DE2063380A1 - Verschiebbarer Diaphragmaaufbau zur Verwendung bei der Übertragung seismischer Impulse - Google Patents

Description

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BOLT ASSOCIATES, INC.

Verschiebbarer Diaphragmaaufbau zur Verwendung bei der Übertragung seismischer Impulse.

Die Erfindung betrifft Diaphragmaaufbauten zur- Verwendung bei seismischen Schallquellen für seismische Überwachung über Land, Erdboden, Kies, Felsen, Moor, Schlamm, Sand, Sumpf oder über Wasser. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf metallische oder zusammengesetzte Diaphragmas für die Übertragung des energiereichen Impulses von seismischen Schallquellen, wie sie beispielsweise in der US Patent schrift Nr. 3,310,128 beschrieben sind.

Eine Schallquelle dieser Art enthält einen Tank nit eine« verschiebbaren Diaphragmaboden, der ein· im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, enthält, in die ein oder mehrere unter Druck stehendes Gas freigehende Luftgewehre eintauchen. Die Luftgewehre nehmen unter hohem Druck, beispielsweise 140.6 kg/dB (20OO pounds per square inch;, stehende Luft oder ein anderes geeignetes G*s von einer Druckgasquelle, beispielsweise einem Aufnahme~ epeichertank eines Hochdruckluftkompressors, auf und «pel«

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ehern diese. Auf ein Signal von der Bedienungsperson während einer seismischen Überwachung hin können die Luftgewehre "gezündet" werden^edaß sie explosionsartig die gespeicherte Hochdruckluft in die Flüssigkeit in dem Tank, in die sie eingetaucht sind, freigeben. Der Druck, der durch diese explosionsartige Freigabe der Hochdruckluft in die energieübertragende Flüssigkeit erzeugt wird, bewirkt, daß das feste Diaphragma am Boden des Tanks abrupt nach unten bewegt wird, was den Teil des Erdbodens darunter verrückt, wodurch ein seismischer Impuls in die Erde erzeugt wird.

Das Wort "Erde" soll hier alle Arten von Gelände umfassen, auf dem das verschiebbare Diaphragma benutzt werden kann, einschließlich Land, Boden, Kies, Felsen, Moor, Schlamm, Sand, Sumpf und Gewässer, wie Seen, Flüsse, Meerengen, Meere usw.*

Es ist Aufgabe der Erfindung die.Schaffung eines verbesserten dauerhaften verschiebbaren metallischen oder zusammengesetzt en seismische Impulse üb«rtr*g®sad«n Diaphragm«* hoher Lebensdauer·

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Eine weitere Aufgabe» der Erfindung ist die Schaffung eine» verbesserten vprüchieibaren s«i stni&^he Impulse übertragenden Diaphragmas, dessen äußerer Durchmesser der größte Durchmesser der Schallquellenanlage.ist, wodurch das Gewicht der Sehe LLquellenanlag· entlang· des Diaphragma« verteilt wird, so daß die Schallquellenanlage auf einfache Weise den Diaphragma in Senken oder Vertiefungen in der Erde folgen kann, di« durch die Verdichtungswirkung dieses Diaphragmas auf die Erde erzeugt sind·

Eine weitere Aufgab· der Erfindung ist die Schaffung ein·* verbesserten verschiebbaren «einmische Impuls· Übertragenden Diaphragma* zur Verwendung direkt auf der Erde ohne die Not»· wendigkfit, die Erdoberfläche vorher vorbereiten zu müssen·

Weitere- Vorteile, Merkmale und Anwendungemöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus der Darstellung von Ausführungsbeispielen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.

Es zeigern

Fig. 1 eine Seitenansicht des Schallquell«n«yst«ms mit «inm Atm, der dieses alt einem Fahrzeug verbindet,

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Pig· 2 ©ine Sehnittansieht eixior Axis führung« form des Ganzmetall-Diaphragniaaiif baues,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Ausführungeform von Figo 2, bei der Zündung, und

Fig» k eine Schnittansicht einer veränderten Ausführungsform des.Slaphragmaaufbauesβ

In den Fig. 1 und 2 ist ein beweglicher Generator 10 für seismische Wellen entsprechend der Erfindung dargestellt« Er enthält einen geschlossenen kuppeiförmigen Tank 12 mit einer starren gekrümmten Seiten- und Oberwand. Der Tank ist konzentrisch ua eine aufrechte Symmetrieachse. Der Tank 12 enthält ein« im wesentlichen nicht-komprassible Flüssigkeit Ik, beispielsweise Wasser₅ in eingeschlossenem Zustande In der Mitte des oberen Teiles des kuppeiförmigen Tanks 12 1st eine Auslaßöffnung 16, durch welche die freigegebenen Gas« aus den Tank IS entweichen können» Verbunden Hit der Auslaßöffnung 16 ist eine Gas^Flüsaigkeit-· Trenneinrichtung zur Trennung der freigegebenen Gase von der Flüssigkeit, so daß die Flüssigkeit aj^äBten werden kann, damit sie in

icann das Innere des Tanks 12 seurüekkehresr und dl· freigegebenen

Gase nach außen entweichen können.

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Einpi?lirtMt in der Flüssigkeit l't in der iN.ihe de.» Bodens des Tank.¹* 12 sind drei akustische Luftgewehr-Übertrager l8 (nur zwei sind in den Figuren zu sfhfn) ähnlich den abrupt Gau freigebenden Übertragern nach der US-Patentschrift Nr.3,310, die manchmal'als "Luftgewehre¹· bezeichnet werden. Jeder dieser LuftgewAhrübertrager 18 enthalt; eine Entladeöffnung 20. Di eise Luftgewehrübertrager dienen de» Zweck, wiederholt eine große Menge von tlochdruckgas durch die Entladeoffnungen 20 in die Flüssigkeit abrupt freizugeben» üb kräftige Impulse zti erzeugen, die mittels des verschiebbaren. Diaphragmaafbaues 22 in die Erde 2k übertragen werden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das unter Druck stehende Gas, welche» abrupt mit exploelonsähnlicher Plötzlichkeit durch die Entladeof f innigen. 20 freigegeben wird, komprimierte Luft.

Im Betrieb wird die komprimierte Luft durch Hochdruckluftleitungen 26 zu einer Einlaßverbindung 28 in die Luftgewehr-Übertrager l8 geführt« Die Hochdruckluft wird in den Luftg·- wehruhertragern l8 gespeichert, wo ei« ein elektrisches Steuersignal von der Bedienungsperson abwart·«! welches' über die elektrischen Kabel 30, Zündl*itungen genannt_t gesendet wird» um die solenoidbetäti gten. Hochdrttckluft-Ventile 32 *.n trigger η, die die Luftgewehr übertrager l8 zünden.

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die Luftgewehrübertrager gezündet sind, geht von ihren Öffnungen 20 eine Druckwelle 34 von Hochdruckluft in die Flüssigkeit aus (vgl, FIg₀ J). Diese Druckwelle 34 setzt die Flüssigkeit l4 unter Druck und überträgt damit einen plötzlichen Druckimpuls auf eine Metall-Diaphragma-Platt* Jf) des Diaphragmaauf baue« 22.

Wie in Fig. 3 dargestellt, gibt auf diese plötzliche Unterdruckeetzung die Metall~Diaphragiaa-Pl*tte 36 nach unten nach und der Diaphragmaaufbau 22 verschiebt sich nach unten und drückt abrupt auf die Erde 24 darunter, wodurch/aie Erde 2k ein kräftiger seismischer Impuls aach unten geschickt wird. Diese kraftigefi Vibrationen Bind in der Lage, tief in den Erdboden für Zwecke seismischer Untersuchungen einzudringen« Die Nachuntenverschiebung des Diaphragmaaufbaues 22 wird durch einen äußeren beweglichen Zylinder 38 erraöglicht, dessen innere Oberfläche 4θ ein®!» gleitenden Verschluß nit einem ringförmigen Diehtglissd %3 aus geeigneten Kunst-

aus Polyurethan, roatLeht»

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befestigt, der an den unteren Teil des beweglichen Zylinders 38 angeschweißt ist.

Die Polyurethandichtung 42 ist mittels eine« Klemmring·· gehalten, der die Dichtung 42 gegen einen Flansch 48 klemmt, der an den unteren Rand des kuppelförmigen Tanks 12 geschweißt ist. Eine andere innere flüssigkeitshaltende Kunststoffdichtung 49 In einer Nut 1st ebenfalls zwischen den Klemmring 47 und den Flansch 48 eingeklemmt, wobei der Klemmring Mittels Maβchinenschrauben 50 befestigt ist.

Dt>r Druck der Druckwell· des Hochdruckgases 34 in dl· Flüssigkeit 14 wirkt auch gegen die inner· Oberfläch·.52 . der Tankanordnung 12_s und, obgleich auch die Tankanordnung. 12 und alle daran angebrachten Teile, einschließlich Gewichte 5.4, wesentlich schwerer als der Diaphragmaaufbau 22 sind, spiir^t der Itok 12 nach oben, während die Metail-Diaphragaaplatte 36 gegen den Erdboden 34 darunter gedrückt wird. Venn sieh der Tank IS nach oben bewegt« gleitet die Dichtung 42 nach oben entlang der Dichtungaoberflttehe 4O, bis ein hubbegrensendes Ansehlageleaent oder ein ringföreiger Anschlag 56 an einen stoßabsorbierenden Dämpfer oder einen stoßabsorbierenden Ring 58 stößt. Der stofiabsorbierende Dämpfer 58 besteht au« geeignetes federnden Material, bei-

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spieleweise federndem Polyurethan. Er drückt sich unter der Last, die durch den hubbegrenzenden Anschlag 56 aufgebracht wird, zusammen. Da die Tankanordnung 12 ein beachtliches nach oben gerichtetes Moment hat, wird die Abwärtβ--bewegung dee Diaphragaaaufbaues 22 umgekehrt, wenn der Dämp fer 58 den Anschlag 56 trifft 5 hierdurch wird der Diaphragmaaufbau 22 von der Erde weggehoben, wodurch die direkte Schallkopplung der Signalübertragung seismischer Impulse in die Erde endet«

Nach der Einleitung der Aufwartsbewejjumgj des Diaphragmaaufbauea 22 bewegen sich die Tankanordinnng 12 und d«r Diaphragmaaufbau 22 welter ua eine susätsliehe Strecke nach oben, bis die Schwerkraft ihre Auiwärtsbeweguag begrenzt. Die Tank-Diaphragnta-Anordnung wird von eine» Auffangsyatem des Fahrzeuges, welches die Sehallquelleztanlage transportiert und trägt, daran gehindert, direkt auf die Brd· zurückzufallen. Venn der Tank unter der Steuerung a«m Auffangeyetaais zurüokfällt, ströat Luft durch den oberem Teil des Tanks und

nach außen durch eine Öffnung l6, die mn ei»eu Luft-Plüssigkelt-AblenkblechsysteiB führt, das «ich xur Ataospha're hin öffnet* Der Bodenteil dee Dlaphrafaufbau·» 32 berührt den Erdboden xuersti danach sieht sich der Biaphr&sacaaufbatt 22

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relativ- zu der Schallquellenanlage zurück, so daß, ν·ηη die Einheit sich absetzt, sie vieder bereit zur neuen Zündung ist·

Der federnde Dämpfer 53 ist an den Oberteil des Tankflansches 48 durch eine Reihe von Stiftbolzen 6θ befestigt·

Schautζ von der Gleitoberfläche kO fernzuhalten, ist ein lascher, ringförmiger flexibler Gumtaiver Schluß 62 vorgesehen, der sich um den Tank 12 herum und zwischen dem Oberteil des Zylinders 38 und der Außenseite dmm Tanks erstreckt. Die innere Kante des flexiblen Verschlusses 62 ist avisohen einea Absatz 6%, der an der Außenseite des Tank« 12 geschweißt 1st, und elnea Kleomring 66 eingeklemmt * Die äußere Kante des flexiblen Verschlusses 62 1st an die obere Kant« des Zylinders 38 Mittels eines Kl«««ringeβ 68 angekleauat.

Danit sich der Anschlag 56 nicht verschiebt, hat dieser eine Lippe 70, die in eine Nut in der Wand des Zylinders 38 hineinragt·

Bei der veränderten Ausführungsfor« nach Pig· % ist ein inneres flexibles federndes Diaphragma 76 aus d«sjt flexiblen Material, beispielsweise Polyurethan, vorgesehen» ds.« sieh Über den Bodenteil dew Tanks 12 erstreckt. Der Uwfang dl·«··

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Diaphragma· 76 ist auf den Tankflansch 48 mittels Klemmring 78 geklemmt ο Dieses Diaphragma 76 streckt sich und gibt nach, «renn die Diaphragmaplatte )6 nach unten verschoben wird.

Beim Vergleich der Fig. k mit den Fig. 2 und 3 sieht nan, daß die Gieitdichtung k2, die Dichtungskleaime k7 und die Dichtung k9 weggelassen werden können, wenn das innere flexible Diaphragma 76 verwendet wird«

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Claims (1)

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— 11 -Patentansprüche

l.y Vorrichtung zum Übertragen seismischer Energieimpulse in die Erde mit eines Tank, der eine im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit einschließt, und mit wenigstens einer Vorrichtung zua abrupten Freigeben unter Druck stehenden Gases in die Flüssigkeit, gekennzei chn'et durch einen verschiebbaren Diaphragma·* aufbau mit einem zylindrischen Teil, der gleitend an dem Tank zur Bewegung in Richtung auf und weg von dem Tank angebracht ist, und mit einer Diaphragmaplatt·, welche an dem zylindrischen Teil befestigt ist und sich über den Bodenteil des Tanks in Berührung mit der Erde erstreckt, wodurch, wenn unter Druck stehendes (Glas abrupt in dem Tank freigegeben wird, das Diaphragma nach unten nachgibt und den-gleitenden zylindrischen Teil nach unten verschiebt« was ermöglicht, daß der abrupte Druok direkt auf die Erde mmter dem Diaphragma übertragen wird, um einen kräftigen seismischen Inergieimpuls nach unten in die Erde «u schicken·

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2· Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma eine einstückige Metallplatte ist.

3* Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichne t,daß der zylindrische Teil einen äußeren Durchmesser hat, der größer als der Tank ist, so daß das Gewicht der Vorrichtung über das Gebiet der Diaphragmaplatte verteilt wird, so daß die Vorrichtung der Diaphragmaplatte in die Einsekung einfach folgt, die in der Erde durch die Zusammendrückwirkung des Diaphragmas auf die Erde gebildet 1st.

4t· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Diaphragmaaufbau Mittel zur Schaffung einer Qleitdichtung zwischen dem Tank und dem zylindrischen Teil enthält, um die Flüssigkeit und die Impuls« innerhalb des Einschlusses des Tanks und des verschiebbaren Diaphragmaaufbaues einzuschließen, Mittel zur Begrenzung der Gleitbewegung des zylindrischen Teils, um die Abwärtsbewegung des Diaphragmaaufbaueβ umzukehren, indem das Aufwärtsmoment, das dem Tank übermittelt 1st, kombiniert wj.rd, um das Diaphragma von der Berührung mit der Erde abzuheben, so daß die Impulsübertragung auf die Erde be- \ endet wird·

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5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbar· Diaphragmaaufbau Mittel zum Absorbieren des Stoßes aufweist, der erzeugt wird, wenn die Bewegung des zylindrischen Teils abrupt durch die Gleitbewegungbegrenzungseinrichtung unterbrochen wird, um die Abwärtsbewegung des Diaphragmaaufbaues umzukehren.

6. Vorrichtung zum Übertragen seismischer Energieimpulse in die Erde mit einem Tank, der eine im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit mit wenigstens einer Vorrichtung zum abrupten Freigeben ron unter Druck stehendem Gas, darin »ng.· ordnet, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein verschiebbares Diaphragma an einem beweglichen Zylinder befestigt ist, daß der Zylinder den Tank umgibt und gleitend und abdichtend an dem Tank angebracht 1st und einen äußeren Durchmesser aufweist, der größer als der Tank ist, so daß da· Gewicht der Verrichtung nach unten auf dan Diaphragmaaufbau verteilt wird, so daß dia Vorrichtung einfach de« Diaphragmaaufbau in eine Einsenkung folgen kann, die in der Erde durch die Zusammendrückwirkung des Diaphragmaaufbaues auf die Erde gebildet ist, wenn diese in Berührung damit gebracht und die Vorrichtung sur abrupten Freigabe von unter Druck stehendem Gas gezündet wird·

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Vorrichtung zum Übertragen seismischer Energieimpulse in die Erde Bit einem kuppelfUreigen Tank, dmr eine la wesentlichen inkompressible Flüssigkeit alt wenigstens einer Vorrichtung zur Freigabe van unter Druck stehend·· Gas, angeordnet darin, einschließt, d a d u r e h g ek e η η ζ e lc h η β t, daß ein« Diaphragmaeinrichtung zur Berührung mit der Erde vorgesehen ist, um eine direkte Schallkopplung mit dieser zur übertragung seismischer

mmrai

Impulse zu schaffen, die Vorrichtung: zuar abrupten Preigabe von unter Brück stehendem Gas gezündet wird, daß eine Einrichtung zum gleitenden und dichtenden Koppeln der Diaphragmaeinriohtung an die Enden de* kuppeiförmigen Tanks Torgesehen ist, um eine Vorrichtung zur direkten Schallkopplung mit der Erde zu schaffen, daß die Einrichtung zum gleitenden und abdichtenden Seppein der Diaphragmaeinriohtung einen Mußeren beweglichen Zylinder aufweist, dessen innere Oberfläche eine gleitende Abdichtung mit einer ringförmigen Dichtung vorsieht, die fest mit dem kuppeIfSrmige» Tank but abdichtende» Beruh« rung mit der inneren Oberfläche verbunden 1st, so daß, wenn die abrupte Freigabe des Luftdruckes g*g«m-41· innere Oberfläche des kuppelförmlgea Tanks und £···» " die Diaphragmaeinriehtung wirkt, der Tank sieh anhebt, während dt· Blaphragmaeiariehtung;

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gedrückt wird, wobei die ringförmige Dichtung dichtend entlang der inneren Oberfläche des äußeren Zylinder* gleitet, daß ein Anschlagring, feat angeordnet in Berührung rait der inneren Oberfläche des äußeren Zylinders vorgesehen ist, um die Aufwärt«bewegung des kuppeIför~ migen Tanks zu begrenzen, was die Abwärtsbewegung, die der Diaphragmaeinrichtung mitgeteilt wird j anhält so daß die Diaphragmaeinrichtung sich mit dem Tank nach oben bewegt, und daß ein etoßabsorbierender Ring um den kuppeiförmigen Tank zur Berührung mit dem Anachlagring vorgesehen ist, wodurch der Stoß ,der Umkehrbewegung der Dlaphragmaeinriehtung absorbiert wird·

8. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Diaphragmaaufbau ein federndes, flexibles Diaphragma aufweist, das sieh tiber den Bodenteii des Tanks über der Diaphragmaplatte erstreckt« ·

9· Vorrichtung sum Übertragen seismischer Inergieimpulse in die Erde mit einem Tank, welcher ein· im wesentliche» Inkompressible Flüssigkeit mit wenigst·»· einer Torriehtung zur abrupten Freigabe von tuter Druck stehendem Oas

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in die Flüssigkeit darin einschließt, g β k β n_tnzeichnct durch «inan verschiebbaren Diaphragaaaufbau mit einen zylindrischen Teil* der den Tank umgibt und gleitend und abdichtend an de« Tank zur Bewegung nach oben und nach unten relativ zu des Tank angebracht ISt₁ daß eine Diaphragmaplatte an den zylindrischen Teil befestigt ist und sich quer unterhalb des Tanks zur Berührung mit der Erde erstreckt, und daß ein.lascher flexibler Verschluß vorgesehen.ist, der sich zwischen den zylindrischen. Teil und deei Tank zum Abhalten von Schmutz von dent zylindrischen Teil erstreckt, wodurch, wenn unter Druck stehendes Gas abrupt in den Tank freigegeben wird« das Diaphragma nach unten nachgibt und den gleitenden zylindrischen Teil nach.unten verschiebt, was ermöglicht, daß der abrupte Druck.direkt auf die Srde unterhalb de· Diaphragmas übertragen wird, um einen kräftigen seismischen Energieimpuls nach unten in die Erde su sehicken.

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