RU2421283C2 - Vibroseismic source - Google Patents
Vibroseismic source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421283C2 RU2421283C2 RU2009126916/28A RU2009126916A RU2421283C2 RU 2421283 C2 RU2421283 C2 RU 2421283C2 RU 2009126916/28 A RU2009126916/28 A RU 2009126916/28A RU 2009126916 A RU2009126916 A RU 2009126916A RU 2421283 C2 RU2421283 C2 RU 2421283C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- cylinder
- unbalance
- radiating
- hydraulic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вибросейсмической технике, а именно к устройствам возбуждения мощных низкочастотных многоволновых колебаний, например, для невзрывных вибросейсмических работ при исследовании глубинного строения Земли, исследования вибросейсмическими методами состояния промышленных и гражданских строительных сооружений или для разведки полезных ископаемых вибросейсмическими методами.The invention relates to vibroseismic technology, and in particular to devices for exciting powerful low-frequency multi-wave vibrations, for example, for non-explosive vibroseismic studies in the study of the deep structure of the Earth, vibrational seismic studies of the state of industrial and civil building structures or for mineral exploration by vibroseismic methods.
Известен вибросейсмоисточник, содержащий установленный на подшипниковых опорах приводной вал, связанный с ним дебаланс с пазом в центральной части вала и механизм радиального перемещения небаланса также с пазом для его перемещения в нижней части, имеющего шток с поршнем и цилиндром, расположенным внутри вала перпендикулярно его оси вращения, или парой цилиндров, расположенных симметрично и также перпендикулярно оси вращения вала и механически связанного с ним, а обе полости цилиндров наполнены жидкостью и связаны между собой трубопроводом с возможностью регулирования расхода жидкости, причем дебаланс выполнен со смещенным начальным радиусом его центра массы [патент РФ №2240185, Малахов А.П., Аносов В.Н., Чичинин И.С., Малахов А.А. Регулируемый вибровозбудитель. 7 В06В 1/16. Бюл. №32, 20.22.2004].Known vibration source containing a drive shaft mounted on bearings, an unbalance associated with it with a groove in the central part of the shaft and an unbalance radial movement mechanism also with a groove for its movement in the lower part, having a rod with a piston and a cylinder located inside the shaft perpendicular to its axis of rotation , or a pair of cylinders located symmetrically and also perpendicular to the axis of rotation of the shaft and mechanically connected with it, and both cavities of the cylinders are filled with liquid and connected by a pipe Odom, with fluid flow control, the eccentric weight is formed with an offset initial radius of its center of mass [RF patent №2240185, Malakhov AP Anosov VN Chichinina IS, Malakhov AA Adjustable vibration exciter. 7 V06V 1/16. Bull. No. 32, 20.22.2004].
Недостатком такого вибросейсмоисточника является его низкая надежность из-за наличия двух валов с механической или электрической синхронизацией и создание вибросейсмических колебаний одного направления.The disadvantage of such a vibration source is its low reliability due to the presence of two shafts with mechanical or electrical synchronization and the creation of vibroseismic vibrations in one direction.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вибросейсмоисточник (прототип), содержащий четное количество полумодулей с установленными на подшипниковых опорах приводными валами, связанными с ними дебалансами с механизмами радиального перемещения дебалансов, и каждый полумодуль вибросейсмоисточника выполнен из двух идентичных дебалансов, сдвинутых на каждом валу полумодулей на 90°, а каждый дебаланс полумодулей выполнен с пазом для его перемещения относительно вала квадратной формы, к которому днищем закреплен гидроцилиндр с возможностью перемещения внутри дебаланса, связанного штоком гидроцилиндра с его поршнем, обе образованные полости гидроцилиндров связаны между собой трубопроводом с регулируемым дросселем, причем дебалансы выполнены со смещенными начальными минимальными радиусами вращения центров их масс, все нижние полости гидроцилиндров связаны через центры приводных валов трубопроводами, оба вала полумодулей связаны между собой полым, заполненным жидкостью гибким валом с переключателем первоначальной установки направления создаваемых усилий вибраций относительно излучающей платформы, камеры дебалансов с противоположной стороны от валов и гидроцилиндров выполнены герметичными и заполнены воздухом повышенного давления [патент РФ №2318611, В06В 1/16 01.2006. Опубл. 10.03.2008. Бюл. №7].The closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is a vibro-seismic source (prototype) containing an even number of half-modules with drive shafts mounted on bearing bearings, associated unbalances with mechanisms for radial movement of unbalances, and each half-module of a vibro-seismic source is made of two identical unbalances shifted 90 ° on each half-module shaft, and each half-module unbalance is made with a groove for its movement relative to the shaft square of the second shape, to which the hydraulic cylinder is fixed with the bottom and can be moved inside the unbalance connected by the hydraulic cylinder rod with its piston, both formed cavities of the hydraulic cylinders are connected by a pipeline with an adjustable throttle, and the unbalances are made with the initial minimum radii of rotation of the centers of mass thereof, all the lower cavities of the hydraulic cylinders connected through the centers of the drive shafts by pipelines, both half-module shafts are interconnected by a hollow fluid-filled flexible shaft with a first of the initial installation of the direction of the generated vibration forces relative to the emitting platform, the unbalance chambers on the opposite side of the shafts and hydraulic cylinders are sealed and filled with high pressure air [RF patent No. 2318611, ВВВ 1/16 01.2006. Publ. 03/10/2008. Bull. No. 7].
Недостатком этого вибросейсмоисточника является невысокая надежность из-за необходимости установки двух полумодулей со своими силовыми валами с устройствами их синхронизации и создании вибросейсмических колебаний только одного заранее выбранного пространственного направления.The disadvantage of this vibro-seismic source is its low reliability due to the need to install two half-modules with their power shafts with their synchronization devices and create vibroseismic vibrations of only one pre-selected spatial direction.
Задачей изобретения является увеличение надежности и обеспечение многоволнового режима работы вибросейсмоисточника.The objective of the invention is to increase reliability and provide a multi-wave mode of operation of the vibration source.
Указанная задача достигается тем, что в предлагаемом вибросейсмоисточнике содержится М силовых излучающих элементов цилиндрической формы, включающих внешний силовой излучающий цилиндр, гибкий промежуточный силовой цилиндр и внутренний силовой цилиндр, причем внутренний силовой цилиндр через гидравлические промежутки и гибкие участки промежуточного силового цилиндра подвижно в поперечном направлении связан с внешним силовым излучающим цилиндром, имеющим продольные и поперечные ребра жесткости по своей внешней поверхности, в каждом внешнем силовом излучающем цилиндре выполнено N дебалансных камер с силовыми подшипниковыми опорами, в которых установлены регулируемые дебалансы, каждый дебаланс имеет поперечную прорезь с двумя полостями, в которую помещен квадратный участок вала с ограничителями минимального и максимального хода дебалансов, указанные ограничители выполнены из гидроцилиндров и установлены по бокам дебалансов, вал каждого дебаланса опирается на стойки, жестко связанные с внутренним силовым цилиндром, все М силовых излучающих элементов помещают в грунт на необходимую глубину, сверху на грунт укладывают прижимные плиты, связанные с внешним силовым излучающим цилиндром, на прижимные плиты устанавливают серии гидроцилиндров, поршни которых связаны с анкерными сваями, силовые излучающие элементы располагают последовательно или параллельно, все валы дебалансов соединяют с электродвигателями с частотным регулированием и общим синхронным синфазным управлением.This problem is achieved by the fact that the proposed vibration source contains M power emitting elements of a cylindrical shape, including an external power emitting cylinder, a flexible intermediate power cylinder and an internal power cylinder, the internal power cylinder through hydraulic gaps and flexible sections of the intermediate power cylinder movably connected in the transverse direction with an external power radiating cylinder having longitudinal and transverse stiffeners along its outer surface, in each m unbalanced chambers with power bearing bearings, in which adjustable unbalances are installed, each unbalance has a transverse slot with two cavities in which a square section of the shaft with limiters of the minimum and maximum stroke of the unbalances is placed, said limiters are made of hydraulic cylinders and installed on the sides of the unbalances, the shaft of each unbalance rests on the struts, rigidly connected with the internal power cylinder, all M power radiating elements are placed in soil to the required depth, pressure plates connected to an external power emitting cylinder are laid on top of the soil, a series of hydraulic cylinders are installed on the pressure plates, the pistons of which are connected with anchor piles, the radiation elements are arranged in series or in parallel, all unbalance shafts are connected to frequency-controlled electric motors and general synchronous common mode control.
На фиг.1 дан общий вид заявляемого вибросейсмоисточника на примере одного из М силовых излучающих его элементов; на фиг.2 дан поперечный разрез по А-А одного из М силового излучающего элемента вибросейсмоисточника по одному из его дебалансов с регулируемым положением центра его массы в двух положениях этого дебаланса (в нижнем и верхнем положениях).Figure 1 shows a General view of the inventive vibroseismic source as an example of one of the M power radiating elements; figure 2 is a cross-section along aa of one of the M power emitting element of the vibro-seismic source according to one of its unbalances with an adjustable position of its center of mass in two positions of this unbalance (in the lower and upper positions).
Силовой излучающий элемент вибросейсмоисточника (фиг.1) содержит установленные на валу 1 в подшипниковых опорах 2 регулируемые дебалансы 3. Вал вместе с дебалансами снабжен приводными электродвигателями 4, 5. Подшипниковые опоры 2 жестко связаны с внутренним силовым цилиндром 6, также жестко связанным со щитами 7. между этим силовым цилиндром и вторым промежуточным гибким цилиндром 8 организована гидравлическая полость 9, сообщающаяся с маслостанцией с помощью гидропровода 10. С этой же маслостанцией через гидропроводы 11, 12 связаны и полости регуляторов дебалансов 3. Гибкий промежуточный цилиндр 8 подвижно в поперечном направлении связан с внешним силовым излучающим цилиндром 13 с продольными 14 и поперечными 15 ребрами его жесткости. Дебалансные силовые камеры, скрепленные со щитами 7, выполнены с возможностью свободного выхода из силового излучающего цилиндра 13 для ремонтных и профилактических операций.The power emitting element of the vibro-seismic source (Fig. 1) contains adjustable unbalances mounted on the shaft 1 in the bearing supports 2. The shaft, together with the unbalances, is equipped with drive motors 4, 5. The bearings 2 are rigidly connected to the internal power cylinder 6, also rigidly connected to the shields 7 .between this power cylinder and the second intermediate
Силовой излучающий цилиндр 13 помещен в грунт на необходимую глубину и через изолирующие элементы 16, 17 связан с установленной на грунт прижимной плитой 18, на которую установлена серия гидроцилиндров 19, 20, 21, поршни которых 22, 23, 24 связаны с анкерными сваями 25, погруженными также на необходимую глубину.The
Вибросейсмоисточник может быть выполнен из М силовых излучающих элементов, изображенных на фиг.1, соединенных последовательно или параллельно по отношению друг к другу, соединенных карданными валами и общим дифференциалом (на фиг.1, 2 не показаны), а в каждом внешнем силовом излучающем цилиндре может быть расположено N силовых дебалансных камер (на фиг.1 показано 5 дебалансных камер). Так, в случае выполнения вибросейсмоисточника на суммарное усилие 1000 тс каждая дебалансная камера может быть выполнена на 50 тс, один силовой излучающий элемент вибросейсмоисточника (фиг.1) выполняется на 250 тс, а общее усилие в 1000 тс создается М=4 внешними силовыми излучающими цилиндрами.The vibration source can be made of M power radiating elements depicted in FIG. 1, connected in series or parallel to one another, connected by cardan shafts and a common differential (not shown in FIGS. 1 and 2), and in each external power radiating cylinder can be located N power unbalanced chambers (figure 1 shows 5 unbalanced chambers). So, in the case of running a vibro-seismic source for a total force of 1000 tf each unbalanced chamber can be made for 50 tf, one power emitting element of the vibro-seismic source (Fig. 1) is performed for 250 tf, and a total force of 1000 tf is created by M = 4 external power emitting cylinders .
На фиг.1 показано положение дебалансов с их максимальным центром масс 26, подшипниковые опоры 27 вала 1 жестко связаны с внутренним силовым цилиндром 6, а гидроцилиндры 19, 20, 21 связаны с маслостанцией напорными маслопроводами 28, 29, 30.Figure 1 shows the position of the unbalances with their maximum center of mass 26, the bearing supports 27 of the shaft 1 are rigidly connected to the inner power cylinder 6, and the
На фиг.2 показан поперечный разрез по А-А (фиг.1) одной регулируемой дебалансной камеры вибросейсмоисточника.Figure 2 shows a cross section along aa (figure 1) of one adjustable unbalanced chamber of the vibration source.
Дебаланс 3 (фиг.2) цилиндрической формы имеет поперечную прорезь 31, в которой помещается вал 1 с участком квадратной формы 32 с ограничителями хода 33, 34. На фиг.2 центр массы дебаланса имеет максимальный радиус вращения 26. Окружностью утолщенной формы 35 показано нижнее положение дебаланса, а штриховой 36 - верхнее его положение. Вал 1 в подшипниковых опорах 2 (фиг.1) опирается на стойки 27, жестко связанные с внутренним силовым цилиндром 6. Этот цилиндр через гидравлическую полость 9 и гибкие элементы промежуточного цилиндра 8 подвижно в поперечном направлении связан с внешним силовым излучающим цилиндром 13, который снабжен продольными 14 и поперечными 15 ребрами жесткости.The imbalance 3 (Fig. 2) of a cylindrical shape has a transverse slot 31 in which the shaft 1 with a
Вибросейсмоисточник, кроме вертикальной анкерной системы с гидроцилиндрами 19, 20, 21 и анкерами 25, снабжен и горизонтальной упругой системой с гидроцилиндрами 38, 39, прижимными плитами 40, 41, 42, 43, поршнями 44, 45 с тягами 46, 47. Гидроцилиндры 38, 39 также снабжены гидропроводами 50, 51, а гидроцилиндры 19, 20, 21 (фиг.1, 2) снабжены гидропроводами 28, 29, 30.The vibro-seismic source, in addition to the vertical anchor system with
На фиг.1 штриховыми линиями показано верхнее положение дебалансов 3 при их вращении двигателями 4, 5.Figure 1 dashed lines show the upper position of the
Верхние и нижние полости паза 31 каждого дебаланса 3 снабжены также гидропроводами 52, 53 (фиг.2).The upper and lower cavities of the groove 31 of each
Вибросейсмоисточник работает следующим образом.Vibroseismo works as follows.
Перед пуском вибросейсмоисточника в нижние полости гидроцилиндров 19, 20, 21, 38, 39 (фиг.1, 2) подается гидравлическая жидкость с необходимым давлением, затем в гидравлическую полость 9 с помощью гидропровода 10 между внутренним силовым цилиндром 6 и промежуточным гибким цилиндром 8 через гидропровод 10 также подается гидравлическая жидкость с повышенным давлением. Внешняя поверхность промежуточного гибкого силового цилиндра 8 жестко связывается с внутренней поверхностью внешнего силового излучающего цилиндра 13. Все элементы вибросейсмоисточника вместе с грунтом приходят в упругое состояние.Before starting the vibro-seismic source, the hydraulic fluid with the necessary pressure is supplied to the lower cavities of the
Через гидропроводы 11, 12 (фиг.1) в верхнюю и нижнюю полости 31, 31-2 паза 31 дебалансов 3 подается гидрожидкость и эти дебалансы занимают предпусковое состояние с минимальными радиусами вращения центров их масс (на фиг.1, 2 показаны положения дебалансов с максимальными радиусами 26 вращения их центров масс).Through hydraulic lines 11, 12 (Fig. 1), hydraulic fluid is supplied to the upper and lower cavities 31, 31-2 of the groove 31 of the
Вибросейсмоисточник с помощью приводных электродвигателей 4, 5 приводит во вращение дебалансы 3. Каждый дебаланс при своем вращении создает центробежное круговое усилие в соответствии с выражением Fg=mrω2 (Н) (где m - масса дебаланса (кг), r - радиус вращения центра масс (м), ω - частота вращения (рад/с)), а суммарные усилия М силовых излучающих элементов и N силовых излучающих камер создают круговое усилие в соответствии с выражениемA vibro-seismic source with the help of electric motors 4, 5 drives the
FΣ=MNFg F Σ = MNF g
Так, для получения суммарного кругового усилия в 1000 тс (10 МН) необходимо N=5 силовых дебалансных камер и М=4 силовых излучающих элементов, т.е. каждый дебаланс должен создавать усилие Fg=50 тс=500 кН.So, to obtain a total circular force of 1000 ton-force (10 MN), N = 5 power unbalance chambers and M = 4 power radiating elements, i.e. each unbalance should create a force F g = 50 tf = 500 kN.
Создаваемое усилие подшипниковыми опорами 2 через стойки 37 передается на внутренний силовой цилиндр 6 и далее через гидравлическую полость 9 на промежуточный гибкий цилиндр 8, который в свою очередь внешней своей поверхностью передает это усилие на внешний силовой излучающий цилиндр 13. Далее вибросейсмическое излучение в виде активной мощности, полученной от приводных электродвигателей 4, 5, через приводной вал 1 и подшипниковые опоры 2 передается напряженному грунту во все стороны, создавая так называемое многоволновое поле, содержащее продольные, поперечные и цуг промежуточных волн.The force generated by the bearings 2 is transmitted through the
Упругое состояние грунта создается гидравлической системой, состоящей из гидроцилиндров 19, 20, 21, 38, 39, поршней 22, 23, 24, 44, 45, анкеров 25, тяг 46, 47 и прижимных плит 18, 40, 41, 42, 43.The elastic state of the soil is created by a hydraulic system consisting of
Диаметр и длина внешнего силового излучающего цилиндра 13 выбираются из того расчета, чтобы при вибрации грунт не выходил из упругого состояния, при этом амплитуда перемещений не превышает 1-2 мм, и тогда необходимая мощность приводных электродвигателей определяется из соотношенияThe diameter and length of the external
где FвΣ - суммарное амплитудное усилие вибросейсмоисточника (Н), Vв - виброскорость грунта (м/с) от силового излучающего цилиндра 13, cosφ - коэффициент мощности вибросейсмоисточника, в случае упругих колебаний обычно не превышает 0,5÷0,6.where F in Σ is the total amplitude force of the vibration source (N), V in is the soil vibration velocity (m / s) from the
Обычно вибросейсмические работы ведутся в диапазоне частот 3÷15 Гц, и в этом диапазоне поддерживается с помощью регулируемых дебалансов 3 постоянное создаваемое усилие.Typically, vibroseismic work is carried out in the frequency range of 3 ÷ 15 Hz, and in this range is supported by
Поставленная задача создания надежного вибросейсмоисточника из-за наличия только одного приводного вала и одновременном обеспечении многоволнового режима полностью выполняется.The task of creating a reliable vibro-seismic source due to the presence of only one drive shaft and at the same time ensuring the multi-wave mode is fully fulfilled.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009126916/28A RU2421283C2 (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Vibroseismic source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009126916/28A RU2421283C2 (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Vibroseismic source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009126916A RU2009126916A (en) | 2011-01-20 |
RU2421283C2 true RU2421283C2 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009126916/28A RU2421283C2 (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Vibroseismic source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2421283C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114563812B (en) * | 2021-11-12 | 2024-11-22 | 烟台山海地质勘查有限公司 | A method for measuring and studying the dynamics of volcanic seismic activity |
-
2009
- 2009-07-13 RU RU2009126916/28A patent/RU2421283C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009126916A (en) | 2011-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2743585A (en) | Driving and pulling of piles, pile planks, tubing, and the like | |
US3280924A (en) | Vibrating machine for plunging piles, thin-walled clindrical casings and plates | |
RU2487212C2 (en) | Vibration drive | |
US3477237A (en) | Method of vibrating a member to drive it in a resistive medium | |
US4469175A (en) | Mechanoacoustic transducer for use in transmitting high acoustic power densities into geological formations such as oil-saturated sandstone or shale | |
RU2421283C2 (en) | Vibroseismic source | |
CN107371370B (en) | Vibrating pile driver | |
CN109139787A (en) | Extension spring formula quasi-zero stiffness vibration isolators | |
CN108480202B (en) | A modular self-balancing vibrating screen exciter and excitation system | |
RU2600301C2 (en) | Vibrating machine | |
Jain et al. | Foundation vibration isolation methods | |
RU2617800C1 (en) | Method and device for technical condition estimation of the engineering structures | |
RU60002U1 (en) | VIBROSEISMO SOURCE | |
US4332017A (en) | Mechanoacoustic transducer for use in transmitting high acoustic power densities into geological formations such as oil-saturated sandstone or shale | |
RU2318611C1 (en) | Vibration source | |
KR102022273B1 (en) | Exciter with rotating masses for wind turbine | |
RU2383396C1 (en) | Vibrating machine | |
KR200167406Y1 (en) | Hydraulic vibro-hammer | |
RU2450860C2 (en) | Tapered crusher | |
KR200381609Y1 (en) | A vibratory hammer using hydraulic motor | |
US3344995A (en) | Method and apparatus for disintegrating concrete and like materials | |
RU2747602C2 (en) | Vibration machine | |
RU37417U1 (en) | VIBRATION SOURCE | |
RU2802537C1 (en) | Borehole seismic vibrator | |
JPH10142345A (en) | Rotary epicenter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140714 |