Устройство для излучения звуковых волн Советский патент 1977 года по МПК G01V1/00 

1

Изобретение относится к устройствам для возбуждения упругих колебаний в жидкости и может быть использовано I в разведочной геофизике,

Известно устройство дая излучения звуковых волн в жидкой среде, содержащее два элемента, подвижных в двух противоположных направлениях, выполненных нз жесткого материала и герметично связанных между собой кольцевой I мембраной, Выполненной из деформируемого материала и образующей вместе с вышеназванными элементами герметичную полость, автоматические средства разводки элементов, включающие первый цилиндр, ев занный с одним из подвижных элементов, второй цилиндр, первый и второй поршни, сечения которых соответствуют сечениям первого и вторсяго цилиндров соответственно, и средства питания цилиндров текущей средой под давлением, съемного средства рпя удержания обоих элементовв разведенно л положении и средства для создания внутри полости давления, величина которого намного меньше давления снаружи полости ij . Это устройо

тво обладает малой прочностью и сложностью в изготовлении.

Цель изобретения - повышение прочности устройства. Для этого съемные средства Для поддержания подвижных элементов /содержат .голкатель, жестко соединенный с первым поршнем только в одном направлении перемещения имеющий стенку, устроенную таким образ6м| чтобы она под действием давления жидкой среды была прижата к стенке, жестко соединенной с первым цилиндром, и амортизатор, расположенный между толкателем и автоматической системой разводки. Кроме

первый поршень соединен со вторым цилиндром,

| причем его внутреннее сечение соответствует

сечению второго {поршня, а толкатель расположен между первым и вторым цилиндрами. Стенка, соединенная с первым цилиндром, прей ставляет собой стенку упругой мембраны, прикрепленной к cretuce первого цилиндра, и составляет с ней Камеруне переменнымобъемом, окружающую внутреннюю стенку толкателя. Стенка, соединенная с толкателем, представляет собой клапан, соединенный с внутренней стенкой толкателя, а стенка первого цилиндpa представляет собой стенку полого копьце00ГО упора, причем средства питания цилиндров соединены с внутренней полостью первого цилиндра и с внутренним объемом упора. Клапан связан с заплечиками первого цилинд- 5 ра, сечение которого несколько больше сечения клапана. На фиг. 1 показан первый вариант исполнения системы раздвигания, находящейся в устройстве излучения в контактном полож&нии;на фиг. 2 - то же, в процессе раздв гания; на фиг. 3 - то же, в конце процесса раздвигания; на фиг, 4 - то же, в раздв1 нутом положении, в момент, предшествующий непосредственно излучению; на фиг. 5 - второй вариант исполнения системы раздвигания в контактном положении; на фиг. 6 - третий вариант исполнения системы устройства с ег гидравлической системой управления и ее питающими элементами, подвижные элементы находятся в контактном положении; на фиг. 7 разрез гидравлической системы на фиг, 5 в цонцефазы раздвигания подвижных элементов; на фиг. 8 - то же, подвижные элементы блокированы в раздвинутом положении и готовы для их сближения. Устройство излучения (фиг. 1-4) содержит два подвижных элемента 1 а и 1 в. Две кольцевых ленты 2 а и 2 в из эластичного материала крепятся каждая С1зоею внутренней периферией к внешней периферии одного из подвижных элементов 1а, IB стяжными болтами 3, Внешняя периферия каждой ленты крепится к кольцевому фланцу 4 стяжными болтами 5. Металлические кольца 6 размещены под головками болтов 3 и кольцевыми лентами для предупреждения разрушения эластичного материала. Кол цевые выступы 7 и 8 выполнены соогветстве но на концах элементов 1а, 1в и фланца 4, Ленты 2а 2в, облегчающие эти в ыступы, обеспечиваютдерметичность внутренней камеры устройства. Гидравлическая система соединена с элементом 1а. Она содержит первый цилиндр 9, соединенный с элементом 1а и сообщающийся с внутренней камерой устройства отверст ем 10. Первый порщень 11 скользит в первом цилиндре 9. Этот поршень снабжен полы стержнем, который представляет собой второй цилиндр 12, Последний скользит вокруг вто р1о порщня 13, который крепится к за|КрЫтрму1концу цилиндра 9 стержнем 14, вокруг которого скользитпоршень 11, Ход поршня ограничен внутренним выступом 15 цилиндра 9, Поршень 11 и второй цилиндр 12, который соединен с ним, свобод ны по отношению к системе. Нажимной элемент в виде цилиндрической трубки 16, длина которой равна внутренней высоте цилиндра 9 за минусом толщины порш ня 11| и диаметр которой несколько меньше внутреннего диаметра выступа 15, может скользить свободно в цилиндре 9 вокруг поршня 13, Фиксирующее кольцо 17 закрывает отверстие 10 между скользящей трубкой 16 и внутренней стенкой цилиндра 9. Цилиндриеская мембрана 18 из упругого материяла асположена герметично внутри цилиндра 9 в части цилиндра, находящейся между выступом 15 и кольцом 17, Пространство между мембраной и цилиндром образует герметиьную цилиндрическую камеру 19, Система питания жидкостью (представлеа на чертеже не полностью) содержит питащую камеру 19, трубопровод 2О, трубопровод Zi., питающую камеру 22, ограниченную закрытым концом цилиндра 9 и поршнем 11, и трубопровод 23, питающий камеру 24, ограниченную во втором цилиндре 12 первым поршнем 11 и вторым поршнем 13, Камеры, 19, 22, 24 регулируемого объема предназначены для содержания жидкости, например масла. Подвижные элементы 1а и 1в (фиг, 1) находятся в контактном положении, поршень 11 находится в основании цилиндра 9 у его закрытого конца. Камера 22 имеет CBoi минимальный объем, а камера 24 - максимальный. Трубка 16 полностью вдвинута в цилиндр 9 и между ней и цилиндрической мембраной 18 сушествует зазор. По трубопроводу 20 в камеру 22 заливают масло, Поршеьш 11 в этом случае отталки вается к другому концу цилиндра до выступа 15, образующего упор,-Масло, содержащееся в камере 24, выводится по трубопроводу 23. В процессе своего перемещения поршень 11 приводит в действие посредством цилиндра 12 трубку 16, которая скользит в цилиндре 9. Амортизирующий элемент 25, н&пример резиновая прокладка, расположен между сюнрванием цилиндра.12 и основанием трубки 16 и предотвращает разрушение этих эл&мектов при их соприкосновении,. Конец трубки, противоположный поршню, упирается в подвижный элемент 1в и раЗдв гает два подвижных элемента {фиг, 2). Когда элементы 1а и 1в максимально удалены один от другого (фиг. 8), заливают мабло по трубопроводу 21 в камеру 19, так чтобы мембрана 18 из упругого материала оказалась сильно прижатой вокруг трубки 16. Затем заливают масло по трубопроводу 23 в камеру 24 дли перемещения первого поршня 11 к основанию первого цилиндра 9. Трубка 16, сильно охваченная мембраной 18, сама удерживает элементы 1а, 1в максимально раздвинутыми (фиг, 4) Для посылки звукового импульса в этом случае достаточно устранить давление в каN le 19, Л ембрана 18, не прижатая более к трубке 16, освобождает последнюю, и под.Бижные элементы 1а и 1в под действием гид ростатического давления, образуюи1егося внут ри устройства, и депрессии, образующейся во внутренней камере, резко сближаются, соэдавая в момент, когда они встретятся, удар, который создает звуковую волну, применяемую в сейсмической разведке. Второй вариант исполнения системы раэдвигания (фиг. 5) содержит первый цилиндр 9, который крепится к одному из элементов 1а, в котором скользит первый поршень 11. Второй цилиндр 12 крепится к первому цилиндру 9. Поршень 13 скользит во втором цилиндре 12 и соединен с первым поршнем общим стержнем 26. Система, образованная обоими поршнями и их стержнем, свободная. Ход первого поршня ограничен выступом 15 внутри первого цилиндра. Нажимной элемент в виде цилиндра 27, длина которого равна внутренней высоте первого цилиндра за минусом тсяшины первого поршня, а диаметр которого несколько меньше внутреннего диаметра выступа 15, может скользить свободно в цилиндре 9, Он направляется с одной стороны выступом 15, и с другой стороны фиксирующим кольцом 17, номешвным на уровне отверстия 1О первого цилиндра, к внутренней камере устройства. Нажимной элемент 27 имеет на своем конце углубление 28, в котором расположен амортизирующий элемент 25. Упругая цилиндрическая мембрана 18 фиксируется между выступом 15 и фиксирующим кольцом 17. Система питания жидкостью содержит тру бопровод 21| который питает камеру 19 меж ду мембраной 18 и стенкой цилиндра 9, трубо,провод 20, который питает камеру 22, ограниченную концом цилиндра 9, протйвоположным отверстию 1 О, с поршнем 11, и трубопровод 29, который питает камеру 30, ограниченную частью второго цилиндра, при легающей к первому цилиндру, и вторым .порш нем 13. Принцип действия устройства в этом варианте исполнения такой же, как и в первом Когда элементы 1а и 1в находятся в кон тактном положении, первый поршень 11 на- ходитсТ в основании цилиндра 9 у его конца противоположного подвижным элементам, Вто рой поршень 13 находится у закрытого конц Второго цилиндра 12, Камера 22 в первом цилиндре имеет свой минимальный объем, а камера 30 во втором цилиндре - максимальный. Нажимной элемент 27 полностью введен в цилиндр, Между цилиндрической стенкой элемента 27 и мембраной 18 существует По трубопроводу 20 запивают масло в камеру 22. Поршень 11 отталкивается к другому концу цилиндра до выступа 15, Амортизатор 25 устраняет прямое соприкоснове-, ние металлических деталей, Конец нажимного элемента 27, прогивоположный поршню 11, упирается в подвижной элемент 1в и раздвигает оба подвиж№1х элемента. Когда эти подвижные элементы находятся в положении максимально раздвинутом, заливают жидкость, например масло, по трубопроводу 21 в камеру. 19. Мембрана 18 сильно упирается в нажимнэй элемент 27, Затем заливают масло по трубопроводу 29 в камеру ЗО, чтобы послать второй , tiopшёнь13.к основанию, второго цилиндра 12, приводя в действие поршень 11, Устройство излучения (фиг. 6-8) соде(жит также два подвижных элемента 1а и 1в. Две кольцевых ленты 2а и 2в из упругого материала крепятся каждая своею внут ренней периферией к внешней периферии одного из подвиж1й,1х элементов. Внешняя периферия каждой ленты крепится к фланцу 4. Гидравлическая система, выполняющая двкжение и блокировку подвижных элементов, соединена с одним из элементов 1а, Она содержит первый цилиндр 9, снабженный с одного конца герметичным дном 31,. и с другого конца - дном с высверленным в нем . каналом 32. Первый поршень 11 и его стержень 26, помещенные внутри цилиндра 9, соединены с дном 31 этого цилиндра. Диаметр первого поршня меньше диаметра первого цилиндра. Стержень 26 первого поршня содержит канал 32, который выходит с одной CTI роны в дно 31 цилиндра 9, а с другой стороны внутри этого цилиндра - через отверстия 33. Поршень 13, диаметр которого точно соотвегс твует меньшему диаметру цилиндра 9 , снабжен полым стержнем 34, внутренний диаметр которого соответствует диаметру поршня 13, и система свободно скользит в этом первом цилиндре вокруг стержня первого поршня. Второй цилиндр 12, открытый с одного конца, крепится этим концом к первому цилиндру со стороны основания 35 по той же продольной оси. Другой конец 12 снабжен основанием 36 с высверленнык; в нем отверстием 37, Основание 36 снабжено внутри цилиндра 12 кольцевьм упором 38. Внутренняя стенка того же цилиндра содержит у конца, который крепится к основанию. 35, выступ 15, соответствующий сужению , диаметра цилиндра. Цилиндр 12 снабжен одним трубопроводам 39, выходящимк концу цилиндра, который крепится к ocHoiiaШ1Ю 35, другим 40, выходящим в основание 36 между упором 38 и отверстием 37. Нажимной элемент 16 свободно скользит внутри двух цилиндров, направляемый стенками канала 32 и отверстия 37. Этот элемент снабжен; выступом 41, диаметр которого нео копько меньше внутреннего диаметра выступа 15, образующим кольцевой клапан, ход которого ограничен основанием 35 первого цилиндра и упором 38 основания 36 второго цилиндра. Нажимной элемент полый и может скользить, вокруг стержня 34 второго поршня, рдан его конец упирается во второй поршен1 .JlSj, а другой конец - в пЬдвижный злемент 1в.. Оба цилиндра 9 и 12 питаются маслом из распределительного масляного устройства. Эта система содержит насос Р, питающий два распределителя Д1 и Д2 ив масляного бака С. Распределитель Д1 управляет рабочей сис темой порщня 11, который содержит трубопровод 42, соединяющий насос Р с распределителем Д1, трубопровод 43, соединяющий распределитель Д1 р каналом 32 в первом цилиндpeJLTpyбoпpoв6д44, соединяющий раопределитель Д1 с внутренней частью первого цилиндра со стороны основания 31, и тру бопровод 45, обеспечивающий возврат масла из распределителя Д1 в бак С. Распределитель Д2 управляет рабочей си темой трубопроводов, соединенной с нажимным элементом 16 и обеспечивающей блокировку и деблокировку подвижных элементов 1а и 1в. Рабочая система содержит трубопровод 46, соедйн$пощий насос Р с распределителем Д2, трубопровод 47, соединяющий рао пределитель Д2 с трубопроводом 39, соедкн ненным с вторым цилиндром, и трубопровод 48, обеспечивающий возврат масла из распределителя Д2 в бак С. Трубопровод 49, снабженный ревесиру1о щим клапаном А, соединяет трубопровод 44, выходящий из распределителя Д1, с трубопроводом 40, соединенньи: с вторым цилинд ром. Вначале устройство находится в положении, показанном на фиг. 6. Подвижные эл&менты 1а и 1в сближены, оба соп)икасают ся с плоской пружиной 50, Втор&Й г;порщень 13 находится у основания tiepBoro цилиндра О, Один конец нажимного элемента 16 при.кат к поршню 11, другой конец упирается в подвижной элемент 1в. Приводят в действие распределитель Д1, который питает маслом через трубопровод 44 камеру nepBOio цилиндра, заключенную между поршнем 11 и основанием 31, который oTTtuiKHBaeT таким образом второй порiiii iib..l3,, приг(одит в действие нажимной aia мент 16, упирающийся в подвижной элемент 1в, вызывая таким образом раздвигание элементов 1а и 1в. В конце хода порщня 11 и нажимного элемента 16выступ 41 упирае- ся в кольцевой упор 38, закрывая выход из трубопровода 39, в котором распределителем Д2 создается атмосферное давление, снижая таким образом ядавление жидкости под выступом 41. В то же самое время распределитель Д1 питает сжатым маслом по трубопроводам 49 и 40 часть второго цилиндра 12, находящуюся между кольцевым выступом 41 и основанием 35 первого цилиндра. Эта часть вт рого цилиндра уже заполнена маслом с ниэК.КЦ давлением в момент запуска в дейотвиа устройства. Нажатие на этот клапан удерживает его прижатым к упору 38, так как сжв тое масло, содержащееся во втором цилиндре 12, не может перетечь в трубопровод 44, удерживаемоетем реверсирующим клапаном А, и система таким образом остается блок рованной,, Затем приводят в действие распределитель Д1 для прекращения питания трубопровода 44 иобеспечения питания по трубопроводу 43 и каналу 32 и отверстиям 33 пространств ва, находящегося внутри стержня 34 и заключенного между поршнями 13 и 11, отталкивая таким образом порщень 11 к основанию 31 первого цилиндра. Масло, находящееся в пространстве первого цилиндра, заключеннбм между поршней 11 и основанием 31 отталкивается по трубопроводу 44 к распредел№телю Д1, затем к блоку С по трубопроводу 40 Реверсирующий клапан А, находящийся на трубопроводе 40, препятствует выходу мао ла из этого трубопровода. Устройство готово для запуска. В момент, выбранный для запуска (фиг. 6 Г, поддерживая- питаниетрубопровода 43 и к&нала 32, приводят в действие распределитель Д2 для того, чтобы он :питаЛ|. трубопроводЫ 47 и 39 кольцевое пространство, заключенное между основанием 36, упором 38 и выступам 41. Нажим масла воздействует на выступ 41 и отрывает его от упора В этот момент давление уравнивается с обей сторон выступа 41, который в связи с этим не упирается больше в упор 38, Приостанавливается питание трубопроводами 47 и 39, нажимной элемент 16 продолжает скользить в обеих цилиндрах, элементы 1а, 1в резко сближаются. Слишком резкий останов в конце хода предупреждается в результате снятия масла между выступом 41 и выступом 15, амортизируя таким образом движение нажимного элемента. Уст юйство возвращается в свое первоначальное положение. Может быть начат новый цикл, Формула изобретения 1. Устройство для излучения звуковых волн, содержащее два элемента, подвижных в двух противоположных направлениях, выполненных из.жесткого материала и герметично связанных между собой кольцевой мембраной, выполненной из деформируемого материала и образующей вместе с вышеназванными элемеНтаыги герметичную полость, автоматические сред ства разводки элементов, включающие первый цилиндр, связанный с одним из подвижных элементов, второй цилиндр, первый поршень второй поршень, сечения которых соответс твуют сечениям первого и второго цилиндров соответственно, и средства питания цилиндров текучей средой под давлением, съемные средства для удержания обоих элементов в разведенном положении к средства для создания внутри полости давления, величина которого намного меньше давления снаружи полости, отличающееся тем, что, с целью повышения прочности устройства, съемные средства для поддержания подвижны элементов содержат толкатель, жестко соединенный с первым поршнем только в одном направлении перемещения, имеющий стенку, устроенную таким образом, чтобы она под действием давления жидкой среды была прижата к стенке, жестко соединенной с первым . цилиндром, и амортизатор, рвстцтложеиный между толкателем и автоматической системой разводки, 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что первый поршень соединен со вторым цилиндром, причем его внутреннее сечение соответствует сечению второго поршня, а толкатель расположен между первым и вторым цилиндрами. 3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что стенка, соединенная с первым цилиндром, представляет собой стенку упругой мембраны, прикрепленной к стенке первого цилиндра, и составляет с ней камеру с переменным объемом, окружающую внутреннюю стенку толкателя. 4.Устройство по П.1, отличающееся тем, что стенка, соединенная с толкателем, представляет собой клапан, соединенный с внутренней стенкой толкателя, а стенка первого цилиндра представляет собой стенку полого кольцевого упора, причем среде тва питания цилиндров соединены с внутренней полостью первого цилиндра и с BHyTpeJfним объемом упора. 5.Устройство по П.4, отличающееся тем, что клапан соединен с, заплечиком первого цилиндра, сечение которого несколько больше сечения клапана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент Франции № 216О325, ,Ь, G-01 V 1/00, 10.11.71.

f:yyS;yyyf f f Sfffy yy:: :f$Sf .....,,..,... ,..

20

23

22

$$ :$ S $$$$ $:$$$$$$$$ $ Фиг. 2

23

20 - Фиг. 3

20 ,

22 -

/а

Фиг

Фиг. 7