Электромеханический источник ударных импульсов

(51) М. Кл. В 06 В 1/00 Гееударетееннмй комитет лв делам лзебретеннй и етнрмтнй(54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК УДАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ1Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в геологоразведке и при сейсмических исследованиях для одновременного генерирования мощных импульсов напряжений и гармонических упругих колебаний твердой среды,Известен электромагнитный вибратор, состоящий из двух укрепленных в корпусе электромагнитных катушек, питаемых однополупериодным выпрямленным током, и расположенного между ними якоря 11.Недостаток этого вибратора заключается в том, что он возбуждает только низкочастотные упругие колебания в твердой среде, с пониженной энергоотдачей за счет выпрямления питающего тока низкой частоты,Наиболее близкой к предлагаемой является виброударная установка, содержащая корпус, опору, связанную с ней на. ковальню и возвратно-поступательный электродвигатель 12.В этой установке под действием переменного электромагнитного поля, возбуждаемого поочередно в двух соленоидах, ударник перемещается от одного крайнего положения в другое, ударяя по наковальне,2далее ударный импульс передается на опору через систему штоков и упругих элементов.Такая конструкция не обеспечивает возможность регулировать параметры излучаемого импульса, его направленность и энергию, а также не обеспечивает возбуждения регулируемых по частотной характеристике однонаправленных жестких импульсов на фоне звукового поля, в нем отсутствует демпфирование обратного хода ударника для получения однонаправленности импульса, не обеспечено охлаждение деталей устройства, велико сопротивление воздуха движению ударника, что снижает энергию ударного импульса, а все вместе сужает функциональные возможности устройства.1 з Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройсгва за счет обеспечения регулировок спектра излучаемых однонаправленных ударных импульсов и повышения энергоотдачи.Указанная цель достигается тем, что внутри статора возвратно-поступательного электродвигателя установлена направляющая труба, в которой размещен якорь-ударник, выполненный регулируемой длины и массы с продольными косыми проточками по на965529 3ружной поверхности, наружная сторона опоры выполнена в виде вогнутой ступенчатой поверхности, а сама опора через упругий элемент связана с корпусом, между наковальней и опорой размещен согласующий элемент, направляющая труба заглушена с торца, противоположного наковальне, и в ней выполнены отверстия напротив каналов охлаждения, выполненных в корпусе и статоре возвратно-поступательного электродвигателя, при этом возвратно-поступательный электродвигатель выполнен трех- секционным с трехфазной системой питания.Согласующий элемент выполнен в виде прокладок с различной жесткостью.На чертеже изображен электромеханический источник ударных импульсов, общий вид.Электромеханический источник ударных импульсов имеет цилиндрический корпус 1, выполненный из ферромагнетика. В корпусе 1 жестко закреплен трехсекционный статор 2. С одного торца корпуса на буртик 3 свободно через фигурную резиновую шайбу 4 навернута съемная ферромагнитная опора 5, имеющая вогнутую ступенчатую поверхность 6, с внутренней стороны цилиндрическую шейку 7, на которой свободно надета фрикционная направляющая труба 8 из диамагнетика, другой торец которой заглушен и образует замкнутую воздушную камеру 9. Заглушенным торцом направляющая труба 8 центрируется в выточке задней крышки . 10 посредством резиновой тарелочки 11. Задняя крышка 10 выполнена из ферромагнетика и на резьбе соединена с корпусом 1. Четыре ряда отверстий 12 отверстия 13 в направляющей трубе 8 и щелевые каналы4 между секциями статора 2 совмещены и образуют систему воздушного охлажденйя устройства. В направляющей трубе 8, с возможностью свободного перемещения относительно нее, размещены якорь-ударник 15 с продольными косыми проточками 16. К якорю-ударнику 15 регулировочным винтом 17 прикреплен набор сменных шайб 18. В цилиндрическом гнезде опоры 5 посредством упругого звукопоглощающего цилиндра 19 укреплена наковальня 20 из твердого сплава, а в промежутке между торцом наковальни 20 и опорой 5 размещен согласующийся элемент в виде сменного набора шайб 21 из материалов различной жесткости.Электромеханический источник ударных импульсов работает следующим образом,После установки заданной длины и массы якоря-ударника 15 путем закрепления регулировочным винтом 17 на его хвостовой части заданного числа шайб 18 и помещения его в направляющую трубу 8 регулировочным винтом 17 в сторону камеры демпфирования 9, затем установки в цилиндрическое гнездо опоры 5 дисков-прокладок 21 из материалов различной жесткости (напри 4мер цинка, пластмассы, керамики), упругого звукопоглощающего цилиндра 19, твердосплавной наковальни 20 и закрепления опоры 5 через фигурную резиновую шайбу 2 на торец корпуса 1 источник ударных импульсов прижимают опорой 5 к выступам стенки блока горных пород распорными устройствами и подключают к трехфазной электросети через понижающий разделительный трансформатор так, чтобы последовательность изменения фазы питающего тока соответствовала последовательности расположения секций статора 2. При включении тока в секциях статора 2 последовательно возникает электромагнитное поле в порядке 1, 11, 111, 1, 11 и т. д., которое приводит в возвратно-поступательное движение якорь-ударник так, что в сторону наковальни 20 его скорость движения в три раза больше, чем при обратном ходе, причем потери кинетической энергии на преодоление сопротивления воздуха снижены до минимума за счет однонаправленной положительной аэродинамической формы (для повышения энергоотдачи). В наковальне 20 кинетическая энергия движения ударника 15 переходит в энергию импульса упругого напряжения с длительностью, равной времени их контактнрования, зависящей от заданной длины якоря-ударника 15 при постоянном времени переключения движения электромагнитного поля статора 2 с прямого на обратное направление, Однонаправлен ный импульс упругого напряжения наковальня 20 передает на пакет прокладок 21, который работает как механический поло- совой частотный фильтр, т. е. каждая часть пакета прокладок 21 из общего спектра ударного импульса пропускает часть частот свойственных ее акустической жесткости и сформированный сигнал с заданным спектром частот поступает на опору 5, которая и передает его в твердую среду. Частоты колебаний опоры 5 равны утроенной частоте 4 питающего промышленного тока за счетэлектромагнитного последовательного воздействия на один магнитопровод в . корпус 1 трех секций статора 2. Якорь-ударник 15 движется в направлении от наковальни 20 (холостой ход) с замедленной скоростью, 45 так как в этом направлении магнитное силовое поле перемещается от секции к секции за время в три раза больше, чем от секции 1 к секции 1 при рабочем цикле, следовательно, с меньшей кинетической энергией, которая расходуется на сжатие воздуха в камере демпфирования 9 обратного хода якоря 15, исключает возбуждение импульса обратного знака. Якорь-ударник 15, перемещаясь в направляющей трубе 8, отжимает воздух в радиальные отверстия 13 ы и обеспечивает циркуляцию его по каналамохлаждения устройства. Воздушное охлаждение деталей устройства осуществляется автоматически.965529 20 Формула изобретения Составитель В. ПироговТехред И. Верес КоТираж 495 ПоГосударственного комитета ССлам изобретений и открытийква, Ж - 35, Раушская наб.,Патент, г. Ужгород, ул. Прое Редактор Т. ВеселоваЗаказ 7175/8ВН ректор А. ФереписиоеСР ИИПИ по д 13035, Мо илиал ПППд. 4/5 ктная Достоинством предлагаемого устройства является то, что при простоте конструкции, компактности и транспортабельности обеспечивается надежность и стабильность.излучения сложного сигнала без применения для энергопит 3 ния устройства сложных специаль ных генераторов колебаний. Энергоотдача, сравнимая с энергоотдачей породоразрушающих механизмов (например, отбойных молотков), позволяет проводить более объективный контроль на большие глубины более протяженных блоков горных пород, интенсивно трейиноватых, обладающих большим коэффициентом поглощения упругих колебаний, а так как в устройство включены узлы и деталирегулирующие параметры сигнала в соответствии с формой и частотой сигнала резонансного для определенной твердой минеральной среды, то и расширяются его возможности при использовании в сейсморазведке. 1. Электромеханический источник ударных импульсов, содержащий корпус, опору, связанную с ней наковальню и возвратно 25 поступательный электродвигатель с якорем- ударником и статором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных 6возможностей за счет обеспечения регулировки спектра излучаемых однонаправленных ударных импульсов и повышения энергоотдачи устройства, внутри статора возвратно-поступательного электродвигателя установлена направляющая труба, в которойразмещен якорь-ударник, выполненный срегулируемой длиной и массой с продольными косыми проточками по наружной поверхности, наружная сторона опоры выполнена в виде вогнутой ступенчатой поверхности, а сама опора через упругий элементсвязана с корпусом, между наковальней иопорой размещен согласующий элемент,направляющая труба заглушена с торца,противоположного наковальне, и в ней выполнены отверстия напротив каналов охлаждения, выполненных в корпусе и статоре возвратно-поступательного электродвигателя, при этом возвратно-поступательныйэлектродвигатель выполнен трехсекционным с трехфазной системой литания.2, Источник по п. 1, отличающийся тем,что согласующий элемент выполнен в видепрокладок с различной жесткостью.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР157270, кл. В 06 В 3/02, 1963.2. Авторское свидетельство СССР660727, кл. В 06 В 1/00, 1979.