Акустический излучатель

 

Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний звуковой и сверхзвуковой частоты на основе магнитострикционного или пьезоэффекта и может быть использовано при сейсмическом каротаже или для интенсификации добычи нефти, воды или других текучих сред из скважин. Акустический излучатель содержит сборку из нескольких активных модулей 1, установленных внутри основного корпуса 9 на валу 4, промежуточные втулки 10, отражатели 5, размещенные со стороны наружных торцов крайних активных модулей 1, и концевые соединительные элементы 7 с токовводами 8. Каждый активный модуль 1 снабжен дополнительным корпусом 11. Размеры наружных диаметров и продольных длин промежуточных втулок 10 и отражателей 5 выбраны определенным образом в зависимости от акустических свойств материалов, из которых они изготовлены, с учетом основной резонансной частоты излучения активных модулей. Материалом втулок и отражателей является, например, пористый теплопроводный материал, заполненный теплопроводящей жидкостью. Пористость материала может изменяться по направлению от торцовых поверхностей, выполненных непроницаемыми для жидкости, к середине промежуточных втулок. Устройство снабжено системами 13-15 регулирования механического напряженного состояния в материалах соответственно активных модулей 1, отражателей 5 и промежуточных втулок 10. Эти системы установлены на валу 4. Активные модули 1 выполнены из отдельных активных элементов, а основной корпус снабжен перфорационными отверстиями 16, 17. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 15813 ц!) g В Об В 1/06, 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4060963/24-10 (22) 13.03.86 (46) 30.07.90. Бюл. Р "8 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Производственного объединения "Завод имени Владимира

Ильича 1 и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа (72) В.И.Антокольский, Г.А.Бертик, В.З Бравый, P.À.Màêñóòîí, В.И.Радин, А.E.Рубцов, Г.А.Снегульский, А.В.Соколов и Л.M.Ôðàø (53) 621.37 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР !! - 1086131, кл. E 21 В 43/00, 1979.

Патент Франции - 225511773366 11, кл. E 21 В 40/25, опублик. 1983.

Патент Канады Р 118936, кл. С О! Ч 1/04, апублик. 1985. (54) АКУСТИЧЕС!ИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к устройствам для получения механических колебапий звуковой и сверхзвуковой частоты на основе магнитострикционного или пьезоэффекта и может -быть использовано при сейсмическом каро"аже или для интенсификации добычи нефти, воды или других текучих сред из скважин. Акустический излучатель содержит сборку из нескольких активных модулей 1, установленйых внутри основного корпуса 9 на валу 4, промежуточные втулки 10, отражатели 5, размещенные са стороны наружных торцов крайних активных модулей

1, и концевые соединительные элементы 7 с токавводами 8 . Каждый активньй модуль 1 снабжен дополнительным корпусом 11. Размеры наружных диаметров и продольных длин промежуточных втулок 10 и отражателей 5 выбра1581389 ны определенным образом в зависимости от акустических свойств материалов, из которых они изготовлены, с учетом основной резонансной частоты излуче5 ния активных модулей. Материалом втулок и отражателей является, например, пористый теплопроводный материал, заполненный теплопроводящей жидкостью. Пористость материала может изменяться по направлению от торцовых поверхностей, выполненных непроницаемыми для жидкости, к середиИзобретение относится к устройствам для получения механических колебаний звуковой и сверхзвуковой частоты, основанных на пьезоэлектрическом или магнитострикционном эффекте, и может быть использовано в различных

l системах сейсмического каротажа . или различных технологиях интенсификации. процессов добывания или сбора воды из грунтовых вод или других жидких или текучих сред иэ буровых скважин.

Цель изобретения — увеличение интенсивности излучения в радиальном направлении.

На фиг. 1 показан акустический излучатель; на фиг. 2 — сборка из нескольких активных модулей; на фиг.3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 2.

4О

Акустический излучатель (фиг.1) содержит активный модуль 1 цилиндрической формы, установленный по оси 2 излучателя внутри корпуса 3 на валу 4, отражатели 5 цилиндрической формы, размещенные со стороны торцов 6 активного модуля, и концевые соединительные элементы 7 с токовводами 8.

Продольная длина 1 активного модуля м

1 определяется соотношением

1 =0,5Л (1) где Л вЂ” длина волны на основной резонансной частоте излучения активного модуля в радиальном направлении.

Наружный диаметр D активного модуля 1 определяется из условий, по которому длина окружности по среднене промежуточных втулок. Устройство снабжено системами 13 — 15 регулирования механического напряженного состояния в материалах соответственно активных модулей 1, отражателей 5 и промежуточных втулок l0. Эти системы установлены на валу 4. Активные модули 1 выполнены из отдельных активных элементов, а основной корпус снабжен перфорационными отверстиями

16 и 17. 4 з п. ф лы, 5 ил. му диаметру активного модуля кратна

nм °

Соотношение (1) выведено из условия единой резонансной частоты для продольных и поперечных колебаний.

Акустический излучатель (фиг.2) содержит сборку из нескольких активных модулей 1 цилиндрической формы, установленных по оси 2 излучателя внутри основного корпуса 9 на валу 4, промежуточные втулки 10, отражатели 5 цилиндрической формы, размещенные со стороны наружных торцов 6 крайних активных модулей 1, и,концевые соединительные элементы 7 с токовводами 8.

Каждый активный модуль 1 снабжен дополнительным корпусом 11, установленным с акустическим контактом по сопрягаемой поверхности, который позволяет излучателю иметь острую диаграмму направленности.

Продольная длина 1 каждого активного модуля 1 определяется соотношением (1). Наружный диаметр Ро отражателей 5 выполнен большим по сравнению с наружным диаметром D активного модуля 1. Промежуточные втулки 10 и отражатели 5 выполнены из материала с волновым сопротивлением, существенно отличающимся от волнового сопротивления материала активных модулей 1.

С этой целью промежуточные втулки выполняют, например, из пористого теплопроводного материала, заполненого жидкостью, например теплопроводящей жидкостью. Пористость материала может изменяться по направлению от торцовых поверхностей 1? к середине промежуточных втулок l0, Торцовые 12 и внут158138 ренняя поверхности промежуточных втулок 10 выполнены непроницаемыми для жидкости или газа.

Для варьирования свойств устройство снабжено системами 13, 14 и 15 ре5 гулирования механического напряженного состояния в материалах соответственно активных модулей 1, отражателей 5 и промежуточных втулок 10. Эти системы установлены на валу 4. В системах 13 — 15 регулирования применены, например, тарельчатые пружины. Применительно к активным модулям 1 системы

13 регулирования позволяют производить15 тонкую регулировку акустических свойств активных модулей 1, а применительно к отражателям 5 и промежуточным втулкам 10 системы 14 и 15 регулирования позволяют осуществлять регули- 2О рование отражательной способности этих элементов и формовать диаграммы направленности активных модулей 1 и устройства в целом.

Для улучшения излучательной спо- 25 собности активных модулей 1 каждый из них выполнен из отдельных активных элементов.

Основной корпус 11 снабжен перфорационными отверстиями 16 и 17, спо- 30 собствующими лучшей теплопередаче от активных модулей 1 во внешнюю среду и улучшающими акустическое согласование устройства с внешней средой.

Вариантом выполнения основного корпуса 11 может быть сетка.

Внутренняя полость вала 4 использована для электрических цепей между активными модулями 1 и токовводами 8.

Соединительные элементы 7 и токовво- щ ды 8 предназначены соответственно для механической и электрической стыковок акустического излучателя с другими излучателями и модулями системы.

Устройство работает следующим образом.

Переменный электрический ток на основной резонансной частоте подается на акустический излучатель через токоввод 8 и активные элементы 7 в каждом активном модуле начинают синфазно изменять свои геометрические размеры, т.е. генерировать механические акустические колебания. Отражатели 5 .и промежуточные втулки. 10 препятствуют распространению колебаний в про- ., дольном направлении акустического излучателя, локализуя генерирование каждого активного модуля. Этому же спо9 6 собствуют дополнительные корпуса 11

Акустические колебания в поперечном направлении распространяются в окружающую среду, которая через перфорационные отверстия 17 в основном корпусе 11 омывает дополнительные кор- пуса 11. Одновременно с акустической энергией активные модули 1 генерируют в окружающую среду тепловую энергию.

Более интенсивному теплоотводу от активных модулей способствуют промежуточные втулки 5, которые вследствие пористости материала, из которого они выполнены, наполнены веществом окружающей среды, попадающим в них через проницаемую поверхность наружного диаметра.

Формула изобретения

1. Акустический излучатель, содержащий активный модуль цилиндрической формы, установленный по оси излучателя внутри корпуса на валу, отражатели, размещенные со стороны торцов активного модуля, и концевые соединительные элементы с токовводами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения интенсивности излучения в радиальном направлении, продольный размер активного модуля равен половине длины волны на основной резонансной частоте излучения в радиальном направлении.

2. Излучатель по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что длина окружности отражателей по среднему диаметру кратна длине волны в материале отражателей на основной частоте излучения.

3. Излучатель по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что промежуточные втулки выполнены большего диаметра по сравнению с диаметром активных модулей, при этом длина окружности промежуточных втулок по среднему диаметру кратна длине волны на основной частоте излучения в их материале, а продольный размер равен половине длины волны в материале промежуточных втулок на основной частоте излучения.

4. Излучатель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, промежуточные втулки выполнены из пористого материала, пористость которого уВеличивается по направлению от торцовых поверхностей к середине втулок, и заполнены теплопроводной жи: кэстью.

1581389

4-A

Фиг.4

Составитель M.Øàõoâ

Техред Л.OJIHHHblK Корректор О.Кравцова

Редактор М.Петрова

Заказ 2049 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1Q1

5 . Излучатель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что промежуточные втулки выполнены из теплопроводного материала, а их торцовые и внутренние поверхности — из влагопроницаемого материала.