СЕЙСМИЧЕСКИЙ ПНЕВМОИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК G01V1/137 G01V1/133 

Изобретение относится к сейсморазведке и предназначено для возбуждения упругих колебаний в водной среде путем реализации в нее порции сжатого воздуха в заданный момент времени. Преимущественная область использования в морской сейсморазведке.

Известен сейсмический пневмоизлучатель [1], содержащий корпус, подвижный полый поршень, ступенчатый шток, рабочую, запускающую, высокого давления и управляющую камеры, односторонний, перепускной и электромагнитный клапаны, уплотнительные кольца, позволяющий дистанционно управлять спектром излучения по электрической линии. Недостатком устройства является быстрое изнашивание уплотнительного кольца радиального уплотнения рабочей камеры.

В качестве прототипа выбран сейсмический пневмоизлучатель [2], содержащий корпус, подвижный полый поршень, ступенчатый шток, рабочую, управляющую и запускающую камеры, электропневмоклапан и дополнительный регулируемый источник сжатого воздуха, позволяющий дистанционно управлять спектром излучения по воздушной линии. Недостатком устройства является также быстрое изнашивание уплотнительного кольца радиального уплотнения рабочей камеры.

Сущность изобретения заключается в том, что в сейсмическом пневмоизлучателе, содержащем корпус и накопительную камеру с выходным окном, циклично герметизируемым от окружающей среды поршнем и полимерным кольцом, корпус выполнен с внутренней прямоугольной проточкой, в которую частью своей толщины установлено полимерное кольцо прямоугольной формы с возможностью его продольного свободного ограниченного перемещения до упора в борта проточки своими торцовыми поверхностями 1, между наружной цилиндрической поверхностью полимерного кольца и сопряженной с ней внутренней поверхностью проточки введен кольцевой пояс шероховатости, сообщенный с окружающей средой и расположенный хотя бы на одной из этих поверхностей, причем ширина его выбрана так, что она гарантированно перекрыта со стороны высокого давления полимерным кольцом при любом его продольном положении во всем диапазоне рабочих давлений, а торцовая нижняя поверхность полимерного кольца, обращенная во вне излучателя, сопряжена с торцовой поверхностью поршня, обращенной во внутрь излучателя в его запертом состоянии, кольцевой пояс шероховатости выполнен на внутренней цилиндрической поверхности проточки в корпусе в виде косой сетчатой накатки, а сообщение его с окружающей средой выполнено в виде хотя бы одного канала в корпусе, устье которого расположено на косой сетчатой накатке.

Использование изобретения позволяет повысить надежность и длительность эксплуатации излучателя.

Изобретение поясняется чертежом, где дан общий вид сейсмического пневмоизлучателя.

Излучатель содержит корпус 1 с каналом 2 подачи сжатого воздуха, неподвижное седло 3 поршня 4 с каналом 5 подачи сжатого воздуха через электропневмоклапан 6 и каналом 7 связи с окружающей средой, шток 8 с каналом 9 подачи сжатого воздуха от регулируемого источника, подвижный полый поршень 10 с выступом 11, уплотненный кольцами 12, установленными на подшипниках 13, торцовое уплотнение 14, кольцо прямоугольной формы 15, установленное в проточку 16 корпуса 1, в которой выполнен пояс шероховатости 17 с помощью косой сетчатой накатки, образующий совместно с наружной цилиндрической поверхностью кольца 15 кольцевую зону низкого давления 18, перекрытую этим кольцом, из которой выведен в окружающую среду канал 19, запорную гайку 20, рабочую камеру 21, камеру воздушной пружины 22 и камеру запуска 23, цилиндрический 24 и дисковый 25 зазоры между кольцом 15 и выступом 11 поршня. Длина выступа 11, проточки 16 и ширина кольца 15 выбраны из условия гарантированного перекрытия внутренней поверхности кольца 15 наружной поверхностью выступа 11 при посадке поршня на свое седло 3.

Излучатель работает в двух режимах: подготовительном и эксплуатационном.

В подготовительном режиме при подаче сжатого воздуха из регулируемого источника по каналу 9 в камере воздушной пружины 22 возникает избыточное давление, в результате действия которого поршень прижимается к седлу 3. При этом кольцо 14 сжимается и обеспечивает начальную герметизацию рабочей камеры 21 со стороны камеры запуска 23. Кольцо 15 находится в свободном состоянии и перекрыто выступом 11.

Эксплуатационный режим включает в себя три такта: "накопление", "выхлоп", "возврат", которые циклически повторяются.

В такте "накопление" подают сжатый воздух в канал 2. При этом образуется поток сжатого воздуха из канала 2 через рабочую камеру 21, цилиндрический 24 и дисковый 25 зазоры в окружающую среду. Проходное сечение камеры 21 много больше проходного сечения дискового зазора 25, поэтому по закону Бернулли давление на верхний торец кольца 15 много больше, чем давление на нижний. В результате оно прижимается к верхнему торцу уплотняющей поверхности поршня и герметизирует рабочую камеру 21. Этот процесс идет с положительной обратной связью: чем больше кольцо 15 продвинется вниз, тем меньше дисковый кольцевой зазор 25, больше разность проходных сечений и больший перепад давлений, в результате которого кольцо еще быстрее продвигается вниз. После герметизации рабочей камеры 21 давление в ней повышается до рабочего и такт "накопление" завершается. Наличие минимального цилиндрического зазора 24 обеспечивает гарантированное повышение давления в рабочей камере 21 в начале такта "накопление" до герметизации ее кольцом 15.

Такт "выхлоп" начинается с подачи через электропневмоклапан 6 в заданный момент времени порции сжатого воздуха по каналу 5 в камеру запуска 23. На поршень 4 начинает действовать сила, обусловленная рабочим давлением в камерах 21 и 23, которая много больше силы, прижимающей его к своему седлу 3 за счет давления в камере 22. Поршень 4 выдвигается из корпуса 1, открывая выхлопное окно. При этом объем камеры 22 уменьшается, давление в ней повышается до величины достаточной для остановки поршня. Время вскрытия рабочей камеры 21 или объем сжатого воздуха, реализуемого в окружающую среду, от которого зависит спектральная плотность излучаемого импульса, определяется уровнем давления в камере 22, регулируемого сообразно меняющимся сейсмогеологическим условиям.

После остановки поршня 4 начинается такт "возврат", в котором он движется к своему седлу 3 за счет давления воздуха в камере 22. После посадки на него происходят процессы, аналогичные описанным в подготовительном режиме и в такте "накопление".

Далее циклы повторяются. За счет отвода воздуха из зоны низкого давления 18 под кольцом 15 по каналу 19 в окружающую среду оно всегда находится в прижатом состоянии к дну проточки 16, что и исключает возможность его сбрасывания при такте "выхлоп".

По сравнению с прототипом предложенное техническое решение позволяет значительно повысить длительность эксплуатации и надежность сейсмического пневмоизлучателя за счет применения принципа торцового уплотнения взамен радиального.

Использование: в морской и скважинной сейсморазведке, в частности в сейсмических пневмоизлучателях для возбуждения упругих колебаний в водной среде. Сущность изобретения: пневмоизлучатель с управляемым спектром излучений содержит корпус, накопительную камеру, поршень, полимерное кольцо. В корпусе выполнена проточка, в которую установлено полимерное кольцо. Кольцевой пояс шероховатости выполнен на внутренней цилиндрической поверхности проточки в виде косой сетчатой накатки, на которой расположено устье канала, обеспечивающего сообщение пояса шероховатости с окружающей средой. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Сейсмический пневмоизлучатель, содержащий корпус и накопительную камеру с выходным окном, циклично герметизируемым от окружающей среды поршнем и полимерным кольцом, отличающийся тем, что корпус выполнен с внутренней прямоугольной проточкой, в которую частью своей толщины установлено полимерное кольцо прямоугольной формы с возможностью его продольного свободного ограниченного перемещения до упора в борта проточки своими торцовыми поверхностями, между наружной цилиндрической поверхностью полимерного кольца и сопряженной с ней внутренней поверхностью проточки введен кольцевой пояс шероховатости, сообщенный с окружающей средой и расположенный хотя бы на одной из этих поверхностей, причем ширина его выбрана так, что он гарантированно перекрыт со стороны высокого давления полимерным кольцом при любом его продольном положении во всем диапазоне рабочих давлений, а торцовая нижняя поверхность полимерного кольца, обращенная во вне излучателя, сопряжена с торцовой поверхностью поршня, обращенной во внутрь излучателя в его запертом состоянии. 2. Пневмоизлучатель по п.1, отличающийся тем, что кольцевой пояс шероховатости выполнен на внутренней цилиндрической поверхности проточки в корпусе в виде косой сетчатой накатки. 3. Пневмоизлучатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что сообщение кольцевого пояса шероховатости с окружающей средой выполнено в виде хотя бы одного канала в корпусе, устье которого расположено на косой сетчатой накатке.