HU181564B - Hydraulic vibrator for seismic converter - Google Patents

Description

A találmány tárgya hidraulikus vibrátor szeizmikus átalakítóhoz, amely a földben viszonylag nagyfrekvenciás szeizmikus hullámok keltésére alkalmas.

Ismeretesek hidraulikus vibrátorok, amelyek hajtóhengerekkel és kiegyenlítőhengerekkel rendelkeznek. Ilyen berendezést ismertet a 3 745 885 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Ez a berendezés a kb. 2—80 ciklus/másodperces normál frekvenciatartományban működik. Egy másik ismert berendezést ír le a 4 106 586 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Ez egy olyan vibrátor elrendezésre vonatkozik, ahol a henger végein elhelyezett perselyek két szélső helyzet között beállíthatóak, és így a hidraulikus henger vagy rövidíthető vagy meghoszszabbítható. A találmány szerinti berendezés lényegében hasonló kialakítású, mint az elsőként említett megoldás, de kb. 250 ciklus/másodpercig vagy azon túl terjedő frekvenciatartományban történő működésre alkalmas.

A találmány szerinti hidraulikus vibrátor egy szeizmikus forrás számára lehetővé teszi nagyteljesítményű kimenő jel előállítását a szeizmikus jelek széles frekvenciatartományában, de az átalakítót hajtó hidraulikus folyadék összenyomhatósága a hidraulikus rendszerben korlátozó tényezőt jelent. Ezért a folyadék összenyomhatóságából és az effektív tömegből adódóan nagy természetes frekvenciát akkor lehet elérni, ha optimalizáljuk a hidraulikus henger felületének és a folyadék térfogatának arányát a lehető legnagyobb értékre, a tervezési lehetőségeknek és működési feltételeknek megfelelő tartományban.

A találmány szerint ezeket a követelményeket úgy elégítjük ki, hogy viszonylag nagy felületű, rövid löketű hengert és viszonylag rövid csatornákat alkalmazunk a hajtóhenger és a szervoszelep között. Hogy ezeket a viszonylag rövid csatornákat meg lehessen valósítani, a hajtóhenger a szervoszelep közelében, a hidraulikus kiegyenlítőhenger pedig a 5 hajtóhenger alatt van elhelyezve, azaz nem a hajtóhenger felett, mint a 3 745 885 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásnál, és a nagynyomású folyadék a szervoszeleptől a dugattyúrúdon át kerül a hajtóhengerbe. Ezenkívül a szervoszelep fő tengelye a dugattyúrúd tengelyére me10 rőlegesen van elhelyezve, a szelep stabilitása érdekében.

A szelep a dugattyúrúd végének középpontjánál vagy ahhoz közel van felszerelve, hogy csökkenjen a csatornahossz, és hogy közelítően ki lehessen egyenlíteni a csatornahosszakat a henger mindkét oldalán.

Végül a találmány szerinti hidraulikus vibrátor hengerszerelvénye egy olyan hajtóhengert valósít meg, amelynek hoszsza változtatható, úgyhogy lehetővé teszi a vibrátor működését különböző frekvenciatartományokban, a hajtódugattyú megengedett löketének változtatásával a hajtóhengerben.

A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példa és rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti hidraulikus vibrátor hosszmetszete, és a

2. ábra a találmány szerinti hidraulikus vibrátor dugattyúszerelvényének egy kiviteli alakja.

Az 1. ábrán látható a találmány szerinti 10 hidraulikus vibrátor.

A 10 hidraulikus vibrátor egy 12 kerettel rendelkezik, a 12 keret tartalmaz egy sík 18 részt, egy csonkakúpalakú 20 részt, és egy hengeres 22 részt. A 12 keret az említett 18, 20 30 és 22 részekből felépítve egy merev házat képez, ami biztos

-1181564 összeköttetést valósít meg egy első 28 dugattyúrúd felső 30 vége és a 14 alaplap között, ami viszont mereven hozzá van rögzítve egy második 32 dugattyúrúd 34 végéhez.

így a függőleges helyzetű két 28, 32 dugattyúrúddal rendelkező 24 dugattyúszerelvény tartalmaz egy 26 hajtódugattyút, egy első 28 dugattyúrudat, amely a 26 hajtódugatytyúnál kezdődik, és felső 30 vége a sík 18 részhez csatlakozik, továbbá egy második 32 dugattyúrudat, amely a 26 hajtódugattyúnál kezdődik, és alsó 34 vége a 14 alaplaphoz csatlakozik.

A 32 dugattyúrúd egy első 36 részből és egy második 40 részből áll. Az első 36 rész első hengeres 37 szakasza a 26 hajtódugattyúnál kezdődik, a második kisebb átmérőjű hengeres 38 szakasza pedig az első hengeres 37 szakasz után következik. A 32 dugattyúrúd 34 vége a második csökkentett átmérőjű 38 szakasz alsó végét képezi. A 32 dugattyúrúd második 40 része egy hengeres hüvely, amely a 32 dugattyúrúd csökkentett átmérőjű 38 szakaszán van elhelyezve, és egy körkörös felfelé irányuló 42 vállat képez.

A 44 reakciótömeg a 24 dugattyúszerelvény körül van elhelyezve, és egy tengelyirányú furattal van ellátva, amely egy 48 hengerhüvelyt képez, és a hidraulikus 46 hajtóhengert képezi a 26 hajtódugattyú körül. A 12 keret fent leírt szerkezete lehetővé teszi a 44 reakciótömeg tökéletes körülzárását. Előnyösen a 44 reakciótömeg úgy van kialakítva, hogy a tömegközéppontja a földfelület felett nincs nagyobb magasságban, mint a 14 alaplap legkisebb vízszintes méretének a fele.

A 48 hengerhüvelyben ellenirányú mozgásra alkalmasan van elhelyezve a 26 hajtódugattyú és végein a lezáró 50 és 52 perselyek vannak elhelyezve. A felső és alsó 50 és 52 perselyek egy alsó illetve felső csökkentett átmérőjű 54, illetve 56 résszel rendelkeznek, amelyek koncentrikusan illeszkednek a 48 hengerhüvely felső, illetve alsó végeibe, és így a hidraulikus 46 hajtóhenger felső, illetve alsó 58, illetve 60 végeit határozzák meg.

A 46 hajtóhenger 62 hosszúsága az 50 és 52 perselyek olyan 50 ill. 52 perselyekre történő kicserélésével változtatható, amelyeknél a 48 hengerhüvelybe benyúló csökkentett átmérőjű 54, 56 részeknek más a hosszúsága. Ez lehetővé teszi, hogy a 10 hidraulikus vibrátor különböző frekvenciatartományokban működjék, ha a 26 hajtódugattyú megengedett lőketét megváltoztatjuk, a 46 hajtóhengerben. Ha a csökkentett átmérőjű 54 és 56 részek hosszúságát megnöveljük, a 46 hajtóhengerben levő folyadék teljes térfogata csökken, és ezáltal kitolódik a 10 hidraulikus vibrátor felső frekvenciahatára. Azonban a 10 hidraulikus vibrátor megengedett löketét úgy kell csökkenteni, hogy a 26 hajtódugattyú ne ütközzön az 54 és 56 részeknek. A csökkentett löket a 10 hidraulikus vibrátor által átvitt legkisebb frekvencia korlátozásával valósítható meg.

A felső 50 persely, a 48 hengerhüvely és az alsó 52 persely szorosan be van illesztve a 44 reakciótömeg tengelyirányú 64 furatába. Szintén a tengelyirányú 64 furatban sorrendben az 52 persely alatt helyezkedik el a kiegyenlítőhenger 66 perselye és az alsó 68 persely. Az itt leírt 66 és 68 perselyeket és 48 hengerhüvelyt felül és alul a 70 és 72 sapkák rögzítik, amelyek a 73 és 75 csavarok segítségével csatlakoznak a 44 rekciótömeghez.

A 44 reakciótömeg kiegyenlitőhengerének 66 perselye egy lefelé néző 74 vállal rendelkezik, amely a 46 hajtóhenger alatt és a 32 dugattyúrúd felfelé néző 42 válla felett helyezkedik el, és így egy hidraulikus 76 kiegyenlítőhenger keletkezik a felfelé néző 42 váll és a lefelé néző 74 váll között.

A folyadékot bebocsátó első és második 78 és 80 csator nák tengelyirányban a 24 dugattyúszerelvényben vannak kiképezve, és összeköttetésben állnak az első 28, illetve a második 32 dugattyúrúd külső 82 illetve 84 felületével, azaz a 46 hajtóhenger felső és alsó részével.

A 78 és 80 csatornák felső végei egy szokásos 86 szervoszeleppel vannak összekötve, amely felváltva szolgáltatja a nyomás alatt álló hidraulikus folyadékot a 78 és 80 csatornákon át, és ezzel előidézi a 44 reakciótömeg ellenirányú mozgását a 26 hajtódugattyúhoz képest. A 86 szervoszelep általánosságban egy nyomás alatt álló hidraulikus folyadékot szolgáltató 90 forrásnak tekinthető.

Mivel a 76 kiegyenlítő-henger a 46 hajtóhenger alatt van elhelyezve, a 78 és 80 csatornák rövidek a 46 hajtóhenger és a 86 szervoszelep között. A10 hidraulikus vibrátor megfelelő működéséhez a nagyobb szeizmikus frekvenciatartományban úgy kell a rendszert megtervezni, hogy természetes frekvenciája a megkívánt működési frekvencia fölött helyezkedjék el Az említett természetes frekvencia a 12 keret tömegét és a 46 hajtóhengerben, valamint a 78 és 80 csatornákban levő folyadék rugalmassági tényezőjét tartalmazó rugótömeg rendszer önfrekvenciája.

A rugó-tömeg rendszernek ez a természetes frekvenciája arányos a 46 hajtóhengerben és a 78 és 80 csatornákban levő folyadék rugalmassági állandójának négyzetgyökével. A rugalmassági tényező viszont arányos a 26 hajtódugattyú által súrolt felület négyzetének és a 46 hajtóhengerben, valamint a 78 és 80 csatornákban levő folyadék térfogatának hányadosával. Ha nagy átmérőjű, rövid löketű 26 hajtódugattyút alkalmazunk, és minimalizáljuk a 78 és 80 csatornák hosszúságát, a fenti hányados és a rendszer természetes frekvenciája maximális értékű lesz.

A természetes frekvencia (f) számítására szolgáló képlet a következő:

ahol

W: a 12 keret súlya (N)

K: a folyadék rugalmassági tényezője (N/m) a következő képlet szerint K = 2βΑ²/ν, ahol β: a folyadék összenyomhatósági tényezője (például 1,72 10⁹ N/m² hidraulikus olajra) A: a 26 hajtódugattyú által érintett felület (m²) V: a folyadék térfogata (m³) a 86 szervoszelep és a 26 hajtódugattyú felülete között, amikor a 26 hajtódugattyú középállásban van a 46 hajtóhengerben.

Egy kiegyenlítő 88 csatorna van még kialakítva a 24 dugattyúszerelvényben, ami lehetővé teszi lényegében állandó hidraulikus nyomás bevezetését a hidraulikus 76 kiegyenlítőhengerbe. A 88 csatorna a lényegében állandó nyomású hidraulikus 90 forrás és a hidraulikus 76 kiegyenlitőhenger között helyezkedik el. A 88 csatorna egy sugárirányú 91 furata összeköttetésben áll a 32 dugattyúrúd első hengeres 37 szakaszának külső 84 felületével a hidraulikus 76 kiegyenlítőhenger közelében. A lényegében állandó nyomású hidraulikus 90 forrás elegendő nyomással rendelkezik ahhoz, hogy a 44 reakciótömeget ki lehessen mozdítani vagy súlyát ki lehessen egyenlíteni a felfelé ható hidraulikus erővel, amely a 76 kiegyenlítő henger 66 perselyének lefelé irányuló 74 vállára hat a 44 reakciótömegben. A 24 dugattyúszerelvény tartalmaz még más bevezetőnyílásokat és csatornákat is (nincsenek feltüntetve), amelyek ismert módon a hidraulikus rendszer működéséhez szükségesek.

A 2. ábrán a 24 dugattyúszerelvény egy alternatív kiviteli

-2181564 alakja látható, amit az ábrán 24a jelöl. A kettős 28a ül. 32a dugattyúrúddal rendelkező 24a dugattyúszerelvény egy 26a hajtódugattyúval, egy első 28a dugattyúrúddal és egy második 32a dugattyúrúddal rendelkezik.

A 32a dugattyúrúd egy első hengeres 92 résszel rendelkezik, amely a 26a hajtódugattyúnál kezdődik. A 32a dugatytyúrúd egy leszerelhető második hengeres 94 részének felső 96 vége az első hengeres 92 részhez csatlakozik a hosszanti 98 csavarok segítségével, és alsó 100 vége a 12 kerethez csatlakoztatható. A leszerelhető második hengeres 94 rész külső átmérője nagyobb, mint az első hengeres 92 rész külső átmérője, és így egy körkörös, felfelé néző 102 váll keletkezik, ami hasonló az 1. ábra szerinti felfelé néző 42 vállhoz. A 24a dugattyúszerelvényhez csatlakozó szerkezeti részekben az 1. ábra szerinti kiviteli alakhoz képest az egyetlen változás az, hogy a hengeres hüvelyt képező 40 rész átmérője nagyobb, és így alkalmas a 32a dugattyúrúd megnövelt átmérőjű 94 részének befogadására. Mivel most a felfelé néző 102 vállat a 94 rész alkotja, az azt befogadó 40 rész (1. ábra) egészen a lefelé néző 74 vállig tarthat. A két 28a és 32a dugattyúrúddal rendelkező 24a dugattyúszerelvény a 2. ábra szerint bevezető nyílásokkal és csatornákkal (nincsenek feltüntetve) van ellátva, amelyek hasonlóak az 1. ábra szerinti 78, 80 és 88 csatornákhoz.

Használat közben a 10 hidraulikus vibrátort a 14 alaplappal a kiválasztott földfelületre helyezik, és a 14 alaplapot elegendő súllyal terhelik meg az energiacsatolás biztosítására. Az elektronikus vezérlőjelgenerátor és hidraulikus forrás (nincsenek feltüntetve) gerjesztésével működtetik a 10 hidraulikus vibrátort. A vezérlőjel felső frekvenciahatára kb. 250 Hz lehet. A 86 szervoszelep felváltva vezérli a folyadéknyomást a 78 és 80 csatornák között, és így előidézi a 44 reakciótömeg ellenirányú mozgását a 26 hajtódugattyúhoz viszonyítva, és következésképpen a 14 alaplap ennek megfelelő függőleges ellenirányú mozgását. A 44 reakciótömeg súlyát a 90 forrásból származó folyadéknyomás egyenlíti ki, ami a 88 csatornán át jut a 76 kiegyenlítő hengerbe.

A nagyfrekvenciás 10 hidraulikus vibrátort optimálisan a 46 hajtóhenger és a 26 hajtódugattyú olyan elhelyezésével érjük el, hogy ezek a lehető legközelebb vannak a 86 szervoszelephez, és igy csökken a 78, 80, 88 csatornákban levő folyadék térfogata és ezzel a kompressziós tényező, továbbá csökkentjük a 26 hajtódugattyú löketét, valamint a 46 hajtóhenger térfogatát olyan mértékben, ami még lehetséges a kívánt nagyfrekvenciás tartományban végbemenő tömegvibrációk figyelembevételével. Ezek az intézkedések lehetővé teszik megfelelő energiájú vibráció átvitelét a földbe 250 Hz vagy annál nagyobb frekvenciáknál is.

Claims (8)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Hidraulikus vibrátor szeizmikus átalakítóhoz, amely tartalmaz egy keretet, egy hajtódugattyúval és két dugattyúrúddal rendelkező dugattyúszerelvényt, amelynek dugattyú» rúdjai a hajtódugattyúnál kezdődnek és a kerethez csatla koznak, reakciótömeget, amely a dugattyúszerelvény körül van elhelyezve, és azzal a hajtódugattyú körül egy hidraulikus hajtóhengert alkot, valamint a reakciótömegben egy hidraulikus kiegyenlítő henger van kialakítva, továbbá az első dugaty5 tyúrúdban a hajtóhengerbe, illetve a kiegyenlítő hengerbe vezető csatornák vannak kialakítva, azzal jellemezve, hogy az első dugattyúrúd (28) rövidebb mint a második dugattyúrúd (32), a második dugattyúrúd (32) egy első részből (36) és egy ahhoz rögzített második részből (40) áll, a második rész (40) 10 a második dugattyúidon (32) egy felfelé néző vállat (42) képez, továbbá a reakciótömeg (44) egy lefelé néző vállal (74) van ellátva, amely a hajtóhenger (46) alatt és a második dugattyúrúd (32) felfelé néző vál]a (42) felett helyezkedik el, és a hidraulikus kiegyenlítő henger (76) az említett felfelé és 15 lefelé néző vállak (42, 74) között helyezkedik el.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti hidraulikus vibrátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a második dugattyúrúd (32) második része (40) egy hengeres hüvely, amely az első részen (36) van elhelyezve. ¹

   20
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti hidraulikus vibrátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a második dugattyúrúd (32) első része (36) egy első hengeres szakasszal (37) rendelkezik, amely a hajtódugattyúnál (26) kezdődik, továbbá egy csökkentett átmérőjű második hengeres szakasszal (38) ren25 delkezik, amely az első szakasznál (37) kezdődik, és vége (34) a kerethez (12) csatlakozik, továbbá a második dugattyúrúd (32) második része (40) a csökkentett átmérőjű második szakasz (38) körül van elhelyezve, és külső átmérője nagyobb, mint az első hengeres szakasz (37) külső átmérője.

   30
4. 4. A 3. igénypont szerinti hidraulikus vibrátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítő hengerbe (76) vezető csatorna (88) a második dugattyúrúd (32) első részén (36), az első hengeres szakasz (37) külső felületén nyílik.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti hidraulikus vibrátor kiviteli 35 alakja, azzal jellemezve, hogy a második dugattyúrúd (32a) egy hengeres első résszel (92) és egy hengeres második résszel (94) rendelkezik, amelynek felső vége (96) az első részhez (92), alsó vége (100) pedig a kerethez (12) csatlakozik, továbbá a hengeres második rész (94) külső átmérője nagyobb, 40 mint az első rész (92) külső átmérője, és egy felfelé néző vállat (102) alkot.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti hidraulikus vibrátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a második dugattyúrúd (32a) első és második része (92, 94) egymáshoz van csavarozva.

   45
7. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti hidraulikus vibrátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kiegyenlítő hengerbe (76) vezető csatorna (88) a második dugattyúrúd (32a) első részének (92) külső felületén nyílik.
8. 8. Az 1—7. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus 50 vibrátor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hidraulikus hajtóhenger (46) egy hengerhüvelyt (48) tartalmaz, amelyben a hajtódugattyú (26) van elhelyezve, továbbá egy első és második persellyel (50, 52) rendelkezik, amelyek változtatható hosszban koncentrikusan a hengerhüvely (48) első illet55 ve második végébe illeszkednek, és a hidraulikus hajtóhenger (46) első és második (58, 60) végét képezik.