Устройство для излучения звуковых волн

Устройство для излучения звуковых волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПА7ЕйеУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11)! 579953 (61) Дрполнительный к патенту— (22) Заявлено 28,11,73(21),1973929/10 (51) М. Кл.

601 V 1/00 (32» 29.11.72 (23) Приоритет—

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оа делам иэаоретений и открытий (31) 7242515 (33) Франция (43) Опубликовано 05.11.77Ьюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания:23.12.77 (53) УДК 534,232 (088.8) ,И ностранцы

Жак Шоле, Жан Лоран, Пьер Маньвиль и КлоЩ Дюкенж (Франиия) /

/ (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма (71) Заявитель

Эститю Франса дю Петроль, де Карбюрай э Любрифьян (Франция) (54) УСТРОЙСТВО,ДЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЗВУКОВЫХ

ВОЛ Н

Изобретение относится к устройствам для возбуждения упругих колебаний в жидкости и может быть использовано i в разведочной » геофизике. б

Известно устройство для излучения звуковых волн в жидкой среде, содержащее два алемента, подвижных в двух противоположных направлениях, выполненных из жесткого мате риала и герметично связанных между собой кольцевой мембраной, с выполненной из деформируемого материала и образующей вместе с вышеназванными алементами герметичную полость> автоматические средства разводки элементов, включающие первый цилиндр, связанный с одним иэ подвижных алементов, второй цилиндр, первый и второй поршни, сечения которых соответствуют сечениям первого и второго цилиндров соответственно, и средства питания цилиндров текущей средой под давлением, съемного средства для удержания обоих элементов вразведенном положении и средства дпя создания внутри полости давления, величина которого намного меньше давления снаружи полости (1) . Это устройс- 5

2 тво обладает малой прочностью и сложностью в изготовлении.

0ель изобретения - повышение прочности устройства. Иля атого съемные средства для поддержания подвижных элементов,содержат ,голкатель, 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 соеди ненной с первым цилиндром, и амортизатор, расположенный между топкателем и автоматической системой разводки. Кроме того; первый поршень соединен со вторым цилиндром, I причем его внутреннее сечение соответствует сечению второго поршня. а толкатель распо»

Ф ложен между первым и вторым цилиндрами, Стенка, соединенная с первым цилиндром, пред ставляет собой стенку упругой мембраны, пракрепленной к стенке первого цилиндра, и соСтавляет с ней камеру с переменныМ|объемом, окружающую внутреннюю стенку толкателя.

Стенка, соединенная с толкателем, представляет собой клапан, соединенный с внутренней стенкой толкателя, а стенка первого цилинд579953 ра представляет собой стенку полого копьцеsoro упора, причем средства питания цилиндров соединены с внутренней полостью первого цилиндра и с внутренним объемом упора, Клапан связан с эаплечиками первого цилинд- S ра, сечение которого несколько больше сечения клапана.

На фиг, 1 показан первый вариант исполнения системы раздвигания, находящейся в устройстве излучения в контактном положе- 10 нии на фиг. 2 - то же, в процессе раздвигания; на фиг, 3 то же, в конце процесса раэдвигания; на фиг. 4: - то же, в раздвинутом положении, в момент, предшествующий непосредственно излучению; на фиг. 5 - вто- l5 рой вариант исполнения системы раздвигания, в контактном положении; на фиг. 6 — третий вариант исполнения системы устройства с его гидравлической системой управления и ее питающими элементами, подвижные элементы 20 находятся в контактном положнии; на фиг. 7разрез гидравлической системы на фиг. 5 в конце фаЗы раздвигания подвижных элементов; н фиг. 8 - то же, подвижные элементы блоки-, рованы в раздвинутом положении и готовы 25 для их сближения. Устройство излучения (фиг. 1-4) содержит два подвижных элемента l а и 1 в. Две кольцевых ленты 2 а н

2 в нз эластичного материала крепятся каждая своею внутренней периферией к внешней 3"> периферии одного из подвижных элементов

la, lв стяжными болтами 3. Внешняя периферия каждой ленты крепится к кольцевому фланцу 4 стяжными болтами 5. Металлнчес кие кольца 6 размещены под головками болтов 3 и кольцевыми лентами для предупреждения разрушения эластичного материала. Кольцевые выступы 7 и 8 выполнены соответственно на концах элементов la lв и фланца 4.

Ленты 2а, 2в, облег ающие эти выступы, 4О обеспечивают, герметичность внутренней к меры устройства.

I èäðàâëè÷åñKaÿ система соединена с элементом la, Она содержит первый цилиндр 9, соединенный с элементом lа и сообщающий- 4> ся с внутренней камерой устройства отверсти-, ем 10. Первый поршень 11 скользит в первом цилиндре 9. Этот поршень снабжен полым стержнем, который представляет собой второй цилиндр 12. Последний скользит вокруг второго поршня 13, который крепится к эе;крытрму1концу цилиндра 9 стержнем 14, вокруг которого скользит поршень 11, Ход поршня ограничен внутренним выступом 15 цилиндра 9. Поршень 11 и второй цилиндр 12, который соединен с ним, свободны по отношению к системе, Нажимной элемент в виде цилиндрической трубки 16, длина которой равна внутренней высоте цилиндра 9 за минусом толшины порш-6О 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, цилиндр ческая мембрана 18 из упругого материала расположена герметично внутри цилиндра 9 в части цилиндра, находящейся между выступом 15 и кольцом 17. Пространство между мембраной и цилиндром образует герметичную цилиндрическую камеру 19, Система питания жидкостью (представле на на чертеже не полностью) содержит питающую камеру 19, трубопровод 20, трубопр . вод 2i> питающую камеру 22, бграниченную закрытым концом цилиндра 9 н 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 la u

1в (фиг. 1) находятся в контактном полож нии, поршень 11 находится в основании цилиндра 9 у его закрытого конца. Камера 22 имеет сво> минимальный объем, а камера

24 — максимальный. Трубка 16 полностью вдвинута в цилиндр 9 и между ней и цилиндрической мембраной 18 существует зазор.

По трубопроводу 20 в камеру 22 заливают масло. Поршень 11 в этом случае отталки- вается к другому концу цилиндра до выступа 15, образующего упор. Масло, содержащееся в камере 24, выводится по трубопроводу 23. B процессе своего перемещения поршень 11 приводит в действие посредством цилиндра 12 трубку 16, которая скользит в цилиндре 9. Амортизирующий элемент 25> например резиновая прокладка, расположен меж ду основанием цилиндра 12 и основанием трУбки 16 и предотвращает разрушение этих элементов при их соприкосновении.

Конец трубки, противоположный поршню, упирается в подвижный элемент lв и раздвигает два подвижных элемента (фиг. 2).

Когда элементы lа и lв максимально удалены один от другого (фнг, 8), заливают масло 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 для перемещения первого поршня 11 к основанию первого цилиндра 9.

Трубка 16, сильно охваченная мембраной 18> сама удерживает элементы lа, lв максимально раздвинутыми (фиг, 4), Для посылки звукового импульса в этом случае достаточно устранить давление в ка579953. е 19. Мембрана 18, не прижатая более к трубке 16, освобождает последнюю, и под,вижные элементы lа и lв под действиел гидростатического давления, образующегося внутри устройства, и депрессии, . образующейся во внутренней. камере, резко сближаются, создавая в момент, когда они встретятся, удар, который создает звуковую волну, применяе мую я сейсмической разведке.

Второй вариант исполнения системы ра - )О двигания (фиг. 5) содержит первый цилиндр

9, который крепится к одному из элементов

la> в котором скользит первый поршень 11.

Второй цилиндр 12 крепится к первому цилиндру 9, Поршень 13 скользит во втором )5 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 толщины первого поршня, а диаметр которого несколько меньше внутреннего диаметра выступа 15, может 25 скользить свободно в цилиндре 9, Он направляется с одной стороны выступом 15, и с другой стороны фиксирующим кольцом 17, помешнным на „ ровне отверстия 10 первого цилиндра, к внутренней камере устройства. 30

Нажимной элемент 27 имеет на своем конце углубление 28, в котором расположен амортизирующий элемент 25. Упругая цили) дрическая мембрана 18 фиксируется между высту"ом 15 и фиксирующим кольцом 17, З5

Система питания жидкостью содержит трубопровод 21, который питает камеру 19 между мембраной 18 и стенкой цилиндра 9, трубопровод 20 который питает камеру 22, ограниченную концом цилиндра 9, протявопо- 40 ложным отверстию 1 О, с поршнем 11, и трубопровод 29, который питает камеру 30, ограниченную частью второго цилиндра, при-; легающей к первому цилиндру, и вторым .поршнем 13.

Г!ринцип действия устройства в этом варианте исполнения такой же, как и в первом, Когда элементы lа и lв находятся в контактном положении, первый поршень 11 находится в основании цилиндра 9 у его конца,50 противоположного подвижным элементам, Вто» рой поршень 13 находится у закрытого конца второго цилиндра 12, Камера 22 в первом цилиндре имеет свой минимальный объем, а камера 30 во втором цилиндре — максималь-55 ный. !!ажимной элемент 27 полностью введен в цилиндр, Между цилиндрической стенкой элемента 27 и мембраной 18 существует зазор, Г1о трубопроводу 20 заливают 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, противоположный поршню 11, упирается в подвижной элемент lв и раздвигает оба подвижных элемента. Когда зти 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 30, чтобы послать второй, поршень 13 к основанию, второго цилиндра 12, t приводя в действие поршень 11.

Устройство излучения (фиг, 6-8) содержит также два подвижных элемента lа и

1в. Ave кольцевых ленты 2а и 2в из упругого материала крепятся каждая своею внутренней периферией к внешней периферии одного из подвижных элементов. Внешняя периферия каждой ленты крепится к фланцу 4 ° .

Гидравлическая система, выполняюшая движе ние и бл окир овку и одвижных эл еме нтов, соединена с одним из элементов lа. Она со держит первый цилиндр 9, снабженный с одного конца герметичным дном 31, и с другого конца — дном с высверлеыным в нем каналом 32. Первый поршень ll и его стержень 26, помещенные внутри цилиндра 9, сое» динены с дном 31 этого цилиндра. Диаметр первого поршня меньше диаметра первого цилиндра. Стержень 26 первого поршня содержит канал 32, который выходит с одной стс роны в дно 31 цилиндра 9, а с другой сгороны внутри этого цилиндра — через отверстия 33.

Поршень 13, диаметр которого точно соответствует меньшему диаметру цилиндра 9, снаб жен 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 цилиндра 12 снабжен основанием 36 с высверленным в нем отверстием 37, Основание 36 снабжено внутри цилиндра 12 кольцевым упором 38.

Внутренняя стенка того же цилиндра содержит у конца, который крепится к основанию.

35, выступ 15, соответствующий сужению диаметра цилиндра. 1!илиндр 12 снабжен одним трубопроводом 39, выходящим к концу цилиндра, который крепится к основанию 35, другим 40, выходящим в основание 36 между упором 38 и отверстием, 37.

579953

Нажимной элемент 16 свободно скользит внутри двух цилиндров, направляемый стенками канала 32 и отверстия 37. Этот элемент снабжен выступом 41, диаметр которого нес колько 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 сколь- 10 зять, вокрут стержня 34 второго поршня.

Один его конец упирается во второй поршен .ХЗ а другой конец - в йодвижный!элемент

1в.

Сба цилиндра 9 и 12 питаются маслом 15 из распределительного масляного устройства.

Эта система содержит насос Р, питающий два распределителя Д1 .и Д2 ие масляного бака С.

Распределитель Д1 управляет рабочей сис40 темой поршня 11, который содержит трубопровод 42, соединяющий насос Р с распределителем Д1, трубопровод 43, соединяющими распределитель Д1 с каналом 32 в первом цилиндре трубопровод 44, соединяюшяй распределитель gl с внутренней частью первс

ro цйлиндра со стороны основания 31, и тру бопровод 45, обеспечивающий возврат масла из распределителя Ql в бак С.

Распределитель f12 управляет рабочей сис- о темой трубопроводов, соединенной с нажиь ным элементом 16 и обеспечивающей блокировку и деблокировку подвижных элементов

la и 1в. Рабочая система содержит трубопровод 46, соединяющий насос P с распределителем Д2, трубопровод 47, соединяющий рао пределитель Д2 с трубопроводом 39, соединенным с вторым цилиндром, и трубопровод

48, обеспечивающий возврат масла из раопределителя Д2 в бак С.

Трубопровод 49, снабженный ревесирукь шим клапаном А; соединяет трубопровод 44, выходящий из распределителя Д1, с трубопроводом 40, соединенньв. с вторым цилинд ром.

Вначале устройство находится в положении, показанном на фиг. 6. Подвижные элементы lа и 1в сближены,. оба сопвикасаюч ся с плоской пружиной 50, Второй,поршень

1 ; находится у основания первогo цилиндра

1, 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 первого цилиндра, заключенную между поршнем 11 и основанием 31, котс рый отталкивает таким образом второй поряпь 13, приводит в действие нажимной эле"

60 мент 16, упирающийся в подвижной элемент

1в, вызывая таким образом раздвигание эле ментов 1а и 1в. В конце хода поршня 11 и нажимнаго элемента 16 выступ 41 упирается в кольцевой упор 38, закрывая выход из трубопровода 39, в котором распределите- лем Д2 создается атмосферное давлемйе,— снижая таким образом ."давление 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 втЬ» рого цилиндра уже заполнена маслом с ниэкиь давлением в момент запуска в действие устройства. Нажатие на этот клапан удерживает его прижатым к упору 38, так как сжатое масло, содержащееся во втором цилиндре

12, не может перетечь в трубопровод 4 4, удерживаемое heM реверсирующим клапаном

А, и система таким образом остается блоки» рованной., Затем приводят в действие распределитель

Д1 для прекращения питания трубопровода

44 и обеспечения питания по трубопроводу

43 и каналу 32 и отверстиям 33 пространст ва, находящегося внутри стержня 34 и заключенного между поршнями 13 и 11, отталкивая таким образом поршень 11 к основанию 31 первого цилиндра. Масло, находящееся в пространстве первого цилиндра, заключеннбм между поршнем 11 и основанием 31 отталкивается по трубопроводу 44 к распределителю Д1, затем к блоку С по трубопроводу

40. Реверсируюший клапан А, находящийся на трубопроводе 40, препятствует выходу мао ла иэ этого трубопровода. Устройство готово дл я запуска.

В момент, выбранный для запуска (фиг.67, поддерживая питание трубопровода 43 и ка.нала 32, приводят в действие распределитель

Д2 для того, чтобы он, питал; трубопровода 4

47 и 39 кольцевое пространство, заклю- ченное между основанием 36, упором 38 и выступом 41. Нажим масла воздействует

i на выступ 41 и отрывает его от упора

В этот момент давление уравнивается с обеию сторон выступа 41, который в связи с этим не упирается больше в упор 38, Приостанав ливается питание трубопроводами 47 и 39, нажимной элемент 16 продолжает скользить в обеих цилиндрах, элементы la, 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.

Устройство возвращается в свое первоначальное положение. Может быть начат новый цикл.

Формула изобретения

1. Устройство для излучения звуковых волн, содержашее два элемента, подвижных в двух противоположных направлениях, выполненных из,жесткого материала и герметично связанl0 ных между собой кольцевой мембраной, выполненной из деформируемого материала и обр зуюшей вместе с вышеназванными элементе>>>и герметичную полость, автоМатические средства разводки элементов, включаюшие первый

)5 цилиндр, связанный с одним из подвижных элементов> второй цилиндр> первый поршень

»торой поршень> сечения которых соответс твуют сечениям первого и второго цилиндров

20 соответственно, и средства питания цилиндров текучей средой под давлением, съемные средства для удержания обоих элементов в разведенном положении и средства для создания внутри полости давления, величина которого намного меньше давления снаружи полости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности устройства, съемные средства для поддержания подвижных элементов содержат толкатель> жестко соединенный с первым поршнем только в одном направлении перемешения, имеюший стенку, устроенную таким образом, чтобы она под > действием давления жидкой среды была прижата к стенке, жестко соединенной с первым цилиндром, и амортизатор, ряспол оженный между толкателем и автоматической системой разводки, 2, Устройство по и. 1, э т л и ч я ю m eе 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. У ..гройство по п.1, о т л и ч а ю - ш е е с я 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, окружяюшую внутреннюю стенку толкателя.

4> Устройство по п.1, о т л и ч а юш е е с я 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 средс тва питания цилиндров соединены с внутре> ней полостью первого цилиндра и с внутре> ним объемом упора.

5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю— ш е е с я тем, что клапан соединен с. заплечиком первого цилиндра, сечение которого несколько больше сечения клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции h& 2160325 ,k». G. 01 V 1/00, 10.11.71.