CN110770467B - 流体和弹性体的隔振器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔离器，所述隔离器被构造为将有效载荷与不希望有的振动和冲击隔离。所述隔离器包括具有第一端和与第一端相对的第二端的壳体、限定在壳体中的主腔室、限定在壳体中的背压腔室、使主腔室与背压腔室流体连通的管道、在壳体中靠近第一端的背压隔膜、在壳体中靠近第二端的弹性体圆顶、和连接到弹性体圆顶的轴。主腔室和背压腔室位于背压隔膜和弹性体圆顶之间。所述轴被构造为连接至有效载荷。

Description

流体和弹性体的隔振器
技术领域
本发明总体上涉及一种流体和弹性体的隔振器。
背景技术
通常使用各种不同类型的隔离器来隔离灵敏部件，例如钻杆中的传感器底架或者导弹中的电子套件，使所述灵敏部件免受不希望有的振动和/或冲击。现有技术中的隔离器包括机械缓冲器、固体弹性体安装件或阻挡件、液压发动机安装件和衬套。然而，由于隔离器的相对少量的移动和/或隔离器的固有材料特性，这些现有技术的隔离器会提供相对低水平的振动隔离。另外，一些现有技术的隔离器可以被构造为仅在一个主方向(例如，轴线方向)上衰减振动。
发明内容
本发明涉及一种隔离器的不同实施例，所述隔离器被构造为将有效载荷与不希望有的振动和冲击隔离。在一个实施例中，隔离器包括：具有第一端和与第一端相对的第二端的壳体、限定在壳体中的主腔室、限定在壳体中的背压腔室、使主腔室与背压腔室流体连通的管道、在壳体中靠近第一端的背压隔膜、在壳体中靠近第二端的弹性体穹顶和连接到弹性体圆顶的轴。主腔室和背压腔室位于背压隔膜和弹性体圆顶之间。所述轴被构造为连接到有效载荷。
当振动或冲击传送到壳体时，弹性体圆顶会偏转以减弱通过轴到达有效载荷的振动或冲击，弹性体圆顶的偏转会迫使主腔室中一定体积的液体通过管道进入到背压腔室中，并且进入到背压腔室中的一定体积的液体的流入使背压隔膜偏转。背压隔膜的偏转产生恢复力，所述恢复力被配置为迫使背压腔室中一定体积的液体通过管道进入到主腔室中。
壳体可以包括将主腔室与背压腔室分开的分隔件。管道可以是限定在分隔件中的开口。隔离器可以包括容纳在主腔室和背压腔室中的液体。主腔室和背压腔室中的液体可以是油，例如矿物油。背压隔膜可以包括弹性材料，例如硅酮弹性体。隔离器可以包括连接到壳体的第二端的横向撞击止动件。横向撞击止动件从壳体朝向轴向内延伸。隔离器还可以包括连接到壳体的轴向撞击止动件。
本发明还涉及将有效载荷与不希望有的振动和冲击隔离的不同方法。在一个实施例中，所述方法包括使设置在振动源和有效载荷之间的弹性体圆顶变形以提供多轴线阻尼、以及通过弹性体圆顶经由管道将一定体积的液体从第一腔室抽吸到第二腔室以提供流体阻尼。
所述方法可以包括通过背压隔膜将一定体积的液体从第二腔室抽吸到第一腔室。所述液体可以是矿物油。
提供本发明内容以介绍本发明的实施例的特征和概念的选择，这些特征和概念在下面的详细描述中被进一步说明。该发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键点或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的保护范围。所述特征中的一个或多个可以与一个或多个其它所述特征组合以提供可工作的装置。
附图说明
当结合以下附图考虑时，本发明实施例的这些和其他特征和优点通过参考以下详细说明而变得更加显而易见。在附图中，在所有附图中使用相同的附图标记表示相同的特征和部件。所述附图不一定按比例绘制。另外，本专利或申请文件包含至少一个彩色附图。将根据要求和必要的费用支付为专利局提供具有(多幅)彩色附图的专利或专利申请公开文本的副本。
图1是根据本发明的一个实施例的隔离器的示意性横截面图；
图2A至图2C分别是根据本发明一个实施例的隔离器的第一立体图和第二立体图以及横截面图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的通过隔离器的振动的传递率作为振动频率的函数的曲线图；以及
图4是示出根据图2A-2C中的实施例的两个隔离器的横截面图，所述隔离器在油井套管中使用以使传感器底架与不希望有的振动隔离开来。
具体实施方式
本发明涉及隔离器的不同实施例。在一个或多个实施例中，隔离器被构造为同时提供多轴线弹性阻尼和流体阻尼(例如，液压阻尼)以衰减振动，从而使有效载荷与有害振动隔离开。本发明的隔离器可以被用于隔离各种不同的有效载荷，例如碳氢化合物钻井中的传感器底架或导弹中的电子套件，以使其免受不希望有的振动和/或冲击，这些振动和/或冲击会损坏或限制有效载荷的适当性能。
现参照图1，根据本发明的一个实施例的隔离器100包括第一腔室101(例如，主腔室)、第二腔室102(例如，背压腔室)以及在第一腔室101和第二腔室101之间延伸的管道103。隔离器100还包括容纳在第一腔室101和第二腔室102中的液体104(例如，诸如矿物油的油)。管道103限定将第一腔室放置成与第二腔室102流体连通的流体路径(例如，流体轨迹)，使得液体104可以在第一腔室101和第二腔室102之间流动。尽管在所示的实施例中第一腔室101与第二腔室103成一直线(例如，对齐)，但是在一个或多个实施例中，第一腔室101和第二腔室102也可以具有任何其它适当的相对位置(例如，第一腔室101和第二腔室102可以彼此错位或偏移)。
在图示的实施例中，隔离器100还包括至少部分地围绕第一腔室101的弹性体圆顶105(例如，弹性体圆顶105限定第一腔室101的至少一部分)以及至少部分地围绕第二腔室102的背压隔膜106(例如，背压隔膜106限定第二腔室102的至少一部分)。在所示的实施例中，弹性体圆顶105和背压隔膜106是各自在彼此相反的方向上延伸的圆顶状构件。在一个或多个实施例中，背压隔膜106可以具有任何其它适当的结构(例如，背压隔膜106可以不是圆顶形状)。在一个或多个实施例中，弹性体圆顶105和背压隔膜106中的每一个均由弹性(例如，有弹力的)材料制成。在一个或多个实施例中，弹性体圆顶105和背压隔膜106中的每一个均可以由任何适当类型或种类的弹性体制成，例如硅酮弹性体(例如，NuSilTM 5840)、乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性弹性体(TPE)、天然聚异戊二烯、合成聚异戊二烯、丁晴橡胶(丁腈橡胶)或其组合。
继续参照图1中所示的实施例，隔离器100还包括连接至弹性体圆顶105和背压隔膜106的基座107。基座107被构造为帮助将隔离器100连接到其中使用隔离器100减弱不希望有的振动和/或冲击的环境中的任何一个或多个部件。此外，在图示的实施例中，隔离器100包括连接至弹性体圆顶105的轴108。轴108被构造成连接至有效载荷，并且隔离器100被构造成使有效载荷与不希望有的振动和/或冲击隔离，这些振动和/或冲击被从振动源和/或冲击源传送到隔离器100的基座107(即，隔离器100被构造为衰减从所述源到连接至轴108的有效载荷的不希望有的振动和/或冲击的传送)。有效载荷可以是隔离不希望有的振动和/或冲击所需的任何一个或多个部件，例如传感器底架或电子套件，并且振动和/或冲击的源可以是其中存在有效载荷的环境中的任何一个或多个部件，例如导弹主体或压力套管和/或石油钻井的钻柱。
在操作中，由传送到隔离器100的基座107的振动和/或冲击引起的基座107的移动会导致弹性体圆顶105偏转(例如，变形)，这减少或限制了对连接到轴108的有效载荷的振动和/或冲击的传送。也就是说，弹性体圆顶105有效地将轴108与基座107分离，以减少振动和/或冲击传送给连接到轴108的有效载荷。在所述的实施例中，弹性体圆顶105被构造成既在径向(即，图1中的x方向)上又在轴向(即，图1中的y方向)上偏转，以在所有移动方向上提供振动隔离。以这种方式，弹性体圆顶105被构造为提供多轴线阻尼，以减弱通过轴108传送到被隔离的有效载荷的振动和/或冲击。在所述的实施例中，弹性体圆顶105还被构造为绕着轴线方向旋转地偏转(即，绕着图1中的y轴旋转)以在旋转方向上提供振动隔离。弹性体圆顶105的结构(例如，弹性体圆顶105的几何结构，包括弹性体圆顶105的形状、尺寸和厚度)和弹性体圆顶105的材料特性(例如，弹性体圆顶的材料、硬度(硬度计)和刚度)可以根据从振动源输入到基座107的振动和/或冲击的大小和/或被提供到连接至轴108的有效载荷的冲击隔离的期望程度来选择。
另外，当振动和/或冲击(或者其中至少一个分量)沿着基座107的轴线方向(例如，图1中的正y方向)施加到基座107时，至少一部分的弹性体圆顶105在相反的方向上轴向偏转(例如，弹性体圆顶105的至少一部分在图1中的负y方向上偏转)。弹性体圆顶105在轴线方向(例如，图1中的负y方向)上的偏转减小第一腔室101的容积，从而增大第一腔室101中的液体104的压力。与通过弹性体圆顶105的偏转或变形而移动的第一腔室101中的液体104的体积相对应的第一腔室101中的液体104的体积被迫通过管道103进入到第二腔室102中。依此方式，弹性体圆顶105被构造成用作活塞，以响应于施加到隔离器100的基座107的振动和/或冲击使第一腔室101中的一定体积的流体104经由管道103抽吸到第二腔室102。在一个或多个实施例中，弹性体圆顶105的刚度足够软以提供多轴线阻尼，并且足够硬以将一定体积的液体104从第一腔室101经由管道103抽吸到第二腔室102。在一个或多个实施例中，隔离器100可以包括用于使弹性体圆顶105的至少一部分沿轴向(例如，在负y方向上)偏转的一个或多个机构(未示出)，从而在旋转力(例如，绕着y轴的旋转力)被施加到基座107时将一定体积的液体104抽吸到第二腔室102中，例如，穿过螺纹配件的轴，该螺纹配件使轴缩短，并由此在轴旋转时挤压弹性体圆顶105和/或挤压径向连接到轴线并从弹性体圆顶105偏离的臂，使得所述旋转使所述臂挤压弹性体圆顶105。
背压隔膜106被构造成响应于附加液体104流入到第二腔室102(例如，背压隔膜106被构造成沿轴向膨胀，这增加了第二腔室102的尺寸以容纳附加液体104的流入。)中而在轴线方向(例如，图1中的负y方向)上偏转和/或变形。由于额外体积的液体104流入到第二腔室102中，背压隔膜106在轴线方向上的偏转和/或变形提供沿着轴108的轴线方向(例如，图1中的y轴线)的流体阻尼(例如，液压阻尼)。
另外，在所述的实施例中，管道103的横截面尺寸小于第一腔室101和第二室腔102中的每一个的横截面尺寸，使得管道103限制液体104在第一腔室101和第二腔室102之间的流动。这种通过管道103限制液体流动被构造为提供流体阻尼，以限制对连接至轴108的有效载荷的振动和/或冲击的传送。管道103的结构(例如，形状和尺寸)可以根据从振动源输入到基座107的振动和/或冲击的大小和/或所需的流体阻尼水平来选择。
此外，由弹性(例如，有弹力的)材料形成的背压隔膜106的偏转和/或变形在与背压隔膜106被偏转和/或变形的方向相反的轴线方向(例如，图1中的正y方向)上产生恢复力。该恢复力被配置为迫使(例如，抽吸)第二腔室102中的一定体积的液体104通过管道103进入到第一腔室101中。通过偏转的背压隔膜106提供的恢复力被配置为迫使一定体积的液体104通过管道103进入到第一腔室101中，直到第一腔室101中的液体104的压力等于或基本等于第二腔室102中的液体104的压力(即，背压隔膜106的偏转和/或变形被配置成改变第二腔室102中的液体104的压力，直到在第一腔室101中的液体104和第二腔室102之间达到压力平衡或基本达到压力平衡为止)。只要不希望有的振动和/或冲击输入到隔离器100的基座107，就可以继续在第一腔室101和第二腔室102之间通过管道103抽吸液体104的循环，以便提供流体阻尼以衰减传送至隔离的有效载荷的振动和/或冲击。
因此，由于弹性体圆顶105连接在基座107和轴108之间，图1中示出的隔离器100的实施例可以被构造成提供多轴隔离(例如，移动和旋转的振动隔离)，并且由于在第一腔室101和第二腔室102之间的流体通过管道103抽吸，因此可以沿轴线方向(例如，图1中的y轴)提供流体阻尼(例如，液压阻尼)。
现参照图2A-2C，根据本发明的一个实施例的隔离器200包括外壳或壳体201、在壳体201中的主隔离室202、在壳体201中的背压腔室203、在壳体201中的弹性体圆顶204和在壳体201中的背压隔膜205。在所述的实施例中，弹性体圆顶204和背压隔膜205为在远离彼此的相反方向上延伸的圆顶形构件。在一个或多个实施例中，背压隔膜205可以具有任何其它适当的形状(例如，背压隔膜205可以不是圆顶形的)。在一个或多个实施例中，弹性体圆顶204和背压隔膜205每一个均由弹性(例如，有弹力的)材料制成。在一个或多个实施例中，弹性体圆顶204和背压隔膜205由任何合适类型或种类的弹性体制成，例如硅酮弹性体(例如，NuSilTM5840)、乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性弹性体(TPE)、天然聚异戊二烯、合成聚异戊二烯、丁晴橡胶(丁腈橡胶)或其组合。
在所述的实施例中，壳体201包括在壳体201的第一端207和与第一端207相对的壳体201的第二端208之间延伸的侧壁206(例如，圆柱形侧壁)。尽管所述实施例中的壳体201是大致圆柱形的，但是在一个或多个实施例中，壳体201也可以具有适合于其中想要使用隔离器200减弱不希望有的振动和/或冲击的环境(例如，导弹主体或油井)的任何其它形状。例如，在一个或多个实施例中，壳体207可以具有棱柱形状。在所述的实施例中，背压腔室203靠近壳体201的第一端207，并且主隔离室202靠近壳体201的第二端208。
继续参照图2C中所示的实施例，壳体201包括连接至侧壁206的壁或分隔件209。分隔件209被定位于壳体201的第一端207与第二端208之间的中间位置处。分隔件209将背压腔室203与主隔离室202分开。另外，在所述的实施例中，分隔件209限定开口210(例如，管道)，所述开口使主隔离室202放置成与背压腔室203流体连通。在所述的实施例中，主隔离室202被限定在弹性体圆顶204、分隔件209和侧壁206的靠近壳体201的第二端208的一部分之间。在所述的实施例中，背压腔室203被限定在背压隔膜205、分隔件209、和侧壁206靠近壳体201的第一端207的一部分之间。
继续参照图2C所示的实施例，隔离器200包括在主隔离室202和背压腔室203中的一定体积的液体211。在一个或多个实施例中，主隔离室202和背压腔室203中容纳的液体211为油(例如，诸如高粘度矿物油的高粘度油)。开口210限定使主隔离室202被放置成与背压腔室203流体连通的流体路径(例如，流体轨迹)，使得液体211可以在主隔离室202和背压腔室203之间流动。
在所述的实施例中，壳体201的第一端207被构造成连接到振动源(例如，钻柱)。在一个或多个实施例中，第一端207处的侧壁206的外表面包括外螺纹，和/或壳体201的第一端207可以限定一系列内螺纹开口，所述内螺纹开口被构造成容纳将隔离器200连接至振动源的紧固件。
继续参照图2C中所示的实施例，隔离器200还包括连接至弹性体圆顶204的轴212。在所述的实施例中，轴212通过弹性体圆顶204连接至壳体201。在所述的实施例中，轴212延伸出穿过壳体201的第二端208中的开口213。轴212被构造为连接到有效载荷，并且隔离器200被构造为将有效载荷与从振动源传送到壳体201的不希望有的振动和/或冲击隔离开(即，隔离器200被构造成减弱从振动源到连接至轴212的有效载荷的不希望有的振动的传送。
在操作中，由传送到隔离器200的壳体201的振动和/或冲击所引起的壳体201的移动导致弹性体圆顶204偏转(例如，变形)，这减少或限制了对连接到轴212的有效载荷的振动和/或冲击的传送。也就是说，可变形的弹性体圆顶204有效地将轴212与壳体201分离，以减少对连接至轴212的有效载荷的振动和/或冲击的传送。在所述的实施例中，弹性体圆顶204被构造成沿径向(例如，图2C中的x方向)和轴向(例如，图2C中的y方向)偏转，以在所有移动方向上提供振动隔离。依此方式，弹性体圆顶204被构造成提供多轴线阻尼，以减弱对通过轴212被隔离的有效载荷的振动和冲击的传送。在所述的实施例中，弹性体圆顶204还被构造为绕着轴线方向旋转地(例如，绕着图2C中的y轴旋转)偏转，以在旋转方向上提供振动隔离。弹性体圆顶204的结构(例如，弹性体圆顶204的包括形状、尺寸的几何结构、和弹性体圆顶204的厚度)和弹性体圆顶204的材料特性(例如，弹性体圆顶204的材料、硬度和刚度)可以根据从振动源输入到壳体201的振动和/或冲击的大小、和/或提供给连接至轴212的有效载荷所期望的振动隔离程度来选择。
此外，当振动和/或冲击(或其中至少一个分量)沿壳体201的轴向方向(例如，图2C中的+y方向)被施加到壳体201时，弹性体圆顶204的至少一部分在壳体201的第一端207的方向(例如，图2C中的-y方向)上轴向偏转。弹性体圆顶204在壳体201的第一端207的方向上的偏转减小主隔离室202的容积，从而增加主隔离室202中的液体211的压力。与通过弹性体圆顶204的偏转或变形而移动的主隔离室202中的液体211的体积相对应的主隔离室202中的一定体积的液体211被迫使穿过分隔件209中的开口210(例如，管道)进入到背压腔室203中。依此方式，弹性体圆顶204被构造成用作活塞，所述活塞响应于被施加至隔离室200的壳体201的振动和/或冲击，将主隔离室202中的一定体积的液体211通过开口210抽吸至背压腔室203。
背压隔膜205被构造成响应于附加液体211流入到背压腔室203中(例如，背压隔膜205被构造成在壳体201的第一端207的方向上轴向膨胀，这增加背压腔室203的尺寸以容纳附加液体211的流入)而偏转和/或变形(例如，在壳体201的第一端207的方向上)。由于额外体积的液体211流入到背压腔室203中，背压隔膜205在轴向方向(例如，图2C中的负y方向)上朝向壳体201的第一端207的偏转或变形沿着轴212的轴线方向(例如，图2C中的y轴)提供流体阻尼(例如，液压阻尼)。
此外，在所述的实施例中，分隔件209中的开口210(例如，管道)的横截面尺寸小于腔室202、203的横截面尺寸，使得开口210限制主腔室202和背压腔室203之间的流体的流动。对通过开口210的液体流的该限制被设置为提供流体阻尼，以限制到连接至轴212的有效载荷的振动和/或冲击的传送。可以根据从振动源输入到壳体201的振动和/或冲击的大小和/或期望的流体阻尼水平来选择分隔件209中的开口210的结构(例如，形状和尺寸)。在一个或多个实施例中，弹性体圆顶204的刚度足够软以提供多轴线阻尼，但是足够硬以将一定体积的液体211从主隔离室202经由分隔件209中的开口210抽吸到背压腔室203。
另外，由弹性(例如，有弹力的)材料形成的背压隔膜205的偏转和/或变形在与背压隔膜205偏转和/或变形的方向相反的轴向方向(例如，图2C中的正y方向)上产生恢复力。该恢复力被构造成迫使(例如，抽吸)背压腔室203中的一定体积的液体211通过分隔件209中的开口210返回到主隔离室202中。通过偏转的背压隔膜205提供的恢复力被构造成迫使一定体积的液体211通过开口210进入到主隔离室202中，直到主隔离室202中的液体211的压力基本上等于背压腔室203中的液体211的压力(例如，背压隔膜205的偏转和/或变形被构造为改变背压腔室203中的液体211的压力，直到主隔离室202中的液体211和背压腔室203之间达到压力平衡为止)。只要有不希望有的振动和/或冲击输入到隔离器200的壳体201中，就可以继续这种在主隔离室202和背压腔室203之间通过分隔件209中的开口210抽送液体211的循环，以便提供流体阻尼以减弱振动和/或冲击到连接至轴212的隔离的有效载荷的传送。
因此，图2A-2C中示出的隔离器200的实施例被构造为由于弹性体圆顶204连接在壳体201和轴212之间而提供多轴线隔离(例如，移动和旋转隔离)，并且由于通过分隔件209中的开口210(例如，管道)在腔室202、203之间抽吸液体211而提供沿着轴向方向(例如，图2C中的y轴)的流体阻尼(例如，液压阻尼)。
另外，在图2C所示的实施例中，隔离器200包括横向撞击止动接触件214和轴向撞击止动接触件215。在所述的实施例中，撞击止动接触件214、215在靠近壳体201的第二端208处连接到壳体201。在所述的实施例中，横向撞击止动接触件214在壳体201的第二端208处围绕开口213的内圆周延伸，并且从壳体201的侧壁206径向向内延伸(例如，环形撞击止动接触件214是从壳体201的侧壁206径向向内延伸的环形构件)。因此，横向撞击止动接触件214与轴212的一部分分隔开且围绕轴212的所述部分延伸。横向撞击止动接触件214被构造为可防止轴212与壳体201(例如，壳体201的侧壁206)之间的横向接触，如果壳体201受到大幅度的横向振动和/或大幅度的横向冲击，则可能会发生这种横向接触。在所述的实施例中，轴向撞击止动接触件215是围绕壳体201的第二端208延伸的环形构件。轴向撞击止动接触件215被构造为可防止轴212与壳体201的第二端208之间的轴向接触，如果壳体201受到大幅度的轴向振动和/或轴向冲击，则可能发生这种轴向接触。因此，横向撞击止动接触件214和轴向撞击止动接触件215被构造为分别可防止轴212与壳体201之间的横向接触和轴向接触，该横向接触和轴向接触会将不希望有的振动传送到连接至轴212的有效载荷。在所述的实施例中，横向撞击止动接触件214和轴向撞击止动接触件215由围绕壳体201的第二端208延伸的单个整体部件一体形成。在一个或多个实施例中，横向撞击止动接触件214和轴向撞击止动接触件215可以是单独的部件。可以根据其中使用隔离器200的环境下的振动和/或冲击情况的幅度以及在大幅度轴向和/或横向振动和/或冲击的情况下由撞击止动接触件214、215提供的期望阻尼来选择撞击止动接触件214、215的结构(例如，尺寸和厚度)以及撞击止动接触件214、215的材料(例如，硬度或硬度计)。在一个或多个实施例中，撞击止动接触件214、215可以由弹性材料制成。尽管在所述的实施例中，撞击止动接触件214、215是分开的部件，但是在一个或多个实施例中，横向撞击止动接触件214和轴向撞击止动接触件215也可以一体地设置在单个部件中。
图3示出了根据本发明的一个实施例的通过隔离器100、200的振动的传递率，其用作振动频率的函数。在一个或多个实施例中，隔离器100、200具有大约40Hz或更低的相对较低的谐振频率以及大约0.4的阻尼比。在一个或多个实施例中，隔离器100、200可以具有适用于其中要使用隔离器100、200的环境和/或隔离的有效载荷的特性的任何其它阻尼比，例如，大于约0.4或小于约0.4的阻尼比。根据本发明的一个或多个实施例的隔离器通过使隔离器在从大约20Hz到大约200Hz的频率下经受高达大约18Grms的振动水平来进行测试。经过测试的隔离器在轴向和径向方向上获得约为+/-0.25英寸的行程，这表明隔离器在这些条件下提供对不希望有的振动的足够阻尼。
图4示出了根据本发明一个或多个实施例的在石油钻井301中使用两个隔离器(例如，图1所示的隔离器100或者图2A-2C所示的隔离器200)，以使容纳一个或多个传感器的传感器底架302与不希望有的振动和/或冲击隔离。在所述的实施例中，隔离器100、200连接至传感器底架302的相对端部。隔离器100、200被构造为减弱来自刚性连接至石油钻井301的振动钻柱304的压力套管303的不希望有的振动。隔离器100、200被构造为允许传感器底架302相对压力套管303移动和/或旋转，并具有规定量的刚度和阻尼，从而使传感器底架302的期望运动自由度与刚性连接于此的钻柱304和压力套管303的振动隔离开。在一个或多个实施例中，本发明的隔离器100、200可以用于使任何一个或多个其它部件与不希望有的的振动隔离(例如，隔离器100、200可以用于隔离灵敏的电子有效载荷，例如导弹主体中的传感器套件)。
尽管已经具体参考本发明的示例性实施例对本发明进行了详细说明，但是本文所述的示例性实施例并非旨在穷举或者将本发明的保护范围限制为所公开的确切形式。本发明所属领域的技术人员将理解，可以在不实质性地背离本发明的原理、精神和保护范围以及下列权利要求的情况下，对所述的结构以及组装和操作方法进行改变和修改。尽管本文中使用诸如“外部”、“内部”、“上部”、“下部”和类似术语的相对术语来描述一个元件与另一个元件的空间关系，但应理解，除了图中所描绘的方位之外，这些术语旨在涵盖本发明的各种元件和部件的不同方位。此外，本文中所使用的术语“基本上”、“大约”和类似术语被用作近似术语而不是程度术语，并且意在解释将由本领域技术人员所认识的测量或计算值中的固有偏差。此外，上述任务可以以所描述的顺序或以任何其它适当的顺序来执行。另外，上述方法不限于所描述的任务。相反，对于每个实施例，可以不存在上述一个或多个任务和/或可以执行附加任务。此外，如本文所使用，当部件被称为在另一部件“上”时，所述部件可以直接在另一部件上，或者也可以在它们之间存在其它一个或多个部件。此外，当一个部件被称为“连接”到另一个部件时，所述一个部件可以直接连接到其它部件，或者在它们之间可以存在中间部件。

Claims (12)

1.一种隔离器，所述隔离器被构造为将有效载荷与不希望有的振动和冲击隔离开，所述隔离器包括：
壳体，所述壳体具有第一端和与所述第一端相对的第二端；
主腔室，所述主腔室被限定在所述壳体中；
背压腔室，所述背压腔室被限定在所述壳体中；
管道，所述管道使所述主腔室放置成与所述背压腔室流体连通；
背压隔膜，所述背压隔膜位于所述壳体中且靠近所述第一端；
弹性体圆顶，所述弹性体圆顶在所述壳体中靠近所述第二端，其中所述主腔室和所述背压腔室位于所述背压隔膜和所述弹性体圆顶之间，并且所述弹性体圆顶被构造成在轴向和径向上均偏转，以在所有移动方向上提供振动隔离；和
轴，所述轴连接到所述弹性体圆顶，所述轴被构造成连接到所述有效载荷，
其中所述背压隔膜具有弹性，和
其中所述背压隔膜沿轴线方向的变形在所述背压隔膜中沿与所述轴线方向相反的方向上产生恢复力。
2.根据权利要求1所述的隔离器，其中，当振动或冲击被传送到所述壳体时：
所述弹性体圆顶偏转以减弱通过所述轴到达所述有效载荷的振动或冲击；
所述弹性体圆顶的偏转迫使所述主腔室内的一定体积的液体通过所述管道进入所述背压腔室中；以及
所述一定体积的液体到所述背压腔室中的流入使所述背压隔膜偏转，并且所述背压隔膜的偏转产生恢复力，所述恢复力被配置成迫使所述背压腔室中的一定体积的液体通过所述管道进入到所述主腔室中。
3.根据权利要求1或2所述的隔离器，其中，所述壳体包括将所述主腔室与所述背压腔室分开的分隔件，并且其中所述管道为限定在所述分隔件中的开口。
4.根据权利要求1或2所述的隔离器，还包括在所述主腔室和所述背压腔室中的液体。
5.根据权利要求4所述的隔离器，其中，所述液体为油。
6.根据权利要求1、2或5中任一项所述的隔离器，其中，所述背压隔膜包括弹性材料。
7.根据权利要求6所述的隔离器，其中，所述弹性材料为硅酮弹性体。
8.根据权利要求1、2、5或7中任一项所述的隔离器，还包括：
横向撞击止动件，所述横向撞击止动件连接到所述壳体的所述第二端，所述横向撞击止动件从所述壳体朝向所述轴向内延伸。
9.根据权利要求1、2、5或7中任一项所述的隔离器，还包括：
轴向撞击止动件，所述轴向撞击止动件连接至所述壳体。
10.一种使用权利要求1所述的隔离器将有效载荷与不希望有的振动和冲击隔离的方法，所述方法包括以下步骤：
使设置在振动源和所述有效载荷之间的所述弹性体圆顶变形以提供多轴线阻尼；和
通过所述弹性体圆顶经由所述管道将一定体积的液体从所述主腔室抽吸到所述背压腔室，以提供流体阻尼。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括通过所述背压隔膜将一定体积的液体从所述背压腔室抽吸到所述主腔室。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述液体为矿物油。
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