DE3217720A1 - Vorrichtung zum vermeiden von sekundaerstoessen einer masse gegen ein targetelement, aufgrund von rueckprall - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Vermeiden von Sekundärstößen einer Masse gegen ein Ta rgctolcntent, aufgrund von Rückprall.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung der Sekundärstöße einer Masse gegen ein Targetelement aufgrund von Rückprallvorgängen der Masse nach einem ersten Aufschlag .

Insbesondere befaßt, sich die Erfindung mit einer Vorrichtung, die es ermöglicht, die Sekundärschläge einer Masse, die an einem Ende eines steifen Armes befestigt ist, der sich bezüglich eines Trägers drehen kann, gegen ein Targetelement zu unterdrücken, auf die sie bei Fallende schlägt.

Ein solches Gerät läßt sich vorteilhaft einer Vorrichtung zuordnen, die es ermöglicht, im Erdboden transversale Schallimpulse zu erzeugen, die für die seismische unterirdische Prospektion brauchbar sind, und läßt sich insbesondere für die Vorrichtung nach der französischen Patentschrift 2 276 599 benützen. Das Gerät umfaßt ein Targetelement mit einer Bodenanlagefläche, wenigstens einer Masse, die auf das Targetelement schlägt, sowie Einrichtungen, die der Masse eine Geschwindigkeit mit einer Komponente parallel zur Anlagefläche erteilen. Diese Einrichtungen umfassen beispielsweise einen steifen orientierbaren Träger, einen die Masse an einem Ende tragenden Arm sowie Betätigungseinrichtungen, die die Masse anheben, indem sie den steifen Arm bezüglich des steifen Trägers verschwenken.

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Sekundärschläge aufgrund von Rückprallvorgängen der Masse gegen das Targetelement. Die Sekundärschläge oder -stoße sind im allgemeinen wesentlich geringer als der erste; sie. erzeugen jedoch Sekundärimpulse, deren Echos gegen die reflektierenden unterirdischen Schichten die seismischen Aufzeichnungen der Echos des Hauptimpulses stören.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, die vorgenannten Nachteile zu beheben. Sie zeichnet sich aus durch Einrichtungen, die den steifen Arm unter Abstand vom Targetelement nach dem ersten Rückprall halten. Die Vorrichtung ermöglicht es auch, im Falle der Verwendung einer zweiten Masse, eine der Massen während der Wirkungszeit der anderen zu sperren oder zu blockieren.

Diese Einrichtungen umfassen eine Sperrklinke, die bezüglich des Trägers verschwenken kann, wenigstens ein Lager für die Sperrklinke, das im steifen Arm untergebracht ist, sowie eine Verzögerungseinrichtung, die es der Sperrklinke möglich macht, in ihr Lager nur nach dem ersten Rückprall der Masse gegen das Targetelement einzutreten, wobei das Einführen der Sperrklinke in ihr Lager die Abwärtsbewegung des steifen Armes sperrt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindμng sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel, um im Erdboden akustische Transversalwellen dadurch zu erzeugen, daß eine am Ende eines steifen verschwenkenden Arms befestigte Masse gegen ein mit dem Erdboden gekoppeltes Targetelement schlägt, wobei diesem die Vorrichtung nach

der Erfindung zugeordnet sein kann und die Masse benachbart ihrer unteren Stellung gezeigt ist;

Fig. 2 eine Diametralansicht der gleichen Vorrichtung, wobei die Masse in der oberen Stellung gehalten ist;

Fig. 3 schematisch die jedem steifen Arm zugeordnete

Vorrichtung, die es ermöglicht, Sekundärschläge der Masse gegen das Targetolemont zu vermeiden, wobei der steife Arm sich in oberer Stellung befindet;

Fig. 4 schematisch eine Darstellung längs der Achse B der Fig. 3;

Fig. 5 schematisch die Vorrichtung der Fig. 3, wobei der steife Arm sich in der Zwischenstellung während des Falls gegen das Targetelement befindet;

Fig. 6 schematisch die Vorrichtung der Fig. 3, wobei der steife Arm sich in der unteren Stellung, die Masse in Kontakt mit dem Targetelement befindet ;

Fig. 7 schematisch die Vorrichtung der Fig. 3, wobei der steife Arm nach dem Stoß zurückprallt und

Fig. 8 schematisch die Vorrichtung nach Fig. 3, wobei der steife Arm blockiert ist und die Masse unter einer gewissen Entfernung vom Targetelement nach dem Rückprall gehalten ist.

Die Vorrichtung zur Erzeugung von transversalen Schallimpulsen nach den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Targetelement 1, das mit dem Erdboden gekoppelt sein kann und über eine Schlagplatte 2 verfügt, wobei wenigstens eine Masse 3 an wenigstens einem Ende eines steifen Arms 4 befestigt ist, der so ausgebildet ist, daß er um eine Achse 5 unter der Wirkung von ßetätigungscinrichtungen 6 verschwenkt. Diese Betätigungseinrichtungen sind an einem beliebigen Träger 7 befestigt, der beispielsweise einem Trägerfahrzeug zugeordnet sein kann. Der steife Träger 7 umfaßt eine radiale Verlängerung 8, die mit einem Lager für eine Achse 9 versehen sein kann, sowie ein Winkelteil 10, das unterhalb der radialen Verlängerung 8 angeordnet ist und in der Nähe seines Endes mit einem Lager für die Schwenkachse 5 des steifen Armes 4 versehen ist.

Die Betätigungseinrichtungen umfassen einen Hubarm 11, der aus zwei festen Flanschen 11a, 11b ungleicher Länge, besteht, wobei der kürzere und der längere jeweils in den Fig. 1 bzw. 2 sichtbar sind. Unter einem gewissen Abstand zu einem seiner Enden ist der längere Flansch 11b des Hubarmes 11 mit Befestigungseinrichtungen für die Stange 12 eines Stellzylinders 13 versehen. Am gegenüberliegenden Ende des Hubarms 11 ist eine Halteeinrichtung intermittierend befestigt, die beispielsweise aus einem Elektromagneten 14 besteht. Der steife Arm 4 umfaßt ein metallisches Bauteil 15, gegen das der Elektromagnet 14 unabhängig von der Stellung dieses Arms durch eine Verschiebung der Kolbenstange 13 anliegen kann, die den Hubarm 11 veranlaßt, um seine Achse 5 zu verschwenken.

Die Betätigungseinrichtungen sind derart ausgebildet, daß die Ebene, in der die Masse 3 sich verschiebt, senkrecht zur Schlagplatte 2 ist, die auf einer Seitenfläche des

Pt * * *

<> Λ

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Targetelements 1 angeordnet ist. Die Länge des steifen Arms 4 ist natürlich so berechnet, daß die Masse 3 in unterer Stellung in Kontakt mit der Schlagplatte 2 kommt.

Die Vorrichtung zur Erzeugung akustischer Transversalimpulse kann vorzugsweise zwei Massen umfassen, die von zwei steifen Armen getragen sind, d.ie so- ausgebildet sind, daß sio in einer Ebene transversal zum Targetelement verschwenken können und gleichzeitig oder nacheinander derart betätigt werden, daß nach Wunsch Schläge entsprechend zwei entgegengesetzten Richtungen hervorgerufen werden.

Die Vorrichtung zur Erzeugung transversaler Schallwellen arbeitet in folgender Weise. Wenn das Targetelement mit der Erdbodenfläche am gewünschten Ort gekoppelt ist und der steife Arm 4 sich in seiner oberen Stellung (in Fig. gezeigte Stellung des Armes) sich befindet, so läßt man den Stellzylinder 13 derart arbeiten, daß seine Stange 12 eingezogen wird. Der Hubarm 11 verschwenkt um seine Achse 5 bis in die untere Stellung (untere Hubstellung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist), in der der Elektromagnet sich gegen das metallische Bauteil 15 des steifen Armes 4 in unterer Stellung legen kann; man erregt dann den Elektromagneten 14, wodurch der steife Arm 4 fest bezüglich des Hubarms 11 wird;

der Stellzylinder 13 wird dann derart betätigt, daß seine Stange 12 in die ausgefahrene Lage geht. Die Stangenbewegung läßt den Hubarm 11 verschwenken, der den durch den Elektromagneten 14 festgelegten Arm in seine obere Stellung mitnimmt (Stellung des steifen Arms 4, wie es in Fig. 2 dargestellt ist);

im Augenblick der Auslösung unterbricht man die Speisung des Elektromagneten 14. Der steife Arm wird nicht mehr abgestützt und verschwenkt um seine Achse 5 unter der Wir-

kung seines eigenen Gewichts und läßt auf die Schlagplatte 2 des Targetelements schlagen. Da dieses mit dem Erdboden gekoppelt ist, erzeugt der Stoß Transversalwellen, die für die seismische Prospektion nutzbar gemacht .werden können.

Um zu vermeiden, daß die Masse von Neuem gegen die Schlagplatte 2 nach dem Rückprall schlägt, ordnet man den Betätigungseinrichtungen 6 die Vorrichtung nach der Erfindung zu, die mit Bezug auf die Fig. 3 bis 8 beschrieben ist.

Die Vorrichtung ist auf der Drehachse 5, die beispielsweise dem Hubarm 11, dem fest mit dem steifen Träger 7 (Fig. 1) verbundenen Winkelteil 10 und dem steifen, die Masse 3 tragenden Arm 4 gemeinsam ist, angeordnet. Im Zwischenraum zwischen den Flanschen 11a, 11b des Hubarms ist (Hg. 4) das Winkelstück 10 angeordnet, das selbst aus zwei parallelen Platten 10a, 10b aufgebaut ist, zwischen denen der Kopf des steifen Arms angeordnet ist. Dieser Kopf ist mit zwei Flanschen kreisförmiger Gestalt 16, 17 versehen, die durch ein Zwischenstück 18 vereinigt sind. Jeder Flansch ist mit einem Lager oder einer Vertiefung einer Gestalt versehen, die der eines Zapfens 20 angepaßt ist, der am Ende einer Sperrklinke 21 (Fig. 3) befestigt ist und der um eine Achse 22 verschwenken kann, die durch die beiden parallelen Platten 10a, 10b des Winkelstücks 10 getragen ist. Ein aus einem nachgiebigen Material, beispielsweise Polyurethan, gebildeter Ring, kann zwischen der Achse 22 und der Sperrklinke 21 angeordnet sein. Dieser Ring oder Kranz ermöglicht es, die Achse 22 gegen Stoßwirkungen im Augenblick des Blockierens zu schützen (siehe die untenstehende Funktionsbeschreibung) und die Reaktionen des steifen Armes 4 zu dämpfen. An der Sperrklinke 21 ist

eine Achse 23 befestigt, auf der eine sich drehende Rolle 24 verschwenkt. Diese ist so ausgelegt, daß sie sich gegen den Umfang einer kreisförmigen Nocke 25 abstützt, die frei auf der gemeinsamen Achse 5 drehen kann. Der Durchmesser der Rolle 24 ist größer als die Höhe des Zapfens 20. Diese kreisförmige Nocke 25 ist mit zwei Abflachungen 26 und 27 versehen. An der Abflachung

26 ist eine Winkelstange 28 (Fig. 3)befestigt . Eine Bremsplatte 29 von L-Gestalt, die aus einem nachgiebigen Material hergestellt ist, ist an der anderen Abflachung'

27 der Nocke befestigt. Zwei Halteausbildungen oder Haltenasen 30 und 31 sind an der Außenwand der Platte 10a des Winkeleisens 10 befestigt. Jede dieser beiden Halteausbildungen umfaßt eine Bremsfläche 32, 33. Die Entfernung zwischen der Platte 10a des Winkeleisens 10 und der Nocke 25 ist so gewählt, daß ein Teil der verformbaren Bremsplatte 29 sich gegen die Bremsflächen oder -rampen 32, 33 für zwei unterschiedliche Stellungen der Nocke 25 bezüglich der Platte 10a des Winkeleisens abstützt. Im übrigen sind zwei Mitnehmerfinger 34 und 35 am Flansch 16 des Kopfes des steifen Arms 4 befestigt. Ihre Länge ist derart gewählt, daß sie sich auf die an der Abflachung 26 der Nocke befestigten abgekrümmten Stange 28 in zwei Stellungen hiervon, bezogen auf den Trägerarm 4 abstützen. Die Nocke bildet eine Verzögerungseinrichtung, die es der Sperrklinke er-

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möglicht, in die Ausnehmungen nur nach dem Stoß der Masse 3 gegen das Targetelement 1 einzudringen.

Die jeweilige Stellung der unterschiedlichen Elemente der Vorrichtung zur Vermeidung von Mehrfachstößen wird im Lauf der Beschreibung mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 und 5 bis 8 erläutert.

- Nachdem der Hubarm abgesenkt wurde, um den Elektromagneten 14 in Kontakt mit dem metallischen Teil 15 des steifen

Armes 4 zu bringen und der Elektromagnet erregt ist (Fig. 1), wird der hydraulische Stellzylinder 13 betätigt. Der steife Arm 4 wird dann in seine obere Stellung (Fig. 2 und 3) mitgenommen. Während des Nachobengehens kommt der am Flansch 16 des Kopfs des steifen Arms 4 befestigte Finger 34 (Fig. 3) in Abstützung gegen die abgewinkelte Stange 28 und läßt die Nocke 25 sich in eine erste Grenzstellung - Fig. 3 - drehen. In dieser ersten Stellung legt sich die Bremsplatte 29 gegen die Rampe 32 der Halteeinrichtung 30 und legt die Nocke so .fest.

Nachdem der steife Arm 4.freigegeben wurde, beginnt dieser in seine untere Stellung zu verschwenken. Für eine bestimmte Stellung des steifen Arms (Fig. 5) stützt sich der Finger 35 gegen die abgewinkelte Stange 28 ab und nimmt die Nocke 25 mit. Die nachgiebige Bremsplatte 29 gibt somit das Halteglied 30 frei;· die Nocke dreht sich frei um die Achse 5 unter dem vom Finger 35 (Fig. 6) empfangenen Impuls.

Wenn der steife Arm 4 in die Nähe seiner unteren Stellung gelangt und die Masse 3 auf die Schlagplatte 2 (Fig. 6) auftrifft, befindet sich der Zapfen 20 gegenüber den Ausnehmungen 19, die in den Flanschen 16, 17 des Kopfes des steifen Armes vorgesehen sind, kann aber nicht hineinfallen, da die Rolle 24 sich dann gegen einen kreisförmigen Teil der Nocke 25 abstützt. Der Trägerarm kann also frei bis in seine untere Stellung gelangen.

Unter dem Einfluß des Stoßes der Masse 3 gegen die Schlagplatte 2 prallt der steife Arm 4 in entgegengesetzter Richtung (Fig. 7) zurück. Im gleichen Augenblick dreht sich .wegen der erreichten Geschwindigkeit die Nocke in

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der gleichen Richtung weiter., bis deren Abflachung in eine Stellung gegenüber der Rolle 24 gelangt. Die Krümmung dieser Abflachung wird größer als die Höhe des Zapfens 20 gewählt; die Sperrklinke 21 ruht dann nicht auf ihrer Rolle 24, sondern gegen den Umfang des kreisförmigen Flansches 16 auf.

- Nachdem die Rücklaufbewegung des steifen Arms 4 die Ausnehmungen 19 in eine Stellung gegenüber dem Zapfen 20 gebracht hat, fällt dieser in diese und blockiert den steifen Arm, bis dieser nach seinem Rückprall beginnt, gegen das Targetelement (Fig. 8) wieder nach unten zu gehen.

- Die freie Bewegung der Nocke 25 unter dem Anfangs impuls des Fingers 35 ist unterbrochen (zweite Endstellüng), wenn deren Abflachung 27 sich auf der Seite der Ausnehmungen 19 befindet, da in dieser Stellung die nachgiebige Bremsplatte 29 sich gegen die Rampe oder Fläche des anderen Halteglieds 33 bzw. der Nase 31"(Fig. 8) legt. Ein neuer Zyklus beginnt, wenn das Anheben des steifen Arms in seine obere Stellung von Neuem das Mitnehmen der Nocke durch den Finger 34 hervorruft.

Ordnet man eine solche Vorrichtung jedem steifen Arm 4 zu, so erhält man allein Transversalimpulse, die es ermöglichen, seismische Aufzeichnungen hoher Qualität vorzunehmen .

In dem Fall, daß die Vorrichtung es ermöglicht, im Erdboden akustische Transversalwellen zu erzeugen, zwei steife Schwenkarme umfaßt, die symmetrisch bezüglich des Trägers angeordnet sind, ermöglicht es die Blockiereinrichtung nach dor lir Cindutig, ο inen der Arme benachbart

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seiner unteren Stellung zu halten, während der andere verwendet wird, um gegen das Targetelement zu schlagen. Man vermeidet so Sekundärstöße oder Schläge der nicht verwendeten Masse, die in Abwesenheit einer Blockierung durch Primäraufschlag der in Betrieb befindlichen Masse hervorgerufen würden.

Claims (6)

1. DIPL.-ING. DIETRICH LEWALD --- *-■ *· -*- D-8000 München 40

   PATENTANWALT BIRNAIII¹R STRASSK fi

   ZUOF.L. VKRIRIiTIiR I). IUIROI'. ΙΆΤΚΝΤΛΜΊ ΤΓ-Ι.ΚΙ ON (OKO) 3065 14

   EUROPEAN PATIiNT ATTOUNIiV ^c'"^hll: »«!dress: I.KWAI DI¹AI MANDATAIRE ACiRßE I'RKS |· OEB

   DIPL.-ING. DIETRICH LEWALD · BIRNAUER STR. 6 · 8000 MÜNCHEN 40
   Äff. 2079

   INSTITUT FRANCAIS DU PETROLE 92 Rueil-Malmaison, Frankreich

   und

   COMPAGNIE GENERALE DE GEOPHYSIQUE 91301 Massy, Frankreich

   Vorrichtung zum Vermeiden von Sekundärstößen einer Masse gegen ein Targetelement, aufgrund von Rückprall

   PATENTANSPRÜCHE

   ( 1 i/Vorrichtung zum Vermeiden von Sekundärstößen einer Masse (3) gegen ein Targetelement (1), aufgrund von Rückprallvorgängen der Masse nach einem ersten Stoß, wobei die Masse an einem Ende eines steifen Armes (4) befestigt ist, der so ausgebildet ist, daß er um eine Achse (5) bezüglich eines Trägers (7) verschwenkt, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die den steifen Arm unter Abstand vom Targetelement nach dem ersten Rückprall halten, wobei diese Einrichtungen über eine Sperrklinke (21), die bezüglich des Trägers verschwenkbar ist, verfügen und wenigstens ein Lager (19) für die Sperrklinke! im steifen Arm vorgesehen" ist ιιικΙ eine Verzögerungseinrichtung angeordnet ist, die es der Sperrklinke

   POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 199020-800 · BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND WECHSEL-BANK MÜNCHEN 3240000880

   ermöglicht, in ihr Lager nur nach dem ersten Rückprall der Masse gegen das Targetelement einzutreten, wobei das Einführen der Sperrklinke in ihr Lager die Abwärtsbewegung des steifen Armes blockiert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinkenausbildung eine einem Zapfen (20) zugeordnete Rolle (24) umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie dem Umfang eines abgerundeten Teils des steifen Arms (4) folgt und daß die Verzögerungseinrichtung eine Nocke (25) umfaßt, die frei um die Drehachse (5) des steifen Arms (4) zwischen zwei Lndstellungen unter der Wirkung dieses steifen Arms verschwenkbar ist und mit wenigstens einer Abflachung (27) versehen ist, deren Rundung größer als die Höhe der Ausnehmungen ist, wobei die Rolle so ausgebildet ist, daß sie der Kontur der Nocke folgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocke (25) eine Bremsplatte (29) umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie sich gegen am steifen Arm feste Halteteile (30, 31) legt, wobei die Stellung dieser Halteteile die Endstellungen der Nocke bestimmt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine fest mit der Nocke verbundene Stange (.28). sowie zwei mit dem steifen Arm feste Finger (34, 35), die so ausgebildet sind, daß sie sich gegen die Stange (28) in gewissen Relativstellungen des steifen Arms bezüglich der Nocke abstützen und diese in Drehung mitnehmen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsplatte aus einem verformbaren Material hergestellt ist und daß die Halteteile jeweils mit einer Bremsrampe (32, 33) versehen sind, gegen die die verformbare Bremsplatte sich abzustützen in der Lage ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke um eine bezüglich des Trägers gehaltene Achse (22) vermittels Dämpfungseinrichtungen verschwenkt.