HU181181B - Seismic transformer - Google Patents

Description

A találmány tárgya szeizmikus átalakító vibráció keltésére rugalmas közegben, elsősorban viszonylag nagyfrekvenciájú szeizmikus hullámok keltésére a földben.

Egy szokásos szeizmikus átalakítót ismertet a 3 745 885 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás. Ez a berendezés egy alaplapot, egy reakciótömeget, valamint egy kétoldali dugattyúrúddal ellátott és a reakciótömeg hengeres furatában elhelyezett dugattyúszerelvényt tartalmaz. Az alsó dugattyúrúd vége az alaplaphoz, a felső dugattyúrúd vége pedig egy felső kerethez csatlakozik, ami szintén össze van kötve az alaplappal. Az ilyen típusú szeizmikus átalakítókat általában a másodpercenként 2-80 ciklussal való működési tartományra tervezik.

A, találmány olyan ház- és alaplap-szerkezetet valósít meg, ami alkalmas egy viszonylag nagyobb frekI venciatartományban való működésre, így körülbelül másodpercenként 250 ciklusig és azon túl is.

Egy viszonylag nagyfrekvenciás működésre tervezett szeizmikus átalakítónál két fő tervezési paramétert kell optimalizálni. Először is az alaplapnak és a háznak a lehető legkönnyebbnek kell lenni. Másodszor az alaplap és a ház szerkezetének a lehető legmerevebbnek kell lenni, hogy a földbe átvitt dinamikus erő fázisban legyen az alaplap teljes érintkezési felületén. A dugattyúszerelvény felső végét az alaplappal összekötő szerkezetnek kellően merevnek kell lennie ahhoz, hogy a dugattyúrúd felső végéről átvitt erők fázisban maradjanak a dugattyúrúd alsó végéről az alaplapra átvitt erőkkel.

A találmány szerint ezt a könnyű, de merev házés alaplapszerkezetet úgy valósítjuk meg, hogy három 5 részből felépített keretet vagy házat alkalmazunk. Az első rész egy viszonylag kis átmérőjű síklemez, amely a dugattyúrúd felső végéhez van csavarozva. A sík lemez külső kerülete mereven csatlakozik a ház második részéhez, amely csonkakúp alakú és ol10 dalszöge körülbelül 45° a csonkakúp alakú rész tengelyéhez viszonyítva. A csonkakúp alakú rész alsó vége szintén mereven csatlakozik egy hengeres részhez, amelynek alsó vége mereven kapcsolódik az alaplaphoz. Az alaplap egy központi aggyal rendel15 kezik, amelyhez mereven csatlakozik a dugattyúrúd alsó vége. Felső és alsó párhuzamos héjlemezek a központi agy felső és alsó végeitől radiálisán kifelé helyezkednek el, továbbá több merevítőlemez helyezkedik el a központi agytól sugárirányban kifelé, 20 amelyek biztosítják az alaplap merevségét, ami lehetővé teszi a fázisban történő erőátvitelt és a leszorító erő megfelelő eloszlását az alaplap mentén.

A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példa és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzo25 kon az

1. ábra a találmány szerinti szeizmikus átalakító el ölnézete részben metszetben, a

2. ábra az alaplap alulnézete, amelyen az alsó héjlemez látható részben kimetszve a merevítőleme- zek szemléltetése érdekében, a

-1181181

3. ábra a 2. ábra 3-3 vonala mentén vett metszet, a

4. ábra a 2. ábra 44 vonala mentén vett metszet, amelyen különösen jól látható a merevítőlemezek, valamint a felső és az alsó héjlemezek összeállítása, és az 5. ábra az alaplap egy másik kiviteli alakja alulnézetben.

A rajzokon, elsősorban az 1. ábrán, látható, hogy a szeizmikus átalakító egy 12 alaplappal rendelkezik, amelyre egy hidraulikus hajtású 14 vibrátor van felsZerelve.

/ A szeizmikus átalakítót általában egy 15 jár/ / művön helyezik el, például egy nagy teherautón, amelyhez az átalakító több kihúzható 16 és 18 tartóoszloppal csatlakozik, amelyek alkalmasak lefelé irányuló erő kifejtésére a 12 alaplapra, hogy azt kapcsolatban tartsák a 20 földfelülettel. A kihúzható 16 és 18 tartóoszlopok rugalmasan vannak felszerelve a 12 alaplapra valamilyen vibráció szigetelő szerkezet, például 22 légtömlők és rugalmas 24 rögzítőeszközök segítségével, amint az ezen a szakterületen jól ismert.

/ A 12 alaplap szerkezete legjobban a 2. és 3.

ábrákon látható. A 12 alaplap egy központi 26 agyat tartalmaz, amely egy 28 felső véggel és egy 30 alsó véggel rendelkezik. Egy felső 32 héjlemez mereven csatlakozik a 26 agyhoz a 34 hegesztéssel. Egy alsó 36 héjlemez a 38 hegesztéssel mereven kapcsolódik a központi 26 agy 30 alsó végéhez. Az alsó 36 héjlemez a felső 32 héjlemezzel párhuzamosan helyezkedik el.

A merevítő 40 bordák 41 belső végei a központi 26 agyhoz vannak hegesztve, és a központi 26 agytól sugárirányban kifelé helyezkednek el. A merevítő 40 bordák előnyösen egymással egyenlő 42 szögeket zárnak be, a központi 26 agy 44 tengelye körül. Ez elősegíti a fázisban lévő dinamikus erők eloszlását a dugattyúrúd két végétől a földfelülettel érintkező teljes alaplap felületen.

A 2. ábrán jól látható, hogy a felső 32 és az alsó 36 héjlemez lényegében négyszögletes. A 46, 48, 50 és 52 zárólemezek mereven csatiakoznak a kerület meíitén a felső 32 és az alsó 36 héjlemezhez, valamilyen szokásos módon, például hegesztéssel. A 32 és 36 héjlemez, valamint a 46, 48, 50 és 52 zárólemezek egy zárt téglatestet határoznak meg. A merevítő 40 bordák külső végei szintén mereven csatlakoznak a 46, 48, 50 és 52 zárólemezek egyikéhez, például az 54 hegesztéssel. További keresztirányú 56 merevítő lemezek vannak elhelyezve az egymással átellenes 16 és 18 tartóoszlopok alatt.

A 32 és 36 héjlemez, valamint a sugárirányú merevítő 40 bordák kialakítása legjobban a 4. ábrán látható. A felső 32 héjlemez előnyösen egy darabból készül, amint a 4. ábrán látható, ahol a merevítő 40 borda 57 felső vége a 32 héjlemez 58 alsó felületéhez illeszkedik, és ahhoz a 60 hegesztéssel van rögzítve.

Az alsó 36 héjlemez azonban előnyösen több, körcikkszerű darabból áll, így például a 61 és a 63 darabokból, amelyek a merevítő 40 bordák 65 alsó végei mentén helyezkednek el. A 61 és 63 darabok ezután a merevítő 40 bordák 65 alsó végéhez vannak hegesztve, például a 67 hegesztéssel. A 71 rések lehetővé teszik az 56 merevítő lemezek hozzáhegesztését a 36 héjlemezhez.

Visszatérve ismét az 1. ábrához, a 14 vibrátor egy 78 házban elhelyezett 64 reakciótömeget tartalmaz, amely egy henger alakú 66 furattal van ellátva, amelyben egy kétoldali dugattyúrúddal rendelkező 5 68 dugattyúszerelvény van elhelyezve, amely ellenirányú működtetésre alkalmas. Az ilyen reakciótömeg elrendezések jól ismertek a hidraulikus hajtású szeizmikus vibrátorok területén.

¹⁰ A kétoldali dugattyúrúddal rendelkező 68 dugatytyúszerelvény egy 72 hengerben elhelyezett 70 dugattyúval rendelkezik. A felső 74 és az alsó 76 dugattyúrúd a 70 dugattyúból indul ki. Az alsó 76 dugattyúrúd alsó vége a központi 26 agy egy központi ¹⁵ 62 mélyedésébe illeszkedik, és a 77 csavarok segítségével van a központi 26 agyhoz rögzítve. A felső 74 dugattyúrúd a 79 csavarok segítségével mereven csatlakozik a 64 reakciótömeg 78 házához, amely mereven összeköti a felső 74 dugattyúrudat és a 12 alap20 lapot.

A 78 ház a 80, 82 és 84 részekből áll, és keretnek is tekinthető. Az első 80 rész sík és egy 86 belső tartománnyal rendelkezik, amely mereven van a felső 74 dugattyúidhoz rögzítve a 79 csavarok se25 gítségével. A sík 80 rész 88 külső tartománya mereven csatlakozik a második 82 részhez, például hozzá van hegesztve a 90 hegesztéssel. A második 82 rész lényegében csonkakúp alakú, amely egy kisebb átmérőjű 92 véggel, és egy nagyobb átmérőjű 94 30 véggel rendelkezik. A csonkakúp alakú 82 rész a 96 szöget zárja be a kettős dugattyúiddal rendelkező 68 dugattyúszerelvény központi 44 tengelyével, illetve egy azzal párhuzamos egyenessel. A 96 szög a különböző kiviteli alakoknál változhat, de előnyösen 35 a 40-50 fokos tartományban van, és optimálisan köilbelül 45 fok.

A 78 ház harmadik 84 része henger alakú, és egy 98 hengerből áll, amely a felső és alsó 100, illetve 102 peremekkel rendelkezik. A sugárirányban elhe40 lyezkedő első 104 merevítőlemezek a 98 henger 106 külső felülete és a felső 100 perem közé csatlakoznak. A 104 merevítőlemezek merevítik a 100 peremet, és ezzel megakadályozzák a henger alakú 84 rész bármely számottevő sugárirányú expanzióját, és 45 eközben elosztják a peremről származó nyomást. A sugárirányú második 108 merevítőlemezek a 106 külső felület és az alsó 102 perem közé illeszkednek. Ezek a második 108 merevítőlemezek különböző hosszúságúak, úgyhogy a 108 merevítőle50 mezekre ható erők a hengeres 84 részen optimálisan oszlanak el annak hosszában. A 108 merevítőlemezek ezenkívül csillapítják a belső rezonanciákat a hengeres 84 részben.

A 78 ház felső sík 80 része bevezető csatornákkal 55 is rendelkezik, így például a 110 csatornával, amely összeköti a 68 dugattyúszerelvényben kialakított, és a 72 henger alsó végétől induló 112 csatornát a 114 szervoszeleppel, ami általánosságban nyomás alatt álló hidraulikus folyadékforrásnak tekinthető. A 68 dugattyúszerelvényben kialakított hasonló csatornák (nincsenek feltüntetve) összekötik a 114 szervoszelepet a 72 henger felső végével, azaz a 70 dugatytyú feletti térrel. A 80 részben és a 68 dugattyúszerelvényben további bevezető csatornák gondoskodás nak a hidraulikus folyadék áramlásáról a tömeg

-2181181 mozgatásához és a visszaáramlás lezárásáról, amint az jól ismert ezen a szakterületen.

A 64 reakciótömeg alakja hasonló a 78 ház belső alakjához, és így egy hengeres 116 részből, és egy csonkakúp alakú 118 részből áll, amely a hengeres 116 rész egyik végénél kezdődik. ‘

Az 5, ábrán egy olyan kiviteli álak látható, amely egy kerek felső 32a héjlemezzel, egy alsó 36a héjlemezzel, radiálisán elhelyezkedő merevítő 40a bordákkal és körbefutó 46a zárólemezzel rendelkezik. Egyenletes, fázisban lévő erőeloszlás elérése érdekében a 12a alaplapon, az 5. ábra szerinti kiviteli alak előnyösebb lehet, mint a 2. ábra szerinti négyszögletes kivitel. Más szempontokból azonban, így a szeizmikus átalakítónak a 15 járműre való szerelését figyelembe véve, előnyösebb lehet a négyszögletes 12 alaplap alkalmazása.

A szeizmikus átalakító 12 alaplapja és 78 háza vagy kerete úgy van tervezve, hogy az átalakító különösen alkalmas egy széles frekvenciatartományban történő használathoz, körülbelül 250 ciklus/másodpercig vagy azon túl is. A nagyobb szeizmikus frekvenciatartományokban alkalmazható átalakítók tervezésénél, így a másodpercenként 80 ciklus feletti tartományokban, fontos tervezési paramétert jelent annak a rugó-tömeg rendszernek a természetes frekvenciája, amelyet a 12 alaplap és a 78 ház tömege, valamint a 114 szervoszelep és a 70 dugattyú között elhelyezkedő hidraulikus folyadék rugalmassági tényezője jelent. A természetes frekvenciának a működés frekvenciatartomány felett kell elhelyezkednie.

Ez a természetes frekvencia fordítottan arányos a 12 alaplap és a 78 ház támegének négyzetgyökével, és így a természetes frekvencia növelhető ezen komponensek súlyának csökkentésével.

Ezenkívül a nagyobb frekvencián való működtetés fokozza annak szükségességét, hogy a 12 alaplap és a 78 ház merev legyen, és így a 12 alaplapon és a 78 házon át a földre átvitt erők lényegében fázisban legyenek. Kívánatos, hogy a fáziskülönbség ne legyen nagyobb 90 foknál, de lehetőleg ennél jóval kisebb legyen a 12 alaplapnak a földdel érintkező teljes felületén. Természetesen a 12 alaplapnak és a 78 háznak kellően erősnek kell lennie, hogy az átvitt erőket szerkezeti meghibásodás nélkül elviseljék.

A találmány szerint egy ilyen könnyű, merev és erős 12 alaplap- és házszerkezet valósítható meg. A körülbelül másodpercenként 250 ciklusos működési tartományban a 12 alaplap elmozdulása 0,150 mm nagyságrendű lehet csúcstól-csúcsig, attól függően, hogy milyen minőségű föld van a 12 alaplap alatt. Az erők fázisban történő átvitelének fenntartására a 78 házon át, a megengedhető elhajlás a 78 házon belül egy-tizede lehet a 12 alaplap elmozdulásának, vagy annál kisebb^A megadott egytized érték természetesen csak az előírt mérnöki pontosságnak megfelelő körülbelüli érték.) A 78 ház szükséges merevségét ennek a kis elhajlásnak a biztosítására a korábban már leírt szerkezet valósítja meg, míg a viszonylag kis súly szintén megmarad. A 78 ház szükséges erőssége nagyszilárdságú acélok alkalmazásával érhető el. Hasonlóképpen az elhajlás a 12 alaplapon belül nagyságrendileg nem lehet nagyobb mint a 12 alaplap elmozdulásának egy tizede.

Claims (16)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Szeizmikus átalakító hullámok keltésére rugalmas közegben, amely átalakító tartalmaz egy alaplapot, amely érintkezésbe hozható a rugalmas közeg felületével, egy reakciótömeget egy azon áthaladó henger alakú furattal, egy kétoldali dugattyúrúddal ellátott dugattyút, amely az említett furatban van elhelyezve, és az egyik dugattyúrúd mereven és központosán össze van kötve az alaplappal, továbbá az átalakító a második dugattyúrudat az alaplappal mereven összekötő eszközt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a második dugattyúrudat (74) az alap- lappal (12,» összekötő eszköz egy csonkakúpalakú részt (82) tartalmaz, amelynek kisebb átmérőjű vége (92) mereven csatlakozik a második dugattyúrúd (74) végéhez, és nagyobb átmérőjű vége (94) mereven csatlakozik az alaplaphoz (12).

   20
2. 2. Az 1. igénypont szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a második dugattyúrudat (74) az alaplappal (12 összekötő eszköz egy ház (78), amely egy sík részt (80) tartalmaz, amelynek sugárirányban vett belső tartománya (86) mereven 25 össze van kötve a második dugattyúrúddal (74) és külső tartománya (88) mereven össze van kötve a csonkakúp alakú rész (82) kisebb átmérőjű végével (92).
3. 3. A 2. igénypont szerinti átalakító kiviteli alakja, 30 azzal jellemezve, hogy a sík rész (80) csatornát (110) tartalmaz, amely összeköti- a nyomás alatt álló hidraulikus folyadék forrását a két dugattyúrúddal (74, 76) rendelkező dugattyúban (70) kialakított csatornákkal (112).

   35
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a második dugattyúrudat (74) az alaplappal (12) összekötő eszköz egy ház (78), amely egy hengeres részt (84) tartalmaz, amelynek egyik vége mereven csatlakozik

   40 az alaplaphoz (12), és másik vége mereven csatlakozik a csonkakúpalakú rész (82) nagyobb átmérőjű végéhez (94).
5. 5. A 4. igénypont szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hengeres rész (84) egy hen-

   45 gert (98), valamint első és második sugárirányban kifelé terjedő peremeket (100, 102) tartalmaz, amelyek össze vannak kötve a hengerrel (98) a hengeres rész (84) első, illetve második végén, továbbá sugárirányú merevítőlemezek (104, 108) első és második 50 sorozatát tartalmazza, amelyek a henger (98) külső felülete és az első, illetve második peremek (100, 102) között vannak elhelyezve.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az első merevítő le-

   55 mezsorozat merevítőlemezei (108) különböző hoszszúságúak.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a csonkakúp alakú rész (82) a dugattyú (70) hossztengelyé-

   60 vei körülbelül 40-50 fokos szöget zár be.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a reakciótömeg (64) egy hengeres részből (116) és egy csonkakúp alakú részből (118) áll, amely a hengeres rész

   65 (116) egyik végéhez csatlakozik.

   -3181181
9. 9. A 8. igénypont szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a reakciótömeg (64) csonkakúp alakú része (118) a hossztengellyel olyan szöget zár be, amely lényegében egyenlő a dugattyú (70) második dugattyúrúdját (74) az alaplappal (12) összekötő eszköz csonkakúp alakú része (82) által bezárt szöggel.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alaplap (12) egy agyat (26) tartalmaz, amely mereven össze van kötve a dugattyú (70) első dugattyúrúdjának (76) végével, egymással párhuzamosan két héjlemez (32, 36) van elhelyezve az egy (26) körül; továbbá merevítő bordák (40) vannak elhelyezve az agytól (26) sugárirányban kifelé, és a merevítő bordák (40) mereven össze vannak kötve az aggyal (26) és a héjlemezekkel (32, 36).
11. 11. A 10. igénypont szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy sugárirányú merevítő bordák (40) egymással egyenlő szöget zárnak be az agy (26) tengelye körül.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alaplap (12) négyszögletes, és egy első, második, harmadik és negyedik zárólemezt (46, 48, 50, 52) tartal maz, amelyek mereven összekötik az első és a második héjlemezt (32, 36) és zárt téglatestet határoznak be.
13. 13. A 9-12. igénypontok bármelyike szerinti

    5 átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy leszorító eszközöket tartalmaz, az alaplap (12) első és második héjlemezének (32, 36) ellentétes oldalain, és keresztirányú merevítőlemezeket (56), amelyek az első és második héjlemez (32, 36) között vannak βίο helyezve, az alaplap (12) átellenes oldalain.
14. 14. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alaplap (12) kör alakú.
15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti át-

    5 alakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (70) második dugattyúrúdját (74) az alaplappal (12) összekötő eszköz egy merev keret, amelynek szerkezeti elhajlása kisebb, mint az alaplap (12) elmozdulásának egy tizede, az előírt frekvenciatarto0 mány felső végénél.
16. 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti átalakító kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alaplap (12) szerkezeti elhajlása kisebb, mint az alaplap (12) elmozdulásának egy tizede, az előírt frekvencia-

    5 tartomány nagyfrekvenciás végénél.