专利名称：地动仪内部结构装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及地动仪内部结构工作原理的装置。
背景技术：
目前，众所周知的地动仪主要有两种一种是"直立杆"原理；另一种是"悬锤摆" 原理。直立杆原理的结构在物理上属于不稳定平衡，直立杆倾倒方向的随机性，运动行为的 不可重复性，对波动作用的低灵敏度等物理属性，决定了它只能做报警器，不能做验震器。 悬锤摆原理虽说有验震功能，但它以悬挂的柱子作为都柱，并在都柱的下面放铜球，在地震 时，都柱下滚出铜球来触发八个方向的杠杆，然后释放龙口的珠子，这不符合历史对张衡地 动仪的记载，所以有必要在这方面进行深入的研究和开发。
发明内容本实用新型目的在于提供一种既具有测定地震方位的功能，又具有半自动复位功
能的地动仪内部结构装置，而且还是一种按新工作原理工作的地动仪内部结构装置。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种地动仪内部结构装置，其特征
在于，在地动仪中设置有八组相同的结构，八组结构以都柱为中心，按米字形均匀分布，且
每组结构均由吊线锤、锁形装置、吊绳、U形活动杆、半圆卡环、前级杠杆、后级杠杆、弹性垫、
夹紧夹具、前级轴、U形架、左下支撑架、右下支撑架、横梁、上支撑架、斜支撑架、后级杠杆左
支架、后级杠杆右支架、后级轴、限位块、挡板组成； 包括吊绳上的吊线锤和支撑吊线锤的支撑结构，所述支撑结构均由斜支撑架、上 支撑架、横梁、右下支撑架、左下支撑架和限位块组成，支撑结构固定在底座上；夹紧夹具夹 紧吊绳，吊绳通过正下方支撑结构上的通孔，在吊绳的下端装上吊线锤，吊绳的圆柱面与U 形活动杆的一端面相切；锁形装置连同挡板一起固定在横梁上，弹性垫固定在挡板上，U形 活动杆插入在锁形装置中，U形活动杆可在上滑动孔和下滑动孔中自由滑动，并使弹性垫始 终对U形活动杆有一定的压力，U形活动杆的一端面与凹槽的一个面相接触；半圆卡环固定 在前级杠杆上，前级轴穿过前级杠杆上的通？L， U形架固定在横梁上，前级轴固定在U形架 上，前级杠杆和半圆卡环能绕前级轴旋转一定角度；中心定位盲孔的底部面平行于底座，都 柱插入中心定位盲孔中，都柱可以在中心定位盲孔中向任意方向倒下，都柱倒下时与后级 杠杆接触；在左下支撑架和右下支撑架之间为通道，都柱倒下时压向后级杠杆的唯一通道， 后级杠杆左支架和后级杠杆右支架组成支撑后级轴，后级杠杆的下端安装在后级轴上，后 级杠杆能绕后级轴旋转一定角度，后级杠杆的另一端靠近龙头，在龙头内设置有铜球； 进一步的特征是还包括龙头、蟾蜍和铜球与每组结构一一对应；所述蟾蜍固定 在底座上，龙头固定在壳体外表面。 本发明的装置在地震时，在支架上，由于夹紧夹具固定的八根吊绳顶点受到外力 作用，向远离地震源的方向移动，在它们下面悬挂的八个吊线锤在惯性作用下，相对于吊绳 顶点、支架、U形活动杆、底座出现相对位移，近似水平的向地震源方向发生移动；靠近八个吊线锤上的吊绳，且处于同一水平面上的点，相对于都柱轴线上的同一点，只有离地震源最 远的那个吊线锤上的吊绳，向都柱轴线上同一点的位移最大，也就是这个位移最大的吊线 锤，它上面的吊绳同时带动插入锁形装置中的U形活动杆，通过锁形装置的上滑动孔向都 柱方向发生位移，U形活动杆露出锁形装置的弯曲部分压向挡板上的弹性垫，同时，U形活 动杆通过下滑动孔移出凹槽，便释放半圆卡环，与半圆卡环连成一个整体的前级杠杆，在自
身的重力作用下，沿着u形架上的前置轴旋转一定角度，撞击插入底座中心定位盲孔且可
活动的都柱，都柱便向地震源的方向倒下，经过由左下支撑架和右下支撑架组成的通道，压 在后级杠杆上，后级杠杆沿着靠近底座的后级杠杆左支架、后级杠杆右支架上的后级轴旋 转一定角度，抬起龙头口中的后级杠杆，释放铜球，掉入蟾蜍的嘴里，发出撞击声，从而测定 地震的方位。 地动仪的复位方案是本发明的特征在于没有地震时，一个人用左手按住已触发 前级杠杆的那组吊线锤的吊绳，向都柱方向稍稍移动，促使锁形装置中的U形活动杆压向 挡板上的弹性垫，使其发生变形，并使凹槽中的U形活动杆縮进锁形装置的下滑活动孔中， 这时再用右手按住靠近都住一端的前级杠杆，带动和前级杠杆连为一体的半圆卡环插入凹 槽中，放开左手，让吊线锤恢复到原来的静止状态，同时U形活动杆也在弹性垫的弹力作用 下，从锁形装置的下滑动孔中伸出，并锁住半圆卡环，然后放开右手，此时，和半圆卡环连为 一体的前级杠杆便处于悬挂状态，接着将倒下的都柱插入中心定位盲孔中，并扶正，保持直 立状态，然后将蟾蜍口中的铜球取出，放回到龙头中的后级杠杆一端的下面，使整个地动仪 内部结构装置处于待测地震方位的状态。 本发明的有益效果是解决了同类产品的不足之处，使地动仪的内部结构调试变 得简单、实用，具有很强的抗干扰能力，并能准确的测定地震的方位。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为本实用新型地动仪内部结构装置俯视结构示意图。 图2为本实用新型地动仪内部结构装置八组当中正对的两组内部结构示意图。 图3为本实用新型地动仪内部结构装置八组当中一组在没有发生地震时的剖视 图。 图4为本实用新型地动仪内部结构装置中锁形装置的示意图。 图5为本实用新型地动仪内部结构装置中锁形装置的俯视图。 图6为本实用新型地动仪内部结构装置中锁形装置沿图4中心线的剖视图。 图7为本实用新型地动仪内部结构装置中锁形装置的左侧视图。 图8为本实用新型地动仪内部结构装置八组当中一组的局部放大剖视结构示意图。 图9为本实用新型地动仪内部结构装置中都柱的剖视图。 图10为本实用新型地动仪内部结构装置八组当中的一组的驱动结构示意图。 图11为另一种本实用新型地动仪内部结构装置八组当中一组的局部放大剖视结 构示意图。 如图所示各数字分别表示如下1.吊线锤；2.锁形装置；3.吊绳；4. U形活动杆；5半圆卡环；6.前级杠杆；7.都柱；8.后级杠杆；9铜球；10.蟾蜍；11.弹性垫；12.龙头； 13.夹紧夹具；14.前级轴；15.U形架；16.中心定位盲孔；17.底座；18.左下支撑架；19.右 下支撑架；20.横梁；21.上支撑架；22.斜支撑架；23.后级杠杆左支架；24.后级杠杆右支 架；25.通道；26.后级轴；27.限位块；28.凹槽；29.上滑动孔；30.下滑动孔；31.挡板； 32.另一种锁形装置；33.方形上滑动孔；34.方形下滑动孔；35.U形凹槽；36.方形活动杆；
38.通孔。
具体实施方式
图1、图3和图8示出了本发明的第一个实施方式。支撑吊绳3上的吊线锤l，八 组中一组的支撑结构由斜支撑架22、上支撑架21、横梁20、右下支撑架19、左下支撑架18 和限位块27组成，它们之间的牢固连接可以按图10所示，可以通过上螺钉、铆接或焊接的 办法来实现，并做成一个牢固支撑吊线锤1的支撑结构；当然也可用整体铸造的办法来做 成这一支撑吊线锤1的一组支撑结构，这一组支撑结构按图2的样子牢固的固定在底座17 上。由夹紧夹具13夹紧的吊绳3通过夹紧夹具13的正下方的支撑结构上有一个大小合适 的通孔，在吊绳3的下端装上吊线锤l，使得竖直拉紧的吊绳3的圆柱面与U形活动杆4的 一端面相切，如图8所示，锁形装置2连同挡板31 —起固定在横梁20上，弹性垫11可以用 海棉等具有适当弹力的东西做，并将弹性垫11固定在挡板31上，U形活动杆4是插入在锁 形装置2中，U形活动杆4并可在上滑动孔29和下滑动孔30中自由滑动，并使弹性垫11 始终对U形活动杆4有一定的压力，U形活动杆4伸出下滑动孔30，使得U形活动杆4的一 端面与凹槽28的一个面相接触，并锁住半圆卡环5，并使固定在前级杠杆6上的半圆卡环5 不掉下去，凹槽28的宽窄决定着地动仪在地震时开启的灵敏度，前级轴14穿过前级杠杆6 上的通孔38，使得连成一个整体的前级杠杆6和半圆卡环5，能按固定在横梁20上的U形 架15上的前级轴14旋转一定角度，刚好可以撞上靠近都柱7顶部柱面上的一点，但都柱7 在倒下时，又不能撞上悬挂在U形活动杆4上，连成一个整体的前级杠杆6和半圆卡环5上 任何一点上。中心定位盲孔16是深度较浅的盲孔，且中心定位盲孔16的底部面是平行于 底座17的底面的，如图2所示的都柱7插入中心定位盲孔16，并做到都柱7可以在中心定 位盲孔16中向任意方向倒下。由左下支撑架18和右下支撑架19组成的通道25，是都柱7 倒下后压向后级杠杆8的唯一通道25，后级杠杆左支架23和后级杠杆右支架24组成支撑 后级轴26的结构，并使固定在后级杠杆8下端的轴向通孔安装在与后级轴26上，使后级杠 杆8能按后级轴26旋转一定角度，后级杠杆8在靠近龙头12的一端，既可单独配合龙头12 以适当的力压住铜球9，也可以使后级杠杆8的一端与龙头12的活动上颌骨固定在一起，且 可上下活动，并以适当的力压住铜球9，做到后级杠杆8被都柱7压住时才能动作，释放铜球 9，并掉入蟾蜍10的口中。 如图2、图8所示，地动仪在复位时，也就是地震过后，一个人用左手按住已被触发 前级杠杆6的那组吊线锤1的吊绳3，向都柱7方向稍稍移动，促使锁形装置2中的U形活 动杆4压向挡板31上的弹性垫11，使其发生变形，并使凹槽28中的U形活动杆4縮进锁形 装置2的下滑活动孔30中，这时用右手按住靠近都住一端的前级杠杆6，带动和前级杠杆6 连为一体的半圆卡环5插入凹槽28中，放开左手，让吊线锤1恢复到原来的静止状态，同时 U形活动杆4也在弹性垫11的弹力作用下，从锁形装置2的下滑动孔30中伸出，并锁住半圆卡环5，并放开右手，使和半圆卡环5连为一体的前级杠杆6处于悬挂状态，接着将倒下的 都柱7插入中心定位盲孔16中，并扶正，保持直立状态，然后将蟾蜍10 口中的铜球9取出， 放回到龙头12中的后级杠杆8—端的下面，使整个地动仪内部结构装置处于待测地震方位 的状态。 如图1所示，地动仪内部构造装置中，有八组相同的结构，以都柱7为中心，并且按 米字形均匀分布在周围，八组中每一组都由如图io所示零件组成，八组中的每一组内部结 构零件都由吊线锤1、锁形装置2、吊绳3、 U形活动杆4、半圆卡环5、前级杠杆6、后级杠杆 8、弹性垫11、夹紧夹具13、前级轴14、U形架15、左下支撑架18、右下支撑架19、横梁20、上 支撑架21、斜支撑架22、后级杠杆左支架23、后级杠杆右支架24、后级轴26、限位块27、挡 板31组成，并按如图2所示正对两组当中一组的样子安装并固定在较重的底座17上。另 外八个龙头12、八支蟾蜍10、八个铜球9属于地动仪的外部结构，仍然按米字形均匀分布在 形状像一个大酒坛的壳体外面，并分别和地动仪内部构造装置，如图1所示八组当中的每 一组一一对应，八支蟾蜍10是固定在底座17上，而八个龙头12是固定在形状像一个大酒 坛的壳体外表面。 图11示出了本发明的第二个实施方式，除去其另一种锁形装置32、方形上滑动孔 33、方形下滑动孔34、U形凹槽35、方形活动杆36的外观形状不同于第一个实施方式外，地 动仪内部结构装置的其他结构均是相同的，其安装调试及工作方式都与本发明的第一个实 施方式相同。 本发明不局限于上述具体实施方式
，只要地动仪内部结构装置中使用了八个吊线 锤l，不论吊线锤1用锥形、球状形、柱状形或是其他任何形状，八个前级杠杆6的其他任何 形状，八个锁形装置2的其他任何形状，八个半圆卡环5的其他任何形状，均落在本发明的 保护范围之中。
权利要求一种地动仪内部结构装置，其特征在于，在地动仪中设置有八组相同的结构，八组结构以都柱(7)为中心，按米字形均匀分布，每组结构均由吊线锤(1)、锁形装置(2)、吊绳(3)、U形活动杆(4)、半圆卡环(5)、前级杠杆(6)、后级杠杆(8)、弹性垫(11)、夹紧夹具(13)、前级轴(14)、U形架(15)、左下支撑架(18)、右下支撑架(19)、横梁(20)、上支撑架(21)、斜支撑架(22)、后级杠杆左支架(23)、后级杠杆右支架(24)、后级轴(26)、限位块(27)、挡板(31)组成；还包括吊绳(3)上的吊线锤(1)和支撑吊线锤(1)的支撑结构，所述支撑结构均由斜支撑架(22)、上支撑架(21)、横梁(20)、右下支撑架(19)、左下支撑架(18)和限位块(27)组成，支撑结构固定在底座(17)上；夹紧夹具(13)夹紧吊绳(3)，吊绳(3)通过正下方支撑结构上的通孔，在吊绳(3)的下端装上吊线锤(1)，吊绳(3)的圆柱面与U形活动杆(4)的一端面相切；锁形装置(2)连同挡板(31)一起固定在横梁(20)上，弹性垫(11)固定在挡板(31)上，U形活动杆(4)插入在锁形装置(2)中，U形活动杆(4)可在上滑动孔(29)和下滑动孔(30)中自由滑动，并使弹性垫(11)始终对U形活动杆(4)有一定的压力，U形活动杆(4)的一端面与凹槽(28)的一个面相接触；半圆卡环(5)固定在前级杠杆(6)上，前级轴(14)穿过前级杠杆(6)上的通孔(38)，U形架(15)固定在横梁(20)上，前级轴(14)固定在U形架(15)上，前级杠杆(6)和半圆卡环(5)能绕前级轴(14)旋转一定角度；中心定位盲孔(16)的底部面平行于底座(17)，都柱(7)插入中心定位盲孔(16)中，都柱(7)可以在中心定位盲孔(16)中向任意方向倒下，都柱(7)倒下时与后级杠杆(8)接触；在左下支撑架(18)和右下支撑架(19)之间为通道(25)，都柱(7)倒下时压向后级杠杆(8)的唯一通道(25)，后级杠杆左支架(23)和后级杠杆右支架(24)组成支撑后级轴(26)，后级杠杆(8)的下端安装在后级轴(26)上，后级杠杆(8)能绕后级轴(26)旋转一定角度，后级杠杆的另一端靠近龙头(12)，在龙头(12)内设置有铜球(9)。
2. 根据权利要求l所述的地动仪内部结构装置，其特征在于，还包括龙头(12)、蟾蜍 (10)和铜球(9)与每组结构一一对应；所述蟾蜍(10)固定在底座(17)上，龙头(12)固定 在壳体外表面。
专利摘要本实用新型公开了一种地动仪内部结构装置，按米字形均布着八个吊线锤、八个锁形装置，八件前级杠杆、八件连接到龙头中的后级杠杆以及八组支撑结构，在底座的中心立着一根都柱。形状像一个大酒坛的壳体表面有八条龙，八个铜球，八支蟾蜍。通过该内部结构装置，地震时或在观众的简单操作下，地动仪内部的一组连动结构装置，首先将吊线锤因为惯性产生的微小动量放大，通过锁形装置，释放前级杠杆，撞击都柱，倒向地震源方向，带动后级杠杆工作，至使铜球从龙头中掉出来，达到测定地震方位的目的，且具有很强的抗干扰能力，符合历史书对张衡地动仪的文字描述，再现了汉代张衡地动仪的内部结构和工作原理，有利于地动仪知识的教育和科普宣传。
文档编号G01V1/18GK201449454SQ20082010060
公开日2010年5月5日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年11月19日
发明者钟贵春 申请人:钟贵春