一种连续夯击式震源装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种连续夯击式震源装置，主要由机架、车轮、扶手、重锤、连轴式底板、挡板、复位弹簧、销轴、T型杆、半圆弧卡槽、曲轴、大齿轮、小齿轮、涡轮、蜗杆、三相异步电机、配重组成。重锤中部开有中心孔，通过挡板固定在连轴式底板上；连轴式底板通过销轴与T型杆相连；T型杆与固定在曲轴上的半圆弧卡槽组成间歇运动机构；整个装置固定在安装有扶手和车轮的机架上；三相异步电机带动左右对称布置且固连有半圆弧卡槽的两个曲轴旋转。本发明使重锤连续夯击地面，产生连续可控的脉冲信号，具有冲击效率高且间隔可调，冲击力大小准确，输出信号无延时；体积小、结构简单、便于运输和转移、适用于野外大型震源设备无法作业的复杂地形中。
【专利说明】
一种连续夯击式震源装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种连续夯击式震源装置，主要用于地质调查、煤层勘探、浅层勘探，属于地震勘探装备技术领域。
【背景技术】
[0002]随着国内外对环境的保护意识增强，传统的爆炸震源由于会对环境造成破坏以及其潜在安全隐患，已逐渐被对环境影响较小的非爆炸式震源所取代。在地形开阔平坦、远离城市的地区，以液压式可控震源为代表的大型激振设备已取得良好的现场应用效果，但这种设备本身也存在着成本高、能耗高、高排放等缺点。对于一些地形复杂、人口较为密集的地区，往往要求设备具有体积较小、便于运输和转移、绿色环保等特点，因此限制了大型激振设备在这些地区的推广和应用。
[0003]对于这些特殊的区域，目前常见的施工方式是采用一些便于运移、绿色环保的小型激振设备在这些区域进行地震信号的激发作业，其中主要类型为重锤式震源。但传统的重锤式震源往往只能采用单次激发的方式冲击地面，在这种方式下震源设备激发能量与重锤质量成正比，而目前的小型机械式震源往往受到质量的限制使激发能量不足，导致勘探深度不够。此外，重锤式震源还存在激发效率过低，信号激发与输出有延时等缺点，导致通过检波器采集的反射信号质量较差。夯击式震源是一种新型的震源设备，具有结构简单，信噪比较低等特点，它通过扫频冲击技术将连续的小能量脉冲信号解码来模拟较大能量的脉冲信号，以达到增加勘探深度的目的，而国内目前在这个领域的研究还处于起步阶段。因此，研发一种适用于复杂地形且能连续激发可控信号的震源设备已成为当前研究的热点之
O
[0004]基于此，本发明提出一种连续夯击式震源装置，通过重锤连续夯击地面的方式来激发地震信号，以提高震源勘探深度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有技术不足，提供一种连续夯击式震源装置，利用半圆弧卡槽与T型杆间歇配合的方式将重锤反复上提和下放，产生连续的脉冲信号，且可使冲击频率一定范围内变化，克服现有设备难以在装置小型化的前提下提供足够的地震信号输出能量的问题，使检波器能够接收到更深处地层反射的信号，以提升地震勘探的有效深度。
[0006]本发明所采用的技术方案是:
[0007]本发明一种连续夯击式震源装置，主要由机架、车轮、扶手、重锤、连轴式底板、挡板、复位弹簧、销轴、T型杆、半圆弧卡槽、曲轴、大齿轮、小齿轮、涡轮、蜗杆、三相异步电机、配重组成。所述重锤中部开有中心孔，通过挡板固定在连轴式底板上;连轴式底板通过销轴与T型杆相连;T型杆与固定在曲轴上的半圆弧卡槽组成间歇运动机构;整个装置固定在安装有扶手和车轮的机架上;机架一头设置有左右对称的两个配重;所述三相异步电机带动左右对称布置且固连有半圆弧卡槽的两个曲轴旋转，两曲轴由左右两侧分别相同的大齿轮和小齿轮带动，使两侧半圆弧卡槽时刻处于对称位置;两侧圆弧卡槽之间设有间隙，与T型杆中部对齐，间隙距离比T型杆下端长杆截面宽度长2?4mm;T型杆左右两个凸出短杆轴心线高度等于曲轴旋转到最低点时左右对称布置的半圆弧卡槽圆心所处高度;半圆弧卡槽内嵌有一个半圆形缓冲橡胶，与T型杆短杆过渡配合，减缓T型杆与半圆弧卡槽接触与脱离时的冲击;T型杆与重锤之间在旋转平面设置有通过挂环连接，且前后对称布置的复位弹簧，使T型杆在自由状态时保持在竖直位置。
[0008]通过左右两个曲轴带动对称的半圆弧卡槽做圆周运动，在最低点时将处于竖直位置的T型杆短杆嵌入卡槽内随着曲轴一起运动，从而将重锤上提;在曲轴旋转到最高点时，此时会有两种情况:当转速较低时，T型杆短杆会从卡槽内脱离，重锤沿滑槽下落冲击地面；当转速较高时，在一段时间内半圆弧卡槽在T型杆短轴上作用一个向下的推动力，使重锤加速下落，并在之后一个确定的时刻出现T型杆与半圆弧卡槽分离的现象，重锤同样沿滑槽下落。从而完成一个完整的循环过程。
[0009]本发明具有以下的优点及有益效果:
[0010]1、利用半圆弧卡槽与T型杆间歇配合的特殊形式，能够在一定范围内调节曲轴旋转的转速，改变重锤冲击频率，控制输出能量的大小，且在转速不变的情况下，通过所设计的特殊结构，能够精确控制每次重锤下落的间隔时间和冲击时重锤的速度，可有效提高输出信号的信噪比，同时这样的结构可使重锤在冲击地面过程中不与其他构件接触，避免了刚性冲击对其他机构带来的影响，延长设备使用时间，增加整个装置的可靠性。2、利用控制重锤以一定的频率连续冲击底板，通过扫频冲击技术，能够在设备整体质量较小的前提下，增加勘探信号的传播深度，解决目前小型地震勘探震源激发能量过低的问题。3、装置采用电动机驱动，蜗轮蜗杆减速，确保整个装置具有绿色环保、体积小、结构简单、便于运输和转移的特点，能适用于野外大型震源设备无法作业的复杂地形中；能解决传统大型震源设备无法在复杂、人口密集地区进行大规模地质勘探作业的问题。4、本发明使重锤连续夯击地面，产生连续可控的脉冲信号，具有冲击效率高且间隔可调，冲击力大小准确，输出信号无延时。激发信号的能量大小和间隔时间精确可控，能够有效提高输出信号的信噪比，为提高工业找矿、油气藏勘探等作业的准确度，准确探究地层构造提供更加有效的手段。
【附图说明】
[0011]图1为本发明一种连续夯击式震源装置的结构示意图；
[0012]图2为图1的右视图；
[0013]图3为图1的俯视图；
[0014]图4为本发明的重锤部分主视图；
[0015]图5为本发明的整体外观示意图。
[0016]图中:1.机架、2.车轮、3.扶手、4.重锤、5.连轴式底板、6.挡板、7.复位弹簧、8.销轴、9.T型杆、10.半圆弧卡槽、11.曲轴、12.大齿轮、13.小齿轮、14.涡轮、15.蜗杆、16.三相异步电动机、17.配重、18.联轴器、19.中间轴、20.支撑座、21.缓冲橡胶、22.上箱盖。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0018]如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明一种连续夯击式震源装置，主要由机架1、车轮2、扶手3、重锤4、连轴式底板5、挡板6、复位弹簧7、销轴8、T型杆9、半圆弧卡槽10、曲轴11、大齿轮12、小齿轮13、涡轮14、蜗杆15、三相异步电机16、配重17组成。所述重锤4中部开有中心孔，通过挡板6固定在连轴式底板5上;连轴式底板5通过销轴8与T型杆9相连;T型杆9与固定在曲轴11上的半圆弧卡槽10组成间歇运动机构;整个装置固定在安装有扶手3和车轮的机架I上，机架I 一头设置有左右对称的两个配重17。
[0019]如图2、图3、图4所示，所述三相异步电机16带动左右对称布置且固连有半圆弧卡槽10的两个曲轴11旋转，两曲轴11由左右两侧分别相同的大齿轮12和小齿轮13带动，使两侧半圆弧卡槽10时刻处于对称位置;两侧圆弧卡槽10之间设有间隙，与T型杆9中部对齐，间隙距离比T型杆9下端长杆截面宽度长2?4mm，T型杆9左右两个凸出短杆轴心线高度等于曲轴11旋转到最低点时左右对称布置的半圆弧卡槽1圆心所处高度;半圆弧卡槽1内嵌有一个半圆形缓冲橡胶21，与T型杆9短杆过渡配合;T型杆9与重锤4之间在旋转平面设置有通过挂环连接，且前后对称布置的复位弹簧7，使T型杆9在自由状态时保持在竖直位置。
[0020]如图5所示，整个装置前端装有车轮2，车轮2下部切线与地面平齐，后端装有扶手3，整个机构放置在机架I内部，重锤4在镂空型的正方形滑槽内运动，通过四边对其进行导向，机构顶部装有上端盖。
[0021]本实例的工作原理为:三相异步电动机16产生旋转动力，通过涡轮14蜗杆15减速后，由中间轴19将动力传递给左右两侧对称的小齿轮13，小齿轮13带动大齿轮12及与其固连的曲轴11、半圆弧卡槽1—起做朝向半圆弧卡槽10开口方向的旋转运动，且两半圆弧卡槽10之间留有略大于T型杆9长杆直径的间隙，这样的结构设计可以保证在整个循环过程中T型杆9长杆不会与半圆弧卡槽10发生干涉；由于在中间轴19上左右两侧的小齿轮13与大齿轮12的齿数分别相同，因此可以保证输出终端的两个半圆弧卡槽10时刻处于对称的位置;T型杆9通过两短杆与左右两侧的半圆弧卡槽10相互配合，在循环过程上半段，半圆弧卡槽10位于最低点，且朝开口方向旋转，T型杆9的短杆卡在半圆弧卡槽10中随其一同运动，牵引下端重锤上提，由于半圆弧卡槽10的特殊形状，在整个上半周期内，T型杆9底部都与其相接触，T型杆9始终能受到竖直向上的举升力；当运动到最高点时，两者竖直方向的速度都为零，半圆弧卡槽10在下一时刻将脱离与T型杆9底部的接触，此时会有两种情况:当三相异步电动机16转速较低时，具体表现为此时半圆弧卡槽10处的竖直方向加速度小于或等于重锤4自由落体的加速度，，由于T型杆9下端未与半圆弧卡槽10相接触，则杆短会从卡槽内脱离，T型杆9与重锤4一同沿滑槽下落冲击地面，完成一次冲击；当转速较高时，具体表现为半圆弧卡槽10处的竖直方向的加速度大于重锤4自由落体的加速度，由于T型杆9上端此时处于与半圆弧卡槽10相接触的状态，则此时其会受到向下的推力，使得重锤4加速下落，由于半圆弧卡槽10所做的匀速圆周运动在竖直方向的加速度变化过程为先增大后减小到零，而自由状态下T型杆9的加速度始等于重力加速度，因此一定会在某一时刻出现T型杆9与半圆弧卡槽10分离的现象，这个位置可由简单的数学公式计算得到，且只要转速不变，分离点的位置是不会发生改变的，整个过程相当于提供给重锤一个确定初速度，之后重锤4同样沿滑槽下落冲击地面，完成一次冲击；因此在实际工作中无需考虑转速大小所带来的影响，只要保证转速相同，就可以激发一系列冲击间隔相同，能量相同的脉冲信号，以此来保证信号的高信噪比，且任意调节三相异步电动机16的转速，即可方便的调节重锤冲击频率，未引入其他复杂的结构和过程;重锤4下落冲击地面这个过程中，对称布置的复位弹簧7的拉力将作用至IjT型杆9上，保证在下一循环周期前T型杆9保持竖直状态，使其与半圆弧卡槽10正常配合；机架I的前端装有扶手3，后端装有与地面相切的车轮2，在整个装置转移的过程中只需要人工抬起扶手3即可使后端的车轮2与地面接触并实现移动的功能，可根据地震勘探需要在现场进行短距离的运移。
【主权项】
1.一种连续夯击式震源装置，主要由机架(1)、车轮(2)、扶手(3)、重锤(4)、连轴式底板(5)、挡板(6)、复位弹簧(7)、销轴(8)、T型杆(9)、半圆弧卡槽(10)、曲轴(11)、大齿轮(12)、小齿轮(13)、涡轮(14)、蜗杆(15)、三相异步电机(16)、配重(17)组成，其特征在于:所述重锤(4)中部开有中心孔，通过挡板(6)固定在连轴式底板(5)上;连轴式底板(5)通过销轴(8)与T型杆(9)相连;T型杆(9)与固定在曲轴(11)上的半圆弧卡槽(10)组成间歇运动机构；整个装置固定在安装有扶手(3)和车轮(2)的机架(I)上，机架一头设置有左右对称的两个配重(17);所述三相异步电机(16)带动左右对称布置且固连有半圆弧卡槽(10)的两个曲轴(11)旋转，两曲轴(11)由左右两侧分别相同的大齿轮(12)和小齿轮(13)带动，使两侧半圆弧卡槽(10)时刻处于对称位置;两侧圆弧卡槽(10)之间设有间隙，与T型杆(9)中部对齐，间隙距离比T型杆(9)下端长杆截面宽度长2?4mm;T型杆(9)左右两个凸出短杆轴心线高度等于曲轴(11)旋转到最低点时左右对称布置的半圆弧卡槽(10)圆心所处高度;半圆弧卡槽(10)内嵌有一个半圆形缓冲橡胶(21)，与T型杆(9)短杆过渡配合。2.根据权利要求1所述的一种连续夯击式震源装置，其特征在于:T型杆(9)与重锤(4)之间在旋转平面设置有通过挂环连接，且前后对称布置的复位弹簧(7)，使T型杆(9)在自由状态时保持在竖直位置。
【文档编号】G01V1/147GK106094015SQ201610443412
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】李琴, 张凯, 黄志强, 李刚
【申请人】西南石油大学