专利名称：用于水下地质勘测的水压驱动激振器的制作方法
技术领域：
本发明属于海洋机械设备技术领域，涉及一种用于水下地质勘测的水压驱动激振器。
背景技术：
深海地震以及海嘯的形成对于沿海国家和地区人们的生命财产构成严重的威胁， 世界各国都在积极进行课题研究与项目开发，力求减少甚至避免地震海嘯产生的灾难，水下地质考察勘测对于该地的地质构造以及地震的预判有着极其重要的意义，并且深海海底矿产资源丰富，生物资源繁茂，地质勘测考察对预防地震海嘯灾难的发生与海底矿藏和生物资源的开发提供了科学数据。水下地质考察勘测的工具使用的激振器使用深水电机或者交、直流电驱动，深水电机(CN 101540535)—般可以驱动各种惯性式激振器；交流电和直流电可以驱动各类电磁式激振器(CN201893112U)，两者都需要海上母船或ROV提供能量， 价格昂贵，操作难度大，并且在能量传输过程中损耗巨大，成本高。本发明设计了一种直接利用水的压力能驱动的激振器，不需要其他设备为其提供能量，适用性广泛，性价比高，操作方便。
发明内容
本发明目的是提供一种用于海底地质勘测的激振器，该激振器的动力能量直接由水的压力能提供，性价比高，操作、携带方便。本发明包括吊放顶盖、入水单向阀阀芯、入水单向阀弹簧、入水单向阀顶盖、入水单向阀阀体、上部外筒体、低压腔、中部外筒体、上挡板、配流阀阀芯、配流阀阀体、活塞缸、 底部外筒体、活塞、下端盖、出水单向阀、副活塞缸、激振源上段、挡圈、激振源中段，激振源下段、副活塞、导向套、支撑套、下挡板、中间杆、配流阀阀芯弹簧座、配流阀阀芯弹簧、配流阀阀芯弹簧顶盖、上阀杆、入水单向阀阀芯、上端盖。所述上端盖和下端盖分别固定在低压腔的两个端面上，吊放顶盖固定在上端盖的另一端面上。上部外筒体，中部外筒体和底部外筒体通过螺纹固定连接，组成整个外部筒体，外部筒体的两个端面分别与上端盖和下端盖固定连接；所述入水单向阀顶盖通过螺纹与上部筒体的上腔内连接，并将入水单向阀阀体下端面与上部外筒体的上腔内端面贴紧， 入水单向阀阀芯总截面为T形，外径与入水单向阀阀体的内径配合，在入水单向阀阀体上开有均匀分布的通水孔，底端开有径向的环形通水槽，入水单向阀底座上端通过入水单向阀弹簧与入水单向阀顶盖相连，下端斜端面与入水单向阀阀体配合接触，上阀杆依次穿过入水单向阀弹簧，入水单向阀阀芯，上部外筒体下端与中间杆连接；上阀杆沿轴向方向开有通水孔，轴向通水孔与中间杆通水孔相连。所述配流阀阀体的上端面与上挡板固定连接，下端面与下挡板固定连接，上挡板， 配流阀阀体与下挡板均沿中部外筒体内壁圆周与中部外筒体固定连接；所述的上挡板沿轴向开有相对于轴线均匀分布的进水孔；配流阀阀体内部沿圆周开有平行的上环形槽与下环形槽，配流阀阀体的上半部沿轴向开有与进水孔对应的阀体进水孔，配流阀阀体进水孔与上环形槽相通，配流阀阀体下半部沿轴向与阀体进水孔对应的位置开有阀体通水孔，配流阀阀体通水孔的上，下两端分别与下环形槽和下挡板通水孔连通，阀体的中部侧壁沿径向开有排水孔，排水孔通过外部筒体对应位置上开有的排水孔与低压腔相连。下挡板的纵截面为“T”形，包括挡板部分与套筒部分，其中挡板部分沿轴向与配流阀阀体通水对应的位置开有挡板通水孔，套筒部分设置在阀体内，套筒部分的轴线位置开有配流阀阀芯通水孔。所述的配流阀阀芯包括三段圆柱体，上，下两段的直径与配流阀阀体的内径匹配， 中间段的直径小于上，下两段的直径，整体的纵截面为工字形，中部向内凹陷形成环形槽； 配流阀阀芯的上端面与配流阀阀芯弹簧下端固定连接。中间杆依次穿过配流阀阀芯弹簧， 上挡板，配流阀阀芯，下挡板，活塞，上端深入配流阀阀芯弹簧顶盖并与上阀杆固定连接，下端伸入活塞内，并与活塞杆固定连接；中间杆内上端沿轴向方向开有与上阀杆的通水孔相对应的通水孔，在径向方向开有出水口，通水孔的下端与出水口相连，中间杆并在内部下段沿轴线开有中心小孔，沿半径方向开有上通水孔和下通水孔，中心小孔的两端分别与上通水孔，下通水孔连通。所述的活塞缸的外径与底部外筒体的内径相同，并固定设置在底部外筒体内，活塞缸的上端面与下挡板的下端面固定连接，下端面与下端盖固定连接，活塞活动设置在活塞缸内，活塞缸的下腔开有通孔与低压腔相连。活塞杆依次穿过支承环，导向套，下端与副活塞固定连接；所述导向套的外径与下端盖上开有的空的内径相同，并固定连接在下端盖上。所述副活塞缸与下端盖的下端面固定连接，副活塞的活动设置在副活塞缸内；激振源上段的外径与副活塞缸的内径相同，激振源上段的活动设置在副活塞缸内，激振源上段与激振源中段固定连接，激振源中段与激振源的下段固定连接；所述激振源中段的外径小于副活塞缸的内径；所述副活塞缸的下端面设有挡圈，防止激振源上段从副活塞缸滑脱。所述低压腔通过下端盖上开有的通水孔上安装的出水单向阀将超过一定压强的水排出低压腔。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是它直接由水的压力能提供工作能量， 无需其他设备进行驱动，能量获得方便，性价比高，携带操作简便，适用性强，是一种应用于各种海底地质勘测考察。
图I是本发明的总体结构图2是图I中入水单向阀阀体部分的详细结构示意图3是图I中配流阀阀体部分的详细结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。如图I所示，本发明的水下地质勘测的水压驱动激振器包括吊放顶盖I、入水单向阀弹簧2、入水单向阀顶盖3、入水单向阀阀体4、上部外筒体5、低压腔6、中部外筒体7、 上挡板8、配流阀阀芯9、配流阀阀体10、活塞缸11、底部外筒体12、活塞13、下端盖14、出水单向阀15、副活塞缸16、激振源上段17、挡圈18、激振源中段20，激振源下段19、副活塞 21、活塞杆22、导向套23、支撑套24、下挡板25、中间杆26、配流阀阀芯弹簧座27、配流阀阀芯弹簧28、配流阀阀芯弹簧顶盖29、上阀杆30、入水单向阀阀芯31、上端盖32。所述上端盖32和下端盖14分别固定在低压腔6的两个端面上，吊放顶盖I固定在上端盖32的上端面上。上部外筒体5，中部外筒体7和底部外筒体12通过螺纹固定连接，组成整个外部筒体，外部筒体的两个端面分别与上端盖32和下端盖14固定连接；所述配流阀阀体10的左端面与上挡板8固定连接，下端面与下挡板25固定连接，上挡板8，配流阀阀体10与下挡板25均沿中部外筒体7内壁圆周与中部外筒体7固定连接，所述配流阀阀芯9的运动设置在配流阀阀体10内，配流阀阀芯9上端面与配流阀阀芯弹簧座27固定连接，配流阀阀芯弹簧28上下端分别与配流阀阀芯弹簧顶盖29和配流阀阀芯弹簧座27固定连接，配流阀阀芯9外径与配流阀阀体10内径匹配，配流阀阀芯9为“工”字形，中部开有配流阀环形凹槽46。活塞缸11的外径与底部外筒体12的内径相同，并固定设置在底部外筒体12内， 活塞缸11的上端面与下挡板25的下端面固定连接，下端面与下端盖14固定连接，活塞13 活动设置在活塞缸11内，活塞缸11的下腔开有通孔与低压腔6相连。活塞杆22依次穿过支承环24，导向套23，下端与副活塞21固定连接；所述导向套23的纵界面为“T”形，部分外径与下端盖14上开有的孔的内径相同，并固定连接在下端盖14上。出水单向阀15与下端盖14固定连接，并通过下端盖14对应位置开口与外界相通，副活塞缸16上端面与下端盖14下端面固定连接，下端面与挡圈18固定连接，副活塞21 的活动设置在副活塞缸16内；激振源上段17的活动设置在副活塞缸16内，与激振器中段 20通过螺纹相连，激振器下段19与激振器中段20固定链接。如图2所示入水单向阀顶盖3通过螺纹与上部筒体5的上腔内连接，并将入水单向阀阀体4下端面与上部外筒体5的上腔内端面压紧，入水单向阀阀芯31总截面为T形， 外径与入水单向阀阀体4的内径配合；在入水单向阀阀体4上开有均匀分布的通水孔33， 底端开有径向的环形通水槽36，入水单向阀阀芯31上端通过入水单向阀弹簧2与入水单向阀顶盖3相连，下端斜端面与入水单向阀阀体4的斜端面匹配贴合，上部外筒体5的通水孔35与中部外筒体7的上腔连通；上阀杆30依次穿过入水单向阀弹簧2，入水单向阀阀芯 31，上部外筒体5，下端与中间杆26连接，中间杆26上端通水孔37底端与出水口 44相连；
如图3所示配流阀阀体10的上端面与上挡板8固定连接，下端面与下挡板25固定连接，上挡板8，配流阀阀体10与下挡板25均沿中部外筒体7内壁圆周与中部外筒体7固定连接；所述的上挡板8沿轴向开有相对于轴线均匀分布的进水孔38 ;配流阀阀体10内部沿圆周开有平行的上环形槽39与下环形槽40，配流阀阀体10的上半部沿轴向开有与进水孔 38对应的阀体进水孔45，配流阀阀体进水孔45与上环形槽39相通，配流阀阀体10下半部沿轴向与阀体进水孔45对应的位置开有配流阀阀体通水孔47，配流阀阀体通水孔47的上， 下两端分别与下环形槽40和下挡板通水孔49连通，配流阀阀体10的中部侧壁沿径向开有排水孔42，排水孔42通过中部外筒体7对应位置上开有的排水孔41与低压腔6相连。下挡板25的纵截面为“T”形，包括挡板部分与套筒部分，其中挡板部分沿轴向与配流阀阀体通水孔47对应的位置开有挡板通水孔49，套筒部分设置在配流阀阀体10内，套筒部分的轴线位置开有配流阀阀芯通水孔43，阀芯通水孔43通过中间杆26下段开有的中间杆径向通水孔48，中间杆轴向小孔50，中间杆径向通水孔51与活塞缸相连。该激振器的工作过程如下
激振器通过海面船只吊放置于海底的地质勘测点，当激振器着底后，外界高压海水通过吊放端盖I的入水口进入到上部外筒体5的上腔内，再经过上阀杆30的通水孔34，中间杆26的中心孔37和通水孔44进入到入水单向阀阀芯31的底部，由于底部端面的面积大于上部端面面积，入水单向阀阀芯31在海水压差作用下被打开，高压海水由入水单向阀阀体4的通水孔33和环形槽36，上部外筒体5的通水孔35进入到中部外筒体7的上腔内，当海水经过中间杆26上的径向小孔48、轴向小孔50和径向小孔51进入配流阀阀芯9下端面，配流阀阀芯9上下两端面压力平衡，配流阀阀芯9在阀芯弹簧28的作用下拉至上极限位置时，配流阀开启，海水经过上挡板入水孔38、配流阀阀体入水孔45，上环形槽39、下环形槽40、配流阀通水孔47和下挡板通水孔49进入活塞缸11，此时，高压海水将激振器的冲击头顶起，在激振器低压腔部分上升至一定高度时，配流阀芯9的下端面经过径向小孔48、 轴向小孔50和径向小孔51与活塞缸11相通，由于活塞缸11中海水的压力比配流阀阀芯9 上端面海水的压力小，配流阀阀芯9被压至下极限位置，活塞缸11中海水通过下挡板通水孔49、配流阀阀体通水孔47、配流阀阀芯环形凹槽46、配流阀阀体排水孔42和外部筒体排水孔41进入低压腔6。激振器的低压腔部分在自身重力的作用下下落，活塞缸11中的海水被挤入低压腔6中，低压腔6整体下落一定距离后通过撞击副活塞21使激振源上段17 产生振动，振动由激振源中段20传至下段19，并以振动波的形式通过海底的地壳传至设置在取样监测点的接收装置；激振器的低压腔部分继续在高压海水的驱动下继续上下往复运动，循环撞击激振器上段17，持续产生振动波，直至低压腔6被海水充满。
权利要求
1.用于水下地质勘测的水压驱动激振器包括吊放顶盖(I)、入水单向阀阀芯(31)、 入水单向阀弹簧(2)、入水单向阀顶盖(3)、入水单向阀阀体(4)、上部外筒体(5)、低压腔(6)、中部外筒体(7)、上挡板(8)、配流阀阀芯(9)、配流阀阀体(10)、活塞缸(11)、底部外筒体(12)、活塞(13)、下端盖(14)、出水单向阀(15)、副活塞缸(16)、激振源上段(17)、挡圈(18)、激振源中段(20)，激振源下段(19)、副活塞(21)、导向套(23)、支撑套(24)、下挡板(25 )、中间杆(26 )、配流阀阀芯弹簧座(27 )、配流阀阀芯弹簧(28 )、配流阀阀芯弹簧顶盖 (29)、上阀杆(30)、入水单向阀阀芯(31)和上端盖(32)；所述上端盖(32)和下端盖(14)分别固定在低压腔(6)的两个端面上，吊放顶盖(I)固定在上端盖(32)的上端面上；上部外筒体(5)，中部外筒体(7)和底部外筒体(12)通过螺纹固定连接，组成整个外部筒体，外部筒体的两个端面分别与上端盖(32)和下端盖(14)固定连接；所述入水单向阀顶盖(3)通过螺纹与上部筒体(5)的上腔内连接，并将入水单向阀阀体(4)下端面与上部外筒体(5)的上腔内端面贴紧，入水单向阀阀芯(31)总截面为T 形，外径与入水单向阀阀体(4)的内径配合，在入水单向阀阀体(4)上开有均匀分布的通水孔(33)，底端开有径向的环形通水槽(36)，入水单向阀阀芯(31)上端通过入水单向阀弹簧(2)与入水单向阀顶盖(3)相连，下端斜端面与入水单向阀阀体(4)配合接触，上部外筒体(5)的通水孔(35)与中部外筒体(7)的上腔连通；上阀杆(30)依次穿过入水单向阀弹簧(2)，入水单向阀阀芯(31)，上部外筒体(5)，下端与中间杆(26)连接；上阀杆(30)沿轴向方向开有通水孔(34)，轴向通水孔(34)与中间杆(26)的通水孔(37)相连；所述配流阀阀体(10)的上端面与上挡板(8)固定连接，下端面与下挡板(25)固定连接，上挡板(8)，配流阀阀体(10)与下挡板(25)均沿中部外筒体(7)内壁圆周与中部外筒体(7)固定连接；所述的上挡板(8)沿轴向开有相对于轴线均匀分布的进水孔(38);配流阀阀体(10)内部沿圆周开有平行的上环形槽(39)与下环形槽(40)，配流阀阀体(10)的上半部沿轴向开有与进水孔(38)对应的阀体进水孔(45)，配流阀阀体进水孔(45)与上环形槽 (39)相通，配流阀阀体(10)下半部沿轴向与阀体进水孔(45)对应的位置开有阀体通水孔 (47)，配流阀阀体通水孔(47)的上，下两端分别与下环形槽(40)和下挡板通水孔(49)连通，阀体的中部侧壁沿径向开有排水孔(42)，排水孔(42)通过中部外筒体(7)对应位置上开有的排水孔(41)与低压腔(6)相连；下挡板(25)的纵截面为“T”形，包括挡板部分与套筒部分，其中挡板部分沿轴向与配流阀阀体通水孔(47)对应的位置开有挡板通水孔(49)， 套筒部分设置在阀体(10)内，套筒部分的轴线位置开有配流阀阀芯通水孔(43)；所述的配流阀阀芯(9)包括三段圆柱体，上，下两段的直径与配流阀阀体(10)的内径匹配，中间段的直径小于上，下两段的直径，整体纵截面为工字形，中部向内凹陷形成环形槽(46);配流阀阀芯(9)的上端面与配流阀阀芯弹簧座(27)下端面固定连接；中间杆(26) 依次穿过配流阀阀芯弹簧(28)，上挡板(8)，配流阀阀芯(9)，下挡板(25)，活塞(13)，上端深入配流阀阀芯弹簧顶盖(29)并与上阀杆(30)固定连接，下端伸入活塞(13)内，并与活塞杆(22 )固定连接；中间杆(26 )内上端沿轴向方向开有与上阀杆(30 )的通水孔(34)相对应的通水孔(37)，在径向方向开有出水口(44)，通水孔(37)的下端与出水口(44)相连，中间杆(26)在内部下段沿轴线开有中心小孔(50)，沿半径方向开有上通水孔(48)和下通水孔 (51)，中心小孔(50 )的两端分别与上通水孔(48 )，下通水孔(51)连通；所述的活塞缸(11)的外径与底部外筒体(12)的内径相同，并固定设置在底部外筒体(12)内，活塞缸(11)的上端面与下挡板(25)的下端面固定连接，下端面与下端盖(14)固定连接，活塞(13 )活动设置在活塞缸(11)内，活塞缸(11)的下腔开有通孔与低压腔(6 )相连；活塞杆(22)依次穿过支承环(24)，导向套(23)，下端与副活塞(21)固定连接；所述导向套(24)的外径与下端盖(14)上开有的空的内径相同，并固定连接在下端盖(14)上； 所述副活塞缸(16)与下端盖(14)的下端面固定连接，副活塞(21)的活动设置在副活塞缸(16)内；激振源上段(17)的外径与副活塞缸(16)的内径相同，激振源上段(17)活动设置在副活塞缸(16)内，激振源上段(17)与激振源中段(20)固定连接，激振源中段(20) 与激振源下段(19)固定连接；所述激振源中段(20)的外径小于副活塞缸(16)的内径；所述副活塞缸(16)下端面设有挡圈(18)，防止激振源上段(17)从副活塞缸(16)滑脱；所述低压腔(6)通过下端盖(14)上开有的通水孔上安装的出水单向阀(15)将超过一定压强的水排出低压腔(6)。
全文摘要
本发明涉及一种用于水下地质考察勘测的利用水压驱动的激振器。现有的用于水下地质考察勘测工具大都采用惯性激振器或者电磁激振器，价格高昂，操作繁杂。本发明包括吊放顶盖、入水单向阀阀芯、入水单向阀弹簧、入水单向阀顶盖、入水单向阀阀体、上部外筒体、低压腔、中部外筒体、上挡板、配流阀阀芯、配流阀阀体、活塞缸、底部外筒体、活塞、下端盖、出水单向阀、副活塞缸、激振源上段、挡圈、激振源中段，激振源下段、副活塞、导向套、支撑套、下挡板、中间杆、配流阀阀芯弹簧座、配流阀阀芯弹簧、配流阀阀芯弹簧顶盖、上阀杆、入水单向阀阀芯、上端盖。本发明直接利用深水的压力能驱动激振器，能量获取方便，性价比高，具有广阔应用空间。
文档编号G01V1/38GK102590865SQ20121006380
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者叶瑛, 朱敬如, 王建军, 秦华伟, 陈建桥, 陈鹰 申请人:杭州电子科技大学