WO2019185736A1

WO2019185736A1 - Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von druckwellen hoher amplitude

Info

Publication number: WO2019185736A1
Application number: PCT/EP2019/057752
Authority: WO
Inventors: Paul Müller; Harald HERZ
Original assignee: Explo Engineering AG; Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Current assignee: Explo Engineering AG; Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-10-03
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: US20210199284A1; CN112074897A; JP7401516B2; EP3776529B1; KR20210020870A; BR112020019905A2; EP3776529A1; AU2019241452B2; US12281791B2; RU2020131058A3; EP3776529C0; AU2019241452A1; TW201941839A; RU2020131058A; KR102697273B1; JP2021519409A; CN112074897B; TWI803607B; CA3094256A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude, insbesondere zur Kesselreinigung, hat einen druckfesten Behälter (21, 40) mit einer darin eingebrachten Abbrennkammer (121), die über Zufuhrleitungen mit einem fliessfähigen abbrennbaren Material füllbar ist. Der druckfeste Behälter hat eine Ablassöffnung (306) zum gerichteten Ablassen von durch eine Zündung des abbrennbaren Materials erzeugten Gasdrucks. Ein Kolben (70) verschliesst die Ablassöffnung, kann diese für das gerichtete Ablassen freigeben und durch eine Federeinrichtung in die Ausgangslage zurückverschoben werden. Der Sitz des Kolbens (70) verfügt in Bezug auf seine Längsrichtung (305) über eine schräg zur Ablassöffnung (306) geneigte Kolbenfläche (302), welche gegenüber einer ebenfalls schräg zur Ablassöffnung (306) geneigten Gehäusefläche (303) angeordnet ist, wobei sich die Gehäusefläche (303) gegenüber der Kolbenfläche (302) mit einem zur Ablassöffnung (306) hin ausgerichteten Winkel (304) von einer senkrecht zur Kolbenrichtung (90) ausgerichteten Verschlusslinie (65) ausgehend öffnet.

Description

TITEL

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG VON DRUCKWELLEN HOHER AMPLITUDE

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude, insbesondere zur Kesselreinigung.

STAND DER TECHNIK

Eine solche Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude ist aus der US 5,864,517 bekannt. Dabei werden akustische Schwingungen erzeugt, die deutlich stärker sind, als solche, die durch Lautsprechererzeugbar sind. Sie können insbesondere zur Kesselreinigung eingesetzt werden, da diese Druckwellen zu einem Ablösen von angesetzten Partikeln fuhrt. Bei der US 5,864,517 werden zwei unterschiedliche gepulste Verbrennungen erörtert. Die Detonation und die Deflagration. Die detonative Verbrennung hat eine extrem schnelle Flammengeschwindigkeit von 2,000 bis 4,000 m/s, während die deflagrative Verbrennung sehr viel langsamere Flammengeschwindigkeiten wie weniger als 200 m/s aufweist und die Druckwellen von signifikant geringerer Amplitude sind.

Die EP 2 319 036 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Explosionen, insbesondere von Druckimpulsen hoher Intensität. Dabei besteht ein druckfester Behälter mit einer Hauptexplosionskammer wie beim oben genannten US- Patent mit einer Austrittsöffnung für die Druckimpulse und ein die Austrittsöffnung verschliessender Kolben. Der Kolben wird durch eine Hilfsexplosion in einer Hilfsexplosionskammer in seiner Position verschoben, derart, dass er die Austrittsöffnung frei gibt. Diese Vorgehensweise bedarf einer genauen zeitlichen Koordination zwischen der Auslösung der Hauptexplosion zur vorgängigen Hilfsexplosion. Die Vorrichtung hat dann ferner eine Gasfederkammer, die den zurückverschobenen Kolben abbremst und nach Ausblasen der Gase aus der Hauptexplosionskammer den besagten Kolben in seine Ausgangslage zurückschiebt. Die EP 1 922 568 zeigt ein weiteres Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Explosionen, der der Gasfedermechanismus einen Entlastungsmechanismus aufweist, der als Sprungfedermechanismus offenbart wird.

Der Artikel von Tibor Horst Füle„Cleaning technologies with sonic homs and gas explosions at the waste-fired power plant in Offenbach (Germany), Reiningung mit Schall und Explosionsgenerator im Müllheizkraftwerk Offenbach“ in VGB Powertech, Bd. 93, Nr. 8, 1. August 2013, Seiten 67-72, ISSN;l435-3l99 offenbart ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Explosionen zur Reinigung mit Schallemissionen.

Ferner zeigt die FR 2,938,623 einen Explosionszylinder mit einem Kolben, der zwischen einer offenen und einer geschlossen Position bewegbar ist, um in zyklischer Weise Explosionen von unter Druck stehendem Gas oder Luft zu Reinigungszwecken zu erzeugen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Vorrichtung und Verfahren anzugeben, welche einfacher und sicherer zündbar ist.

Darüber hinaus ist ein Ziel der Erfindung, der Vorrichtung ein längeres Wartungsintervall zu verschaffen, da die Abnützung der beweglichen Teile in dem druckfesten Behälter durch die Explosionen erheblich ist und beim Stand der Technik nur eine beschränkte Anzahl von Wiederholungen der reinigenden Zündungen gestattet, bevor die Anlage gewartet werden muss. Da in der Kraftwerkstechnik, der Grundstoffindustrie und in der Technischen Chemie die Vorgänge üblicherweise in komplexen chemischen Anlagen ausgeführt werden, werden zumeist eine Reihe von solchen Vorrichtungen zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude für die Reinigung der verschiedenen Behälter vorgesehen, die dann entsprechend gewartet werden müssen.

Die Vorrichtung wird bevorzugt zum Reinigen von Kesseln in grossen technischen Anlagen, wie Müllverbrennungsanlagen, Kohlekraftwerken, Silos, zum Beseitigen von Schlacken oder Ablagerungen etc. verwendet. Dort besteht der wesentliche Vorteil darin, dass die einzelnen Reinigungszyklen sehr schnell und mehrfach wiederholt werden können. Auch ist die Verwendung von Gasen als Reinigungsmaterial zur Erzeugung der Sequenz von Druckwellen und damit verbundene Druckimpulse relativ günstig und es können hohe Drücke erzeugt werden. Das Zufuhren von zwei chemischen Fluiden, die an sich nicht abbrennen oder explodieren, zu einem Zeitpunkt kurz vor dem Auslösen der Druckwelle, erhöht zudem die Sicherheit. Auch ermöglicht es ein Reinigen bei noch warmen und ggf. in Betrieb befindlichen Anlagen, da die reagierenden Stoffe über längere Zeit der heissen Umgebung ausgesetzt sind.

Die erzeugte Druckwelle kann dabei über ein Rohr über längere Distanzen in einen Kessel an die zu reinigende Stelle geleitet werden. Das Rohr kann fest an der zu reinigenden Anlage installiert sein, aber auch von aussen eingeführt werden, beispielsweise teleskopisch verschiebbar in eine Anlage oder einen Kessel geschoben werden. Durch den bei dem Abbrand erzeugten Druckimpuls werden Beläge und Verschmutzungen von inneren Rohren im Kessel und dessen Wänden weggeblasen und gleichzeitig die Rohre bzw. Wände in Schwingung versetzt. Beide Aktionen bewirken ein effizientes Reinigen der zu reinigenden Anlagen.

Verschiedene weitere Verwendungsmöglichkeiten sind denkbar, bei denen ein hoher, schneller Kraftstoss, Druckimpuls oder eine Druckwelle hoher Intensität und/oder (schnelle) Wiederholbarkeit benötigt wird. Beispiele sind Druckerzeuger für Blechumformung oder als Antrieb für Schusswaffen, bei denen der Druckimpuls zum Beschleunigen eines Projektils verwendet wird. Auch ist es möglich, solche Anlagen im Bereich der gesteuerten Lawinenauslösung einzusetzen.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude, insbesondere zur Kesselreinigung hat einen druckfesten Behälter. Dieser kann mehrteilig sein. Er hat mindestens eine darin eingebrachte Abbrennkammer. Mehrere Abbrennkammem können miteinander verbunden sein. Es ist mindestens einer in die Abbremikammer(n) reichende Zündvorrichtung vorgesehen. Es bestehen mindestens eine Zufuhrleitung zum Zuführen eines fliessfähigen abbrennbaren Materials in die Abbrennkammer, vorzugsweise getrennt ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel, beispielsweise Erdgas und Luft oder Methan und Sauerstoff. Es sind dabei auch verschiedene andere flüssige oder gasförmige Brennstoffe einsetzbar. Dabei weist der druckfeste Behälter eine Ablassöffnung zum gerichteten Ablassen von durch die Zündung des abbrennbaren Materials in der Abbrennkammer erzeugten Gasdrucks auf. Vor und bei der Zündung ist ein die Ablassöffnung verschliessendes Verschlussmittel vorhanden ist, welches ausgestaltet ist, die Ablassöffnung für das gerichtete Ablassen freizugeben, und welches anschliessend nach dem Abbrennen durch eine Federeinrichtung in die Ausgangslage verschiebbar ist. Dabei ist das Verschlussmittel ein in seiner Längsrichtung verschiebbarer Kolben, der über einen hinteren in Richtung der Federeinrichtung ausgerichteten Abschnitt und einen vorderen in Richtung der Ablassöffnung ausgerichteten Abschnitt verfügt.

Der Sitz des Kolbens verfügt in Bezug auf seine Längsrichtung über eine schräg zur Ablassöffnung geneigte Kolbenfläche, welche gegenüber einer ebenfalls schräg zur Ablassöffnung geneigten Gehäusefläche angeordnet ist, wobei sich die Gehäusefläche gegenüber der Kolbenfläche mit einem zur Ablassöffnung hin ausgerichteten Winkel von einer senkrecht zur Kolbenrichtung aus gerichteten Verschlusslinie ausgehend öffnet.

Der Winkel kann zwischen 0.5 und 5 Grad, vorzugsweise zwischen 1 und 3 Grad, insbesondere 2 Grad betragen.

Die senkrecht zur Kolbenrichtung ausgerichtete Verschlusslinie kann innerhalb der Kolbenwand des unteren Abschnitts angeordnet sein, so dass eine gerundete statische Drucköffnungsfläche zwischen der Verschlusslinie und der Kolbenwand besteht.

Eine senkrecht zur Kolbenachse bestehende Flanschfläche, die mit der Abbrennkammer verbunden ist oder zu ihr gehört, kann dabei eine Flächengrösse aufweisen, die zwischen 50 und 200 Prozent einer Flächengrösse aufweist, die durch die Flächengrösse der Kolbenfläche gegeben ist.

Zwischen diesen beiden Abschnitten kann ein Übergangsbereich vorgesehen sein. Der vordere Abschnitt ist bei einer die Ablassöffnung verschliessenden Position des Kolbens im Bereich der Abbrennkammer angeordnet. In Bezug auf die Längsrichtung des Kolbens ist der vordere Abschnitt gegenüber dem hinteren Abschnitt verjüngt ausgeführt, so dass der Übergangsbereich eine quer zur Längsrichtung des Kolbens ausgerichtete Wirkfläche bildet, auf die bei Zündung des abbrennbaren Materials ein den Kolben zurücktreibender Druck ausgeübt wird, so dass der vordere Abschnitt des Kolbens die Ablassöffnung freigibt. Dadurch ist eine einfachere Reinigung möglich, da der Druckaufbau auch durch Abbrennen erreichbar ist und dann selbst für die Öffnung des Weges zum Ablasstrichter verantwortlich zeichnet.

Der Übergangsbereich kann ein sich in Längsrichtung des Kolbens der Gasfeder stetig verjüngender Bereich von einem grösseren Kolbendurchmesser zu einem geringeren Kolbendurchmesser sein, der im Bereich der Abbrennkammern angeordnet ist. Andererseits kann der Übergangsbereich auch durch eine flanschartige Verjüngung des Kolbens gebildet sein.

Insbesondere kann ein hohler zentraler Führungsstrang in dem druckfesten Behälter vorgesehen sein, der in seinem Inneren den Kolben im vorderen Bereich führt. Dies hat Vorteile beim Verschleiss der Kolbenführung, da so eine Führung über weiter auseinander liegende Abschnitte des Kolbens möglich sind. Dann ist mindestens ein Verbindungsspalt zwischen den Abbrennkammem und einem Flilfsdruckraum in dem Bereich der flanschartigen Verjüngung des Kolbens vorgesehen.

Die Abbrennkammer kann ringförmig um den Kolben um dessen Längsachse angeordnet sein. Insbesondere können dann die ringförmigen Wände der Abbrennkammer gestapelt dichtend verbundene Ringsegmente sein, die vorteilhafterweise von einer Deckelplatte und einer Bodenplatte oben beziehungsweise unten abgeschlossen sind. Damit ist die Flöhe und das Volumen der zylindrischen Abbrennkammer in einfacher Weise skalierbar, da keine besonderen unterschiedlich grossen Kammern vorgesehen sein müssen. Zu einer solchen skalierten Abbrennkammer gehört dann einzig der entsprechend in der Länge angepasste Kolben als Verschlusseinheit.

Es können mindestens zwei Abbrennkammem in einer Ebene in einem Winkelabstand zueinander radial zu einer Zentralachse angeordnet sein. Dabei können insbesondere zwei Abbrennkammem diametral gegenüberlegenden. Dann fällt entweder die Längsachse der Gasfeder mit der Zentralachse zusammen; drei Abbrennkammem könnten dann einen Winkelabstand von 120 Grad in der gemeinsamen Ebene haben. Oder die Längsachse der Gasfeder liegt ebenfalls in der besagten Ebene der mindestens zwei Abbrennkammem liegt, so dass bei drei Abbrennkammem ein Winkelabstand von 90 Grad der einzelnen Elemente zueinander möglich ist.

Die Ablassöffnung verfügt in der Regel über ein Rohr mit einer Rohrlängsrichtung. Dabei kann dann entweder die Rohrlängsrichtung der Ablassöffnung mit der Zentralachse zusammenfallen, also die Ablassöffnung in der Verlängerung des Kolbens liegen, oder die Längsachse der Gasfeder liegt in der besagten Ebene der mindestens zwei Abbrennkammem. Dann kann auch, beispielsweise bei zwei Abbrennkammem, ein Winkelabstand von weniger als 120 Grad zwischen den beiden Abbrennkammern vorgesehen werden, so dass diese mehr auf die Ablassöffnung ausgerichtet sind.

Die Gasfeder kann über einen gegenüber dem Kolben liegenden vorderen Gasfederkammerraum und einen durch eine Trennwand von diesem getrennten hinteren Gasfederkammerraum verfügen, wobei zwischen dem vorderen Gasfederkammerraum und dem hinteren Gasfederkammerraum eine erste Verbindung als Rückstromverbindung und eine zweite Verbindung mit einem Rückschlagventil besteht, wobei das Rückschlagventil so angeordnet ist, dass es einen ungehinderten Medienfluss von der vorderen in die hintere Gasfederkammer gestattet, aber die Gegenrichtung aus der hinteren Gasfederkammer hinaus im wesentlichen blockiert.

Die erste und die zweite Verbindung können in der Trennwand vorgesehen sein. Andererseits kann die zweite Verbindung über mindestens zwei Teilverbindungen verfugen, die einerseits seitlich in Längsrichtung der Kolbenbewegung übereinander in der Wand der Gasfeder im vorderen Gasfederkammerraum münden und andererseits im hinteren Gasfederkammerraum enden, so dass die Mündungen bei einem Eindringen des Kolbens in den vorderen Gasfederkammerraum zeitlich nacheinander abgedeckt werden, wobei die besagten Teilverbindungen jeweils über ein eigenes Rückschlagventil verfügen. Dadurch werden sukzessive die einzelnen Rückschlagventile abgeschaltet, so dass sich der Medienfluss von der vorderen in die hintere Gasfederkammer verlangsamt, also die Bremswirkung durch den Gasdruckaufbau in der vorderen Gasfederkammer nachlässt. Dabei kann die zweite Verbindung ein steuerbares Rückschlagventil aufweisen, welches optional ein in Reihe geschaltetes Steuerventil und ein Rückschlagventil aufweisen kann, welches steuerbare Rückschlagventil mit einer Kontrolleinheit verbunden ist, mit der die Zündung auslösbar ist, wobei die Kontrolleinheit ausgestaltet ist, um das steuerbare Rückschlagventil in einem ersten vorbestimmten zeitlichen Abstand nach der Zündung des fliessfähigen abbrennbaren Materials zu öffnen. Damit kann sichergestellt werden, dass das Abbrennen in der Abbrennkammer vollständig erfolgt, bevor es dem Kolben gestattet wird, weiter zurückzuweichen.

Die erste Verbindung kann ein steuerbares Rückstromventil aufweisen, welches optional ein in Reihe geschaltetes Steuerventil und ein Rückstromführung aufweisen kann, welches steuerbare Rückstromventil mit der Kontrolleinheit verbunden ist, mit der die Zündung auslösbar ist, wobei die Kontrolleinheit ausgestaltet ist, um das steuerbare Rückstromventil in einem zweiten vorbestimmten zeitlichen Abstand nach der Öffnung des steuerbaren Rückschlagventils zu öffnen. Damit ist es möglich zeitlich später nach dem Öffnen des steuerbaren Rückschlagventils und damit des Druckausgleichs zwischen vorderer und hinterer Gasfederdruckkammer die Rückströmung verzögert zu aktivieren, also die Schliessbewegung des Kolbens zeitlich später auszulösen, so dass die noch unter Druck stehenden Verbrennungsgase vollständig die Abbrennkammer verlassen.

Es können dabei auch zwei Gasfedergasanschlüsse für die vordere und für die hintere Gasfederkammer getrennt vorgesehen sind, wobei die Kontrolleinheit eine Gasfüllsteuereinheit aufweist, mit der vor einer Zündung der Gasfülldruck in der vorderen und in der hinteren Gasfederkammer auf jeweils einen vorbestimmten Wert einstellbar ist, wobei der Gasfülldruck in der vorderen Gasfederkammer höher als in der hinteren Gasfederkammer einstellbar ist. Insbesondere kann der Gasfulldruck in der vorderen Gasfederkammer um das mindestens 2-fache, vorzugsweise das mindestens 3 -fache oder das 5-fache übersteigend, höher als in der hinteren Gasfederkammer einstellbar sein, so dass einerseits die vordere Gasfederdruckkammer bei Zündung nicht oder nur unwesentlich zurückweicht, da der in ihr vorherrschende Druck bei Zündung dem sich aufbauenden Druck in der Abbrennkammer entgegensteht, und das Zurückweichen erst bei Öffnen des Rückschlagventils dann vollständig und rasch eintritt, da bereits ein Gasdruckunterschied eingestellt war. Insbesondere kann in der hintern Kammer Atmosphärendruck herrschen, während nur die vordere Gasfederdruckkammer mit dem Inertgas unter Druck gesetzt worden ist.

Zur Lösung der Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung und Verfahren anzugeben, welche einfacher und sicherer zündbar ist, kann eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude, insbesondere zur Kesselreinigung, mit einem druckfesten Behälter mit einer darin eingebrachten Abbrennkammer und mindestens einer in die Abbrennkammer reichenden Zündvorrichtung, mit mindestens einer Zufuhrleitung zum Zufuhren eines fliessfähigen abbrennbaren Materials in die Abbrennkammer, wobei der druckfeste Behälter eine Ablassöffnung zum gerichteten Ablassen von durch die Zündung des abbrennbaren Materials in der Abbrennkammer erzeugten Gasdrucks und ein die Ablassöffnung verschliessendes Verschlussmittel aufweist, welches ausgestaltet ist, die Ablassöffnung für das gerichtete Ablassen freizugeben, und welches durch eine Federeinrichtung in die Ausgangslage verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet sein, dass das Verschlussmittel ein in seiner Längsrichtung verschiebbarer Kolben ist, der über einen hinteren in Richtung der Federeinrichtung ausgerichteten Abschnitt und einen vorderen in Richtung der Ablassöffnung ausgerichteten Abschnitt verfugt, dass der vordere Abschnitt bei einer die Ablassöffnung verschliessenden Position des Kolbens im Bereich der Abbrennkammer angeordnet ist, dass in Bezug auf die Längsrichtung des Kolbens der Sitz des Kolbens über eine schräg zur Ablassöffnung geneigte Kolbenfläche verfugt, der gegenüber eine ebenfalls schräg zur Ablassöffnung geneigte Gehäusefläche angeordnet ist, wobei sich die Gehäusefläche gegenüber der Kolbenfläche mit einem zur Ablassöffnung hin sich ausgerichteten Winkel von einer senkrecht zur Kolbenrichtung ausgerichteten Verschlusslinie öffnet. Dabei ist dieser Winkel vorteilhafterweise zwischen 0.5 und 3, insbesondere 1 Grad. Die senkrecht zur Kolbenrichtung ausgerichtete Verschlusslinie ist vorteilhafterweise innerhalb der Kolbenwand des unteren Abschnitts angeordnet, so dass eine gerundete statische Drucköffnungsfläche zwischen der Verschlusslinie und der Kolbenwand besteht. Auch bei dieser Vorrichtung ist das Merkmal erfüllt, dass in Bezug auf die Längsrichtung des Kolbens der vordere Abschnitt verjüngt gegenüber dem hinteren Abschnitt ausgeführt ist. Die Verjüngung betrifft die innere Kolbensitzwand und weisst dann vorzugsweise eine gegenüberliegende äussere Gehäuse ventilsitzwand auf, die sich nach Innen zum Auslass hin mit einem kleinen Winkel öffnet. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der

Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 3 eine seitliche nicht massstabsmässige Schnittansicht einer Vorrichtung zur

Erzeugung von Druckwellen mit ihren erfindungswesentlichen Komponenten;

Fig. 4A, 4B & 4C in drei übereinanderliegenden Querschnitten drei horizontale

Schnitte durch die Vorrichtung nach Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Detailansicht des Kolbens aus Fig. 3 zwischen den Linien

IVb und IVc;

Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Vorrichtung zur

Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude gemäss einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse der

Vorrichtung nach Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Querschnittsansicht mit horizontaler Schnittachse der

Vorrichtung nach Fig. 6;

Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Vorrichtung zur

Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude gemäss einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse der

Vorrichtung nach Fig. 9;

Fig. 11 eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse einer

Vorrichtung mit Merkmalen teilweise nach der Vorrichtung nach Fig. 6 und nach der Fig. 9; Fig. 12 eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse eines

Ausführungsbeispiels einer Gasfeder einsetzbar in einer Vorrichtung beispielsweise nach den Fig. 1, 6, 10 oder 11;

Fig. 13 eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse eines anderen Ausführungsbeispiels einer Gasfeder einsetzbar in einer Vorrichtung beispielsweise nach den Fig. 1, 6, 10 oder 11;

Fig. 14 eine schematische Teilansicht eines Mittelstücks einer Vorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, die auch in Fig. 2, 3, 7, 10 und 11 einsetzbar ist:

Fig. 15A, 15B und 15C sind Detailansichten der Fig. 14 zu verschiedenen Zeitpunkten eines Öffnungszyklus; und

Fig. 16 ein Kraftverlaufs-Diagramm über die Zeit für das Ausführungsbeispiel des

Ventilsitzes für eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Links und rechts von einem Zentralkörper 30 sind ein erster druckfester Behälter 21 und ein zweiter druckfester Behälter 22 angeordnet. Diese Behälter 21 und 22 verlaufen im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen parallel zur Kesselwand 5, die ausschnittsweise dargestellt ist. An den Zentralkörper 30 ist zudem ein Ablasstrichter 61 mit einem nachfolgenden Ablassrohr 62 angeflanscht, welcher durch die Kesselwand 5 hindurchragt und in einer Ablassöffnung 63 im Kesselinnenraum 15 endet. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Ablassöffnung 63 auch direkt an der Kesselwand angeordnet sein und das Ablassrohr 62 kann kürzer als der Ablasstrichter 61 ausgestaltet sein oder ganz weggelassen werden. Gegenüber dem Ablasstrichter 61 ist an dem Zentralkörper 30 der Gasfederdruckkörper 40 angeflanscht. Im unteren Bereich des unteren Zentralkörpers 30 sind links und rechts ein erster Gasvorratsbehälter 51 und gegenüber ein zweiter Gasvorratsbehälter 52 vorgesehen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Bauweise der Behälter 21 und 22 länger sein, also ein Aspektverhältnis für das innere Volumen 121 und 122 von zwischen 5:1 und 20:1. Die Funktionsweise der Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen wird nun im Zusammenspiel mit der schematischen Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 mit der Fig. 2 beschrieben. Diese zeigt einige wesentliche Elemente der Figur 1 in schematischer Darstellung. An dem Zentralkörper 30 sind die beiden linken und rechten druckfesten Behälter 21 und 22 angeordnet, welche eine erste Abbrennkammer 121 bzw. eine zweite Abbrennkammer 122 aufweisen. Die druckfesten Behälter 21 und 22 sind im Ausführungsbeispiel zylinderförmig mit einem im Durchmesser grösseren Innenraum im hinteren Bereich, sprich zum Zentralkörper 30 hin besteht eine Verjüngung des Durchlasses.

Im Zentralkörper 30 ist ein Kolben 70 angeordnet, der wie in den weiteren Zeichnungen genauer dargestellt sein wird, der im dargestellten geschlossenen Zustand die Kammern 121 und 122 voreinander trennt und verschliesst mit seinem vorderen Ende 72 des Kolbens 70 den Auslass in Richtung des Ablasstrichters 61. Der Kolben 70 ragt mit seinem oberen Teil 71 in den Gasfederdruckkörper 40 hinein wie es in der Fig. 3 genauer dargestellt ist. Mit dem Bezugszeichen 300 ist der Ventilsitz selber gekennzeichnet. Dieser kann insbesondere nach der Fig. 14 und den Detailansichten der Fig. 15A, 15B, 15C ausgestaltet sein, um dann die Wirkung zu entfalten, wie sie in Fig. 16 dargestellt ist.

Das Ziel der Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude ist die Erzeugen derselben in den ersten und zweiten Druckkammern 121 und 122 durch Abbrennen von einem fluiden Brennmittel oder Explosionsstoff. Dieses Brennmittel wird vorzugsweise durch die Vermischung von an sich nicht brennbaren oder explosionsfähigen Komponenten gebildet, die in den ersten und zweiten Gasvorratsbehälter 51 und 52 gespeichert sind. Diese Gasvorratsbehälter 51 und 52 werden über externe Gaszuleitungen 53 und 54 von entsprechenden Gasanschlüssen 57 und 58 gespeist, welche über externe Gaszuleitungsventile 55 und 56 geregelt werden. Der erste Gasvorratsbehälter 51 ist über eine erste Gasfüllleitung 151 und ein zwischengeschaltetes erstes Gasföllventil 153 mit den Abbrennkammem 121 und 122 verbunden. Die Darstellung der Fig. 2 mit der Verbindung mit nur einer Abbrennkammer 121 ist auch möglich, wenn entsprechende Ausgleichsleitungen zwischen der ersten und der zweiten Abbrennkammer 121 und 122 vorgesehen sind. Entsprechend gilt für den zweiten Gasanschluss 58, dass der zweite Gasvorratsbehälter 52 über die zweite Gasfüllleitung 152 und das zweite Gasfullventil 154 mit den Brennkammern 121 und 122 direkt oder indirekt verbunden ist. Die dargestellte Ausführung entspricht einer Befüllung der Abbrennkammem 121 und 122 über zwei Dosiertanks mit anschliessendem Einströmen in die Vorrichtung. Ansonsten ist es auch möglich, die Vorrichtung direkt über Blenden zu befallen.

Weiterhin ist ein Gasfedergasanschluss 47 vorgesehen, wobei über ein Gasfederzuführungsventil 48 und eine Gasfederzuleitung 49 das Gas für die Gasfeder 40 in den Gasfederinnenraum 41 bzw. 42, wie in der Fig. 3 zu sehen, eingeleitet wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird von einem ersten und einem zweiten Gas gesprochen. Das erste Gas kann beispielsweise Methan oder Erdgas sein, wobei das zweite Gas Sauerstoff oder Luft oder ein sauerstoffenthaltendes Luftgemisch sein kann. In anderen Ausführungsbeispielen ist das fliessfähige abbrennbare Material unter Umständen ein explosionsfahiges Gemisch, es kann neben gasförmigen auch flüssige, pulverförmige oder eine Mischung von solchen Stoffen sein.

Die Abbrennkammem 121 und 122 sind zusätzlich mit einer Zündvorrichtung verbunden, die zeitgleich eine Zündung des abbrennbaren Materials in den Abbrennkammem 121 und 122 auslöst. Sofern, wie in der Ausführungsform der Fig. 6 ein Ringspalt vorgesehen ist, kurz eine volumenmässige Verbindung der beiden Abbrennkammem 121 und 122, dann ist nur eine Zündeinrichtung notwendig. Als Zündvorrichtung können unter anderem Glühkerzen oder Zündkerzen eingesetzt werden. Eine intensivierte Zündung mittels Zündkerze, welche eine höhere Zündenergie als eine Glühkerze aufweist, die Geschwindigkeit der Reaktion gesteigert werden kann. Somit findet ein schnellerer Druckaufbau in den Abbrennkammern 121 und 122 statt.

Beim Auslösen der Zündung erfolgt ein kontrolliertes Abbrennen oder eine kontrollierte Explosion der abbrennbaren bzw. explosionsfähigen gemischten Komponenten in den Abbrennkammem 121 und 122, welche einen Druck auf den Kolben 70 ausüben und dort insbesondere auf den Zwischenbereich 75, wie er im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschrieben werden wird. Dies fährt zu einer Bewegung des Kolbens 70 in seiner Längsrichtung gegen den Druck der Gasfeder 40, was zugleich rasch die Verbindung zwischen den Abbrennkammern 121 und 122 und dem Ablasstrichter 61 öffnet.

Zuvor wird die Austrittsöffnung des druckfesten Behälters durch den Kolben 70 als Verschlussmittel verschlossen gehalten. Die Gasfeder erlaubt, dass Geschlossenhalten des Verschlusses auch gegen den Einfülldruck der abbrennbaren Elemente in den Abbrennkammern 121 und 122. Erst durch die Druckerhöhung bei der Zündung der fliessfahigen Mischung wird der Druck auf den Zwischenbereich 75 so erhöht, dass der Kolben 70 entsprechend zurückgeschoben wird. Anschliessend, wie im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschrieben werden wird, bewirkt das Gasfederelement dann auch eine Rückführung des Kolbens 70 als Verschlussmittel nach dem Abbrennen und erlaubt eine direkte Wiederholbarkeit des Verfahrens durch Neubefüllung der Kammern 121 und 122. Gleichzeitig wird sicher ein Rückfliessen von in dem Kessel befindlichen Stoffen in die Vorrichtung vermieden.

Der Kolben 70 wird dabei so rasch geöffnet, dass das unter Druck stehende Gemisch in den Abbrennkammern 121 und 122 beim Entweichen immer noch nicht vollständig abgebrannt ist, so dass das Gasgemisch in dem Ablasstrichter weiterhin abbrennt, so dass ein Druckimpuls mit hoher Druckspitze erzeugt wird. Bei der Verwendung von Luft als eines der beiden Medien neben CEl₄ oder Erdgas wird die chemische Reaktion innerhalb der Abbrennkammern 121 und 122 ablaufen und die komplette Energie wird in der Vorrichtung umgesetzt. Durch ein anschliessendes, also zeitverzögertes schnelles Öffnen des Kolbens 70 nach dem initialen Druckaufbau wird das Gas dann ins Freie entlassen.

Die Fig. 3 zeigt eine seitliche Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen mit ihren erfmdungswesentlichen Komponenten.

Der erste und der zweite druckfeste Behälter 21 und 22 grenzen an den in sie eingesetzten Ablasstrichter 61, welcher an seinem inneren Ende über einen abgerundeten Ventilsitzkontakt 65 verfügt. An diesem Ventilsitzkontakt 65, der als eine horizontale im wesentlichen kreisförmige Kontaktlinie ausgestaltet ist, die senkrecht und konzentrisch zur Kolbenlängsachse 90 verläuft, grenzt das vordere Ende 72 des Kolbens 70 an, an den sich der verjüngte Kolbenbereich 73 anschliesst. An diesen verjüngten Kolbenbereich 73 schliesst sich ein Kolbenübergangsbereich 75 an, bei dem der Durchmesser des Kolbens vergrössert wird, um beim hinteren Ende des Kolbens 71 einen grösseren Durchmesser aufzuweisen. Der hintere Kolbendurchmesser 171 ist somit gegenüber dem vorderen Kolbendurchmesser 172 grösser ausgestaltet, insbesondere weist der Kolben 70 in seiner Längsrichtung gesehen eine Fläche 91 (wie in Fig. 4 bezeichnet) mit einer Grösse auf, die ausreichend ist, um bei einer Zündung den Kolben in Richtung der Gasfeder 40 zu bewegen. Durchmesser und Höhe der Hohlräume der Gasfeder 40 können im Verhältnis zu den Abbrennkammem 121 und 122 grösser gewählt werden. Der Kolben 70 ist zwischen den Wänden des linken und rechten druckfesten Behälters 21 und 22 durch eine Abfolge von Dichtungen 81 und 82 in seiner Längsrichtung abgedichtet, wobei es sich bei den drei Dichtungen 81 um Bronzedichtungen handeln kann, während die dazwischen eingelagerte Dichtung 82 ein O-Ring ist. Diese Dichtungen 81 und 82 sind in Nuten in dem Kolben 70 eingelassen; sie könnten auch in den gegenüberliegenden Wänden vorgesehen sein.

Der somit dichtend durch den Zentralkörper 30 mit den druckfesten Behältern 21 und 22 durchgefuhrte Kolben 70 ragt dann dichtend gegen den vorderen Gasfederkammerraum 41 im Gasfederdruckkörper 40, welcher vom hinteren Gasfederkammerraum 42 durch eine Gasfedertrennwand 43 getrennt ist. In der Gasfedertrennwand sind ein Rückschlagventil 44 und eine Gasrückströmöffnung 45 vorgesehen.

Die Funktion der Gasfeder ist wie folgt. Durch die Gasfullleitungen 151 und 152 werden die zwei Komponenten der abbrennbaren Gasgemische in die Kammern 121 und 122 geleitet. Durch eine in der Zeichnung der Fig. 3 nicht dargestellte Zündvorrichtung werden diese Gase gezündet. Dadurch wird ein Druck auf den Übergangsbereich 75 ausgeübt, welcher den dagegen haltenden Gasfederdruck überwindet und den Kolben 70 in den Bereich des vorderen Gasfederkammerraums 41 bewegt. Damit diese Bewegung ausreichend schnell vonstatten geht, ist das Rückschlagventil 44 in der Zwischenwand 43 vorgesehen, welches sofort öffnet und den Gasdruck zwischen dem vorderen Gasfederkammerraum 41 und den hinteren Gasfederraum 42 rasch ausgleicht, so dass nach einer anfänglich starken Bewegung des Kolbens 70 diese dann bei erhöhtem Widerstand aus dem kombinierten Gasfederraum 41 und 42 abgebremst wird. Nach dem Zurückschieben des Kolbens 70 in Richtung der Zwischenwand 43 entweichen die abbrennbaren Gase in verbrannter bzw. noch brennender Form aus dem Ablassrichter 61 und verringern den Druck in den Abbrennkammem 121 und 122. Da es sich bei dem Ventil in der Gasfedertrennwand 43 um ein Rückschlagventil 44 handelt, ist anschliessend der Verbund der Gasfederkammer 41, 42 nur durch die im Durchmesser sehr viel geringere Gasrückstromöffnung 45 verbunden, mit der dann das Gas der Gasfeder aus dem hinteren Gasfederraum 42 in den vorderen Gasfederraum 41 zurückdrängt und den Kolben 70 in seine Anfangsposition, wie es in der Figur 3 dargestellt ist, schiebt. Eventuelle Gasverluste werden durch die Gasfederzuleitung 49 ausgeglichen. Das Gas der Gasfeder 40 kann Luft oder ein Inertgas wie N₂ sein.

Die Fig. 4 zeigt in drei übereinanderliegenden Querschnitten Fig. 4a, Fig. 4b und Fig. 4c drei Querschnitte durch die Vorrichtung nach Fig. 3 entlang der Schnittgeraden IVa, IVb beziehungsweise IVc. Der Kolben 70 hat vorteilhafterweise einen runden Querschnitt.

Fig. 4a zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IVa durch die obere Wand 21, 22 der druckfesten Behälter, wobei eine Bronzedichtung 81 dargestellt ist, die den hinteren Bereich 71 des Kolbens 70 umgibt.

In der Fig. 4b wird eine dazu parallele Schnittebene in der Brennkammer 121, 122 und durch die Brennkammer 121, 122 gezeigt, wobei es sich um einen Schnitt entlang der Linie IVb im oberen Bereich des Raumes der Brennkammern 121 und 122 handelt, bei der der Kolben 70 den Durchmesser des hinteren Bereichs 71 aufweist.

Die Fig. 4c zeigt dann einen weiteren Schnitt entlang der Linie IVc, parallel zum Schnitt der Fig. 4b im unteren Bereich des Hohlraumes, bei dem direkt zu erkennen ist, dass zwar die Breite des Kolbens 70 im Zentralkammerbereich 30 an die Wände des druckfesten Behälters 21, 22 anstösst und somit eine über die Kolbenlänge gleichbleibende Breite aufweist; dagegen ist die Tiefe in der Richtung der longitudinalen Ausrichtung der Innenräume 121, 122 kleiner ausgestaltet. Damit ist hier direkt zu sehen, dass ein Unterschied zwischen dem vorderen Kolbendurchmesser 172 und dem hinteren Kolbendurchmesser 171 besteht, wobei der Begriff Kolbendurchmesser hier der Breite in Längsrichtung der gegenüber liegenden Abbrennkammem 121, 122 entspricht.

Die Ablassöffnung 61 ist hier in allen drei Zeichnungen Fig. 4a, 4b und 4c unterhalb der Zeichenebene dargestellt. Es ist genauso möglich, wie es in der Fig. 3 des Standes der Technik WO 2010/025574 dargestellt ist, dass der Ablasstrichter 61 in Längsrichtung der Verlängerung auf der anderen Seite des Zentralkörpers 30 mit einer Abbrennkammer 121 in Verbindung steht und das Verschlusselement als Kolben 70 senkrecht dazu ansteht, sodass das Gasgemisch bei zurückgeschobenem Kolben 70 direkt geradeaus in Längsrichtung der gesamten Vorrichtung entweichen kann.

Dabei ist es auch möglich, zwei, drei, vier oder mehr Abbrennkammem vorzusehen, die in der Ebene der Abbrennkammem 121 und 122 der Fig. 1, 2 oder 6 angeordnet sind, entsprechend der Schnittebene 92 in Fig. 7, da in allen Fällen hier der Kolben 70 sich senkrecht zu dieser besagten Anordnungsebene der Abbrennkammem und des Ablasstrichters 61 befindet. Bei einer Anordnung nach der WO 2010/025574 läge der Ablasstrichter 61 in derselben Ebene wie alle Abbrennkammem und kann beispielsweise dann zu all diesen einen gleichen Winkelabstand aufweisen. Bei drei Abbrennkammem dann 90 Grad untereinander. Die Abbrennkammem gegenüber dem Ablasstrichter 61 können auch näher zusammen angeordnet werden, so dass die Ausströmrichtung weniger verändert werden muss.

Die Fig. 5 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt des Übergangbereichs 75 des Kolbens 70.

Dabei ist zu erkennen, dass von der Längsachse 90 des Kolbens ein erster Durchmesser 121 besteht, welcher kleiner als der hintere Kolbendurchmesser 171 ausgelegt ist. Damit bildet der Übergangsbereich 75 in einem Schnitt in der Projektion der Längsachse 90 zwei rechteckige Streifen 91, die als Druckübertragungsstreifen dienen. Bei der Füllung der Abbrennkammem 121 und 122 ist der auf diesen Streifen 91 ausgeübte Druck nicht ausreichend, um den Kolben 70 gegen den Gasfederdruck zurückzuschieben. Dies ändert sich dann schlagartig nach Zündung des Gasgemisches, da dabei ein Druckunterschied von bis zu einem 25- bis 30-fachen des Fülldrucks auftreten kann, welcher dann ausreichend ist, um bei entsprechend eingestellter Gasfederspannung den Kolben 70 zurückzutreiben. Bei den beispielhaften Ausführungsbeispielen weisen die abbrennbaren Kammern ein Volumen zwischen ein und zwei Liter auf, wobei der Gasfülldruck zwischen 10 und 30, beispielsweise zwischen 15 und 25 bar betragen kann. Der Durchmesser der durch den Kolben verschlossenen, ringförmigen Öffnung beträgt zwischen 40 und 15 mm, insbesondere zwischen 60 und 100 mm, insbesondere 80 mm.

Die Zündung kann in ähnlicher Weise wie beim Stand der Technik WO 2010/025574 ausgestaltet sein und damit beispielsweise elektrisch oder durch Lichtzündung geschehen.

Die Fig. 6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche Merkmale sind über die ganze Beschreibung mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dem Zentralkörper 30 sind auch hier zwei druckfeste Behälter 21 und 22 angeordnet und senkrecht zu diesen ist der Gasfederdruckkörper 40 vorgesehen. In den Zentralkörper 30 führen die Gasfüllleitungen 151 und 152 hinein und mittig des Zentralkörpers 30 ist die Zuleitung der Zündvorrichtung 50 dargestellt.

Die Fig. 7 zeigt nun eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung nach Fig. 6 mit einer vertikalen Schnittachse. Die Kolbenlängsachse 90, die der Längsachse des Gasfederdruckkörpers 40 entspricht, kreuzt die horizontale mittige Schnittebene 92 der Druckkörper 21 und 22. Elemente des Zentralkörpers 30 sind hier in Fig. 7 zur Vereinfachung zeichnerisch weggelassen worden. Im unteren Bereich reichen die druckfesten Behälter 21 und 22 an den Ablasstrichter 61 heran, wobei dessen inneres Ende den Ventilsitzkontakt 65 für den Kolben 70 bildet. Die Dichtlinie ist ein Kreisring am Ventilsitz 300. Der Kolben 70 hat einen verjüngten unteren Bereich 73, an den sich der durchmesservergrössemde Übergangsbereich 75 anschliesst, welcher in den rückwärtigen Kolbenbereich 71 führt. Der Kolben 70 ist hier hohl ausgeführt. Er kann zweiteilig sein, wobei das untere Ende für den Kontakt mit dem Ventilsitz 65 in den hohlen Kolben 70 eingebracht werden kann. Der Ventilsitz 300 kann wieder wie in der Fig. 14 dargestellt, ausgeführt sein.

Der rückwärtige Bereich des Kolbens 70 hat eine ausreichende Höhe ab dem Übergangsbereich 75 bis zu seiner oberen flachen Endfläche, die den unteren Gasfederkammerraum 41 begrenzt, so dass auch bei einem Zurückstossen des Kolbens in diesen vorderen Gasfederkammerraum 41 der Kolben 70 immer noch an den Innenwänden der Gasfeder 40 im wesentlichen dichtend durch die folgenden Dichtelemente anliegt. Dabei bestehen gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 zwei Bronzeführungen 81, die um den Kolben 70 umlaufend sind, und ein zwischen diesen angeordneter dichtender O- Ring 82. Die Bronzeführungen 81, die mit einem grösseren Abstand zueinander angeordnet sind, haben ebenfalls eine dichtende Funktion, und sie sind wie der O-Ring 82 in entsprechenden umlaufenden Nuten im Kolben 70 gelagert. In der Gasfedertrennwand 43, welche im wesentlichen senkrecht zur Kolbenlängsachse 90 verläuft, sind das Rückschlagventil 44 und die Gasrückströmöffnung 45 vorgesehen. Die Gasrückströmöffnung 45 kann auch als Blende bezeichnet werden. An das hintere Ende des Gasfederkammerraums 42 ist die Gasfederzuleitung 47 herangeführt, mit der extern über den Gasfedergasanschluss 49 ein inertes Gas wie Stickstoff, C02 oder auch Argon nachgefüllt werden kann. Bei ausreichender Abdichtung der Federkammerräume 41 und 42 kann das Gas auch Luft sein.

Die Fig. 8 zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 in der Schnittebene 92. Dabei ist zu erkennen, dass der Kolben 70 in einem gleichbleibenden Abstand in diesem mittleren Bereich von der Innenwand des Zentralkörpers 30 angeordnet ist und dort sich ein in der Kolbenlängsachsenrichtung 90 erstreckender Ringspalt 123 besteht, der für einen Ausgleich des Drucks zwischen den beiden Abbrennkammern 121 und 122 ausgelegt ist. Somit reicht im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine nebeneinander angeordnete Gaszuleitung 151 und 152 für die beiden zum Abbrennen zu mischenden Gase oder Fluide. Zentral im Ringspalt 123 zwischen den Abbrennkammern 121 und 122, vorzugsweise ebenfalls in mittlerer Höhe des Zentralkörpers, ist die Glühkerze oder Zündkerze 59 in den Ringspalt 123 hineinreichend angeordnet, welche mit der Leitung 50 der Zündvorrichtung verbunden ist. Hier sind Blenden oder Dosierventile 153 und 154 vorgesehen, so dass eine Direktbefüllung der Abbrennkammem 121 und 122 vorgenommen wird.

Ein solcher Ringspalt 123 kann auch einseitig geführt sein, also nur auf der Seite der Zündkerze 59 und er kann auch bei anderen Ausfuhrungsbeispielen mit zwei oder mehr anderen Abbrennkammern Verwendung finden.

Die Fig. 9 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist hier eine um die Kolbenlängsachse 90 symmetrische Anordnung vorgesehen worden. Insbesondere ist ein ringförmiger druckfester Behälter 25 vorgesehen, in den die Gaszuleitungen 151 und 152 führen. Dieser druckfeste Behälter 25 ist unterhalb des Gasfederdruckkörpers 40 in dessen Verlängerung angeordnet und die Zündvorrichtungszuleitung 50 wird durch den über den Gasfederkörper hinausstehenden Abschnitt des druckfesten Behälters 25 in das Innere der Vorrichtung geführt. Dabei ist der druckfeste Behälter 25 aus einer Deckplatte, einer Bodenplatte und hier einem Ring aufgebaut, die dichtend aneinandergesetzt sind. Es können auch mehrere Ringe übereinander angeordnet werden.

Die Fig. 10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse der Vorrichtung nach Fig. 9.

Die Gasfeder 40 ist analog zu den anderen Ausführungsbeispielen gebildet. Es bestehen gegenüber diesen anderen Ausführungsbeispielen zwei wesentliche strukturelle Unterschiede, die hier zusammen eingesetzt worden sind. Es ist in anderen, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen, jedoch auch möglich, nur eine der beiden in folgenden beschriebenen Unterschiede mit den anderen Ausführungsbeispielen zu verbinden.

Der erste Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen liegt darin, dass es eine ringförmige Abbrennkammer 125 gibt, die den Kolben 70 vollständig umgibt. Somit bestehen ringförmige Elemente eines druckfesten Behälters 25. Hier sind es drei Ringe, die auf Grund der glatten bündigen Aussenflächen in Fig. 9 als ein Ring gezeichnet worden sind. Durch die obere Wandplatte wird die Zündkerze 59 der Zündvorrichtung 50 in die ringförmige Abbrennkammer 125 dichtend eingesetzt. An anderer Stelle, hier in der Fig. 10 von unten dargestellt, werden die beiden Gaszuleitungen 151 und 152 direkt hereingefuhrt. Mit anderen Worten, es gibt keine Gasvorratsbehälter 51 und 52 als Dosierelemente. Dies wird durch die Blenden 153 und 154 bei der Befüllung gesteuert.

Der zweite Unterschied zwischen den anderen Ausführungsformen und dem Ausführungsbeispiel der Figs. 9 und 10 liegt in der Gestaltung des Kolbens 70. Die Projektion der Druckfläche 91 der anderen Ausführungsbeispiele ist hier durch eine Unterseite 191 des Kolbens 70 gebildet, welche Unterseite und Kolbeninnenseite einen Hilfsdruckraum 95 begrenzt. Dieser grenzt an seiner Unterseite an einen sich nach unten verjüngenden Ablenkprofilstrang 96. Der hier hohle Strang 96 weist einen gleichmässigen Innendurchmesser auf, in den der untere Abschnitt mit dem verjüngten Kolbenbereich 173 verläuft, welcher über hier zwei Bronzedichtungen 81 gegenüber dem Strang 96 geführt ist. Bei einer Zündung des aus den Leitungen 151 und 152 zugeführten brennbaren Gasgemisches durch die Zündkerze 59 erhöht sich der Druck in der ringförmigen Abbrennkammer 125 wie in den vorangegangenen Beispielen, wobei hier der Druck die Möglichkeit hat, sich über einen Verbindungsspalt 126 in den Hilfsdruckraum 95 auszudehnen. Es können auch mehrere solche Spalte 126 vorgesehen sein, vorzugsweise in regelmässigem Winkelabstand zueinander, so dass der Ablenkprofilstrang 96 bis auf diese Unterbrechungen durch die Verbindungsspalte 126 an der Platte oder dem Gasfederdruckkörper befestigt ist.

Somit beaufschlagt kurz nach der Zündung der Innendruck der ringförmigen Abbrennkammer 125 die Unterseite des hinteren Endes 71 des Kolbens 70 mit seiner über den Kern überstehende Fläche 191 im Hilfsdruckraum 95. Somit wird durch den auf diese Fläche 191 ausgeübten Druck, welcher dem Druck auf die Projektion der Druckfläche 91 aus dem anderen Ausführungsbeispiel entspricht, der Kolben 70 in seinem Strang 96 durch den sich vergrössernden Hilfsdruckraum 95 nach hinten in den vorderen Gasfederkammerraum 41 verschoben, wobei auch hier zwischen dem hinteren Ende des Kolbens 71 und der Innenwand der Gasfeder 40 eine Bronzedichtung 81 und ein O-Ring 82 vorgesehen sind.

Bei dem Zurückweichen des Kolbens 70 öffnet sich die Verbindung zwischen der ringförmigen Abbrennkammer 125 und dem hier nicht dargestellten Ablasstrichter 61, welcher durch den Abstand unterhalb des Stranges 96 und dem Ventilsitz 65 gekennzeichnet ist. Auch in diesem Fall wirkt der Druck des Abbrennens oder der Detonation der in dem ringförmigen Abbrennkammerraum 125 bestehenden Medien auf den zurückweichenden Kolben 70.

Die Fig. 11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse 90 einer Vorrichtung mit Merkmalen, welche teilweise der Vorrichtung nach Fig. 6 entsprechen und teilweise denen der Fig. 9 bzw. 10. Es handelt sich dabei um einen Kolben 70 gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 6, welcher von einem ringförmigen Abbrennkammerraum 125 umgeben ist, wie es im Ausführungsbeispiel der Fig. 9 und 10 dargestellt ist. Damit ist hier der Ringspalt 123 zum Ringkammerraum 125 verbreitert und statt zwei gegenüberliegenden Abbrennkammem 121 und 122 gibt es nur noch eine zylindrische mit einem Kolben 70 als Kern. Ansonsten ist die Funktion des Zurückschiebens des Kolbens 70 genau gleich gelöst durch den auf den Übergangsbereich 75 ausgeübten Druck des abbrennenden Gasgemisches. In der Fig. 11 ist der Gasfederdruckkörper als einstückiges Element mit dem Deckel der ringförmigen (wenn man den eingesetzten Kolben 70 als zentrales Element berücksichtigt) oder ansonsten zylinderförmigen Abbrennkammer 125 dargestellt. Dies können natürlich auch mehrere zusammengeflanschte Elemente sein. Wesentlich ist bei der Darstellung hier, dass die den hinteren Abschnitt des Kolbens 70 umfassenden Wände Verlängerungen 196 aufweisen, die in den Innenraum der Abbrennkammer 125 hineinragen. Diese Verlängerungen 196, die hier ringförmig ausgestaltet sind, entsprechen dem Strang 96 aus der Fig. 10 und dienen der weitergehenden Führung des Kolbens 70. Sie können auch entsprechend Bronzeringen 81 gegenüberliegen, die in den Kolben 70 eingelassen sind. Mit anderen Worten, es ist vorteilhaft, den Kolben 70 über eine grössere Länge zu führen und dies kann durch eine in die Mitte geführten Strang oder durch ring -oder ringsegmentförmige Verlängerungen 96 realisiert werden.

Der Kolben 70 selber kann hohl ausgestaltet sein, um Gewicht zu sparen, wobei er innen in Längsrichtung 90 nach vome offen sein kann, oder er kann ebenso aus einem Vollmaterial sein, insbesondere Stahl, oder er kann hohl sein und über einen von vorne eingesetzten, insbesondere eingeschraubten Stopfen verfügen. Dieser kann auch die Dichtungsfläche zum Ventilsitz 65 bilden.

Die Fig. 12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse 90 eines anderen Ausführungsbeispiels einer Gasfeder 140, wobei der weitergehende Bereich der Vorrichtung mit dem Kolben 70 und der Zündkerze 59 und den hier nicht dargestellten Abbrennkammem und Ablasstrichtem ähnlich oder gleich ausgestaltet werden kann. Der wesentliche Unterschied zur Gasfeder 40 besteht in einer externen Umführung des Rückschlagventils 44 ausserhalb des Druckkörpers ebenso wie die externe Umführung der Gasrückströmöffnung 45 ausserhalb des Druckkörpers. Beide werden also nicht innerhalb der Gasfedertrennwand 43 zwischen den beiden Räumen 41 und 42 geführt sondern verfügen über externe Ventile 144 und 145. Diese Blenden oder Steuerventile 144 und 145 sind mit der mit 150 bezeichneten Steuerleitung verbunden, die ebenfalls mit der Zündvorrichtung verbunden ist. Dabei deutet die Leitung 150 keine direkte elektrische oder sonst direkt elektrisch ansteuemde Leitung an, sondern symbolisiert schematisch, dass von einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Kontrolleinheit Steuersignale an die Zündkerze 59 sowie an die Ventile 144 und 145 übermittelt werden, so dass diese entsprechend zeitverzögert schalten. Dabei wird nach der Zündung zuerst das Rückschlagventil 44 durch das Ventil 144 durchgehend geschaltet, optional etwas verzögert, um die Bewegung des Kolbens anfänglich durch einen rapiden Druckaufbau in der vorderen Gasfederkammer 41 zu bremsen und nach dem Öffnen schnell einen Druckausgleich mit der hinteren Gasfederkammer 42 zu erreichen. Dabei ist das Ventil 145 für die Rückströmöffnung 45 zu. Sie kann auch zeitlich vorab öffnen, da sie nur eine geringe Gasmenge auch in der Gegenrichtung durchlässt. Anschliessend, wenn das gesamte Gas verbrannt ist und somit der Druck aus den Kammern 41 und 42 den Kolben zurücktreiben soll, öffnet die Blende 145 und schliesst das Ventil 144. Mit solchen gesteuerten Ventilen ist es auch nicht mehr notwendig, die Elemente 44 und 45 als Rückschlagventil bzw. Blende auszugestalten; es können auch einfache Leitungen sein.

Die Fig. 13 schliesslich zeigt eine weitere schematische Querschnittsansicht mit vertikaler Schnittachse 90 eines anderen Ausführungsbeispiels einer Gasfeder 240, welche ebenfalls in eine Vorrichtung beispielsweise nach den Fig. 1, 6, 10 oder 11 einsetzbar ist. Hier ist das Rückschlagventil 244 vierfach ausgefuhrt, während die Gasrückströmöffnung 45 wie bei den anderen Ausführungsbeispielen in der Gasfederzwischenwand 43 angeordnet ist. Durch die Anordnung von vier Rückschlagventilen 244, die über entsprechend einzelne Leitungen 243 mit dem hinteren Gasfederkammerraum 42 verbunden ist, ergibt sich eine Zusatzfunktion im Zusammenspiel mit dem zurückweichenden Kolben 70. Die Anordnung der einzelnen Mündungen 246 der vier Rückschlagventile 244 sind übereinander in Abständen längs der Kolbenlängsachse 90 vorgesehen (nicht notwendigerweise direkt übereinander, sondern auch möglich seitlich versetzt in einem Winkelabstand zueinander), so dass der zurückweichende Kolben 70, sich nach und nach von unten kommend bewegend, eines nach dem anderen die Mündungen 246 und damit die Verbindung zu den Rückschlagventilen 244 von der Verbindung zwischen dem vorderen Gasfederraum 41 und dem rückwärtigen Gasfederraum 42 unterbricht. Somit wird mit zunehmendem Kolben weg, also Zurückweichen des Kolbens 70 in die Gasfeder 240 hinein, der über die Rückschlagventile 244 führende Gasdruckausgleich zwischen vorderer und hinterer Federkammer 41 und 42 sukzessive verringert, was zu einem weicheren abbremsen des Kolbens 70 in dem vorderen Gasfederraum 41 führt, ohne dass kompliziertere Steuerungen von Ventilen notwendig sind. Das Verschliessen der Rückschlagventile 244 geschieht rein mechanisch.

Alle oben im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiele können zusätzlich oder ausschliesslich mit dem im Zusammenhang mit der Fig. 14 erläuterten Ventilsitz 300 ausgestaltet sein, dessen Funktionsweise in Detailansichten eines Querschnitts durch den Ventilsitz 300 in den Fig. 15A bis 15C erläutert wird und dessen gemessenen Auswirkungen auf den auf den Kolben 70 wirkenden Kraftverlauf über die Zeit in der Fig. 16 dargestellt sind.

Die Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht einer Aussenwand 172 eines Kolbens 70 eines Ausführungsbeispiel eines Ventilsitzes 300 mit weitergehenden Merkmalen. Dabei liegt die Aussenwand in der Fig. 14 an der gegenüberliegenden Wand des Gasfederdruckköpers 40 an; sie kann aber auch an dem Führungsstrang 96 anliegen. Dabei wird der Ventilsitz 300 nach unten von Gegenflächen des Abgastrichters 61 gestützt. Zwischen Abgastrichter 61 und Gasfederdruckkörper 40 ist eine Öffnung, die in die erste Abbrennkammer 121 führt. Statt des oberen Abschnitts des Abgastrichters 61 kann auch eine definierte Gegenfläche vorhanden sein, die beispielsweise den druckfesten Behälter 21, 22 zugeordnet ist. Die Ansicht der Fig. 14 wird am oberen Kolbenende durch die Kolbenoberfläche 170 abgeschlossen, die senkrecht zur Seitenwand des vorderen Kolbendurchmessers 172 steht und über der der (vordere) Gasfederkammerraum 41 vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung ist dabei bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2, 3, 7, 10, 11 einsetzbar. Hier ist dargestellt ein Ausführungsbeispiel ähnlich zu dem der Fig. 10, bei dem ein Hilfsdruckraum 95 vorgesehen ist, bei dem eine Flanschfläche 191 eine Druckfläche zum Bewegen des Kolbens 70 besteht.

Am Ventilsitz 300 ist eine Linie 301 eingezeichnet, die einen Abstand von der Seitenwand des Kolbendurchmessers 172 andeutet. Dies ist ein Abstand der zu einer Krümmung R2 gehört, die von der Seitenwand 172 zur inneren Kolbensitzwand 302 gehört, die besser in den Detailansichten der Fig. 15A bis 15C zu erkennen ist. Dieser inneren Kolbensitzwand 302 liegt gegenüber der äussere oder gehäuseseitige Ventilsitzwand 303. Hier ist wesentlich, dass die beiden Wände 203 und 303, die im wesentlichen einen Winkel von ca. 45 Grad, in anderen nicht dargestellten Ausfuhrungsbeispielen zwischen 30 und 60 Grad, gegenüber der Kolbenbewegungsachse 305 aufweisen, nicht parallel zueinander sind, sondern einen Winkel 304 aufweisen, der in dem Ausfuhrungsbei spiel der Fig. 14 mit 1 Grad angegeben ist, aber auch zwischen 0.5 und 5 Grad ausgebildet sein kann, insbesondere zwischen 1 und 3 Grad.

Die Spitze des Öffnungswinkels 304 ist an dem Schnittpunkt der Linie 301, die das Krümmungsende des Kolbens 70 anzeigt, mit der gegenüberliegenden äusseren gehäuseseitigen Wand 303 befindlich und schliesst dort in einem Kreisring den äusseren Ablasstrichterraum 306 von der (hier dargestellt) ersten Brennkammer 121, aber natürlich auch gegenüber der zweiten Brennkammer 122 ab.

Diese Ausgestaltung des Ventilsitzes 300 ist im zeitlichen Ablauf bei der explosionsartigen Öffnung des Kolbenweges in den Fig. 15A (Beginn 0,5 mm), Fig. 15B (Öffnung lmm), Fig. 15C (klarer Durchlass 2mm) dargestellt, wobei auf die Kraftverhältnisse hingewiesen werden wird, die in der Fig. 16 dargestellt sind. In der Fig. 14 und der Fig. 15C (nur in dieser auf Grund der Platzverhältnisse) sind Pfeile 311, 312, 313, 314 und 315 eingezeichnet. Diese stehen für die gesamten Flächen auf denen sie stehen. Dies sind, soweit vorhanden, die optionale Vorkammerfläche 311, die statische Hilfsfläche 312, die dynamische Hilfsfläche 313, die Kolbeninnenfläche 314 und die all diesen diametral gegenüberstehende Gasfederfläche 315.

Die optionale Vorkammerfläche 311 ist die Flanschverbreiterung im Hilfskammerdruckraum 95. Die statische Hilfsfläche 312 ist die gekrümmte Fläche, die sich durch den Abstand 301 und den ihm entsprechenden Radius R2 am vorderen Kolbenende in Fig. 14 ergibt, welcher dann im mathematischen Sinne stetig in die innere Kolbensitzwand 302 übergeht. Die dynamische Hilfsfläche 313 wird so bezeichnet, weil durch den Winkel 304 die beiden Wände 302 und 303 Richtung Ablasstrichterraum 306 auseinanderlaufen und damit die Fläche dynamisch entwickelt. Hier wären die Pfeile 313 in einer Abfolge vom Innenrand bis nahe an den Pfeil 312 einzuzeichnen. Die Kolbeninnenfläche 314 schliesslich ist hier in der Vertiefung des hohlen Kolbens eingezeichnet, könnte aber auch am unteren Ende des Kolbens bestehen. Dem diametral gegenüberstehend ist die Gasfederfläche 315 vorgesehen.

Die Fig. 16 zeigt auf der Y-Achse die auf den Kolben 70 einwirkende Kraft gegenüber der Zeit auf der X-Achse. Die Basiswirkung der Hilfsdruckkammer 95 und deren Fläche 311 ist durch die Linie 411 gekennzeichnet. Damit ist die Fläche 511 zwischen der 0-Linie und der Linie 411 ein Kennzahl für die Vorkammerwirkungsfläche. Die Linie 412 zeigt die zusätzliche Krafteinwirkung, die sich durch die abgerundete Fläche beim Pfeil 312 ergibt, und durch die Fläche 512 zwischen der Linie 411 und der Linie 412 gekennzeichnet ist.

Diese Kraft baut sich auf, bis sich der Kolben 70 vom Sitz zum Zeitpunkt 520 abhebt. Dann kommt die dynamische Fläche 313 ins Spiel und führt zu einem Boost, der durch die Linie 413 gekennzeichnet ist, wobei die Wirkung durch die zwischen Linie 412 und 413 gelegene Fläche 513 als Kraftzuwachs gekennzeichnet ist. Etwas später und mit leichter Verzögerung setzt die Gegenwirkung der Gasfeder 40 ein, deren Kraftwirkung als Linie 415 durchgezogen ist.

Der als Boost bezeichnete Kraftzuwachs endet zu einem Zeitpunkt mit einer Umkehrung der Boostkurve 413 zu einem etwas späteren Zeitpunkt 521, bei dem sich der auseinanderlaufende Spalt nach Fig. 15A bis 15C zu einem Durchlass wie in Fig. 15C aufgeweitet hat. Das bedeutet nicht, dass es sich dabei um einen Schlitz der Breite 2 Millimeter handelt, das hängt von der Tiefe des Ventilsitzes ab, also der Entfernung von der Rundung R2 (durch die Linie / Pfeil 301 beschrieben) bis zum Beginn des Ablasstrichterraumes 306. Zu diesem Zeitpunkt 521 trennt sich die Linie 414 von der Linie 413 im Abschwungbereich.

Mit der Linie 414 und der dazugehörigen Kraftwirkung in der Fläche 415 kommt noch im Abschwungbereich die Entleerung der Kolbenräume hinzu, wobei sich dann in der Summe die Kennlinie 419 als Summenlinie ausbildet und im Gegentakt zur Gasfederlinie ausschwingt. Zusammenfassend wirkt sich die Geometrie des Ventilsitzes positiv auf das Öffnungsverhalten des Kolbens aus. Während des Öffnens verschiebt sich der engste Querschnitt radial von aussen nach innen, so dass sich als Vorteile kleine projizierte Flächen im geschlossenen Zustand ergeben, was vermeidet, dass eine ungewollte Öffnung geschieht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sorgt die Vorkammer 95 für die die initiale Öffnung zum gewünschten Zeitpunkt. Es ist aber möglich, diese Hilfskammer durch Anordnung der Flächen 191 im Hauptkammerraum 121 (also ohne getrennte Zündung, ähnlich zum Ausführungsbeispiel in Fig 10 ) zu ersetzen, so dass die Fläche 511 einer beginnenden Zündung der Hauptkammer entspricht.

Dadurch, dass sich der engste Querschnitt radial von aussen nach innen verschiebt, führt die Vergrösserung der aktiven Fläche direkt nach der initialen Öffnung zu einem Boosteffekt der Kolbenbewegung, welche in den Fig. 15A bis C in der initialen Öffnungsbewegung dargestellt sind.

BEZUGSZEICHENLISTE Kesselwand 72 vorderes Ende des Kolbens Vorrichtung 73 verjüngter Kolbenbereich Kesselinnenraum 75 Kolbenübergangsbereich rechter druckfester Behälter 81 Bronzedichtung

linker druckfester Behälter 82 O-Ring

ringförmiger Druckbehälter 90 Kolbenlängsachse

Zentralkörper 91 Projektion der Druckfläche Gasfederdruckkörper 92 Horizontalebene

vorderer Gasfederkammerraum 95 Hilfsdruckraum

hinterer Gasfederkammerraum 96 Führungsstrang

Gasfedertrennwand 121 erste Abbrennkammer Rückschlagventil 122 zweite Abbrennkammer Gasrückströmöffnung 123 Abbrennkammerringspalt Gasfedergasanschluss 125 ringförmige Abbrennkammer Gasfederzuführungsventil 126 Verjüngender Strang Gasfederzuleitung 140 Gasfeder

Zündvorrichtung 144 Rückschlagsteuerventil erster Gasvorratsbehälter 145 Rückströmsteuerventi 1 zweiter Gasvorratsbehälter 151 erste Gasfullleitung erste externe Gaszuleitung 152 zweite Gasfüllleitung zweite externe Gaszuleitung 153 erstes Gasfullventil erstes Gaszuleitungsventil 154 zweites Gasfüllventil zweites Gaszuleitungsventil 170 Kolbenoberfläche erster Gasanschluss 171 hinterer Kolbendurchmesser zweiter Gasanschluss 172 vorderer Kolbendurchmesser Zündkerze 173 verjüngter Kolbenbereich Ablasstrichter 175 Kolbenflanschübergang Ablassrohr 191 Flanschfläche

Ablassöffnung 196 ringförmige

Ventilsitzkontakt Führungsverlängerungen Kolben 240 Gasfeder

hinteres Ende des Kolben 243 Verbindungsleitung Leitungsmündung 315 Gasfederfläche

Ventilsitz 411 Vorkammerwirkungslinie Linie das Krümmungsende 412 statische Flächenwirkungslinie anzeigend 413 Boostwirkungslinie innere Kolbensitzwand 414 Kolbenentleerungslinie äussere gehäuseseitige 415 Gasfederwirkungslinie Ventilsitzwand 419 Summenlinie

Winkel zwischen 302 und 303 511 V orkammerwirkungsfläche Kolbenbewegungsachse

512 statische W irkungsfläche (Öffnen)

513 Boost-Wirkungsfläche Ablasstrichterraum

514 Kolbenleerungswirkungsfläche V orkammerfläche

520 Kolbenöffnungszeitpunkt statische Hilfsfläche

521 Durchlass am Kolbensitz offen dynamische Hilfsfläche

Kolbeninnenfläche

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude, insbesondere zur

Kesselreinigung, mit einem druckfesten Behälter (21, 22, 25, 30, 40) mit einer darin eingebrachten Abbrennkammer (121, 122; 125) und mindestens einer in die

Abbrennkammer (121, 122) reichenden Zündvorrichtung (50, 59), mit mindestens einer Zufuhrleitung (151, 152) zum Zufuhren eines fliessfähigen abbrennbaren Materials in die Abbrennkammer (121, 122, 125), wobei der druckfeste Behälter (21, 22, 25, 30, 40) eine Ablassöffnung (61, 62, 63) zum gerichteten Ablassen von durch die Zündung des abbrennbaren Materials in der Abbrennkammer (121, 122) erzeugten Gasdrucks und ein die Ablassöffnung (61, 62, 63) verschliessendes Verschlussmittel (70) aufweist, welches ausgestaltet ist, die Ablassöffnung (61, 62, 63) für das gerichtete Ablassen freizugeben, und welches durch eine Federeinrichtung (40, 140, 240) in die Ausgangslage verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (70) ein in seiner Längsrichtung verschiebbarer Kolben ist, der über einen hinteren in Richtung der Federeinrichtung (40, 140, 240) ausgerichteten Abschnitt und einen vorderen in Richtung der Ablassöffnung (61) ausgerichteten Abschnitt (72) verfügt, dass der vordere Abschnitt (72) bei einer die Ablassöffnung (61) verschliessenden Position des Kolbens (70) im Bereich der Abbrennkammer (121, 122, 125) angeordnet ist, dass in Bezug auf die Längsrichtung (90) des Kolbens (70) der Sitz des Kolbens (70) über eine schräg zur Ablassöffnung (61) geneigte Kolbenfläche (302) verfugt, der gegenüber eine ebenfalls schräg zur Ablassöffnung (61) geneigte Gehäusefläche (303) angeordnet ist, wobei sich die Gehäusefläche (303) gegenüber der Kolbenfläche (302) mit einem zur Ablassöffnung (61) hin ausgerichteten Winkel (304) von einer senkrecht zur Kolbenrichtung (90) ausgerichteten Verschlusslinie (65) ausgehend öffnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Winkel (304) zwischen 0.5 und 5 Grad, vorzugsweise zwischen 1 und 3 Grad, insbesondere 2 Grad beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die senkrecht zur Kolbenrichtung (90) ausgerichtete Verschlusslinie (65) innerhalb der Kolbenwand des unteren Abschnitts (72) angeordnet, so dass eine gerundete statische Drucköffnungsfläche (312) zwischen der Verschlusslinie (65) und der Kolbenwand besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine senkrecht zur Kolbenachse (90) bestehende Flanschfläche (191), die mit der Abbrennkammer (121, 122, 125) verbunden ist oder zu ihr gehört, eine Flächengrösse aufweist, die zwischen 50 und 200 Prozent einer Flächengrösse aufweist, die durch die Flächengrösse der Kolbenfläche (302) gegeben ist.

5. Vorrichtung zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude, insbesondere zur Kesselreinigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich (75, 175) zwischen dem hinteren Abschnitt (71) und dem vorderen Abschnitt (72) vorgesehen ist, dass der vordere Abschnitt (72) bei einer die Ablassöffnung (61, 62, 63) verschliessenden Position des Kolbens (70) im Bereich der Abbrennkammer (121, 122) angeordnet ist, dass in Bezug auf die Längsrichtung (90) des Kolbens (70) der vordere Abschnitt (72) verjüngt gegenüber dem hinteren Abschnitt (71) ausgeführt ist, so dass der Übergangsbereich (75, 175) eine quer zur Längsrichtung (90) des Kolbens (70) ausgerichtete Wirkfläche (91) bildet, auf die bei Zündung des abbrennbaren Materials ein den Kolben (70) zurücktreibender Druck ausgeübt wird, so dass der vordere Abschnitt (72) des Kolbens (70) die Ablassöffnung (61, 62, 63) freigibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Übergangsbereich (75) ein sich in Längsrichtung des Kolbens (70) der Gasfeder (40, 140, 240) stetig verjüngender Bereich von einem grösseren Kolbendurchmesser (171) zu einem geringeren Kolbendurchmesser (172) ist, der im Bereich der Abbrennkammem (121, 122, 125) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Übergangsbereich (175) durch eine flanschartige (191) Verjüngung des Kolbens (70) gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein hohler zentraler Führungsstrang (96)in dem druckfesten Behälter (30) oder eine ringförmige Führungsverlängerung an dem in die Abbrennkammem (121, 122, 125) führenden druckfesten Behälter (30) vorgesehen ist, der in seinem Inneren den Kolben (70) im vorderen Bereich (72) führt, und dass mindestens ein Verbindungsspalt (126) zwischen den Abbrennkammem (121, 122, 125) und einem Hilfsdruckraum (95) in dem Bereich der flanschartigen Verjüngung (191) des Kolbens (70) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abbrennkammer (125) ringförmig oder zylindrisch um den Kolben (70) um dessen Längsachse (90) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die ringförmigen Wände (25) der Abbrennkammer (125) gestapelt dichtend verbundene Ringsegmente sind, die vorteilhafterweise von einer Deckelplatte und einer Bodenplatte oben beziehungsweise unten abgeschlossen sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 8, wobei mindestens zwei Abbrennkammem (121, 122) in einer Ebene in einem Winkelabstand zueinander radial zu einer Zentralachse angeordnet sind, wobei entweder die Längsachse der Gasfeder (40, 140, 240) mit der Zentralachse zusammenfällt oder die Längsachse der Gasfeder (40, 140, 240) in der besagten Ebene der mindestens zwei Abbrennkammem (121, 122) liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ablassöffnung (61, 62, 63) über ein Rohr mit einer Rohrlängsrichtung verfügt, wobei entweder die Rohrlängsrichtung der Ablassöffnung (61, 62, 63) mit der Zentralachse zusammenfällt oder die die Längsachse der Gasfeder (40, 140, 240) in der besagten Ebene der mindestens zwei Abbrennkammern (121, 122) liegt.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasfeder (40, 140, 240) über einen gegenüber dem Kolben (70) liegenden vorderen Gasfederkammerraum (41) und einen durch eine Trennwand (43) von diesem getrennten hinteren Gasfederkammerraum (42) verfügt, wobei zwischen dem vorderen Gasfederkammerraum (41) und dem hinteren Gasfederkammerraum (42) eine erste Verbindung als Rückstromverbindung (45) und eine zweite Verbindung mit einem Rückschlagventil (44) besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste und die zweite Verbindung in der Trennwand (43) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die zweite Verbindung über mindestens zwei Teilverbindungen (243) verfügt, die einerseits seitlich in Längsrichtung der Kolbenbewegung übereinander in der Wand der Gasfeder (240) im vorderen Gasfederkammerraum (41) münden und andererseits im hinteren Gasfederkammerraum (42) enden, so dass die Mündungen (246) bei einem Eindringen des Kolbens (70) in den vorderen Gasfederkammerraum (41) nacheinander abgedeckt werden, wobei die besagten Teilverbindungen (243) jeweils über ein Rückschlagventil (44) verfügen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die zweite Verbindung ein steuerbares Rückschlagventil (44, 144) aufweist, welches optional ein in Reihe geschaltetes Steuerventil (144) und ein Rückschlagventil (44) aufweisen kann, welches steuerbare Rückschlagventil (44, 144) mit einer Kontrolleinheit verbunden ist, mit der die Zündung (50) auslösbar ist, wobei die Kontrolleinheit ausgestaltet ist, um das steuerbare Rückschlagventil (44, 144) in einem ersten vorbestimmten zeitlichen Abstand nach der Zündung des fliessfähigen abbrennbaren Materials zu öffnen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die erste Verbindung ein steuerbares Rückstromventil (45, 145) aufweist, welches optional ein in Reihe geschaltetes Steuerventil (145) und ein Rückstromführung (45) aufweisen kann, welches steuerbare Rückstromventil (45, 145) mit der Kontrolleinheit verbunden ist, mit der die Zündung (50) auslösbar ist, wobei die Kontrolleinheit ausgestaltet ist, um das steuerbare Rückstromventil (45, 145) in einem zweiten vorbestimmten zeitlichen Abstand nach der Öffnung des steuerbaren Rückschlagventils (44, 144) zu öffnen.

18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 16 oder 17, dass zwei Gasfedergasanschlüsse für die vordere und für die hintere Gasfederkammer (41, 42) vorgesehen sind, wobei die Kontrolleinheit eine Gasfüllsteuereinheit aufweist, mit der vor einer Zündung der Gasfülldruck in der vorderen und in der hinteren Gasfederkammer (41, 42) auf jeweils einen vorbestimmten Wert einstellbar ist, wobei der Gasfülldruck in der vorderen Gasfederkammer (41) höher als in der hinteren Gasfederkammer (42) einstellbar ist, insbesondere ist der der Gasfülldruck in der vorderen Gasfederkammer (41) um das mindestens 2-fache, vorzugsweise das mindestens 3-fache oder 5-fache, höher als in der hinteren Gasfederkammer (42) einstellbar.

19. Verfahren zur Erzeugung von Druckwellen hoher Amplitude mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, umfassend die Schritte in der folgenden Reihenfolge: des Füllens der vorderen und der hinteren Gasfederkammer (41, 42) mit einem Inertgas, wobei optional die vordere Gasfederkammer (41) mit einem höheren Fülldruck als Atmosphärendruck beaufschlagt wird als die hintere Gasfederkammer (42),

des Füllens der mindestens einen Abbrennkammer (121, 122, 125) mit einem fliessfähigen abbrennbaren Material, wobei optional ein Gasfülldruck eingesetzt wird, der höher als der Atmosphärendruck aber geringer als der Gasfülldruck der vorderen Gasfederkammer (41) ist,

des Zündens des fliessfähigen abbrennbaren Material in der mindestens einen Abbrennkammer (121, 122, 125),

wobei der Kolben (70) nach dem Zünden durch den durch das Abbrennen des fliessfähigen abbrennbaren Material ansteigenden Druck die Ablassöffnung (61) freigibt, und nach Ausströmen der verbrannten Gase in die geschlossene Ausgangsstellung zurückgetrieben wird.