專利名稱：振蕩式軌道振動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的軌道振動(dòng)器。更具體地說，本發(fā)明涉及用來產(chǎn)生地球物理勘探設(shè)備的地震基準(zhǔn)信號(hào)的那種類型的軌道振動(dòng)器。
利用軌道振動(dòng)器作為地震波發(fā)生器在石油等地球物理勘探領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的。一般地說，振動(dòng)器采取偏心旋轉(zhuǎn)重錘的形式，這些重錘以各種組合被用來產(chǎn)生理想的地震信號(hào)。例如可查閱美國專利2，475，507;2，989，869;和4，234，053號(hào)。
為了產(chǎn)生足夠大的地震信號(hào)，這些旋轉(zhuǎn)重錘必須具有相當(dāng)大的質(zhì)量，并以可能超過3000轉(zhuǎn)/分的速率旋轉(zhuǎn)。因此，這些重錘由于離心力的結(jié)果會(huì)受到很大的內(nèi)壓力。此外，由于風(fēng)阻(由正面阻力和表面摩擦分量所組成)所造成的阻力增加了這些內(nèi)壓力，以及降低了設(shè)備的效率。所以，這些軌道振動(dòng)器必須用奇異的因而是昂貴的高強(qiáng)度的材料制成。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能克服這些不足之處的改進(jìn)的軌道振動(dòng)器。本發(fā)明的軌道振動(dòng)器包括一個(gè)空心圓柱反應(yīng)體。該反應(yīng)體利用軸承裝在一根曲柄軸上。曲柄的偏心率使反應(yīng)體隨軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而繞軸的中心線在軌道上振動(dòng)。由于本發(fā)明的重錘上沒有前沿，因而顯著地減少了正面阻力。軌道振動(dòng)器不是以高速旋轉(zhuǎn)而是在軌道上振動(dòng)的事實(shí)進(jìn)一步減小了由表面摩擦分量引起的阻力損失。軌道振動(dòng)器受到的內(nèi)壓力的減小能使較廉價(jià)的材料得到利用。
閱讀以下的說明書后，本發(fā)明的這些和其余特性、特征以及優(yōu)點(diǎn)就顯得很清楚了。


圖1是本發(fā)明的軌道振動(dòng)器的局部垂直剖視圖;
圖2是沿圖1中的線2-2觀察到的本發(fā)明的軌道振動(dòng)器的橫向剖視圖;
圖3是類似圖1先有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)重錘的垂直剖視圖;以及圖4是沿圖3中線4-4觀察到的類似圖2先有技術(shù)裝置的橫向剖視圖。
圖1和圖2中概括地以編號(hào)10表示軌道振動(dòng)器。軌道振動(dòng)器10包括以總編號(hào)12表示的一個(gè)外殼。曲柄軸14穿過外殼的頂壁16延伸。并用軸承18支承在頂板上轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄軸14的端部安裝在外殼12的底壁20中的旋轉(zhuǎn)軸承22上。雖然附圖中將軸承都畫成滾珠軸承，但需要時(shí)，它們可以是滾柱軸承或其他它合適的軸承。
外殼12的頂壁16和底壁20通過多個(gè)螺紋緊固件26固定到環(huán)形壁24上。緊固件26用螺紋連接底壁20，但也能用另一種方法延伸超出底壁20，并由普通螺母固定(未示出)。作為又一種可供選擇的方法，外殼12的環(huán)形壁24或底壁可以與整體法蘭一起制成，用以附裝到一平臺(tái)或類似的機(jī)件上去。
曲柄包括一個(gè)圓盤形構(gòu)件28，圓盤形構(gòu)件28的中心線E偏心地裝在曲柄軸14的中心線C。雖然構(gòu)件28可以是用鍵固定在軸上的獨(dú)立零件，但是最好將圓形偏心構(gòu)件28整體地形成在軸14上。然而，普通的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將構(gòu)件28與軸14整體制成，以提供必要的強(qiáng)度。
反應(yīng)體30形成為一個(gè)具有一同心圓形開口的空心圓柱構(gòu)件，該開口容納軸承31。軸承31的內(nèi)座圈32環(huán)繞盤形構(gòu)件28的外表面，并且通過卡環(huán)34和36夾持在盤形構(gòu)件28上，夾環(huán)34和36分別容納在環(huán)形構(gòu)件28的圓周表面上所形成的槽38和40內(nèi)。環(huán)形構(gòu)件28的兩側(cè)形成有臺(tái)肩42和44，臺(tái)肩42和44接合軸承18和22，這些軸承是推力軸承也是旋轉(zhuǎn)軸承。臺(tái)肩42和44與推力軸承42和44共同作用，以防止軌道振動(dòng)器10沿軸14的軸向移動(dòng)。而最好還是臺(tái)肩42和44與軸14整體地制成，這里環(huán)形構(gòu)件28是一獨(dú)立零件，一個(gè)或兩個(gè)臺(tái)肩42和44可由嵌入環(huán)槽(未示出)內(nèi)的開口簧環(huán)提供。
軸承31的外座圈46借助于形成于反應(yīng)體30上的環(huán)形臺(tái)肩而固定在繞反應(yīng)體30的內(nèi)圓周表面上的適當(dāng)位置，一個(gè)定位圓環(huán)48通過多個(gè)螺紋緊固件50固定在反應(yīng)體30的相對一側(cè)。
工作時(shí)，曲柄軸14以高速率旋轉(zhuǎn)，偏心安裝的盤形構(gòu)件28使反應(yīng)體30相對于軸14的中心線C在軌道上振動(dòng)。反應(yīng)體30并不經(jīng)受對旋轉(zhuǎn)重錘30′(圖3和4)所要求的顯著轉(zhuǎn)動(dòng)。事實(shí)上，反應(yīng)體30在本發(fā)明的軌道振動(dòng)器10工作期間設(shè)計(jì)成保持靜止不動(dòng)，軸14、外殼12和振動(dòng)器被附裝在其上的構(gòu)件則受到所需要的振動(dòng)。利用那些在配對反旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上的重錘，可以抵消振動(dòng)的水平分量，從而導(dǎo)致僅僅保留垂直分量，以產(chǎn)生一種地震信號(hào)。
將本發(fā)明的軌道振動(dòng)器與圖3和圖4中所畫的先有技術(shù)的裝置相比較，可以發(fā)現(xiàn)軌道振動(dòng)反應(yīng)體具有以下的優(yōu)點(diǎn)。(1)沒有顯著的前沿以造成因正面阻力所引起的風(fēng)阻損失。(2)反應(yīng)體的圓周表面上的點(diǎn)只移過一段相等于環(huán)形構(gòu)件28圓周的距離，而不是繞旋轉(zhuǎn)包絡(luò)線的整個(gè)周長。這意味著這一點(diǎn)的速度顯著地減低。隨著速度減低，由離心力造成的反應(yīng)體內(nèi)的內(nèi)力和風(fēng)阻(速度平方的函數(shù))就減小得更多。(3)由于反應(yīng)體經(jīng)受到的這些力顯著地減小，反應(yīng)體30就可以用較軟，較廉價(jià)的材料制成。例如，反應(yīng)體可用碳鋼，而不用較昂貴的高強(qiáng)度合金制成。只有軸承31需要用高強(qiáng)度材料(即合金鋼)制成。需要時(shí)，一個(gè)用高強(qiáng)度材料制成的環(huán)形包層可以用來包圍本發(fā)明反應(yīng)體的圓周表面。如果軸承卡住而使反應(yīng)體受到旋轉(zhuǎn)重錘的離心力，這樣一個(gè)圓環(huán)就可以防止可能的斷裂。
一軌道或旋轉(zhuǎn)重錘產(chǎn)生的力F可由以下表達(dá)式給出F＝ (W)/(g) (2πf)2e
式中W反應(yīng)體的重量，g為萬有引力常數(shù)，f是以每單位時(shí)間的旋回?cái)?shù)表示的頻率，以及e為偏心率。由于本發(fā)明的反應(yīng)體受到的阻力和相應(yīng)的力減少，可以選擇制造重錘的材料，以使重錘質(zhì)量而不是強(qiáng)度為最適宜。此外，由于軌道重錘被構(gòu)成為一個(gè)完全的環(huán)形物，而不是圓環(huán)的一部分，它就可以包含較大的質(zhì)量。由于軌道反應(yīng)體的重量較大，較小的偏心率(即中心線C和E之間的距離較短)就可用來產(chǎn)生一個(gè)等效的力，或者用一個(gè)等效的偏心率可以產(chǎn)生一個(gè)更大的力。
本發(fā)明的軌道振動(dòng)器通過減少由于正面阻力和表面摩擦產(chǎn)生的風(fēng)阻損失而提高了效率。這些減少的發(fā)生部分是由于軌道反應(yīng)體的結(jié)構(gòu)(即無前沿)以及部分是由于較低的旋轉(zhuǎn)速度，而且，較低的旋轉(zhuǎn)速度減少了由離心力引起的內(nèi)壓力，從而容許使用較廉價(jià)的較高密度的材料，這就進(jìn)一步提高了效率。
雖然專門結(jié)合地震勘探設(shè)備揭示了本發(fā)明的軌道振動(dòng)器，但是要知道，這種振動(dòng)器同樣可以用于其它目的。例如，本發(fā)明的軌道振動(dòng)器可以用來產(chǎn)生用以保證裝料斗、圓料倉內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)能量，或者產(chǎn)生振動(dòng)輸送器等設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。
在閱讀了上文的說明書后，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，各種改變，替換和更改就變得顯而易見。這意味著所有那些屬于所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的改變，替換和更改都應(yīng)該看作本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種軌道振動(dòng)器，其特征在于包括a)一根其上附裝有一曲柄的可轉(zhuǎn)動(dòng)軸；b)一個(gè)裝在所述曲柄上的軸承；c)一個(gè)利用所述軸承裝在所述曲柄上的一個(gè)反應(yīng)物，借助于所述裝配，隨所述軸的旋轉(zhuǎn)而繞所述曲柄在軌道上振蕩，以產(chǎn)生振動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的軌道振動(dòng)器，其特征在于所述曲柄包括一個(gè)盤形構(gòu)件，其中心相對于所述可轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心線偏心地定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的軌道的振動(dòng)器，其特征在于所述盤形構(gòu)件是位用鍵固定到所述可轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的軌道振動(dòng)器，其特征在于所述盤形構(gòu)件是整體地形成在所述可轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的軌道振動(dòng)器，其特征在于所述反應(yīng)體通常為圓形，其中含有一個(gè)同心圓形開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的軌道振動(dòng)器，其特征在于所述同心圓形開口容納所述軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的軌道振動(dòng)器，其特征在于所述軸承是由高強(qiáng)度鋼制成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的軌道振動(dòng)器，其特征在于還包括一個(gè)掩蓋所述反應(yīng)體的普通圓柱形外殼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的軌道振動(dòng)器，其特征在于所述可轉(zhuǎn)動(dòng)軸裝有軸承用以在所述外殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.在一種地震波形發(fā)生器中，在連續(xù)信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生周期性地震信號(hào)用的裝置，其特征在于所述裝置包括a)一個(gè)圓柱形外殼b)一根裝在所述外殼的軸承上的可轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述軸讓一曲柄機(jī)構(gòu)與其相連接。c)一個(gè)利用一軸承安裝在所述曲柄機(jī)械上的反應(yīng)體，為了產(chǎn)生振動(dòng)所述反應(yīng)體隨所述可轉(zhuǎn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)而繞所述曲柄機(jī)構(gòu)在軌道上振動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的地震波形發(fā)生器，其特征在于該曲柄機(jī)構(gòu)包括一個(gè)其中心相對于所述軸的中心線偏心定位的盤形構(gòu)物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的地震波形發(fā)生器，其特征在于所述盤形構(gòu)件是與所述軸整體形成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的地震波形發(fā)生器，其特征在于所述盤形構(gòu)件是用鍵固定到所述可轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的地震波形發(fā)生器，其特征在于所述反應(yīng)體通常為圓柱形，其中含有一個(gè)同心圓柱形開口。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的地震波形發(fā)生器，其特征在于所述同心圓柱形開口容納所述軸承。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的地震波形發(fā)生器，其特征在于所述軸承是用高強(qiáng)度鋼制成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的地震波形發(fā)生器，其特征在于該反應(yīng)體是用碳鋼制成的。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的地震波形發(fā)生器，其特征在于所述可轉(zhuǎn)動(dòng)軸包括兩個(gè)臺(tái)肩，所述曲柄機(jī)構(gòu)的每一側(cè)上各有一個(gè)，所述臺(tái)肩接合該可轉(zhuǎn)動(dòng)軸上所安裝的軸承，以保持所述軸相對于該外殼的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求10的地震波形發(fā)生器，其特征在于安裝所述反應(yīng)體的該軸承有一個(gè)內(nèi)座圈和一個(gè)外座圈。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的地震波形發(fā)生器，其特征在于所述軸承的該內(nèi)座圈由一對卡環(huán)固定到該曲柄機(jī)構(gòu)上。
全文摘要
一種軌道振動(dòng)體被用來產(chǎn)生地震信號(hào)以及類似的信號(hào)。一個(gè)環(huán)形反應(yīng)體利用軸承裝在一個(gè)曲柄上。反應(yīng)體相對于曲柄軸的軸線無轉(zhuǎn)動(dòng)地在軌道上振蕩。這就減少了由離心力在反應(yīng)體內(nèi)造成的內(nèi)力，并且能使其結(jié)構(gòu)中使用不稀奇的不昂貴的材料。
文檔編號(hào)G01V1/153GK1031604SQ8710582
公開日1989年3月8日 申請日期1987年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月22日
發(fā)明者杰克·赫·科爾 申請人:康諾科有限公司