RU2071091C1

RU2071091C1 - Conversion unit of electrodynamic geophone

Info

Publication number: RU2071091C1
Application number: RU93051758A
Authority: RU
Inventors: А.В. Рыжов
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт геофизических методов разведки
Priority date: 1993-11-03
Filing date: 1993-11-03
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: geophysical instrumentation engineering. SUBSTANCE: unit has magnetic system, two flanges, inertial coil with windings applied on coil form, two elastic suspensions isolated from each other with outer supporting rings made fast to coil form and electrically coupled to ends of windings and inner supporting rings electrically coupled to output contacts and installed at first elastic suspension on locating plane of pole piece of magnetic system and at second elastic suspension, on locating plane of flange pressed with springs. Two springs of opposing action with flat inner rings are so mounted that flat inner rings of each of springs of opposing action are placed between inner supporting ring of elastic suspension and locating surface or pole piece or flange, correspondingly. Pressing spring and spring of opposing action are made identical in the form of constrained springs having total rigidity less than rigidity of elastic suspension. EFFECT: improved functional stability and reliability of conversion unit. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическому приборостроению. The invention relates to geophysical instrumentation.

Известен преобразовательный блок электродинамического сейсмоприемника, содержащий магнитную систему, фланцы, инерционную катушку с обмотками, два упругих подвеса и две электропроводящие винтовые пружины. Каждая винтовая пружина расположена перпендикулярно к оси катушки и соединяет конец обмотки с выходным контактом. Один упругий подвес имеет на внутреннем и внешнем опорных кольцах выступы, обеспечивающие однозначное угловое положение катушки относительно магнитной системы и фланцев и однозначное положение винтовых пружин. A known converter unit of an electrodynamic geophones, containing a magnetic system, flanges, an inertial coil with windings, two elastic suspensions and two electrically conductive coil springs. Each coil spring is perpendicular to the axis of the coil and connects the end of the winding to the output contact. One elastic suspension has protrusions on the inner and outer support rings, providing an unambiguous angular position of the coil relative to the magnetic system and flanges and an unambiguous position of the coil springs.

Недостатком преобразовательного блока является то, что в нем винтовые пружины участвуют в относительном движении катушки и магнитной системы и при больших ударных нагрузках, возникающих во время транспортировки и полевых погрузоразгрузочных работах, запаянные концы винтовых пружин испытывают большие напряжения и могут обламываться. The disadvantage of the converter unit is that in it coil springs are involved in the relative motion of the coil and the magnetic system and with large shock loads that occur during transportation and field loading operations, the sealed ends of the coil springs experience high stresses and can break.

Известен преобразовательный блок электродинамического сейсмоприемника, содержащий магнитную систему, фланцы, инерционную катушку с обмотками, намотанными на каркас катушки, два электрически изолированных один от другого упругих подвеса, соединенных внешними опорными кольцами с концами обмоток и имеющих на внутренних кольцах отогнутые лепестки, припаянные к выходным клеммам. A known converter unit of an electrodynamic geophysical receiver containing a magnetic system, flanges, an inertial coil with windings wound on a coil frame, two elastic suspensions electrically isolated from one another, connected by external support rings to the ends of the windings and having bent petals soldered to the output terminals on the inner rings .

Недостатком преобразовательного блока является то, что внешние и внутренние опорные кольца упругих подвесов, жестко закрепленные на каркасе катушки и на фланце, снижают надежность работы упругих подвесов при транспортировке и погрузоразгрузочных работах. The disadvantage of the conversion unit is that the outer and inner support rings of the elastic suspensions, rigidly fixed on the coil frame and on the flange, reduce the reliability of the elastic suspensions during transportation and loading operations.

Наиболее близким по техническому решению является преобразовательный блок электродинамического сейсмоприемника, содержащий магнитную систему, два фланца, инерционную катушку с обмотками, намотанными на каркас катушки, два электрически изолированных друг от друга упругих подвеса (верхний и нижний) с внешними опорными кольцами, жестко закрепленными в каркасе катушки и электрически связанными с концами обмоток и внутренними опорными кольцами, электрически связанными с выходными контактами и установленными у верхнего упругого подвеса на установочную плоскость полюсного наконечника магнитной системы, у нижнего упругого подвеса на установочную плоскость фланца и прижатыми к установочным плоскостям полюсного наконечника и фланца прижимными пружинами. The closest in technical solution is the transducer block of the electrodynamic seismic receiver containing a magnetic system, two flanges, an inertial coil with windings wound on the coil frame, two electrically isolated elastic suspensions (upper and lower) with external support rings rigidly fixed in the frame coils and electrically connected to the ends of the windings and internal support rings electrically connected to the output contacts and installed at the upper elastic suspension and a mounting plane of the pole piece of the magnetic system, at the lower elastic suspension on the mounting flange plane, and pressed to the mounting planes of the pole piece and the flange clamping springs.

Недостатком преобразовательного блока является то, что в нем соприкасающиеся поверхности упругих подвесов и прижимных пружин позолочены потому, что невозможно создать прижимной пружиной достаточное контактное усилие, не лишив свободы установки внутреннего опорного кольца упругого подвеса. При механических ударах, возникающих во время транспортировки и погрузоразгрузочных полевых работах и при установке сейсмоприемника в грунт, внутренние опорные кольца упругих подвесов поворачиваются относительно прижимной пружины и их позолоченные поверхности истираются. При достаточно большом числе таких циклов золоченный слой соприкасаемых поверхностей внутренних опорных колец упругих подвесов и прижимных пружин будет утрачен и электрический контакт нарушен. The disadvantage of the converter unit is that in it the contacting surfaces of the elastic suspensions and clamping springs are gilded because it is impossible to create a sufficient contact force by the clamping spring without depriving the freedom of installation of the internal support ring of the elastic suspension. During mechanical shocks that occur during transportation and loading and unloading field operations and when the seismic receiver is installed in the ground, the internal support rings of the elastic suspensions rotate relative to the hold-down spring and their gilded surfaces are worn away. With a sufficiently large number of such cycles, the gilded layer of the contacting surfaces of the inner support rings of the elastic suspensions and pressure springs will be lost and the electrical contact is broken.

Предлагаемое техническое решение состоит в том, что в преобразовательном блоке электродинамического сейсмоприемника, содержащем магнитную систему, два фланца, инерционную катушку с обмотками, намотанными на каркас катушки, два изолированных друг от друга упругих подвеса (верхний и нижний) с внешними опорными кольцами, жестко закрепленными в каркасе катушки и электрически связанными с концами обмоток, и внутренними опорными кольцами, электрически связанными с выходными контактами и установленными у верхнего упругого подвеса на установочную плоскость полюсного наконечника магнитной системы, у нижнего упругого подвеса на установочную плоскость фланца и прижатыми к установочным плоскостям полюсного наконечника и фланца прижимными пружинами, установлены две противодействующие пружины с плоскими внутренними кольцами таким образом, что плоские внутренние кольца каждой из противодействующей пружин размещены между внутренними опорными кольцами упругих подвесов и установочными плоскостями полюсного наконечника и фланца соответственно. The proposed technical solution consists in the fact that in the transducer block of the electrodynamic seismic receiver containing a magnetic system, two flanges, an inertial coil with windings wound around the coil frame, two elastic suspensions isolated from each other (upper and lower) with external support rings rigidly fixed in the coil frame and electrically connected to the ends of the windings, and internal support rings, electrically connected to the output contacts and installed at the upper elastic suspension full-face plane of the pole end of the magnetic system, at the lower elastic suspension on the mounting plane of the flange and pressure springs pressed to the mounting planes of the pole tip and flange, two opposing springs with flat inner rings are installed so that the flat inner rings of each of the opposing springs are placed between the inner supporting rings of elastic suspensions and mounting planes of the pole piece and flange, respectively.

Противодействующая и прижимная пружины выполнены одинаковыми в виде заневоленных ирисовых пружин с их суммарной жесткостью, меньшей, чем жесткость упругого подвеса. The opposing and clamping springs are made the same in the form of gruff iris springs with their total stiffness less than the stiffness of the elastic suspension.

На фиг.1 изображен преобразовательный блок электродинамического сейсмоприемника; на фиг.2 и 3 узлы I и II на фиг.1. Figure 1 shows the conversion unit of the electrodynamic geophone; figure 2 and 3 nodes I and II in figure 1.

Магнитная система преобразовательного блока электродинамического сейсмоприемника состоит из постоянного магнита 1, полюсных наконечников 2, 3 и магнитопровода 4 с явно выраженными полюсами. Соосное расположение наконечников и магнитопровода обеспечивают верхний 5 и нижний 6 фланцы. Между полюсными наконечниками и явно выраженными полюсами магнитопровода образованы два воздушных зазора. The magnetic system of the transducer block of the electrodynamic seismic receiver consists of a permanent magnet 1, pole pieces 2, 3 and a magnetic circuit 4 with pronounced poles. The coaxial arrangement of the tips and the magnetic circuit is provided by the upper 5 and lower 6 flanges. Between the pole pieces and the pronounced poles of the magnetic circuit two air gaps are formed.

В воздушных зазорах расположены обмотки 7 и 8, намотанные на каркасы 9 и 10. Две обмотки, два каркаса и изоляционная гильза 11 образуют инерционную катушку. In the air gaps are located windings 7 and 8, wound on frames 9 and 10. Two windings, two frames and an insulating sleeve 11 form an inertial coil.

Инерционная катушка вместе с верхним 12 и нижним 13 упругими подвесами составляют колебательное звено преобразовательного блока. Кроме того, упругие подвесы обеспечивают соосное расположение инерционной катушки относительно магнитной системы. Каждый упругий подвес закреплен на каркасе катушки с помощью замковой пружины 14. The inertial coil together with the upper 12 and lower 13 elastic suspensions make up the oscillating link of the transducer block. In addition, the elastic suspensions provide a coaxial arrangement of the inertial coil relative to the magnetic system. Each elastic suspension is fixed to the coil frame using a lock spring 14.

Концы обмоток припаяны к выступам внешних опорных колец упругих подвесов. The ends of the windings are soldered to the protrusions of the outer support rings of the elastic suspensions.

Внутреннее опорное кольцо 15 каждого упругого подвеса установлено на плоское внутреннее кольцо 16 противодействующей пружины 17 и прижато сверху таким же кольцом 18 прижимной пружины 19. Наружное плоское кольцо противодействующей пружины верхнего упругого подвеса опирается на полюсный наконечник 2, а такое же кольцо противодействующей пружины нижнего упругого подвеса опирается на проводящее кольцо выходного контакта 20. The inner support ring 15 of each elastic suspension is mounted on the flat inner ring 16 of the counter spring 17 and pressed from above by the same ring 18 of the compression spring 19. The outer flat ring of the counter spring of the upper elastic suspension is supported by the pole piece 2, and the same ring of the counter spring of the lower elastic suspension relies on the conductive ring of the output contact 20.

Плоское внутреннее кольцо противодействующей пружины верхнего упругого подвеса расположено на установочной плоскости 21 полюсного наконечника, а такое же кольцо противодействующей пружины нижнего упругого подвеса расположено на установочной плоскости 22 нижнего фланца. The flat inner ring of the counter spring of the upper elastic suspension is located on the installation plane 21 of the pole piece, and the same ring of the counter spring of the lower elastic suspension is located on the installation plane 22 of the lower flange.

Между полюсным наконечником 3 и нижним фланцем расположено проводящее кольцо выходного контакта 23. Between the pole piece 3 and the lower flange is a conductive ring of the output contact 23.

Преобразовательный блок электродинамического сейсмоприемника работает следующим образом. The conversion unit of the electrodynamic seismic receiver operates as follows.

Колебательные перемещения магнитной системы, связанной с исследуемым объектом, преобразуются в колебательные перемещения магнитной системы относительно инерционной катушки с обмотками. Электродинамический преобразователь обмотки катушки, размещенный в воздушных зазорах магнитной системы, преобразуют относительные колебательные перемещения магнитной системы и инерционной катушки в напряжение, передаваемое через упругие подвесы. Напряжение с верхнего упругого подвеса поступает на выходной контакт 23 через последовательную цепь, состоящую из противодействующей пружины, полюсного наконечника 2, постоянного магнита и полюсного наконечника 3. Напряжение от нижнего упругого подвеса поступает на выходной контакт 20 через противодействующую пружину. Vibrational displacements of the magnetic system associated with the object under study are converted into vibrational displacements of the magnetic system relative to the inertial coil with windings. The electrodynamic converter of the coil winding, located in the air gaps of the magnetic system, converts the relative oscillatory movements of the magnetic system and the inertial coil into the voltage transmitted through the elastic suspensions. The voltage from the upper elastic suspension is supplied to the output contact 23 through a series circuit consisting of a counter spring, a pole tip 2, a permanent magnet and a pole tip 3. The voltage from the lower elastic suspension is supplied to the output terminal 20 through a counter spring.

Боковые удары, воспринимаемые магнитной системой преобразовательного блока, изменяют положение внутренних опорных колец упругих подвесов. Внутренние опорные кольца будут тем лучше адаптироваться к резким усилиям, воспринимаемым упругими подвесами, чем будут меньше мешающие усилия, возникающие со стороны прижимных и противодействующих пружин. Side impacts, perceived by the magnetic system of the converter unit, change the position of the internal support rings of the elastic suspensions. The inner support rings will be better adapted to the sharp forces perceived by the elastic suspensions, the less will be the interfering forces arising from the pressure and opposing springs.

С другой стороны, электрический контакт между внутренним опорным кольцом упругого подвеса и плоским кольцом противодействующей пружины будет тем надежнее, чем больше будет усилие, прижимающее их. On the other hand, the electrical contact between the inner support ring of the elastic suspension and the flat ring of the opposing spring will be the more reliable the greater the force pressing them.

В предлагаемом техническом решении преобразовательного блока эти пpотиворечивые требования устранены тем, что усилия, развиваемые прижимной и противодействующей пружинами, выбраны достаточно большими для осуществления надежного электрического контакта, а разность этих сил и суммарная жесткость прижимной и противодействующей пружин выбрана близкой к нулю. In the proposed technical solution of the converter unit, these contradictory requirements are eliminated by the fact that the forces developed by the clamping and opposing springs are selected large enough to achieve reliable electrical contact, and the difference of these forces and the total stiffness of the clamping and opposing springs are chosen close to zero.

Предлагаемое техническое решение позволит создать преобразовательный блок электродинамического сейсмоприемника с высокой надежностью в работе. The proposed technical solution will allow you to create a conversion unit of the electrodynamic geophone with high reliability.

Claims

1. The conversion unit of the electrodynamic geophones, containing a magnetic system with pole tips, two flanges, an inertial coil with windings wound around the coil frame, two isolated from each other, upper and lower, elastic suspensions with external support rings rigidly fixed in the coil frame and electrically connected to the ends of the windings and internal support rings, electrically connected to the output contacts and installed at the upper elastic suspension on the mounting surface of the pole of the tip of the magnetic system, at the lower elastic suspension on the mounting surface of the flange and pressing springs pressed against the mounting surfaces of the pole tip and the flange, characterized in that two opposing springs with flat inner rings are installed so that the flat inner rings of each of the opposing springs are placed between the inner support rings of the upper and lower elastic suspensions and the mounting surfaces of the pole piece and flange, respectively.

2. The block according to claim 1, characterized in that the opposing and clamping springs in it are made identical in the form of restrained iris springs with their total stiffness less than the stiffness of the elastic suspension.