Пневматически управляемое устройство для генерирования акустических импульсов в жидкой среде

 

Изобретение относится к аппаратам для генерирования сейсмических импульсов в воде. Целью изобретения является упрощение конструкции и облегчение обслуживания сейсмоисточ-- ника. Пневматически управляемое устройство дпя генерирования акустических импульсов в жидкой среде состоит из генератора акустических импульсов , имеющего две соосные цилиндрические камеры, в которых помещены подвижные сердечники -с двумя поршнями каждый, причем нижний сердечник выбрасывает в окружающую среду жидкостную струю под высоким давлением, и пневматически управляемый распределительный клапан, состоящих из трех соосно расположенных цилиндрических камер и сердечника, имеющего три цилиндрические части, соответствующие камерам клапана, а также системы трубопроводов и вспомогательных устройств. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. i (У) с со о 4 vj У1 --1 см

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1и (In

<511 4 С 01 V 1/04, 1/137

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/3 „

H flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3743760/24-25 (22) 24.05.84 (31) 498013 (32) 25.05.83 (33) US (46) 15.04.87. Бюл. Р 14 (75) Адриен Поль Паску (FR) (53) 550.83(088.8) (56) Патент США У 4.185714, кл. 181-120, опублик. 1980.

Патент CIIUIh. У 4.303141, кл. G 01 V 1/137, опублик. 1981. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕ

СКИХ ИМПУЛЬСОВ В ИЩКОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к аппаратам для генерирования сейсмических импульсов в воде. Целью изобретения является упрощение конструкции и облегчение обслуживания сейсмоисточ= ника. Пневматически управляемое устройство для генерирования акустических импульсов в жидкой среде состоит из генератора акустических импульсов, имеющего две соосные цилиндрические камеры, в которых помещены подвижные сердечники с двумя поршнями каждый, причем нижний сердечник выбрасывает в окружающую среду жидкостную струю под высоким давлением, и пневматически управляемый распределительный клапан, состоящих из трех соосно расположенных цилиндрических камер и сердечника, имеющего три цилиндрические части, соответствующие камерам клапана, а также системы трубопроводов и вспомогательных устройств. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1 13047

Изобретение относится к сейсмо-. разведке, к средствам для генерирования акустических импульсов в воде.

Целью изобретения является упрощение конструкции и облегчение обслуживания.

На фиг. 1 приведен вертикальный разрез акустического генератора, первый сердечник показан в положении готовности к выстрелу; на фиг.2 — то 10 же, когда. первый сердечник в крайней нижней точке своего движения, и жидкая "пуля" выбрасывается с высокой скоростью в окружающую воду;на фиг.3— то же, когда второй сердечник движет- 15 ся вниз; на фиг.4 — то же, когда второй сердечник находится в крайней нижней точке и запирает первый сердечник; на фиг.5 — сомкнутые первый и второй сердечники в процессе соверше- 2О ния возвратного движения; на фиг.о пневматический клапан.

Устройство 1 управляется только сжатым воздухом и состоит из акусти- 25 ческого генератора 2, который создает акустический импульс в окружающей воде 3 посредством жидкостной:

"пули" 4, выбрасываемой с очень большой скоростью и образующей жидкост- 33 ную струю 5, летящую по направлению

6 (фиг.1 и 2).

Генератор 2 состоит из цилиндрического корпуса 7, который имеет внутри расточки малого 8 и большого 9 диаметров. Корпус 7 снабжен верхним

10 и нижним 11 днищами. В днище 11 имеются поршневые седла 12 и выходной (выхлопной) канал 13, погружаемый в воду.при работе. Верхнее дни- 40 ще 10 снабжено проходом l4.

Внутри расточек 8 и 9 смонтированы подвижные первый 15 и второй 16 сердечники (фиг.1-2). Пневматическая установка 17 (фиг.б) вместе с трех- 45 ходовым клапаном 18 попеременно управляет первым 15 и вторым 16 сердеч-. никами, заставляя их двигаться сов местно или относительно друг друга, Первый сердечник 15 состоит из нижнего поршня 19, верхнего главного поршня 20 и соединительного 21.

Оба поршня имеют уплотнительные кольца 22 (фиг,1-2). Второй сердечник

16 тоже состоит из нижнего поршня

23, образующего проход 24, верхнего поршня 25 и соединительного вала

26, снабженного внутри цилиндрической расточкой 27. Поршни 20, 23 и

57 2

25 также смонтированы внутри полостей,образуемых расточками 27, 8 и 9 соответственно, и тоже подвижны и снабжены уплотнительными кольцами.

Расточка 8 образует камеру 28 между днищем 11 и поршнем 19. Главная камера 29 образуется между поршнем 23 и 25 и корпусом 7 с расточкой 9. Днище 11 и поршень 23 образуют поршневые седла 12 и 30 (фиг.12) соответственно. Днище 11 работает как стопор для поршня 19, а следовательно, и для поршня 23.

Внутри расточки 27 и ниже поршня

20 образуется спусковая камера 3 1.

Внутренний проход 32, идущий сквозь поршень 25 в камеру 31, соединяется с внутренним проходом 33, ведущим сквозь поршень 25 в камеру 29, посредством управляемого соленоидом клапана 34,,смонтированного внутри расточки рукава 35, который непосредственно исходит иэ поршня 25, как бы удлиняя его. Рукав 35 подвижно помещен в проходе 14 и снабжен уплотнением.

По электрическому кабелю 36 периодически подаются управляющие импульсы на соленоид клапана 34. Камера

29 непосредственно связана с пневмоустановкой 17 через внешнюю линию 37.

Возвратная камера 38 образуется между поршнем 25 и верхним днищем 10 (фиг.3). Корпус 7 с расточкой 8 формирует вентиляционную камеру между поршнями 19 и 23 (камера .39) . Эта камера соединяется с пневматическим клапаном 18 через внутренний проход

40, который тянется продольно через весь сердечник 16 (фиг.3).

Когда камера 39 сокращается до своего наименьшего размера (фиг.1, 4 и 5), она начинает вентилироваться во внешнее пространство через нормально закрытый клапан 34, который механически открывается в этот момент, и внутреьний продольный KJIB пан 41. Клапан 42 монтируется внутри поршня 23 и снабжен плунжером 43, проходящим сквозь отверстие в седле клапана 42. Сам клапан снабжен уплотнением.

На фиг.б пневматическая установка 17 имеет воздушный компрессор 44, который снабжен на. выходе регулятором 45 давления, соединенным непосредственно с резервуарной камерой

29 через линию 37. Трубопровод 40

3 13047 соединяет клапан 18 с вентиляционной камерой 39. Клапан 18 состоит иэ корпуса, имеющего расточки 46, 47 и 48; в которых по ходовой посадке помещены поршни 49, 50 и 51 соответственно. Эти три поршня формируют вместе сердечник 52 клапана 18. Поршни 49 и 50 снабжены кольцевыми уплотнениями, тогда как поршень 51 уплотнения не имеет и передвигается 10 внутри расточки 48 с некоторым зазо.— ром.

Над поршнем 49 образуется верхняя камера 53 и ниже поршня 50 — нижняя камера 54.Верхняя камера 53 постоян- 15 но соединена с пневмоустановкой 17 через осевое отверстие 55, диаметральные отверстия 56, трубопровод 57 и линию 37. Нижняя камера 54 постоянно соединена с вентиляционной камерой 20

39.через линию 40, а камера 48 — с возвратной камерой 38 через трубопровод 58.

Когда сердечник 52 находится в своей самой нижней позиции (фиг.1 и 25

6), его центральный поршень 51 плотно сидит на нижнем седле 59, а верхнее седло 60 свободно, благодаря че— му возвратная камера 38 вентилируется в окружающее пространство через 30 трубопровод 58, камеру 48 и трубку 61.

Когда сердечник 52 находится в своей крайней верхней позиции (фиг.2) поршень 51 плотно садится на верхнее седло 60 и освобождает нижнее седло

59, в результате чего возвратная камера 38 отсоединяется от окружающей среды и присоединяется к пневмати — 40 ческой установке 17 через проход 58, камеру 48, проход 57 и линию 37. Та— ким образом, клапан 18 соединяет возвратную камеру 38 или с окружающей средой посредством проходов 58 и 61, или с пневматической установкой 17 через проходы 58, 57 и линию 37.

Когда вентиляционная камера 39 уменьшается до своего наименьшего объема (фиг.1, 4 и 5), плунжер 43 поднимается и поднимает клапан 42.

Таким образом, камера 39 вентилируется в окружающую среду через клапан 42 и канал 41, а нижняя камера

51 клапана 18 тоже вентилируется, в окружающую среду через трубопровод

40, вентиляционную камеру 39, клапан 49 и канал 41. Камера 31 постоянно соединена с каналами 4 1 че57 4 рез проточное отверстие 62 над поршнем 25 (фиг.2)

Цпя подгбтовки генератора к выстрелу сжатый воздух подается в линию 37, проходы 57, 56; 55 и камеры

29 и 53. Сердечник 52 под приложенным сверху давлением занимает крайнее нижнее положение, чем подключает возвратную камеру 38 к окружающей среде через проход 58, камеру 48 и вентиляционную трубку 61.

Устройство работает следующим образом.

На фиг.1 генератор 2 показан готовым к выстрелу. B этом положении сердечник 52 находится в крайней нижней позиции. Сжатый воздух находится в камере 29, а соленоидный клапан закрыт.

Когда пусковой электрический импульс пропускается по линии 36 (фиг.2), клапан 34 открывается на время прохождения импульса, соединяя камеры 29 и 31. В этот момент сжатый воздух иэ камеры 29 попадает в камеру 31 и начинает давить на поршень

20. Как только поршень 20 сдвинется со своего места в крайней верхней точке, немедленно нарушается герметичность между конусом 63 и уплотнением седла нижнего поршня. Площадь, на которую воздействует давление, мгновенно увеличивается и становится равной всей площади сечения поршня 19 ° Вследствие этого сердечник

15 резким рывком идет вниз.

В этот же момент сердечник 15 отделяется от сердечника 16 и сжатый воздух из камеры 29 заполняет камеру 39, а плунжер 43 двигается вниз, закрывает клапан 40 и камера 39 запирается. После этого сжатый воздух из камеры 29 перестает дросселироваться в воду.

Как только сердечник 15 завершает свой удар, жидкостная "пуля", находившаяся внутри камеры 28, выбрасывается с очень высокой скоростью и образует жидкостную струю с высоким внутренним давлением, которая, взрываясь, создает акустиче кий импульс в окружающей воде.

При движении сердечника 16 вниз клапан 34 нормально закрыт до конца движения вниз сердечника 15. Камера

39 получает сжатый воздух из камеры

29 и подает его в нижнюю камеру 54 клапана 18 через проход 40 (фиг.6).

5 1304757 6

f0

Когда поршень 19 уплотняется кони-25

50

Поскольку площадь сечения поршня 50 больше, чем площадь сечения поршня

49, создается усилие, движущее сердечник 52 вверх, Двигаясь, сердечник 52 достигает крайней верхней позиции и поршень 5 1 плотно садится на седло 60.

Проход 58 и камера 48 отсоединяются от вентиляционной трубки 61. В результате возвратная камера 58 также начинает отсоединяться от окружающей среды 3 и присоединяется к пневматической установке 17 через проход

58, камеру 48, проход 57 и линию 37.

Сжатый воздух из компрессора 44 начинает поступать в возвратную каме» ру 38. Площадь сечения верхнего поршня сердечника 16 подбирается такой, чтобы, когда давление в камерах 29, 39 и 38 уравнивается, возникала сила, движущая сердечник 16 вниз (фиг.3) который садится на первый а сердечник 15, открыая тем самым клапан 42 (фиг.6). ческой поверхностью 63, камера 39 полностью провентилируется в окружающую среду через открытый клапан 42 и .канал 41. В это же время воздух из камеры 3 1 продолжает медленно стравливаться в окружающую среду через проходы 62 и 41 в поршне 25, При обратном движении сердечников

15 и 16, когда клапан 34 закрыт, камера ?9 заполняется сжатым воздухом через линию 37. С открытым клапаном

42 вентиляционная камера 39 и нижняя камера 54 клапана 18 через канал 41 вентилируются в окружающую среду, что позволяет сердечнику 52 передвинуться в крайнюю нижнюю позицию, в то время как возвратная камера 38 начинает отсоединяться от пневматической установки 17 и переключаться на окружащую среду.

Сжатый воздух, содержащийся в воз вратной камере 38, будет вентилироваться в окружающую среду. Когда камера 38 полностью провентилируется, сЬмкнутые вместе первый и второй сер— дечники 15 и 16 возвратятся в свои крайние верхние позиции (фиг.5) вследствие разницы в площадях поршней 23 и 25. Генератор 2 теперь снова готов к следующему циклу работы. . Компрессор 44 и пневматически управляемый клапан 18 присоединяются к генератору 2 и компрессор подает

40 сжатый воздух в главную камеру 29.

Нормально закрытый, электрически управляемый клапан 34 подсоединен между главной камерой 29 и спусковой камерой 31. После срабатывания клапана 34 сжатый воздух из главной камеры 29 устремляется в спусковую камеру 31 и резко продвигает первый сердечник 15, что приводит к выбрасыванию жидкостной пули и формированию жидкостной струи

Пневматически управляемый клапан 18 подает сжатый воздух от компрессора 44 в возвратную камеру 38, вызывая движение второго сердечника 16 по направлению к сердечнику

15 и к эапиранию его, чем прекращает доступ сжатого воздуха в главную камеру 29. Это вызывает движение сомкнутых сердечников 15 и 16 назад в исходное положение, чем и завершается один цикл работы генератора.

Применение изобретения позволяет упростить конструкцию и облегчить обслуживание генераторов акустических сигналов в жидкости.

Формула изобретения

1. Пневматически управляемое устройство для генерирования акустических импульсов в жидкой среде, состоящее иэ соосно расположенных верхнего и нижнего цилиндров, заключенных в корпус, в дне которого выполнено выхлопное отверстие, двух. сердечников, смонтированных с воэможностью скольжения внутри цилиндров, имеющих по два поршня, жестко связанных попарно соединенными штоками, причем верхний сердечник выполнен, с воэможностью перемещения вдоль нижнего и охватывает его верхний поршень расточкой, выполненной внутри связующего штока верхнего сердечника, и системы трубопроводов и клапанов, линии подачи сжатого воздуха от компрессора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и облегчения обслуживания, оно снабжено пневматическим управляемым распределительным клапаном, установленным на линии подачи сжатого воздуха за компрессором и состоящим иэ корпуса с тремя вертикально расположенными сообщающимися соосными цилиндрическими полостями, в которых помещен вертикальный сердечник, со7 13047 стоящий из трех соосных цилиндров, каждый из которых установлен в одной из трех соосных цилиндрических полостей,при этом центральный цилиндр помещен в полости с зазором, два дру — 5 гих снабжены уплотнениями, и в вертикальном сердечнике -выполнен сквозной канал, соединяющий верхнюю полость клапана с.нижней его полостью, а корпус клапана имеет каналы,соеди- 10 няющие его нижнюю полость с компрессором и нижним цилиндром устройства и его верхнюю полость с окружающей средой,а центральную полость — с верхним цилиндром. 15

2. Устройство по п.1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что сквозной канал

57 в сердечнике имеет выходы в верхнен и нижней частях сердечника, размещенные над уплотнением.

3. Устройство по п.1 о т л и ч аю щ е е с я тем, что канал, соединяющий компрессор с нижней полостью клапана, выполнен выше уплотнения, а канал подвода воздуха к нижнему цилиндру устройства выполнен ниже уплотнения °

4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что канал, соединяющий верхнюю полость клапана с окружающей средой, выполнен ниже уплотнения.

1304757

1304757

1304757

Составитель Н.Чихладзе

Техред Н.Глущенко

Корректор Л.Пилипенко

Редактор M.Êåëåìåø

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

Заказ 1327/59 Тираж 731

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

4Р

Х1

47