Источник сейсмического сигнала Советский патент 1974 года по МПК G01V1/02 

1

Изобретение относится к геофизическим приборам, в которых используется выхлоп сжатого до высокого давления газа для возбуждения упругих колебаний при проведении сейсморазведочных работ.

Известны устройства аналогичного назначения, имеющие камеры высокого давления с одной или несколькими полостями, полый поршень н электропневмоклапа-н. В исходном положении камера заполняется сжатым газом, а поршень закрывает выхлопное отверстие из камеры. При подаче питания на электропневмоклапап по сигналу от сейсмической регистрирующей аппаратуры сжатый газ начинает поступать через электропневмоклапан на одну из разгруженных от давления газа торцовых поверхностей поршня и, действуя на эту поверхность, заставляет норшень двигаться и открывать выхлопное отверстие.

Недостатками известных устройств являются большое время срабатывания и разброс этого времени, поскольку оно определяется временем срабатывания электропневмоклапана, временем движения сжатого газа по каналам, идущим к торцовой поверхности поршня, и временем движения поршня до начала открытия выхлопного отверстия.

Цель изобретения - сократить время срабатывания источника и уменьшить величину разброса этого времени.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в центре верхней части поршня выполнено отверстие с седлом вокруг него, а якорь электромагнита снабжен подпертым пружиной клапаном с прокладкой на его внешней стороне, причем в исходном положении седло поршня прижато к прокладке клапана. .На чертеже показан предложенный источник сейсмического сигнала в продольном разрезе.

Источник сейсмического сигнала содержит корпус 1; поршень 2 с верхним 3 и 4 уплотнительными кольцами, с отверстием 5,

окруженным седлом 6, и отверстием 7; клапан 8 с пружиной 9, кольцом 10, прокладкой 11 и отверстием 12; электромагнит с якорем 13, катушкой 14 и крышкой 15, магнитопровод 16, кабель подвода электропитания 17.

При обесточенной катушке 14 электромагнита производится подача сжатого газа под высоким давлением pi (100-200 кгс/см) во входное отверстие 18, выполненное в корпусе. Под действием этого давления на плечико

19 поршня 2 последний сдвигается в крайнее верхнее положение. Седло 6, окружающее отверстие 5 на верхней торцовой поверхности поршня 2, упирается при этом в прокладку 11 клапана 8 и сжимает пружину 9, препятствуя

проходу сжатого воздуха из внутреннего

объема 20 поршня через отверстие 5 в полость над верхней торцовой поверхностью поршня. Избыток сжатого газа из этой полости через отверстие 12 в клапане 8 и отверстие 21 в корпусе 1, отжимая кольцо 10 обратного клапана, выходит в окружаюш,ую среду. При достижении поршнем крайнего верхнего положения открывается отверстие 7 в стенке поршня, и сжатый до высокого давления газ поступает во внутренний объем поршня.

Усилие пружины 9, с которым она прижимает клапан 8 к седлу 6 поршня 2, превышает усилие сжатого газа, действуюш,ее на

клапан вверх и равное-pind i кг, где di -

4

диаметр отверстия 5. Поэтому сжатый газ не поступает в полость над верхней торцовой поверхностью поршня, и она остается разгруженной от давления pi. При достижении давления pi во внутреннем объеме 20 поршень 2 удерживается в крайнем верхнем положении

усилием- Pi(), а нижнее уплот4

нительное кольцо 4 црепятствует истечению сжатого газа через выхлопное отверстие 22 в нижней части поршня 2. Источник готов к выхлопу сжатого газа.

Для осуш,ествления выхлопа по сигналу от сейсмической регистрируюшей аппаратуры на обмотку катушки 14 электромагнита по кабелю 17 подается импульс тока длительностью несколько десятков миллисекунд. При этом якорь 13 притягивается электромагнитными силами к крышке 15 электромагнита, ликвидируя имеюш;ийся между ними воздушный зазор. Якорь тянет за собой клапан 8. После отрыва прокладки 11 клапана от седла 6 на торцовой поверхности поршня 2 сжатый газ устремляется в открывшийся зазор, и, действуя на всю торцовую поверхность клапана 8 и поршня 2, раздвигает их в разные стороны. Ввиду малой величины объема полости между клапаном 8 и поршнем 2 давление в ней практически мгновенно устанавливается равным р. Под действием этого давления поршень с большим ускорением движется вниз. Выхлопные отверстия 22 в нижней части поршня 2 пересекают уплотнителыюе кольцо 4, и сжатый газ истекает через эти отверстия в окружаюш,ую среду, в результате чего в окружающей среде возникает интенсивная акустическая волна давления сейсмический сигнал.

Полный возможный ход поршня 2, равный /1, превышает путь 4, который необхоДИМ для полного открытия выхлопных отверстий 22. После прохождения поршнем пути /2 в результате сжатия газа в объеме под плечиком поршня происходит торможение поршня и возврашение его в крайнее верхнее положение. Обесточенный к этому времени электромагнит освобождает якорь 13, и под действием пружины 9 клапан 8 вновь прижимается к седлу на верхней торцовой поверхности поршня. Оставшийся в полости между клапаном 8 и поршнем 2 сжатый газ сбрасывается в окружающую среду через отверстие 12 в клапане и отверстие 21 в корпусе, и верхняя торцовая -поверхность поршня 2 вновь разгружается от давления. При подаче сжатого до

давления pi гааз во входное отверстие 18 процессы повторяются.

Измерения показали, что при общей величине времени срабатывания порядка 5-10 сек разброс этого времени составляет

2Х10 сек. Высокая точность срабатывания излучателя достигнута за счет совмещения конструкции запускающего электропневмоклапана с конструкцией поршня излучателя и сведения до минимума задержек перетока

сжатого газа, приводящего в движение поршень.

Достигнутая точность срабатывания позволяет группировать излучатели с высокой степенью точности совмещения моментов начала

излучения сигнала и повысить тем самым эффективность использования энергии сжатого воздуха для возбуждения сейсмического сигнала.

Предмет изобретения

Источник сейсмического сигнала, содержащий камеру высокого давления, подвижный полый поршень и электромагнит, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени срабатывания источника и уменьшения величины разброса этого времени, подвижный полый поршень в верхней части имеет отверстие с седлом вокруг него, а якорь электромагнита снабжен подпертым пружиной клапаном с прокладкой на его внешней стороне, причем в исходном положении седло поршня прижато к прокладке клапана.

/у .,