Гидравлический источник сейсмических сигналов Советский патент 1980 года по МПК G01V1/14 

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ .СИГНАЛОВ

Изобретение относится к геофизике, а именн к гидравлическим устройствам для возбуждения сейсмических сигналов. Известен источник с гидравлическим приводом, выполненным в виде плунжера передающего земле повторяющиеся усюшя, достаточны для создания в грунте колебаний повышенной интенсивности. В качестве инертной массы применена устанавливаемая над плунжером платфор ма с балластом 1. Недостатками такого источника являются низкая производительность и необходимость иметь гидронасос с большим разовым расходом жидкосгл. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гидравлический источник сейсмических сигналов, содержаощй гидронасос, блок управления и исполнительный меха нюм, содержащий гидросистему, клапан, рабочий орган с порщнем, корпусом и опорной шш той, гидррпневмоаккумулятор, соединенный через клапан с силовой гидравлической полостью 2. Однако наличие однокаскадного клапана обеспечивающего большие мгновенные расходы 800-1500 я/с за время в пределах 5-15.мс (эффективное время воздействия опорной плиты на грунт), приводит к увеличе1шю проходных сечений щелет и, как следствие, к увелк {ению общих размеров и массы клапана. В соответCTBffif с этим требуются и большие усилия, необходимые для перестановки подвижных эпеме{ггом клапана, вызванные значительным трением, инерционностью, осевыми и боковыми неуравиовещеиными силами, снижающими быстродействие клапана. Кроме того, в таких источниках наблюдаются большие потерт давления в клапане и соединительных трубопроводах. Указанные недостатки источника приводят к снижению скорости перемещения опорной плиты, к трудности регулирования величины ускорения и длительности импульса, утфавлеиия и синхронизации работы ряда источников, к ухудшению статических и динамических характе{едстик всего устройства. Для улучшения динамических характеристик устройстваклапан выполнен в виде торцового уплотнения, а силовая гидравлическая нсхлость сое;гннена дополнительным каналом, в .котором установлен сервоклапан, с гидросистемой через ;1рмпферную полость, образованную корпусом и поршнем. На чертеже дано схематическое изображение гидравлического источника сейсмических сигнаГидравлический источник сейсмических сигналов содержит гидронасос 1, являющийся источником гидравлической энергии, поршень инертную массу 2, корпус 3 с опорной плитой 4, контактирующей с геологической средой, силовую гидравлическую полость 5, образованную порщнем 2 и корпусом 3 с опорной плитой 4, соединенную клапаном 6 с гидрополостью 7 гидропневмоаккумулятора 8, демпферную полость 9, образованную поршнем 2 и корпусом 3, электрогидравлический сервоклапан 10, соединяющий черезканал 11 демпферную полость 9 с силовой гидравлической полостью 5, золотниковые распределители 12 и 13 с электромагнитным управлением, обеспечивающие через каналы 14-15 зарядку гидрополости 7 гидропневмоаккумулятора 8 рабочей жидкостью и соединение силовой гидравлической полости со сливной магистралью 16, канал 17, соединяющий демпферную полость 9 с нагнетательно магистралью 14, реле 18 давления, предназначенное для контроля давления в гидросистеме, блок управления 19, связанный линиями связи 20, 21, 23 с гидроаппаратурой управления. Устройство работает следующим образом. В исходном положении золотниковый распр делитель 13 соединяет силовую гидравлическую полость 5 со сливной магистралью 16, при этом электрогидравлический сервоклапан 10 запирает канал И, соединяющий демпферную полость 9 с силовой.гидравлической полостью а золотниковый распределитель 12 разъединяет каналы 14 и 15. От источника гидравлической энергии гидронасоса 1 по каналам 14 и 17 рабочая жидкость подается в демпферную полость 9. С повышением давления в демпферной полости 9 клапан 6, выполненный в виде связанных соответственно с поршнем 2 и опор ной плитой 4 уплотняющих кольцевых поясков разобщает силовую полость 5 и гидрополостъ 7 гидропневмоаккумулятора 8. При достижении давления в демпферной полости 9 заданной величины срабатывает реле 18 давления, обеспечивая команду с блока управления 19 по линии связи 20 на переключение золотникового распределителя 12, соединяющего канал 14 через канал 15 с гидрополост 7 гидропневмоаккумулятора 8. Происходит зарядка гидропневмоаккумулятора, при этом воз можные уте-гки рабочей жидкости через клапан 6 и сервоклапан 10, поступающие в силовую 04 гидрополость 5, отводятся по магистрали 16 на слив. Величина давления рабочей жидкости в гидрополости 7 контролируется реле 18 давления. При достижении необходимого давления в гидрополости 7 сигнал от реле 18 давления по линии связи 21 поступает на блок управления 19. Устройство готово для производства импульсного воздействия. По команде с блока управления 19 золотниковые распределители 12 и 13 запирают соответственно нагнетательный канал 15 и сливную магистраль 16, а быстродействующий сервоклапан 10 соединяет через канал 11 демпферную полость 9 с силовой полостью 5. Резкое повышение давления в силовой полости 5 первоначальное относительное смещение поршня 2 и опорной плиты 4 (вследствие разности площадей демпферной и силовой гидравлической полостей), жестко связанной с клапаном 6 в результате чего происходит разуплотнего1е клапана 6, а гидрополость 7 гидропневмоаккумулятора 8 соединяется с силовой полостью 5. В работу включается гидропневмоаккумулятор 8 основной источник расхода рабочей жидкости. Под действием упругих сил сжатого газа, находящегося в газовой полости гидропневмоаккумулятора 8 через разделительную диафрагму, рабочая жидкость из гидрополости 7 вытесняется через клапан 6 в силовую полость 5, оказывая импульсное воздействие через опорную плиту 4 на геологическую среду, а поршень 2, являясь реактивной массой, перемещается в противоположном (относительно корпуса 3 с опорной плитой 4) направлении. Величина относительного перемещения поршня 2 и корпуса 3 с опорной плитой 4 определяется величиной емкости гидропневмоаккумулятора 8 и активной площади силовой полости 5. Кинетическая энергия порщня 2 гасится за счет повышения давления в демпферной полости 9 (в результате дросселирования рабочей жидцсости через канал И). Эффективность демпфирования регулируется при помощи сервоклапана 10, изменяющего по необходимому закону величину проходного сечения канала 11. Для воспроизведения последующих импульсов воздействия золотниковый распределитель 13 по команде с блока управления 19 открывается, соединяя силовую полость 5 со сливной магистралью 16, а сервоклапан 10 запирает канал 11 и происходит повторение уже описанных действий. Предложенный гидравлический источник сейсмических сигналов обладает значительно лучшими динамическими характеристиками, что обусловлено применением двухкаскадного клапана, у которого первый каскад представляет собой аыстродействуютций сервоклапан с ограниченным