專利名稱：用于水下地質勘測的水壓驅動激振器的制作方法
技術領域：
本發明屬于海洋機械設備技術領域，涉及一種用于水下地質勘測的水壓驅動激振器。
背景技術：
深海地震以及海嘯的形成對于沿海國家和地區人們的生命財產構成嚴重的威脅， 世界各國都在積極進行課題研究與項目開發，力求減少甚至避免地震海嘯產生的災難，水下地質考察勘測對于該地的地質構造以及地震的預判有著極其重要的意義，并且深海海底礦產資源豐富，生物資源繁茂，地質勘測考察對預防地震海嘯災難的發生與海底礦藏和生物資源的開發提供了科學數據。水下地質考察勘測的工具使用的激振器使用深水電機或者交、直流電驅動，深水電機(CN 101540535)—般可以驅動各種慣性式激振器；交流電和直流電可以驅動各類電磁式激振器(CN201893112U)，兩者都需要海上母船或ROV提供能量， 價格昂貴，操作難度大，并且在能量傳輸過程中損耗巨大，成本高。本發明設計了一種直接利用水的壓力能驅動的激振器，不需要其他設備為其提供能量，適用性廣泛，性價比高，操作方便。
發明內容
本發明目的是提供一種用于海底地質勘測的激振器，該激振器的動力能量直接由水的壓力能提供，性價比高，操作、攜帶方便。本發明包括吊放頂蓋、入水單向閥閥芯、入水單向閥彈簧、入水單向閥頂蓋、入水單向閥閥體、上部外筒體、低壓腔、中部外筒體、上擋板、配流閥閥芯、配流閥閥體、活塞缸、 底部外筒體、活塞、下端蓋、出水單向閥、副活塞缸、激振源上段、擋圈、激振源中段，激振源下段、副活塞、導向套、支撐套、下擋板、中間桿、配流閥閥芯彈簧座、配流閥閥芯彈簧、配流閥閥芯彈簧頂蓋、上閥桿、入水單向閥閥芯、上端蓋。所述上端蓋和下端蓋分別固定在低壓腔的兩個端面上，吊放頂蓋固定在上端蓋的另一端面上。上部外筒體，中部外筒體和底部外筒體通過螺紋固定連接，組成整個外部筒體，外部筒體的兩個端面分別與上端蓋和下端蓋固定連接；所述入水單向閥頂蓋通過螺紋與上部筒體的上腔內連接，并將入水單向閥閥體下端面與上部外筒體的上腔內端面貼緊， 入水單向閥閥芯總截面為T形，外徑與入水單向閥閥體的內徑配合，在入水單向閥閥體上開有均勻分布的通水孔，底端開有徑向的環形通水槽，入水單向閥底座上端通過入水單向閥彈簧與入水單向閥頂蓋相連，下端斜端面與入水單向閥閥體配合接觸，上閥桿依次穿過入水單向閥彈簧，入水單向閥閥芯，上部外筒體下端與中間桿連接；上閥桿沿軸向方向開有通水孔，軸向通水孔與中間桿通水孔相連。所述配流閥閥體的上端面與上擋板固定連接，下端面與下擋板固定連接，上擋板， 配流閥閥體與下擋板均沿中部外筒體內壁圓周與中部外筒體固定連接；所述的上擋板沿軸向開有相對于軸線均勻分布的進水孔；配流閥閥體內部沿圓周開有平行的上環形槽與下環形槽，配流閥閥體的上半部沿軸向開有與進水孔對應的閥體進水孔，配流閥閥體進水孔與上環形槽相通，配流閥閥體下半部沿軸向與閥體進水孔對應的位置開有閥體通水孔，配流閥閥體通水孔的上，下兩端分別與下環形槽和下擋板通水孔連通，閥體的中部側壁沿徑向開有排水孔，排水孔通過外部筒體對應位置上開有的排水孔與低壓腔相連。下擋板的縱截面為“T”形，包括擋板部分與套筒部分，其中擋板部分沿軸向與配流閥閥體通水對應的位置開有擋板通水孔，套筒部分設置在閥體內，套筒部分的軸線位置開有配流閥閥芯通水孔。所述的配流閥閥芯包括三段圓柱體，上，下兩段的直徑與配流閥閥體的內徑匹配， 中間段的直徑小于上，下兩段的直徑，整體的縱截面為工字形，中部向內凹陷形成環形槽； 配流閥閥芯的上端面與配流閥閥芯彈簧下端固定連接。中間桿依次穿過配流閥閥芯彈簧， 上擋板，配流閥閥芯，下擋板，活塞，上端深入配流閥閥芯彈簧頂蓋并與上閥桿固定連接，下端伸入活塞內，并與活塞桿固定連接；中間桿內上端沿軸向方向開有與上閥桿的通水孔相對應的通水孔，在徑向方向開有出水口，通水孔的下端與出水口相連，中間桿并在內部下段沿軸線開有中心小孔，沿半徑方向開有上通水孔和下通水孔，中心小孔的兩端分別與上通水孔，下通水孔連通。所述的活塞缸的外徑與底部外筒體的內徑相同，并固定設置在底部外筒體內，活塞缸的上端面與下擋板的下端面固定連接，下端面與下端蓋固定連接，活塞活動設置在活塞缸內，活塞缸的下腔開有通孔與低壓腔相連。活塞桿依次穿過支承環，導向套，下端與副活塞固定連接；所述導向套的外徑與下端蓋上開有的空的內徑相同，并固定連接在下端蓋上。所述副活塞缸與下端蓋的下端面固定連接，副活塞的活動設置在副活塞缸內；激振源上段的外徑與副活塞缸的內徑相同，激振源上段的活動設置在副活塞缸內，激振源上段與激振源中段固定連接，激振源中段與激振源的下段固定連接；所述激振源中段的外徑小于副活塞缸的內徑；所述副活塞缸的下端面設有擋圈，防止激振源上段從副活塞缸滑脫。所述低壓腔通過下端蓋上開有的通水孔上安裝的出水單向閥將超過一定壓強的水排出低壓腔。本發明與背景技術相比，具有的有益效果是它直接由水的壓力能提供工作能量， 無需其他設備進行驅動，能量獲得方便，性價比高，攜帶操作簡便，適用性強，是一種應用于各種海底地質勘測考察。
圖I是本發明的總體結構圖2是圖I中入水單向閥閥體部分的詳細結構示意圖3是圖I中配流閥閥體部分的詳細結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明。如圖I所示，本發明的水下地質勘測的水壓驅動激振器包括吊放頂蓋I、入水單向閥彈簧2、入水單向閥頂蓋3、入水單向閥閥體4、上部外筒體5、低壓腔6、中部外筒體7、 上擋板8、配流閥閥芯9、配流閥閥體10、活塞缸11、底部外筒體12、活塞13、下端蓋14、出水單向閥15、副活塞缸16、激振源上段17、擋圈18、激振源中段20，激振源下段19、副活塞 21、活塞桿22、導向套23、支撐套24、下擋板25、中間桿26、配流閥閥芯彈簧座27、配流閥閥芯彈簧28、配流閥閥芯彈簧頂蓋29、上閥桿30、入水單向閥閥芯31、上端蓋32。所述上端蓋32和下端蓋14分別固定在低壓腔6的兩個端面上，吊放頂蓋I固定在上端蓋32的上端面上。上部外筒體5，中部外筒體7和底部外筒體12通過螺紋固定連接，組成整個外部筒體，外部筒體的兩個端面分別與上端蓋32和下端蓋14固定連接；所述配流閥閥體10的左端面與上擋板8固定連接，下端面與下擋板25固定連接，上擋板8，配流閥閥體10與下擋板25均沿中部外筒體7內壁圓周與中部外筒體7固定連接，所述配流閥閥芯9的運動設置在配流閥閥體10內，配流閥閥芯9上端面與配流閥閥芯彈簧座27固定連接，配流閥閥芯彈簧28上下端分別與配流閥閥芯彈簧頂蓋29和配流閥閥芯彈簧座27固定連接，配流閥閥芯9外徑與配流閥閥體10內徑匹配，配流閥閥芯9為“工”字形，中部開有配流閥環形凹槽46。活塞缸11的外徑與底部外筒體12的內徑相同，并固定設置在底部外筒體12內， 活塞缸11的上端面與下擋板25的下端面固定連接，下端面與下端蓋14固定連接，活塞13 活動設置在活塞缸11內，活塞缸11的下腔開有通孔與低壓腔6相連。活塞桿22依次穿過支承環24，導向套23，下端與副活塞21固定連接；所述導向套23的縱界面為“T”形，部分外徑與下端蓋14上開有的孔的內徑相同，并固定連接在下端蓋14上。出水單向閥15與下端蓋14固定連接，并通過下端蓋14對應位置開口與外界相通，副活塞缸16上端面與下端蓋14下端面固定連接，下端面與擋圈18固定連接，副活塞21 的活動設置在副活塞缸16內；激振源上段17的活動設置在副活塞缸16內，與激振器中段 20通過螺紋相連，激振器下段19與激振器中段20固定鏈接。如圖2所示入水單向閥頂蓋3通過螺紋與上部筒體5的上腔內連接，并將入水單向閥閥體4下端面與上部外筒體5的上腔內端面壓緊，入水單向閥閥芯31總截面為T形， 外徑與入水單向閥閥體4的內徑配合；在入水單向閥閥體4上開有均勻分布的通水孔33， 底端開有徑向的環形通水槽36，入水單向閥閥芯31上端通過入水單向閥彈簧2與入水單向閥頂蓋3相連，下端斜端面與入水單向閥閥體4的斜端面匹配貼合，上部外筒體5的通水孔35與中部外筒體7的上腔連通；上閥桿30依次穿過入水單向閥彈簧2，入水單向閥閥芯 31，上部外筒體5，下端與中間桿26連接，中間桿26上端通水孔37底端與出水口 44相連；
如圖3所示配流閥閥體10的上端面與上擋板8固定連接，下端面與下擋板25固定連接，上擋板8，配流閥閥體10與下擋板25均沿中部外筒體7內壁圓周與中部外筒體7固定連接；所述的上擋板8沿軸向開有相對于軸線均勻分布的進水孔38 ;配流閥閥體10內部沿圓周開有平行的上環形槽39與下環形槽40，配流閥閥體10的上半部沿軸向開有與進水孔 38對應的閥體進水孔45，配流閥閥體進水孔45與上環形槽39相通，配流閥閥體10下半部沿軸向與閥體進水孔45對應的位置開有配流閥閥體通水孔47，配流閥閥體通水孔47的上， 下兩端分別與下環形槽40和下擋板通水孔49連通，配流閥閥體10的中部側壁沿徑向開有排水孔42，排水孔42通過中部外筒體7對應位置上開有的排水孔41與低壓腔6相連。下擋板25的縱截面為“T”形，包括擋板部分與套筒部分，其中擋板部分沿軸向與配流閥閥體通水孔47對應的位置開有擋板通水孔49，套筒部分設置在配流閥閥體10內，套筒部分的軸線位置開有配流閥閥芯通水孔43，閥芯通水孔43通過中間桿26下段開有的中間桿徑向通水孔48，中間桿軸向小孔50，中間桿徑向通水孔51與活塞缸相連。該激振器的工作過程如下
激振器通過海面船只吊放置于海底的地質勘測點，當激振器著底后，外界高壓海水通過吊放端蓋I的入水口進入到上部外筒體5的上腔內，再經過上閥桿30的通水孔34，中間桿26的中心孔37和通水孔44進入到入水單向閥閥芯31的底部，由于底部端面的面積大于上部端面面積，入水單向閥閥芯31在海水壓差作用下被打開，高壓海水由入水單向閥閥體4的通水孔33和環形槽36，上部外筒體5的通水孔35進入到中部外筒體7的上腔內，當海水經過中間桿26上的徑向小孔48、軸向小孔50和徑向小孔51進入配流閥閥芯9下端面，配流閥閥芯9上下兩端面壓力平衡，配流閥閥芯9在閥芯彈簧28的作用下拉至上極限位置時，配流閥開啟，海水經過上擋板入水孔38、配流閥閥體入水孔45，上環形槽39、下環形槽40、配流閥通水孔47和下擋板通水孔49進入活塞缸11，此時，高壓海水將激振器的沖擊頭頂起，在激振器低壓腔部分上升至一定高度時，配流閥芯9的下端面經過徑向小孔48、 軸向小孔50和徑向小孔51與活塞缸11相通，由于活塞缸11中海水的壓力比配流閥閥芯9 上端面海水的壓力小，配流閥閥芯9被壓至下極限位置，活塞缸11中海水通過下擋板通水孔49、配流閥閥體通水孔47、配流閥閥芯環形凹槽46、配流閥閥體排水孔42和外部筒體排水孔41進入低壓腔6。激振器的低壓腔部分在自身重力的作用下下落，活塞缸11中的海水被擠入低壓腔6中，低壓腔6整體下落一定距離后通過撞擊副活塞21使激振源上段17 產生振動，振動由激振源中段20傳至下段19，并以振動波的形式通過海底的地殼傳至設置在取樣監測點的接收裝置；激振器的低壓腔部分繼續在高壓海水的驅動下繼續上下往復運動，循環撞擊激振器上段17，持續產生振動波，直至低壓腔6被海水充滿。
權利要求
1.用于水下地質勘測的水壓驅動激振器包括吊放頂蓋(I)、入水單向閥閥芯(31)、 入水單向閥彈簧(2)、入水單向閥頂蓋(3)、入水單向閥閥體(4)、上部外筒體(5)、低壓腔(6)、中部外筒體(7)、上擋板(8)、配流閥閥芯(9)、配流閥閥體(10)、活塞缸(11)、底部外筒體(12)、活塞(13)、下端蓋(14)、出水單向閥(15)、副活塞缸(16)、激振源上段(17)、擋圈(18)、激振源中段(20)，激振源下段(19)、副活塞(21)、導向套(23)、支撐套(24)、下擋板(25 )、中間桿(26 )、配流閥閥芯彈簧座(27 )、配流閥閥芯彈簧(28 )、配流閥閥芯彈簧頂蓋 (29)、上閥桿(30)、入水單向閥閥芯(31)和上端蓋(32)；所述上端蓋(32)和下端蓋(14)分別固定在低壓腔(6)的兩個端面上，吊放頂蓋(I)固定在上端蓋(32)的上端面上；上部外筒體(5)，中部外筒體(7)和底部外筒體(12)通過螺紋固定連接，組成整個外部筒體，外部筒體的兩個端面分別與上端蓋(32)和下端蓋(14)固定連接；所述入水單向閥頂蓋(3)通過螺紋與上部筒體(5)的上腔內連接，并將入水單向閥閥體(4)下端面與上部外筒體(5)的上腔內端面貼緊，入水單向閥閥芯(31)總截面為T 形，外徑與入水單向閥閥體(4)的內徑配合，在入水單向閥閥體(4)上開有均勻分布的通水孔(33)，底端開有徑向的環形通水槽(36)，入水單向閥閥芯(31)上端通過入水單向閥彈簧(2)與入水單向閥頂蓋(3)相連，下端斜端面與入水單向閥閥體(4)配合接觸，上部外筒體(5)的通水孔(35)與中部外筒體(7)的上腔連通；上閥桿(30)依次穿過入水單向閥彈簧(2)，入水單向閥閥芯(31)，上部外筒體(5)，下端與中間桿(26)連接；上閥桿(30)沿軸向方向開有通水孔(34)，軸向通水孔(34)與中間桿(26)的通水孔(37)相連；所述配流閥閥體(10)的上端面與上擋板(8)固定連接，下端面與下擋板(25)固定連接，上擋板(8)，配流閥閥體(10)與下擋板(25)均沿中部外筒體(7)內壁圓周與中部外筒體(7)固定連接；所述的上擋板(8)沿軸向開有相對于軸線均勻分布的進水孔(38);配流閥閥體(10)內部沿圓周開有平行的上環形槽(39)與下環形槽(40)，配流閥閥體(10)的上半部沿軸向開有與進水孔(38)對應的閥體進水孔(45)，配流閥閥體進水孔(45)與上環形槽 (39)相通，配流閥閥體(10)下半部沿軸向與閥體進水孔(45)對應的位置開有閥體通水孔 (47)，配流閥閥體通水孔(47)的上，下兩端分別與下環形槽(40)和下擋板通水孔(49)連通，閥體的中部側壁沿徑向開有排水孔(42)，排水孔(42)通過中部外筒體(7)對應位置上開有的排水孔(41)與低壓腔(6)相連；下擋板(25)的縱截面為“T”形，包括擋板部分與套筒部分，其中擋板部分沿軸向與配流閥閥體通水孔(47)對應的位置開有擋板通水孔(49)， 套筒部分設置在閥體(10)內，套筒部分的軸線位置開有配流閥閥芯通水孔(43)；所述的配流閥閥芯(9)包括三段圓柱體，上，下兩段的直徑與配流閥閥體(10)的內徑匹配，中間段的直徑小于上，下兩段的直徑，整體縱截面為工字形，中部向內凹陷形成環形槽(46);配流閥閥芯(9)的上端面與配流閥閥芯彈簧座(27)下端面固定連接；中間桿(26) 依次穿過配流閥閥芯彈簧(28)，上擋板(8)，配流閥閥芯(9)，下擋板(25)，活塞(13)，上端深入配流閥閥芯彈簧頂蓋(29)并與上閥桿(30)固定連接，下端伸入活塞(13)內，并與活塞桿(22 )固定連接；中間桿(26 )內上端沿軸向方向開有與上閥桿(30 )的通水孔(34)相對應的通水孔(37)，在徑向方向開有出水口(44)，通水孔(37)的下端與出水口(44)相連，中間桿(26)在內部下段沿軸線開有中心小孔(50)，沿半徑方向開有上通水孔(48)和下通水孔 (51)，中心小孔(50 )的兩端分別與上通水孔(48 )，下通水孔(51)連通；所述的活塞缸(11)的外徑與底部外筒體(12)的內徑相同，并固定設置在底部外筒體(12)內，活塞缸(11)的上端面與下擋板(25)的下端面固定連接，下端面與下端蓋(14)固定連接，活塞(13 )活動設置在活塞缸(11)內，活塞缸(11)的下腔開有通孔與低壓腔(6 )相連；活塞桿(22)依次穿過支承環(24)，導向套(23)，下端與副活塞(21)固定連接；所述導向套(24)的外徑與下端蓋(14)上開有的空的內徑相同，并固定連接在下端蓋(14)上； 所述副活塞缸(16)與下端蓋(14)的下端面固定連接，副活塞(21)的活動設置在副活塞缸(16)內；激振源上段(17)的外徑與副活塞缸(16)的內徑相同，激振源上段(17)活動設置在副活塞缸(16)內，激振源上段(17)與激振源中段(20)固定連接，激振源中段(20) 與激振源下段(19)固定連接；所述激振源中段(20)的外徑小于副活塞缸(16)的內徑；所述副活塞缸(16)下端面設有擋圈(18)，防止激振源上段(17)從副活塞缸(16)滑脫；所述低壓腔(6)通過下端蓋(14)上開有的通水孔上安裝的出水單向閥(15)將超過一定壓強的水排出低壓腔(6)。
全文摘要
本發明涉及一種用于水下地質考察勘測的利用水壓驅動的激振器。現有的用于水下地質考察勘測工具大都采用慣性激振器或者電磁激振器，價格高昂，操作繁雜。本發明包括吊放頂蓋、入水單向閥閥芯、入水單向閥彈簧、入水單向閥頂蓋、入水單向閥閥體、上部外筒體、低壓腔、中部外筒體、上擋板、配流閥閥芯、配流閥閥體、活塞缸、底部外筒體、活塞、下端蓋、出水單向閥、副活塞缸、激振源上段、擋圈、激振源中段，激振源下段、副活塞、導向套、支撐套、下擋板、中間桿、配流閥閥芯彈簧座、配流閥閥芯彈簧、配流閥閥芯彈簧頂蓋、上閥桿、入水單向閥閥芯、上端蓋。本發明直接利用深水的壓力能驅動激振器，能量獲取方便，性價比高，具有廣闊應用空間。
文檔編號G01V1/38GK102590865SQ20121006380
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者葉瑛, 朱敬如, 王建軍, 秦華偉, 陳建橋, 陳鷹 申請人:杭州電子科技大學