ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК G01V1/133 

Изобретение относится к разведочной геофизике и может быть использовано в сейсмических исследованиях донных отложений акваторий морей и океанов.

Известен пневматический источник сейсмических сигналов, включающий цилиндр, оснащенный поршнями, и электропневмоклапан, в котором цилиндр выполнен с возможностью соосного перемещения относительно штока с поршнями и при совместном взаимодействии образуют рабочую и управляющую пневмокамеры, сообщающиеся друг с другом и изолированные от окружающей среды [1]
Известен также пневматический источник сейсмических сигналов, содержащий поршень, цилиндр и уплотнительное кольцо, причем уплотнительное кольцо установлено в нижней части цилиндра по ступеньке поршня меньшего диаметра [2]
Недостаток (общий для обоих технических решений, указанных выше) заключается в том, что уплотнительное кольцо, размещенное с одной стороны, в нижней части цилиндра, выполнено из монолитного материала и требует увеличения жесткости кольца, а с другой возможно его вытеснение (выдувание) вихрем сжатого газа из гнезда посадки при разрядке рабочей полости пневмоисточника сейсмических сигналов.

Целью настоящего технического решения является повышение степени герметизации нижней части цилиндра относительно поршня пневмоисточника.

Указанная цель достигается тем, что упомянутое повышение степени герметизации цилиндра относительно поршня осуществляют путем выполнения уплотнительного кольца из двух составляющих упругого и эластичного элементов, первый из которых состоит из капролона, а второй из фторопласта, при этом эластичный элемент в поперечном разрезе имеет вид Г-образный.

Пневматический источник сейсмических сигналов (фиг.1) включает в себя поршень 1 и взаимодействующий с поршнем цилиндр 2, содержащий в нижней части (фиг.2) уплотнительное кольцо, состоящее из двух составляющих упругого 3 (из капролона) и эластичного 4 (из фторопласта) элементов, в комплекте имеющих вид параллелограмма (равно как и упругий элемент), а эластичный имеет вид Г-образный, размещается в нижней части кольца и выполняет функцию непосредственного уплотнителя. Причем, при посадке торца цилиндра в гнездо поршня и сопряжения эластичного уплотнителя 4 со стенками уступа 5, сжатый под большим давлением (до 150 атм) газ в полости 6 совершает давление по всем направлениям, в том числе и в направлении стрелок 7. В результате, эластичный уплотнитель 4 повышает свою текучесть и вытесняется в направлении стрелки 8, надежно уплотняя стенки 5 поршня. В результате, сжатый газ удерживается в полости 6 пневмоисточника без признаков утечки.

Для разгерметизации системы и издания частотного звукового сигнала по пневмоканалу 9 подают сжатый воздух, которым приподнимают на начальном этапе цилиндр 2 над его посадочным местом. При выходе уплотнителя 4 из зоны сопряжения со стенками 5 уступа поршня 1, сжатый газ, размещенный в полости 6, перемещаясь в направлении стрелки 10, разгоняет цилиндр 2 в направлении стрелки 11 до тех пор, пока выступ 12 не выйдет из кольцевой канавки 13 и не преодолеет выступ 14 упомянутой полости. При полной разгерметизации системы сжатый воздух с большой скоростью и силой вырывается в окружающую гидросреду и создает в ней определенной частоты пневматический звуковой сигнал.

При возврате цилиндра 2 в исходное положение 15 цикл повторится, перемещая его сжатым газом возвратно-поступательно вдоль оси 16.

Предлагаемый источник сейсмических сигналов действует так: после энергичного выброса сжатых газов из рабочей полости 6 (фиг.1), цилиндр 2 действием давления сжатого воздуха возвращается в исходное положение и садится в гнездо так, что кольцевой уступ по стенкам 5 герметизируется эластичным уплотнителем 4, а кольцевой выступ 12 размещается в полости 13 и охватывается кольцевым выступом 14, с образованием лабиринтного замка. По мере наполнения сжатым воздухом рабочей полости 6 (фиг. 2) газ равномерно давит по всем направлениям, в том числе и в направлении стрелок 7 на упругий элемент 3, выполненный из капролона. Обладая способностью деформации при испытании высокого давления сжатых газов, упругий элемент 3 уплотнительного элемента увеличивается в диаметре в направлении стрелок 7 и с большим усилием давит на участок 4 эластичного (фторопластового) элемента, повышая его текучесть. При таком воздействии эластичный элемент вытесняется в направлении стрелки 8 и с еще большим усилием уплотняет участок 5 ступенчатого выступа поршня 1. В предвзрывном состоянии цилиндр 2 размещается на кольцевом уступе 15 посадочного гнезда.

При подаче сжатого газа по каналу 9 (при разгерметизации электропневмоклапана) цилиндр 2 поднимается над гнездом и перемещается в направлении стрелки 11 вдоль совместной с поршнем 1 оси 16. Уплотнительный элемент выходит из контактного сопряжения с уступом поршня. В этот момент сжатый до 150 атм. воздух из рабочей полости 6 перемещается в направлении стрелки 10 через кольцевую щель в зоне 5 и со стороны торца в образовавшуюся полость давит на цилиндр 2, обеспечивая ему момент разгона. Причем, сжатый газ воздействует на торец цилиндра до тех пор, пока выступ 12 не преодолеет кольцевой выступ 14. В момент разгерметизации рабочей полости 6 сжатый газ с большой скоростью и силой вырывается (из полости 6) в гидросреду и излучает мощный пневмосейсмический сигнал. (Указанный момент показан на фиг.1). При разрядке источника цилиндр 2 возвращается в исходное положение и начинается подготовка к очередному такту.

Следует сказать, что от степени герметизации цилиндра (в его нижней части) относительно поршня зависит мощность и качество излучаемого пневмосигнала. Выполнение же уплотнителя составным (фиг.2 в виде упругого и эластичного элементов дает ряд преимуществ. Во-первых, при резком выбросе сжатого газа из полости 6 упругий элемент 3 кольца энергично противодействует усилию, направленному на выдувание уплотнительного элемента из его гнезда посадки (чего нельзя достичь, будучи кольцо монолитным). Вместе с тем, упругая часть 3 кольца способна увеличиваться в диаметре и тем самым вытеснять эластичную массу уплотнителя в направлении зоны 5 поршня и надежно уплотнять стенки поршня 1, чего нельзя достичь монолитными кольцами, а длительный срок действия заявляемого уплотнителя основан на текучести эластичной части кольца, при которой степень герметизации участка (поршень цилиндр) остается продолжительное время постоянным. Вместе с тем, эластичная посадка под упругой составляющей кольца дает возможность деформироваться упругой части, задавливая и защемляя эластичный элемент во избежание его выдувания в момент истечения сжатого газа из полости рабочей камеры с большой скоростью. Все это способствует высокой степени герметизации узла "цилиндр поршень" и длительной работы пневматического источника сейсмических сигналов на акваториях мирового океана.

Использование: при сейсмических исследования акваторий для повышения степени герметизации цилиндра относительно поршня пневматического источника сейсмических сигналов. Сущность изобретения: пневматический источник сейсмических сигналов содержит поршень и цилиндр, взаимодействующий с поршнем. В нижней части цилиндра выполнена кольцевая канавка, в которой расположен уплотнительный элемент, выполненный по меньшей мере из двух составляющих его колец, одно из которых в сечении имеет форму параллелограмма, а другое - Г-образную форму, и установленный наклонно в направлении оси канавки, при этом Г-образное кольцо выполнено из эластичного материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневматический источник сейсмических сигналов, содержащий фигурный шток, оснащенный поршнями, один из которых содержит кольцевой выступ, включающий седло посадки цилиндра, подвижного относительно оси штока, магистраль подвода сжатого воздуха и уплотнительный элемент, установленный наклонно в направлении оси канавки, выполненной, например, в нижней части цилиндра и взаимодействующей с поршнем, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен по меньшей мере из двух составляющих его колец, одно из которых в сечении имеет форму параллелограмма, а другое Г-образную форму. 2. Пневмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что Г-образное кольцо выполнено из эластичного материала.