DE2712281A1

DE2712281A1 - Vorrichtung zur abgabe von schallwellen in einem fluessigen medium

Info

Publication number: DE2712281A1
Application number: DE19772712281
Authority: DE
Inventors: Jacques Cholet; Pierre Magneville
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1976-03-22
Filing date: 1977-03-21
Publication date: 1977-11-10
Also published as: US4139835A; FR2345734A2; JPS52131773A; IT1084917B; GB1556899A; FR2345734B2; BE852502A; CA1071321A; NL7703059A

Description

INSTITUT PBANOAIS DU PETROLE P-92502 Rueil-Malmaison/Prankreich

Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen In einem flüssigen Medium

Sie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen in einem flüssigen Medium.

Insbesondere befasst sLch die Erfindung mit einer Vorrichtung, die besonders für die seismische Prospektion im Meer eingerichtet ist, um akustische Wellen oder Schallwellen durch plötzliche Verminderung des Volumens einer geschlossenen ins Wasser tauchenden Kammer abzugeben oder zu senden.

Bekannt ist eine Vorrichtung mit zwei einander gegenüber stehenden beweglichen Elementen, die aus einem steifen Material bestehen und eine gemeinsame Anlagefläohe haben und welohe dicht mittels einer ringförmigen Membran aus verformbarem Material verbunden sind, derart, daß mit diesen Elementen eine diohte Kammer begrenzt wird.

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Die Abgabevorrichtung ist mit selbsttätigen Einrichtungen zum Spreizen der beweglichen Elemente versehen und umfasst beispielsweise eine hydraulische Anordnung sowie intermittierende Blockierungseinriohtungen für die beiden Elemente in Spreizstellung, insbesondere elektromagnetische Blockiereinrichtungen.

Die elektromagnetischen Einrichtungen umfassen ein an einem der beweglichen Elemente festes Kontaktelement, wobei ein anderes Eontaktelement mit den beiden beweglichen Elementen über eine Gelenkarmanordnung verbunden ist sowie Einrichtungen, um diese Kontaktelemente intermittierend gegeneinander gepresst zu halten.

Die Emissionsvorriohtung nach der Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber der bekannten Vorrichtung in sofern dar, als die verwendete Anordnung aus Gelenkarmen, um die beiden Elemente gespreizt bezüglich einander zu halten, durch eine wiederstandsfähigere und verlässlichere Ausbildung ersetzt ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfasst zwei Ausbildungen, die so ausgelegt sind, daß sie sich bezüglich einander zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegen können, wobei die beiden Ausbildungen jeweils ein Bauteil aufweisen, das mit einer Dichtungsmembran aus verformbarem Material eine dichte Kammer bildet. Jede der beiden Anordnungen umfasst eine erste Wandung dieses die Kammer begrenzenden Bauteils, die sogenannte Kammerwandung, und eine zweite Wandung, die sogenannte Kontaktwandung, die so ausgelegt sind, daß sie sich gegen eine erste Kammerwandung und eine zweite Kontaktwandung der anderen Ausbildung legen. Die ersten Kammerwandungen und die zweiten Kontaktwandungen stehen ab-

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weoheelnd in Kontakt in der ersten Stellung und der zweiten Stellung. Die Vorrichtung umfasst auch hydraulische Einrichtungen, um die beiden Ausbildungen aus der ersten in die zweite Stellung zu bewegen bzw. zu verschieben sowie elektromagnetische Einrichtungen zur intermittierenden Blockierung der beiden Ausbildungen in einer der beiden Stellungen.

Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die zweiten Eontaktwandungen die Wandungen von zwei Kontaktelementen sind, die jeweils fest an den beiden Ausbildungen sind und mit einer Erregerwicklung die elektromagnetischen Blockiereinrichtungen bilden.

Da die Kontaktelemente steif mit den beiden Ausbildungen verbunden sind, sind die elektromagnetischen Slockiereinriohtungen beständiger gegen schnelle aufeinanderfolgende Bewegungen, die den ersten Wandungen dieser Ausbildungen erteilt werden können.

Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen int

Fig. 1 aohematisoh einen Schnitt duroh die Vorrichtung naoh einer ersten Ausführungsform, wobei die ersten Wandungen der Ausbildungen in Kontakt sind;

Pig. 2 sohemtaisoh einen Sohnitt duroh die Vorrichtung naoh Fig. 1, wobei die ersten Wandungen der Ausbildungen in Spreizstellung geführt sind;

Fig. 3 sohematiech einen Sohnitt duroh die Vorrichtung der Fig. 1, wobei die ersten Wandungen der Anordnungen in Spreizstellung duroh die Blookiereinriohtungen gehalten sind und

Fig. 4 sohematisoh einen Sohnitt duroh die Vorrichtung

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nach einer zweiten Auaführungsform, wobei die ersten Wandungen der Ausbildungen in Spreizeteilung durch die Blockiereinrichtungen gehalten sind.

Naoh der in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Emissionsvorrichtung zwei bezüglich einander bewegliche Ausbildungen. Jede Ausbildung umfasst ein bewegliches Element oder Bauteil 2a, 2b, welche jeweils mit einer sogenannten Kammerwandung versehen ist, die dazu bestimmt ist, sich gegen eine entsprechende Wandung des anderen beweglichen Elementes zu legen. Ist die Vorrichtung getaucht, so wirkt der hydrostatische Druck direkt auf die beweglichen Elemente 2a, 2b.

Zwei Hingbänder 6a, 6b aus elastischem Material sind jeweils an ihrem Innenumfang mit dem Außenumfang eines der beweglichen Elemente 2a, 2b verbunden. Diese beiden Bänder sind an ihrem Außenumfang an einem Flansch 86 befestigt, der nit den beiden beweglichen Elementen eine diohte Kämmtr bildet.

Die hydraulischen die beweglichen Elemente betätigenden Einrichtungen sind fest bezüglich eines dieser Elemente 2a. Sie umfassen im wesentlichen einen Zylinder 230, eine Stange oder ein Stösselelement 231> das gegen sein Ende mit einem Kolben 232 ausgestattet ist, der so ausgebildet ist, daß er im Zylinder gleitet. Der Weg des Kolbens ist einerseits durch den Boden 233 des Zylinders und andererseits durch den Abstand zwischen den Kontaktwandungen der beiden unten definierten Ausbildungen begrenzt, wenn die Kammerwandungen in Kontakt stehen.

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In Translation mit demKolben 232 feste Dichtungsausbildungen 235 sorgen für dessen dichtes Öleiten im Zylinder 230. Zwei Kanäle 237, 238 münden im Zylinder zu beiden Seiten des Kolbens, sind außen jeweils mit zwei Leitungen 239, 240 verbunden, die ihrerseits mit einem nicht dargestellten hydraulischen Kraftgenerator verbunden sind.

In der Ausführungeform nach den Figuren 1 bis 3 wird das bewegliche Element 2b vom Zylinder 230 durohsetzt.

Das Stösselelement kann in einer durch das Bauteil 234 hinduroh gebohrten üttüe-^gleiten. Dichtungen 236 sorgen für das dichte Verschieben des Stösselelements duroh die Öffnung. Die elektromagnetischen Einrichtungen umfassen einen Elektromagneten, dessen einer Anker duroh das bewegliche Element 2b, welches dicker als das andere bewegliche Element ist, gebildet ist.

In Richtung der Dioke des beweglichen Elementes 2b und auf der der KontaktInnenseite mit dem Element 2a gegenüberliegenden Seite ist ein Ringhohlraum 241 für eine Wicklung 242 belassen, die mit elektrischem Strom über einen nicht dargestellten Generator gespeist ist. Die Außenfläche des beweglichen Elementes 2b bildet eine zweite Wandung für eine der Anordnungen, die sogenannte Kontaktwandung.

Das bewegliche Elemente 2b kann aus einem einzigen Bauteil oder auch aus zwei bezüglioh einander festen Bauteilen, von denen eines die Wicklung 242 enthält, gebildet sein.

Eine Platte 243, die die Rolle des zweiten Ankere spielt,

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ist gegenüber dem ersten Anker angeordnet und fest mit der Wandung des Zylinders 230 verbunden; sie bildet die zweite Wandung der anderen Anordnung. Die Platte wird wie der erste Anker aus einem Material mit guter magnetisoher Permeabilität hergestellt. Die Entfernung zwischen der Platte 243 und der Wandung des beweglichen Elementes 2b, in welchem das Ringlager 241 ausgespart ist, ist gewählt gleich der Entfernung zwischen den beiden beweglichen Elementen 2a, 2b in maximaler Spreizstellung und ist höchstens gleich dem Weg des Kolbens 232 im Zylinder 230. Das Stösselelement 231 durchsetzt ebenfalls die Platte 243.

Ein am beweglichen Element 2b festes Gehäuse 244 begrenzt ein geschlossenes Volumen, welches einen Teil des Ankers 2b sowie den Teil des Zylinders 230 umhüllt, an dem der Anker 243 befestigt ist, wobei das Gehäuse ein Bauteil 245 aufweist, das als Anschlag für das Stöeeelelement dient.

Die Arbeiteweise der Vorrichtung ist die Folgende: wenn die beiden beweglichen Elemente in Annäherungsstellung (Fig.1) sind, befindet sich der Kolben 232 benachbart der Endwandungdes Zylinders 230, die am weitesten benachbart dem beweglichen Element 2a ist; das Stösselelement 231 ist in den Zylinder zurückgezogen.

Flüssigkeit unter Druck wird über den Kanal 237 eingeführt. Es schiebt den Kolben gegen das Ende des Zylinders zurück. Das Stösselelement 231 stützt sich auf den Ansohlag 245 und nimmt während seiner Bewegung das bewegliche Element 2b bis in eine Stellung mit, für die der erste Anker von 2b in Kontakt mit dem zweiten Anker tritt, das über den Zylinder fest mit dem beweglichen

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Element 2a verbunden ist. Sie Spreizbewegung der bewegliohen Elemente 2a, 2b erhöht das Volumen der dichten Kammer und erzeugt hierin einen Unterdruck·

Sie Wicklung 242 wird erregt und blockiert die beiden beweglichen Elemente in Spreizstellung (Fig. 2). Fluid unter Druck wird dann über den Kanal 238 gegeben; das Stösselelement wird von neuem im Zylinder (Fig. 3) eingeschoben.

Sie Vorrichtung kann dann ausgelöst werden. Ist die Erregung des Elektromagneten unterbrochen, so stürzen die beiden beweglichen Elemente aufeinander durch die konjugierte Wirkung des hydrostatischen Srucks und des inneren Unterdrücke aufeinander zu, was zu eine akustische Welle erzeugenden Implosion führt.

Nach der zweiten in Fig. 4- dargestellten Ausführungsform ist der Zylinder fest mit dem beweglichen Element 2b verbunden und befindet sich völlig außerhalb der durch die beiden beweglichen Elemente begrenzten Kammer.

Sas Stösselelement 231 kann in eineχ öffnung gleiten, die durch den Boden des Zylinders gebohrt ist und kann in das Innere der durch die beiden Elemente gebildeten Kammer eintreten. Es kommt In Ansohlag gegen die Kontaktwandung des beweglichen Elementes 2a. Siohtungsausbildungen 249 sorgen für das dichte Gleiten des Stösselelementes 231 durch die Öffnung.

Eine die Rolle des ersten Ankers des Elektromagneten spielende Platte 246 ist gegenüber dem beweglichen Element 2a auf der der Kammerwandung gegenüberliegenden Seite angeordnet. Sie beiden der Platte 246 gegenüberstehenden Wan-

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düngen sowie das bewegliche Element 2a bilden die zweiten Kontaktwandungen der zweiten beweglichen Anordnungen. Die Platte 246 ist wie das bewegliche Element 2a aus einem Material mit guter magnetischer Permeabilität hergestellt. Sie ist fest mit dem Zylinder 230 über Trägerarme oder -elemente 247 verbunden.

Der maximale Spreizabstand zwischen der Platte 246 und dem beweglichen Element 2a wird höohstens gleich dem Weg des Kolbens 232 im Zylinder gewählt. Das bewegliche Element 2a bildet den zweiten Anker des Elektromagneten.

In Richtung der Dicke der Platte 246 ist ein Lager für eine Wicklung 250 ausgespart, die elektrisch mit einem nicht dargestellten elektrischen Generator verbunden ist.

Bei der Ausführungsform der nun zu besprechenden Pig. 4 sorgt das Einführen von Flüssigkeit unter Druck in den Kanal 237 dafür, daß das Stösselelement gegen das Kammerinnere bewegt wird.

Das Stösselelement stützt sich gegen die erste Wandung des beweglichen Elementes 2a ab und nimmt es in Richtung der Platte 246 mit. Die Erregung der Wicklung 250 setzt das bewegliche ElementJ2a gegen die Platte 246 in Spreizstellung, bezogen auf das andere bewegliche Element, still. Die Vorrichtung kann dann ausgelöst werden.

Um ein zu heftiges oder plötzliohes Anschlagen der beiden beweglichen Elemente bei Beendigung der Annäherungsphase xu vermeiden, ist eine Scheibe 248 aus einem stoßdämpfenden Material vorteilhaft zwischen die Kontaktflächen eingelegt.

Pat ent an s prüohe

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Abgabe von Schallwellen in einem flüssigen Medium, mit zwei Ausbildungen, die sich bezüglich einander zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegen können, wobei diese Ausbildungen mit einer abdichtenden Membran aus verformbarem Material eine dichte Kammer begrenzen, wobei jede Anordnung eine erste Wandung aus einem diese Kammer begrenzenden Bauteil, die sogenannte Kammerwandung, und eine zweite Kontaktwandung aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie sich jeweils gegen eine erste Kammerwandung und eine zweite Wandung eines Kontaktelementeβ der anderen Anordnung legen, wobei die ersten Kammerwandungen und die zweiten Kontaktwandungen abwechselnd in Kontakt in der ersten Stellung und der zweiten Stellung kommen; mit hydraulischen Einrichtungen zum Bewegen der Ausbildungen aus der ersten in die zweite Stellung sowie elektromagnetischen intermittierenden Blockiereinrichtungen für die Ausbildungen in einer dieser Stellungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Kontaktwandungen die Wandungen zweier Kontaktelemente sind, die jeweils fest mit den beiden Ausbildungen verbunden sind und mit einer Erregerwicklung diese elektromagnetischen Blockiereinrichtungen bilden·

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß di· ersten Wandungen die Wandungen zweier beweglicher Elemente (2a;2b) sind, die wenigstens zum Teil steif ausgebildet sind, durch die Membran verbunden sind und in Kontakt mit dem flüssigen Medium stehen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Einrichtungen einen fest mit einer der Ausbildungen verbundenen Zylinder (230), einen im Zylinder gleitenden Kolben (232) mit Kolbenstange (231) aufweisen, derartiger Ausbildung, daß ein intermittierender Anschlag gegen eine Wandung der anderen Anordnung herbeigeführt wird; und durch druckaufbringende Einrichtungen (237 - 240) zur Verschiebung des Kolbens (232) im Innern des Zylinders (230).

4· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kontaktelemente eine Platte ist, die fest mit der den Zylinder umfassenden Ausbildung ist; und daß das andere Kontaktelement fest mit der anderen Ausbildung verbunden ist.

5« Vorrichtung nach Anspruch 3ι dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kontaktelemente eine fest mit der den Zylinder umfassenden Anordnung verbundene Platte ist und daß die Wandung des anderen Kontaktelementes eine zweite Wandung des die Kammer begrenzenden Bauteils, das zur anderen Ausbildung gehört, ist.

6. Vorrichtung naoh Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (230) fest mit einem ersten Endteil einer der Ausbildungen verbunden ist und dai die Kammer begrenzende Bauteil der anderen Ausbildung durchsetzt; und daß eines der Kontaktelemente eine an der entsprechenden Auebildung in der Nähe des zweiten Endes des Zylinders befestigte Platte ist und daß das andere Kontaktelement fest mit der anderen Anordnung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3_t dadurch gekennzeichnet,

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daß der Zylinder fest mit einem der die Kammer begrenzenden Bauteile ist und von dieser nach außen gerichtet ist und über steife Arme (247) fest mit einer Platte (246) verbunden ist, die ein Kontaktelement auf der dem Zylinder abgelegenen Seite der Kammer bildet und mit einer Kontaktwandung (248) des anderen die Kammer begrenzenden Bauteils zusammenwirkt.

8. Vorrichtung naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (231) des Kolbens (232) das zweite Ende des fest mit einer der Ausbildungen verbundenen Zylinders (230) durchsetzt und so ausgebildet ist, daß sie sich intermittierend gegen ein fest mit der anderen Ausbildung verbundenes Anschlagelement (245) abstützt·

9. Vorrichtung naoh Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange die Kammerwandung der den Zylinder umfassenden Ausbildung durchsetzt und so ausgebildet ist, daß sie sich intermittierend gegen die Kammerwandung der anderen Ausbildung abstützt.

10. Vorrichtung naoh Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet, daß das andere fest mit der anderen Ausbildung verbundene Kontaktelement (2a) ein Lager für die Erregerwicklung (250) aufweist.

11. Vorrichtung naoh Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die fest mit dem Zylinder verbundene Platte ein Lager (241) für die Erregerwicklung (242) aufweist.

12. Vorrichtung naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß wenigstens eine der ersten Wandungen elastischen Stoßdämpfer einrichtungen (248) zugeordnet ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagselement (245) Teil eines Deckels (244) bildet, der an dem vom Zylinder durchsetzten die Kammer begrenzenden Bauteil befestigt ist, wobei diese Wandung die Kontaktelemente und wenigstens teilweise
den Zylinder sowie die Kolbenstange übergreift.

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