DE3116568A1

DE3116568A1 - "einrichtung zum ausstossen eines fluessigkeitspfropfens"

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Publication number: DE3116568A1
Application number: DE19813116568
Authority: DE
Inventors: Adrian P. 83100 Toulon Pascouet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1981-04-25
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE3116568C2; FR2481382B1; NO156918B; NO156918C; NO811418L; JPS56168580A; GB2075677A; JPS6314913B2; FR2481382A1; GB2075677B; US4303141A; CA1141852A

Abstract

1 Die Einrichtung (9) zum Ausstoßen eines Flüssigkeitspfropfens weist einen Generator (10) mit einem Hauptgehäuse (13) auf, dessen Hauptöffnung (17b) in Strömungsmittelverbindung mit einer Flüssigkeitsmasse (12) steht. Ein erstes hin- und hergehendes Bauteil (26) und ein zweites hin- und hergehendes Bauteil (61a) sind gleitend innerhalb des Hauptgehäuses festgelegt. Das erste hin- und hergehende Bauteil bildet mit dem Hauptgehäuse eine Kammer (23) zur Begrenzung eines Flüssigkeitspfropfens (22) in der Kammer (23). Eine krafterzeugende Vorrichtung (8) bewirkt, dass die hin- und hergehenden Bauteile (26, 61a) sich zyklisch relativ in die verriegelte Stellung miteinander bewegen, wodurch während eines jeden Arbeitszyklus eine plötzliche Antriebskraft auf den begrenzten Flüssigkeitspfropfen ausgeübt wird, der als ein Flüssigkeitsstrahl (22) sehr hoher Geschwindigkeit durch die Hauptöffnung ausgetrieben wird.

Description

Anschreiben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung von akustischen Impulsen in Wasser, beispielsweise für die seismische Exploration, und insbes. auf eine Einrichtung zum Ausstoßen eines Flüssigkeitspfropfens, mit einem Generator, mit einem Gehäuse, das eine Hauptöffnung ausbildet, die in einen Flüssigkeitskörper eintauchen kann, um akustische Energie darin zu erzeugen, und mit ersten und zweiten, hin- und hergehenden Bauteilen, die gleitend im Gehäuse befestigt sind, wobei das erste hin- und hergehende Bauteil mit dem Hauptgehäuse eine Kammer zur Begrenzung eines Flüssigkeitspfropfens bildet.

Mit Kolben arbeitende Einrichtungen zur Erzeugung von akustischen Impulsen in Wasser sind bekannt, z.B. aus den US-Patentschriften 3.369.627, 3.642.090, 3.642.089, 3.711.324, 4.131.178, 4.185.714 und den französischen Patentschriften 2.307.999 und 2.308.112.

Pneumatisch betätigte, Luft freigebende Erzeugungseinrichtungen (bekannt als "Luftkanonen") zur Erzeugung von akustischen Impulsen in Wasser sind ebenfalls bekannt. Derartige bekannte Luftkanonen sind zu schwer und sperrig. Durch die Freigabe von komprimierter Luft in das Wasser ist ein sehr hoher Energieverbrauch unvermeidlich.

In der FR-PS 2.361.562 ist ein akustischer Generator zur Erzeugung von akustischen Impulsen durch Injizieren eines Flüssigkeitsstrahles in eine Flüssigkeitsmasse beschrieben. Der Generator weist ein Hauptgehäuse mit einer ersten Bohrung und einer Bodenbegrenzungswand mit einer Hauptöffnung auf. Der Generator besitzt ferner ein hin- und hergehendes Bauteil, das aus einem Hauptkolben, einem Hilfskolben und einer beide Kolben miteinander verbindenden Kolbenstange besteht. Der Hauptkolben ist gleitend in der ersten Bohrung befestigt, die beim Einsatz des Generators zwischen der Bodenbegrenzungswand und dem Hauptkolben eine Pfropfenkammer festlegt, die einen Flüssigkeitspfropfen begrenzt.

Der Hilfskolben ist gleitend in einer zweiten Bohrung des Gehäuses befestigt. Die erste und die zweite Bohrung sind voneinander durch eine Trennwand geteilt, die eine Strömungsmittelverbindung zwischen der ersten und der zweiten Bohrung verhindert. Die Stoßstange erstreckt sich gleitend und abdichtend durch die Trennwand. Ein Hilfskolben ist gleitend an der Kolbenstange befestigt und legt mit der zweiten Bohrung und dem Hilfskolben eine Rückführkammer und eine hydraulische Kammer fest. Die Rückführkammer steht über eine Öffnung in der Kolbenstange frei in Verbindung mit einer Speicherkammer in Generatorgehäuse. Die Speicherkammer enthält druckaufgeladenes Gas. Die Hydraulikkammer ist mit einer Hydraulikquelle verbunden.

Im Betrieb des Generators bewirkt ein Luftdruck, dass das hin- und hergehende Bauteil einen Vorwärtshub ausführt, der den Flüssigkeitspfropfen aus der Pfropfenkammer ausstößt. Der Flüssigkeitspfropfen bildet einen Strömungsmittelstrahl, der plötzlich durch die Hauptöffnung des Generators in die umgebende Flüssigkeitsmasse injiziert wird.

In Abhängigkeit von dem Hydraulikdruck führt der Ringkolben seinen Vorwärtshub aus, wodurch das hin- und hergehende Bauteil seinen Rückwärtshub ausführt, und komprimiert das Gas wieder sowohl in der Speicherkammer als in der Rückführkammer.

Ferner bewirkt in Abhängigkeit von der Freigabe des Hydraulikdruckes das Druckgas, dass der Ringkolben seinen Rückwärtshub ausführt, und der Zyklus wird wiederholt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Druck des hydraulischen Strömungsmittels, das in dem Generator zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen eingespeist worden ist, erheblich zu reduzieren und das druckaufgeladene innerhalb des Generators gespeicherte Gas zum Antrieb des hin- und hergehenden Bauteiles gegen die Begrenzungswand zu verwenden und damit die akustische Leistung des Generators wesentlich zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird dies mit einer Einrichtung erreicht, die gekennzeichnet ist durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Insbesondere zeichnet sich der akustische Generator gemäß vorliegender Erfindung dadurch aus, dass das druckaufgeladene Gas, das zum Antrieb des Hauptkolbens verwendet wird, in dem Generator verbleibt und der Druck auf einem hohen Wert gehalten wird, dass das Gas innerhalb des Generators während des Rückführhubes des hin- und hergehenden Bauteiles erneut komprimiert wird, und dass der Rückführhub des hin- und hergehenden Bauteiles durch ein hydraulisches Strömungsmittel erzeugt wird, das auf den Ringkolben wirkt.

Da die aktive Oberfläche des Hauptkolbens wesentlich größer sein muss als die aktiven Oberflächen des Hilfskolbens und des Ringkolbens, muss der hydraulische Druck wesentlich größer sein als der Gasdruck. Die Notwendigkeit für einen solchen hohen hydraulischen Druck ist sowohl für den Generator als für die Leitung durch die das hydraulische Strömungsmittel strömt, nachteilig. Deshalb wird das druckaufgeladene, in der Rückführkammer enthaltene Gas nicht direkt verwendet, um das hin- und hergehende Bauteil und damit den Flüssigkeitspfropfen anzutreiben, sondern wird verwendet, um den Vorwärtshub des hin- und hergehenden Bauteiles zu verlangsamen, indem der Hilfskolben beaufschlagt wird.

Bei der speziellen Ausführungsform der Erfindung werden die hin- und hergehenden Bauteile pneumatisch in ihrer Stellung gehalten und verschoben mit der Ausnahme, dass das zweite hin- und hergehende Bauteil hydraulisch gegen das erste hin- und hergehende Bauteil bewegt und mit diesem verriegelt wird.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der akustischen Einrichtung nach der Erfindung, bei der das hin- und hergehende Bauteil des Generators in der Position gezeigt ist, in der es abschlussbereit ist,

Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 in der Stellung, in der das erste hin- und hergehende Bauteil das Ende des Vorwärtshubes einnimmt, wobei der Flüssigkeitsstrahl mit sehr hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird, ferner den Vorwärtshub des zweiten hin- und hergehenden Bauteiles, der durch den Vorwärtshub eines dritten hin- und hergehenden Bauteiles in einem Verteiler erzeugt wird,

Fig. 3 das Ende der Vorwärtshübe der zweiten und dritten hin- und hergehenden Bauteile,

Fig. 4 den Rückführhub der ersten und zweiten, miteinander gekoppelten hin- und hergehenden Bauteile, und

Fig. 5 bis 8 schematische Darstellungen, die das Verständnis der Einrichtung nach der Erfindung und die Betriebsweise erleichtern.

Die Einrichtung 9 nach der Erfindung weist einen Generator 10 auf, der von

einem Verteiler 11 betätigt wird. Der Generator 10 erzeugt akustische Impulse

innerhalb einer umgebenden Flüssigkeitsmasse 12, in dem ein Flüssigkeitspfropfen

22 mit sehr hoher Geschwindigkeit in Form eines Flüssigkeitsstrahles 22b

ausgestoßen wird. Der Generator 10 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 13, das eine

erste Bohrung 16 und eine zweite, einen größeren Durchmesser aufweisende

Bohrung 66a festlegt. Das Gehäuse 13 hat eine obere Begrenzungswand 68 und

eine untere Begrenzungswand 17. Die Wand 17 legt eine Hauptöffnung 17b fest, die

in Betrieb in die Flüssigkeitsmasse 12 eingetaucht ist und die Wand 68 legt eine

obere Öffnung 68´ fest. Innerhalb der Bohrungen 16 und 66a sind ein erstes hin- und

hergehendes Bauteil 26 und ein zweites hin- und hergehendes Bauteil 61a gleitend befestigt.

Die krafterzeugende Vorrichtung 8 beaufschlagt die ersten und zweiten hin- und

hergehenden Bauteile zyklisch und bewirkt, dass sie miteinander oder relativ

zueinander bewegt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

umfasst die krafterzeugende Vorrichtung 8 komprimierte Luft 100, die aus einer

pneumatischen

Vorrichtung 45c stammt, und ein hydraulisches Strömungsmittel 102, das innerhalb

der Kammern 58, 58´ und in einer Zwischenverbindungsleitung 58a enthalten ist.

Das hin- und hergehende Bauteil 26 weist einen ersten Hauptkolben 20, der

gleitend in der Bohrung 16 auf einem Abdichtring 21 befestigt ist, einen zweiten

Kolben 27 und eine die beiden Kolben verbindende Kolbenstange 26a auf. Das hin-

und hergehende Bauteil 61a weist einen dritten Kolben 60 mit einer Öffnung 18b, einen vierten Kolben und eine Verbindungs-Kolbenstange 61b mit einer dritten Bohrung 29 auf. Der Kolben ist gleitend und abdichtend innerhalb der Bohrung 29 befestigt, der Kolben 60 ist gleitend und abdichtend innerhalb der Bohrung 66a befestigt, und der Kolben 60 ist gleitend und abdichtend innerhalb der Bohrung
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befestigt.

Die Bohrung 16 legt eine Pfropfenkammer 23 zwischen der Wand 17 und dem

Kolben 20 fest. Eine Hauptspeicherkammer 25 ist zwischen den Kolben 60, 61 und

dem Gehäuse 13 ausgebildet. Die Bohrung 29, die Kammer 35 und die Öffnung

18b stehen in Strömungsmittelverbindung. Die Wand 17 und der Kolben 60 stehen in

Strömungsmittelverbindung. Die Wand 17 und der Koben 60 binden Kolbensitze 17a

und 18a aus. Die Sitze 17a und 18a haben schräge Oberflächen, und der Kolben 20

besitzt entsprechend angepasste, abgeschrägte Oberflächen 20a und 20b. Die

Wand 17 wirkt als Anschlag für den Kolben 20, der seinerseits als Anschlag für den

Kolben 60 wirkt.

Innerhalb der Bohrung 29 und über dem Kolben 27 ist eine Auslösekammer 31

vorgesehen, die über eine Lüftungsverbindung 33 eine Entlüftung vom Generator 10

nach außen ergibt. Die Kammern 31 und 35 sind über ein solendoidbetätigtes Ventil

50 strömungsmittelmäßig verbunden; das Ventil 50 ist innerhalb einer Hülse 15 über

dem Kolben 61 befestigt. Das Ventil 50 steuert einen Durchflußweg 49, der die

Kammern 31 und 35 miteinander verbindet. Die Hülse 15 stellt ein einstückiges Teil

mit dem Kolben 61 dar und ist abdichtend und gleitend innerhalb der Öffnung 68´

befestigt.

Das Gehäuse 13 besitzt eine Entlüftungskammer 24 zwischen den Kolben 20 und 60. Wenn die Kammer 24 auf ihr kleinstes Volumen reduziert wird, wie in den Figuren 1, 3 und 4 gezeigt ist, stellt sie eine Lüftungsverbindung mit der Außenseite über ein normalerweise geschlossenes Ventil 55 und Entlüftungsöffnungen 35, 55a, her. Das Ventil 55 ist oberhalb des Kolbens 60 befestigt. Es wird durch einen Stößel 37 gesteuert, der gleitend und abdichtend auf einem Ventilsitz 56a (Fig. 3) innerhalb des Kolbens 60 angeordnet ist.

Der Verteiler 11 weist einen Hydraulikzylinder 71 auf, der koaxial am einen Ende mit einem Hydraulikzylinder 79 und am entgegengesetzten Ende mit einem Pneumatikzylinder 78 ausgerichtet ist. Der Zylinder 71 hat eine Bohrung 71a zwischen seinen Endwandungen 76, 77. Die innere Bohrung 71-
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ist ein doppelt wirkender Kolben 70, der starr mit koaxialen Kolbenstangen 74, 75 verbunden ist, die gleitend und abdichtend innerhalb der mittleren Öffnungen in den Endwandungen 76, 77 befestigt sind.

Der Hydraulikzylinder 71 wird durch eine hydraulische Vorrichtung 62 betätigt, die eine Hochdruckquelle 62´, 62´´ hydraulischen Strömungsmittels 101, einen Niederdruckspeicher 63 und ein elektrisches Vierwege-Schieberventil 67 aufweist. Der Kolben 70 des Zylinders 71 unterteilt die Bohrung 71a in die Kammern 72, 73. Das Ventil 67 verbindet die Kammern 72, 73 selektiv mit einer der Quellen 62´, 62´´ oder mit dem Speicher 63.

Eine elektrische Steuerfolgeschaltung 46 steuert den Betrieb des Ventiles 67, indem ein elektrisches Signal 65 über eine Leitung 58a gesendet wird, und programmiert die Betriebsweise des Ventiles 50, indem ein Signal 64 durch eine Leitung 51 geschickt wird.

Der Zylinder 78 besitzt eine Bohrung 78a und eine Endwandung 76. Die Bohrung 78a hat eine Entlüfungsöffnung 78c. Ein Kolben 80 ist gleitend und abdichtend innerhalb der Bohrung 78a befestigt. Eine zweite Speicherkammer 35a ist innerhalb der Bohrung 78a zwischen der Endwand 78b und dem Kolben 80 festgelegt. Eine Leitung 58a verbindet die Kammern 35 und 35a.

Die pneumatische Vorrichtung 45c weist einen Kompressor 45 und einen Regler 45a auf, der mit der Kammer 35a über eine Leitung 45b verbunden ist, die durch ein normalerweise geschlossenes Ventil 43 gesteuert wird, welches von einem Stößel 44 betätigt wird.

Der Zylinder 79 hat eine Bohrung 79a und eine Endwand 79b. In der Bohrung 79a ist eine Luftöffnung 79c vorgesehen. Ein Kolben 81 ist abdichtend und gleitend in der Bohrung 79a befestigt. Die Kolben 81 und 79b bilden dazwischen die Kammer 58´. Die Kolben 70, 80, 81 und die Kolbenstangen 74, 75 bilden ein einstückiges drittes, hin- und hergehendes Bauteil 70a. Die Kammer 58 ist zwischen dem Kolben 61 und der oberen Wand 68 des Generators 10 ausgebildet. Die Kammern 58 und 58´ sind miteinander über eine Leitung 58a verbunden. Die Kammern 58, 58´ und die Leitung 58a enthalten ein im wesentlichen konstantes Volumen hydraulischen Strömungsmittels 102.

Bereitstellung der Einrichtung 9.

Zur Einleitung des Betriebes des akustischen Generator 10 wird das Ventil 45a der pneumatischen Vorrichtung 45c geöffnet, so dass Hochdruckluft 100 aus dem Kompressor 45 die Leitung 45b mit Druck beaufschlagen kann. Die Quelle 62´, 62´´ wird dann in der Weise betätigt, dass die Kammer 73 über das Ventil 67 druckbeaufschlagt wird, während die Kammer 72 mit dem Speicher 63 über eine Leitung 72 und das Ventil 67 (Fig. 1) verbunden bleibt. Dadurch bewegt sich das hin- und herbewegliche Bauteil 70a nach rechts (Fig. 4).

In der Nähe des Endes seines Hubes trifft der Kolben 80 auf den Stößel 44, der das Ventil 43 von seinem Sitz 44a abhebt, wodurch Hochdruckluft 100 aus der Leitung 45 b die Kammern 35a und 35 füllen kann. Der Kolben 80 wird durch die Endwand 78b angehalten. Wenn die Kammer 35 vollständig mit Luft 100 druckaufgeladen ist, wird das hin- und hergehende Bauteil 61a in seine oberste Position gedrückt, während das hin- und hergehende Bauteil 26 in seine unterste Position gedrückt wird (Fig. 2).

Wird das Ventil durch den Impuls 65 betätigt, verschiebt es die Positionen und ermöglicht, dass die Quelle 62´-62´´ hydraulisches Strömungsmittel 101 hohen Druckes durch das Ventil 67 und die Leitung 72´ in die Kammer 72 speist, während die Kammer 73 über eine Leitung 73´ und das Ventil 67 mit dem Speicher 63 verbunden wird. Der resultierende hydraulische Druck in der Kammer 72 verschiebt das hin- und hergehende Bauteil 70a nach links (Fig. 3). Hydraulisches Strömungsmittel 102, das innerhalb der Kammer 58 eingeschlossen ist, strömt in die Kammer 58 des Generators 10 und beaufschlagt die Kammer 58 mit Druck.

Nachdem das hin- und hergehende Bauteil 70a mit der Bewegung nach links begonnen hat, bringt es den Kolben 80 außer Eingriff mit dem Stößel 44. Dann schließt das Ventil 43 die Leitung 45b, wodurch die Kammern 35, 35a gegenüber dem Kompressor 45 abgedichtet werden. Gleichzeitig strömt bei sich vergrößerndem Volumen der Kammer 35a Luft aus der Kammer 35 in die Kammer 35a, wodurch der Luftdruck in der Kammer 35 reduziert wird.

Die von dem hydraulischen Strömungsmittel 102 in der Kammer 58 auf die Oberseite des Kolbens 71 ausgeübte Kraft ist größer als die Kraft, die von der komprimierten Luft 100 in der Kammer
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auf die untere Fläche des Kolbens 61 ausgeübte Kraft. Infolge dessen beginnt das hin- und hergehende Bauteil 61a sich nach abwärts zu bewegen. Wenn das hin- und hergehende Bauteil 61a den Kolben 20 erreicht hat, wird der Stößel 57 (Fig. 2) durch den Kolben 20 erreicht von seinem Sitz 56a abgehoben, wodurch die in der Kammer 24 angesammelte Luft durch die Luftöffnungen 36 und 55a entweichen kann. Das hin- und hergehende Bauteil 61a wird von dem Kolben 20 angehalten und mit diesem Kolben festgehakt.

In entregtem Zustand verbindet das Ventil 67 die Kammer 73 wird mit der Quelle 62´, 62´´ über die Leitung 73´, und verbindet ferner die Kammer 78 erneut mit dem Speicher 63 über die
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Wenn hydraulisches Strömungsmittel 101 hohen Druckes die
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fällt, drückt sie das hin- und hergehende Bauteil 70a in die äußerste rechte Position (Fig. 4), während hydraulisches Strömungsmittel 102, dass innerhalb der Kammer 58 eingeschlossen ist, über die Leitung 58a in die Kammer 58´ zurückkehrt. Wenn das hin- und hergehende Bauteil 70a sich nach rechts bewegt, wird die in der Kammer 35a eingeschlossene Luft erneut komprimiert und strömt in die Kammer 35.

Da der Durchmesser der Bohrung 66a größer ist als der Durchmesser der Bohrung 16, bewegen sich die festgehakten hin- und herbeweglichen Bauteile 26, 61a nach oben, bis sie von der Wand 68 begrenzt werden. Das Ausmaß dieser nach oben gerichteten Bewegung der festgehakten hin- und hergehenden Bauteile kann durch willkürliches Einschließen einer bestimmten Menge an hydraulischem Strömungsmittel 102 in der Kammer 58 gesteuert werden. Ein derartiger Anschluss kann dadurch erreicht werden, dass die Kammer 58 von der Strömungsmittelverbindung mit der Kammer 58´ getrennt wird, bevor der Hauptkolben 61 seine oberste Position erreicht hat.

Damit ist es möglich, die Rückführhübe der festgehakten hin- und herbeweglichen Bauteile 26, 61a zu verkürzen und ferner die Länge des Vorwärtshubes des hin- und hergehenden Bauteiles 26 zu kürzen, wodurch die gewünschte akustische Energie innerhalb der Flüssigkeitsmenge 12 erzeugt wird. Daraus folgt, dass durch Steuerung des Volumens des eingeschlossenen hydraulischen Strömungsmittels 102 innerhalb der Kammer 58 die Möglichkeit besteht, die Amplitude und die Periode der akustischen Impulse, die in die Flüssigkeitsmenge 12 injiziert werden, zu variieren.

Wenn der Kolben 80 des hin- und hergehenden Bauteiles 80a seine äußerste rechte Position erreicht hat, hebt er den Stößel 44 an, wodurch eine ausreichende Menge an Hochdruckluft 100 in die Kammern 35a, 35 eingeführt wird, um die verhältnismäßig geringen betriebsbedingten Luftverluste zu kompensieren.

Die Einrichtung 9 ist nunmehr für den ersten Arbeitszyklus bereit, und ihre beweglichen Teile nehmen die in den Figuren 3 und 5 gezeigten Positionen ein.

Ein vollständiger Arbeitszyklus wird nachstehend in Verbindung mit den Figuren 1-4 und schematisch mit den Figuren 5-8 beschrieben, in denen die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher oder ähnlicher Teile wie in den Figuren 1-4 verwendet werden.

Vorwärtshub des hin- und hergehenden Bauteiles 26

In den Figuren 1 und 5 ist der Generator 10 bereit zum "Zünden.

Wenn ein Auslöseimpuls 64 durch die Steuerfolgeschaltungen über die Leitung 51 übertragen wird, wird das Ventil 50 geöffnet, um eine Strömungsmittelverbindung der Kammern 31, 35 zu erzielen. Eine nach abwärts gerichtete Auslösekraft 42 wird sofort auf die obere Seite des Kolbens 27 ausgeübt. Die Kraft 52 wird mit der bereits vorhandenen nach abwärts gerichteten Kraft 54 kombiniert, um eine resultierende, nach abwärts gerichtete Kraft zu erzeugen, die auf den Teil des Kolbens der direkt der Öffnung 18b zugewandt ist. Diese resultierende Abwärtskraft verwendet die Summe aller nach aufwärts gerichteten Kräfte, die
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beim Pfeil 53 dargestellt sind und die auf das hin- und hergehende Bauteil 26 ausgeübt werden.

Infolgedessen beginnt das hin- und hergehende Bauteil 26 sich nach abwärts in Richtung des Pfeiles 2 zu bewegen (Figuren 2,
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). Wenn der Kolben 20 von dem Sitz 18a gelöst ist, wird die Hochdruckluft 100 in der Kammer 35 gegen die gesamte Oberfläche 20 des Kolbens 20 gerichtet, wodurch das hin- und hergehende Bauteil 26 plötzlich nach unten angetrieben wird und den Vorwärtshub ausführt. Wenn die hin- und hergehenden Bauteile 26 und 61 enthakt werden,
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sich die Stößel 57 nach unten, wodurch das Ventil 55
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und die Kammer 24 abgedichtet wird. Im Anschluss daran kann die Hochdruckluft aus der Kammer 35 nicht mehr in das Freie ab
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Vorwärtshub des hin- und hergehenden Bauteiles 61a

Wenn das hin- und hergehende Bauteil 26 seinen Vorwärtshub abschließt (Figuren 2, 6), wird ein Auslöserimpuls 65 durch die Steuerfolgeschaltung 46 übertragen, wodurch das Ventil 67 die Kammer 72 mit der Quelle 62´-62´´ über die Leitung 72´ und die Kammer 73 mit dem Speicher 63 über die Leitung 73´ verbindet. Dies ergibt, dass das hin- und hergehende Bauteil 70a seinen Vorwärtshub nach links in Richtung des Pfeiles 4 (Fig. 7) ausführt, wodurch die Kammer 58 vollständig mit hydraulischem Strömungsmittel 102 hohen Druckes gefüllt wird. Die Verschiebung des Kolbens 80 ermöglichst, dass der Stößel 44 sich nach links bewegt und das Ventil 43 schließt, das die Kammern 35a, 35 gegenüber dem Kompressor 45 abdichtet. Die Verschiebung des Kolbens 80 erhöht auch das Volumen der Kammer 35a, wodurch Luft 100 von der Kammer 35 zur Kammer 35a strömen kann.

Das hydraulische Strömungsmittel 102 erzeugt ein nach abwärts gerichtete resultierende Kraft auf den Kolben 61, die zur Folge hat, dass das hin- und hergehende Bauteil 61a seinen Abwärts- oder Vorwärtshub in Richtung des Pfeiles 2 ausführt, bis der Kolben 60 von dem Kolben 20 angehalten wird. Wenn der Kolben 60 sich in der Nähe des Kolbens 20 befindet, hebt sich der Stößel 57 von seinem Sitz 56a ab (Fig. 3), so dass Luft 100, die in der Kammer
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eingeschlossen ist, über die Luftöffnungen 36, 55a abströmen kann, wodurch das hin- und hergehende Bauteil 61a mit dem hin- und hergehenden Bauteil
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gekoppelt bzw. festgehakt wird (Figuren 3, 7).

Rückführhub der hin- und hergehenden Bauteile 26 und 61a

Wenn der Auslöserimpuls 65 entfernt wird, verbindet das Ventil 67 die Kammer 72 mit dem Speicher 63 und die Kammer 73 mit der Quelle 62´-62´´, wodurch das hin- und hergehende Bauteil 70a seinen Rückführhub nach rechts in Richtung des Pfeiles 5 ausführt (Figuren 4, 8). Damit wird die Kammer 58 druckentlastet und hydraulisches Strömungsmittel 102, das in der Kammer eingeschlossen ist, kehrt zur Kammer 58´ zurück, während in die Kammer 35a eingeschlossene Luft 100 über die Leitung 41 in die Kammer 35 ausgetrieben wird.

Die Hochdruckluft 100 der Kammer 35 übt eine nach aufwärts gerichtete Kraft auf die gekoppelten hin- und hergehenden Bauteile 26, 61 aus, wodurch sie einen nach oben gerichteten Rückführhub in Richtung des Pfeiles 3 (Figuren 4,8) ausführen, bis der Kolben 61 durch die Wand 68 oder durch das hydraulische Strömungsmittel 102, das in der Kammer 58 eingeschlossen ist, angehalten wird. Damit ist ein voller Arbeitszyklus für die hin- und hergehenden Bauteile 26, 61a abgeschlossen.

Jedesmal, wenn das hin- und hergehende Bauteil 26 seinen Vorwärtshut abgeschlossen hat, wird der Flüssigkeitspfropfen 22 innerhalb der Kammer 23 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit als Flüssigkeitsstrahl 22a ausgetrieben, der akustische Energie in der Flüssigkeitsmasse 12 erzeugt, die im einzelnen in

US-PS 4.185.714 erläutert ist.

Typische Betriebsbedingungen

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung 9 ist das hydraulische Strömungsmittel 101 Öl, während das Strömungsmittel 102 Wasser ist. Der Anfangsdruck der Luft 100 in der Kammer 35 beträgt 140 bar, und der Anfangsdruck des Strömungsmittels 102 in der Kammer 58 beträgt 1 bar (Fig. 1).

Das Ventil 50 öffnet acht msec. nachdem es erregt worden ist, und bewirkt, dass die Kammer 31 druckaufgeladen wird. Am Ende des Vorwärtshubes des hin- und hergehenden Bauteiles 26 fällt der Luftdruck in der Kammer 35 auf etwa 70 bar (Fig. 2).

Am Ende des Vorwärtshubes des hin- und hergehenden Bauteiles in
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beträgt der Luftdruck in der Kammer 35 etwa
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der Strömungsmitteldruck in der Kammer 58 etwa
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und der Strömungsmitteldruck in der Kammer 58 etwa
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Wird Wasser 102 anstelle von Öl in der Kammer 58 verwendet,
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die Gefahr einer Verschmutzung bei möglichem Austritt in der Leitung

58a oder aus der Kammer 58 vermieden. Ferner ermöglicht die geringere Viskosität von Wasser im Vergleich zum
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Verwendung einer Leitung 58a kleineren Durchmessers, sowie die Verwendung von niedrigeren Drücken sowohl in Öl 101 als in Wasser 102.

Während des Rückführhubes der gekoppelten hin- und hergehenden Bauteile 26, 61a wird wenigstens ein Teil der in der Leitung 58a gespeicherten Energie während der Hochdruckphasen des Betriebes (Figuren 2, 3) verwendet, um die Luft aus der zweiten Kammer 35a erneut in die Hauptkammer 35 zu komprimieren, wodurch die innerhalb der Leitung 58a vorhandene Restenergie gespart wird.

Eine Hin- und Herverschiebung der Hochdruckluft 100 zwischen den Kammern 35a und 35 reduziert die erforderliche Zunahme des Luftdruckes während des Vorwärtshubes des hin- und hergehenden Bauteiles 61a und ermöglicht die Verwendung eines niedrigeren Druckes im Wasser 102.

Die wesentliche Reduzierung der verwendeten Strömungmitteldrücke ergibt eine entsprechende Reduzierung der Energieverluste und eine Gesamtvergrößerung des Leistungsfaktors des Betriebes der Einrichtung 9.

Claims

1. Einrichtung zum Ausstoßen eines Flüssikeitspfropfens, mit einem Generator, mit einem Gehäuse, das eine Hauptöffnung ausbildet, die in einen Flüssigkeitskörper eintauchen kann, um akustische Energie darin zu erzeugen, und mit ersten und zweiten hin- und hergehenden Bauteilen, die gleitend im Gehäuse befestigt sind, wobei das erste hin- und hergehende Bauteil mit dem Hauptgehäuse eine Kammer zur Begrenzung eines Flüssigkeitspfropfens bildet,

dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) eine Bohrung besitzt, die einen Bohrungsteil (16) mit größerem Durchmesser und einen Bohrungsteil (66a) mit kleinerem Durchmesser aufweist, dass das erste hin- und hergehende Bauteil (26) gleitend in den Bohrungsteil (66a) mit kleinerem Durchmesser und das zweite hin- und hergehende Bohrungsteil (61a) gleitend in dem Bohrungsteil (16) mit größerem Durchmesser angeordnet ist, und dass eine zyklische, krafterzeugende Vorrichtung (8) antriebsmäßig mit dem ersten und mit dem zweiten hin- und hergehenden Bauteil (26, 61a) so gekoppelt ist, dass die hin- und hergehenden Bauteile während eines jeden Zyklus getrennt voneinander und miteinander verriegelt verschoben werden, wobei das erste hin- und hergehende Bauteil während eines jeden Zyklus eine plötzliche Antriebskraft auf den begrenzten Flüssigkeitspfropfen (22) ausübt und den Pfropfen durch die Hauptöffnung (17b) ausstößt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die krafterzeugende Vorrichtung (8) eine erste Vorrichtung (100), die die hin- und hergehenden Bauteile (26, 61a) in einer Ruhestellung verriegelt, festlegt, um das erste hin- und hergehende Bauteil plötzlich von dem zweiten hin- und hergehenden Bauteil zu lösen und das erste hin- und hergehende Bauteil gegen die Bodenbegrenzungswand anzutreiben, wodurch das Ausstoßen des Flüssigkeitspfropfens (22) bewirkt wird, sowie eine zweite Vorrichtung (102), die das zweite hin- und hergehende Bauteil gegen das erste hin- und hergehende Bauteil bewegt und mit diesem verriegelt, aufweist. wobei die erste Vorrichtung (100) die verriegelten, hin- und hergehenden Bauteile in die Ruheposition zurückführt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine obere Begrenzungswand (68), die eine obere Öffnung (68´) festlegt, und eine untere Begrenzungswand (17), die die Hauptöffnung (17b) festlegt, aufweist, dass die Kammer (23) zwischen der Bodenbegrenzungswand und dem ersten hin- und hergehenden Bauteil (26) ausgebildet ist, dass eine Hauptspeicherkammer (35) zwischen dem ersten und dem zweiten hin- und hergehenden Bauteil vorgesehen ist, und dass eine Hauptrückführkammer (58) zwischen dem zweiten hin- und hergehenden Bauteil und der oberen Begrenzungswand gebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste

Vorrichtung (100) Druckgas ist, das die Hauptspeicherkammer (35) füllt, dass die zweite Vorrichtung (102) hydraulisches Strömungsmittel ist, das die Hauptrückführkammer (58) füllt, und dass eine dritte Vorrichtung (45c, 62, 70a) durch das hydraulische Strömungsmittel (102) in der Hauptrückführkammer (58) sowie das Gas (100) in der Hauptspeicherkammer (35) zyklisch druckbeaufschlagt und druckentlastet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Vorrichtung (45c, 62, 70a) einen Verteiler (11) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten koaxialen Zylinder (78,
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79) sowie ein drittes hin- und hergehendes Bauteil (70a) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Kolben (80, 70, 81) aufweist, die jeweils gleitend in dem ersten, zweiten und dritten Zylinder angeordnet sind, dass der erste Zylinder (78) eine zweite Speicherkammer (35a) bildet, die eine Strömungsmittelverbindung mit der Hauptspeicherkammer (35) darstellt, wobei Hauptspeicherkammer und zweite Speicherkammer eine im wesentlichen konstante Gasmenge (100) enthalten, dass der dritte Zylinder (79) eine zweite Rückführkammer (58´) ausbildet, die eine Strömungsmittelverbindung mit der Hauptrückführkammer (58) darstellt, wobei die Hauptrückführkammer und die zweite Rückführkammer eine im wesentlichen konstantes Volumen hydraulischen Strömungsmittels (102) enthält, und dass das dritte hin- und hergehende Bauteil (70a) das hydraulische Strömungsmittel (102) zwischen der zweiten Rückführkammer und der Hauptrückführkammer sowie das Gas (100) zwischen der Hauptrückführkammer und der zweiten Speicherkammer zyklisch verschiebt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, mit einem Generator mit einem Gehäuse, das eine erste Bohrung, eine eine Hauptbohrung festlegende Bodenbegrenzungswand, eine zweite Bohrung und eine eine obere Bohrung festlegende Begrenzungswand, ein erstes hin- und hergehendes Bauteil mit einem ersten Kolben, einem zweiten Kolben und einer den ersten und den zweiten Kolben miteinander verbindenden Kolbenstange aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites hin- und hergehendes Bauteil (61a) einen dritten Kolben (60), einen vierten Kolben (61) und eine eine dritte Bohrung (29) darin ausbildende Verbindungsstange (61b) aufweist, dass der erste Kolben (20) gleitend in der ersten Bohrung (16), der zweite Kolben (27) gleitend in der dritten Bohrung (29), der dritte Kolben (60) gleitend in der ersten Bohrung (16) und der vierte Kolben (61) gleitend in der zweiten Bohrung (66a) befestigt ist, dass das zweite hin- und hergehende Bauteil eine Hülse (15) besitzt, die sich gleitend und abdichtend von dem vierten Kolben (61) durch die obere Öffnung (68´) erstreckt, dass die erste Bohrung (16) eine Kammer (23) ausbildet, die einen Flüssigkeitspfropfen (22) zwischen der Bodenbegrenzungswand (17) und dem ersten Kolben (80) sowie eine Belüftungskammer (24) zwischen dem ersten und dem dritten Kolben (20, 60) besitzt, dass die zweite Bohrung (66a) eine Rückführkammer (58) zwischen dem vierten Kolben (61) und der oberen Begrenzungswand (68), eine Auslösekammer (31) zwischen dem zweiten und dem vierten Kolben (27, 61) und eine Hauptspeicherkammer (35) zwischen dem ersten und dem zweiten hin- und hergehenden Bauteil (26, 61a) aufweist, dass eine Pneumatikvorrichtung (45c) ein normalerweise geschlossenes Ventil (43) zum Anschließen von Druckgas (100) an die Hauptspeicherkammer (35) aufweist, dass ein hydraulisches Strömungsmittel (102) in der Hauptrückführkammer (35) vorgesehen ist, dass ein erstes, normalerweise geschlossenes, elektrisch betätigtes Ventil (50) die Speicherkammer mit der Auslösekammer (31) koppelt, wobei das Ventil (50) in geöffnetem Zustand bewirkt, dass das Druckgas plötzlich das erste hin- und hergehende Bauteil so beaufschlagt, dass es einen Vorwärtshub ausführt, der den Flüssigkeitspfropfen austreibt, dass das hydraulische Strömungsmittel (102) bewirkt, dass das zweite hin- und hergehende Bauteil sich auf das erste hin- und hergehende Bauteil zu bewegt und mit diesem sperrt, wodurch das Gas in der Hauptspeicherkammer komprimiert wird, und dass das hydraulische Strömungsmittel (102) und das Gas (100) bewirken, dass die verriegelten, hin- und hergehenden Bauteile (26, 61a) in die Ruheposition zurückgeführt werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein normalerweise geschlossenes Ventil (55) die Belüftung der Belüftungskammer (24) steuert und dass das Ventil (55) öffnet, wenn der dritte Kolben (60) mit dem ersten Kolben (20) verriegelt wird, dass ein Verteiler (11) eine zweite Rückführkammer (58´) einer Hydraulikkammer (71a) und eine zweite Speicherkammer (35a) festlegt, dass ein fünfter Kolben (81) gleitend in der zweiten Rückführkammer befestigt ist, dass ein sechster Kolben (70) gleitend in der Hydraulikkammer befestigt ist und die Hydraulikkammer in eine erste Kammer (72) und eine zweite Kammer (73) teilt, dass ein siebter Kolben (80) gleitend in der zweiten Speicherkammer befestigt ist, dass eine Hydraulikvorrichtung (62) eine Hydraulikquelle (62´, 62´´), ein zweites elektrisch betätigtes Ventil (67) und eine Leistungsvorrichtung (72´, 73´) aufweist, die die erste und die zweite Hydraulikkammer (72, 73) mit der Hydraulikquelle verbindet, und dass eine Steuerfolgeeinrichtung (46) elektrisch das erste und das zweite elektrisch betätigte Ventil steuert.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das

hydraulische Strömungsmittel (102) Wasser ist.