本发明涉及一种改进的轨道振动器。更具体地说，本发明涉及用来产生地球物理勘探设备的地震基准信号的那种类型的轨道振动器。 利用轨道振动器作为地震波发生器在石油等地球物理勘探领域内是众所周知的。一般地说，振动器采取偏心旋转重锤的形式，这些重锤以各种组合被用来产生理想的地震信号。例如可查阅美国专利2，475，507;2，989，869;和4，234，053号。
为了产生足够大的地震信号，这些旋转重锤必须具有相当大的质量，并以可能超过3000转/分的速率旋转。因此，这些重锤由于离心力的结果会受到很大的内压力。此外，由于风阻（由正面阻力和表面摩擦分量所组成）所造成的阻力增加了这些内压力，以及降低了设备的效率。所以，这些轨道振动器必须用奇异的因而是昂贵的高强度的材料制成。
本发明的一个目的是提供一种能克服这些不足之处的改进的轨道振动器。本发明的轨道振动器包括一个空心圆柱反应体。该反应体利用轴承装在一根曲柄轴上。曲柄的偏心率使反应体随轴的转动而绕轴的中心线在轨道上振动。由于本发明地重锤上没有前沿，因而显著地减少了正面阻力。轨道振动器不是以高速旋转而是在轨道上振动的事实进一步减小了由表面摩擦分量引起的阻力损失。轨道振动器受到的内压力的减小能使较廉价的材料得到利用。
阅读以下的说明书后，本发明的这些和其余特性、特征以及优点就显得很清楚了。
图1是本发明的轨道振动器的局部垂直剖视图;
图2是沿图1中的线2-2观察到的本发明的轨道振动器的横向剖视图;
图3是类似图1先有技术的旋转重锤的垂直剖视图;以及
图4是沿图3中线4-4观察到的类似图2先有技术装置的横向剖视图。
图1和图2中概括地以编号10表示轨道振动器。轨道振动器10包括以总编号12表示的一个外壳。曲柄轴14穿过外壳的顶壁16延伸。并用轴承18支承在顶板上转动。曲柄轴14的端部安装在外壳12的底壁20中的旋转轴承22上。虽然附图中将轴承都画成滚珠轴承，但需要时，它们可以是滚柱轴承或其他它合适的轴承。
外壳12的顶壁16和底壁20通过多个螺纹紧固件26固定到环形壁24上。紧固件26用螺纹连接底壁20，但也能用另一种方法延伸超出底壁20，并由普通螺母固定（未示出）。作为又一种可供选择的方法，外壳12的环形壁24或底壁可以与整体法兰一起制成，用以附装到一平台或类似的机件上去。
曲柄包括一个圆盘形构件28，圆盘形构件28的中心线E偏心地装在曲柄轴14的中心线C。虽然构件28可以是用键固定在轴上的独立零件，但是最好将圆形偏心构件28整体地形成在轴14上。然而，普通的设计标准规定：将构件28与轴14整体制成，以提供必要的强度。
反应体30形成为一个具有一同心圆形开口的空心圆柱构件，该开口容纳轴承31。轴承31的内座圈32环绕盘形构件28的外表面，并且通过卡环34和36夹持在盘形构件28上，夹环34和36分别容纳在环形构件28的圆周表面上所形成的槽38和40内。环形构件28的两侧形成有台肩42和44，台肩42和44接合轴承18和22，这些轴承是推力轴承也是旋转轴承。台肩42和44与推力轴承42和44共同作用，以防止轨道振动器10沿轴14的轴向移动。而最好还是台肩42和44与轴14整体地制成，这里环形构件28是一独立零件，一个或两个台肩42和44可由嵌入环槽（未示出）内的开口簧环提供。
轴承31的外座圈46借助于形成于反应体30上的环形台肩而固定在绕反应体30的内圆周表面上的适当位置，一个定位圆环48通过多个螺纹紧固件50固定在反应体30的相对一侧。
工作时，曲柄轴14以高速率旋转，偏心安装的盘形构件28使反应体30相对于轴14的中心线C在轨道上振动。反应体30并不经受对旋转重锤30′（图3和4）所要求的显著转动。事实上，反应体30在本发明的轨道振动器10工作期间设计成保持静止不动，轴14、外壳12和振动器被附装在其上的构件则受到所需要的振动。利用那些在配对反旋转转轴上的重锤，可以抵消振动的水平分量，从而导致仅仅保留垂直分量，以产生一种地震信号。
将本发明的轨道振动器与图3和图4中所画的先有技术的装置相比较，可以发现轨道振动反应体具有以下的优点。（1）没有显著的前沿以造成因正面阻力所引起的风阻损失。（2）反应体的圆周表面上的点只移过一段相等于环形构件28圆周的距离，而不是绕旋转包络线的整个周长。这意味着这一点的速度显著地减低。随着速度减低，由离心力造成的反应体内的内力和风阻（速度平方的函数）就减小得更多。（3）由于反应体经受到的这些力显著地减小，反应体30就可以用较软，较廉价的材料制成。例如，反应体可用碳钢，而不用较昂贵的高强度合金制成。只有轴承31需要用高强度材料（即合金钢）制成。需要时，一个用高强度材料制成的环形包层可以用来包围本发明反应体的圆周表面。如果轴承卡住而使反应体受到旋转重锤的离心力，这样一个圆环就可以防止可能的断裂。
一轨道或旋转重锤产生的力F可由以下表达式给出：
F＝ (W)/(g) （2πf）2e
式中W反应体的重量，g为万有引力常数，f是以每单位时间的旋回数表示的频率，以及e为偏心率。由于本发明的反应体受到的阻力和相应的力减少，可以选择制造重锤的材料，以使重锤质量而不是强度为最适宜。此外，由于轨道重锤被构成为一个完全的环形物，而不是圆环的一部分，它就可以包含较大的质量。由于轨道反应体的重量较大，较小的偏心率（即中心线C和E之间的距离较短）就可用来产生一个等效的力，或者用一个等效的偏心率可以产生一个更大的力。
本发明的轨道振动器通过减少由于正面阻力和表面摩擦产生的风阻损失而提高了效率。这些减少的发生部分是由于轨道反应体的结构（即无前沿）以及部分是由于较低的旋转速度，而且，较低的旋转速度减少了由离心力引起的内压力，从而容许使用较廉价的较高密度的材料，这就进一步提高了效率。
虽然专门结合地震勘探设备揭示了本发明的轨道振动器，但是要知道，这种振动器同样可以用于其它目的。例如，本发明的轨道振动器可以用来产生用以保证装料斗、圆料仓内物料运动的振动能量，或者产生振动输送器等设备的运动。
在阅读了上文的说明书后，对于本领域的普通技术人员来说，各种改变，替换和更改就变得显而易见。这意味着所有那些属于所附权利要求书范围内的改变，替换和更改都应该看作本发明的一部分。