CN114667463A - 压力波发生器和用于运行压力波发生器的方法 - Google Patents

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Han SiLuge
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Abstract

一种用于运行具有压力腔室(2)的压力波发生器(1)的方法，其中，压力波发生器(1)具有：封闭元件(9)，该封闭元件在关闭位置相对于出口(14)封闭压力腔室(2)，并在打开位置实现工作介质从压力腔室(2)中流出到出口(15)中；促动器，通过该促动器，封闭元件(9)可从关闭位置带到打开位置，并且尤其也可从打开位置带到关闭位置；该方法具有以下步骤的重复执行：以压力超过一百巴的气态工作介质填充压力腔室(2)；移动促动器，并由此沿打开方向移动封闭元件(9)，用于相对于出口(15)打开压力腔室(2)，并且在小于十五毫秒的排出时间段内，通过出口(15)从压力腔室(2)中排出处于压力下的工作介质。

Description

压力波发生器和用于运行压力波发生器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于产生高强度的压力脉冲的装置和方法。本发明尤其涉及一种根据独立权利要求的前序部分的压力波发生器和用于运行压力波发生器的方法。
背景技术
在压力波发生器中，如在WO 2007/028264中和尤其在WO 2010/025574中所描述的那样，辅助爆炸和主爆炸在彼此分开的腔室中被点燃。辅助爆炸用于直接地或经由其他锁定机构释放主爆炸腔室的闭锁件，使得随后的主爆炸不以全力作用于闭锁件上并相应地损害或破坏该闭锁件。在辅助爆炸和主爆炸之间相应地发生爆炸延迟。这样的延迟例如借助于延迟管线(在其中爆炸从辅助腔室传导到主腔室中)进行，或者借助于延迟点火在两个腔室中经由分开的存在于腔室中的点火装置进行。
存在一种简化的压力波发生器的需求。
发明内容
因此，本发明的一个可能的目的是，提供一种相对于已知设备简化的压力波发生器。
本发明的另一个可能的目的是，提供一种压力波发生器，其与已知设备相比更坚固和/或更耐用。
这些目的中的至少一个通过根据权利要求的压力波发生器和用于运行压力波发生器的方法来实现。
该方法用于运行具有压力腔室的压力波发生器，其中，压力波发生器具有：
• 封闭元件，其在关闭位置相对于出口封闭压力腔室，并在打开位置实现工作介质从压力腔室中流出到出口中；
• 促动器，通过该促动器，封闭元件可从关闭位置带到打开位置，并且尤其也可从打开位置带到关闭位置；
其中，该方法具有以下步骤的重复执行：
• 以压力超过一百巴的气态工作介质填充压力腔室；
• 移动促动器，并由此沿打开方向移动封闭元件，用于相对于出口打开压力腔室，并且在小于十五毫秒的排出时间段内，通过出口从压力腔室中排出处于压力下的工作介质。
在排出时间段内，压力腔室中的压力降至环境压力。
在一些实施方式中，压力腔室的容积大于三升、尤其大于四升、尤其大于五升。
在一些实施方式中，在出口的最窄部位处的面积大于二十平方厘米、尤其大于八十平方厘米、尤其大于一百八十平方厘米。
在圆形出口的情况下，最窄部位处的面积的所述值，关于其直径和圆角，对应于直径大于五厘米、尤其大于十厘米、尤其大于十五厘米。
在一些实施方式中，封闭元件的打开速度大于十米/秒、尤其大于二十米/秒、尤其至少三十米/秒。
在一些实施方式中，在打开和关闭运动时封闭元件的行程在三十和一百五十毫米之间、尤其在四十和一百毫米之间、尤其在五十和八十毫米之间。
在一些实施方式中，以压力大于一百五十巴、尤其大于两百巴的工作介质填充压力腔室。
在一些实施方式中，排出时间段小于十毫秒、尤其小于五毫秒、尤其小于三毫秒。
在一些实施方式中，工作介质是空气、氮气和蒸汽中的一种，尤其过热的蒸汽或饱和蒸汽。
在一些实施方式中，该方法具有在填充压力腔室之后和打开压力腔室之前实施的以下步骤：
• 尤其在流经与压力腔室连接的循环管线时，加热位于压力腔室中的工作介质，尤其其中，工作介质借助于循环风扇被输送通过循环管线。
在一些实施方式中，该方法具有在填充压力腔室期间实施的以下步骤：
• 加热供应给压力腔室的工作介质，尤其在其流经工作介质填充管线时加热。
在一些实施方式中，工作介质被加热到150摄氏度到250摄氏度、尤其230摄氏度，或者加热到200摄氏度到450摄氏度、尤其250摄氏度的温度。相对来看，该加热例如可以以超过100摄氏度、尤其超过200摄氏度、尤其超过300摄氏度、有时也超过400摄氏度的温度差进行。该加热例如可以使用电加热元件进行。所流出的工作介质的流出速度和因此其冲量随着温度的平方根而增加。
加热工作介质的另一个效果是，可以防止工作介质在从压力腔室中流出时过度冷却。工作介质在流出时松弛到环境压力，并且由此可以(根据情况和根据存在何种工作介质)冷却到低于其液化温度的温度。由此，射流(Strahl)在离开之后以最大音速传播，这限制了设备的效果。
在一些实施方式中，存在布置用于加热位于压力腔室中的工作介质的加热器、尤其电加热器。
在一些实施方式中，存在布置用于加热工作介质填充管线中的工作介质的加热器。
在一些实施方式中，加热器是热交换器，其尤其具有热交换器元件，尤其具有电加热的热交换器元件。
在一些实施方式中，该方法使用气动促动器进行，该促动器具有：
• 第一活塞表面，其作用在第一容积中的气态控制介质上，其中，第一容积中的压力在第一活塞表面上引起沿第一方向的促动器力；
• 第二活塞表面，其作用在第二容积中的控制介质上，其中，第二容积中的压力在第二活塞表面上引起沿与第一方向相反的第二方向的促动器力；
其中，封闭元件可通过气动促动器从关闭位置带到打开位置，并且尤其也可从打开位置带到关闭位置；
其中，该方法为了打开压力腔室具有以下步骤：
• 尤其通过打开第一容积的入口开口/出口开口，从第一容积中排出控制介质的至少一部分，并且由此打开压力腔室；
• 通过在第一容积中比在第二容积中更快的压力下降，使促动器沿第二方向移动，并由此使封闭元件沿打开方向移动，用于相对于出口打开压力腔室，并通过出口从压力腔室中排出工作介质。
在一些实施方式中，该方法使用气动促动器执行，该促动器具有：
• 第一活塞表面，其作用在第一容积中的气态控制介质上，其中，第一容积中的压力在第一活塞表面上引起沿第一方向的促动器力；
• 第二活塞表面，其作用在第二容积中的控制介质上，其中，第二容积中的压力在第二活塞表面上引起沿与第一方向相反的第二方向的促动器力。
在此，封闭元件可通过气动促动器从关闭位置带到打开位置，并且尤其也可从打开位置带到关闭位置。
该方法具有以下步骤的重复执行：
a) 尤其借助于填充阀、例如压缩空气阀以处于压力下的气态控制介质填充第一容积；
b) 通过节流件在第一容积和第二容积之间进行压力平衡，并且由此由于第一活塞表面和第二活塞表面的面积差，使促动器沿第一方向移动，并且由此使封闭元件沿关闭方向移动，并且封闭压力腔室；
c) 以气态工作介质填充压力腔室；
d) 尤其通过打开第一容积的入口开口/出口开口，从第一容积中排出控制介质的至少一部分，并且由此打开压力腔室；
e) 通过在第一容积中比在第二容积中更快的压力下降，使促动器沿第二方向移动，并由此使封闭元件沿打开方向移动，用于相对于出口打开压力腔室，并通过出口从压力腔室中排出工作介质。
步骤a)、b)和c)可以同时进行，或在时间上重叠地进行。步骤d)通常在步骤a)、b)和c)之后进行。在步骤d)中，通过打开入口开口/出口开口而触发的压力腔室的打开，直接过渡到步骤e)中。
在一些实施方式中，在触发封闭元件的打开运动(例如通过操纵排出电磁阀)与封闭元件的最大程度的打开之间的时间段处于20毫秒到120毫秒、尤其在40毫秒和60毫秒之间的范围内。
在一些实施方式中，用于打开封闭元件的时间段在此小于十毫秒、尤其小于五毫秒、尤其小于三毫秒。该时间段可以基本上等于排出时间段。
根据第一方面的压力波发生器用于执行上述方法。该压力波发生器具有压力腔室，以及
• 封闭元件，其在关闭位置相对于出口封闭压力腔室，并在打开位置实现工作介质从压力腔室中流出到出口中；
• 促动器，通过该促动器，封闭元件可从关闭位置带到打开位置，并且可从打开位置带到关闭位置；
• 其中，压力腔室的容积大于三升、尤其大于四升、尤其大于五升；
• 其中，压力腔室的容积尤其小于十五升；
• 其中，在出口的最窄部位处的面积超过二十平方厘米、尤其超过八十平方厘米、尤其超过一百八十平方厘米；
• 其中，封闭元件在打开和封闭运动时的行程在三十和一百五十毫米之间、尤其在四十和一百毫米之间、尤其在五十和八十毫米之间。
这允许借助于压力波发生器产生离开射流，该离开射流在自由空间中射流自由膨胀之后在那里产生尽可能大的最大压力或尽可能大的力。为此，使借助于压力波发生器产生的质量流量尽可能大。质量流量与工作介质的密度和离开速度以及离开开口的面积成比例。因此，从在压力腔室中的气态工作介质的预设填充压力出发，可以在上述限定的界限内确定参数的组合，该组合产生离开射流的最大压力。
在一些实施方式中，通过封闭元件分别封闭和打开的封闭开口的封闭面积至少与在出口的最窄部位处的面积一样大，尤其比在出口的最窄部位处的面积大至少百分之十。
这与阀形成最窄部位的常用阀不同。在最窄的横截面中，气体以音速流动。如果该部位不在出口的端部处，则在最窄部位之后出现超音速流动。这在出口中导致压缩冲击，由于所述压缩冲击而妨碍了设备的性能。通过在出口外进行离开射流的膨胀，防止了这种情况。
在一些实施方式中，封闭元件是空心柱状的，并且布置用于关闭或打开对应于柱体表面的封闭开口。
空心柱状的设计允许减小封闭元件的质量。此外，活塞的围绕空心柱状凹部的环形表面确定了反冲力，离开的气体利用该反冲力驱动活塞返回。在一些实施方式中，在横截面中观察，空心柱状凹部的面积大于封闭元件的面积的百分之二十五、尤其大于百分之五十。柱状封闭面允许封闭面的面积随着封闭运动而发生较大的变化。
在一些实施方式中，在封闭元件处的面积(处于压力下的工作介质在其处施加沿关闭方向作用到封闭元件上的力)的总和小于出口在通过封闭元件将出口封闭的部位处的横截面积的百分之十。
在实施方式中，第一容积的入口开口/出口开口的面积在两百平方毫米和五百平方毫米之间，或者最大为一千五百平方毫米。对于开口的圆形横截面，这对应于在十六毫米和二十五毫米之间的倒圆直径，或者最大为四十四毫米。因此可以足够快地清空第一容积，并且因此又可以进行相应快速的打开运动。事实证明，这个直径在总体上与第一活塞面积(即活塞在第一容积中的面积)无关。
在一些实施方式中，当封闭元件进行打开运动时，从封闭元件封闭封闭开口所在的端部位置开始，封闭元件在经过最小路程之后才打开封闭开口。该路程非零。尤其地，该路程大于五毫米，或大于八毫米。
根据第二方面的压力波发生器用于执行上述方法。该压力波发生器具有压力腔室，以及
• 封闭元件，其在关闭位置相对于出口封闭压力腔室，并在打开位置实现工作介质从压力腔室中流出到出口中；
• 促动器，通过该促动器，封闭元件可从关闭位置带到打开位置，并且可从打开位置带到关闭位置；
• 加热器，其布置成加热供应到压力腔室的工作介质或存在于压力腔室中的工作介质，尤其其中，加热器是电加热器。
气动促动器，尤其用于应用在压力波发生器中，其具有：
• 第一活塞表面，其作用在第一容积中的气态控制介质上，其中，第一容积中的压力在第一活塞表面上引起沿第一方向的促动器力；
• 第二活塞表面，其作用在第二容积中的控制介质上，其中，第二容积中的压力在第二活塞表面上引起沿与第一方向相反的第二方向的促动器力；
• 在第一容积和第二容积之间的节流件；
• 第一容积的入口开口/出口开口，用于将控制介质引入到第一容积中或者从第一容积中排出；
• 其中，第一活塞表面大于第二活塞表面。
在一些实施方式中，尤其通过封闭入口开口/出口开口，气动促动器具有端部位置阻尼。因此，入口开口/出口开口相对于第一容积封闭。
在一些实施方式中，活塞封闭元件布置用于封闭入口开口/出口开口。因此，端部位置阻尼可以通过活塞本身的元件以简单的方式实现。
在用于运行气动促动器的方法中，执行以下步骤：
• 尤其借助于填充阀、例如压缩空气阀以处于压力下的气态控制介质填充第一容积；
• 通过节流件在第一容积和第二容积之间进行压力平衡，并且由此由于第一活塞表面和第二活塞表面的面积差，使促动器沿第一方向移动；
• 尤其通过打开入口开口/出口开口，从第一容积中排出控制介质的至少一部分；
• 通过在第一容积中比在第二容积中更快的压力下降，使促动器沿第二方向移动。
因此可以利用简单的器件(仅填充阀和入口开口/出口开口)来实现促动器的往复运动。这一方面是在活塞表面之间的面积差的结果，并且另一方面是在两个容积之间的节流件的结果。
入口开口/出口开口可以设计得相对较大，以便在第一容积中引起快速的压力下降。
在一些实施方式中，活塞封闭元件还布置用于将控制介质填充管线相对于第一容积隔开。因此，可以避免在灌装管线中的高压力冲击。
在一些实施方式中，这两个容积实现为气缸的共同的工作空间的一部分，在该工作空间中布置有唯一的活塞，两个活塞表面构造在该活塞处。
因此，活塞相对于(现在共同的)气缸的密封不重要。活塞和气缸之间甚至可存在间隙。该间隙具有在两个容积之间的节流件的功能。即通过该间隙发生压力平衡。因此可以进一步简化结构。在该实施方式中，节流件即由在气缸和活塞之间的间隙形成。在此省去了活塞的其它常见的密封件。
在另一个实施方式中，两个容积和活塞表面位于分开的气缸中的分开的活塞处，并且两个分开的活塞机械地耦合，并且在此它们的运动也耦合。
在一些实施方式中，第一活塞表面和用于封闭入口开口/出口开口的活塞封闭元件构造在同一活塞处。因此，可以实现特别简单和可靠的结构。
在一些实施方式中，气动促动器具有气缸排出阀，用于通过打开入口开口/出口开口从第一容积快速地排出控制介质。气缸排出阀具有活塞表面和阀表面，在加载以控制介质时在该活塞表面处产生用于关闭气缸排出阀的力，在加载以控制介质时在该阀表面处产生沿气缸排出阀的打开方向的力，其中，阀表面小于活塞表面。因此，通过以相同的压力加载两个表面，气缸排出阀可以被带到并保持在关闭位置。
在一些实施方式中，气动促动器具有用于从排出阀容积中排出控制介质的排出先导阀，其中控制介质作用到活塞表面上。这可在两个表面上产生瞬间的、暂时的压力不平衡，由此打开气缸排出阀。
在一些实施方式中，控制介质填充管线布置用于以处于相同压力下的控制介质填充排出阀容积和第一容积。因此，一方面可以在两个容积中实现相同的压力，另一方面(通过将在两个容积之间的填充管线用作为节流件)实现暂时的不平衡。
控制介质中的压力例如在50和140巴之间、尤其在80巴和100巴之间。
在一些实施方式中，控制介质填充管线的区段(通过其以控制介质供应第一容积)伸延穿过气缸排出阀、尤其阀的闭塞体。例如，该区段是闭塞体中的通道，该通道在阀的关闭位置也允许少量流量通过阀。
在一些实施方式中，控制介质填充管线的区段(通过其以控制介质供应第一容积)伸延穿过压力波发生器的壳体。
在一些实施方式中，形成活塞的线性引导部，通过使活塞包围后部的封闭引导部，并且可沿着后部的封闭引导部沿运动方向线性运动，并且沿运动方向远离活塞延伸的空心柱状的活塞连接元件包围支承元件，该支承元件固定在后部的封闭引导部处。在此，第二容积在活塞、活塞连接元件的内侧、支承元件和后部的封闭引导部之间形成。通常，后部的封闭引导部与壳体固定地连接。
因此，作为空心柱状的活塞连接元件的延长部，空心柱状的元件可以被驱动，这在某些应用中是有利的。例如，这里描述的具有空心柱状的封闭元件的压力波发生器就是这种情况。
另外的优选的实施方式由从属权利要求得到。在此，方法权利要求的特征可适宜地与装置权利要求相组合，并且反之亦然。
尤其地，压力波发生器可以具有控制器，该控制器设立成操控压力波发生器，以实施根据方法权利要求中的至少一项所述的方法。该操控通过至少操控压力波发生器的阀来实现。
附图说明
下面依据在附图中示出的优选的实施例更详细地阐述本发明的主题。其中分别示意性地：
图1示出了穿过压力波发生器的纵剖面；
图2示出了穿过另一实施方式的纵剖面；以及
图3-4示出了具有用于加热工作介质的加热器的实施方式。
原则上，在附图中相同的部件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1和图2分别示出了具有压力腔室2的压力波发生器1。封闭元件9相对于出口15布置，用于封闭压力腔室2。
封闭元件9在支承元件14处引导，该支承元件允许封闭元件9的线性的打开运动和关闭运动。在图1的实施方式中，封闭元件9是空心柱状的并且具有活塞，该活塞引导穿过与壳体16固定连接的支承元件14。在图2的实施方式中，封闭元件9空心柱状地成形，并且包围与壳体16固定连接的支承元件14。由双箭头示出的移动方向通常等同于压力波发生器1的纵向方向，并且也等同于流出方向，工作介质沿该流出方向从出口15中流出。图1和图2示出了处于关闭位置的封闭元件9，即压力腔室2相对于出口15是关闭的。
出口15用于工作介质的指向排出或导出。因此可产生压力波。
在打开位置，封闭元件9释放封闭开口的封闭面。在关闭位置，封闭开口由封闭元件9封闭。在此，封闭面是柱状面。压力腔室2是环形的。压力腔室2包围封闭元件9。封闭开口从压力腔室2出发沿径向方向(相对于环形压力腔室2)向内引导。通过封闭开口离开的工作介质沿径向方向向内流动，并且然后沿轴向方向(又相对于环形压力腔室2)流动通过出口15。
在关闭状态下，封闭元件9贴靠在壳体16的阀座处。阀座可以设计有轴环，该轴环导致，当封闭元件从关闭位置的端部位置出发沿打开方向移动时，在经过封闭元件9的一定的路程之后，封闭开口才打开，并且工作介质可以流出。该路程绘出为轴环宽度77。由此，可以在封闭开口打开之前加速封闭元件9的移动，这又实现足够快速地打开封闭开口，以便允许工作介质突然流出。
封闭面积的大小大于出口的面积或出口面积，即出口过渡到自由空间中的横截面面积。尤其地，出口15对应于沿着工作介质从压力腔室2中出来的路程的最窄部位。这导致流出的工作介质在出口15中或在其之后不远处的速度最高。尤其地，流出的工作介质由此在最窄部位之后不远处，即在出口15之后才达到音速。这对于装置的运行是有利的。
第一填充管线或工作介质填充管线12布置用于以工作介质填充压力腔室2。其通过工作介质阀10供给。
在用于运行该装置的方法中
• 通过封闭元件9使压力腔室2相对于出口15关闭；
• 以受高压力的工作介质填充压力腔室2，即压力超过一百巴、尤其超过一百五十巴、尤其超过两百巴；
• 突然打开压力腔室2，使得储存在工作介质中的能量在尽可能短的时间段内转化成动能。该时间段越短，流出的工作介质的速度和冲量就越高，并且因此压力波的效果就越好。
在一些实施方式中，实现以下参数：
压力：100巴至300巴
容积：3升到15升
出口面积：50cm2至320cm2(=直径约80-200mm)
打开速度：15m/s至40m/s
行程：50mm至100mm。
在一些实施方式中，实现以下参数：
压力：大于120巴
容积：4升
出口面积：80cm2(对应于直径约100mm)
打开速度：大于15m/s
行程：60mm。
在一些实施方式中，实现以下参数：
压力：250巴至300巴、尤其280巴
容积：8升到12升、尤其10升
出口面积：150cm2到210cm2、尤其180cm2(对应于直径约150mm)
打开速度：大于25m/s
行程：60mm至90mm、尤其75mm。
在一些实施方式中，实现以下参数：
压力：250巴至300巴、尤其280巴
容积：4升到6升、尤其5升
出口面积：60cm2至80cm2、尤其70cm2(对应于直径约95mm)
打开速度：大于20m/s
行程：50mm至70mm、尤其60mm。
在所有实施方式中，可以实现将工作介质加热到150摄氏度到250摄氏度、尤其230摄氏度的温度，或者加热到200摄氏度到450摄氏度、尤其250摄氏度的温度。
封闭元件9的打开运动由主动气体弹簧或气动促动器4b引起。该主动气体弹簧或气动促动器具有柱状工作空间43，其中活塞93在其中运动，该活塞的运动与封闭元件9的运动耦合，尤其通过使它们牢固地相互连接，尤其一件式地构造。在图1和图2的实施方式中，通过活塞连接元件94进行耦合。在图1中这是活塞杆，在图2中这是空心柱体。
活塞93将工作空间43分成第一容积41和第二容积42。在工作空间43的气缸内壁44与活塞93之间不存在密封。尤其地，也可以存在较小的间隙，接下来称为活塞间隙96。该活塞间隙允许在两个容积之间的气体交换，并且在此尤其用作节流件。在其他实施方式中，可以在第一容积41和第二容积42之间布置单独的管线，并且可以具有节流件，该节流件附加于或备选于活塞间隙96允许气体交换。这样的节流件还可以通过穿过活塞93的一个或多个孔实现为活塞节流件100，该节流件因此也允许在两个容积之间的气体交换。
第一容积41中的控制介质的气压引起与封闭元件9的打开运动方向相反的力，其中，在此有效的表面是第一活塞表面91。
第二容积42中的控制介质的气压引起沿封闭元件9的打开运动方向的力，其中，在此有效的表面是第二活塞表面92。
在此，第二活塞表面92小于第一活塞表面91，例如至少小了百分之五或百分之十或百分之二十。
活塞93具有活塞封闭元件95，该活塞封闭元件在打开运动的过程中封闭第一容积41的气缸入口/气缸出口45或入口开口/出口开口。气缸入口/气缸出口45在此与工作空间43同心地示出，但备选地也可以侧向布置。通过封闭气缸入口/气缸出口45，引起打开运动的制动或端部位置阻尼。同时，也保护压缩空气阀49免受通过压缩空气填充管线48的压力冲击。
气缸入口/气缸出口45可以由气缸排出阀46打开。控制介质例如通过排放管线或通风管线102流出。气缸排出阀46与填充管线相比可以具有相对大的阀横截面。因此可实现第一容积41中的突然的压力降低。气缸排出阀46通过在压缩空气填充管线48中的压力保持关闭。通过打开排出先导阀47，可以降低该压力。通过打开排出先导阀，即触发封闭元件的打开运动。
气缸排出阀46例如是具有可移动的闭塞体的中心阀。闭塞体具有活塞表面52，闭塞体在该活塞表面处在排出阀容积51中被加载以来自压缩空气填充管线48的压缩空气。在气缸入口/气缸出口45中被加载以压力的阀表面53小于活塞表面52。活塞表面52和阀表面53上的力彼此相反。当排出先导阀47关闭时，两个表面处的气体压力相同，活塞表面52上的力大于阀表面53上的力，由此使闭塞体或气缸排出阀46保持在关闭的位置。
压缩空气填充管线48还经由压缩空气填充管线48的区段101供给第一容积41，压缩空气填充管线48又经由压缩空气阀49供给。
通风管线97引起环境空气和中间气缸之间的压力平衡。中间气缸位于封闭元件9的后端部和主动气体弹簧或气动促动器4b之间。
在图1的实施方式的变型方案中，工作空间43和活塞93紧凑地实现。但同样的功能方式也可以利用分开的第一和第二容积以及利用具有不同活塞面积的分开的活塞来实现。在此，在两个容积之间布置了具有节流件的管线，并且两个活塞的运动机械地耦合。这意味着，两个活塞中一个的线性运动总是也引起另一个活塞的线性运动。
在图1和图2的实施方式中，活塞行程例如可以在20mm和150mm之间、尤其在30mm和80mm之间。活塞的直径例如可以在20mm和200mm之间，尤其在40mm和120mm之间。
在一些实施方式中，存在加热元件99。因此可以加热压力腔室2中的处于压力下的工作介质。由此，可以提高所产生的压力波的能量。
图1和图2示出了与压力波发生器1组合的气动促动器4b。
在该变体方案的运行中，可以实施以下方法步骤：
• 在排出先导阀47关闭的情况下打开压缩空气阀49。这具有以下作用：压缩空气填充管线48中的压力(例如70巴)使气缸排出阀46关闭。通过压缩空气填充管线48，以压缩空气加载第一容积41。通过活塞间隙96，也加载第二容积42，其中，随着时间的推移，在两个容积中存在相同的压力。因为第一活塞表面91大于第二活塞表面92，活塞93和因此封闭元件9移动到关闭位置(与打开运动的方向相反)。
• 关闭压缩空气阀49。封闭元件9保持在关闭位置。
• 打开工作介质阀10，并由此填充压力腔室2。
• 通过打开气缸排出阀46来触发打开运动，这尤其可以通过打开排出先导阀47并降低压缩空气填充管线48中的压力来实现。通过打开气缸排出阀46，第一容积41中的压力下降。第二容积42中的压力也下降，但由于活塞间隙96的节流效果，比第一容积41中下降得更慢。由此，第二活塞表面92上的力又变得大于第一活塞表面91上的力。这引起活塞93的运动和因此封闭元件9的打开运动。
• 在活塞93或封闭元件9到达止挡部之前，活塞封闭元件95将气缸入口/气缸出口45封闭。保留在(现在更小的)第一容积41中的空气被压缩，并使活塞93和封闭元件9的运动制动。防止了压缩空气阀49受到压力峰值的应力。
• 工作介质从已被封闭元件9释放的开口中流出。
• 尤其通过关闭排出先导阀47，使气缸排出阀46关闭。这可以通过如下方式实现：压缩空气填充管线48中的压缩空气将气缸排出阀46或其闭塞体压到关闭位置的活塞表面大于压缩空气沿相反方向作用到气缸排出阀46或其闭塞体上的表面。在气缸排出阀46关闭之后，第一容积41中的压力仍然可以足够高(例如20巴)，以便在与第二容积42压力平衡之后也使活塞93返回运动，并且因此将封闭元件9带到关闭位置。
• 随后可以利用打开压缩空气阀49重新开始该方法。
当使用如上所述的气动促动器4b时，封闭元件沿打开方向的移动通过气动促动器沿第二方向的移动来实现。封闭元件沿关闭方向的移动通过气动促动器沿第一方向的移动来实现。
图2示出了一种具有与图1不同的备选的气动促动器4b的实施方式。其可以是图2中所示的整个气动促动器，或者也可以仅将个别元件，例如
• 活塞节流件100；和/或
• 封闭元件9，其具有空心柱体代替活塞杆作为活塞连接元件94；和/或
• 气缸排出阀46，其具有压缩空气填充管线的区段101
与根据图1的压力波发生器1组合。此外，该实施方式也可以具有加热元件99(未绘出)。
功能方式与图1的实施方式基本上相同，在个别元件的实现上具有以下区别：
将活塞93与封闭元件9连接的活塞连接元件94由空心柱体形成。活塞93包围后部的封闭引导部98，该封闭引导部可以构造为一般的柱体、尤其圆柱体，并且可沿着相同的运动方向线性运动。活塞连接元件94包围与壳体16固定地连接的支承元件14。第二容积42位于后部的封闭引导部、活塞93和空心柱体或活塞连接元件94的内侧之间。
第一容积41和第二容积42之间的节流件通过一个或多个穿过活塞93的孔实现为活塞节流件100。但附加地或备选地，活塞节流件的功能也可以通过在活塞93和后面的封闭引导部98之间的间隙来承担。
压缩空气填充管线48的区段101(通过其以控制介质供应第一容积41)不伸延穿过壳体16，而是例如作为孔穿过气缸排出阀46的闭塞体，并且也可以被称为气缸排出阀46的活塞节流件。因此，经由排出阀容积51以控制介质供应第一容积41。
可以省去端部位置阻尼。如果应在图5的实施方式中实现端部位置阻尼，则这可以如图1中那样通过移入到气缸入口/气缸出口45中的突出的活塞封闭元件95来实现，或者通过使气缸入口/气缸出口45侧向地引入到第一容积41中并且通过使活塞93在打开运动时推动到气缸入口/出口45上方使其关闭来实现。
在一些实施方式(未示出)中，彼此平行地布置有两个或三个或更多个封闭元件9，以便增加整个出口面积。所述封闭元件可以彼此同步地或同时地触发，以便产生比利用单个封闭元件9更高能量的压力波。在此，多个封闭元件与唯一的压力腔室2连接，并由唯一的气动促动器操纵。封闭元件9的这样的平行布置也可以利用压力波发生器来实现，所述压力波发生器使用爆炸来在压力腔室中产生压力和/或驱动封闭元件。
控制器20设立用于执行所描述的方法步骤。为此，控制器20设立用于操控压缩空气阀49、工作介质阀10和气缸排出阀46。气缸排出阀46可以借助于排出先导阀47操控。
图3和图4示出了具有用于加热工作介质的加热器80的实施方式。根据图3的实施方式，加热器80布置用于在工作介质流经第一填充管线或工作介质填充管线12时对其进行加热。加热的空气在此不经历压力增加。根据图4的实施方式，加热器80布置用于在工作介质流经循环管线84时对其进行加热。循环管线84从压力腔室2引导通过加热器80并返回到压力腔室2。通过加热，提高了压力腔室2中的温度和压力。可以布置循环风扇85，用于将工作介质输送通过循环管线84。
加热器可以分别具有带有热交换器元件82的热交换器81，所述热交换器元件被工作介质围绕流动。热交换器元件82可以通过电加热器83加热。
在未示出的另一个实施方式中，热交换器元件82布置在压力腔室2中。

Claims (17)

1.一种用于运行具有压力腔室(2)的压力波发生器(1)的方法，其中，所述压力波发生器(1)具有：
• 封闭元件(9)，所述封闭元件在关闭位置相对于出口(14)封闭所述压力腔室(2)，并在打开位置实现工作介质从所述压力腔室(2)中流出到所述出口(15)中；
• 促动器，通过所述促动器，所述封闭元件(9)能够从所述关闭位置带到所述打开位置，并且尤其也能够从所述打开位置带到所述关闭位置；
其中，所述方法具有以下步骤的重复执行：
• 以压力超过一百巴的气态工作介质填充所述压力腔室(2)；
• 移动所述促动器，并由此沿打开方向移动所述封闭元件(9)，用于相对于出口(15)打开所述压力腔室(2)，并且在小于十五毫秒的排出时间段内，通过所述出口(15)从所述压力腔室(2)中排出处于压力下的所述工作介质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压力腔室(2)的容积大于三升、尤其大于四升、尤其大于五升。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述出口(15)的最窄部位处的面积大于二十平方厘米、尤其大于八十平方厘米、尤其大于一百八十平方厘米。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述封闭元件(9)的打开速度大于十米/秒、尤其大于二十米/秒、尤其至少三十米/秒。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在打开和关闭运动时所述封闭元件(9)的行程在三十和一百五十毫米之间、尤其在四十和一百毫米之间、尤其在五十和八十毫米之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以压力大于一百五十巴、尤其大于两百巴的所述工作介质填充所述压力腔室(2)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述排出时间段小于十毫秒、尤其小于五毫秒、尤其小于三毫秒。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工作介质是空气、氮气和蒸汽中的一种，尤其过热的蒸汽或饱和蒸汽。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，具有在填充期间或者在填充之后和打开所述压力腔室之前实施的步骤：
• 加热供应给所述压力腔室的或位于所述压力腔室中的工作介质，尤其加热到200摄氏度到450摄氏度、尤其加热到250摄氏度；
尤其其中，所述加热利用电能进行。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，使用气动促动器(4b)，所述促动器具有：
• 第一活塞表面(91)，其作用在第一容积(41)中的气态控制介质上，其中，所述第一容积(41)中的压力在所述第一活塞表面(91)上引起沿第一方向的促动器力；
• 第二活塞表面(92)，其作用在第二容积(42)中的所述控制介质上，其中，所述第二容积(42)中的压力在所述第二活塞表面(92)上引起沿与所述第一方向相反的第二方向的促动器力；
其中，所述封闭元件(9)能够通过所述气动促动器(4b)从所述关闭位置带到所述打开位置，并且尤其也能够从所述打开位置带到所述关闭位置；
其中，所述方法为了打开所述打开压力腔室(2)具有以下步骤：
• 尤其通过打开所述第一容积(41)的入口开口/出口开口，从所述第一容积(41)中排出所述控制介质的至少一部分，并且由此打开所述压力腔室(2)；
• 通过在所述第一容积(41)中比在所述第二容积(42)中更快的压力下降，使所述促动器沿所述第二方向移动，并由此使所述封闭元件(9)沿打开方向移动，用于相对于出口(15)打开所述压力腔室(2)，并通过所述出口(15)从所述压力腔室(2)中排出所述工作介质。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，使用气动促动器(4b)，所述促动器具有：
• 第一活塞表面(91)，其作用在第一容积(41)中的气态控制介质上，其中，所述第一容积(41)中的压力在所述第一活塞表面(91)上引起沿第一方向的促动器力；
• 第二活塞表面(92)，其作用在第二容积(42)中的控制介质上，其中，所述第二容积(42)中的压力在所述第二活塞表面(92)上引起沿与所述第一方向相反的第二方向的促动器力；
其中，所述封闭元件(9)能够通过所述气动促动器(4b)从所述关闭位置带到所述打开位置，并且尤其也能够从所述打开位置带到所述关闭位置；
其中，所述方法具有以下步骤的重复执行：
• 尤其借助于填充阀、例如压缩空气阀(49)以处于压力下的气态控制介质填充所述第一容积(41)；
• 通过节流件在所述第一容积(41)和所述第二容积(42)之间进行压力平衡，并且由此由于所述第一活塞表面(91)和所述第二活塞表面(92)的面积差，使所述促动器沿所述第一方向移动，并且由此使封闭元件(9)沿关闭方向移动，并且封闭所述压力腔室(2)；
• 以气态工作介质填充所述压力腔室(2)；
• 尤其通过打开所述第一容积(41)的入口开口/出口开口，从所述第一容积(41)中排出所述控制介质的至少一部分，并且由此打开所述压力腔室(2)；
• 通过在所述第一容积(41)中比在所述第二容积(42)中更快的压力下降，使所述促动器沿所述第二方向移动，并由此使所述封闭元件(9)沿打开方向移动，用于相对于出口(15)打开所述压力腔室(2)，并经由所述出口(15)从所述压力腔室(2)中排出所述工作介质。
12.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的压力波发生器(1)，具有压力腔室(2)，以及
• 封闭元件(9)，所述封闭元件在关闭位置相对于出口(14)封闭所述压力腔室(2)，并在打开位置实现使得工作介质从所述压力腔室(2)中流出到所述出口(15)中；
• 促动器，通过所述促动器，所述封闭元件(9)能够从所述关闭位置带到所述打开位置，并且能够从所述打开位置带到所述关闭位置；
• 其中，所述压力腔室(2)的容积大于三升、尤其大于四升、尤其大于五升；
• 其中，在所述出口(15)的最窄部位处的面积大于二十平方厘米、尤其大于八十平方厘米、尤其大于一百八十平方厘米；
• 其中，在打开和关闭运动时所述封闭元件(9)的行程在三十和一百五十毫米之间、尤其在四十和一百毫米之间、尤其在五十和八十毫米之间。
13.根据权利要求12所述的压力波发生器(1)，其中，通过所述封闭元件(9)分别封闭和打开的封闭开口的封闭面积至少与在所述出口的最窄部位处的面积一样大，尤其比在所述出口的最窄部位处的面积大至少百分之十。
14.根据权利要求12或13所述的压力波发生器(1)，其中，所述封闭元件(9)是空心柱状的，并且布置用于关闭或打开对应于柱体表面的封闭开口。
15. 根据权利要求12至14中任一项所述的压力波发生器(1)，其中，在所述封闭元件(9)进行打开运动时，从所述封闭元件(9)封闭所述封闭开口所在的端部位置开始，所述封闭元件在经过最小路程之后才打开所述封闭开口，所述路程非零，尤其其中，所述路程大于五毫米，或大于八毫米。
16.一种用于执行根据权利要求9所述的方法的压力波发生器(1)，具有压力腔室(2)，以及
• 封闭元件(9)，所述封闭元件在关闭位置相对于出口(14)封闭所述压力腔室(2)，并在打开位置实现工作介质从所述压力腔室(2)中流出到所述出口(15)中；
• 促动器，通过该促动器，所述封闭元件(9)能够从所述关闭位置带到所述打开位置，并且能够从所述打开位置带到所述关闭位置；
• 加热器(80)，所述加热器布置成加热供应给所述压力腔室(2)的工作介质或存在于所述压力腔室(2)中的工作介质，尤其其中，所述加热器(80)是电加热器。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的压力波发生器(1)，具有控制器(20)，所述控制器设立成操控所述压力波发生器(1)，以实施根据方法权利要求1到11中至少一项所述的方法。
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