DE1810010C3 - Zur seismischen Erkundung verwendbare eintauchbare Vorrichtung - Google Patents

Description

Jedes Element weist eine plane Oberfläche bzw. Platte 3«, 3/> auf. derart. daß die Platten 3«. 3/» der beiden Elemente bei Annäherung dieser Elemente gegeneinander gedrückt werden können. Beispielsweise bildet gegen die Mitte der Vorrichtung hin die Wandung jeder Platte einen Hohlraum 4a, 4/> der in einem Rohr 5«, 5/' endet, welches an den Verstärkungsschalen 1«, 1/; befestigt ist Dieser Hohlraum dient zur Unterbringung einer Steuereinrichtung für die selbsttätige Verriegelung und Entriegelung der Elemente.

Die Elemente la, lh sind untereinander über eine nachgiebige und leicht verformbare Membran 6 verbunden, die am Umfang jeder Platte befestigt ist und die mit dieser eine dichte Kammer bildet. Die Membran 6 stützt sich gegen ein als Träger dienendes ringförmiges Element 7 ab. welches diese außerhalb der

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im wesentlichen über den gesamten Umfang konstant.

Das Verriegelungs- und Entriegelungssystem der beweglichen Elemente ist nach einer ersten, in Fig. I dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung von elektrischer Bauart. Hierzu ist im Rohr 5a ein am Rohr fester Führungszylinder 8 vorgesehen, der außen imit zwei Anchlägen 9 und 10 versehen ist, wobei der letztere hiervon die Form einer Kreisscheibe besitz« und aus magnetischem Material besteht.

I;rn Rohr Sh des Elementes lh ist ein Ende einer Führungsstange 11 befestigt, das andere Ende dieser Stange ist verschiebbar im Führungszylinder 8 ausgebildet.

£:.iiie bewegliche, von einem Anker 13 umgebene Spule 12 ist längs des Führungszylinders 8 zwischen dem Anschlag 9 und der Platte 10 verschiebbar, wobei letztere ebenfalls die Rolle eines Spulenankers spielt. Die Spule 12 ist elektrisch über einen Leiter 15 mit einer nichtdargestellten Stromquelle verbunden. Eine zwischen dem Führungszylinder 8 und dem Spulenanker 13 angeordnete Feder 14 wird durch einen Rand des Ankers 13 und einen Anschlag 16 zwischen dem Anschlag 9 und der Platte 10 gehalten.

Haltearme 17, die paarweise aneinander an einem ihrer Enden angelenkt sind, sind jeweils mit dem anderen Ende gelenkig an einem Gelenkfuß 18 angeordnet. Diese Gelenkfüße sind in den Hohlräumen 4a und 4h an der Wandung der Elemente la und lh in Stellungen befestigt, in denen zwei sich jeweils gegenüberstehen. Befinden sich die Arme 17 in der Stellung maximaler Spreizung, so werden sie durch einen Anschlag 19 der Platten blockiert, wobei zwei Gelcnkarme 17 miteinander einen geringen Winkel von beispielsweise 5^r einschließen und der zwei Armen gemeinsame Gelenkpunkt sich im Inneren der Hohlräume 4a, 4b befindet. Jeder gemeinsame Gelenkpunkt der Haltearme ist einer Rolle 20 zugeordnet.

IXt Hohlraum 4h ist über einen Kanal 21 mit einem Druckluftspeisespeicher Rl über ein Ventil Vl verbunden. Der Speicher Rl wiederum ist mit einer nichtdargestellten, an der beweglichen Anordnung angebrachten Druckpumpe verbunden. Der Hohlraum 4a ist über einen Kanal 22 mit einer Unterdruck- oder Vakuumkammer Rl über ein Ventil Vl verbunden. Die Kammer R2 ist ihrerseits mit einer Vakuumpumpe verbunden, die auf der beweglichen Anlage angebracht ist. Ein von der beweglichen Anlage aus ferngesteuertes Steuergehäuse C sorgt für die automatische abwechselnde Betätigung der Ventile Vl und 12

Die Gruppe (i aus Kammern und Ventilen ist mi' der Schallwellenemissionseinrichtung über einer Zugausglciehshehel 23 verbunden.

Die Vorrichtung als Ganzes wird getaucht und mi' einer beweglichen Anlage durch ein /.ng- und Steuer seil 24 verbunden.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt

Sobald die Elemente la und lh sich in Annähe rungsstelliing (Fig. 2) befinden, sind die planen Flächender Platten 3n und 3/'in Kontakt, die Hohlräume 4« und 4h sind vereinigt. Die Führungswellc 11 dring] im wesentlichen bis zum Boden des Führungszylinders 8 ein. Die bewegliche Spule 12 wird gegen der Anker 10 gedruckt, die Feder 14 wird leicht zusammengedrückt und die Arme 17 werden zu je zwei umgelegt, die Rolle 20 befindet sich im Inneren dei ! !üiliriiüilic 4«, A¹O im wcäcimiCnci'i auf cnici dun.!

den Anker 13 der Spule gebildeten Schulter auf dei anderen Seite wie Scheibe oder Anschlag 10 bezüglich dieser Spule.

Druckluft wird über den Kanal 21 bei geöffnetem Ventil Vl in den Hohlraum 4a, 4h geleitet. Eine Druckkraft wirkt auf die Scheibe 10. der Führungszylinder 8 verschiebt sich gegenüber der Führungswellc

11 und die Elemente la und lh werden gegeneinander entsprechend einer Translationsbcwegung gespreizt, wodurch die Spreizung der Haltearme 17 hervorgerufen wird. Druckluft wird so lange zugeführt bis diese Arme in ihrer maximale·! Spreizstellung stehen. In dieser Stellung stützt der größte Teil des Ankers 13, der die Spule umgibt und den Kolben bildet, sich gegen die Rolle 20 ab, die Feder 14 ist entspannt und hält die Arme 17 gegen den Anschlag 19 (Fig. 1). wodurch auf diese Weise die Elemente in öffnungsstcllung verriegelt werden.

In dieser Stellung werden eine Vakuumpumpe und das Ventil Vl betätigt, das Vakuum stellt sich in dem durch die Platten 3a, 3h und die Abdichtungsmembran 6 begrenzten Raum ein. Diese Platten verbleiben iedoch in Spreizstellline, die Arme 17 werden im Anschlag durch Andrücken des Ankers 13 gegen die Rollen 20 gehalten. Um die Vorrichtung im gewünschten Augenblick zu entriegeln, wird die Spule

12 mit Strom über den Leiter 15 gespeist. Die Spule 12 legt sich gegen die Anker-Scheibe 10, komprimiert die Feder 14, gibt die Rolle 20 frei und ermöglicht die Bewegung der Arme 17. Der Unterdruck stellt sich zwischen den Platten 3a und 3h ein, diese werden gegeneinander bewegt. Die Haltearme 17 knicken tin. die Rolle 20 rollt längs der Kontur des Ankers 13, wobei diese Kontur hierzu besonders eingerichtet ist. Die Stromspeisung kann unterbrochen werden, sobald die Bewegung eingeleitet ist. Die planen Oberflächen der Platten 3a und 3h treten in Kontakt. Schallwellen werden erzeugt, die sich im flüssigen Medium fortpflanzen. Die Platten 3a und 3b bleiben in dieser Stellung (Fig. 2) bis zum folgenden Spreizmanöver.

Der Ringträger 7 der Membran am Umfang der Vorrichtung hindert diese somit daran, zwischen die Platten 3fl und 3h unter dem Einfluß des Außendrukkes eingeführt zu werden. Die örtliche Anbringung der Spule 12 und die des Ankers 10 können ohne Änderung in der Funktionsweise des Systems umgekehrt werden.

Fig. 4 zeigt ein Verriegelungs- und Entriegelungssystem für die beweglichen Elemente, das pneumatisch oder hydraulisch betätigt wird. Für diesen Fall

\Nerden Spulen 1Z und ihre Ankci durch einen Kolben 25 ersetzt, der bezüglich des Fiihrungszylindcrs 8 beweglich ist.

Die Verschiebung dieses Kolbens gegenüber dem Zylinder 8 zur Blockierung oder Freigabe der KoIIe 20 wird durch Speisung des Kingraumes 27 mit DruckniitH über den Kanal 26 ermöglicht.

Die anderen Betriebsphasen sind die gleichen wie bei dem vorher beschriebenen, mit Spule arbeitenden System.

Nach einer /weiten Ausführiingsform der Vorrichtung, die in Ki g. 5 dargestellt ist, werden die Elemente 2(i und lh über Arme 28«, 28i' verbunden, welche gelenkig im Punkt 29 sind. Die Abdichtungsmcmhran 6. die am Umfang jedes Elementes fest ist, weist eine geringere Breite in der Nahe des Gelenkpunktes 29 auf. Die Spreizung der Element Iu und lh erfolgt in diesem Fall nicht entsprechend einer Translationsbcwegung, sondern entsprechend einer Winkelverschicbung.

Das Vernegelungs- und Entriegelungssystem der Elemente kann beispielsweise Haltearme 17 aufweisen, die bezüglich einander auf einer Rolle 20 gelenkig und andererseits jeweils gelenkig an den Elementen 2o und Ib sind. Eine Rückstellfeder 33 verbindet einen der Arme 17 mit einem der Elemente (beispielsweise 1«).

Dieses System weist im übrigen einen Zylinder 30 auf, der in den Hohlräumen 4o und Ab untergebracht ist, welche in den Elementen la und la ausgespart sind; der Kolben 31 dieses Zylinders ermöglicht durch seine Verschiebung, Druck auf die Rolle 20 zum Blokkieren der Arme 17 auszuüben. Der Zylinder 30 wird mit einem Druckmittel über den Kanal 32 gespeist.

Eine Druckmittelpumpe und eine Vakuumpumpe werden wie im vorher beschriebenen Falle von einer beweglichen Anlage aus jeweils zur öffnung der Elemente la und Ib und zu deren plötzlichem Schließen betätigt, sobald die durch den Zylinder gestoßene Rolle 20 ihre, eine Rückkehr verhindernde Stellung überschritten hat.

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einrichtung ersetzt werden, ohne die Funktionsweise des Systems zu verändern.

Die Membran 6 kann aus zwei Teilen hergestellt werden, beispielsweise aus zwei leicht verformbaren Bändern, die untereinander an ihrem Umfang einerseits befestigt sind und andererseits am Umfang der Elemente la und Ib (Fig. 5) festsitzen.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des Verriegelungs- und Entriegelungssystems des beweglichen Elements.

Die Vorrichtung weist, genau wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung, einen Führungszylinder 8 auf, der fest mit der Platte 3a verbunden ist, sowie eine fest mit der Platte 3b verbundene Führungsstange 11, wobei die Stange 11 im Führungszylinder 8 verschieblich ist.

Nach dieser weiteren Ausführungsform weist der Führungszylinder 8 auf seiner Außenwandung zwei aufeinanderfolgende anschlagbildende Schultern 34 und 35 und an seinem Ende auf der anderen Seite wie die Platte 2a einen weiteren Anschlag 36 auf. Eine bewegliche, von einem Anker 38 umgebene Spule 37 ist längs des Zylinders 8 zwischen dem Anschlag 35 und dem Anschlag 36 verschiebbar. Zwei leitende Federn 39 und 40, die zwischen dem Anker 38 und dem Anschlag 36 angeordnet sind, und die sich auf isolierenden Teilen 45 abstützen, halten in Ruhestellung die Spule 37 gegen den Anschlag 35 gedrückt.

Ein magnetisches Peil 41 mit Ringform ist längs des Fülirungszylindcrs 8 zwischen dem Anschlag 34 und der Spule 37 verschiebbar, eine Feder 42 hält gewöhnlich einen Abstand zwischen dem magnetischen Teil 41 und der Spule aufrecht.

Die bewegliche Spule 37 wird elektrisch über Leiter 43 und 44 und über F^;edern 39 und 40 beispielsweise gespeist.

Befindet sich die Platten 3« und 3b in Spreizstellung (Fig. 7). so stützen die der gemeinsamen Gelenklagerung der Haltearme 17 zugeordneten Rollen 20 sich auf dem Teil mit größerem Durchmesser des magnetischen Elementes 41 ab.

in dem für die plötzliche Annäherung der Platten 3fl und 3h gewählten Moment wird ein elektrischer Strom über die Leiter 43 und 44 geschickt. Das magnetische Teil 41 verschiebt sich im Zylinder 8, drückt die Feder 42 und legt sich gegen die Spule 37. Während der Verschiebung gibt das Teil 41 die Rolle 20 frei und ermöglicht die Bewegung der Arme 17. Die Rolle 20 rollt längs der Kontur des Teiles 41 ab, die Kontur ist in besonderer Weise ausgebildet, um ein Einschlagen der Arme 17 zu ermöglichen. Der Druck des Wassers auf die Außenfläche der Platten 3a und 3b beschleunigt diese Bewegung. Das Teil 41 verschiebt sich weiter und stützt sich auf der Spule 37 und deren Anker 38 ab, die ihrerseits im Zylinder 8 verschiebbar sind, indem die Federn 39 und 40 bis zum Stillstand auf dem Anschlag 36 zusammengedrückt werden.

Im übrigen sind bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform die Kontaktflächen der Platten 3a und 3b mit einer Schicht elastischen Materials 35a bzw. 35b überdeckt.

Es hat sich herausgestellt, daß eine solche Abdekkung bzw. ein solcher Überzug den Wirkungsgrad der Vorrichtung wesentlich verbessert.

Nach Fig. 8, in der eine dritte Ausführungsform eines elektrischen Verriegelungs- und Entriegelungs-(.«'(.«omc At>r Kmiionli/>Uon Plamnnla /Jnrnactalll »et ict

der untere Teil des Zylinders 8 auf seiner Außenfläche mit Gewinde versehen. Ein kreisringförmiger Elektromagnet 48, der über Leiter 49 mit einer nichtdargestellten Stromquelle verbunden ist, ist auf den Gewindeteil des Zylinders 8 aufgeschraubt.

Das Verriegelungs- und Entriegelungssystem weist vier Haltearme 17 auf, die jeweils an einem Gelenkfuß 18 und untereinander paarweise gelenkig gelagert sind. Auf der Gelenkachse 17a jedes Paares ist das Ende eines dritten Steuerarmes 46 gelenkig angebracht. Das andere Ende des letztgenannten Armes ist gelenkig auf einer der Befestigungsstellen 47a eines Kreisrings 47 aus leitendem Material gelagert, der außen längs des Zylinders 8 verschiebbar ist.

Eine ebenfalls leitende Ringscheibe 50 ist mit gewissem Spiel auf dem Ende des Kreisringkörpers 47 gelagert und steht dem Elektromagneten 48 gegenüber.

Befinden sich die Platten 3α und 3b der beweglichen Elemente in Spreizstellung, so ruht der Kreisring 47 auf dem Elektromagneten 48 aufgrund der zwischengelegten Scheibe 50. Das dieser Scheibe 50 gegebene Spiel ermöglicht es dieser, sich genau auf die gegenüberliegende Fläche des Elektromagneten zu setzen. Dieser mit elektrischem Strom gespeiste Elektromagnet hält den Kreisringkörper 47 in unterer

Stellung. In dieser Stellung bilden die Arme 46 einen sehr geringen Winkel mit der Richtung der Platten 3, die Arme 17 bilden untereinander einen ebenfalls geringen Winkel,

In dem für die plötzliche Annäherung der Platten 3« und 3/; gewählten Augenblick wird der Speisestrom für de- Elektromagneten unterbrochen. Der Kreisiingkörper 47 wird dann freigesetzt. Unter der Wirkung des zwischen den Platten in einer Weise hervorgerufenen Unterdruckes, die analog der entsprechend der Vorrichtungin Fig. 1 ist und unter der Wirkung des äußeren hydrostatischen Druckes werden die Haltearme 17 plötzlich eingeschlagen. Während dieser Bewegung üben sie einen Schub auf die Arme 46 aus, der, nachdem er dem Kreisring 47 erteilt wurde, diesen längs des Zylinders 8 gegen das Innere des Hohlraumes 4a gleiten läßt, und zwar in eine durch die Geometrie des Systems (Fig. 9) bestimmte Stellung.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß je nach den Umständen dieser Elektromagnet 48 durch einen Dauermagneten ersetzt werden kann, dessen Wirkung in der für die Entriegelung gewählten Augenblick annuliert wird, in dem über die Leiter 49 ein Strom, er ihn entmagnetisiert, geschickt wird.

Fig. 10 zeigt die Vorrichtung mit einer mechanischen Verriegelung und Entriegelung der beweglichen Elemente; wie bei den vorher genannten Ausführungsformen ist vorgesehen: Ein fest mit der Platte 3d verbundener Führungszylinder 8 sowie eine fest mit der Platte 3b verbundene Führungsstange 11, wobei die Platte 11 im Zylinder 8 verschiebbar ist und, wie im Fall der Fig. 8, ist ein Haltesystem mit sechs Armen vorgesehen, bei denen jeweils drei aneinander angelenkt sind und ein um diesen Zylinder 8 verschiebbarer Kreisring 47 angeordnet.

Die Stange trägt im oberen Teil und über eine bestimmte Länge eine zylindrische Innenbohrung 52, die mit dem Inneren des Zylinders 8 in Verbindung steht. In dieser Bohrung ist beispielsweise mittels eines Zylinders 53 ein Kolben verschiebbar, dessen Kolbenstangenende 54 eine Spitze bzw. einen Küiuci 34u aufweist, öffnungen 55a sind quer zu beiden Seiten in eine Axialebene des Zylinders 8 und der Stange 11 derart gebohrt, daß dann, wenn die Vorrichtung sich in der maximalen Spreizstellung befindet, diese öffnungen übereinstimmen und in dieser Stellung hier zwei Zungen 55 eingeführt sind, die im Inneren der Bohrung 52 durch eine V-förmige Feder 56 verbunden sind. Letztere besteht aus zwei miteinander an einem ihrer Enden festen Blättern, die jeweils an einer der Zungen an ihrem anderen Ende befestigt sind. Wird auf die Feder nicht eingewirkt, so werden die Blätter einander angenähert und somit werden die beiden Zungen völlig von den Öffnungen 55a der Stange 8 freigegeben.

Der Kreisringkörper 47 weist an seinem Ende auf der Seite der Stange 11 eine kreisförmige Schulter 47a auf, die in der maximalen Spreizstellung auf einem Ring 51 ruht, der auf den unteren Gewindeteil des Zylinders 8 aufgeschraubt ist.

Der pneumatische oder hydraulische Zylinder 53, der den Körner 54a betätigt, kann auch durch ein beispielsweise magnetisches odre jedes andere Antriebssystem ersetzt sein.

Befinden sich die Platten 3a und 3b in "Spreizstellung, so ruht der Ringkörper 47 auf der Scheibe 51. Der Z) linder S3 wird so betätigt, daß die Spitze 54a /wischen die tviden Blätter der Feder 56 eingeführt wird und diese spreizt. Die Zungen stehen dann nach außen von Zylinder 8 heraus und blockieren den Kreisringkörper 47 in der Stellung, die er gerade einnimmt.

In dem gewählten Augenblick zum plötzlichen Annähern der Platten 3« und 3b, nachdem das Vakuum eingestellt wurde, wird der Zylinder im umgekehrten Sinn derart betätigt, daß die Spitze aufhört, die Blätter der Federn 56 zu spreizen. Die Zungen 55, die an letzterer befestigt sind, treten dann in die Innenbohrung 52 zurück und geben so den Ringkörper 47 frei, indem die Stange 11 frei verschiebbar im Zylinder 8 wird. Der Kreisringkörper 47 verschiebt sich gegen das der Scheibe 51 abgelegene Ende des Zylinders 8 und die Stange 11 ist im Zylinder 8 verschiebbar

Fig. 11 zeigt die Vorrichtung, die nunmehr mit einem anderen mechanischen Verriegelungssystem versehen ist, das, genauso wie vorher, einen fest mit eier Platte 3a verbundenen Führungszylinder 8 und eine fest mit der Platte 3b verbundene Führungsstange 11 aufweist; die Stange 11 ist im Zylinder 8 verschiebbar, und so wird, wie im Fall der Fig. 8, ein Haltesystem mit sechs drei an drei angelenkten Armen und ein um diesen Zylinder 8 verschiebbarer Kreisring 47 geschaffen.

Nach der Vorrichtung der Fig. 11 weist die Führungsstange 11 eine Zylinderbohrung 58 auf, die aus zwei Teilen 58a und 58b unterschiedlichen Durchmessers sich zusammensetzt, wobei diese Teile durch eine Schulter 58c kegelstumpfförmiger Form verbunden sind. In diesem Teil 58, welches den größten Durchmesser aufweist und welches mit dem Inneren des Zylinders 8 in Verbindung steht, ist beispielsweise mittels eines Zylinders 59 eine Stange 60 verschiebbar, deren Ende fest an einem Kolben 61 sitzt, welcher seinerseits in dem Teil 58b der Bohrung verschiebbar ist. Dieser zylindrische Kolben 61 weist zwei Teile 61a und 61 c unterschiedlichen Durchmessers auf, die miteinander über einen kegelstumpfförmigen Teil 61b verbunden sind. Der Teil 61c besitzt einen Durchmesser, der auf der, des Teües 58i der Bohr-jng e:r:ge stellt ist.

öffnungen 62 sind quer in eine Axialebene von beiden Seiten in den Zylinder 8 und in die Stange 11 derart gebohrt, daß dann, wenn die Vorrichtung sich in ihrer maximalen Spreizstellung befindet, diese öffnungen zusammenfallen. In dieser Stellung werden Kugeln (beispielsweise 6) 63 von einem Durchmesser eingeführt, der im wesentlichen gleich dem der öffnungen 62 ist. Zu je drei werden sie beispielsweise in jeder der öffnungen auf beiden Seiten der Bohrung 58 gelagert.

Ihr Durchmesser ist so gewählt, daß die Dicke der Seite an Seite angeordenten Kugeln größer als die gemeinsame Dicke der Wandung des Zylinders 8 und der des Teiles 58b der Bohrung ist. Ist somit der Rand einer der Innenkugeln auf den der Bohrung 58b ausgerichtet, so steht die Außenkugel zum Teil aus der Öffnung von der Seite der Außenwandung des Zylinders 8 vor.

Eine Ringscheibe 51 ist auf das Gewindeende des Zylinders 8 aufgeschraubt. Der pneumatische oder hydraulische, den Kolben 61 betätigende Zylinder 59 kann auch durch ein anderes Antriebssystem, insbesondere eine Magnetanordnung ersetzt werden.

Befinden sich die Platten 3a und 3b in Spreizstellung, so ruht der Kreisringkörper 47 auf der Scheibe

51. Der Teil 61c des Kolbens kommt gegenüber den öffnungen 62 zum Stehen. Aufgrund der gemeinsamen Dicke stehen die Kugeln, die sich am Umfang befinden, zum Teil aus der Außenwand des /Cylinders 8 vor und setzen sich in eine kreisförmige Nut 57, die im Kreisringkörper 47 belassen ist und blokkieren diesen.

In dem zur plötzlichen Annäherung der Platten 3« und 3b gewählten Augenblick betätigt man den Zylinder 59 derart, daß der Teil 61a des über die Stange 60 zugeordneten Kolbens in Höhe der Öffnungen 62 kommt. Die geneigten Ränder der Nut 57 formen den Axialschub, dem der Kreisringkörper 47 ausgesetzt ist, mittels dir Arme 17 und 46 in einen Zentripetalschub um, der den Kugeln erteilt wird. Die Kugelreihen verschieben sich so lange, bis die Kugeln, die auf der Seite der Bohrung 58 sich befinden, sich gegen den Teil 61 α des Kolbens abstützen. Der entblockte Kreisringkörper 47 verschiebt sich zum inneren des Hohlraumes 4a hin. In diesem Augenblick lagert sich die Kugel, die an jedem Ende der gemeinsamen öffnung 62 vorgesehen ist, in der seitlichen Dicke der Wandung des Zylinders 8, die vier anderen dieser Reihe dagegen auf beiden Seiten in die seitlichen Dikken der Wandungen der Stange 11. Auf diese Weise hemmen sie nicht die Verschiebung der Stange 11 im Zylinder 8 während der Annäherungsphase der Elemente la und 2b. Während dieser Phase steht der Ringkörper 47 nicht mehr gegenüber den öffnungen 62. Um zu verhindern, daß die in den Dicken der Wandungen des Zylinders 8 gelagerten beiden Umfangskugeln, die dann nicht mehr außen blockiert sind, nicht völlig aus den öffnungen heraustreten, sind diese mit Einschnürungen auf der Außenfläche des Zylinders versehen.

In der Vorrichtung nach Fig. 11 weist das Blockierungssystem nur eine einzige seitliche öffnung und eine einzige Reihe von sechs Kugeln auf.

Falls man dies für günstig erachtet, um das Blockierungssystem zu verstärken, kann man offensichtlich mehrere identische öffnungen verwenden, die in unterschiedlicher: Axialebarier: durchbohrt sind.

Nach Fig. 12, in der ein Spreizungssystem für die beweglichen Elemente dargestellt ist, weist die Vorrichtung genau wie vorher einen fest mit der Platte 3a verbundenen Führungszylinder 8 und eine fest mit der Platte 3b verbundene Führungsstange 11 auf, die Stange 11 ist im Zylinder 8 hierbei verschieblich. Außerdem ist ein Auslösesystem von der in Fig. 8 dargestellten Art vorgesehen.

In dieser Vorrichtung weist die Stange 11 eine zylindrische Innenkammer 66 auf. Ein Kolben 67 ist verschiebbar in der Kammer gelagert und eine Stange 67a ist selbst in einer geeigneten Bohrung der Endwand Ha der Stange 11 verschiebbar.

Die Kammer 66 steht über zwei Öffnungen mit Kanälen 64 und 65 in Verbindung, die jeweils über die Leitungen 69 und 70 mit den beiden Ausgängen eines Verteilers D verbunden sind, dessen einer Eingang mit unter Druck stehendem Öl au seinem Reservoir 74 über die Leitungen 71 und 72 und einer Pumpe P gespeist ist, wobei der andere Eingang über die Lei-

tung 73 die Rückführung zum Speicher 74 sicherstellt. Die genannten beiden öffnungen, die die Kammer 59 mit den Kanälen 64 und 65 verbinden, sind, die eine in das Ende der Kammer 66 gebohrt und durch die Wandung 11a abgeschlossen, die aidere in das entgegengesetzte Ende der anderen Seite des Kolbenkopfes 67 gebohrt. Die Stange 67a stützt sich auf der äußeren Endwandung des Zylinders 8 ab.

Fig. 12 zeigt im übrigen das vereinfachte Schema einer Entleerungseinrichtiing.

An einem Punkt des Umfanges der Membran 6 ist durch das Ringelement 7 eine öffnung gebohrt, in die ein nichtdargestelltes Ventil eingeführt ist und welches das Innere der Vorrichtung mit einem Entleerungsschieber mit mehreren Wegen 76 und einer in Reihe geschalteten Vakuumpumpe 78 über Leitungen 75 und 77 verbindet.

Mit diesem System kann man zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausiüscvuigäiigcii die VüiiiclHürtg mit Wasser, das eindringen konnte, reinigen und das Vakuum verbessern, das sich in der Kammer vor der Benützung eingestellt hatte.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: Will man die beiden Platten 3a und 3b gegeneinander spreizen, so betätigt man die Pumpe P, die öl unter Druck über Leitungen 71 und 70 und den Kanal 65 in die Kammer 66 einspritzt. Der Kopf des Kolbens 67 wird gegen die Wandung Ha gedrückt. Die Stange 67a des Kolbens stützt sich auf der Endwand des Zylinders 8 ab und drückt diesen zurück. Während dieser Zeit wird das öl, das sich zwischen dem Kopf und der Wandung Ha befindet, durch den Kanal 69, den Verteiler und die Leitung 73 gegen das Reservoir 74 zurückgedrückt. Die Platten 3a und 3b werden so lange gespreizt, bis der Kreisringkörper 47 auf dem Elektromagneten 48 ruht, der diesen dann in seiner Lage hält.

Nachdem diese Blockierungsstellung erreicht ist, wird durch die Pumpe C unter Druck durch den Verteiler und die Kanäle 71 und 69 zwischen den Kopf des Kolbens und die Wandung Ha eingespritzt. Der !Kolben CntfTPt ^c!ch ^VOP Iptytprpr inHpm Has vnr ihm befindliche öl durch den Kanal 65, den Vt rteiler D und die Leitungen 70 und 73 gegen den Speicher 74 zurückgedrängt wird.

Der Kolbenhub 67 ist wenigstens gleich der maximalen Spreizung der Platten 3a und 3b.

Sind die oben beschriebenen Vorgänge beendet, so ist die Vorrichtung fertig, um ausgelöst zu werden.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß die Platten 3a und 3b, die über den Umfang der Membran 6 verbunden sind, eine geschlossene Kammer bilden. Auf diese Weise ermöglicht es das verwendete Spreizungssystem, unter Erhöhung des Volumens dieser Kammer, noch den Restdruck, der hierin herrscht, zu vermindern und so den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erhöhen.

In allen Fällen, in denen die Vorrichtung benützt wird, muß der im Inneren der dichten Kammer herrschende Druck im Augenblick der Entriegelung der beweglichen Elemente kleiner als der Außendruck sein, der auf diese Kammer wirkt.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Zur seismischen Erkundung verwendbare, in eine Flüssigkeit eintauchbare Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen in diese Flüssigkeit mit zwei gegeneinander bewegbaren, je eine Platte umfassenden steifen Elementen, die sich berühren können; mit einer Spreizeinrichtung zum gegenseitigen Entfernen der beweglichen Elemente voneinander bis in eine definierte Spreizlage und mit einer mit den beweglichen Elementen gekoppelten Steuereinheit, nach deren Betätigung die beweglichen Elemente eine Relativbewegung derart ausführen, daß eine Implosion resultiert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die zwei gegeneinander bewegbaren, je eine Platte (3c; 3Zj) umfassenden steifen Elemente (2a; 2b) bilden mittels einer verformbaren Membran (6) eine Kammer variablen Volumens,

b) bis zur Betätigung der Steuereinheit sind die zwei Elemente (2a; 2b) mittels einer Verriegelungseinrichtung in der Spreizlage haltbar,

c) der Druck im Innern der Kammer variablen Volumens liegt während der Spreizlage der Elemente unterhalb des in der Flüssigkeit herrschenden Außendrucks.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß diese Spreizeinrichtung Mittel (Al, H) zum Einführen eines unter Druck stehenden Mediums in das Innere der Kammer variablen Volumens (4a· 4b) er/weisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Spieize'*:richtung aus einer durch ein Druckmittel betätigten Zylinderanordnung (11-67) besteht und einen mit einem der beweglichen Elemente verbundenen Zylinder (8) in der Führungsstange (11) sowie einen Kolben (67) aufweist, der intermittierend gegen das andere bewegliche Element (2b) anliegt und in diesem Zylinder verschiebbar ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung und die Steuereinheit in Form einer Entriegelungscinrichtung bestehen aus:

a) Haltearmen (17), die gelenkig an einem der beweglichen Elemente und paarweise untereinander gelenkig gelagert sind;

b) Anschlägen zum Stillsetzen der Haltearme in Spreizstellung;

c) einem beweglichen Kolben, der gegen jeweils eine im Gelenkpunkt vorgesehene Rolle (20) in Spreizstellung der Haltearmc (17) gedrückt wird und diese Rolle zum Falten der Arme freigibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kolben (13) aus dem Anker einer beweglichen, elektrisch gespeisten Spuic( 12) besteht und sich gegen einen anderen festen Anker (10) legt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kolben aus dem Anker einer beweglichen Spule besteht, die elektrisch gespeist ist, indem er auf einen anderen festen Anker gedrückt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliehe Kolben (25)

durch ein druckmittelgesteuertes System angetrieben ist,

8, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung und die Steuereinheit in Form einer Entriegelungseinrichtung bestehen aus:

a) Haltearmen (17), die gelenkig an jedem der beweglichen Elemente (2a; 2b) und aneinander paarweise gelenkig gelagert sird;

b) Steuerarmen (46), die je einerseits auf der gemeinsamen Gelenkachse (17a) eines der vorhergehenden Paare und andererseits auf einem verschiebbaren Kreisring (47) gelagert sind;

c) und einem magnetischen Blockierungs- und Entblockierungssystem (48) für diesen Kreisringkörper (47).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung und die Steuereinheit in Form einer Entriegelungseinrichtung bestehen aus:
a) Haltearmen (17), die je auf einem der beweglichen Elemente (2a; 2b) sowie paarweise untereinander gelenkig gelagert sind; b) Steuerarmen (46), die einerseits auf der gemeinsamen Gelenkachse eines der vorhergehenden Paare und andererseits auf einem verschiebbaren Kreisringkörper (47) gelenkig gelagert sind;

c) und aus durch eine Feder (56) verbundenen Zungen (55), die mit einer beweglichen Spitze (54a) zur Blockierung und Entblokkierung des Kreisringkörpers (47) zusammenwirken.

10. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung und die Steuereinheit in Form einer Entriegelungseinrichtung bestehen aus:

a) Haltearmen (17), die jeweils auf einem der beweglichen Elemente und untereinander paarweise gelenkig gelagert sind;

b) Steuerarmen (46), die je einerseits auf der gemeinsamen Gelenkachse eines der vorhergehenden Paare und andererseits auf einem verschiebbaren Kreisringkörper (47) mit einer kreisförmigen Nut (57) auf seiner Innenwandung gelagert sind;

c) und einer Anordnung aus Kugeln (63), die durch einen Kolben (61c) betätigt ist und mit der Kreisnut (57) zur Blockierung und Entblockierungder Kreisringkörper zusammenwirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Evakuierung der Kammer (4a; 4b) über einen Kanal (22) eine über ein Ventil ( V2) absperrbare Unterdruckkammer (Rl) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die im Innern der Kammer einen Druck kleiner ;ils den. der milk-n mif die Kummer wirkt, einstellen, aus diesen Spreizcinnchtungen bestellen.

13. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur liegrenzung der Verformung der dichten Membran (6) gegen das Innere der Kammer einen dieser Membran zugeordneten Ringträger (7) aufweisen.

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14. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Berührung kommenden
Flächen mit einem Überzug (35«; 3Sb) aus elastischem Material versehen sind.

Die Erfindung betrifft eine zur seismischen F.rkundung verwendbare, in eine Flüssigkeit eintauchbare i<> Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen in diese Flüssigkeit mit zwei gegeneinander bewegbaren, je eine Platte umfassenden steifen Elementen, die sich berühren können; mit einer Spreizeinrichtung zum gegenseitigen Entfernen der beweglichen Elemente r> voneinander bis in eine definierte Spreizlage und mit einer mit den beweglichen Elementen gekoppelten Steuereinheit, nach deren Betätigung die beweglichen Elemente eine Relativbewegung derart ausführen, daß eine Implosion resultiert (World Oil 1967, Sei- -'<> ten 69-71).

Bei dieser bekannten, das Implosionsprk'-zip bei Entfernungzweier Platten voneinander ausnutzenden Einrichtung, entsteht ein Signal infolge des plötzlichen Spreizens bzw. öffnens der beiden Platten, dann ein .n negatives Signal in der Umgebung infolge des Abströmens des Wassers und schließlich ein sehr spitzes eigentliches Implosionssignal sehr hoher Frequenz, das praktisch nicht kontrollierbar ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe j<> zugrunde, seismische Impulse in vorherbestimmbarer steuerbarer Weise zu erhalten, und dies, ohne daß die in Kontakt tretenden Flächen der Platten infolge Kavitationsfraßes sehr früh zerstört werden.

Diese Aufgabe wird überraschend einfach gelöst r. durch die folgenden Merkmale:

a) die zwei gegeneinander bewegbaren, je eine Platte umfassenden steifen Elemente bilden mittels einer verformbaren Membran eine Kammer variablen Volumens; w

b) bis zur Betätigung der Steuereinheit sind die zwei Elemente mittels einer Verriegelungseinrichtung in der Spreizlage haltbar;

c) der Druck im Innern der Kammer variablen Volumens liegt während der Spreizlage der EIe- 4"> mente unterhalb des in der Flüssigkeit herrschenden Außendrucks.

Nicht lösen läßt sich diese Aufgabe durch eine auf dem Perkussionseffekt beruhende Vorrichtung nach der US-PS 3349867, wo der Impuls durch Aufschla- -.< > gen eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens gegen eine Endfläche des Zylinders, die aus einer verformbaren Membran besteht, hervorgerufen wird. Die Vorrichtung steht mit der Umgebung lediglich über die Membran in Verbindung. Kehrt der Kolben r> schnell in seine stabile Stellung zurück, so erfährt die Membran beispielsweise keinerlei Rückbewegung, .vird vielmehr in entgegengesetzter Richtung beschleunigt und schiebt die umgebende Flüssigkeit unter Kraftaufwand zurück. Eine Kammer variablen mi Volumens im Sinne der Erfindung wird nicht gebildet. ein Implosionscffckt wird nicht ausgenützt.

Auciulic US-PS 3 2199(V.) gehört zu einem anderen Gebiet der Technik, nümlich dein der Erzeugung von Schwingungen unter Wasser, hut also mit der Hr/.eu- „-, gung von akustischen Wellen durch Implosion nichts zu tun.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung lassen sich wohl definierte Impulse erzeugen, zumal nach einer vorzugsweisen Ausführungsform die in Kontakt tretenden Flächen mit einem elastischen Überzug versehen sind und durch den Aufprall der Flächen gegeneinander keine Störgrößen eingeführt werden. Der gesamte hydrostatische Druck wird zur Hervorrufung der Bewegung und damit letztlich der Implosion ausgenützt, Kavitationsgefahr entsteht nicht, Das öffnen kann beispielsweise beliebig langsam erfolgen.

Vorzugsweise besteht die Spreizeinrichtung aus einer durch ein Druckmittel betätigten Zylinderanordnung und weist einen mit einem der beweglichen Elemente verbundenen Zylinder in der Führungsstange sowie einen Kolben auf, der intermittierend gegen das andere bewegliche Element anliegt und in diesem Zylinder verschiebbar ausgebildet ist.

Nach einer Ausführungsform bestehen die Verriegelungseinrichtung und die Steuereinheit in Form einer Entriegelungseinrichtung aus:

a) Haltearmen, die gelenkig an einem der beweglichen Elemente und paarweise i/vitereinander gelenkig gelagert sind;

b) Anschlägen zum Stillsetzen der Haltearme in Spreizstellung;

c) einem beweglichen Kolben, der gegen jeweils eine im Gelenkpunkt vorgesehene Rolle in Spreizstellung der Haltearme gedrückt wird und diese Rolle zum Falten der Arme freigibt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 in Annäherungsstellung der Elemente,

Fig. 3 schematisch eine perspektivische Gesamtdarstellung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch ein druckmittelgesteuertes Verriegelungs- und Entriegelungssystem für die beweglichen Elemente der Vorrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 6 schematisch eine Draufsicht auf die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch eine zweite elektrische Verriegelungs- und Entriegelungseinrichtung,

Fig. 8 einen Teilschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer elektrischen Verriegelungs- und Entriegelungseinrichtung (bewegliche Elemente in Spreizstellung),

Fig. 9 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 8, wobei die Elemente einander angenähert sind,

Fig. H) einen Teilschnitt durch eine mechanische Verriegelungs- und Entriegelungseinrichtung für diese Elemente,

Fig. Il einen Teilschnitt durch eine weitere mechanische Entriegelungs- und Verriegelungseinrichtung für die Elemente, und

Fig. 12 einen sehematischen Schnitt durch die Vorrichtung, welche mit Einrichtungen zum Spreizen oder Trennen der Elemente ausgestattet ist

Die Vorrichtung, wie sie beispielsweise in den l'ig. 1,2 und 3 dargestellt ist, besteht im wesentlichen aus zwei gleichen EYnieiiten la und 2h, die je aus einer kreisförmigen Platte aus steifem Material hergestellt und mit zwei Verstärkungsschalen 1« und 1/' versehen sind.