ИЗЛУЧАТЕЛЬ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН Российский патент 1995 года по МПК G01V1/147 

Изобретение относится к сейсморазведке, а именно к устройствам для возбуждения сейсмических колебаний.

Известен излучатель сейсмических волн, включающий излучающую плиту, подъемный механизм и соединенный с ним канатом груз [1].

Недостатком этого устройства является низкая сейсмическая эффективность излучателя из-за возникающих волн-помех.

Наиболее близким к изобретению является излучатель сейсмических волн [2] , содержащий направляющее устройство с излучающей плитой, груз, размещенный в направляющем устройстве с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с излучающей плитой, подъемный механизм, включающий полиспаст, направляющий блок, гидроцилиндр, канат и управляемый гидрораспределитель, соединенный гидромагистралями с рабочими полостями гидроцилиндра и напорной и сливной линиями маслостанции.

Недостатком этого устройства является возможность повторного удара по излучающей плите после его отскока в процессе первого рабочего удара. Этот повторный удар является инициатором волн-помех, снижающих сейсмическую эффективность излучателя. Кроме того, эффективность работы излучателя снижается из-за несогласованности скоростей перемещения груза и подачи каната, обусловленной скоростью перемещения штока основного гидроцилиндра. Это объясняется тем, что груз совершает рабочий ход под действием силы тяжести. При свободном падении груза его скорость по длине хода должна возрастать. Скорость же перемещения штока гидроцилиндра постоянна. Поэтому, когда скорость подачи каната превышает скорость свободного падения груза, канат провисает и на нем могут образоваться петли, а когда скорость груза превышает скорость подачи каната^_гасится кинетическая энергия груза. В результате эффективность устройства снижается.

Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности за счет исключения повторного удара груза по излучающей плите и согласования скоростей груза и штока гидроцилиндра.

Цель достигается тем, что излучатель сейсмических волн, содержащий направляющее устройство с излучающей плитой, груз, размещенный в направляющем устройстве с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с излучающей плитой, подъемный механизм, включающий полиспаст, направляющий блок, гидроцилиндр, канат и управляемый гидрораспределитель, соединенный гидромагистралями с рабочими полостями гидроцилиндра и напорной и сливной линиями маслостанции, снабжен дополнительным гидроцилиндром, двумя обратными клапанами и дросселями и управляемым регулятором потока, управляемый регулятор потока и обратный клапан установлены параллельно в гидромагистрали, соединяющей управляемый гидрораспределитель с поршневой полостью основного гидроцилиндра, полость управления регулятора потока соединена гидромагистралью через дроссель со штоковой полостью основного гидроцилиндра, корпус дополнительного гидроцилиндра закреплен на направляющем устройстве, его шток соединен с направляющим блоком, при этом его поршневая полость соединена гидромагистралью через установленные параллельно обратный клапан и дроссель с поршневой полостью основного гидроцилиндра. Кроме того, тем, что шток дополнительного гидроцилиндра соединен с направляющим устройством через рычаг, а также тем, что управляемый регулятор потока выполнен в виде двухступенчатого гидроцилиндра, в ступени большего диаметра которого размещен поршень, а шток выполнен в виде конуса, соединенного основанием с поршнем, размещен с возможностью перемещения в обеих ступенях, при этом полость управления регулятора потока выполнена в поршневой полости гидроцилиндра.

Существо изобретения заключается в следующем. За счет снабжения устройства дополнительным гидроцилиндром, корпус которого закреплен на направляющем устройстве, а шток соединен с направляющим блоком обеспечивается возможность перемещения направляющего блока с пропущенным через него канатом в сторону движения груза при отскоке. За счет соединения поршневых полостей основного и дополнительного гидроцилиндров обеспечивается синхронизация выдвижения штока дополнительного гидроцилиндра с отскоком груза.

За счет того, что рабочая площадь поршня дополнительного гидроцилиндра со стороны поршневой полости не превышает отношения веса подвижных частей дополнительного гидроцилиндра, направляющего блока и каната к номинальному давлению масла в напорной линии маслостанции, исключается выдвижение штока дополнительного гидроцилиндра в процессе рабочего хода груза. Выдвижение штока будет происходить лишь при уменьшении указанной силы веса, действующей на него. Поскольку при отскоке груза часть его веса и веса части каната перестает действовать на шток дополнительного гидроцилиндра, последний выдвинется именно при отскоке груза.

Путем снабжения устройства управляемым регулятором потока, установленным параллельно с обратным клапаном в гидромагистрали, соединяющей поршневую полость основного гидроцилиндра с управляемым гидрораспределителем, обеспечивается синхронизация скорости движения груза при его рабочем ходе и штока основного гидроцилиндра с учетом коэффициента кратности полиспаста. Выполнение управляемого регулятора потока в виде двухступенчатого гидроцилиндра, в ступени большего диаметра которого размещен поршень, а шток, выполненный в виде конуса, соединенного основанием с поршнем, размещен с возможностью перемещения в обеих ступенях, при этом штоковая полость регулятора потока и его поршневая полость, оборудованная дросселем, соединены соответственно с поршневой и штоковой полостями основного гидроцилиндра, позволяет осуществлять автоматическое регулирование скорости перемещения штока основного гидроцилиндра, обеспечивая тем самым скорость подачи каната, близкую к скорости свободного падения груза.

Снабжением устройства обратным клапаном и дросселем, установленным параллельно в магистрали, соединяющей поршневые полости основного и дополнительного гидроцилиндров, обеспечивается удержание груза после его отскока в течение времени прохождения генерируемым сейсмическим сигналом исследуемого профиля.

За счет соединения штока дополнительного гидроцилиндра с направляющим блоком через рычаг расширяется диапазон типоразмеров дополнительных гидроцилиндров, которые могут быть использованы при реализации предложения.

Тем самым достигается выполнение цели - повышение сейсмической эффективности за счет исключения повторного удара груза по излучающей плите и согласования скоростей груза и гидроцилиндра.

На фиг. 1 показана общая схема излучателя; на фиг.2 - схема соединения штока дополнительного гидроцилиндра с перекидным блоком через рычаг; на фиг.3 - схема управляемого регулятора потока.

Излучатель содержит направляющее устройство в виде цилиндрического корпуса 1, на нижнем торце которого установлена излучающая плита 2 (см.фиг. 1), а верхний торец закрыт крышкой 3 с осевым отверстием 4. В корпусе 1 размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с излучающей плитой 2 груз 5, соединенный стальным канатом 6 с подъемым механизмом, который включает основной 7 и дополнительный 8 гидроцилиндры, корпусы которых установлены на корпусе 1, полиспаст, неподвижные блоки 9 которого жестко соединены с корпусом 1, подвижные блоки 10 - со штоком 11 основного гидроцилиндра 7, и направляющий блок 12, соединенный со штоком 13 дополнительного гидроцилиндра 8. Поршневые полости 14 и 15 основного и дополнительного гидроцилиндров соединены гидравлической магистралью 16 друг с другом и с управляющим гидравлическим распределителем 17, соединенным также гидравлической магистралью 18 со штоковой полостью гидроцилиндра 7, магистралью 19 - с напорной линией маслостанции, а магистралью 20 - со сливом. Гидравлическая магистраль 16 оборудована обратным клапаном 21 и дросселем 22, установленными параллельно. Соединение направляющего блока 12 со штоком 13 может быть осуществлено через рычаг 23 (см.фиг.2).

В гидравлической магистрали 16 установлены регулятор 24 потока и обратный клапан 25. Магистpалью 26 полость управления регулятора 24 потока соединена с магистpалью 18. Регулятор 24 потока может быть выполнен в виде двухступенчатого гидроцилиндра (см. фиг. 3), в ступени большего диаметра которого размещен поршень 27, отделяющий в нем полость 28 управления, которая оборудована дросселем 29. Шток 30 выполнен в виде конуса, закрепленного на поршне основанием и размещенного с возможностью перемещения в обеих ступенях гидроцилиндра.

Работа излучателя осуществляется следующим образом. Устройство устанавливают излучающей плитой 2 на грунт. С помощью подъемного механизма осуществляют подъем груза 5 в крайнее верхнее положение. Для этого с помощью гидрораспределителя 17 соединяют напорную магистраль 19 со штоковой полостью гидроцилиндра 7. Шток 11 месте с соединенными с ним подвижными блоками 10 полиспаста перемещается вниз, осуществляя через канат 6 подъем груза 5. Направляющий блок 12 при этом находится в крайнем нижнем положении. Это обеспечивается тем, что площадь наружного сечения S поршневой полости гидроцилиндра 8 выбрана не менее отношения веса подвижных частей дополнительного гидроцилиндра, направляющего блока и каната к номинальному давлению масла в напорной линии маслостанции. При этом давление масла не может переместить поршень дополнительного гидроцилиндра, поскольку к весу указанных выше частей, действующих на него, при рабочем ходе груза 5 добавляется часть веса этого груза.

При подаче сигнала с сейсмостанции гидрораспределитель 17 переводится в положение, в котором штоковая полость гидроцилиндра 7 соединяется со сливом 20, а поршневые полости 14 и 15 с напорной линией 19. Расход масла, подаваемого в полость 14, выбирается с расчетом обеспечения перемещения груза 5 вниз со скоростью, близкой к скорости свободного падения.

Скорость перемещения поршня основного гидроцилиндра, а следовательно, и скорость рабочего хода груза 5 определяются при этом расходом масла, который регулируется с помощью регулятора 24 потока. Скорость перемещения груза 5 устанавливают в диапазоне 0,85-0,95 скорости свободного падения груза 5. При этом часть веса груза 5 действует на шток 13, предотвращая его выдвижение в процессе рабочего хода груза 5. Увеличение скорости перемещения штока 11 по мере его выдвижения, обеспечиваемое регулятором 24, исключает увеличение сил сопротивления движению груза 5 и повышает эффективность работы устройства. Работа регулятора потока 24, вариант конструкции которого приведен на фиг.3, осуществляется следующим образом. При рабочем ходе груза 5 масло от распределителя 17 подается в ступень меньшего диаметра регулятора 24, из которой по кольцевому зазору вокруг конического штока 30 оно попадает в ступень большего диаметра и далее - в поршневую полость 14. Под действием давления масла поршень 27 перемещается, вытесняя масло из полости 28 управления, которая через магистраль 18 и распределитель 17 соединена со сливом 20. При этом кольцевой зазор вокруг конического штока 30 увеличивается, увеличивается подача масла в полость 14 и увеличивается скорость перемещения штока 11 и груза 5. Скорость перемещения поршня 27 со штоком 30 регулируется с помощью дросселя 29. Таким образом, обеспечивается возможность регулирования рабочего хода груза 5. При поднятии груза 5 в крайнее верхнее положение давление масла, подаваемого в штоковую полость гидроцилиндра 7 и полость 20 управления, перемещает шток 11 вниз, а поршень 27 со штоком 30 - вправо. Масло из поршневой полости 14 направляется на слив через уменьшающийся кольцевой зазор вокруг штока 30 и обратный клапан 25. При ударе груза 5 по излучающей плите 2 в грунте генерируются сейсмические волны. Далее груз 5 отскакивает, часть его веса, действовавшая на шток 13, перестает действовать и шток 13 вместе с блоком 12 перемещается вверх, выбирая слабину каната 6. В конце отскока вес груза начинает действовать через канат 6 на шток 13, перемещая его вниз. Однако скорость перемещения штока 13 и груза 5 при этом будет лимитироваться проходным сечением регулируемого дросселя 22, поскольку обратный клапан 21 перекрывает канал, по которому заполнялась маслом полость 15. Проходное сечение дросселя 15, обеспечивающее плавное опускание груза 5 после отскока, устанавливают экспериментально.

Таким образом, за счет снабжения излучателя сейсмических волн дополнительным гидроцилиндром 8, обратным клапаном 21, дросселем 22 и соединения корпуса гидроцилиндра 8 с корпусом 1, штока 13 - с перекидным блоком 12, а поршневых полостей гидроцилиндров 7 и 8 друг с другом и с гидрораспределителем 17 посредством гидравлической магистрали 16, в которой установлены параллельно обратный 21 клапан и дроссель 22, исключается повторный удар груза 5 по излучающей плите 2 после отскока от нее и за счет снабжения устройства управляемым регулятором 24 потока обеспечивается согласование скоростей движения штока 11 и груза 5, что исключает петлеобразование на канате 6 или уменьшение энергии излучателя. В результате обеспечивается повышение его сейсмической эффективности.

Использование: сейсморазведка, возбуждение сейсмических колебаний. Сущность изобретения: на направляющем устройстве установлен дополнительный гидроцилиндр, шток которого соединен с направляющим блоком. Каналом через обратный клапан и дроссель соединены поршневые полости основного и дополнительных цилиндров. Это позволяет при отскоке груза от излучающей плиты выдвигать шток дополнительного гидроцилиндра и удерживать груз на канате, пропущенном через направляющий блок, предотвращая тем самым повторный удар груза по излучающей плите. Кроме того, введение в гидравлическую схему излучателя управляемого регулятора потока, установленного параллельно с обратным клапаном в магистрали, соединяющей распределитель с поршневой полостью и соединенной полостью управления через магистраль с другой магистралью, позволяет согласовывать скорость выдвижения штока и перемещения груза при его рабочем ходе. В результате исключаются как уменьшение энергии излучателя, так и петлеобрвзование на канале. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ИЗЛУЧАТЕЛЬ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащий направляющее устройство с излучающей плитой, груз, размещенный в направляющем устройстве с возможностью возвратно-поступательного перемещения и взаимодействия с излучающей плитой, подъемный механизм, включающий полиспаст, связанныйй канатом через направляющий блок с грузом, гидроцилиндр, соединенный с подвижными блоками полиспаста, и управляемый гидрораспределитель, соединенный гидромагистралями с полостями гидроцилиндра и напорной и сливной линиями маслостанции, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности за счет исключения повторного удара груза по излучающей плите и согласования скорости груза и штока гидроцилиндра, излучатель снабжен дополнительным гидроцилиндром, двумя обратными клапанами и дросселями и управляемым регулятором потока, который с одним из обратных клапанов установлен параллельно в гидромагистрали, соединяющей управляемый гидрораспределитель с поршневой полостью основного гидроцилиндра, а его полость управления соединена гидромагистралью через один из дросселей со штоковой полостью основного гидроцилиндра, при этом корпус дополнительного гидроцилиндра закреплен на направляющем устройстве, его шток соединен с направляющим блоком, а его поршневая полость соединена гидромагистралью через установленные параллельно другие обратный клапан и дроссель с поршневой полостью основного гидроцилиндра. 2. Излучатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен рычагом, через который шток дополнительного гидроцилиндра соединен с направляющим устройством. 3. Излучатель по п.1, отличающийся тем, что управляемый регулятор потока выполнен в виде двухступенчатого гидроцилиндра, в ступени большего диаметра которого размещен поршень, отделяющий в ней полость управления, при этом шток поршня выполнен в виде конуса, соединенного основанием с поршнем и размещен с возможностью перемещения в обеих ступенях.