Акустический излучатель Советский патент 1990 года по МПК B06B1/06 B06B1/08 

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний звуковой и сверхзвуковой частоты, основанных на пьезоэлектрическом или магнитострикционном эффекте, и может быть использовано в различных системах сейсмического каротажа или различных технологиях интенсификации процессов добывания или сбора воды из грунтовых вод или других жидких или текучих сред из буровых скважин. Цель изобретения - увеличение интенсивности излучения в радиальном направлении.

На фиг. 1 показан акустический из лучатель; на фиг. 2 - сборка из нескольких активных модулей; на фиг.З разрез А-А на фиг. 2- на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2.

Акустический излучатель (фиг.1) содержит активный модуль 1 цилиндрической формы, установленный по оси 2 излучателя внутри корпуса 3 на валу отражатели 5 цилиндрической формы, размещенные со стороны торцов 6 активного модуля, и концевые соединительные элементы 7 с токовводами 8. Продольная длина 1„ активного модуля

ДА

1 определяется соотношением ,5ЛМ,

м

(1)

где Ам- длина волны на основной резонансной частоте излучения активного модуля в радиальном направлении.

Наружный диаметр D м активного модуля 1 определяется из условий, по которому длина окружности по средне50

, 0

$

0

5

му диаметру активного модуля кратна

ЛиСоотношение (1) выведено из условия единой резонансной частоты для продольных и поперечных колебаний.

Акустический излучатель (фиг.2) содержит сборку из нескольких активных модулей 1 цилиндр№tеекой формы, установленных по оси 2 излучателя внутри основного корпуса 9 на валу 4, промежуточные втулки 10, отражатели 5 цилиндрической формы, размещенныесо стороны наружных торцов 6 крайних активных модулей 1, и концевые соединительные элементы 7 с токовводами 8. Каждый активный модуль 1 снабжен дополнительным корпусом 11, установленным с акустическим контактом по сопрягаемой поверхности, который позволяет излучателю иметь острую диаграмму направленности.

Продольная длина 1„ каждого активГЛ

кого модуля 1 определяется соотношением (1). Наружный диаметр D0 отражателей 5 выполнен большим по сравнению с наружным диаметром Ом активного модуля 1. Промежуточные втулки 10 и отражатели 5 выполнены из материала с волновым сопротивлением, существенно отличающимся от волнового сопротивления материала активных модулей 1. С этой целью промежуточные втулки выполняют, например, из пористого теплопроводного материала, заполненого жидкостью, например теплопроводящей жидкостью. Пористость материала может изменяться по направлению от торцовых поверхностей 12 к середине промежуточных втулок 10. Торцовые 12 и внутренняя поверхности промежуточных втулок 10 выполнены непроницаемыми для жидкости или газа.

Для варьирования свойств устройство снабжено системами 13,14 и 15 регулирования механического напряженного состояния в материалах соответственно активных модулей 1, отражателей 5 и промежуточных втулок 10. Эти системы установлены на валу 4. В системах 13 - 15 регулирования применены, например, тарельчатые пружины. Применительно к активным модулям 1 системы

собствуют дополнительные корпуса 11. Акустические колебания в поперечном направлении распространяются в окружающую среду, которая через перфорационные отверстия 17 в основном корпусе 11 омывает дополнительные корпуса 11. Одновременно с акустической энергией активные модули 1 генерируют в окружающую среду тепловую энергию. Более интенсивному теплоотводу от активных модулей способствуют промежуточные втулки 5, которые вследствие пористости материала, из которого они

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний звуковой и сверхзвуковой частоты на основе магнитострикционного или пьезоэффекта и может быть использовано при сейсмическом каротаже или для интенсификации добычи нефти, воды или других текучих сред из скважин. Акустический излучатель содержит сборку из нескольких активных модулей 1, установленных внутри основного корпуса 9 на валу 4, промежуточные втулки 10, отражатели 5, размещенные со стороны наружных торцов крайних активных модулей 1, и концевые соединительные элементы 7 с токовводами 8. Каждый активный модуль 1 снабжен дополнительным корпусом 11. Размеры наружных диаметров и продольных длин промежуточных втулок 10 и отражателей 5 выбраны определенным образом в зависимости от акустических свойств материалов, из которых они изготовлены, с учетом основной резонансной частоты излучения активных модулей. Материалом втулок и отражателей является, например, пористый теплопроводный материал, заполненный теплопроводящей жидкостью. Пористость материала может изменяться по направлению от торцовых поверхностей, выполненных непроницаемыми для жидкости, к середине промежуточных втулок. Устройство снабжено системами 13-15 регулирования механического напряженного состояния в материалах соответственно активных модулей 1, отражателей 5 и промежуточных втулок 10. Эти системы установлены на валу 4. Активные модули 1 выполнены из отдельных активных элементов, а основной корпус снабжен перфорационными отверстиями 16, 17. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

13 регулирования позволяют производитьj5 выполнены, наполнены веществом окру

тонкую регулировку акустических свойств активных модулей 1, а примен тельно к отражателям 5 и промежуточным втулкам 10 системы 14 и 15 регулрования позволяют осуществлять регул рование отражательной способности эт элементов и формовать диаграммы направленности активных модулей 1 и устройства в целом.

Для улучшения излучательной способности активных модулей 1 каждый из них выполнен из отдельных активных элементов.

Основной корпус 11 снабжен перфорационными отверстиями 16 и 17, способствующими лучшей теплопередаче от активных модулей 1 во внешнюю среду и улучшающими акустическое согласование устройства с внешней средой. Вариантом выполнения основного корпуса 11 может быть сетка.

Внутренняя полость вала 4 использована для электрических цепей между активными модулями 1 и токовводами 8 Соединительные элементы 7 и токовво- ды 8 предназначены соответственно дл механической и электрической стыково

акустического излучателя с другими излучателями и модулями системы.

Устройство работает следующим образом.

Переменный электрический ток на основной резонансной частоте подается на акустический излучатель через то- коввод 8 и активные элементы 7 в каждом активном модуле начинают синфаз- но изменять свои геометрические раз

меры, т.е. генерировать механические акустические колебания. Отражатели 5 и промежуточные втулки. 10 препятствуют распространению колебаний в про- , дольном направлении акустического излучателя, локализуя генерирование каждого активного модуля. Этому же споФ о

жающей среды, попадающим в них через проницаемую поверхность наружного диаметра.

Ф о

рмула изобретения 1. Акустический излучатель, содержащий активный модуль цилиндрической формы, установленный по оси излучателя внутри корпуса на валу, отражатели, размещенные со стороны торцов активного модуля, и концевые соединительные элементы с токовводами, о т л и0

5

0

5

0

5

чающийся тем, что, с целью увеличения интенсивности излучения в радиальном направлении, продольный размер активного модуля равен половине длины волны на основной резонансной частоте излучения в радиальном направлении.

15813898

ч а Ј7ГсТ ° П 1 ° т л и-.Того материала, а их торцовые и внутнь,е :ТУлкиИВ л„:™ иПе-оГ --

/4 /J

J Г

-6 5

Фиг.1

В-В

Фиг А

А-А

Фиг.З

В-В

Фиг. 5