Пневматический источник импульсов давления в воде

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ В ВОДЕ, содержащий корпус, подвижный поршень и запускающий электромагнит, включающий пневматический клапан и якорь, установленные друг относительно друга с зазорами в направлении перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности путем уменьшения и стабилизации времени срабатывания, пневматический клапан соединен с якорем штоком и размещен внутри подвижного поршня с зазором в направлении перемещения, при этом величина хода якоря превышает величину зазора.

Изобретение относится к технике возбуждения упругих колебаний при морских сейсмических исследованиях и может быть использовано для импульсных воздействий в скважине.
Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности путем уменьшения и стабилизации времени срабатывания.
На фиг.1 представлен предлагаемый источник, исходное состояние; на фиг.2 и 3 то же, на разных стадиях процесса срабатывания.
Пневматический источник импульсов давления в воде содержит корпус 1 с выхлопными окнами 2, разделенный на демпферную 3 и рабочую 4 камеры, подвижный поршень 5, запускающий электромагнит, включающий катушку 6, якорь 7 и пневматический клапан с уплотнителем 8, соединенный с якорем 7 штоком 9. Якорь 7 имеет возможность осевого перемещения внутри катушки электромагнита на величину полного хода ₁ и в зацеплении с пневматическим клапаном на величину рабочего хода, равного разности полного хода ₁ и свободного хода ₂ якоря 7.
Пневматический клапан, расположенный внутри поршня, в исходном положении фиксируется небольшой пружиной на седле 10 и имеет свободный ход ₃ относительно поршня.
Пневматический источник работает следующим образом.
Сжатый газ под давлением подается во внутреннюю полость корпуса 1 по стрелке и заполняет демпферную камеру 3. Под действием давления газа на площадь диаметра d₁ поршень сдвигается в крайнее нижнее положение. При этом нижний фланец поршня вместе с уплотнением 11 герметично закрывает выходное отверстие диаметром d₂ рабочей камеры, верхний фланец входит в зацепление с уплотнительной прокладкой 12. Сжатый газ через отверстия 13 проходит во внутреннюю полость поршня и в рабочую камеру 4. Пневматический клапан прижимается к седлу 10 под действием разности сил давления на верхний и нижний торцы клапана. Уплотнение 8 герметизирует канал 14, соединяющий объем высокого давления под плечиком поршня между диаметрами d₃ и d₁, в котором устанавливается гидростатическое давление. После выравнивания давления в камерах 3 и 4 за счет незначительной разницы площадей верхнего и нижнего фланцев поршень остается прижатым в крайнее нижнее положение.
При подаче через электроввод импульса тока на катушку 6 электромагнита якорь 7, втягиваясь в магнитный зазор, разгоняется на пути свободного хода ₂, входит в зацепление с штоком 9, срывает клапан 8 с седла 10 и открывает тем самым доступ сжатому газу из объема высокого давления по каналу 14 под плечико между диаметрами d₃ и d₁ поршня 4.
После прохождения клапаном со штоком свободного хода ₃ тяга электромагнита через шток 9 передается поршню (см. фиг.2).
Таким образом, на пути ₁- ₂- ₃ поршень разгоняется под действием силы от электромагнита и давления в рабочей камере 4.
После того, как верхний фланец поршня 4 выходит из зацепления с прокладкой 12, давление под плечиком практически мгновенно достигает рабочего давления сжатого газа, что приводит к резкому увеличению разгоняющей силы. Поршень отбрасывается вверх, открывая выходное отверстие рабочей камеры (см. фиг. 3). Сжатый газ истекает из рабочей камеры через выходное отверстие и выхлопные окна 2 в окружающую среду и оказывает на нее импульсное воздействие. При движении поршня вверх газ в демпферной камере 3 сжимается и возвращает поршень в исходное положение. Клапан 8 с штоком 9 движутся в процессе выхлопа вместе с поршнем, свободно перемещаясь внутри якоря и электромагнита.
Задержка срабатывания пневматического источника в большей степени зависит от времени, проходящего с момента открытия пневматическим клапаном канала подвода сжатого газа в объем под плечико поршня до момента скачкообразного нарастания давления в этом объеме при страгивании поршня. Расположение пневматического клапана на штоке внутри поршня с возможностью ограничительного осевого перемещения внутри последнего и с одинаковым направлением движения пневматического клапана и поршня в начальный момент до срабатывания увеличивает скорость нарастания давления сжатого газа в объеме под плечиком поршня за счет уменьшения длины подводящего канала и его газодинамического сопротивления, а также позволяет использовать силу, развиваемую электромагнитом для разгона поршня на начальном участке. Оба эти фактора существенно уменьшают задержку срабатывания источника.
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ В ВОДЕ, содержащий корпус, подвижный поршень и запускающий электромагнит, включающий пневматический клапан и якорь, установленные друг относительно друга с зазорами в направлении перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности путем уменьшения и стабилизации времени срабатывания, пневматический клапан соединен с якорем штоком и размещен внутри подвижного поршня с зазором в направлении перемещения, при этом величина хода якоря превышает величину зазора.