Пневматически управляемое устройство для генерирования акустических импульсов в жидкой среде

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОЮ ( 801 Ч 1/04, 1/137 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕНТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 15.04.87. Бюл, Р 14 (75) Адриен Поль Паску (РК) (53) 550.83(088.8)(56) Патент США У 4.185714,кл. 181-120, опублик. 1980.Патент США У 4.303141, кл. С 01 Ч 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 сердечниквыбрасывает 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, соответ-ствующие камерам клапана, а также системы трубопроводов и вспомогательных устройств. 3 з,п. ф-лы, 6 ил.13047Изобретение относится к сейсморазведке, к средствам для генерирования акустических импульсов в воде,Целью изобретения является упрощение конструкции и облегчение обслуживания,На фиг. 1 приведен вертикальныйразрез акустического генератора, первый сердечник показан в положении готовности к выстрелу; на фиг.2 - то 10же, когда. первый сердечник в крайнейнижней точке своего движения, и жидкая "пуля" выбрасывается с высокойскоростью в окружающую воду;на фиг.З -то же, когда второй сердечник движется вниз; на фиг.4 - то же, когда второй сердечник находится в крайнейнижней точке и запирает первый сердечник; на фиг.5 - сомкнутые первый ивторой сердечники в пооцессе совершения возвратного движения; на фиг.бпневматический клапан. Устройство 1 управляется толькосжатым воздухом и состоит из акустического генератора 2, который создает акустический импульс в окружающей воде 3 посредством жидкостной"пули" 4, выбрасываемой с очень большой скоростью и образующей жидкостную струю 5, летящую по направлению6 (фиг.1 и 2).Генератор 2 состоит из цилиндрического корпуса 7, который имеет внутри расточки малого 8 и большого 9диаметров, Корпус 7 снабжен верхним10 и нижним 11 днищами. В днище 11имеются поршневые седла 12 и выходной (выхлопной) канал 13, погружаемый в воду при работе. Верхнее днище 10 снабжено проходом 14,Внутри расточек 8 и 9 смонтированы подвижные первый 15 и второй 16сердечники (фиг,1-2), Пневматическаяустановка 17 (фиг.б) вместе с трехходовым клапаном 18 попеременно управляет первым 15 и вторым 16 сердечниками, заставляя их двигаться совместно или относительно друг друга,Первый сердечник 15 состоит изнижнего поршня 19, верхнего главного поршня 20 и соединительного 21.Оба поршня имеют уплотнительные кольца 22 (фиг,1-2) . Второй сердечник16 тоже состоит из нижнего поршня23, образующего проход 24, верхнегопоршня 25 и соединительного вала26, снабженного внутри цилиндрической расточкой 27. Поршни 20, 23 и 57 225 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.1- 2) 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 Зб 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.З).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 клапан 41. Клапан 42 монтируется внутри поршня 23 и снабжен плунжером 43, проходящим сквозь отверстие в седле клапана 42. Сам клапан снабженуплотнением,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 403 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 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 чему 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 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 че 57 4рез проточное отверстие 62 над поршнем 25 (фиг,2)Цпя подгбтовки генератора к выстрелу сжатый воздух подается в линию 37, проходы 57, 56; 55 и камеры29 и 53. Сердечник 52 под приложенным сверху давлением занимает крайнее нижнее положение, чем подключает возвратную камеру 38 к окружающейсреде через проход 58, камеру 48 ивентиляционную трубку 61.Устройство работает следующим образом,На фиг.1 генератор 2 показан готовым к выстрелу, В этом положениисердечник 52 находится в крайней нижней позиции. Сжатый воздух находится в камере 29, а соленоидный клапанзакрыт.Когда пусковой электрический импульс пропускается по линии 36(фиг.2), клапан 34 открывается навремя прохождения импульса, соединяякамеры 29 и 31. В этот момент сжатыйвоздух из камеры 29 попадает в камеру 31 и начинает давить на поршень20. Как только поршень 20 сдвинетсясо своего места в крайней верхнейточке, 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 19Вследствие этого сердечник15 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 акустический 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 65 10 Когда поршень 19 уплотняется кони 35 50 Поскольку площадь сечения поршня 50 больше, чем площадь сечения поршня 49, создается усилие, движущее сердечник 52 вверх, Двигаясь, сердеч-ник 52 достигает крайней верхней позиции и поршень 5 1 плотно садится на седло 60.Проход 58 и камера 48 отсоединяются от вентиляционной трубки 61. Врезультате 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 первыйасердечник 15, открыая тем самым клапан 42 (фиг.6). ческой поверхностью 63, камера 39полностью провентилируется в окружающую среду через открытый клапан 42и .канал 41. В это же время воздух изкамеры 3 1 продолжает медленно стравливаться в окружающую среду черезпроходы 62 и 41 в поршне 25,При обратном движении сердечников15 и 16, когда клапан 34 закрыт, камера 9 заполняется сжатым воздухомчерез линию 37, С открытым клапаном42 вентиляционная камера 39 и нижняякамера 54 клапана 18 через канал 41вентилируются в окружающую среду,что позволяет сердечнику 52 передвинуться в крайнюю нижнюю позицию, вто время как возвратная камера 38начинает отсоединяться от пневматической установки 17 и переключатьсяна окружащую среду. Сжатый воздух, содержащийся в воз вратной камере 38, будет вентилироваться в окружающую среду. Когда камеоа 38 полностью провентилируется,сЬмкнутые вместе первый и второй сер -дечники 15 и 16 возвратятся в своикрайние верхние позиции (иг.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 30 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 струиПневматически 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 изобретения1. 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 иэкорпуса с тремя вертикально расположенными сообщающимися соосными цилиндрическими полостями, в которых помещен вертикальный сердечник, со 7 13047 стоящий из трех соосных цилиндров, каждый из которых установлен в одной из трех соосных ц;линдрических полостей,при этом центральный цилиндр помещен в полости с зазором, два дру гих снабжены уплотнениями, и в вертикальном сердечнике выполнен сквозной канал, соединяющий верхнюю полость клапана с нижней его полостью, а корпус клапана имеет каналы,соеди няющие его нижнюю полость с компрессором и нижним цилиндром устройства и его верхнюю полость с окружающей средой,а центральную полость - с верхним цилиндром. 152, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что сквозной канал 57в 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 уплотнения4. Устройство по и,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 Составитель Н.ЧихладзеТехред Н.Глущенко ректор Л.Пилипенко Редактор М.Келемеш Подписное а митета СССР открытии ушская наб д одственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,4 П з 1327/59 ВНИИПИ Г по дела 113035, ударственного изобретений и сква, Ж, Р