NO751923L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for utsendelse av jmekaniske bolger i ytre omgivelser, særlig i væske, hvilken ! anordning således kan brukes for seismografiske undersøkelser under gjentagelse av disse utsendelser med regelmessige og korte intervaller.

Man kjenner forskjellige arter av anordninger for utsendelse av slike mekaniske bolger. De benytter seg enten av plutselig åpning av et kammer inneholdende på forhånd komprimert luft eller av antenning av en blanding av brennbar gass og luft eller av antenning av en brennbar blanding av forstovede flytende hydro-karboner og trykkluft eller endelig av et kammer som munner ut i de ytre omgivelser eller som efter at blandingen er antent, blir satt i forbindelse med et annet kammer inneholdende en mengde av brennbar blanding.med analog sammensetning.

Disse forskjellige anordninger har to begrensninger. For det forste er den pr. innretning og pr. utsendelse disponible energimengde begrenset av det trykk som kan tilveiebringes for bolgeutsendelsen. For det annet er energioverforingskoeffisien-ten fra gass til væske begrenset på grunn av den faste vinkel under hvilken utsendelsen finner sted fra de forskjellige anordninger.

Dette er grunnen til at seismografiske undersøkelser på havet ved hjelp av slike anordninger krever mange utsendelseskilder, hvilket gjor anordningene kompliserte og meget kostbare.

Anordningen ifolge oppfinnelsen eliminerer disse ulemper ved

å bruke overtrykk på 800 bar og å tilveiebringe en stor anslags-sone. Okningen av den anvendte energimengde og forbedringen av overforingskoeffisienten muliggjor begrensning av antall anordninger og det er bare nodvendig å eliminere overflatebøl-ger.

Anordningen for utsendelse av mekaniske bolger ifolge oppfinnelsen omfatter en ventil, et legeme forsynt med et sete for nevnte ventil, idet legemet og ventilen er koaksiale og begrenser et forbrenningskammer som kan settes i forbindelse med omgivelsen jved aksial forflytning av ventilen, hvilket kammer er forsynt med organer for innforing av et brennbart fluidum og forbren-Iningsfremmende fluidum og med antenningsorganer. Anordningen kjennetegnes ved de trekk som angis i kravene.

I visse utforelsesformer omfatter ventilsetet eller ventillegemet et ringformet fremspring som danner tetthet for ventilen. Hov-den av dette fremspring utgjor bare noen få tiendedels millimeter.

I de forskjellige utforelsesformer har de samvirkende flater av ventilsetet og ventilen utenfor brennkammeret og begynnende med det ringformede fremspring en like stor helling på minst noen få grader i forhold til den felles akse, idet avstanden mellom disse flater er lik hoyden av fremspringet. Dessuten er projeksjonen langs aksen av de like overfor hverandre liggende flater av ventilsetet og ventilen utenfor brennkammeret og begynnende med det ringformede fremspring, i det minste lik 25% av projeksjonen langs aksen av overflaten av den bevegelige vegg av brennkamméret.

I en foretrukket utforelsesform er brennkammeret ringformet og ventilen ligger i det indre av anordningens legeme.

I andre utforelsesformer er brennkammeret ringformet, mén ventilen ligger utenfor legemet.

I en ytterligere utforelsesform inntar brennkammeret en aksial del av legemet og ventilen glir i det indre av dette, mens det er anordnet avlop i legemet like overfor ventilsetet.

Oppfinnelsen vil forstås bedre på grunnlag av den efterfolgende beskrivelse av utforelsesformer vist på tegningene. Fig. 1 viser anordningen med det ringformede brennkammer og ventilen i det* indre av legemet. Fig. la viser en detalj av ventilsetet med fremspringet anordnet på legemet. Fig. lb viser en detalj av ventilsetet med fremspringet anord-jnet på ventilen. ! Fig. 2 viser anordningen med det ringformede brennkammer og ventilen utenfor legemet. Fig. 2a er en detalj av ventilsetet med fremspringet anordnet på legemets Fig. 2b er en detalj av ventilsetet med fremspringet anordnet på ventilen.

Fig. 3 viser anordningen med aksialt brennkammer og ventil.

Fig. 3a er et snitt av fig. 3 langs XX'.

Fig. 3b er en detalj av ventilsetet med fremspringet på legemet. Fig. 3c er en detalj av ventilsetet med fremspringet på ventilen.

I den på fig. 1 viste utforelsesform omfatter anordningen for utsendelse av mekaniske bolger et sylindrisk legeme 1 som avgrenser to koaksiale og med hverandre forbundne sylindriske hulrom med sirkulært tverrsnitt, et nedre hulrom 2 med radius r og et ovre hulrom 3 med radius R, slik at forholdet mellom R og r er mellom 1 og 4.

Under det nedre hulrom 2 er det et ringformet hulrom 5, i hvilket munner ut ledninger 6 for innforing.av trykkluft og 7

for innforing av brennstoff. Boringen 8 tjener til anbringelse av et tennorgan 9.

Det nedre hulrom 5 munner nedentil ut i en aksial sirkulær åpning 10 med avkortet kjegleform for dannelse av et ventilsete 11.

Hulrommet 3 er oventil helt åpent og har på midten minst to åp-ninger, hvorav f.eks. åpningene 12 tjener til innforing av trykkluft fra en treveis-elektroventil 13, og åpningene 14 tjener for bortforing av den samme komprimerte luft til en ventil 15 styrt av den samme elektroventil.

I Hulrommet 3 er lukket oventil av et sylindrisk deksel 16 koaksi|- alt med legemet 1 og festet til dette. Dekslet 16 omfatter en sylindrisk uttagning 17 som er koaksialt og forbundet med hul- 1 rommet 3 og hvis radius r' er slik at R/r 1 ligger mellom 2 og 5. Dekslet 16 begrenser hulrommet 3 med en ringformet flate 18.

På denne ringformede flate 18 av dekslet 16 munner det ut en boring 19 for tilfbrsel av trykkluft og en boring 20 for avlop av denne luft til en ventil 21 styrt av elektroventilen 13.

Ved den ovre del av uttagningen 17 munner det ut en boring 22 for tilforsel av brennstoff og en eller flere boringer 23 for avlop gjennom ledninger 7, som munner ut i det ringformede hulrom 5 gjennom injektorer 24.

I det indre av legemet 1 er anordnet en ventil 25 som glir i hulrommet 2 og er fast forbundet med et stempel 26 som glir i den nedre halvdel av hulrommet 3. Ventilen 25 er forsynt med minst en tetningsring 27. Stemplet 26 er likeledes forsynt med en tetning 28.

Den sylindriske ventil 25 har sirkulærsylindrisk form for hoved-delen 29 men avsluttes nedentil med en avkortet kjegledel 30 hvis toppvinkel er den samme som av setet 11.

Den koniske flate 31 av ventilen 25 ligger an mot den koniske seteflate 11 langs en ringformet sone dannet av et fremspring som på fig. 1 og la er vist som en del av legemet 1. I den på fig. lb viste utforelsesform er fremspringet 31 en del av ventilen 25. I begge utforelsesformer har fremspringet, som i den ene utforelse danner en integrerende del av setet og i den andre en integrerende del av ventilen, en hoyde på noen få tiendedels millimeter og en bredde av noen få millimeter.

I de på fig. la og lb viste utforelsesformer har de mot hverandre vendende flater av ventilsetet 11 og av ventilen utenfor brennkammeret, begynnende med det ringformede fremspring, hvilke flater er betegnet med 30b, samme helling i forhold til fellesaksen på minst noen få grader, og avstanden mellom flatene er lik hoyden av fremspringet.

I

Projeksjonen langs aksen xx<1>av den koniske flate 30b er minst I lik 25% av projeksjonen langs aksen xx' av den koniske flate 30.

I det indre av det ovre hulrom 3 og av den sylindriske uttagning 17, glir et stempel 32 forsynt med tetningsring 33 i den del-som beveger seg i hulrommet 3 og også 34 i den del som beveger seg i den sylindriske uttagning 17.

Den midtre del av hulrommet 3 som befinner seg mellom stemplene 26 og 32, utgjor en trykkfluidumbeholder 35 eller et pnevmatisk kammer.

Den del av hulrommet 3 som befinner seg mellom stemplet 32 og dekslet 16,utgjor et ringformet kammer 36 fylt av det samme trykkfluidum som kammeret 35.

Fig. 2 viser en utforelsesform i hvilken anordningen for utsendelse av mekaniske bolger omfatter et omdreiningslegeme 1 omfattende ovenifra og nedover fire partier. De tre overste partier er sylindriske med sammenlignbare og eventuelt like store lengder a, b, c og med minskede radier A,B,C. Disse radier har i det på fig. 2 viste eksempel stort sett samme innbyrdes forhold som tallene 3, 2 og 1.

Det fjerde parti har en konisk omkretskant 11, hvis hoyde d målt på sentralaksen er mindre enn lengden av de andre partier, f.eks. en fjerdedel av c. Radien D av den nedre bunnflate ligger i storrelse mellom radiene A og B. For å lette fabrikasjonen og monteringen er det ene eller det andre av de nedre eller ovre partier av legemet 1 fremstilt separat og festet ved hjelp av i og for seg kjente midler til delen 1 forovrig, f.eks. langs de flater som svarer til de strekede linjer f og f'.

Det ovre sylindriske parti med radius A omfatter en renneformet uttagning som avgrenser et ringformet kammer 2 anordnet i den nedre ringformede flate. Tverrsnittet av dette kammer er rektan-gulært og er avgrenset i sideretning av de to sylindriske flater med radier B og E. Radien E ligger i storrelse mellom A og B.

iRundt den sylindriske del med radius B av legemet 1 glir en sy- I

linder som utgjor ventilen 25. Denne ventil har en innvendig

jradius som er noen få hundredels millimeter storre enn B og en j utvendig radius som er noen få hundredels millimeter mindre enn E. Den nedre ende av ventilen 25 har konisk overflate 30 symme-trisk om sentralaksen. Vinklene for de koniske flater 11 og 30 er like store.

Ventilen 25 er forsynt med minst en tetning 27a i den rennefor-mede del og med minst en tetning 27b på den midtre dels ytre omkrets.

I den på fig. 2 og 2a viste utforelsesform omfatter flaten 11 oventil et fremspring 31 med en hoyde og en bredde på noen få millimeter, hvilket danner setet for ventilen 25.

I den på fig. 2b viste utforelsesform utgjor fremspringet en integrerende del av overflaten 30, hvilket fremspring har en hoyde og en bredde på noen få millimeter.

I de på fig. 2a og 2b viste utforelsesformer har de flater av ventilen 25 som vender mot ventilsetet 11 utenfor brennkammeret, (hvilke fiater bortsett frå det ringformede fremspring 31 er betegnet med 30b) like stor helling på minst noen få grader i forhold til sentralaksen, idet avstanden mellom disse flater er lik hoyden av fremspringet 31.

Projeksjonen på sentralaksen av den koniske flate 30b er i det minste lik 25% av projeksjonen på aksen av den koniske flate 30.

De to sylindriske partier med radius B og C og det koniske nedre parti med radius D, avgrenser i legemet 1 et ringformet hulrom 5 som er lukket men kan settes i forbindelse med de ytre omgivelser ved hjelp av ventilen 25.

I hulrommet 5 munner det ut minst en ledning 6 for tilforsel

av trykkluft, ledninger 7 for tilforsel av brennstoff til en irijektor og boringer 8 for tennorgan 9.

Legemet 1 har to sylindriske koaksiale og innbyrdes forbundne uttagninger 17 med radius r<1>og 43 med radius R, slik at forhol-I detR/r er mellom 2 og 4.

Uttagningen 43 munner med et sirkulært parti med radius R ut i den ovre utvendige flate av legemet. Over dette parti er festet en dekkplate 44, gjennom hvilken går en ledning.12b for tilforsel av trykkluft fra en treveis-elektroventil 13.

I det indre av disse uttagninger 17 og 43 glir et stempel 32, hvilket stempel i det sylindriske hulrom 43 avgrenser et sylindrisk volum 35b mellom stemplet 32 og platen 44.

På bunnen av uttagningen 17 munner det ut en åpning 23 for tilforsel av brennstoff og en åpning 23 for avlop som gjennom en kanal 7 i legemet 1 mater minst en injektor 24 som munner ut i det ringformede kammer 5. I den på fig. 2 viste utforelsesform munner den av praktiske grunner ut i den nedre flate av dette kammer.

I den på fig. 3 viste utforelsesform omfatter anordningen for utsendelse av mekaniske bolger et nedre sirkulær-sylindrisk legeme lb med en sylindrisk koaksial uttagning 2. Et ovre legeme la danner et toppdeksel som er koaksialt med det nedre legeme lb til hvilket det er festet ved hjelp av en ringflens 37 og bolter 38.

Overkanten 39 av det nedre legeme lb har innsnitt 40 som veks-ler med stottesoner 41 i det ovre legeme la, hvilket er illu-strert på fig. 3c som viser et snitt av legemet 10 efter planet XX1 .

Det ovre legeme la omfatter et hulrom 5 som munner ut nedad i den sylindriske uttagning 2. Hulrommet 5 er avgrenset av en vegg 42, i hvilken munner ut boringer 6 for tilforsel av trykkluft, kanaler 7 for tilforsel av brennstoff og innforing ved hjelp av injektorer 24 og boringer 8 for anbringelse av tennor-ganer 9.

Et sylindrisk ventilstempel 25 glir i uttagningen 2 på en slik I måte at dets underside avgrenser et hulrom 35a av uttagningen 1 2. I hulrommet 35a munner ut en eller flere .kanaler 12a for til-jforsel av trykkluft.

Det ovre legeme la omfatter to koaksiale og med hverandre forbundne uttagninger, nemlig en nedre 17 med radius r og en ovre 43 med radius R, således tilpasset at forholdet R/r ligger mellom 2 og 4.

Uttagningen 43 er åpen oppad i legemet la efter en sirkel med radius R. Til denne ovre flate av legemet la er festet en dekkplate 44, gjennom hvilken går en kanal 12b for tilforsel av trykkluft fra en treveis.-elektroventil 13.

I det indre av hulrommet 17 og 43 glir et stempel med ovre dia-meter 32. Dette stempel avgrenser i uttagningen 43 et sylindrisk volum 35b mellom stemplet 32 og platen 44.

Nedentil munner det ut en kanal 22 for tilforsel av brennstoff og en kanal 23 for avlop gjennom en ledning 7 anordnet i legemets la gods forbundet med i det minste en injektor 24 som munner ut i den nedre del 4 2 av legemet la.

Det ovre legemet la er nedad avsluttet av en konisk flåte 11,

i hvilken inngår i de på fig. 3 og 3a viste utforelsesformer, et fremspring 31 med en hoyde og en bredde på noen få millimeter, anordnet nær den innvendige kant av flaten 11.

Stempelventilen 25 er oppad avgrenset av en konisk flate 30 med samme vinkel som flaten 11.

Når stempelventilen 25 hviler mot setet 11, er det anlegg mellom den ytre overflate 30b og fremspringet 31. I den på fig. 3b viste utforelsesform har den koniske flate 30b et fremspring 31 som danner kontakten mellom stemplet 25 og setet 11.

Anordningen for utsendelse av mekaniske bolger vist på fig. 1 virker på folgende måte: Fjernelsen av avgassen fra anordningen kan være enten styrt I eller automatisk. I den moderne seismografiske teknikk sty- res funksjoneringen fra et registreringslaboratorium. Den auto-I matiske f unksjonering krever en sammenkobling av registrerings-' laboratoriet og utsendelsesanordningen.

I begge tilfeller, innfores brennstoffet gjennom ledningen 7 i brennkammeret 5. Samtidig innfores trykkluft gjennom ledningen 19 i kammeret 36, hvorved stemplet 32 skyves nedover og trykker på stemplet 26 med ventilen 25 til anslag mot setet 11. Derved lukkes brennkammeret 5.

Spolen i treveis-elektroventilen 13 ekssiteres så samtidig som trykkluft innfores ved de styrte ventiler 15 og 21, og gjennom kanalen 12 til kammeret 35. Den styrte ventil 15 lukker ledningen 14, og den styrte ventil 21 setter kammeret 36 i forbindelse med de ytre omgivelser. Luft innfort i kammeret 35 utforer to funksjoner samtidig: den forste er å holde ventilen 25 mot sitt sete, den andre er å skyve stemplet 32 oppover.

På grunn av forskjellen i tverrsnittsareal trykker dette stempel 32 under hoyt trykk brennstoffet i hulrommet 17 inn i ledningen 7 og forer det gjennom injektorene 24 inn i kammeret 5. Brennstoffet antennes ved kontakt med tennorgan 9. Den meget hurtige forbrenning av brennstoffet gir gasser med hoy temperatur og hoyt trykk.

Ved den forste virkemåte anvendes styrt avlop, idet da luft, innfort i kammeret 35 ved styringen av elektroventilen 13 får et slikt trykk at ventilen 25 er lukket når forbrenningen er avsluttet.

For å styre avlopet av fbrbrenningsgasser avbrytes eksiteringen av elektroventilen 13, den styrte ventil 15 frigjor luft i kammeret 35 og setter dette kammer i forbindelse med de ytre omgivelser, ventilen 25 holdes ikke lengre mot sitt sete, trykket i retning oppover av gasser på flaten 30 lofter ventilen 25 således at den meget hurtig frigjor forbrenningsgassene. Samtidig lukker den styrte ventil 21 kanalen 20, og komprimert luft som kommer gjennom ledningen 19 bringer progressivt apparatet i stilling for en ny funksjoneringssyklus, idet sistnevnte opera-jsjon har en slik varighet at alle f orbrenningsgasser blir f jer- |

net.

Ved den andre virkemåte anvendes automatisk avlop. I dette tilfelle har den luft som er innfort i kammeret 35 ved styring av elektroventilen 13, et slikt trykk at for en mellomverdi av for-brenningsgassenes trykk, dvs. et trykk som er lavere enn det normale trykk ved slutten av forbrenningen og hoyere enn begyn-nelsestrykket av den forbrenningsfremmende gass, holdes ventilen 25 ikke lenger mot sitt sete 11, idet oppovertrykket på flaten 30 lofter ventilen 25. Gass strommer inn i rommet mellom ventilen 25 og setet 11 og dette rom oker den virksomme overflate for gassen i oppoverretning hvorved lottebevegelsen for ventilen 25 aksellereres.

Forbrenningsgassene blir meget hurtig frigjort. Når ekssiteringen av elektroventilen 13 avbrytes, blir luft som finnes i kammeret 35, fjernet og f unks joneringen er identisk i sluttfasen med funksjoneringen i det forangående tilfelle.

Forskjellen mellom de to virkemåter er i hovedtrekk: at

i det "styrte" tilfelle holder trykket av luft innfort i kammeret 35 ventilen 25 lukket og styringen av utsendingen skjer ved avbrudd av ekssiteringen av elektroventilen 13,

i det "automatiske" tilfelle holder trykket av luft innfort i kammeret 35 ikke lenger ventilen 25 på plass begynnende med et trykk av forbrenningsgasser i kammeret 5, og åpningen skjer uav-hengig av avbruddet av ekssiteringen av elektroventilen 13.

Utsendelsesanordningen vist på fig. 2 og 3 virker på samme måte som anordningen vist på fig. 1: Det må bare presiseres at i de illustrerte utforelsesformer er bare en styrt virkemåte mulig.

Eksempelvis kan forbruket av brennstoff pr. injeksjon i et kam-3 3

mer ved 140 bar være 2 cm av bensin pr. 16 cm av kammeret.

Ved styrt virkemåte skjer utsendelsene med intervaller av 6 - 10 sekunder. Ved automatisk virkemåte må det regnes med en utnyttel-|sesrytme for utsendelsene omtrent hvert femte sekund.

I I

Det er blitt nevnt at ved å bruke som forbrenningsfremmende I stoff luft med 140 bar, utgjor det vanligvis oppnådde utsendel-j sestrykk ca. 800 bar. Dersom det brukes luft anriket med oksy-gen, kan utsendelsestrykket bringes opp til 1200 bar og til og med til 1400 bar.

I den på fig. 1 viste utforelsesform innsproytes forbrenningsgassene aksialt i flytende form i nedoverretning.

Denne innsproytingsmåte letter fokusering av energien mot en sone liggende under apparatet og oker emisjonsspekteret av akustiske bolger mot de hoye frekvenser.

I den på fig. 2 viste utforelsesform blir forbrenningsgassene innsproytet i flytende form som radiale bunter som heller litt nedover. Kontaktoverflaten mellom gassen og væsken er stor, hvorved anordningen ifolge fig. 2 fremmer dannelsen av lave frekvenser av utsendelsesspekteret av mekaniske bolger.

I den på fig. 3 viste utforelsesform, blir forbrenningsgassene innsproytet radielt i væskemiljo og med uavhengige stråler. Den radiale innsproyting hindrer reaksjonsvirkning, og apparatet lofter seg ikke under åpningen av ventilen.

Sistnevnte anordning som er meget nyttig ved små vanndybder (lagune, tidevann, vanndam) er også meget nyttig når det gjel-der funksjonering i slamholdige væsker (slambasseng ved borebron-ner). Innhakkene beskytter da ventilen mot faste.legemer.

Claims (9)

1. Anordning for utsendelse av mekaniske bolger, omfattende en ventil, et legeme forsynt med et sete for nevnte ventil, idet legemet og ventilen er koaksiale og avgrenser et forbrenningskammer som kan settes i forbindelse med omgivelsen ved aksial translasjon av ventilen, hvilket kammer er forsynt med organer for innforing av brennstoff og forbrenningsfremmende fluidum og med tennorgan,karakterisert vedat ventilen I(25) er et differensialstempel for hvilket en overflate utgjor j

en bevegelig vegg for et trykkfluidum-kammer (35) og en del av jden andre overflate utgjor en bevegelig vegg for forbrenningskammeret.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at nevnte ventil (25) samvirker med et ventilsete (11) som har et ringformet fremspring (31) som sikrer tettheten for ventilen.

3. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at ventilen (25) har et ringformet fremspring (31) som sikrer tettheten med ventilsetet (11).

4. Anordning som angitt i krav 2 eller 3,karakterisert vedat de mot hverandre vendende flater av ventilsetet og av ventilen utenfor forbrenningskammeret og begynnende med det ringformede fremspring har i forhold til fellesaksen samme helling på noen få grader, idet avstanden mellom disse flater er 'lik hoyden av fremspringet.

5. Anordning som angitt i krav 4,karakterisertved at projeksjonen langs aksen av de mot hverandre vendende flater av ventilsetet og ventilen utenfor forbrenningskammeret og begynnende med det ringformede fremspring er i det minste lik 25% av projeksjonen langs aksen av den bevegelige vegg av forbrenningskammeret.

6. Anordning som angitt i krav 5,karakterisertved at forbrenningskammeret er ringformet.

7. Anordning som angitt i krav 6,karakterisertved at ventilen ligger i det indre av legemet (Fig. 1).

8. Anordning som angitt i krav 6,karakterisertved at ventilen er utenfor legemet (Fig. 2).

9. Anordning som angitt i krav 5,karakterisertved at forbrenningskammeret opptar en aksial del av legemet, idet ventilen glir i det indre av nevnte legeme, og at lufte-jåpninger er anordnet i legemet like overfor ventilsetet.