BR112020019905A2 - Dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude e método para gerar ondas de pressão de alta amplitude - Google Patents

Abstract

dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude e método para gerar ondas de pressão de alta amplitude. um dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude, particularmente para a limpeza de caldeira, tem um contêiner resistente à pressão (21, 40) com uma câmara de combustão (121) lá inserida, que pode ser enchido com um material de queima dispersível via as linhas de abastecimento. o contêiner resistente à pressão tem uma abertura de liberação (306) para a descarga direcional da pressão de gás gerada por ignição do material combustível. um pistão (70) fecha a abertura de liberação, pode liberá-la para a descarga direcional e pode ser recuado na posição inicial por um dispositivo de mola. com relação a sua direção longitudinal (305), o assento do pistão (70) tem uma superfície de pistão (302) inclinada obliquamente à abertura de liberação (306), que está disposto oposto a uma superfície de alojamento (303) também inclinada obliquamente à abertura de liberação (306), a abertura de superfície de alojamento (303) oposta à superfície de pistão (302) em um ângulo (304) orientado à abertura de liberação (306) a partir de uma linha de fechamento (65) orientada perpendicularmente à direção de pistão (90).

Description

“DISPOSITIVO PARA GERAR ONDAS DE PRESSÃO DE ALTA AMPLITUDE E MÉTODO PARA GERAR ONDAS DE PRESSÃO DE ALTA AMPLITUDE” Campo técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo e um método para gerar as ondas de pressão de alta amplitude, particularmente para limpar caldeiras. Técnica anterior

[0002] Esse dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude é conhecido a partir de US 5.864.517. Esse dispositivo gera oscilações acústicas que são significativamente mais fortes do que aquelas que podem ser geradas por alto-falantes. Eles podem ser usados particularmente para limpeza de caldeira, conforme essas ondas de pressão levam a um descolamento das partículas anexadas. No caso de US 5.864.517, duas queimas pulsadas diferentes são discutidas, i.e., a detonação e deflagração. A combustão de detonação tem uma velocidade de chama extremamente rápida de 2.000 até 4.000 m/s, enquanto a combustão de deflagração tem velocidades de chama muito mais lentas, tais como, menores do que 200 m/s e as ondas de pressão são de amplitude significativamente inferior.

[0003] EP 2 319 036 refere-se a um método e dispositivo para gerar explosões, particularmente pulsos de pressão de alta intensidade. Consiste em um contêiner resistente à pressão com uma câmara de explosão principal conforme na patente norte-americana acima mencionada com uma saída para os pulsos de pressão e um pistão fechando a saída. O pistão é deslocado em sua posição por uma explosão auxiliar em uma câmara de explosão auxiliar de tal forma que libera a abertura de saída. Este procedimento exige a coordenação de ocasião precisa entre o acionamento da explosão principal e a explosão auxiliar precedente. O dispositivo então também uma câmara de mola de gás que freia o pistão que foi recuado e, após os gases tiverem sido soprados da câmara de explosão principal, empurra o referido pistão de volta para sua posição inicial.

[0004] EP 1 922 568 mostra um método e dispositivo adicionais para produzir explosões. O mecanismo de mola de gás tem um mecanismo de alívio que é revelado como um mecanismo de mola.

[0005] O artigo por Tibor Horst Füle “Tecnologias de limpeza com buzinas sônicas e explosões de gás na usina de gás por lixo em Offenbach (Alemanha), limpando com buzinas sônicas e explosões de gás na usina de energia por lixo de Offenbach” em VGB Powertech, Vol. 93, Nº 8, 1 de agosto de 2013, páginas 67-72, ISSN;1435-3199 também revela um método e dispositivo para gerar explosões para limpar com buzinas sônicas.

[0006] Além do mais, FR 2.938.623 mostra uma cilindro de explosão com um pistão que pode ser movimentado entre uma posição aberta e fechada para gerar ciclicamente as explosões de gás ou ar sob a pressão para fins de limpeza. Apresentação da invenção

[0007] Com base nesta técnica anterior, a invenção tem, inter alia, o objeto de especificar um dispositivo e método melhorados que são mais fáceis e mais fáceis de acender.

[0008] Além disso, um dos objetivos da invenção é fornecer o dispositivo com um intervalo mais longo de manutenção, já que o desgaste das peças móveis no contêiner resistente à pressão pelas explosões é considerável e, no estado da técnica, permite somente um número limitado de repetições das ignições de limpeza antes do equipamento precisar ser mantido. Já que a engenharia de usina de energia, indústria primária e química técnica, os processos são normalmente conduzidos nas usinas químicas complexas, inúmeros desses dispositivos para gerar as ondas de pressão de alta amplitude são normalmente fornecidos para limpar diversos recipientes, que então devem ser mantidos correspondentemente.

[0009] O dispositivo é preferivelmente usado para limpar caldeiras em grandes usinas técnicas, tais como, usinas de incineração de lixo, estações de energia a carvão, silos, para remover escórias ou depósitos etc. Existe a vantagem principal é que os ciclos individuais de limpeza podem ser repetidos muito rapidamente e diversas vezes. Da mesma forma, o uso de gases como material de limpeza para gerar a sequência das ondas de pressão e pulsos associados de pressão é relativamente baratos e altas pressões podem ser geradas. A adição de dois fluidos químicos, que não queimam ou explodem per se, em um momento bem antes da onda de pressão ser disparada, também aumenta a segurança. Também torna possível limpar enquanto a usina ainda está quente e possivelmente ainda em operação, já que as substâncias reagentes são expostas ao ambiente quente por um longo tempo.

[0010] A onda de pressão gerada pode ser direcionada via um tubo sobre distâncias mais longas em uma caldeira a local a ser limpo. O tubo pode ser fixado à usina a ser limpa, porém também pode ser inserido de fora, por exemplo, telescopicamente deslizando em uma usina ou caldeira. O pulso de pressão gerado durante a combustão explode os depósitos e sujeira dos tubos internos na caldeira e suas paredes e, ao mesmo tempo, define a vibração de tubos ou paredes. Ambas as ações causa uma limpeza eficiente dos equipamentos a serem limpos.

[0011] Diversos outros usos são concebíveis onde um pulso de força rápido alto, pulso de pressão ou onda de pressão de alta intensidade e/ou repetibilidade (rápida) é exigido. Os exemplos são geradores de pressão para formação de metal de folha ou como um acionamento para armas de fogo, onde o pulso de pressão é usado para acelerar um projétil. Também é possível usar esses sistemas no campo de disparo controlado de avalanche.

[0012] Um dispositivo para gerar as ondas de pressão de alta amplitude, especialmente para limpar caldeiras, tem um contêiner resistente à pressão. Isso pode ser constituído de diversas partes. Tem pelo menos uma câmara de combustão colocada dentro dele. Diversas câmaras de combustão podem ser conectadas entre si. Pelo menos um dispositivo de ignição atingindo a(s) câmara(s) de combustão é fornecido. Existirá pelo menos uma linha de abastecimento para abastecer um material combustível dispersível ao combustor, preferivelmente separadamente um combustível e um oxidante, por exemplo, gás natural e ar ou metano e oxigênio. Diversos outros combustíveis líquidos ou gasosos também podem ser usados. Neste caso, o contêiner resistente à pressão terá uma abertura de liberação para a liberação direcional da pressão de gás gerada pela ignição do material combustível na câmara de combustão. Antes e durante a ignição, um meio de fechamento é fornecido que fecha a abertura de liberação, é projetado para abrir a abertura de liberação para descarga direcional, e que pode então ser movimentado por um dispositivo de mola na posição inicial após queima. O meio de fechamento é um pistão que é deslocável em sua direção longitudinal e que tem uma seção traseira alinhada na direção do dispositivo de mola e uma seção frontal alinhada na direção da abertura de liberação.

[0013] Com relação a sua direção longitudinal, o assento do pistão tem uma superfície de pistão inclinada obliquamente à abertura de liberação, que está disposta oposta a uma superfície de alojamento também inclinada obliquamente à abertura de liberação, por meio da qual a superfície de alojamento abre-se oposta à superfície de pistão em um ângulo direcionado à abertura de liberação a partir de uma linha de fechamento orientada perpendicularmente à direção de pistão.

[0014] O ângulo pode estar entre 0,5 e 5 graus, preferivelmente entre 1 e 3 graus, especialmente 2 graus.

[0015] A linha de fechamento orientada perpendicular à direção de pistão pode estar localizada dentro da parede de pistão da seção inferior de modo que uma área de abertura de pressão estática arredondada existe entre a linha de fechamento e a parede de pistão.

[0016] Uma superfície de flange perpendicular ao eixo de pistão, que é conectada ou pertence à câmara de combustão, pode ter um tamanho de área entre 50 e 200 por cento de um tamanho de área fornecido pelo tamanho de área da superfície de pistão.

[0017] Uma área de transição pode ser fornecida entre essas duas seções. A seção frontal está localizada na área da câmara de combustão quando o pistão fecha a abertura de liberação. Com relação à direção longitudinal do pistão, a seção frontal é afunilada com relação à seção traseira, de modo que a área de transição forma uma superfície efetiva orientada transversalmente à direção longitudinal do pistão, na qual uma pressão é exercida que aciona o pistão de volta quando o material combustível acende, de modo que a seção frontal do pistão abre a abertura de liberação. Isso torna a limpeza mais fácil, conforme o acúmulo de pressão também pode ser atingido por queima e então é por si só responsável pela abertura do caminho ao funil de descarga.

[0018] A área de transição pode ser uma área que afunila continuamente na direção longitudinal do pistão da mola de gás a partir de um diâmetro maior de pistão a um diâmetro menor de pistão, que está localizado na área das câmaras de combustão. Por outro lado, a área de transição também pode ser formada por um cone semelhante ao flange do pistão.

[0019] Particularmente, uma corda de guia central oca pode ser fornecida no recipiente resistente à pressão, que em seu interior guia o pistão na área frontal. Isso tem vantagens em termos de desgaste da guia de pistão, conforme permite orientação sobre as seções do pistão que são ainda separados. Neste caso, pelo menos uma lacuna de conexão é fornecida entre a câmaras de combustão e uma câmara de pressão auxiliar na área do cone semelhante ao flange do pistão.

[0020] A câmara de combustão pode ser providenciada em um anel em torno do pistão em torno de seu eixo longitudinal. Particularmente, as paredes anulares da câmara de combustão podem ser então segmentos empilhados de anel conectados de um modo vedante, que são bloqueados vantajosamente por uma placa superior e uma placa de fundo no topo e fundo, respectivamente. Desse modo, a altura e volume da câmara cilíndrica de combustão é facilmente escalável, já que nenhuma câmara especial de diferentes tamanhos deve ser fornecida. A única parte dessa câmara de combustão escalada é o pistão correspondentemente ajustado de comprimento como uma unidade vedante.

[0021] Pelo menos duas câmaras de combustão podem ser dispostas em um plano em uma distância angular entre si radialmente a um eixo central. Particularmente, duas câmaras de combustão podem ser dispostas diametralmente opostas entre si. Então, o eixo longitudinal da mola de gás coincide com o eixo central; três câmaras de combustão poderiam então ter uma distância angular de 120 graus no plano comum. Ou o eixo longitudinal da mola de gás também repousa no mesmo plano que pelo menos duas câmaras de combustão, de modo que com três câmaras de combustão uma distância angular de 90 graus entre os elementos individuais é possível.

[0022] A porta de escape normalmente tem um tubo com uma direção longitudinal do tubo. Neste caso, a direção longitudinal do tubo pode coincidir com o eixo central, i.e., a abertura de liberação está na extensão do pistão, ou o eixo longitudinal da mola de gás está no mesmo plano que pelo menos duas câmaras de combustão. Neste caso, também é possível, por exemplo, no caso das duas câmaras de combustão, fornecer uma distância angular de menos de 120 graus entre as duas câmaras de combustão, de modo que são mais alinhadas com a abertura de saída.

[0023] A mola de gás pode ter um espaço frontal de câmara de mola de gás oposto ao pistão e um espaço traseiro de câmara de mola de gás separados do pistão por uma partição, em que entre o espaço frontal de câmara de mola de gás e o espaço traseiro de câmara de mola de gás existe uma primeira conexão como uma conexão de refluxo e uma segunda conexão com uma válvula antirretorno, em que a válvula antirretorno está disposta de tal forma que permite um fluxo livre de meio a partir da câmara frontal de mola de gás à câmara traseira de mola de gás, porém essencialmente bloqueia a direção oposta para fora da câmara traseira de mola de gás.

[0024] As primeiras e segundas conexões podem ser fornecidas na partição. Por outro lado, a segunda conexão pode ter pelo menos duas conexões parciais que, de um lado, abrem-se lateralmente na direção longitudinal do movimento de pistão um sobre o outro na parede da mola de gás no espaço frontal de câmara de mola de gás e, por outro lado, termina no espaço traseiro de câmara de mola de gás, de modo que as aberturas são cobertas uma após a outra no tempo quando o pistão entra no espaço frontal de câmara de mola de gás, cada uma das referidas conexões parciais tendo sua própria válvula antirretorno. Como resultado, as válvulas antirretorno individuais são sucessivamente desligadas, de modo que o fluxo do meio a partir da câmara frontal à traseira de mola de gás desacelera, i.e., o efeito de frenagem é reduzido pelo acúmulo de pressão de gás na câmara frontal de mola de gás.

[0025] A segunda conexão pode ter uma válvula antirretorno controlável, que pode opcionalmente ter uma válvula de controle conectada em série e uma válvula antirretorno, cuja válvula antirretorno controlável é conectada a uma unidade de controle com a qual a ignição pode ser acionada, a unidade de controle sendo projetada para abrir a válvula antirretorno controlável em um primeiro intervalo de tempo pré-determinado após a ignição do material combustível dispersível. Isso é para garantir que a queima na câmara de combustão seja completa antes de permitir que o pistão movimente-se mais ainda.

[0026] A primeira conexão pode incluir uma válvula de refluxo controlável que pode opcionalmente incluir uma válvula de controle conectada em série e uma guia de refluxo, cuja válvula de refluxo controlável é conectada à unidade de controle com a qual a ignição é acionada, a unidade de controle sendo disposta para abrir a válvula de refluxo controlável em um segundo intervalo de tempo pré-determinado após a abertura da válvula de refluxo controlável. Isso torna possível ativar o refluxo atrasado após a abertura da válvula antirretorno controlável e assim a equalização de pressão entre a câmara frontal e traseira de pressão de mola de gás, i.e., para disparar o movimento de fechamento do pistão posteriormente de modo que os gases de combustão ainda sob a pressão saiam da câmara de combustão completamente.

[0027] Duas conexões de gás de mola de gás também podem ser fornecidas separadamente para a câmara frontal e traseira de mola de gás, em que a unidade de controle tem uma unidade de controle de enchimento de gás com a qual a pressão de enchimento de gás na câmara frontal e traseira de mola de gás pode ser definida para um valor pré-determinado cada antes da ignição, em que a pressão de enchimento de gás na câmara frontal de mola de gás pode ser definida superior do que na câmara traseira de mola de gás. Particularmente, a pressão de enchimento de gás na câmara frontal de mola de gás pode ser definida para ser pelo menos duas vezes, preferivelmente pelo menos três vezes ou cinco vezes superior do que na câmara traseira de mola de gás, de modo que, de um lado, a câmara frontal de pressão de mola de gás não retrocede ou somente retrocede levemente na ignição, já que a pressão prevalecente nela na ignição opõe-se à pressão acumulando-se na câmara de combustão, e a regressão somente ocorre completa e rapidamente quando a válvula antirretorno é aberta, já que uma diferença de pressão de gás já foi definida. Especialmente na câmara traseira a pressão atmosférica pode prevalecer, enquanto somente a câmara frontal de pressão de mola de gás foi pressurizada com o gás inerte.

[0028] Com a finalidade resolver o problema de especificar um dispositivo e método melhorados que são mais fáceis e seguros para acender, um dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude, particularmente para limpar caldeiras, compreendendo um contêiner resistente à pressão com uma câmara de combustão lá inserida e pelo menos um dispositivo de ignição estendendo-se na câmara de combustão, com pelo menos uma linha de abastecimento para abastecer um material combustível dispersível à câmara de combustão, o contêiner resistente à pressão tendo uma abertura de liberação para a descarga direcional da pressão de gás gerada pela ignição do material combustível na câmara de combustão e um meio de fechamento que fecha a abertura de liberação, que é projetada para liberar a abertura de liberação para a descarga direcional e que pode ser deslocada na posição inicial por um dispositivo de mola, caracterizado pelo fato de que o meio de fechamento é um pistão que é deslocável em sua direção longitudinal e tem uma seção traseira alinhada na direção do dispositivo de mola e uma seção frontal alinhada na direção da abertura de liberação, de modo que a seção frontal está disposta na região da câmara de combustão quando o pistão está em uma posição fechando a abertura de liberação, de modo que, com relação à direção longitudinal do pistão, o assento do pistão tem uma superfície de pistão que é inclinada obliquamente à abertura de liberação, oposta que está disposta em uma superfície de alojamento que é da mesma forma inclinada obliquamente à abertura de liberação, a abertura de superfície de alojamento oposta à superfície de pistão em um ângulo, que é orientado em direção à abertura de liberação, a partir de uma linha de fechamento que é orientada perpendicularmente à direção de pistão. Esse ângulo é vantajosamente entre 0,5 e 3, especialmente 1 grau. A linha de fechamento orientada perpendicular à direção de pistão é vantajosamente localizada dentro da parede de pistão da seção inferior, de modo que uma superfície de abertura de pressão estática arredondada existe entre a linha de fechamento e a parede de pistão. Esse dispositivo também tem o recurso de que a seção frontal é afunilada com relação à direção longitudinal do pistão comparada à seção traseira. O cone refere-se à parede interna de assento de pistão e então preferivelmente tem uma parede de assento de válvula de alojamento externa oposta, que se abre para dentro em direção à saída em um ângulo pequeno.

[0029] As realizações adicionais são fornecidas nas exigências dependentes. Descrição breve dos desenhos

[0030] As realizações preferidas da invenção são abaixo descritas com base nos desenhos, os quais são somente para fins explicativos e não devem ser interpretados restritivamente. Os desenhos mostram:

[0031] Fig. 1 uma visão em perspectiva esquemática de um dispositivo para gerar as ondas de pressão de alta amplitude de acordo com uma realização da invenção;

[0032] Fig. 2 uma visão esquemática do dispositivo de acordo com a Fig. 1;

[0033] Fig. 3 uma visão em seção não escalada lateral de um dispositivo para gerar ondas de pressão com seus componentes essenciais à invenção;

[0034] Fig. 4A, 4B & 4C em três seções cruzadas sobrepostas três seções horizontas através do dispositivo de acordo com a Fig. 3;

[0035] Fig. 5 uma visão detalhada esquemática do pistão a partir da Fig. 3 entre as linhas IVb e IVc;

[0036] Fig. 6 uma visão em perspectiva esquemática de outro dispositivo para gerar as ondas de pressão de alta amplitude de acordo com uma realização da invenção;

[0037] Fig. 7 uma visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção vertical do dispositivo de acordo com a Fig. 6;

[0038] Fig. 8 uma visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção horizontal do dispositivo de acordo com a Fig. 6;

[0039] Fig. 9 uma visão em perspectiva esquemática de outro dispositivo para gerar as ondas de pressão de alta amplitude de acordo com uma realização da invenção;

[0040] Fig. 10 uma visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção vertical do dispositivo de acordo com a Fig. 9;

[0041] Fig. 11 uma visão em seção cruzada esquemática com um eixo em seção vertical de um dispositivo com recursos parcialmente de acordo com o dispositivo de acordo com a Fig. 6 e de acordo com a Fig. 9;

[0042] Fig. 12 uma visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção vertical de uma realização de uma mola de gás que pode ser usada em um dispositivo de acordo com a Fig. 1, 6, 10 ou 11;

[0043] Fig. 13 uma visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção vertical de outra realização de uma mola de gás a ser usada em um dispositivo de acordo com a Fig. 1, 6, 10 ou 11;

[0044] Fig. 14 uma visão parcial esquemática de uma seção central de um dispositivo de acordo com outra realização da invenção, que também pode ser usada nas Figs. 2, 3, 7, 10 e 11:

[0045] Figs. 15A, 15B e 15C são visões detalhadas da Fig. 14 em diferentes tempos de um ciclo de abertura; e

[0046] Fig. 16 um diagrama de progressão de força com o tempo para a realização do assento de válvula para um dispositivo para gerar as ondas de pressão de alta amplitude. Descrição da realização preferida

[0047] A Fig. 1 mostra uma visão em perspectiva de um dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude de acordo com uma realização da invenção. Um primeiro contêiner resistente à pressão 21 e um segundo contêiner resistente à pressão 22 estão dispostos na esquerda e direita de um corpo central 30. Nesta realização, esses contêineres 21 e 22 percorrem essencialmente paralelos à parede do recipiente 5, que é mostrada em seções. Além disso, um funil de descarga 61 com um tubo de descarga a jusante 62 é flangeado ao corpo central 30, que se projeta através da parede de caldeira 5 e termina em uma abertura de liberação 63 no interior da caldeira 15. Em outras realizações, a abertura de dreno 63 também pode estar localizada diretamente na parede de caldeira e o tubo de dreno 62 pode ser projetado mais curto do que o funil de dreno 61 ou omitido completamente. Oposto ao funil de dreno 61, o corpo de pressão de mola de gás 40 é flangeado ao corpo central 30. Na parte inferior do corpo central inferior 30, existe um primeiro contêiner de abastecimento de gás 51 no lado esquerdo e direito e um segundo contêiner de abastecimento de gás 52 oposto. Em outras realizações, a construção dos contêineres 21 e 22 pode ser mais longa, i.e., uma razão de aspecto para o volume interno 121 e 122 entre 5:1 e 20:1.

[0048] A função do dispositivo para gerar ondas de pressão é agora descrita em conjunto com o diagrama esquemático do dispositivo mostrado na Fig. 1 com a Fig. 2. Isso mostra alguns elementos essenciais da Fig. 1 em uma representação esquemática. Os dois contêineres resistentes à pressão esquerdos e direitos 21 e 22 estão dispostos no corpo central 30, que têm uma primeira câmara de combustão 121 e uma segunda câmara de combustão 122, respectivamente. Na realização, os tanques resistentes à pressão 21 e 22 são cilíndricos com um espaço interior de diâmetro maior na área traseira, i.e., existe uma passagem afunilada em direção ao corpo central 30.

[0049] No corpo central 30, existe um pistão 70, que será mostrado em mais detalhes nos desenhos a seguir, que separa as câmaras 121 e 122 em frente da outra quando fechado e fecha a saída com sua extremidade frontal 72 do pistão 70 em direção ao funil de descarga 61. O pistão 70 projeta com sua parte superior 71 no corpo de pressão de mola de gás 40 conforme mostrado em mais detalhes na Fig. 3. O próprio assento de válvula é marcado com o numeral de referência 300. Isso pode ser projetado particularmente de acordo com a Fig. 14 e as visões detalhadas na Fig. 15A, 15B, 15C, para então desenvolver o efeito conforme mostrado na Fig. 16.

[0050] A finalidade do dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude é para gerá-las nas primeiras e segundas câmaras de pressão 121 e 122 ao queimar um combustível fluido ou explosivo. Esse combustível é preferivelmente formado pela mistura de componentes que não são flamáveis ou explosivos per se e que são armazenados nos primeiros e segundos recipientes de armazenamento de gás 51 e

52. Esses reservatórios de gás 51 e 52 são alimentados via linhas externas de abastecimento de gás 53 e 54 a partir das conexões de gás correspondentes 57 e 58 que são controladas por válvulas externas de abastecimento de gás 55 e 56. O primeiro recipiente de armazenamento de gás 51 é conectado às câmaras de combustão 121 e 122 via uma primeira linha de enchimento de gás 151 e uma primeira válvula de enchimento de gás intermediária 153. A ilustração na Fig. 2 com a conexão a somente uma câmara de combustão 121 também é possível se as linhas correspondentes de compensação forem fornecidas entre as primeiras e segundas câmaras de combustão 121 e 122. Correspondentemente, para a segunda conexão de gás 58, o segundo contêiner de armazenamento de gás 52 é direta ou indiretamente conectado às câmaras de combustão 121 e 122 via a segunda linha de enchimento de gás 152 e a segunda válvula de enchimento de gás 154. O design mostrado corresponde a um enchimento das câmaras de combustão 121 e 122 via dois tanques de medição com influxos subsequentes no dispositivo. De outro modo, também é possível encher o dispositivo diretamente vias os orifícios.

[0051] Além do mais, uma conexão de gás de mola de gás 47 é fornecida, em que o gás para a mola de gás 40 é alimentado na mola de gás interior 41 ou 42, conforme mostrado na Fig. 3, via uma válvula de abastecimento de mola de gás 48 e uma linha de abastecimento de mola de gás 49.

[0052] Nesta realização, estamos falando sobre um primeiro e segundo gás. O primeiro gás pode, por exemplo, ser metano ou gás natural, considerando que o segundo gás pode ser oxigênio ou ar ou uma mistura de ar contendo oxigênio. Em outras realizações, o material combustível dispersível pode ser uma mistura explosiva, pode ser uma mistura gasosa, líquida, em pó ou uma mistura desses materiais.

[0053] As câmaras de combustão 121 e 122 são adicionalmente conectadas a um dispositivo de ignição que simultaneamente acionam uma ignição do material combustível nas câmaras de combustão 121 e 122. Se, conforme no design da Fig. 6, uma lacuna anular for fornecida, i.e., uma conexão volumétrica das duas câmaras de combustão 121 e 122, então somente um dispositivo de ignição é necessário. As velas incandescentes ou velas de ignição podem ser usadas como dispositivo de ignição. Uma ignição intensificada por meio de uma vela de ignição, que tem uma energia de ignição superior do que um vela incandescente, a velocidade da reação pode ser aumentada. Desse modo, um acúmulo mais rápido de pressão ocorre nas câmaras de combustão 121 e 122.

[0054] Quando a ignição é dispara, uma queima controlada ou uma explosão controlada dos componentes misturados combustíveis ou explosivos ocorre nas câmaras de combustão 121 e 122, que exerce uma pressão no pistão 70 e especialmente na área intermediária 75, conforme será descrito com relação à Fig. 3. Isso leva a um movimento do pistão 70 em sua direção longitudinal contra a pressão da mola de gás 40, que, ao mesmo tempo, rapidamente abre a conexão entre as câmaras de combustão 121 e 122 e o funil de escape 61.

[0055] Antes disso, a abertura de saída do contêiner resistente à pressão é mantida fechada pelo pistão 70 como um meio de fechamento. A mola de gás permite o encerramento ser mantido fechado mesmo contra a pressão de enchimento dos elementos combustíveis nas câmaras de combustão 121 e 122. Somente quando a pressão é aumentada durante a ignição da mistura dispersível a pressão na área intermediária 75 é aumentada de tal forma que o pistão 70 é recuado correspondentemente. Subsequentemente, conforme será descrito com relação à Fig. 3, o elemento de mola de gás então faz com que o pistão 70 seja recuado como um meio de fechamento após a queima e permite que o processo seja diretamente repetido pelas câmaras de reenchimento 121 e 122. Ao mesmo tempo, um refluxo das substâncias na caldeira no dispositivo é confiavelmente impedido.

[0056] O pistão 70 é aberto tão rapidamente que a mistura pressurizada nas câmaras de combustão 121 e 122 ainda não é completamente queimada quando escapa, de modo que a mistura de gás no funil de descarga continua a queimar, gerando um pulso de pressão com um alto pico de pressão. Quando o ar é usado como um dos dois meios além de CH4 ou gás natural, a reação química ocorre dentro das câmaras de combustão 121 e 122 e toda a energia é convertida no dispositivo. O gás é então liberado à atmosfera por uma abertura subsequente,

i.e., rápida atrasada por tempo do pistão 70 após o acúmulo inicial de pressão.

[0057] A Fig. 3 mostra uma visão em seção lateral em representação esquemática de um dispositivo para gerar ondas de pressão com seus componentes essenciais à invenção.

[0058] Os primeiros e segundos contêineres resistentes à pressão 21 e 22 são adjacentes ao funil de descarga 61 inserido neles, que tem um contato arredondado de assento de válvula 65 em sua extremidade interna. Esse contato de assento de válvula 65, que é projetado como uma linha de contato horizontal essencialmente circular percorrendo perpendicular e concentricamente ao eixo longitudinal de pistão 90, é unido pela extremidade frontal 72 do pistão 70, que é seguido pela área de pistão afunilada 73. Unir essa área de pistão afunilada 73 existe uma área de transição de pistão 75, onde o diâmetro do pistão é aumentado para ter um diâmetro maior na extremidade traseira do pistão 71. O diâmetro do pistão traseiro 171 é assim maior do que o diâmetro do pistão frontal 172. Particularmente, o pistão 70 tem uma área 91 (conforme mostrada na Fig. 4) em sua direção longitudinal com um tamanho suficiente para movimentar o pistão na direção da mola de gás 40 durante a ignição. O diâmetro e altura das cavidades da mola de gás 40 podem ser escolhidos maiores com relação às câmaras de combustão 121 e

122. O pistão 70 é selado entre as paredes do contêiner resistente à pressão esquerdo e direito 21 e 22 por uma sequência dos selos 81 e 82 em sua direção longitudinal. Os três selos 81 podem ser selos de bronze, enquanto o selo 82 interposto entre eles é um anel em O. Esses selos 81 e 82 são embutidos em ranhuras no pistão 70; eles também poderiam ser fornecidos nas paredes opostas.

[0059] O pistão 70, que é assim passado através do corpo central 30 com os contêineres resistentes à pressão 21 e 22, então projeta-se de modo vedante contra o espaço frontal de câmara de mola de gás 41 no corpo de pressão de mola de gás 40, que é separado do espaço traseiro de câmara de mola de gás 42 por uma parede de partição de mola de gás 43. Uma válvula antirretorno 44 e uma abertura de refluxo de gás 45 são fornecidas na parede de partição de mola de gás.

[0060] A função da mola de gás é conforme segue. Os dois componentes das misturas de gás combustível são alimentados através das linhas de enchimento de gás 151 e 152 nas câmaras 121 e 122. Esses gases são acesos por um dispositivo de ignição não mostrado no desenho na Fig. 3. Isso exerce uma pressão na área de transição 75, que supera a pressão de mola de gás que está mantendo contra ela e movimenta o pistão 70 na área da câmara frontal de mola de gás 41. Para garantir que esse movimento seja suficientemente rápido, a válvula antirretorno 44 é fornecido na partição 43, que abre imediata e rapidamente equaliza a pressão de gás entre a câmara frontal de mola de gás 41 e a câmara traseira de mola de gás 42, de modo que, após o movimento forte inicial do pistão 70, é então freado por resistência aumentada a partir das câmaras combinadas de mola de gás 41 e 42. Após recuar o pistão 70 na direção da partição 43, os gases combustíveis em escape de forma queimado ou ainda queimando a partir do funil de escape 61 e reduz a pressão nas câmaras de combustão 121 e 122. Já que a válvula na partição de mola de gás 43 é uma válvula antirretorno 44, as câmaras de mola de gás 41, 42 são então conectadas somente pela abertura de retorno de gás 45, que é muito menor em diâmetro. Isso então força o gás da mola de gás a partir da câmara traseira de mola de gás 42 de volta à câmara frontal de mola de gás 41 e empurra o pistão 70 em sua posição inicial conforme mostrado na Figura 3. Qualquer perda de gás é compensada pela linha de abastecimento de mola de gás 49. O gás na mola de gás 40 pode ser ar ou um gás inerte, tal como, N2.

[0061] A Fig. 4 mostra em três seções cruzadas uma acima da outra a Fig. 4a, Fig. 4b e Fig. 4c três seções cruzadas através do dispositivo conforme mostrado na Fig. 3 com as linhas de cruzamento IVa, IVb e IVc, respectivamente. O pistão 70 tem uma seção cruzada redonda vantajosa.

[0062] A Fig. 4a mostra uma seção cruzada ao longo da linha IVa através da parede superior 21, 22 dos contêineres resistentes à pressão. Um selo de bronze 81 é mostrado cercando a seção traseira 71 do pistão 70.

[0063] A Fig. 4b mostra um plano em seção paralela na câmara de combustão 121, 122 e através da câmara de combustão 121, 122, uma seção ao longo da linha IVb na parte superior do espaço das câmaras de combustão 121 e 122, onde o pistão 70 tem um diâmetro da seção traseira 71.

[0064] A Fig. 4c então mostra uma seção adicional ao longo da linha IVc, paralela à seção da Fig. 4b na parte inferior da cavidade, onde pode ser visto diretamente que, embora a largura do pistão 70 na área de câmara central 30 contata as paredes do contêiner resistente à pressão 21, 22 e assim tem uma largura constante sobre o comprimento do pistão, a profundidade é menor na direção do alinhamento longitudinal câmaras internas 121, 122. Desse modo, pode ser visto diretamente aqui que existe uma diferença entre o diâmetro do pistão frontal 172 e o diâmetro do pistão traseiro 171, em que o termo diâmetro de pistão aqui corresponde à largura na direção longitudinal das câmaras de combustão opostas 121,

122.

[0065] A abertura de dreno 61 é aqui mostrada em todos os três desenhos Fig. 4a, 4b e 4c abaixo do plano de desenho. É exatamente possível, conforme mostrado na Fig. 3 do documento da técnica anterior WO 2010/025574, que o funil de descarga 61 é conectado na direção longitudinal da extensão no outro lado do corpo central 30 a uma câmara de combustão 121 e o elemento de fechamento conforme o pistão 70 é perpendicular a ele, de modo que a mistura de gás pode escapar diretamente à frente na direção longitudinal de todo o dispositivo quando o pistão 70 é recuado.

[0066] Também possível ter duas, três, quatro ou mais câmaras de combustão dispostas no plano das câmaras de combustão 121 e 122 das Figs. 1, 2 ou 6, correspondentes ao plano secional 92 da Fig. 7, já que, em todos os casos, o pistão 70 é perpendicular a esse plano das câmaras de combustão e o funil de descarga 61. Em um arranjo de acordo com WO 2010/025574, o funil de descarga 61 estaria no mesmo plano que todas as câmaras de combustão e pode, por exemplo, ter a mesma distância angular para todos eles. No caso das três câmaras de combustão, os funis estariam em 90 graus entre si. As câmaras de combustão opostas ao funil de descarga 61 também podem estar dispostas mais próximas juntas, de modo que a direção de descarga de ar não deve ser alterada muito.

[0067] A Fig. 5 mostra uma seção ampliada da área de transição 75 do pistão 70.

[0068] Pode ser visto que, a partir do eixo longitudinal 90 do pistão, existe um primeiro diâmetro 121, que é menor do que o diâmetro do pistão traseiro 171. Desse modo, a área de transição 75 forma duas tiras retangulares 91 em uma seção na projeção do eixo longitudinal 90, que serve como tiras de transmissão de pressão. Ao encher as câmaras de combustão 121 e 122, a pressão exercida nessas tiras 91 não é suficiente para empurrar o pistão 70 de volta contra a pressão de mola de gás. Isso muda abruptamente após a ignição da mistura de gás, conforme uma diferença de pressão de até 25 até 30 vezes a pressão de enchimento pode ocorrer, que é então suficiente para empurrar de volta o pistão 70 com uma tensão de mola de gás apropriadamente ajustada. Nas realizações exemplares, as câmaras queimáveis têm um volume entre um e dois litros, em que a pressão de enchimento de gás pode estar entre 10 e 30 bar, por exemplo, entre 15 e 25 bar. O diâmetro da abertura anular fechada pelo pistão está entre 40 e 15 mm, particularmente entre 60 e 100 mm, e 80 mm, particularmente.

[0069] A ignição pode ser projetada de um modo semelhante ao documento da técnica anterior WO 2010/025574 e pode, portanto, ser ignição elétrica ou por ignição de luz, por exemplo.

[0070] A Fig. 6 mostra uma visão em perspectiva esquemática de outro dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude de acordo com uma realização da invenção. Os recursos idênticos são marcados com sinais idênticos de referência por toda a descrição. No corpo central 30, também existem dois contêineres resistentes à pressão 21 e 22 dispostos e perpendicular a esses o corpo de pressão de mola de gás 40 é fornecido. As linhas de enchimento de gás 151 e

152 levam ao corpo central 30 e a linha de abastecimento do dispositivo de ignição 50 é mostrada no centro do corpo central 30.

[0071] A Fig. 7 agora mostra uma visão em seção cruzada esquemática do dispositivo de acordo com a Fig. 6 com um eixo em seção vertical. O eixo longitudinal do pistão 90, que corresponde ao eixo longitudinal do corpo de pressão de mola de gás 40, cruza o plano secional central horizontal 92 dos corpos de pressão 21 e 22. Os elementos do corpo central 30 foram omitidos a partir do desenho na Fig. 7 para simplificar as questões. Na área inferior, os contêineres resistentes à pressão 21 e 22 atingem o funil de descarga 61, com sua extremidade interna formando o contato de assento de válvula 65 para o pistão 70. A linha de vedação é um anel circular no assento de válvula 300. O pistão 70 tem uma área inferior afunilada 73, seguida pela área de transição de ampliação de diâmetro 75, que leva à área de pistão traseira 71. Aqui, o pistão 70 é oco. Pode ser em duas partes, em que a extremidade inferior pode ser inserida no pistão oco 70 para contato com o assento de válvula 65. O assento de válvula 300 pode novamente ser projetado conforme mostrado na Fig. 14.

[0072] A área traseira do pistão 70 tem altura suficiente a partir da área de transição 75 a sua face de extremidade plana superior que define o espaço inferior de câmara de mola de gás 41, de modo que, mesmo se o pistão for recuado nesse espaço frontal de câmara de mola de gás 41, o pistão 70 ainda estará em contato substancial de vedação com as paredes internas da mola de gás 40 por meio dos seguintes elementos de vedação. De acordo com a realização na Fig. 7, existem duas guias de bronze 81 que giram em torno do pistão 70 e um anel em O de vedação 82 disposto entre elas. As guias de bronze 81, que estão dispostas em uma distância maior entre si, também têm uma função de vedação e, como o anel em O 82, são montadas nas ranhuras circunferenciais correspondentes no pistão 70. Na partição de mola de gás 43, que é essencialmente perpendicular ao eixo longitudinal de pistão 90, a válvula antirretorno 44 e a abertura de refluxo de gás 45 são fornecidas. A abertura de refluxo de gás 45 também pode ser denominada como uma placa de orifício. A linha de abastecimento de mola de gás 47 é conectada à extremidade traseira da câmara de mola de gás 42, com a qual um gás inerte, tal como, nitrogênio, CO2 ou argônio, pode ser externamente enchido via a conexão de gás de mola de gás 49. Se as câmaras de mola 41 e 42 forem suficientemente vedadas, o gás também pode ser ar.

[0073] A Fig. 8 mostra a realização da Fig. 6 no plano secional 92, onde pode ser visto que o pistão 70 está disposto em uma distância constante nesta área central a partir da parede interna do corpo central 30 e que existe uma lacuna anular 123 estendendo-se na direção do eixo longitudinal de pistão 90, que é projetado para equilibrar a pressão entre as duas câmaras de combustão 121 e 122. Desse modo, na presente realização, uma linha de abastecimento de gás 151 e 152 disposta próxima entre si é suficiente para os dois gases ou fluidos a serem misturados para queima. Centralmente na lacuna anular 123 entre as câmaras de combustão 121 e 122, preferivelmente também na altura média do corpo central, a vela incandescente ou vela de ignição 59 está disposta atingido a lacuna anular 123, que é conectada à linha 50 do dispositivo de ignição. Aqui, os orifícios ou válvulas de medição 153 e 154 são fornecidos de modo que o enchimento direto das câmaras de combustão 121 e 122 é conduzido.

[0074] Essa lacuna anular 123 também pode ser guiada em um lado, i.e., somente no lado da vela de ignição 59 e também pode ser usada em outras realizações com duas ou mais outras câmaras de combustão.

[0075] A Fig. 9 mostra uma visão em perspectiva esquemática de outro dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude de acordo com um exemplo da invenção. aqui, um arranjo simétrico sobre o eixo longitudinal 90 do pistão foi fornecido. Particularmente, um contêiner resistente à pressão em formato de anel 25 é fornecido, no qual as linhas de abastecimento de gás 151 e 152 levam. Esse contêiner resistente à pressão 25 está disposto abaixo do corpo de pressão de mola de gás 40 em sua extensão e a linha de abastecimento de dispositivo de ignição 50 é levada ao interior do dispositivo através da seção do contêiner resistente à pressão 25 que ressalta além do corpo de mola de gás. O contêiner resistente à pressão 25 consiste em uma placa superior, uma placa de base e aqui um anel, que são colocados juntos de um modo vedante. Diversos anéis também podem estar dispostos um sobre o outro.

[0076] A Fig. 10 mostra uma visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção vertical do dispositivo de acordo com a Fig. 9.

[0077] A mola de gás 40 é formada da mesma forma que as outras realizações. Existem duas diferenças estruturais principais comparadas com essas outras realizações, que foram aqui usadas juntas. Entretanto, em outras realizações não mostradas nas figuras, também é possível combinar somente uma das duas diferenças descritas nos exemplos a seguir com as outras realizações.

[0078] A primeira diferença com as outras realizações é que existe uma câmara de combustão anular 125 que completamente cerca o pistão 70. Desse modo, existem elementos em formato de anel de um recipiente resistente à pressão 25, neste caso, três anéis, que foram desenhados como um anel devido às superfícies externas niveladas regulares na Fig. 9. Através da placa de parede superior, a vela de ignição 59 do dispositivo de ignição 50 é inserida de modo vedante na câmara de combustão em formato de anel 125. Em outro ponto, aqui mostrado na Fig. 10 de baixo, as duas linhas de abastecimento de gás 151 e 152 são alimentadas diretamente. Em outras palavras, não existem tanques de armazenamento de gás 51 e 52 como elementos de medição. Isso é controlado pelos orifícios 153 e 154 durante o enchimento.

[0079] A segunda diferença entre os outros designs e as realizações nas Figs. 9 e 10 é o design do pistão 70. A projeção da área de pressão 91 das outras realizações é aqui formada por uma face inferior 191 do pistão 70, cuja face inferior e pistão dentro delimitam um espaço de pressão auxiliar 95. O lado inferior deste espaço é limitado em sua face inferior por um fio de perfil de deflexão de afunilamento para baixo 96, que tem um diâmetro interno uniforme, no qual a seção inferior com a área de pistão afunilada 173 percorre, que é guiado sobre os dois selos de bronze 81 opostos ao fio 96. Quando a mistura de gás combustível abastecida a partir das linhas 151 e 152 é acesa pela vela de ignição 59, a pressão na câmara de combustão anular 125 aumenta conforme nos exemplos anteriores, em que, aqui, a pressão tem a possibilidade de expandir na câmara de pressão auxiliar 95 via uma lacuna de conexão 126. Diversas dessas lacunas 126 também podem ser fornecidas, preferivelmente em intervalos angulares regulares entre si, de modo que o perfil de deflexão 96 seja fixo na placa ou corpo de pressão de mola de gás, exceto por essas interrupções pelas lacunas de conexão 126.

[0080] Desse modo, brevemente após a ignição, a pressão interna da câmara de combustão anular 125 atua na face inferior da extremidade traseira 71 do pistão 70 com sua superfície ressaltando sobre o núcleo 191 na câmara de pressão auxiliar 95. Desse modo, a pressão exercida nessa superfície 191, que corresponde à pressão na projeção da superfície de pressão 91 a partir de outra realização, movimenta o pistão 70 em seu fio 96 para trás através da câmara de pressão auxiliar crescente 95 na câmara frontal de mola de gás 41, em que, aqui, também um selo de bronze 81 e um anel em O 82 são fornecidos entre a extremidade traseira do pistão 71 e a parede interna da mola de gás 40.

[0081] Quando o pistão 70 movimenta-se para trás, a conexão entre a câmara de combustão anular 125 e o funil de escape 61, que não é aqui mostrado, abre. O último é caracterizado pela distância abaixo do fio 96 e assento de válvula 65. Também neste caso, a pressão da queima ou detonação do meio existente na câmara de combustão anular 125 atua sobre o pistão de recuo 70.

[0082] A Fig. 11 mostra uma visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção vertical 90 de um dispositivo com os recursos que parcialmente correspondem ao dispositivo de acordo com a Fig. 6 e parcialmente aos das Figs. 9 e 10.

[0083] É um pistão 70 de acordo com a realização nas Figs. 1 e 6, que é cercado por uma câmara de combustão anular 125 conforme mostrada na realização nas Figs. 9 e 10. Desse modo, a lacuna anular 123 é alargada na câmara de combustão anular 125 e ao invés das duas câmaras de combustão opostas 121 e 122, existe somente uma cilíndrica com um pistão 70 como o núcleo. De outro modo, a função de empurrar de volta o pistão 70 é resolvida exatamente da mesma forma pela pressão da mistura do gás de queima exercida na área de transição 75. Na Fig. 11, o corpo de pressão de mola de gás é mostrado como um elemento de uma peça com a capa da câmara em formato de anel (se o pistão inserido 70 for considerado como o elemento central) ou de outro modo a câmara cilíndrica de combustão

125. Claramente, isso pode ser diversos elementos flangeados juntos. Essencial para a ilustração aqui é que as paredes cercando a seção traseira do pistão 70 tenham extensões 196 que ressaltam no interior da câmara de combustão 125. Essas extensões 196, que estão em formato de anel aqui, correspondem ao fio 96 da Fig. 10 e servem para a guia adicional do pistão 70. Elas também podem ser anéis opostos de bronze 81, que são embutidos no pistão 70. Em outras palavras, é vantajoso guiar o pistão 70 sobre um comprimento maior e isso pode ser atingido por um fio guiado no meio ou por anel ou extensões em formato de segmento de anel 96.

[0084] O próprio pistão 70 pode ser oco para economizar peso, sendo aberto na frente na direção longitudinal 90, ou também pode ser feito de um material sólido, especialmente aço, ou pode ser oco e ter um plugue inserido a partir da frente, especialmente rosqueado. Isso também pode formar a superfície de vedação ao assento de válvula 65.

[0085] A Fig. 12 mostra uma visão em seção cruzada esquemática com um eixo em seção vertical 90 de outra realização de uma mola de gás 140, em que a área mais ampla do dispositivo com o pistão 70 e a vela de ignição 59 e as câmaras de combustão e funis de escape não mostrados aqui podem ser projetados de modo semelhante ou idêntico. A diferença principal com a mola de gás 40 é o contorno externo da válvula antirretorno 44 fora do corpo de pressão, bem como, o contorno externo da abertura de refluxo de gás 45 fora do corpo de pressão. Ambos são, portanto, não guiados dentro da partição de mola de gás 43 entre as duas câmaras 41 e 42, porém têm válvulas externas 144 e 145. Esses orifícios ou válvulas de controle 144 e 145 são conectados à linha de controle marcada 150, que é também conectada ao dispositivo de ignição. Aqui, a linha 150 não indica uma linha de controle elétrica direta ou de outro modo diretamente elétrica, porém simboliza que os sinais de controle são transmitidos a partir de uma unidade de controle não mostrada nos desenhos para a vela de ignição 59, bem como, para as válvulas 144 e 145, de modo que esses comutam com um atraso de tempo correspondente. Após a ignição, a válvula antirretorno 44 é primeiramente comutada continuamente pela válvula 144, opcionalmente com um atraso leve, para frear o movimento do pistão inicialmente por um acúmulo rápido de pressão na câmara frontal de mola de gás 41 e rapidamente atingir a equalização de pressão com a câmara traseira de mola de gás 42 após a abertura. A válvula 145 para a abertura de refluxo 45 é fechada. Também pode abrir com antecedência, conforme somente permite uma quantidade pequena de gás para passar na direção oposta. Após isso, quando todo o gás tiver queimado e assim a pressão das câmaras 41 e 42 acionar o pistão de volta, o orifício 145 abre e fecha a válvula 144. Com essas válvulas de controle, também não é mais necessário projetar os elementos 44 e 45 como válvulas de retenção ou placas de orifício; elas também podem ser linhas simples.

[0086] Finalmente, a Fig. 13 mostra outra visão em seção cruzada esquemática com o eixo em seção vertical 90 de outra realização de uma mola de gás 240, que também pode ser inserido em um dispositivo, por exemplo, conforme mostrado na Fig. 1, 6, 10 ou 11. Aqui, a válvula antirretorno 244 é quádrupla, enquanto a abertura de refluxo de gás 45 está localizada na parede intermediária de mola de gás 43, conforme nas outras realizações. O arranjo de quatro válvulas antirretorno 244, que é conectado ao espaço traseiro de câmara de mola de gás 42 via linhas individuais correspondentes 243, resulta em uma função adicional em conjunto com o pistão de recuo 70. O arranjo dos orifícios individuais 246 das quatro válvulas antirretorno 244 são fornecidos um sobre o outro em intervalos ao longo do eixo longitudinal de pistão 90 (não necessariamente um sobre o outro diretamente, porém também possivelmente compensado lateralmente em uma distância angular entre si), de modo que o pistão de recuo 70, movimenta-se gradualmente de baixo, interrompe um após o outro os orifícios 246 e assim a conexão às válvulas antirretorno 244 a partir da conexão entre a câmara frontal de mola de gás 41 e a câmara traseira de mola de gás 42. Desse modo, conforme o percurso de pistão aumenta, i.e., o pistão 70 movimenta-se volta à mola de gás 240, o balanço de pressão de gás entre as câmaras frontais e traseiras de mola 41 e 42 via as válvulas de retenção 244 é sucessivamente reduzido, resultando em frenagem mais suave do pistão 70 na câmara frontal de mola de gás 41 sem a necessidade de controle de válvula mais complicado. O fechamento das válvulas de retenção 244 é puramente mecânico.

[0087] Todas as realizações acima mostradas com relação às Figs. 1 até 13 podem ser adicional ou exclusivamente projetadas com o assento de válvula 300 explicado com relação à Fig. 14, cuja função é explicada em visões detalhadas de uma seção cruzada através do assento de válvula 300 nas Figs. 15A até 15C e os efeitos medidos sobre a curva de força atuando sobre o pistão 70 com o tempo são mostrados na Fig.

16.

[0088] A Fig. 14 mostra uma visão em seção de uma parede externa 172 de um pistão 70 de uma realização de um assento de válvula 300 com recursos adicionais. A parede externa na Fig. 14 está em contato com a parede oposta do corpo de pressão de mola de gás 40; também pode estar em contato com a linha de guia 96. Neste caso, o assento de válvula 300 é suportado no fundo pelas superfícies conjugadas do funil de gás de escape 61. Entre o funil de gás de escape 61 e o corpo de pressão de mola de gás 40 existe uma abertura que leva à primeira câmara de combustão 121. Ao invés da seção superior do funil de gás de escape 61, também pode existir uma superfície conjugada definida, que é designada ao contêiner resistente à pressão 21, 22, por exemplo. A visão na Fig. 14 é concluída na extremidade superior do pistão pela superfície de pistão 170, que é perpendicular à parede lateral do diâmetro do pistão frontal 172 e acima da qual a câmara (frontal) de mola de gás 41 é fornecida. Esse design pode ser usado para as realizações na Fig. 2, 3, 7, 10, 11. O exemplo aqui mostrado é semelhante ao na Fig. 10, em que uma câmara de pressão auxiliar 95 é fornecida, em que uma superfície de flange 191 é uma superfície de pressão para movimentar o pistão 70.

[0089] Uma linha 301 é desenhada no assento de válvula 300, indicando uma distância a partir da parede lateral do diâmetro de pistão 172. Esse é uma distância que pertence a uma dobra R2, que pertence à parede lateral 172 à parede interna de assento de pistão 302, que pode ser bem visto nas visões detalhadas das Figs. 15A até 15C. Essa parede interna de assento de pistão 302 repousa oposta à parede externa ou de lado de alojamento de assento de válvula 303. Aqui, é essencial que as duas paredes 203 e 303, que essencialmente têm um ângulo de aprox. 45 graus, em outras realizações não mostradas, entre 30 e 60 graus, com relação ao movimento de eixo de pistão 305, não sejam paralelas entre si, porém tenham um ângulo 304, que, na realização da Fig. 14, é fornecido como 1 grau, porém também pode ser formado entre 0,5 e 5 graus, particularmente entre 1 e 3 graus.

[0090] O ápice do ângulo de abertura 304 está localizado no cruzamento da linha 301, que indica a extremidade da curvatura do pistão 70, com a parede lateral de estojo externa oposta 303 e lá fecha em um anel circular a câmara externa de funil de escape 306 a partir da (aqui mostrada) primeira câmara de combustão 121, porém claramente também oposta à segunda câmara de combustão 122.

[0091] Este design do assento de válvula 300 é mostrado na sequência cronológica do percurso de abertura do pistão semelhante à explosão na Fig. 15A (início em 0,5 mm), Fig.

15B (abertura 1 mm), Fig. 15C (passagem clara 2 mm), em que a referência é feita às razões de força mostradas na Fig. 16. As setas 311, 312, 313, 314 e 315 são mostradas na Fig. 14 e Fig. 15C (somente no último devido às condições de espaço). Esses significam a área total em que são colocados. Esses são, se disponíveis, a superfície de pré-câmara opcional 311, a superfície auxiliar estática 312, a superfície auxiliar dinâmica 313, a superfície de pistão interna 314 e a superfície de mola de gás 315, todos os quais são diametralmente opostas.

[0092] A superfície de pré-câmara opcional 311 é a extensão de flange na câmara de pressão de câmara auxiliar

95. A superfície auxiliar estática 312 é a superfície curvada resultante a partir da distância 301 e o raio correspondente R2 na extremidade frontal do pistão na Fig. 14, que então, no sentido matemático, incorporam suavemente na parede interna de assento de pistão 302. A superfície auxiliar dinâmica 313 é assim projetada, pois o ângulo 304 faz com que as duas paredes 302 e 303 desviam na direção da câmara de funil de descarga 306 e assim a superfície desenvolve-se dinamicamente. Aqui, as setas 313 devem ser desenhadas em uma sequência a partir da borda interna para fechar a seta 312. Finalmente, a superfície interna 314 é desenhada no oco do pistão oco, porém também poderia estar na extremidade inferior do pistão. Diametralmente oposto a isso, a superfície de mola de gás 315 é fornecida.

[0093] A Fig. 16 mostra no eixo Y a força atuando no pistão 70 comparada ao tempo no eixo X. A ação básica da câmara de pressão auxiliar 95 e sua superfície 311 é marcada pela linha 411. Desse modo, a área 511 entre a linha 0 e a linha 411 é uma figura-chave para a área de ação de pré- câmara. A linha 412 mostra o efeito de força adicional, que resulta da superfície redonda na seta 312 e é marcada pela superfície 512 entre a linha 411 e a linha 412.

[0094] Essa força acumula até o pistão 70 levanta o assento no tempo 520. Então, a superfície dinâmica 313 entra em ação e resulta em um impulso, que é marcado pela linha 413, e o efeito é marcado como um aumento na força pela superfície 513 localizada entre a linha 412 e 413. Um pouco depois e com um leve atraso, a ação contrária da mola de gás 40 entra em ação, cujo efeito de força é marcado como a linha

415.

[0095] O aumento na força conhecimento como impulso termina em um ponto no tempo quando a curva de impulso 413 é revertida em um ponto levemente posterior no tempo 521, quando a lacuna divergente conforme mostrada na Fig. 15A até 15C ampliou para uma passagem conforme mostrada na Fig. 15C. Isso não significa que a fenda tem a largura de 2 mm, isso depende da profundidade do assento de válvula, i.e., a distância do arredondamento R2 (descrito pela linha/seta 301) ao início do espaço de funil de descarga 306. Neste ponto no tempo 521, a linha 414 separa-se da linha 413 na área de declínio.

[0096] Com a linha 414 e o efeito de força correspondente na área 415, o esvaziamento das câmaras de pistão é adicionado na área de declínio, em que a linha característica 419 então forma uma linha cumulativa e oscila em oposição à linha de mola de gás. Em resumo, a geometria do assento de válvula tem um efeito positivo no comportamento de abertura do pistão. Durante a abertura, a seção cruzada mais estreita muda radialmente de fora para dentro, de modo que as vantagens são pequenas áreas projetadas no estado fechado, que impede a abertura não intencional. Na realização mostrada, a pré-câmara 95 garante a abertura inicial no tempo desejado. Entretanto, é possível substituir essa câmara auxiliar ao dispor as superfícies 191 na câmara principal 121 (i.e., sem ignição separada, semelhante à realização na Fig. 10), de modo que a superfície 511 corresponda a uma ignição incipiente da câmara principal.

[0097] Devido à seção cruzada mais estrita mudar radialmente de fora para dentro, o alargamento da área ativa diretamente após a abertura inicial leva a um efeito de impulso do movimento de pistão, que são mostrados na Fig. 15A até C no movimento de abertura inicial. Lista de sinais de referência 5 parede de caldeira 10 dispositivo 15 caldeira interior 21 contêiner resistente à pressão de lado direito 22 contêiner resistente à pressão esquerdo 25 recipiente de pressão em formato de anel 30 corpo central 40 corpo de pressão de mola de gás 41 câmara frontal de mola de gás 42 câmara traseira de mola de gás 43 parede de partição de mola de gás 44 válvula de retenção 45 abertura de refluxo de gás 47 conexão de gás de mola de gás 48 válvula de alimentação de mola de gás

49 linha de abastecimento de mola de gás 50 dispositivo de ignição 51 primeiro tanque de armazenamento de gás 52 segundo contêiner de armazenamento de gás 53 primeira linha de abastecimento de gás externa 54 segunda linha de abastecimento de gás externa 55 primeira válvula de abastecimento de gás 56 segunda válvula de abastecimento de gás 57 primeira conexão de gás 58 segunda conexão de gás 59 vela de ignição 61 funil de dreno 62 tubo de dreno 63 abertura de drenagem 65 contato de assento de válvula 70 pistões 71 extremidade traseira do pistão 72 extremidade frontal do pistão 73 área de pistão afunilada 75 área de transição de pistão 81 selo de bronze 82 anel em O 90 eixo longitudinal do pistão 91 projeção da área de impressão 92 plano horizontal 95 câmara de pressão auxiliar 96 linha de liderança 121 primeira câmara de combustão 122 segunda câmara de combustão 123 lacuna anular de câmara de combustão

125 câmara de combustão anular 126 corda rejuvenescedora 140 mola de gás 144 válvula de controle de não retorno 145 válvula de controle de refluxo 151 primeira linha de enchimento de gás 152 segunda linha de enchimento de gás 153 primeira válvula de enchimento de gás 154 segunda válvula de enchimento de gás 170 superfície de pistão 171 diâmetro do pistão traseiro 172 diâmetro do pistão frontal 173 área de pistão afunilada 175 transição de flange de pistão 191 superfície de flange 196 extensões de guia em formato de anel 240 mola de gás 243 cabo de conexão 246 boca de linha 300 assento de válvula 301 linha indicando a extremidade da dobra 302 parede interna de assento de pistão 303 parede de assento de válvula de lado de alojamento externo 304 ângulo entre 302 e 303 305 movimento de eixo de pistão (abertura) 306 câmara de funil de descarga 311 área de antecâmara 312 superfície auxiliar estática 313 superfície de ajuda dinâmica

314 superfície interna do pistão 315 área de mola de gás 411 linha de ação de antecâmara 412 linha de efeito de área estática 413 linha de ação de impulso 414 linha de esvaziamento de pistão 415 linha de ação de mola de gás 419 linha total 511 área de antecâmara 512 área efetiva estática 513 área efetiva de impulso 514 área efetiva de esvaziamento de pistão 520 tempo de abertura de pistão 521 passagem na abertura de assento de pistão.

Claims (19)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude, particularmente para limpeza de caldeira, compreendendo um contêiner resistente à pressão (21, 22, 25, 30, 40) com uma câmara de combustão (121, 122; 125) lá inserida e, pelo menos, um dispositivo de ignição (50, 59) estendendo-se na câmara de combustão (121, 122), com, pelo menos, uma linha de abastecimento (151, 152) para abastecer um material combustível dispersível na câmara de combustão (121, 122, 125), o contêiner resistente à pressão (21, 22, 25, 30, 40) tendo uma abertura de liberação (61, 62, 63) para a descarga direcionada da pressão de gás causada pela ignição do material combustível na câmara de combustão (121, 122) e um meio de fechamento (70) que fecha a abertura de liberação (61, 62, 63) e é projetado para liberar a abertura de liberação (61, 62, 63) para descarga direcionada e que é deslocável na posição de partida por um dispositivo de mola (40, 140, 240), caracterizado pelo fato de o meio de fechamento (70) ser um pistão deslocável em sua direção longitudinal, que tem uma seção traseira orientada na direção do dispositivo de mola (40, 140, 240) e uma seção frontal (72) orientada na direção da abertura de liberação (61), de modo que a seção frontal (72) está disposta na região da câmara de combustão (121, 122, 125) quando o pistão (70) está em uma posição fechando a abertura de liberação (61), de modo que, com relação à direção longitudinal (90) do pistão (70), o assento do pistão (70) tem uma superfície de pistão (302) que é inclinada obliquamente à abertura de liberação (61) e oposta a qual uma superfície de alojamento (303), que é da mesma forma inclinada obliquamente à abertura de liberação

(61), está disposta, a abertura de superfície de alojamento (303) oposta à superfície de pistão (302) em um ângulo (304), que é orientado em direção à abertura de liberação (61), iniciando a partir de uma linha de fechamento (65) que é orientada perpendicularmente à direção de pistão (90).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o ângulo (304) ser entre 0,5 e 5 graus, preferivelmente entre 1 e 3 graus, particularmente 2 graus.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a linha de fechamento (65) orientada perpendicular à direção de pistão (90) estar disposta dentro da parede de pistão da seção inferior (72) de modo que uma superfície de abertura de pressão estática arredondada (312) existe entre a linha de fechamento (65) e a parede de pistão.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de uma superfície de flange (191) perpendicular ao eixo de pistão (90), que é conectada ou pertencente à câmara de combustão (121, 122, 125), ter um tamanho de área que está entre 50 e 200 por cento de um tamanho de área fornecido pelo tamanho de área da superfície de pistão (302).

5. Dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude, particularmente para limpeza de caldeira, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 ou de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de uma região de transição (75, 175) ser fornecida entre a seção traseira (71) e a seção frontal (72), de modo que a seção frontal (72) está disposta na região da câmara de combustão (121, 122) quando o pistão (70) está em uma posição fechando a abertura de liberação (61, 62, 63), de modo que, com relação à direção longitudinal (90) do pistão (70), a seção frontal (72) é projetada para ser afunilada com relação à seção traseira (71), de modo que a região de transição (75, 175) forma uma superfície ativa (91) que é alinhada transversalmente com relação à direção longitudinal (90) do pistão (70) e em que uma pressão que aciona o pistão (70) de volta é exercida quando o material combustível acende, de modo que a seção frontal (72) do pistão (70) abre a abertura de liberação (61, 62, 63).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a região de transição (75) ser uma região que afunila continuamente na direção longitudinal do pistão (70) da mola de gás (40, 140, 240) a partir de um diâmetro maior de pistão (171) a um diâmetro menor de pistão (172), que está disposta na região das câmaras de combustão (121, 122, 125).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a região de transição (175) ser formada por um cone semelhante ao flange (191) do pistão (70).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de um fio de guia central oca (96) ser fornecido no contêiner resistente à pressão (30) ou uma extensão de guia anular é fornecido no contêiner resistente à pressão (30) levando às câmaras de combustão (121, 122, 125), que em seu interior guia o pistão (70) na região frontal (72), e que, pelo menos, uma lacuna de conexão (126) é fornecida entre as câmaras de combustão (121, 122, 125) e uma câmara de pressão auxiliar (95) na região do cone semelhante ao flange (191) do pistão (70).

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de a câmara de combustão (125) estar disposta anular ou cilindricamente em torno do pistão (70) sobre o seu eixo longitudinal (90).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de as paredes anulares (25) da câmara de combustão (125) serem segmentos de anel conectados de modo vedante que são empilhados e vantajosamente fechados no topo e fundo por uma placa de tampa e uma placa de fundo.

11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 5 a 8, caracterizado pelo fato de pelo menos duas câmaras de combustão (121, 122) estarem dispostas em um plano em uma distância angular entre si radialmente em um eixo central, sendo que o eixo longitudinal da mola de gás (40, 140, 240) coincide com o eixo central ou eixo longitudinal da mola de gás (40, 140, 240) repousa no referido plano de, pelo menos, duas câmaras de combustão (121, 122).

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a abertura de liberação (61, 62, 63) ter um tubo com uma direção longitudinal do tubo, sendo que a direção longitudinal do tubo da abertura de liberação (61, 62, 63) coincide com o eixo central ou eixo longitudinal da mola de gás (40, 140, 240) repousa no referido plano de, pelo menos, duas câmaras de combustão (121, 122).

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de a mola de gás (40, 140, 240) ter um espaço frontal de câmara de mola de gás (41) localizado oposto ao pistão (70) e um espaço traseiro de câmara de mola de gás (42) separado dele por uma partição (43), lá existindo uma primeira conexão como uma conexão de refluxo (45) e uma segunda conexão com uma válvula antirretorno (44) entre o espaço frontal de câmara de mola de gás (41) e o espaço traseiro de câmara de mola de gás (42).

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a primeira conexão e a segunda conexão serem fornecidas na partição (43).

15 Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a segunda conexão ter, pelo menos, duas conexões parciais (243), que, de um lado abre-se lateralmente na direção longitudinal do movimento de pistão uma sobre a outra na parede da mola de gás (240) no espaço frontal de câmara de mola de gás (41) e do outro lado termina no espaço traseiro de câmara de mola de gás (42), de modo que as aberturas (246) são sucessivamente cobertas quando o pistão (70) penetra no espaço frontal de câmara de mola de gás (41), as referidas conexões parciais (243) cada tendo uma válvula antirretorno (44).

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a segunda conexão compreender uma válvula antirretorno controlável (44, 144) que pode opcionalmente compreender uma válvula de controle (144) conectada em série e uma válvula antirretorno (44), cuja válvula antirretorno controlável (44, 144) é conectada a uma unidade de controle com a qual a ignição (50) pode ser disparada, em que a unidade de controle é projetada para abrir a válvula antirretorno controlável (44, 144) em um primeiro intervalo de tempo pré-determinado após a ignição do material combustível dispersível.

17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a primeira conexão compreender uma válvula de retenção controlável (45, 145), que pode opcionalmente compreender uma válvula de controle (145) conectada em série e uma guia de retorno (45), cuja válvula de retenção controlável (45, 145) é conectada à unidade de controle com a qual a ignição (50) é disparável, sendo que a unidade de controle está disposta para abrir a válvula de retenção controlável (45, 145) em um segundo intervalo de tempo pré-determinado após a abertura da válvula de retenção controlável (44, 144).

18. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 ou 17, caracterizado pelo fato de as duas portas de gás de mola de gás são fornecidas para as câmaras frontais e traseiras de mola de gás (41, 42), em que a unidade de controle compreende uma unidade de controle de enchimento de gás com a qual, antes da ignição, a pressão de enchimento de gás nas câmaras frontais e traseiras de mola de gás (41, 42) é ajustável para um valor pré-determinado em cada caso, em que a pressão de enchimento de gás na câmara frontal de mola de gás (41) pode ser definida mais alta do que na câmara traseira de mola de gás (42), particularmente a pressão de enchimento de gás na câmara frontal de mola de gás (41) pode ser definida pelo menos duas vezes, preferivelmente pelo menos três ou cinco vezes, superior do que na câmara traseira de mola de gás (42).

19. Método para gerar ondas de pressão de alta amplitude, com um dispositivo para gerar ondas de pressão de alta amplitude, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 13 a 17, caracterizado pelo fato de compreender as etapas na seguinte sequência: - encher as câmaras frontais e traseiras de mola de gás (41, 42) com um gás inerte, sendo que opcionalmente a câmara frontal de mola de gás (41) é carregada com uma pressão de enchimento superior do que a pressão atmosférica do que a câmara traseira de mola de gás (42), - encher pelo menos uma câmara de combustão (121, 122, 125) com um material combustível dispersível, opcionalmente usando uma pressão de enchimento de gás que é superior do que a pressão atmosférica, porém inferior do que a pressão de enchimento de gás da câmara frontal de mola de gás (41), - acender o material combustível dispersível em, pelo menos, uma câmara de combustão (121, 122, 125), sendo que o pistão (70), após a ignição, pelo aumento de pressão devido à queima do material combustível dispersível, abre a abertura de liberação (61), e é acionado de volta à posição inicial fechada após os gases queimados tiverem fluido para fora.