Пневматический источник сейсмических сигналов - "импульс Советский патент 1979 года по МПК G01V1/02 

Изобретение относится к области разведочной геофизики, а именно к пневматическим источникам для сейсмической разведки на море.

Известен источник сейсмического сигнала, содержащий камеру высокого давления, подвижный поршень и электромагнит, Вкоторон подвижный полый поршень в верхней части имеет отверстие с седлам вокруг него, а якорь электромагнита снабжен подпертым пружиной клапаном (1).

Основным недостатком такого источника (1) является присутствие в конструкции электропневмоклапана, который не отвечает условиям работы в морской воде, сложен по конструкции, требует дополнительных технических решений по герметизации его, специальной очистки подающегося воздуха, поглощению конденсата, сбросу избытка отработанного газа.

Наличие в конструкции клапана пружи лы, первоначальная деформация которой в каждом источнике различна, не гарантирует постоянного времени срабатывания.

Кроме того, поскольку в зоне крайних уплотнений источника диаметры не равны, то система поршень-цилиндр не уравновеше.на и следовательно, поршню при вскрытии камеры необходимо преодолевать упругость газа, что сказывается на скорости срабаты.вания.

В пневматическом источнике сейсмических сигналов, содержащем щток, цилиндр и пневмоканал, его вскрытие производится с помощью телескопического устройства, позволяющего расположить исполнительный механизм источника в максимальной близости от электромагнита (2.

Источник {2J, обеспечивая по сравнению с источником (ij сокращение времени срабатывания также в силу наличия телескопического устройства и якоря электромагнитапри больших габаритах,-не позволяет достигнуть необходимой степени синхронизации.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является пневматический источник сейсмических сигналов, содержащий источник избыточного давления цилиндр, шток с поршнями и электромагнитный пневмоклапан 3.

Источник 3 состоит из двух камер высокого давления - верхней, управляющей камеры и. нижней - рабочей камеры. В исходном положении обе камеры закрыты снусковым поршнем и iiopiiineM пг стрсла. соедипенными (1б1цим iiiTOKOM и образующим челночный клапан. Сжатый )оздух под высоким лавлением попадает в (верхнюю камеру по илаягу от компрессора, и проходит в нижнюю камеру через отверстие в штоке. Обе камеры закрыты, так как площадь верлнего, спускового поршня больше площади поршня выстрела, поэтому возникает результирующая сила, направленная вниз и удерживает поршни в крайнем нижнем положении. Для производства «выстрела электрический импульс приводит в действие электромагнитный клапан открывающий канал, ведущий под основание спускового поршня. Сжатый воздух в основании спускового порщня нарушает равновесие, сил. Челночный клапан открывает нижнюю камеру, сжатый воздух резко вырывается в воду через четыре отверстия выполненные в цилиндрической стенке пушки. Поскольку в источнике 3 сжатый воздух выбрасывается в окружающую среду лишь через отверстия, выполненные в стен ке неподвижного цилиндра, то излучаемый импульс оказывается недостаточно мощным. Так как площадь верхнего спускового порщня больше площади порщня при выстреле, возникает результирующая сила, которую при вскрытии камеры необходимо преодолевать, что сказывается на мгновенности вскрытия камеры. Цель настоящего изобретения заключается в устранении указанны недостатков, а именно - в обеспечении сокращения времени срабатывания излучателя и уменьшении величины разброса этого времени. Поставленная цель достигается за счет того, что цилиндр выполнен с возможностью перемещения относительно штока с поршнем, причем диаметры крайних поршней з зоне уплотнений равны и больше диаметра порщня, размещенного между крайними пор шнями, а .одна из двух сообщаемых между собой, камер, образованных цилиндром, щтоком и поршнями, -соединена с источником избыточного давления, с которым также соепинена рабочая полость электромагнитного пкевмоклапана, размещенного соосно на одном из крайних поршней, выполненном с кольцевымyctyiiOM, 11ричемпоЛОсТь б свою очередь соединена с торцом цилиндра, который упирается в кольцевой уступ; что якорь электромагнитного пневмоклапака выполнен в виде, металлического диска с .завальцованным шариком и установлен в полости пневмоклапана так, что шарик обращен по направлению истечения газа. На Чертеже приведена принципиальна схема пневматического источника сейсмических сигналов. Он состоит из штока 1 подвижного of носи тельно штока цилиндра 2 уплотнений 3, 4 и электромагнитного пневмоклапана 5, содержащего ектромагнит 6 и якорь электромагнита 7 в виде металл ческ()го диска с запрессованным шариком 8 и вкладыша 9, образую1цего с (иарнком 8 шаровой затвор. Шток 1 в крайних и средней частях tiepeходит R поршни 10, 11, 12, причем в вер.хней и нижней части поршни 10, 1 1 равны в зоне уплотнений 3, 4 и больше диаметра поршня в средней части 12. Один и.ч крайних поршней II выполнен с кольцевыми уступами 13,-в который в пневмоисточиике упирается торец цилиндра 2. Цилиндр 2и щток 1 с поршнями Ш и 12 образует две. камеры 14, 15 сообщающихся друг с другом. Одна из камер соедиггена каналом 16 с источником избыгочрого давления 7, с которым через канал 18 соединена и рабочая полость 19 электромагнитного пкеа.моклапана 5, причем последняя в свою очередь соединена каналом 20 с полостью 2 у торца цил;{ндра 2. Якорь 7 электропневмоклапана 5 представляет собой металлический диск, с од.-, ной стороны которого завальцован ширин 8, установлен в полости 19 электропневмоклапана, при этом шарик 8 обращен по направлению истечения газа. Пневматический источник сейсмических сигналов соглас ю настоящему изобретению работает следующим образом. Сжатый воздух из источника избыточного давления 17 через каналы 18, J6, 22 поступает в полости 14, 15, 19 - соответственно рабочие объемы пневмоисточника и электропневмоклапана. Соотнощение диаметров верхнего и среднего поршня 10, 12 тако.во, что первая порция газа в полости 14 плотно прижимает цилиндр 2 в исходном положении к поршню I - к:кольцевому уступу 13 на штоке 1. Так как диаметры на уровне уплотнителей 3 и 4 равны, цилиндр .2 при окончании заполнения объема 5 находится в уравновешенном состоянии. Якорь электромагнита 7, металлический диск плотно прижат в исходном положении за счет разности плош.адей в верхней части диска и его нижней части, равной площади шарового затвора 8, 9, герметизирующего выходное отверстие из полости 19. При подаче имп ульса тока в обмотку электромагнита 6, последний притягнвает металлический диск якоря 7 и шаровой затвор- 8, 9 разгерметизирует отверстие, связанное с помощью шести каналов 20 с кольцевь1м устуЬом 13 на порщне II штока I. С катый газ, .действуя на значительную площадь уступа 21 резко перемещает цилиндр по направлению к поршню 10., Полость 15 вскрывается, газ выбрасыювается в окружающую среду, излучается упругий импульс. После «выстрела за счет уменьшения давления газа в полости 15 и сохранения давления газа в полости 14 цилиндр 2 тормозится, двигается в обратном направлении и занимает исходное положение, цикл окончен, Мневматический источник готов к повторной работе. 1 kv скольку ирн заполнении источника воздухом цили11др 2 находится в уравновешенном состоянии, так как никакЯе силы, кроме собственного веса и силы трения в уплотнениях 3. 4 перед вскрытием па него не дей ствуют. Поэтому для приведения цилиндра в движение достаточно небольшого усилия, которое приводит к «мгновенному разуплотч нению рабочего объема, причем по всему диаметру, что способствует повышению КПД источника.

Таким образом, устройство, согласно настоящему изобретению, является источником сейсмических сигналов, в котором обеспечена «мгиовенность и стабильность его вскрытия после срабатывания клапана 5, а благодаря этому удается получить более качественный сейсмический материал, обеспечивающий больщую глубину исследований.

Формула изобретения

I. Пневматический источник сейсмических сигналов, содержащий источник избыточного давления цилиндр, щток с поршнями и электромагнитный пневмоклапан, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени срабатывания и уменьшения величины разброса этого времени, цилиндр выполнен с возможностью перемещения относительно штока с поршнями, причем диаметры крайних поршней в а)оне уплотнения равны и больше диаметра поршня, размешенного .между крайними поршнями, а одна из двух сообщаемых между собой камер, образованных цилиндром и штоком с поршнями, соединена с источником избыточного давления, с которым также соединена рабочая полость электромагнитного пневмоклапана, размещенного, соосно на одном из край: них поршней, выполненным с кольцевым ус g тупом, причем рабочая полость, в свою очередь, соединена с торцом цилиндра, который упирается в кольцевой уступ.

2.Источник по п. 1, отличающийся.тем. что якорь электромагнитного пневмоклааана выполнен в виде металлического диска с завальцованным шариком и установлен в рабочей полости пневмоклапана так, что шариком обращен по направлению истечения газа.

Источники информации, принятые во вни-. мание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 438961, кл. G 01 V 1/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 548815, кл. G 01 V 1/02, 1972. 3. Источники возбуждения сейсмических волн при морской сейсморазведке за рубежом. Обзоры зарубежной литературы ВНИОЭНГ. М.. 197,с. 16.