CH716723A1 - Druckwellengenerator und Verfahren zum Betreiben eines Druckwellengenerators. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckwellengenerator, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Druckwellengenerators (1) mit einer Druckkammer (2), wobei der Druckwellengenerator (1) • ein Verschlusselement (9), welches in einer Schliessstellung die Druckkammer (2) gegenüber einem Auslass (14) verschliesst und in einer Öffnungsstellung ein Ausströmen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer (2) in den Auslass (15) ermöglicht; • einen Aktuator, durch welchen das Verschlusselement (9) von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und insbesondere auch von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist aufweist. Das Verfahren weist die wiederholte Durchführung der folgenden Schritte auf: • Befüllen der Druckkammer (2) mit einem gasförmigen Arbeitsmedium mit einem Druck von über hundert bar; • Bewegen des Aktuators und dadurch Bewegen des Verschlusselements (9) in eine Öffnungsrichtung zum Öffnen der Druckkammer (2) bezüglich eines Auslasses (15), und Ablassen des unter Druck stehenden Arbeitsmediums aus der Druckkammer (2) durch den Auslass (15) innerhalb einer Ablasszeitdauer von weniger als zehn Millisekunden.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Druckimpulsen hoher Intensität. Sie bezieht sich insbesondere auf einen Druckwellengenerator und ein Verfahren zum Betreiben eines Druckwellengenerators gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

[0002] In Druckwellengeneratoren, wie sie in WO 2007/028264 und insbesondere in WO 2010/025574 beschrieben sind, wird eine Hilfs- und eine Hauptexplosion in voneinander abgetrennten Kammern gezündet. Die Hilfsexplosion dient dazu, einen Verschluss der Hauptexplosionskammer direkt oder über anderweitige Riegelmechanismen freizugeben, so dass eine nachfolgende Hauptexplosion nicht mit voller Kraft auf den Verschluss wirkt und diesen entsprechend beeinträchtigt bzw. zerstört. Zwischen der Hilfs- und Hauptexplosion findet entsprechend eine Explosionsverzögerung statt. Eine solche Verzögerung erfolgt beispielsweise mittels einer Verzögerungsleitung, in welcher eine Explosion von einer Hilfs- in eine Hauptkammer geführt wird oder mittels verzögerter Zündung in den beiden Kammern über separate, in den Kammern vorhandene Zündvorrichtungen.

[0003] Es besteht ein Bedarf nach einem vereinfachten Druckwellengenerator.

[0004] Es ist somit eine mögliche Aufgabe der Erfindung, einen Druckwellengenerator zu schaffen, welcher bezüglich der bekannten Geräte vereinfacht ist.

[0005] Es ist eine mögliche weitere Aufgabe der Erfindung, einen Druckwellengenerator zu schaffen, welcher im Vergleich mit den bekannten Geräten robuster und/oder langlebiger ist.

[0006] Mindestens eine dieser Aufgaben wird durch einen Druckwellengenerator und ein Verfahren zum Betreiben eines Druckwellengenerators gemäss den Patentansprüchen gelöst.

[0007] Das Verfahren dient zum Betreiben eines Druckwellengenerators mit einer Druckkammer, wobei der Druckwellengenerator aufweist • ein Verschlusselement, welches in einer Schliessstellung die Druckkammer gegenüber einem Auslass verschliesst und in einer Öffnungsstellung ein Ausströmen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer in den Auslass ermöglicht; • einen Aktuator, durch welchen das Verschlusselement von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und insbesondere auch von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist; wobei das Verfahren die wiederholte Durchführung der folgenden Schritte aufweist: • Befüllen der Druckkammer mit einem gasförmigen Arbeitsmedium mit einem Druck von über hundert bar; • Bewegen des Aktuators und dadurch Bewegen des Verschlusselements in eine Öffnungsrichtung zum Öffnen der Druckkammer bezüglich eines Auslasses. und Ablassen des unter Druck stehenden Arbeitsmediums aus der Druckkammer durch den Auslass innerhalb einer Ablasszeitdauer von weniger als zehn Millisekunden.

[0008] Innerhalb der Ablasszeitdauer ist der Druck in der Druckkammer auf den Umgebungsdruck abgesunken.

[0009] In Ausführungsformen beträgt ein Volumen der Druckkammer mehr als drei Liter, insbesondere mehr als vier Liter, insbesondere mehr als fünf Liter.

[0010] In Ausführungsformen beträgt die Fläche an der engsten Stelle des Auslasses mehr als zwanzig Quadratzentimeter, insbesondere mehr als achtzig Quadratzentimeter, insbesondere mehr als hundertachtzig Quadratzentimeter.

[0011] Bei einem kreisrunden Auslass entsprechen die genannten Werte für die die Fläche an der engsten Stelle, bezogen auf deren Durchmesser und gerundet, dass der Durchmesser mehr als fünf Zentimeter, insbesondere mehr als zehn Zentimeter, insbesondere mehr als fünfzehn Zentimeter beträgt.

[0012] In Ausführungsformen beträgt eine Öffnungsgeschwindigkeit des Verschlusselementes mehr als zehn Meter/Sekunde, insbesondere mehr als zwanzig Meter/Sekunde, insbesondere mindestens dreissig Meter/Sekunde.

[0013] In Ausführungsformen beträgt ein Hub des Verschlusselements bei der Öffnungs- und Schliessbewegung zwischen dreissig und hundertfünfzig Millimeter, insbesondere zwischen vierzig und hundert Millimeter, insbesondere zwischen fünfzig und achtzig Millimeter.

[0014] In Ausführungsformen geschieht das Befüllen der Druckkammer mit dem Arbeitsmedium mit einem Druck von mehr als hundertfünfzig bar, insbesondere von mehr als zweihundert bar.

[0015] In Ausführungsformen beträgt die Ablasszeitdauer weniger als fünf Millisekunden, insbesondere weniger als drei Millisekunden.

[0016] In Ausführungsformen ist das Arbeitsmedium eines von Luft, Stickstoff und Dampf, insbesondere überhitzter Dampf oder Sattdampf.

[0017] In Ausführungsformen weist das Verfahren den folgenden nach dem Befüllen und vor dem Öffnen der Druckkammer ausgeführten Schritt auf: • Aufheizen des in der Druckkammer befindlichen Arbeitsmediums.

[0018] In Ausführungsformen wird das Arbeitsmedium auf eine Temperatur von 150 Grad Celsius bis 250 Grad Celsius, insbesondere auf 230 Grad Celsius aufgeheizt. Relativ gesehen kann das Aufheizen beispielsweise um eine Temperaturdifferenz von mehr als 100 Grad Celsius, insbesondere mehr als 200 Grad Celsius, unter Umständen auch mehr als 300 Grad Celsius geschehen. Das Aufheizen kann beispielsweise mit einem elektrischen Heizelement geschehen. Die Ausströmgeschwindigkeit und damit ein Impuls des ausströmenden Arbeitsmediums nehmen mit der Quadratwurzel der Temperatur zu.

[0019] In Ausführungsformen geschieht das Verfahren unter Verwendung eines pneumatischen Aktuators, welcher aufweist • eine erste Kolbenfläche welche gegen ein gasförmiges Steuermedium in einem ersten Volumen wirkt, wobei ein Druck im ersten Volumen auf die erste Kolbenfläche eine Aktuatorkraft in eine erste Richtung bewirkt; • eine zweite Kolbenfläche welche gegen das Steuermedium in einem zweiten Volumen wirkt, wobei ein Druck im zweiten Volumen auf die zweite Kolbenfläche eine Aktuatorkraft in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Richtung bewirkt; wobei das Verschlusselement durch den pneumatischen Aktuator von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und insbesondere auch von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist; wobei das Verfahren zum Öffnen der Druckkammer die folgenden Schritte aufweist: • Ablassen mindestens eines Teils des Steuermediums aus dem ersten Volumen, insbesondere durch Öffnen einer Ein/Auslass-Öffnung des ersten Volumens, und dadurch Öffnen der Druckkammer; • durch einen rascheren Druckabfall im ersten Volumen als im zweiten Volumen, Bewegen des Aktuators in die zweite Richtung und dadurch Bewegen, des Verschlusselements in eine Öffnungsrichtung zum Öffnen der Druckkammer bezüglich eines Auslasses, und Ablassen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer durch den Auslass.

[0020] In Ausführungsformen geschieht das Verfahren unter Verwendung eines pneumatischen Aktuators, welcher aufweist: • eine erste Kolbenfläche welche gegen ein gasförmiges Steuermedium in einem ersten Volumen wirkt, wobei ein Druck im ersten Volumen auf die erste Kolbenfläche eine Aktuatorkraft in eine erste Richtung bewirkt; • eine zweite Kolbenfläche welche gegen das Steuermedium in einem zweiten Volumen wirkt, wobei ein Druck im zweiten Volumen auf die zweite Kolbenfläche eine Aktuatorkraft in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Richtung bewirkt.

[0021] Dabei ist das Verschlusselement durch den pneumatischen Aktuator von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar und insbesondere auch von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar.

[0022] Das Verfahren weist die wiederholte Durchführung der folgenden Schritte auf: a) Füllen des ersten Volumens mit einem unter Druck stehenden gasförmigen Steuermedium, insbesondere mittels eines Füllventils, beispielsweise eines Pressluftventils; b) Druckausgleich zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen durch eine Drossel und dadurch, aufgrund einer Flächendifferenz der ersten Kolbenfläche und der zweiten Kolbenfläche, Bewegen des Aktuators in die erste Richtung und dadurch Bewegen eines Verschlusselements in eine Schliessrichtung und Verschliessen der Druckkammer ; c) Befüllen der Druckkammer mit einem gasförmigen Arbeitsmedium; d) Ablassen mindestens eines Teils des Steuermediums aus dem ersten Volumen, insbesondere durch Öffnen einer Ein/Auslass-Öffnung des ersten Volumens, und dadurch Öffnen der Druckkammer; e) durch einen rascheren Druckabfall im ersten Volumen als im zweiten Volumen, Bewegen des Aktuators in die zweite Richtung und dadurch Bewegen, des Verschlusselements in Öffnungsrichtung zum Öffnen der Druckkammer bezüglich eines Auslasses, und Ablassen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer durch den Auslass.

[0023] Die Schritte a), b) und c) können gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden. Schritt d) wird typischerweise nach den Schritten a), b) und c) durchgeführt. Bei Schritt d) geht das Öffnen der Druckkammer, ausgelöst durch das Öffnen der Ein/Auslass-Öffnung, unmittelbar in den Schritt e) über.

[0024] In Ausführungsformen liegt eine Zeitdauer zwischen dem Auslösen der Öffnungsbewegung des Verschlusselements, beispielsweise durch Betätigen eines Ablass-Magnetventils, und der maximalen Öffnung des Verschlusselements im Bereich von 20 Millisekunden bis 60 Millisekunden.

[0025] In Ausführungsformen beträgt dabei die Zeitdauer zum Öffnen des Verschlusselementes weniger als zehn Millisekunden, insbesondere weniger als fünf Millisekunden, insbesondere weniger als drei Millisekunden. Sie kann im Wesentlichen gleich der Ablasszeitdauer sein.

[0026] Der Druckwellengenerator dient zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der vorangehenden Ansprüche. Er weist eine Druckkammer auf, sowie • ein Verschlusselement, welches in einer Schliessstellung die Druckkammer gegenüber einem Auslass verschliesst und in einer Öffnungsstellung ein Ausströmen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer in den Auslass ermöglicht; • einen Aktuator, durch welchen das Verschlusselement von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist; • wobei ein Volumen der Druckkammer mehr als drei Liter, insbesondere mehr als vier Liter, insbesondere mehr als fünf Liter beträgt; • wobei insbesondere das Volumen der Druckkammer weniger als fünfzehn Liter beträgt; • wobei die Fläche an der engsten Stelle des Auslasses mehr als zwanzig Quadratzentimeter, insbesondere mehr als achtzig Quadratzentimeter, insbesondere mehr als hundertachtzig Quadratzentimeter beträgt; • wobei ein Hub des Verschlusselements bei der Öffnungs- und Schliessbewegung zwischen dreissig und hundertfünfzig Millimeter, insbesondere zwischen vierzig und hundert Millimeter, insbesondere zwischen fünfzig und achtzig Millimeter beträgt.

[0027] Dies erlaubt, mittels des Druckwellengenerators einen Austrittsstrahl zu erzeugen, der nach freier Strahlexpansion im Freiraum dort einen möglichst grossen maximalen Druck erzeugt, respektive eine möglichst grosse Kraft. Dazu wird der mittels des Druckwellengenerators erzeugte Massenstrom möglichst gross gemacht. Der Massenstrom ist proportional zu Dichte und Austrittsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums sowie zur Fläche der Austrittsöffnung. Damit kann, ausgehend von einem vorgegebenen Fülldruck des gasförmigen Arbeitsmediums in der Druckkammer, innerhalb der oben definierten Grenzen eine Kombination von Parametern bestimmt werden, welche den maximalen Druck des Austrittsstrahls erzeugt.

[0028] In Ausführungsformen ist eine Verschlussfläche einer Verschlussöffnung, welche durch das Verschlusselement jeweils verschlossen und geöffnet wird, mindestens so gross ist wie die Fläche an der engsten Stelle des Auslasses, insbesondere mindestens zehn Prozent grösser als die die Fläche an der engsten Stelle des Auslasses.

[0029] Dies ist im Unterschied zu einem üblichen Ventil, bei welchem das Ventil die engste Stelle bildet. Im engsten Querschnitt strömt das Gas mit Schallgeschwindigkeit. Befindet sich diese Stelle nicht am Ende des Auslasses, so stellt sich eine Überschallströmung nach der engsten Stelle ein. Dies führt zu Verdichtungsstössen im Auslass, durch welche die Leistung des Geräts behindert wird. Indem die Expansion des Austrittstahls ausserhalb des Auslasses erfolgt, wird dies verhindert.

[0030] In Ausführungsformen ist das Verschlusselement hohlzylindrisch und zum Schliessen respektive Öffnen einer Verschlussöffnung entsprechend einer Zylinderfläche angeordnet ist.

[0031] Die hohlzylindrische Ausgestaltung erlaubt eine Reduktion der Masse des Verschlusselements. Zudem bestimmt die Ringfläche des Kolbens, welche die hohlzylindrische Aussparung umschliesst, eine Rückstosskraft, mit welcher die austretenden Gase den Kolben zurücktreiben. In Ausführungsformen beträgt, im Querschnitt betrachtet, die Fläche der hohlzylindrischen Aussparung mehr als fünfundzwanzig, insbesondere mehr als fünfzig Prozent der Fläche des Verschlusselementes. Die zylindrische Verschlussfläche erlaubt eine grosse Flächenänderung der Verschlussfläche in Funktion der Bewegung des Verschlusses.

[0032] In Ausführungsformen ist eine Summe von Flächen am Verschlusselement, an denen das unter Druck stehende Arbeitsmedium eine in Schliessrichtung auf das Verschlusselement wirkende Kraft ausübt, kleiner als zehn Prozent der Querschnittsfläche des Auslasses an der Stelle, wo der Auslass durch das Verschlusselement verschlossen ist.

[0033] In Ausführungsform beträgt eine Fläche der Ein/Auslass-Öffnung des ersten Volumens zwischen zweihundert Quadratmillimeter und fünfhundert Quadratmillimeter, oder maximal eintausendfünfhundert Quadratmillimeter. Bei einem runden Querschnitt der Öffnung entspricht dies einem Durchmesser, gerundet, zwischen sechzehn Millimetern und fünfundzwanzig Millimetern, oder maximal vierundvierzig Millimetern. Damit ist eine ausreichend rasche Entleerung des ersten Volumens und damit wiederum eine entsprechend schnelle Öffnungsbewegung möglich. Es ergibt sich, dass diese Durchmesser im Grossen und Ganzen unabhängig von der ersten Kolbenfläche, also der Fläche des Kolbens im ersten Volumen ist.

[0034] In Ausführungsformen öffnet bei einer Öffnungsbewegung des Verschlusselementes, ausgehend von einer Endlage, in welcher das Verschlusselement die Verschlussöffnung verschliesst, das Verschlusselement die Verschlussöffnung erst nach Zurücklegen eines minimalen Weges. Dieser Weg ist von Null verschieden. Insbesondere beträgt dieser Weg mehr als fünf Millimeter oder mehr als acht Millimeter.

[0035] Einpneumatischer Aktuator, insbesondere zur Verwendung in einem Druckwellengenerator, weist auf: • eine erste Kolbenfläche welche gegen ein gasförmiges Steuermedium in einem ersten Volumen wirkt, wobei ein Druck im ersten Volumen auf die erste Kolbenfläche eine Aktuatorkraft in eine erste Richtung bewirkt; • eine zweite Kolbenfläche welche gegen das Steuermedium in einem zweiten Volumen wirkt, wobei ein Druck im zweiten Volumen auf die zweite Kolbenfläche eine Aktuatorkraft in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Richtung bewirkt; • eine Drossel zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen; • eine Ein/Auslass-Öffnung des ersten Volumens zum Einbringen und Ablassen des Steuermediums in das respektive aus dem ersten Volumen; • wobei die erste Kolbenfläche grösser als die zweite Kolbenfläche ist.

[0036] In Ausführungsformen weist der pneumatische Aktuator eine Endlagendämpfung auf, insbesondere durch Verschliessen der Ein/Auslass-Öffnung. Damit wird also die Ein/Auslass-Öffnung bezüglich des ersten Volumens verschlossen.

[0037] In Ausführungsformen ist ein Kolben-Verschlusselement zum Verschliessen der Ein/Auslass-Öffnung angeordnet. Damit kann die Endlagendämpfung in einfacher Weise durch ein Element des Kolbens selber realisiert werden.

[0038] In einem Verfahren zum Betreiben des pneumatischen Aktuators werden die folgenden Schritte ausgeführt: • Füllen des ersten Volumens mit einem unter Druck stehenden gasförmigen Steuermedium, insbesondere mittels eines Füllventils, beispielsweise eines Pressluftventils; • Druckausgleich zwischen dem ersten Volumen und dem zweiten Volumen durch die Drossel und dadurch, aufgrund einer Flächendifferenz der ersten Kolbenfläche und der zweiten Kolbenfläche, Bewegen des Aktuators in die erste Richtung; • Ablassen mindestens eines Teils des Steuermediums aus dem ersten Volumen, insbesondere durch Öffnen der Ein/Auslass-Öffnung; • durch einen rascheren Druckabfall im ersten Volumen als im zweiten Volumen, Bewegen des Aktuators in die zweite Richtung.

[0039] Es ist somit möglich, mit einfachen Mitteln - nur dem Füllventil und der Ein/Auslass-Öffnung - eine Hin- und Her-Bewegung des Aktuators zu realisieren. Dies ist eine Folge einerseits der Flächendifferenz zwischen den Kolbenflächen und andererseits der Drossel zwischen den beiden Volumina.

[0040] Die Ein/Auslass-Öffnung kann relativ gross gestaltet werden, um den raschen Druckabfall im ersten Volumen zu bewirken.

[0041] In Ausführungsformen ist das Kolben-Verschlusselement auch zum Abtrennen einer Steuermedium-Füllleitung bezüglich des ersten Volumens angeordnet. Damit können hohe Druckstösse in der Füllleitung vermieden werden.

[0042] In Ausführungsformen sind die beiden Volumina als Teile eines gemeinsamen Arbeitsraums eines Zylinders realisiert, in welchem ein einziger Kolben angeordnet ist, an welchem die beiden Kolbenflächen ausgebildet sind.

[0043] Damit wird die Abdichtung der Kolben gegen den (nun gemeinsamen) Zylinder unkritisch. Es kann sogar ein Spalt zwischen Kolben und Zylinder vorliegen. Dieser hat die Funktion der Drossel zwischen den beiden Volumina. Der Druckausgleich findet also durch diesen Spalt statt. Damit ist eine weitere Vereinfachung der Konstruktion möglich. Die Drossel ist in dieser Ausführungsform also durch den Spalt zwischen Zylinder und Kolben gebildet. Dabei wird auf eine sonst übliche Dichtung des Kolbens verzichtet.

[0044] In andern Ausführungsform liegen die beiden Volumina und Kolbenflächen an separaten Kolben in separaten Zylindern, und sind die beiden separaten Kolben mechanisch gekoppelt und sind dabei auch ihre Bewegungen gekoppelt.

[0045] In Ausführungsformen sind die erste Kolbenfläche und ein Kolben-Verschlusselement zum Verschliessen der Ein/Auslass-Öffnung an demselben Kolben ausgebildet. Damit ist eine besonders einfache und zuverlässige Konstruktion möglich.

[0046] In Ausführungsformen weist der pneumatische Aktuator ein Zylinder-Ablassventil auf, zum raschen Ablassen des Steuermediums aus dem ersten Volumen durch Öffnen der Ein/Auslass-Öffnung. Das Zylinder-Ablassventil weist eine Kolbenfläche auf, an welcher bei Beaufschlagung mit dem Steuermedium eine Kraft zum Schliessen des Zylinder-Ablassventils entsteht, und eine Ventilfläche, an welcher bei Beaufschlagung mit dem Steuermedium eine Kraft in Öffnungsrichtung des Zylinder-Ablassventils entsteht, wobei die Ventilfläche kleiner als die Kolbenfläche ist. Damit kann, indem beide Flächen mit demselben Druck beaufschlagt werden, das Zylinder-Ablassventil in die geschlossene Stellung gebracht und gehalten werden.

[0047] In Ausführungsformen weist der pneumatische Aktuator ein Ablass-Pilotventil zum Ablassen von Steuermedium aus einem Ablassventil-Volumen auf, in welchem das Steuermedium auf die Kolbenfläche wirkt. Damit kann ein kurzzeitiges, vorübergehendes Ungleichgewicht des Drucks auf die beiden Flächen erzeugt werden, wodurch das Zylinder-Ablassventil geöffnet wird.

[0048] In Ausführungsformen ist eine Steuermedium-Füllleitung zum Füllen sowohl des Ablassventil-Volumens als auch des ersten Volumens mit Steuermedium unter demselben Druck angeordnet. Damit kann einerseits derselbe Druck in den beiden Volumina erreicht werden, und andererseits - indem die Füllleitung zwischen den beiden Volumina als Drossel wirkt - das vorübergehende Ungleichgewicht realisiert.

[0049] Der Druck im Steuermedium beträgt beispielsweise zwischen 50 bar und 100 bar.

[0050] In Ausführungsformen verläuft ein Abschnitt der Steuermedium-Füllleitung, durch welchen das erste Volumen mit dem Steuermedium versorgt wird, durch das Zylinder-Ablassventil, insbesondere einen Absperrkörper des Ventils. Beispielsweise ist dieser Abschnitt ein Durchlass im Absperrkörper, welcher auch in geschlossener Stellung des Ventils einen kleinen Durchfluss durch das Ventil zulässt.

[0051] In Ausführungsformen verläuft ein Abschnitt der Steuermedium-Füllleitung, durch welchen das erste Volumen mit dem Steuermedium versorgt wird, durch ein Gehäuse des Druckwellengenerators.

[0052] In Ausführungsformen ist eine Linearführung des Kolbens gebildet, indem der Kolben eine hintere Verschlussführung umschliesst und entlang der hinteren Verschlussführung linear in eine Bewegungsrichtung bewegbar ist, und ein sich in Bewegungsrichtung vom Kolben weg erstreckendes hohlzylindrisches Kolbenverbindungselement ein Lagerelement umschliesst, welches an der hinteren Verschlussführung befestigt ist. Dabei ist das zweite Volumen zwischen dem Kolben, einer Innenseite des Kolbenverbindungselements, dem Lagerelement und der hinteren Verschlussführung gebildet. Typischerweise ist die hintere Verschlussführung fest mit dem Gehäuse verbunden.

[0053] Damit kann, als Verlängerung des hohlzylindrischen Kolbenverbindungselementes ein hohlzylindrisches Element angetrieben werden, was in bestimmten Anwendungen von Vorteil ist. Beispielsweise ist dies der Fall beim hier beschriebenen Druckwellengenerator mit einem hohlzylindrischen Verschlusselement.

[0054] Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor. Dabei sind Merkmale der Verfahrensansprüche sinngemäss mit den Vorrichtungsansprüchen kombinierbar und umgekehrt.

[0055] Insbesondere kann der Druckwellengenerator eine Steuerung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist. den Druckwellengenerator zur Ausführung des Verfahrens gemäss mindestens einem der Verfahrensansprüchen anzusteuern. Die Ansteuerung geschieht durch Ansteuerung mindestens der Ventile des Druckwellengenerators.

[0056] Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch: Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Druckwellengenerator; Figur 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform.

[0057] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0058] DieFiguren 1und2zeigen jeweils einen Druckwellengenerator 1 mit einer Druckkammer 2. Ein Verschlusselement 9 ist zum Verschliessen der Druckkammer 2 gegenüber einem Auslass 15 angeordnet.

[0059] Das Verschlusselement 9 ist an einem Lagerelement 14 geführt, welches eine lineare Öffnungs- und Schliessbewegung des Verschlusselements 9 erlaubt. In der Ausführungsform derFigur 1ist das Verschlusselement 9 hohlzylindrisch und weist einen Kolben auf, der durch das Lagerelement 14 geführt ist, welches fest mit einem Gehäuse 16 verbunden ist. In der Ausführungsform derFigur 2ist das Verschlusselement 9 hohlzylindrisch geformt und umgibt das Lagerelement 14, welches fest mit einem Gehäuse 16 verbunden ist. Die Bewegungsrichtung, durch einen Doppelpfeil dargestellt, ist typischerweise gleich einer Längsrichtung des Druckwellengenerators 1, und auch gleich einer Ausströmrichtung, in welcher das Arbeitsmedium aus dem Auslass 15 strömt.Figur 1und2zeigen das Verschlusselement 9 in einer geschlossenen Stellung, d.h. die Druckkammer 2 ist gegenüber dem Auslass 15 geschlossen.

[0060] Der Auslass 15 dient zum gerichteten Auslassen oder Ableiten des Arbeitsmediums. Damit ist eine Druckwelle erzeugbar.

[0061] In einer geöffneten Stellung gibt das Verschlusselement 9 eineVerschlussflächeeiner Verschlussöffnung frei. In der geschlossenen Stellung ist die Verschlussöffnung durch das Verschlusselement 9 verschlossen. Hier ist die Verschlussfläche einer Zylinderfläche. Die Druckkammer 2 ist ringförmig. Die Druckkammer 2 umschliesst das Verschlusselement 9. Die Verschlussöffnung führt ausgehend von der Druckkammer 2 in radialer Richtung - bezüglich der ringförmigen Druckkammer 2 - nach innen. Durch die Verschlussöffnung austretendes Arbeitsmedium strömt in radialer Richtung nach innen und dann in axialer Richtung - wiederum bezüglich der ringförmigen Druckkammer 2 - durch den Auslass 15.

[0062] Das Verschlusselement 9 steht im geschlossenen Zustand an einem Ventilsitz des Gehäuses 16 an. Der Ventilsitz ist mit einem Kragen ausgestaltet, welcher dazu führt, dass wenn das Verschlusselement in Öffnungsrichtung bewegt wird, ausgehend von einer Endlage in geschlossener Stellung, erst nach Zurücklegen eines bestimmtem Weges des Verschlusselements 9 die Verschlussöffnung geöffnet wird und das Arbeitsmedium ausströmen kann. Dieser Weg ist als Kragenweite 77 eingezeichnet. Dadurch ist es möglich, die Bewegung des Verschlusselementes 9 zu beschleunigen, bevor die Verschlussöffnung geöffnet wird, was wiederum ermöglicht, die Verschlussöffnung ausreichend schnell zu öffnen, um das schlagartige Ausströmen des Arbeitsmediums zu erlauben.

[0063] Die Grösse der Verschlussfläche ist grösser als die Fläche des Auslasses oder Auslassfläche, d.h. der Querschnittsfläche, an welcher der Auslass in den Freiraum übergeht. Insbesondere entspricht der Auslass 15 der engsten Stelle entlang des Weges des Arbeitsmediums aus der Druckkammer 2. Dies hat zur Folge, dass die Geschwindigkeit des ausströmenden Arbeitsmediums im Auslass 15 respektive kurz danach am höchsten ist. Insbesondere erreicht dadurch das ausströmende Arbeitsmedium erst kurz nach der engsten Stelle, also nach dem Auslass 15, Schallgeschwindigkeit. Dies ist für den Betrieb der Vorrichtung von Vorteil.

[0064] Eine erste Füllleitung 12 ist zum Befüllen der Druckkammer 2 mit einem Arbeitsmedium angeordnet. Sie ist durch ein Arbeitsmediumventil 10 gespeist.

[0065] In einem Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung wird • die Druckkammer 2 durch das Verschlusselement 9 bezüglich des Auslasses 15 geschlossen; • die Druckkammer 2 mit dem Arbeitsmedium unter hohem Druck befüllt, d.h. mit einem Druck von mehr als hundert bar, insbesondere mehr als hundertfünfzig bar, insbesondere von mehr als zweihundert bar; • die Druckkammer 2 schlagartig geöffnet, so dass die im Arbeitsmedium gespeicherte Energie über einen möglichst kurzen Zeitraum in kinetische Energie umgesetzt wird. Je kürzer der Zeitraum, desto höher sind die Geschwindigkeit und der Impuls des ausströmenden Arbeitsmediums und damit die Wirkung der Druckwelle.

[0066] In Ausführungsformen sind die folgenden Parameter realisiert: Druck: 100 bar bis 300 bar Volumen: 3 Liter bis 15 Liter Auslassfläche: 50 cm<2>bis 320 cm<2>(= Durchm. ca. 80-200 mm) Öffnungsgeschwindigkeit: 15 m/s bis 40 m/s Hub: 50 mm bis 100 mm

[0067] In Ausführungsformen sind die folgenden Parameter realisiert: Druck: mehr als 120 bar Volumen: 4 Liter Auslassfläche: 80 cm<2>(entspricht einem Durchmesser von ca. 100 mm) Öffnungsgeschwindigkeit: mehr als 15 m/s Hub: 60 mm

[0068] In Ausführungsformen sind die folgenden Parameter realisiert: Druck: 250 bar bis 300 bar, insbesondere 280 bar Volumen: 8 Liter bis 12 Liter, insbesondere 10 Liter Auslassfläche: 150 cm<2>bis 210 cm<2>, insbesondere 180 cm<2>(entspricht einem Durchmesser von ca. 150 mm) Öffnungs geschwindigkeit: mehr als 25 m/s Hub: 60 mm bis 90 mm, insbesondere 75 mm

[0069] In Ausführungsformen sind die folgenden Parameter realisiert: Druck: 250 bar bis 300 bar, insbesondere 280 bar Volumen: 4 Liter bis 6 Liter, insbesondere 5 Liter Auslassfläche 60 cm<2>bis 80 cm<2>, insbesondere 70 cm<2>(entspricht einem Durchmesser von ca. 95 mm) Öffnungs geschwindigkeit: mehr als 20 m/s Hub: 50 mm bis 70 mm, insbesondere 60 mm

[0070] In allen Ausführungsformen kann eine Aufheizung des Arbeitsmediums auf 150 Grad Celsius bis 250 Grad Celsius, insbesondere auf 230 Grad Celsius, realisiert sein.

[0071] Die Öffnungsbewegung des Verschlusselements 9 wird bewirkt durch eine aktive Gasfeder oder pneumatischen Aktuator 4b. Diese weist einen zylindrischen Arbeitsraum 43 mit einem darin bewegten Kolben 93 auf, dessen Bewegung mit der Bewegung des Verschlusselements 9 gekoppelt ist, insbesondere indem sie fest miteinander verbunden, insbesondere einteilig ausgebildet sind. In den Ausführungsformen derFiguren 1und2geschieht die Kopplung durch ein Kolbenverbindungselement 94. In derFigur 1ist dies eine Kolbenstange, in derFigur2ist dies ein Hohlzylinder.

[0072] Der Kolben 93 teilt den Arbeitsraum 43 in eine erstes Volumen 41 und ein zweites Volumen 42 auf. Zwischen einer Zylinderinnenwand 44 des Arbeitsraums 43 und dem Kolben 93 liegt keine Dichtung vor. Es kann insbesondere auch ein kleiner Spalt vorliegen, im Folgenden Kolbenspalt 96 genannt. Dieser erlaubt einen Gasaustausch zwischen den beiden Volumina und wirkt dabei insbesondere als Drossel. In anderen Ausführungsformen kann eine separate Leitung zwischen dem ersten Volumen 41 und dem zweiten Volumen 42 angeordnet sein, und eine Drossel aufweisen, welche zusätzlich oder alternativ zum Kolbenspalt 96 den Gasaustausch zulässt. Eine solche Drossel kann auch als Kolbendrossel 100 durch eine oder mehrere Bohrungen durch den Kolben 93 realisiert sein, welche somit ebenfalls einen Gasaustausch zwischen den beiden Volumina erlaubt.

[0073] Ein Gasdruck des Steuermediums im ersten Volumen 41 bewirkt eine Kraft entgegen der Richtung der Öffnungsbewegung des Verschlusselements 9, wobei eine dabei wirksame Fläche eine erste Kolbenfläche 91 ist.

[0074] Ein Gasdruck des Steuermediums im zweiten Volumen 42 bewirkt eine Kraft in Richtung der Öffnungsbewegung des Verschlusselements 9, wobei eine dabei wirksame Fläche eine zweite Kolbenfläche 92 ist.

[0075] Dabei ist die zweite Kolbenfläche 92 kleiner als die erste Kolbenfläche 91, bsw. mindestens um fünf oder zehn oder zwanzig Prozent kleiner.

[0076] Der Kolben 93 weist ein Kolben-Verschlusselement 95 auf, welches im Verlauf der Öffnungsbewegung einen Zylinder-Ein/Auslass 45 oder Ein/Auslass-Öffnung des ersten Volumens 41 verschliesst. Der Zylinder-Ein/Auslass 45 ist hier konzentrisch zum Arbeitsraum 43 gezeichnet, könnte alternativ aber auch seitlich angeordnet sein. Durch das Verschliessen des Zylinder-Ein/Auslasses 45 wird ein Abbremsen respektive eine Endlagendämpfung der Öffnungsbewegung bewirkt. Gleichzeitig wird auch das Pressluftventil 49 vor einem Druckstoss durch die Pressluft-Füllleitung 48 geschützt.

[0077] Der Zylinder-Ein/Auslass 45 kann durch ein Zylinder-Ablassventil 46 geöffnet werden. Das Steuermedium fliesst beispielsweise durch eine Ablass- oder Entlüftungsleitung 102 ab. Das Zylinder-Ablassventil 46 kann einen relativ grossen Ventilquerschnitt aufweisen, verglichen mit einer Füllleitung. Damit ist eine schlagartige Druckreduktion im ersten Volumen 41 realisierbar. Das Zylinder-Ablassventil 46 wird durch einen Druck in einer Pressluft-Füllleitung 48 geschlossen gehalten. Durch Öffnen eines Ablass-Pilotventils 47 kann dieser Druck reduziert werden. Durch das Öffnen des Ablass-Pilotventils wird also die Öffnungsbewegung des Verschlusselements ausgelöst.

[0078] Das Zylinder-Ablassventil 46 ist beispielhaft ein Sitzventil mit einem bewegbaren Absperrkörper. Der Absperrkörper weist eine Kolbenfläche 52 auf, an welcher er mit der Druckluft aus der Pressluft-Füllleitung 48 in einem Ablassventil-Volumen 51 beaufschlagt wird. Eine Ventilfläche 53, welche mit dem Druck im Zylinder-Ein/Auslass 45 beaufschlagt ist, ist kleiner als die Kolbenfläche 52. Die Kräfte auf die Kolbenfläche 52 und die Ventilfläche 53 sind einander entgegengesetzt. Wenn das Ablass-Pilotventil 47 geschlossen ist, ist der Gasdruck an den beiden Flächen derselbe, und die Kraft auf die Kolbenfläche 52 höher als jene auf die Ventilfläche 53, wodurch der Absperrkörper respektive das Zylinder-Ablassventil 46 in der geschlossenen Stellung gehalten wird.

[0079] Die Pressluft-Füllleitung 48 speist auch, über einen Abschnitt 101 der Pressluft-Füllleitung 48, das erste Volumen 41. Die Pressluft-Füllleitung 48 wiederum ist über ein Pressluftventil 49 gespeist.

[0080] Eine Belüftungsleitung 97 bewirkt einen Druckausgleich zwischen der Umgebungsluft und einem Zwischenzylinder. Der Zwischenzylinder liegt zwischen einem hinteren Ende des Verschlusselements 9 und der aktiven Gasfeder respektive dem pneumatischen Aktuator 4b.

[0081] In derVarianteder Ausführungsform derFigur 1sind der Arbeitsraum 43 und der Kolben 93 kompakt realisiert. Die gleiche Funktionsweise kann aber auch mit separaten ersten und zweiten Volumina und mit getrennten Kolben mit unterschiedlichen Kolbenflächen realisiert werden. Dabei ist eine Leitung mit einer Drossel zwischen den beiden Volumina angeordnet und sind die Bewegungen der beiden Kolben mechanisch gekoppelt. Das heisst, das eine Linearbewegung eines der beiden Kolben immer auch eine Linearbewegung des anderen Kolbens bedingt.

[0082] In den Ausführungsformen derFigur 1und derFigur 2kann ein Kolbenweg beispielsweise zwischen 20 mm und 150 mm betragen, insbesondere zwischen 30 mm und 80 mm. Ein Durchmesser des Kolbens kann beispielsweise zwischen 20 mm und 200 mm betragen, insbesondere zwischen 40 mm und 120 mm.

[0083] In Ausführungsformen liegt ein Heizelement 99 vor. Damit kann das unter Druck stehende Arbeitsmedium in der Druckkammer 2 aufgeheizt werden. Dadurch kann die Energie der erzeugten Druckwelle erhöht werden.

[0084] DieFiguren 1und2zeigen den pneumatischen Aktuator 4b in Kombination mit einem Druckwellengenerator 1.

[0085] Im Betrieb dieser Variante können die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: • Öffnen des Pressluftventils 49 bei geschlossenem Ablass-Pilotventil 47. Dies hat folgende Auswirkungen: Der Druck in der Pressluft-Füllleitung 48 (z.B. 70 bar) schliesst das Zylinder-Ablassventil 46. Durch die Pressluft-Füllleitung 48 wird das erste Volumen 41 mit Pressluft beaufschlagt. Durch den Kolbenspalt 96 wird auch das zweite Volumen 42 beaufschlagt, wobei mit der Zeit in beiden Volumina derselbe Druck vorliegt. Weil die erste Kolbenfläche 91 grösser als die zweite Kolbenfläche 92 ist, wird der Kolben 93 und damit der Verschlusselement 9 in eine geschlossene Stellung (entgegen der Richtung der Öffnungsbewegung) bewegt. • Schliessen des Pressluftventils 49. Das Verschlusselement 9 bleibt in der geschlossenen Stellung. • Öffnen des Arbeitsmediumventils 10 und dadurch Befüllen der Druckkammer 2. • Auslösen der Öffnungsbewegung durch Öffnen des Zylinder-Ablassventils 46, was insbesondere durch Öffnen des Ablass-Pilotventils 47 und Reduktion des Drucks in der Pressluft-Füllleitung 48 geschehen kann. Durch das Öffnen des Zylinder-Ablassventils 46 fällt der Druck im ersten Volumen 41 ab. Der Druck im zweiten Volumen 42 fällt ebenfalls ab, aber wegen der Drosselwirkung des Kolbenspalts 96 langsamer als im ersten Volumen 41. Dadurch wiederum wird die Kraft auf die zweite Kolbenfläche 92 grösser als die Kraft auf die erste Kolbenfläche 91. Dies bewirkt eine Bewegung des Kolbens 93 und damit die Öffnungsbewegung des Verschlusselements 9. • Bevor der Kolben 93 oder das Verschlusselement 9 an einen Anschlag geraten, verschliesst das Kolben-Verschlusselement 95 den Zylinder-Ein/Auslass 45. Die im (nun kleineren) ersten Volumen 41 verbleibende Luft wird komprimiert und bremst die Bewegung des Kolbens 93 und des Verschlusselements 9. Es wird verhindert, dass das Pressluftventil 49 durch eine Druckspitze beansprucht wird. • Das Arbeitsmedium strömt aus der Öffnung, die durch das Verschlusselement 9 freigegeben worden ist, aus. • Schliessen des Zylinder-Ablassventils 46, insbesondere durch Schliessen des Ablass-Pilotventils 47. Dies kann geschehen, indem eine Kolbenfläche, über welche die Druckluft in der Pressluft-Füllleitung 48 das Zylinder-Ablassventil 46 respektive seinen Absperrkörper in die geschlossene Stellung drückt, grösser ist als eine Fläche, an welcher die Druckluft in Gegenrichtung auf das Zylinder-Ablassventil 46 respektive seinen Absperrkörper wirkt. Nach dem Schliessen des Zylinder-Ablassventils 46 kann der Druck im ersten Volumen 41 noch ausreichend hoch sein (z.B. 20 bar), um auch nach einem Druckausgleich mit dem zweiten Volumen 42 den Kolben 93 zurück zu bewegen und damit das Verschlusselement 9 in die geschlossene Stellung zu bringen. • Anschliessend kann mit dem Öffnen des Pressluftventils 49 das Verfahren erneut begonnen werden.

[0086] Bei Verwendung des pneumatischen Aktuators 4b wie oben beschrieben geschieht Bewegen des Verschlusselements in die Öffnungsrichtung durch die Bewegung des pneumatischen Aktuators in die zweite Richtung. Das Bewegen des Verschlusselements in die Schliessrichtung geschieht durch die Bewegung des pneumatischen Aktuators in die erste Richtung.

[0087] Figur 2zeigt eine Ausführungsform mit einem zu dem von derFigur 1verschiedenen alternativen pneumatischen Aktuator 4b. Es kann der gesamte in derFigur 2gezeigte pneumatische Aktuator oder es können auch nur einzelne Elemente, beispielsweise • eine Kolbendrossel 100 und/oder • ein Verschlusselement 9 mit Hohlzylinder anstelle der Kolbenstange als Kolbenverbindungselement 94 und/oder • ein Zylinder-Ablassventil 46 mit einem Abschnitt 101 der Pressluft-Füllleitung mit einem Druckwellengenerator 1 gemässFigur 1kombiniert sein. Ferner kann die Ausführungsform auch ein Heizelement 99 aufweisen (nicht eingezeichnet).

[0088] Die Funktionsweise ist grundsätzlich gleich wie jene der Ausführungsform derFigur1, mit den folgenden Unterschieden in der Realisierung einzelner Elemente: Das Kolbenverbindungselement 94. welches den Kolben 93 mit dem Verschlusselement 9 verbindet, ist durch einen Hohlzylinder gebildet. Der Kolben 93 umschliesst eine hintere Verschlussführung 98, die als allgemeiner Zylinder, insbesondere als Kreiszylinder ausgebildet sein kann. und ist linear entlang derselben in Bewegungsrichtung bewegbar. Das Kolbenverbindungselement 94 umgibt das Lagerelement 14, welches fest mit einem Gehäuse 16 verbunden ist. Das zweite Volumen 42 liegt zwischen der hinteren Verschlussführung, dem Kolben 93 und der Innenseite des Hohlzylinders respektive des Kolbenverbindungselements 94.

[0089] Die Drossel zwischen dem ersten Volumen 41 und dem zweiten Volumen 42 ist als Kolbendrossel 100 durch eine oder mehrere Bohrungen durch den Kolben 93 realisiert. Zusätzlich oder alternativ kann aber auch die Funktion der Kolbendrossel durch einen Spalt zwischen Kolben 93 und hinterer Verschlussführung 98 wahrgenommen werden.

[0090] Der Abschnitt 101 der Pressluft-Füllleitung 48, durch welchen das erste Volumen 41 mit dem Steuermedium versorgt wird, verläuft nicht durch das Gehäuse 16 sondern durch den Absperrkörper des Zylinder-Ablassventils 46, beispielsweise als Bohrung, und kann auch Kolbendrossel des Zylinder-Ablassventils 46 genannt werden. Somit wird das erste Volumen 41 via das Ablassventil-Volumen 51 mit dem Steuermedium versorgt.

[0091] Es kann auf eine Endlagendämpfung verzichtet werden. Wenn in der Ausführungsform der Figur 5 eine Endlagendämpfung realisiert werden soll, kann dies wie in derFigur 1durch ein vorstehendes Kolben-Verschlusselement 95 geschehen, welche in den Zylinder-Ein/Auslass 45 einfährt, oder indem der Zylinder-Ein/Auslass 45 seitlich in das erste Volumen 41 hineingeführt ist, und verschlossen wird, indem sich der Kolben 93 bei der Öffnungsbewegung über den Zylinder-Ein/Auslass 45 schiebt.

[0092] In Ausführungsformen (nicht dargestellt) sind zwei oder drei oder mehr Verschlusselemente 9 parallel zueinander angeordnet, um eine gesamte Auslassfläche zu erhöhen. Sie können synchron zueinander respektive gleichzeitig ausgelöst werden. um eine Druckwelle höherer Energie als mit einem einzelnen Verschlusselement 9 zu erzeugen. Dabei sind mehrere Verschlusselemente mit einer einzigen Druckkammer 2 verbunden und werden von einem einzigen pneumatischen Aktuator betätigt. Eine solche parallele Anordnung von Verschlusselementen 9 kann auch mit Druckwellengeneratoren realisiert werden, welche Explosionen zum Erzeugen des Drucks in der Druckkammer und/oder zum Antreiben des Verschlusselementes verwenden.

[0093] Eine Steuerung 20 ist zur Durchführung der beschriebenen Verfahrensschritte eingerichtet. Dazu ist die Steuerung 20 zum Ansteuern des Pressluftventils 49, des Arbeitsmediumventils 10 und des Zylinder-Ablassventils 46 eingerichtet. Das Zylinder-Ablassventils 46 kann mittels des Ablass-Pilotventils 47 angesteuert sein.

Claims (16)

1. Verfahren zum Betreiben eines Druckwellengenerators(1) mit einer Druckkammer (2), wobei der Druckwellengenerator (1) aufweist • ein Verschlusselement (9), welches in einer Schliessstellung die Druckkammer (2) gegenüber einem Auslass (14) verschliesst und in einer Öffnungsstellung ein Ausströmen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer (2) in den Auslass (15) ermöglicht; • einen Aktuator, durch welchen das Verschlusselement (9) von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und insbesondere auch von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist; wobei das Verfahren die wiederholte Durchführung der folgenden Schritte aufweist: • Befüllen der Druckkammer (2) mit einem gasförmigen Arbeitsmedium mit einem Druck von über hundert bar; • Bewegen des Aktuators und dadurch Bewegen des Verschlusselements (9) in eine Öffnungsrichtung zum Öffnen der Druckkammer (2) bezüglich eines Auslasses (15), und Ablassen des unter Druck stehenden Arbeitsmediums aus der Druckkammer (2) durch den Auslass (15) innerhalb einer Ablasszeitdauer von weniger als fünfzehn Millisekunden.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, wobei ein Volumen der Druckkammer (2) mehr als drei Liter, insbesondere mehr als vier Liter, insbesondere mehr als fünf Liter beträgt.

3. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fläche an der engsten Stelle des Auslasses (15) mehr als zwanzig Quadratzentimeter. insbesondere mehr als achtzig Quadratzentimeter, insbesondere mehr als hundertachtzig Quadratzentimeter beträgt.

4. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Öffnungsgeschwindigkeit des Verschlusselementes (9) mehr als zehn Meter/Sekunde, insbesondere mehr als zwanzig Meter/Sekunde, insbesondere mindestens dreissig Meter/Sekunde beträgt.

5. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Hub des Verschlusselements (9) bei der Öffnungs- und Schliessbewegung zwischen dreissig und hundertfünfzig Millimeter, insbesondere zwischen vierzig und hundert Millimeter, insbesondere zwischen fünfzig und achtzig Millimeter beträgt.

6. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Befüllen der Druckkammer (2) mit dem Arbeitsmedium mit einem Druck von mehr als hundertfünfzig bar, insbesondere von mehr als zweihundert bar geschieht.

7. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ablasszeitdauer weniger als fünf Millisekunden, insbesondere weniger als drei Millisekunden beträgt.

8. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Arbeitsmedium eines ist von Luft, Stickstoff oder Dampf, insbesondere überhitzter Dampf oder Sattdampf.

9. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend den nach dem Befüllen und vor dem Öffnen der Druckkammer ausgeführten Schritt: • Aufheizen des in der Druckkammer befindlichen Arbeitsmediums, insbesondere auf 150 Grad Celsius bis 250 Grad Celsius, insbesondere auf 230 Grad Celsius.

10. Verfahren gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,unter Verwendungeines pneumatischen Aktuators(4b), welcher aufweist • eine erste Kolbenfläche (91) welche gegen ein gasförmiges Steuermedium in einem ersten Volumen (41) wirkt, wobei ein Druck im ersten Volumen (41) auf die erste Kolbenfläche (91) eine Aktuatorkraft in eine erste Richtung bewirkt; • eine zweite Kolbenfläche (92) welche gegen das Steuermedium in einem zweiten Volumen (42) wirkt, wobei ein Druck im zweiten Volumen (42) auf die zweite Kolbenfläche (92) eine Aktuatorkraft in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Richtung bewirkt; wobei das Verschlusselement (9) durch den pneumatischen Aktuator (4b) von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und insbesondere auch von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist; wobei das Verfahren zum Öffnen der Druckkammer (2) die folgenden Schritte aufweist: • Ablassen mindestens eines Teils des Steuermediums aus dem ersten Volumen (41), insbesondere durch Öffnen einer Ein/Auslass-Öffnung des ersten Volumens (41), und dadurch Öffnen der Druckkammer (2); • durch einen rascheren Druckabfall im ersten Volumen (41) als im zweiten Volumen (42), Bewegen des Aktuators in die zweite Richtung und dadurch Bewegen, des Verschlusselements (9) in eine Öffnungsrichtung zum Öffnen der Druckkammer (2) bezüglich eines Auslasses (15), und Ablassen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer (2) durch den Auslass (15).

11. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9,unter Verwendung einespneumatischen Aktuators(4b), welcher aufweist • eine erste Kolbenfläche (91) welche gegen ein gasförmiges Steuermedium in einem ersten Volumen (41) wirkt, wobei ein Druck im ersten Volumen (41) auf die erste Kolbenfläche (91) eine Aktuatorkraft in eine erste Richtung bewirkt; • eine zweite Kolbenfläche (92) welche gegen das Steuermedium in einem zweiten Volumen (42) wirkt, wobei ein Druck im zweiten Volumen (42) auf die zweite Kolbenfläche (92) eine Aktuatorkraft in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Richtung bewirkt; wobei das Verschlusselement (9) durch den pneumatischen Aktuator (4b) von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und insbesondere auch von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist; wobei das Verfahren die wiederholte Durchführung der folgenden Schritte aufweist: • Füllen des ersten Volumens (41) mit einem unter Druck stehenden gasförmigen Steuermedium, insbesondere mittels eines Füllventils, beispielsweise eines Pressluftventils (49); • Druckausgleich zwischen dem ersten Volumen (41) und dem zweiten Volumen (42) durch eine Drossel und dadurch, aufgrund einer Flächendifferenz der ersten Kolbenfläche (91) und der zweiten Kolbenfläche (92), Bewegen des Aktuators in die erste Richtung und dadurch Bewegen eines Verschlusselements (9) in eine Schliessrichtung und Verschliessen der Druckkammer (2); • Befüllen der Druckkammer (2) mit einem gasförmigen Arbeitsmedium; • Ablassen mindestens eines Teils des Steuermediums aus dem ersten Volumen (41), insbesondere durch Öffnen einer Ein/Auslass-Öffnung des ersten Volumens (41), und dadurch Öffnen der Druckkammer (2); • durch einen rascheren Druckabfall im ersten Volumen (41) als im zweiten Volumen (42). Bewegen des Aktuators in die zweite Richtung und dadurch Bewegen, des Verschlusselements (9) in eine Öffnungsrichtung zum Öffnen der Druckkammer (2) bezüglich eines Auslasses (15), und Ablassen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer (2) durch den Auslass (15).

12. Druckwellengenerator (1)zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Druckkammer (2), sowie • ein Verschlusselement (9), welches in einer Schliessstellung die Druckkammer (2) gegenüber einem Auslass (14) verschliesst und in einer Öffnungsstellung ein Ausströmen des Arbeitsmediums aus der Druckkammer (2) in den Auslass (15) ermöglicht; • einen Aktuator, durch welchen das Verschlusselement (9) von der Schliessstellung in die Öffnungsstellung bringbar ist und von der Öffnungsstellung in die Schliessstellung bringbar ist; • wobei einVolumender Druckkammer (2) mehr als drei Liter, insbesondere mehr als vier Liter, insbesondere mehr als fünf Liter beträgt; • wobei eine Fläche an derengsten Stelledes Auslasses (15) mehr als zwanzig Quadratzentimeter, insbesondere mehr als achtzig Quadratzentimeter, insbesondere mehr als hundertachtzig Quadratzentimeter beträgt; • wobei einHubdes Verschlusselements (9) bei der Öffnungs- und Schliessbewegung zwischen dreissig und hundertfünfzig Millimeter, insbesondere zwischen vierzig und hundert Millimeter, insbesondere zwischen fünfzig und achtzig Millimeter beträgt.

13. Druckwellengenerator (1) gemäss Anspruch 12, wobei eine Verschlussfläche einer Verschlussöffnung, welche durch das Verschlusselement (9) jeweils verschlossen und geöffnet wird, mindestens so gross ist wie die Fläche an der engsten Stelle des Auslasses, insbesondere mindestens zehn Prozent grösser als die Fläche an der engsten Stelle des Auslasses.

14. Druckwellengenerator (1) gemäss Anspruch 12 oder 13, wobei das Verschlusselement (9) hohlzylindrisch ist und zum Schliessen respektive Öffnen einer Verschlussöffnung entsprechend einer Zylinderfläche angeordnet ist.

15. Druckwellengenerator (1) gemäss einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei bei einer Öffnungsbewegung des Verschlusselementes (9) ausgehend von einer Endlage, in welcher das Verschlusselement (9) die Verschlussöffnung verschliesst, das Verschlusselement die Verschlussöffnung erst nach Zurücklegen eines minimalen Weges öffnet, der von Null verschieden ist, insbesondere wobei dieser Weg mehr als fünf Millimeter oder mehr als acht Millimeter beträgt.

16. Druckwellengenerator (1) gemäss einem der Ansprüche 12 bis 15, aufweisend eine Steuerung (20), welche dazu eingerichtet ist, den Druckwellengenerator (1) zur Ausführung des Verfahrens gemäss mindestens einem der Verfahrensansprüche 1 bis 11 anzusteuern.