EP2567375A1 - Dichtung und verfahren zum herstellen einer durchzündsperre - Google Patents

Dichtung und verfahren zum herstellen einer durchzündsperre

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Publication number
EP2567375A1
EP2567375A1 EP11722284A EP11722284A EP2567375A1 EP 2567375 A1 EP2567375 A1 EP 2567375A1 EP 11722284 A EP11722284 A EP 11722284A EP 11722284 A EP11722284 A EP 11722284A EP 2567375 A1 EP2567375 A1 EP 2567375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
explosive
fluid
seal
explosion
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11722284A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Ruegg
Peter Ruf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Explo Engineering AG
Original Assignee
Explo Engineering AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Explo Engineering AG filed Critical Explo Engineering AG
Publication of EP2567375A1 publication Critical patent/EP2567375A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/04—Sound-producing devices
    • G10K15/043—Sound-producing devices producing shock waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid

Definitions

  • the invention relates to a seal for pressure wave generators, in particular a seal for moving parts in explosion chambers, which acts as füründsperre. It also relates to a method of making a flash-through device for such devices.
  • an auxiliary and a main explosion are ignited in chambers separated from one another.
  • the auxiliary explosion serves to release a closure of the main explosion chamber directly or via other locking mechanisms, so that a subsequent main explosion does not act with full force on the closure and affects or destroys it accordingly.
  • an explosion delay preferably takes place by means of a delay line, in which an explosion is conducted from an auxiliary chamber into a main chamber or by means of delayed ignition in the two chambers via separate ignition devices present in the chambers.
  • an auxiliary chamber and a main explosion chamber are sealed against one another via a movable piston.
  • the piston also closes a Ablassöffhung for a pressure wave generated in the main explosion chamber.
  • auxiliary and main explosion chambers of the pressure wave or explosion generator are filled with an explosive gas mixture, typically with overpressure.
  • an explosive gas mixture typically with overpressure.
  • it must be prevented that the explosion is passed directly through the gap in the main explosion chamber and there trigger a major explosion premature, so even before the piston was moved sufficiently far by the auxiliary explosion.
  • the piston can be provided with an O-ring seal for this purpose.
  • the O-ring is exposed to very high loads.
  • the gas explosions in the auxiliary and main explosion chambers produce very high pressures of up to 100 Obar and temperatures of up to 4000 ° C.
  • the piston is also moved very fast. The sum of these loads reduces the life of the O-ring seal.
  • the improved seal for a pressure wave generator is designed as a fluid seal.
  • a non-explosive, non-flammable fluid such as a non-explosive, non-flammable gas or a non-explosive fluid
  • a fluid may be, for example, nitrogen, oxygen, natural gas, air or water.
  • a fluid is used which is already used in the pressure wave generator.
  • the fluid is guided via a supply line, preferably via a bore in the housing, into the sealing region of a piston and pressed between the piston and the housing.
  • the fluid can be pressurized, which pressure preferably corresponds to that of a flowable, explosive gas mixture in one or both areas, which are separated from each other by the piston.
  • the piston may be provided in the sealing area with one or more grooves, preferably circumferentially.
  • the fluid is distributed over as far as possible the entire circumference of the piston. It is also possible to introduce the groove or grooves in the housing in the sealing area. With one or more grooves, a barrier fluid amount can be increased so that a passage of an explosion from one area to the other, even at very high pressures, is reliably prevented.
  • Several grooves also act much like a labyrinth seal in which an explosion pressure over each groove due to the Flow resistance undergoes a pressure drop and the flow thereby also a time delay.
  • a suitable ignition device such as a spark plug or glow plug ignited and delayed triggered in the other area by means of delay line or other ignition device and delay circuit - so the fluid seal acts as long as für füründsperre .
  • Typical periods of time for which a fluid must prevent the flash-through are in the range of ⁇ 1 millisecond to a few milliseconds, typically 0.2-2ms, e.g. 0.5- 0.8ms.
  • two chambers separated from one another by the piston are now filled with a flowable, explosive material.
  • a non-explosive, non-ignitable fluid is introduced through a passage in the chamber wall into the sealing area of the piston, between the piston and the chamber wall.
  • the two chambers are preferably subjected to an overpressure and the fluid at about the same or a slightly higher pressure, so that the fluid completely displaces the explosive material from the gap. It is possible to fill the fluid "in portions" or to ensure that there is a constant supply of fluid. With the latter, it can be ensured that the fluid seal is constantly maintained, even with a prevailing overpressure on one or the other side of the sealing area.
  • the fluid is distributed in the gap between the piston and the housing wall and / or in an existing groove. Now an explosion in a chamber is ignited and delays the explosion in the other chamber. In a repetitive method, the said steps are repeated accordingly.
  • gases are used. These have the advantage of quickly spreading in the sealing area. If inorganic gases such as nitrogen or oxygen are used, they have the additional advantage that they do not cause any irritation in contrast to combustible gases. It is also possible to use a liquid, such as water.
  • FIG. 1 shows a pressure wave generator with fluid seal in a circumferential groove.
  • FIG. 1 shows an explosion generator with pressure-resistant container 1 and a discharge opening 2 located in the container.
  • a displaceably arranged in the container piston 3 serves as a valve for closing and keeping closed the drain opening.
  • the rear end 4 of the piston has an enlarged diameter and a seal such that the rear end preferably slides completely close to the inner container wall.
  • the pressure-resistant container has in a rear region a first chamber, which is divided by the rear end of the piston into two sub-chambers.
  • the one compartment chamber is the gas spring chamber 5, the other the auxiliary explosion chamber 6.
  • E RS ATZ BLADE “ (REG EL 26) is filled with a gas, such as air, nitrogen, C02, etc., which gas is passed through a dedicated Gasein spallöffhung 7 in the gas spring chamber 5.
  • a gas such as air, nitrogen, C02, etc.
  • the main explosion chamber 1 1 is connected via a supply line 9 with an explosive mixture, e.g. Oxygen and ethane, filled.
  • an explosive mixture e.g. Oxygen and ethane
  • the filling of the auxiliary explosion chamber 6 with an explosive mixture takes place via the delay line 22 from the main to the auxiliary explosion chamber, which line also serves as the ignition line.
  • the explosive material for the main and auxiliary explosion is accordingly preferably the same. However, it is also possible with separate feeds into the chambers to use other mixtures or to connect a supply only to the main explosion chamber and to fill the auxiliary explosion chamber accordingly by the delay line 22.
  • the ignition of an auxiliary explosion in the auxiliary explosion chamber is effected via an ignition device 10, for example a spark plug or glow plug, or by means of a powerful laser beam which is conducted into the device.
  • an ignition device 10 for example a spark plug or glow plug
  • the piston Due to the high pressure created by the ignition of the explosive mixture in the auxiliary explosion chamber 6, the piston is pushed backwards, against the force of the gas spring and moves. By pushing back the piston, the discharge opening 2 is opened.
  • the main explosion chamber 1 1 is arranged in the front part of the pressure-resistant container. This consists in this embodiment of two laterally, at right angles to the piston arranged and closed on one side tubes.
  • the substances used for an explosive mixture can be filled in succession up to a stoichiometric ratio as far as possible.
  • the piston has a groove 12 in a sealing area between the auxiliary and main explosion chamber and a supply line 16 leading to and into the sealing area and passage in the chamber wall.
  • the groove is preferably shaped as a simple notch.
  • a pressure of the gas is equal to or greater than the pressure in the explosion chambers, so that no gas exchange between the chambers and through the sealing area can take place.
  • inflation pressures in the range of 15-50 bar were used.
  • the introduction of the fluid took place during the period between filling and igniting the explosive mixture, preferably immediately before ignition.
  • the fluid was introduced at an overpressure of 1 to 5 bar with respect to the filling pressures in the sealing area.
  • the supply line 16 ' also leads into the sealing area.
  • the barrier fluid used is one of the two gas components, for example oxygen, of the explosive mixture used for the explosion.
  • the supply line for the seal can thus be connected to a common gas supply.
  • the explosion delay between auxiliary and main explosion is also realized here with a delay line 22.
  • a delay line 22 or ignition Through this delay line 22 or ignition, the explosion of the auxiliary explosion chamber 6 is directed into the main explosion chamber 1 1.
  • the delay time is then determined by the length of the conduit as well as the rate of explosion, and no separate detonator is required in the main explosion chamber.
  • the main explosion chamber has a supply line 9 and the auxiliary explosion chamber 6 is filled via the delay line. With this filling method, the auxiliary and main explosion chambers are subjected to the same filling pressures.
  • the temporal offset of the two explosions in a preferred embodiment is in the range of a few milliseconds, preferably 0.2-10 milliseconds, e.g. 0.5-2 ms.
  • the filling of the seal can be done before, after or simultaneously with the filling of the explosion chambers. If the seal is not continuously supplied with sealing gas, this is preferably carried out simultaneously or after filling the chambers. This guarantees that the sealing area is completely filled with sealing gas just before the ignition of an explosion and that any explosive gas that has penetrated into the area is forced out of it.
  • 'fast' devices such as spark plugs or laser ignitions since both firings must be precise at a precise time. Even with a coordination of several devices according to the invention, such rapid ignition devices are preferred.
  • By using multiple devices in parallel mutually reinforcing effects can occur and be exploited. For example, to clean large boilers by simultaneously igniting multiple explosions in several explosion generators, the pressure waves or pulses are cumulative, thereby enhancing the cleaning effect or instead the number of cleaning devices can be reduced.
  • auxiliary explosive chamber Preferably, however, only one igniter is used in an auxiliary explosive chamber and one delay line. Then, for example, this can be a rather 'slow' glow plug, which requires a few seconds, about 3 seconds, to heat up.
  • An ignition device by laser a laser ignition, is possible.
  • a laser beam is coupled into the pressure-resistant container. The laser beam can directly ignite the gas or else it heats a certain point of the surface in the container, at which the explosive gas located in the container then ignites.
  • the pressure-resistant container on a continuous for the corresponding laser wavelength window.
  • Advantage of this device is that no ignition elements are in the chamber, which are subject to wear, dirty or can be destroyed by the explosion. Also, no electrical feedthroughs are required in the pressure-resistant container.
  • a laser beam can be focused on very high energy densities, is very precise, highly accurate in time, and can even use surface contaminants that would be detrimental to other igniters.
  • the forces acting on the piston or generally on the closure means and in particular the heat arising in the area of the piston discharge opening when the pressure wave escapes are extremely high. Due to the auxiliary explosion, the piston is already displaced from the area of the exhaust opening to the rear before the actual explosion and thus spared. At the same time but also causes the generated pressure wave unhindered and unrestrained leave the device.
  • the gas in the gas spring chamber is compressed by the receding piston more and more.
  • the piston is then returned to its original position, the closing position of the discharge port, as soon as the actual explosion is over.
  • the device is automatically returned to its original position after an explosion and the explosion production process can be restarted with the filling of the chambers.
  • inventive seal which acts as Sirindsperre, also an unwanted premature main explosion can be prevented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für einen Druckwellengenerator, welche einen beweglichen Kolben (3) gegenüber einem Gehäuse abdichtet und als Fluiddichtung ausgestaltet ist. Die Dichtung wirkt dabei als Durchzündsperre zwischen zwei Explösionskamrnern (6, 11) und besteht aus einem nicht explosive, nicht zündfähigen Fluid. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erstellen einer Zündsperre, in dem ein nicht explosives, nicht zündfähiges Fluid in einen Dichtbereich zwischen einem beweglichen Kolben und einer Gehäusewand eingeführt wird und damit zwei Bereiche gefüllt mit explosivem Material zeitweise gegeneinander abdichtet.

Description

DICHTUNG UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER
DURCHZÜNDSPERRE
Die Erfindung betrifft eine Dichtung für Druckwellengeneratoren, insbesondere eine Dichtung für bewegliche Teile in Explosionskammern, welche als Durchzündsperre wirkt. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Durchzündsperre für solche Vorrichtungen.
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 vorzugsweise mittels 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.
Betreffend Aufbau und Ausführung der Zündung und Explosionsverzögerung, sowie auch betreffend beispielhafter Ausführungen und Funktionsweisen eines Druckwellengenerators, sie an dieser Stelle auf die beiden vorgenannten Schriften WO 2007/028264 und WO 2010/025574 verwiesen.
Speziell im Druckwellengenerator der Schrift WO 2010/025574 sind eine Hilfs- und eine Hauptexplosionskammer über einen beweglichen Kolben gegeneinander abgedichtet. Der Kolben verschliesst zudem eine Ablassöffhung für eine in der Hauptexplosionskammer erzeugten Druckwelle. Unmittelbar vor einer Zündauslösung einer Explosion sind Hilfs- und Hauptexplosionskammer des Druckwellen- oder Explosionsgenerators mit einem explosiven Gasgemisch, typischerweise mit Überdruck, gefüllt. Zwischen Kolben und Gehäuse befindet sich ein dünner Spalt, welcher aufgrund eines erforderlichen Spiels des Kolbens nicht vollständig vermieden werden kann. Dieser Spalt ist ebenfalls mit dem explosiven Gasgemisch gefüllt. Es muss jedoch verhindert werden, dass die Explosion direkt durch den Spalt in die Hauptexplosionskammer geleitet wird und dort eine Hauptexplosion verfrüht auslöst, also noch bevor der Kolben durch die Hilfsexplosion genügend weit bewegt wurde.
In der in WO 2010/025574 beschriebenen Vorrichtung kann zu diesem Zweck der Kolben mit einer O-Ring Dichtung versehen werden. Der O-Ring ist sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Durch die Gasexplosionen in Hilfs- und Hauptexplosionskammer entstehen sehr hohe Drücke von bis zu lOOObar und Temperaturen bis zu 4000°C. Der Kolben wird zudem sehr schnell bewegt. Die Summe dieser Belastungen reduziert die Lebensdauer der O-Ring-Dichtung.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Dichtung zu schaffen, welche bestehende Nachteile von O-Ring Dichtungen behebt. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung eine Dichtung für einen Druckwellengenerator zu schaffen, welche hohen mechanischen und thermischen Belastungen Stand hält und gleichzeitig als Durchzündsperre wirkt.
Die Aufgabe wird durch die Dichtung und das Verfahren zur Erzeugung einer Durchzündsperre gelöst, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben sind.
Die verbesserte Dichtung für einen Druckwellengenerator ist als Fluiddichtung ausgestaltet. Anstelle eines O-Rings wird ein nicht explosives, nicht zündfähiges Fluid, beispielsweise ein nicht explosives, nicht zündfähiges Gas oder eine nicht explosive Flüssigkeit, verwendet. Ein solches Fluid kann beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Erdgas, Luft oder Wasser sein. Bevorzugt wird ein Fluid verwendet, welches bereits im Druckwellengenerator Verwendung findet.
Das Fluid wird über eine Zufuhrleitung, bevorzugt über eine Bohrung im Gehäuse, in den Dichtbereich eines Kolbens geführt und zwischen Kolben und Gehäuse gepresst. Das Fluid kann dazu mit Druck beaufschlagt werden, welcher Druck vorzugsweise demjenigen eines fliessfahigen, explosiven Gasgemisches in einem oder beiden Bereichen, welche durch den Kolben voneinander angetrennt sind, entspricht.
Der Kolben kann im Dichtbereich mit einer oder mehreren Nuten, vorzugsweise umlaufend, versehen sein. In der oder den Nuten verteilt sich das Fluid über möglichst den gesamte Umfang des Kolbens. Es ist auch möglich die Nut bzw. die Nuten im Gehäuse im Dichtbereich einzubringen. Mit einer oder mehreren Nuten kann eine Sperrfluidmenge derart erhöht werden, dass ein Durchleiten einer Explosion vom einen Bereich in den anderen, auch bei sehr hohen Drücken, sicher unterbunden wird. Mehrere Nuten wirken zudem ähnlich wie eine Labyrinthdichtung, in der ein Explosionsdruck über jeder Nut aufgrund des Strömungswiderstands einen Druckabfall erfährt und die Strömung dadurch auch eine zeitliche Verzögerung.
Wird nun eine Explosion in einem Bereich, typischerweise in einer druckfesten Kammer, mit einer geeigneten Zündvorrichtung, beispielsweise einer Zündkerze oder Glühkerze, gezündet und verzögert auch im anderen Bereich ausgelöst— mittels Verzögerungsleitung oder weiterer Zündvorrichtung und Verzögerungsschaltung -, so wirkt die Fluiddichtung solange als Durchzündsperre. Typische Zeitdauern, für welche ein Fluid das Durchzünden verhindern muss, liegen im Bereich von <1 Millisekunde bis zu wenigen Millisekunden, typischerweise 0.2-2ms, z.B. 0.5- 0.8ms.
In einem bevorzugten Betrieb eines Druckwellengenerators werden nun zwei durch den Kolben voneinander abgetrennte Kammern mit einen fliessfähigen, explosiven Material gefüllt. Ein nicht explosives, nicht zündfähiges Fluid wird durch eine Durchführung in der Kammerwand in den Dichtbereich des Kolbens, zwischen Kolben und Kammerwand eingeführt. Dabei werden die beiden Kammern vorzugweise mit einem Überdruck beaufschlagt und das Fluid in etwa mit demselben oder einem etwas höheren Druck, so dass das Fluid das explosive Material vollständig aus dem Spalt verdrängt. Es ist möglich das Fluid »portionenweise' einzufüllen, oder auch dafür zu sorgen, dass ein ständiger Nachfluss von Fluid erfolgt. Mit letzterem kann dafür gesorgt werden, dass ständig die Fluiddichtung aufrecht erhalten bleibt, selbst bei einem vorherrschenden Überdruck auf der einen oder anderen Seite des Dichtbereichs.
Das Fluid verteilt sich im Spalt zwischen Kolben und Gehäusewand und/oder in einer vorhandenen Nut. Nun wird eine Explosion in einer Kammer gezündet und verzögert die Explosion in der anderen Kammer. In einem repetitiven Verfahren werden die genannten Schritte entsprechend wiederholt.
Zur Erstellung einer Durchzündsperre werden bevorzugt Gase verwendet. Diese haben den Vorteil sich schnell im Dichtbereich zu verteilen. Werden anorganische Gase, wie beispielsweise Stickstoff oder Sauerstoff verwendet, haben diese den zusätzlichen Vorteil, dass sie im Gegensatz zu brennbaren Gasen keine Verrussung bewirken. Es ist auch möglich eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser zu verwenden.
Beispielhafte Ausfuhrungsformen der Erfindung sind in schematischen Figuren dargestellt. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Druckwellengenerator mit Fluiddichtung in einer umlaufenden Nut;
Fig. 2 einen Druckwellengenerator mit Fluiddichtung ohne Nut.
In Figur 1 ist ein Explosionsgenerator mit druckfestem Behälter 1 und eine im Behälter befindliche Ablassöffnung 2 gezeigt. Ein im Behälter verschiebbar angeordneter Kolben 3 dient als Ventil zum Verschliessen und Geschlossenhalten der Ablassöffnung. Das hintere Ende 4 des Kolbens weist einen vergrösserten Durchmesser und eine Dichtung auf, derart, dass das hintere Ende vorzugsweise vollständig dicht an der inneren Behälterwand gleitet. Der druckfeste Behälter weist in einem hinteren Bereich eine erste Kammer auf, welche durch das hintere Ende des Kolbens in zwei Teilkammern unterteilt ist. Die eine Teilkammer ist die Gasfederkammer 5, die andere die Hilfsexplosionskammer 6. Die Gasfederkammer 5
E RS ATZ BLATT "(REG E L 26) wird mit einem Gas, z.B. Luft, Stickstoff, C02 etc., gefüllt, welches Gas durch eine dafür vorgesehene Gaseinfüllöffhung 7 in die Gasfederkammer 5 geleitet wird.
Durch den Gas- bzw. Schliessdruck in der Gasfederkammer wird das vorderste Ende des Kolbens 3, das Ventil, gegen den Ventilsitz 8 in der Ablassöffnung gedrückt. Dieser Schliessdruck ist so hoch, dass er den Kolben in eine Verschlussposition führen und dort zu halten vermag, auch gegen einen Fülldruck in der Hilfsexplosionskammer, und somit die Ablassöffnung sicher verschliesst.
Die Hauptexplosionskammer 1 1 wird über eine Zufuhrleitung 9 mit einem explosiven Gemisch, z.B. Sauerstoff und Aethan, gefüllt. Das Füllen der Hilfsexplosionskammer 6 mit einem explosiven Gemisch geschieht über die Verzögerungsleitung 22 von der Haupt- in die Hilfsexplosionskammer, welche Leitung auch als Zündleitung dient. Das explosionsfähige Material für die Haupt- und Hilfsexplosion ist entsprechend vorzugsweise dasselbe. Es ist jedoch bei separaten Zuführungen in die Kammern auch möglich andere Gemische zu verwenden oder eine Zuführung nur an die Hauptexplosionskammer anzuschliessen und die Hilfsexplosionskammer entsprechend durch die Verzögerungsleitung 22 zu füllen.
Das Zünden einer Hilfsexplosion in der Hilfsexplosionskammer geschieht über eine Zündvorrichtung 10, z.B. eine Zündkerze oder Glühkerze oder mittels eines leistungsfähigen Laserstrahls, der in die Vorrichtung geleitet wird. Durch den hohen Druck, der durch das Zünden des explosiven Gemischs in der Hilfsexplosionskammer 6 entsteht, wird der Kolben nach hinten, entgegen die Kraft der Gasfeder gedrückt und bewegt. Durch das Zurückschieben des Kolbens wird die Ablassöffnung 2 geöffnet. Die Hauptexplosionskammer 1 1 ist im vorderen Teil des druckfesten Behälters angeordnet. Diese besteht in dieser Ausführungsform aus zwei seitlich, rechtwinklig zum Kolben angeordneten und einseitig geschlossenen Rohren.
Beim Befüllen der beiden Explosionskammern können die für ein explosionsfähiges Gemisch verwendeten Stoffe nacheinander bis zu einem möglichst stöchiometrischen Verhältnis eingefüllt werden. Um eine gute Durchmischung zu erreichen, ist es auch möglich einzelne Stoffe im entsprechenden Verhältnis vorab in separate Druckbehälter mit demselben Druck einzufüllen und diese Stoffe aus den Druckbehältern in die Explosionskammern zu leiten.
Der Kolben weist in einem Dichtbereich zwischen Hilfs- und Hauptexplosionskammer eine Nut 12 und eine zum und in den Dichtbereich führende Zuführungsleitung 16 und Durchgang in der Kammerwand auf. Die Nut ist aus technischen Gründen bevorzugt als einfache Einkerbung geformt. Über die Zuführungsleitung 16 wird ein nicht zündfahiges, nicht explosionsiahiges Gas in die Nut eingeführt. Ein Druck des Gases ist gleich oder grösser als der Druck in den Explosionskammern, so dass kein Gasaustausch zwischen den Kammern und durch den Dichtbereich hindurch stattfinden kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform wurden Fülldrucke im Bereich von 15-50 bar verwendet. Das Einfuhren des Fluids fand im Zeitraum zwischen Füllen und Zünden des explosiven Gemisches, vorzugsweise unmittelbar vor dem Zünden statt. Das Fluid wurde mit einem Überdruck von 1 bis 5 bar gegenüber den Fülldrücken in den Dichtbereich eingebracht. Es ist auch möglich die Fluiddichtung ohne Nut zu gestalten, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform führt die Zuführleitung 16' ebenfalls in den Dichtbereich. Als Sperrfluid wird eines der beiden Gaskomponenten, beispielsweise Sauerstoff, der für die Explosion verwendeten explosiven Mischung verwendet. Die Zuführleitung für die Dichtung kann somit an eine gemeinsame Gaszufuhr angeschlossen werden.
Die Explosionsverzögerung zwischen Hilfs- und Hauptexplosion ist auch hier mit einer Verzögerungsleitung 22 realisiert. Durch diese Verzögerungsleitung 22 oder Zündleitung, wird die Explosion von der Hilfsexplosionskammer 6 in die Hauptexplosionskammer 1 1 geleitet. Die Verzögerungszeit wird dann durch die Länge der Leitung sowie der Explosionsgeschwindigkeit bestimmt und in der Hauptexplosionskammer ist keine separate Zündvorrichtung erforderlich. Im gezeigten Beispiel weist die Hauptexplosionskammer eine Zufuhrleitung 9 auf und die Hilfsexplosionskammer 6 wird über die Verzögerungsleitung gefüllt. Mit dieser Befüllmethode werden Hilfs- und Hauptexplosionskammer mit denselben Fülldrücken beaufschlagt.
Die zeitliche Versetzung der beiden Explosionen liegt in einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich von wenigen Millisekunden, vorzugsweise 0.2-10 Millisekunden, z.B. 0.5-2 ms.
Das Befüllen der Dichtung kann vor, nach oder auch gleichzeitig mit dem Befüllen der Explosionskammern geschehen. Wird die Dichtung nicht kontinuierlich mit Sperrgas beliefert, wird dieses vorzugsweise gleichzeitig oder nach einem Befüllen der Kammern vorgenommen. Damit ist garantiert, dass der Dichtbereich kurz vor dem Zünden einer Explosion vollständig mit Sperrgas gefüllt ist und allfälliges in den Bereich eingedrungenes explosives Gas daraus verdrängt wird. Bei Verwendung von zwei Zündvorrichtungen werden vorzugsweise .schnelle' Vorrichtungen, wie Zündkerzen oder Laserzündungen verwendet, da beide Zündungen präzis zu einem genauen Zeitpunkt erfolgen müssen. Auch bei einer Koordination von mehreren erfindungsgemässen Vorrichtungen sind solch schnelle Zündvorrichtungen bevorzugt. Mit dem Verwenden von mehreren parallel geschalteten Vorrichtungen, können sich gegenseitig verstärkende Effekte auftreten und genutzt werden. Beispielsweise können zur Reinigung von Grosskesseln durch gleichzeitiges Zünden mehrerer Explosionen in mehreren Explosionsgeneratoren die Druckwellen bzw. -impulse kumuliert werden, so dass dadurch die Reinigungs Wirkung verstärkt oder stattdessen die Anzahl der Reinigungsvorrichtungen verringert werden kann.
Vorzugsweise wird jedoch nur eine Zündvorrichtung in einer Hilfsexplosionskammer und eine Verzögerungsleitung verwendet. Dann kann diese auch beispielsweise eine eher , langsame' Glühkerze sein, welche wenige Sekunden, ca. 3 s, zum Aufheizen benötigt. Auch eine Zündvorrichtung mittels Laser, eine Laserzündung, ist möglich. Dabei wird ein Laserstrahl in den druckfesten Behälter eingekoppelt. Der Laserstrahl kann dabei direkt das Gas entzünden oder aber er erhitzt eine bestimmte Stelle der Oberfläche im Behälter, an welcher sich das im Behälter befindliche explosive Gas dann entzündet. Dazu weist der druckfeste Behälter ein für die entsprechende Laserwellenlänge durchgängiges Fenster auf. Vorteil dieser Vorrichtung ist, dass keine Zündelemente in der Kammer sind, welche Verschleiss unterliegen, verschmutzt werden oder durch die Explosion zerstört werden können. Auch sind keine elektrischen Durchführungen in den druckfesten Behälter erforderlich. Ein Laserstrahl kann auf sehr hohe Energiedichten fokussiert werden, ist sehr präzis, zeitlich sehr genau einstellbar und kann sogar Oberflächenverunreinigungen nutzen, welche bei anderen Zündvorrichtungen nachteilig wären. Die auf den Kolben oder allgemein auf das Verschlussmittel wirkenden Kräfte und insbesondere die beim Entweichen der Druckwelle entstehende Wärme im Bereich Kolben-Ablassöffnung sind extrem hoch. Durch die Hilfsexplosion wird der Kolben vor der eigentlichen Explosion bereits aus dem Bereich der Ablassöfihung nach hinten verschoben und damit geschont. Gleichzeitig wird aber auch bewirkt, dass die erzeugte Druckwelle ungehindert und ungebremst die Vorrichtung verlassen kann.
Das Gas in der Gasfederkammer wird durch den zurückweichenden Kolben immer weiter komprimiert. Dadurch wird einerseits verhindert, dass der Kolben aufgrund der Explosion ungebremst an der Rückwand des Druckbehälters aufschlägt, andererseits wird der Kolben anschliessend wieder in seine Ausgangsposition, die Verschliessstellung der Ablassöffnung, gebracht, sobald die eigentliche Explosion vorbei ist. Damit ist die Vorrichtung nach einer Explosion automatisch wieder in der Ausgangsposition und das Explosionserzeugungsverfahren kann mit dem Befüllen der Kammern erneut gestartet werden. Mit der erfindungsgemässen Dichtung, welche als Durchzündsperre wirkt, kann zudem eine ungewollte vorzeitige Hauptexplosion verhindert werden.
Die erfindungsgemässe Dichtung wurde für die Verwendung in einem Explosionsgenerator detailliert beschrieben. Eine solche Dichtung kann auch in anderen Vorrichtungen Verwendung finden, wo eine Durchzündsperre erforderlich oder von Vorteil ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Dichtung für einen Druckwellengenerator aufweisend einen druckfesten Behälter (1) mit darin eingebrachten Kammern, eine Zuführung zum Zuführen von fliesfahigem explosivem Material in zwei Kammern, wobei diese zwei Kammern über einen beweglichen Kolben (3) gegeneinander abgetrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung des Kolbens gegenüber einer Behälterwand als Fluiddichtung und Durchzündsperre ausgestaltet ist.
Dichtung nach Anspruch 1, mit einem nicht explosiven, nicht zündfähigen Fluid, beispielsweise ein nicht explosives, nicht zündfahiges Gas oder eine nicht explosive Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser.
Dichtung nach Anspruch 2, wobei das nicht explosive, nicht zündfähige Gas Stickstoff, Sauerstoff, Erdgas oder Luft ist.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Zuführleitung (16) zur Zuführung eines nichtexplosiven, nicht zündfähigen Fluids in einen Dichtbereich.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (3) oder ein Gehäuse in einem Dichtbereich mit einer Nut (12) versehen ist.
Dichtung nach Anspruch 5, wobei die Nut (12) umlaufend ist.
7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das nichtexplosive, nicht zündfahige Fluid druckbeaufschlagt ist, welcher Druck einem Druck des fliessfahigen explosiven Materials in mindestens einer Kammer entspricht.
8. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Zündvorrichtung (10) in der einen Kammer zum Auslösen einer Explosion dieser einen Kammer und einer Verzögerungsleitung (22) zum Leiten der Explosion in die andere Kammer oder mit einer Verzögerungsschaltung zum zur ersten Explosion verzögerten Auslösen einer Explosion in der anderen Kammer über eine in der anderen Kammer angebrachten weiteren Zündvorrichtung, wobei die Fluiddichtung über mindestens die Zeitdauer einer Verzögerung als Durchzündsperre von der einen in die andere Kammer wirkt.
9. Verfahren zum Herstellen einer Durchzündsperre in einem Druckwellengenerator, aufweisend zwei fliessfahige, explosives Material beinhaltende Bereiche und einen beweglichen, die beiden Bereiche gegeneinander abdichtenden Kolben (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtbereich zwischen Kolben und den beiden explosives Material beinhaltenden Bereichen durch ein nicht explosives, nicht zündfahiges Fluid abgedichtet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Fluid in den Dichtbereich zugeführt und mit Druck beaufschlagt wird.
ERSATZBtATT (REGEt26)- -
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Druckbeaufschlagung des Fluids im wesentlichen einer Druckbeaufschlagung eines fliesfähigen explosiven Materials in mindestens einem der Bereiche entspricht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, wobei das Fluid in eine umlaufende Nut ( 12) im Kolben (3) eingeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, wobei das Fluid über eine separate Zuführleitung (16) zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, umfassend die folgenden Schritte: a) Befüllen beider Bereiche mit einem fliessfahigen, explosiven Material;
b) Einfüllen des nicht explosiven, nicht zündfähigen Fluids in einen
Dichtbereich;
c) Zünden des explosiven Materials im einen Bereich;
d) verzögertes Zünden des explosiven Materials im anderen Bereich;
bei Bedarf wiederholen der Schritte a)-d)
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