Способ изготовления скважинного магнитострикционного преобразователя Советский патент 1982 года по МПК H04R15/00 

151) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СКВАЖИННОГО

:МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

1

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано для изготовления электроакустических преобразователей для скважинных приборов акустического , каротажа.

Известен способ изготовления магнитострикционных преобразователей из магнитострикционных металлов и сплавов путем формирования магнито- to провода слоистой конструкции, по которому слои магнитострикционного материала изолируют и скрепляют между собой склеивающий веществом l.

Недостатком данного способа из- is готовлен 1Я является то, что наличие склеивающей прослойки между слоями магнитострикционного материала приводит к тому, что энергия электромагнитного звукового поля, возбуждаю- 2о щая механические колебания магиитопровода преобразователя,, частично затрачивается на потери, возникаю- щие при деформации слоев склеивающего и изолирующего вещества, что снижает КПД преобразователя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления магнитострикционных металлов и сплавов, заключ дащийся в выполнении магнитопровода в виде чередующихся слоев магнитострикционного металла (сплава) и склеивающего изолирующего вещества, например, эпоксидного компаунда, с нанесенной обмоткой возбуждения 2j.

Однако данный способ не устраняет полностью отрицательного воздействия склеивающего вещества на величину КПД преобразователя.

Цель изобретения - повышение КПД магнитострикционного преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления скважинного магнитострикционного преобразователя , заключающемся в выполнении магнитопровода в виде чередующихся слоев магнитострикционного металла (сплаЬа) и склеивающего изолирующего вещества, преимущественно эпоксидного компаунда, с последующего нанесения обмотки возбуждения, затвердевания скрепляющих изолирующих слоев осуществляют в течение не менее 3;0 ч причем в процессе затвердевания на формируемый магнитопровод наносят обмотку возбуждения и возбуждают преобразователь пропусканием импульсов тока на частоте его механического резонанса, при это материал магнитопровода доводят до магнитострикционного насыщения. При затвердевании скрепляющего вещества между слоями магнитострик-. ционного материала в течение 30 ч и более при одновременном возбуждении в магнитострикционном материале механических колебаний в течение всего времени затвердевания, сопротивление склеивающего слоя деформациям, сопровождающим механические колебания в пределах амплитуды, при которой совершалось затвердевание, уменьшается до пренебрежимо малой в личины. Таким образом, энергия элек тромагнитного или звукового поля, возбуждающая механические колебания затрачивается на поддержание колеба ний в магнитострикционном материале и практически не затрачивается в { склеивающем и изолирующем слое, что и приводит к возрастанию КПД преобразования указанной энергии. Способ реализуется следующим образом. Штампованные заготовки из магнитострикционного материала отжигают в вакууме, или в атмосфере водорода покрывают склеивающим веществом и собирают в магнитопровод. Состав склеивающего вещества должен быть таким, чтобы его затвердевание осуществлялось в течение 30 и более часов. В процессе затвердевания склеивающего вещества на магнитопро вод наносится обмотка возбуждения и подключается к источнику мощных импульсов тока, возбуждающих преобразователь на частоте механического резонанса, причем материал магнитопровода при возбуждении доводится до магнитострикционного насыщения. Преимуществом предлагаемого способа является значительное увеличен КПД за счет снижения влияния склеи ющего вещества при отсутствии нару шения его скрепляющих свойств. Примером выполнения предложенного способа изготовления магнитострикционного преобразователя является технология изготовления излучателей звуковых колебаний для гидроакустических маяков, предназначенных для обозначения мест рыбных скоплений в условиях океанического промысла. Пример. Из прокатанной полосы магнитострикционного материала вырезалась лента шириной ZBIO м, обезжиривалась, свертывалась.в виде неплотной многослойной спирали в цилиндрическую заготовку и помещалась в вакуумную печь для отжига. Отжиг осуществляется в течение 10 ч при ,. после чего, спираль охлаждалась вместе с вакуумной печью со скоростью до комнатной температуры. Затем спираль помещалась в склеивающий компаунд, который, за счет неплотной намотки спирали, смачивал поверхности магнитострикционного материала. Далее спираль вручную уплотнялась в цилиндр с возможно меньшим зазором между витками магнитострикционного материала с таким расчетом, чтобы средний диаметр магнитопровода был равен 75-10 м, после чего поверхность заготовки покрывалась слоем фотопластовой ленты, на которую наносилась обмотка возбуждения с числом витков равным Во. В указанную обмотку с целью получения остаточной намагниченности в магнитоПроводе подавался кратковременный импульс тока величиной 40 А, после чего обмотка подключалась к источнику однополярных импульсов тока величиной ЮА, возбуждающих магнитопровод на частоте 20 кГц. Склеивающий компаунд при работающем преобразователе подвергался медленному затвердеванию в течение 1,5-2 сут. Изготовленный таким образом излучатель с высотой 2510 м, наружным диаметром 87-10 м и внутренним диаметром 65 Ом обеспечивал кругЪвую диаграмму направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях при работе на частоте 20 кГц и создавал давление в водной среде 2500 Па на расстоянии 1 м от излучателя при затратах электрической энергии 80 Вт. Измерения, проведенные на 50 шт аналогичных по назначению магнитострикционных преобразователях завода Геофизприбор, выпускаемых промышленностью серийно для сквджинных приборов акустического каротажа СПАК-2М прх такой же потреблении электрической энергии 80 Вт создавали звуковое давление на частоте меха-нического резонанса 800±200 Па при измерениях на расстоянии 1 м. Излучаемая мощность, рассчитанная по создаваемому звуковому давлению равна 3,37 Вт для излучателя завода Геофизприбор и Р2.52 Вт для преобразователя, выполненного по предлагаемому способу Отношение излучаемых мощностей при одной и той же потребляемой электрической мощности дает увеличение КПД 52:8, Как видно из приведенных данных, КПД преобразователя, выполненного по предлагаемому способу, превышает КПД аналбгичных по назначению преобразователей, выпускаемых промышленностью, не менее чем в 5 раз. формула изобретения Способ изготовления скважинного магнитострикцирнного преобразователя путем сборки магнитопровода в виде чередующихся слоев магнитострикционного металла (сплава) и склеивающего изолирующего вещества преимущественно эпоксидного компаунда, и последующего нанесения обмотки возбуждения , отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД преобразователя, затвердевание скрепляющих изолирующих слоев осуществляют в течение не менее 30 ч, причем в процессе затвердевания на формируемый магнитопровод наносят обмотку возбуждения и возбуждают преобразователь пропусканием импульсов тока на частоте его механического резонанса, при этом материал магнитопровода доводят до магнитострикционного насыщения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Камп Л. Подводная акустика, М. , 1Мир, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР N 53938, кл. Н О Р 15/00, 1975 (прототипЗ.