Пневматический источник сейсмических сигналов для акваторий

 

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ АКВАT OPURf содержащий корпус, включающий взаимоподвижные шток и цилиндр, образуюише рабочую и управляющую камеры, электропневмоклапан и выполненные в корпусе основной канал, соединяющий электропневмоклапан с пневмомагистралью, и боковой канал, соединяющий управляющую камеру с основ}1ым каналом, отличающийся, тем, что, с целью повышения надежности в работе путем обеспечения дистанционного закрытия рабочей камеры, в корпусе выполнен дополнительный канал, соединяющий рабочую камеру с основным каналом, в котором установлено по ходовой посадке распределительное устройство, выполненное в виде подпружиненного стакана, обращенного дном к электропневмоклапану, в стенке подпружиненного стакана выполнено отверстие,совпадающее с дополнительным каналом, при этом боковой канал перекрыт стенкой подпружиненного стакана, а объем между ними злектропневмоклапаном сообщен с пневмомагистралью через калиброванное отверстие в дне подпружиненного стакана и/или зазор между ним и стенкой дополнительного канала.

СОЮЗ COBETCHHX

РЕСПУБЛИК (39l 01) 4(51) G 01 Ч 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е» . „ м.

" л;, 1

ГОСУДАРСТВЕНИИЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОИ%ТЕНИЙ И ОТНРЬЯЪ9 (21) 3636805/24-25 (22) 26.08.83 (46) 23.01 .85. Бюл. 1т" 3 (72) В. А. Ежов, В. Н. Михайленко, В. И. Тюхалов и В. Н. Ушканов (71) Краснодарская группа подразделений

Ыаучно-исследовательского института морской геофизики Всесоюзного морского научнопроизводственного геолого-геофизического объединения по разведке нефти и газа "Союзморгео" (53) 550.83 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

IIP 758030, кл. G 01 V 1/02, 1978.

2. Авторское свидетельстве СССР

Р 915037, кл. 6 01 Ч 1/02, 1980 (прототип) (54) (57) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК

СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ АКВАТОРИЙ содержащий корпус, включающий взаимоцодвижные шток и цилиндр, образующие рабочую и управляющую камеры, электропневмоклапан и выполненные в корпусе основной: канал, соединяющий электролневмоклапан с пневмомагистралью, и боковой канал, соединяющий управляющую камеру с основным каналом, о .т л и ч а ю шийся., тем, что, с целью повышения надежности в работе путем обеспечения дистанционного

; закрытия рабочей камеры, в корпусе выполнеи дополнительный канал, соединяющий рабочую камеру с основным каналом, в котором установлено по ходовой посадке распределительное устройство, выполненное в виде подпружиненного стакана, обра..ценного дном к электропневмоклапану, в стенке подпружиненного стакана выполнено отверстие,совпадающее с дополнительным каналом, при этом I боковой канал перекрыт стенкой подпружиненного стакана, а объем между ним: и злектропневмоклапаном сообщен с пнсвмомагнстралью через калиброванное отверстие в дне подпружиненного стакана и/или зазор между ним и стенкой дополнительного канала.

Изобретение относится к морской сейсмо разведке, к источникам возбуждения сейсмических сигналов в водной среде.

Известен пневматический источник сейсмических сигналов для акваторий, который

) содержит подвижную и неподвижную части, образующие управляющую и рабочую камеры, и электро3 лневмоклапан. Для заполнения управляющей к» леры в корпусе источника выполнено калиброванное отверстие, а для заполнения рабочей камеры между корпусом и подвижной частью (цилиндром) выполнен зазор (1) .

Недостатком такой конструкции является быстрый износ уплотнительного кольца, разделяющего камеры, самоподрывы источника B случае резкого выброса сжатого воздуха из управляющей камеры. Кроме того, расположение уплотнительного кольца критично к линейным размерам, что чревато преждевременным поступлением сжатого воздуха в рабочую каь меру и, как следствие этого, самоподрывом источника. Это снижает надежность источника, а зависание цилиндра нельзя устранить дистанционно.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является пневматический источнсточник сейсмических сигналов д,"я акваторий, содержащий корпус, включающий взаимоподвнжныс шток и цилиндр, образующие рабочую и управляющую камеры, электропневмоклапан и выполненные в корпусе основной канал, соединяющий электропневмоканал с пневмомагистралью, и боковой канал, соединяющий управляющую камеру с основным каналом(2).

Однако в известном источнике сжатый воздух поступает в рабочую камеру постоян .но. Это приводит к нестабильности изучаемого сигнала, к возможности самоподрыва источника и снижению надежнбсти работы источника.

При этом зависание цилиндра нельзя устрайить

40 дистанционно, не поднимая источник из воды.

Цель изобретения — повышение надежности работы пневмоисточника путем обеспечения дистанционного закрытия рабочей камеры.

Поставленная цель достигается тем, что в пневматическом источнике сейсмических сигналов для акваторий, содержащем корпус, включающий взаимоподвижные шток и ци- линдр, образующие рабочую и управляющую камеры, электрош евмоклапан и выполненные в корпусе основной канал, соединяющий электропневмоклапан с пневмомагистралью, и боковой канал, соединяющий управляющувз камеру с основным каналом, в корпусе выполнен дополнительный канал, соединяющий рабо;15 чуто камеру c" основным каналом, в котором установлено, по ходовой посадке распределительное устройство, выполненное в виде подпружипенного стакана. обрангенно 1 дном к электропневмоклапану, в стенке подпружиненного стакана выполсна отверстие,. совпадающее с дополнительным каналом, при этом боковой канал перекрыт стенкой подпружиненного стакана, а объем между ним и электролневмоклапаном сообщен с пневмомагистралью через калиброванное отверстие в дне подпру. жиненного стакана и/или зазор между ним и стенкой дополнительного канала.

На чертеже, показан пневматический источник сейсмических сигналов, разрез.

Пневматический источник сейсмических сигналов содержит корпус 1, включающий взаимоподвижные шток 2 с поршнями 3 и 4 и цилиндр 5. В корпусе 1 имеются боковой . канал 6, дополнительный капал 7, основной канал 8 и канал 9 запуска, В основном канале 8, соединяющем пневмомагистраль с электропневмоклапаном, утсановлено распределительное устройство, состоящее из стакана 10, установленного дном в сторону электропневмоклапана. На стенках канала выполнены радиально расположенные отверстия 11,i а в дне его — калиброванное осевое отверстие 12.

Стакан 10 поддерживается пружиной 13 и упирается в штуцер 14 подвода сжатого воздуха со шлангом 15. В нижней части корпуса имеется основание 16, в котором размещен электропневмоклапан, состоящий из соленоида 17 с электровводом 18, тарели 19 с шариком 20, перекрывающим отверстие 21.

Подвижный цилиндр 5 имеет внутренний кольцевой выступ 22. Шток 2 и цилиндр 5 образуют управляющую 23 и рабочую 24 камеры.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух по шлангу 15 через штуцер

14 поступает к стакану 10. Разность давлений со стороны штуцера 14 и пневмоклапапа создает усилие, перемещающее стакан 10 в сторону электропневмоклапана. Пружина 13 при этом сжимается. Переместившись, стакан

10 перекрывает дополнительный канал 7, закрывая лоступ сжатого воздуха в рабочую камеру 24, н открывает одновременно, боковой канал 6, позволяя заполнить сжатым воздухом управляющую камеру 23. Время на хождения стакана 10 в таком положении выбирается достаточным для заполнения управляющей камеры 23 сжатым воздухом и определяется величиной проходного сечения отверстия 12 и объемом канала (точнее, объема между электропневмоклапаном и стаканом 10) и может регулироваться в широких пределах. В реальной конструкщш роль отверстия 12 может выполнять зазор между стенками канала, соединяющего пнсвмомагистраль с пневмоклапаном, и стаканом 10 или

«> (I 36090 4 с»нмг> >i«»>ri» I>»! >i I .. и !а л>р межлу ука ° занными поверхностями.

Сжатый i:>>çäóõ поступает в управляющую камеру 23 и, действуя на выступ 22, опускает цилиндр 5 вниз до упора в основание

16 (как показано на чертеже). Ввиду того, что диаметры цилиндра 5 в управляющей

23 и рабочей 24 камере различны, то всегда существует (при наличии в источнике давления) сила прижатия цилиндра 5 к основанию lp

16. М моменту остановки цилиндра 5 на основании 16 объем канала 8 заполняется сжатым воздухом до исходного рабочего давления, и стакан 10 под действием 1тружины 13 подни. мается вверх до упора в штуцер 14, боковой канал 6 перекрывается, а дополнительный канал 7 совпадает с отверстиями ll на поршне, и сжатый воздух быстро заполняет рабочую камеру 24. После заполнения рабочей камеры до исходного рабочего давления источник готов к работе.

На соленоид 17 через электроввод 18 пода-.. ется электрический импульс, и тарель 19 с шариком 20 притягивается к соленоиду 17, а сжатый воздух из основного канала 8 рез- 25 ко перемещается в отверстие 21 и запускной канал 9. Давление под стаканом 10 резко падает, и он опускается вниз, сжимая пружину

13. Канал 7 перекрывается телом стакана 10.

Одновременно с этим происходитя разуплотнение цилиндра 5 с основанием 16, и сжатый воздух рабочей камеры 24 начинает действовать на всю площадь нижнего торца цилиндра

5, резко перемещая его вверх. Воздух йз рабочей камеры мгновенно выходит в окружаю- щее пространство, порождая сейсмический сигнал.

В этот период сжатый воздух в рабочую камеру 24 не поступает (канал 7 перскрыт), но открыт канал 6, и управляющая камера

23 имеет сообщение с источником сжатого воздуха. После того, как воздух из рабочей

40 камеры 24 выбрасывается наружу, и сила, действующая на нижний торец цилиндра 5, исчезает, давлением воздухаю управляющей каь1ере

23 цилиндр 5 опускается снова вниз до упо-ра в основание 16, образуя замкнутую рабочую камеру. Источник приведен в исходное; состояние и подготовлен к следующему циклу. Вновь введенное распределительное устройство в данном случае выполняет две функции: по заданной прогремме распределяет поток . избыточного давления и отсекает объем газа в рабочей камере. Однако, распределительное устройство может выполнять и другие функции.

Например,. в плевмомагистрали Ilo какойлибо причине сбрасывается давление. Если отсутствует распределительное устройство, то избыточное даление однсвременно исчезает и в управляющей и в рабочей камерах, тогда цилиндр 5 устанавливается в произвольном положении (при медленном сбросе) или производит "самоподрыв" (при резком сбро, ce), что чаще всего и наблюдается в практике.

При возобновлении подачи избыточного давления в пневмомагистраль не всегда происходит герметизация рабочей камеры, и источник начинает травить воздух. Вывести из этого

-> режима можно только после временной остановки работ, подъема источника на борт и механической принудительной герметизации рабочей камеры, что связано с большой затратой времени. При наличии распределительного устройства описанный режим исключен.

Действительно. при сбросе давления из пневмомагистрали стакан 10 под действием пружины 13 и избыточного давления под стаканом 10 мгновенно возвращается в исходное состояние. А это значит, что рабочая камера

24 сообщается с пневмомагистралью через отверстия 11 и канал.7, и из нее избыточный . воздух быстро выходит в пневмомаглстраль.

Канал 6 перекрыт телом поршня. Воздух нз управляющей камеры 23 по зазору между стенками канала, соединяющего ппевмомагистраль с пневмоклапаном и стаканом 10, выходит значительно медленнее, чем из рабочей камеры 24. Зависание цилиндра 5 и "самоподрывы" исключены. При возобновл лип давления в магистрали осущссгвляется последовательность опсрацпй аналогичная указанной, т. е. стакан 10 опускается ц открывает канал 6, после выравнивания давления над и под стаканом 10 последний поднимается под дей. ствием пружины 13, и через отверстия I l u канал 7 заполняется воздухом избыточного давле:щя рабочая камера 24. Исгочпик готов к работе. В этом случае стакан 10 выполняет функцию аварийного запорного органа, что позволяет исключить подъем плсвмонсточпнка па борт, для приведения его в рабочсе состояние, а в конечном счете повысить производительность сейсморазведошых рабо .

В другом случае, когда рабочая камера не полностью закрывается (задир, попадание . инородного тела и т. и.) образуется щелсвой зазор между корпусом 1 и цилиндром 5, При этом нз рабочей камеры 24 или страаливается воздух, ш|и подвижная часть соверш. ет автоколебательные движения, т. с. наблюдается так называемый "самострел". Связало это с тем, что при небольшой разгерметизации рабочей камеры 24 в ней создается низкое избыточное давление (за счет утечек воздуха через уплотнения). Учитывая большую величн. ну площади торца нижней части подвижного

1! 36090 цилиндра 5 по сравнению с опорными площад ками Z в камере управления, наблюдаются случаи уравновешивания (с учетом сил трения)., противодействующих сил, и цилиндр 5 остается беэ движения. Возможны случаи, когда возникает неустойчивое равновесие указанных сил, тогда цилиндр 5 совершает возвратно-поступа. тельные движения. В таких случаях для ликвидации причины нарушения закрытия рабочей камеры пневмоисточник извлекают на борт 10 корабля и после ликвидации нарушения источник вновь опускают в.воду. Это требует прекращения сейсморазведочных работ иа длительное вреМя.

При наличии распределительно-запорного 15

I устройства в большинстве случаев удается ликвидировать разгерметизацию рабочей камеры без извлечения иневмоисточиика на борт корабля. Действительно, если подать импульс на электропневмоклапан, то тарель 19эо поднимается, избыточное давление нз канала

8 сбрасывается, стакан 10 перемещается в нижнее крайнее положение, и на какое-то время канал 7 перекрывается, а канал б от.. крывается. Этого достаточно, чтобы нарушить возникшее равновесие противодействующих сил, так как в рабочей камере давление резко снижается, а в управляющей — повышается за счет прямой связи с пневмомагистралью, и цилиндр 5 опускается, герметнзируя ЗО рабочую камеру от внецией среды.

Если остановка движения цилиндра 5 возникает в результате небольшого задира или попадания инородного тела, то подавая несколько раз импульсы на электроклапан и создавая импульсные перегрузки на цилиндр..

5, зачастую удается привести источник в рабочее состояние без подъема его на палубу, В этих случаях распределительное устройство выступает в роли механизма дистанционного закрытия рабочей камеры.

Таким образом, распределительное устройство осуществляет распределение потока избыточного давления в определенной последовательности н в нужном направлении; позволяет получать идентичные сигналы возбуждения за счет отсечения от пневмомагистрали объема рабочей камеры во время выстрела; выполняет функцию аварийного запорного органа при сбросе давления в пневмомагистрали, что сохраняет рабочее состояние историка до возобновления давления в пневмомагистрали и исключает подъем источника на палубу судна; позволяет дистанционно осуществлять закрытие рабочей камеры подвижным цилиндром, что также зачастую позволяет ликвидировать причины нарушения работоспособности без подъема источника на палубу.

1

Применение изобретения позволит повысить надежность работы пнсвмонсточника.

1136090

Составитель Н. Чихладзе

Техред А.Бабинец

Корректор М. Максимишинец

Редактор P. Цицика

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10279/33 Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыт":

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