至上穿出所述凸起部，所述顶盖设有一通孔，所述凸起部与电极杆由通孔穿出；所述顶盖还设有接地端。

7.如权利要求5所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述壳体内部还设有圆柱形的绝缘底筒，所述绝缘底筒紧贴壳体内壁设置在壳体底部。

8.如权利要求7所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述绝缘底筒与所述电缆束活动配合；所述绝缘底筒外侧面开有第二凹槽，所述第二凹槽内设有紧固胶圈。

9.如权利要求7所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述绝缘底筒上部与电缆束紧密配合，所述绝缘底筒下部与所述电缆束间隙配合；所述绝缘底筒外侧面开有第二凹槽，所述第二凹槽内设有紧固胶圈。

10.如权利要求8－9任意一项所述的防松动球面多束换能器，其特征在于，所述顶盖上还设有固定装置，所述固定装置用于将所述防松动球面多束换能器与地面夯实固定。