KR20220083711A

KR20220083711A - 압력파 발생기 및 압력파 발생기의 동작 방법

Info

Publication number: KR20220083711A
Application number: KR1020227013255A
Authority: KR
Inventors: 한스 뤼에그
Original assignee: 엑스플로테히니크 아게; 한스 뤼에그
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-06-20
Also published as: US20230010643A1; EP4042209A1; CN114667463A; WO2021078754A1; JP2022553136A; CH716723A1; CA3154019A1

Abstract

본 발명은 압력 챔버(2)를 갖는 압력파 발생기(1)의 동작 방법에 관한 것이며, 상기 압력파 발생기(1)는 · 폐쇄 위치에서 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 폐쇄하고 개방 위치에서 작동 매체가 압력 챔버(2)로부터 출구(15) 내로 유동할 수 있게 하는 폐쇄 요소(9)와; · 폐쇄 요소(9)를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시킬 수 있고, 특히 또한 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있는 액추에이터를 포함하고; 상기 방법은 다음의 단계: · 100 bar 이상의 압력에서 기체 작동 매체로 압력 챔버(2)를 충전하는 단계와; · 액추에이터를 이동시키고 이에 의해 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 개방하도록 폐쇄 요소(9)를 개방 방향으로 이동시키고, 15 밀리초 미만의 배출 시간 내에 출구(15)를 통해 압력 챔버(2)로부터 가압된 작동 매체를 배출하는 단계를 포함한다.

Description

압력파 발생기 및 압력파 발생기의 동작 방법

본 발명은 고강도 압력 펄스를 발생시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 독립 특허 청구항의 전제부에 따른 압력파 발생기 및 압력파 발생기의 동작 방법에 관한 것이다.

WO 2007/028264 및 특히 WO 2010/025574에 기재된 바와 같은 압력파 발생기에서, 보조 및 주 폭발이 서로 분리된 챔버에서 점화된다. 보조 폭발은 주 폭발 챔버의 셔터를 직접 또는 다른 래치 기구를 거쳐서 해방시키는 역할을 하며, 따라서 후속 주 폭발이 셔터에 완전한 힘으로 작용하지 않고 따라서 셔터를 손상 또는 파괴시키지 않는다. 보조 폭발과 주 폭발 사이에서 폭발 지연이 일어난다. 이러한 지연은 예를 들어 보조기로부터 주 챔버로 폭발이 수행되는 지연 라인에 의해 또는 챔버 내에 존재하는 별개의 점화 장치를 통한 2개의 챔버 내에서의 지연 점화에 의해 일어난다.

단순화된 압력파 발생기가 필요하다.

따라서, 본 발명의 가능한 목적은 공지된 장치에 비해 단순화된 압력파 발생기를 제공하는 것이다.

본 발명의 가능한 다른 목적은 공지된 장치에 비하여 더 강인하고 그리고/또는 내구성 있는 압력파 발생기를 제공하는 것이다.

이들 목적 중 적어도 하나는 특허청구범위에 따른 압력파 발생기 및 압력파 발생기의 동작 방법에 의해 해결된다.

이 방법은 압력 챔버를 갖는 압력파 발생기를 동작시키기 위한 것이며, 압력파 발생기는,

· 폐쇄 위치에서 압력 챔버를 출구에 대해 폐쇄하고 개방 위치에서 작동 매체가 압력 챔버로부터 출구 내로 유동할 수 있게 하는 폐쇄 요소와;

· 폐쇄 요소를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시킬 수 있고, 특히 또한 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있는 액추에이터를 포함하고;

상기 방법은 다음의 단계:

· 100 bar 초과의 압력에서 기체 작동 매체로 압력 챔버를 충전하는 단계;

· 액추에이터를 이동시키고 이에 의해 폐쇄 요소를 개방 방향으로 이동시켜 출구에 대해 압력 챔버를 개방하고, 15 밀리초 미만의 배출 시간 내에 압력 챔버로부터 출구를 통해 가압된 작동 매체를 배출하는 단계를 반복적으로 수행한다.

배출 시간 내에, 압력 챔버 내의 압력은 주위 압력으로 강하되었다.

실시예에서, 압력 챔버의 체적은 3 리터 초과, 더 구체적으로 4 리터 초과, 더 구체적으로 5 리터 초과이다.

실시예에서, 출구의 가장 좁은 지점에서의 면적은 20 평방 센티미터 초과, 더 구체적으로는 80 평방 센티미터 초과, 더욱 더 구체적으로는 180 평방 센티미터 초과이다.

원형 출구의 경우에, 가장 좁은 지점에서의 면적에 대한 상기 값은, 그 직경 및 둥근 형태(rounded)에 관하여, 5 센티미터 초과, 특히 10 센티미터 초과, 특히 15 센티미터 초과의 직경에 대응한다.

실시예에서, 폐쇄 요소의 개방 속력은 10 미터/초 초과, 더 구체적으로 20 미터/초 초과, 더 구체적으로 적어도 30 미터/초이다.

실시예에서, 개방 및 폐쇄 이동 동안의 폐쇄 요소의 스트로크는 30 내지 150 밀리미터, 특히 40 내지 100 밀리미터, 특히 50 내지 80 밀리미터이다.

실시예에서, 작동 매체로 압력 챔버를 충전하는 것은 150 bar 초과, 특히 200 bar 초과의 압력에서 일어난다.

실시예에서, 배출 지속 시간은 10 밀리초 미만, 더 구체적으로는 5 밀리초 미만, 더 구체적으로는 3 밀리초 미만이다.

실시예에서, 작동 매체는 공기, 질소 및 증기, 특히 과열 증기 또는 포화 증기 중 하나이다.

실시예에서, 방법은 충전 후에 그리고 압력 챔버를 개방하기 전에 수행되는 다음의 단계를 포함한다:

· 특히 압력 챔버에 연결된 순환 라인을 통해서 유동할 때, 압력 챔버 내에 위치된 작동 매체를 가열하는 단계로서, 특히 작동 매체는 순환 송풍기에 의해 순환 라인을 통해서 이송되는 단계.

실시예에서, 방법은 압력 챔버의 충전 동안 수행되는 다음의 단계를 포함한다:

· 특히 작동 매체 충전 라인을 통해 유동할 때, 압력 챔버에 공급되는 작동 매체를 가열하는 단계.

실시예에서, 작동 매체는 150℃ 내지 250℃, 특히 230℃의 온도로, 또는 200℃ 내지 450℃, 특히 250℃의 온도로 가열된다. 상대적으로 말하면, 가열은 예를 들어 100℃ 초과, 특히 200℃ 초과, 특히 300℃ 초과, 및 일부 상황에서는 400℃ 초과의 온도 차이에 의해 일어날 수 있다. 가열은 예를 들어 전기 가열 요소에 의해 행해질 수 있다. 유출 속도 및 따라서 유출 작동 매체의 펄스는 온도의 제곱근에 따라 증가한다.

작동 매체를 가열하는 다른 효과는 작동 매체가 압력 챔버로부터 유출될 때 과도하게 많이 냉각되는 것이 방지될 수 있다는 것이다. 유출됨에 따라, 작동 매체는 주위 압력으로 이완되고, 따라서 상황 및 어느 작동 매체가 존재하느냐에 따라 그 액화 온도 미만의 온도로 냉각될 수 있다. 그 결과, 제트(jet)는 배출 후에 음속 이하로 확산되어, 장치의 효과를 제한한다.

실시예에서, 압력 챔버 내의 작동 매체를 가열하도록 배치되는 히터, 특히 전기 히터가 존재한다.

실시예에서, 작동 매체를 가열하기 위해 작동 매체 충전 라인 내에 배치되는 히터가 제공된다.

실시예에서, 히터는 특히 열 교환기 요소를 갖는, 특히 전기 가열식 열 교환기 요소를 갖는 열 교환기이다.

실시예에서, 방법은 공압 액추에이터를 사용하여 수행되고, 공압 액추에이터는,

· 제1 체적 내의 기체 제어 매체에 대해 작용하는 제1 피스톤 표면으로서, 제1 체적 내의 압력이 제1 방향으로 제1 피스톤 표면 상에 액추에이터 힘을 야기하는, 제1 피스톤 표면과;

· 제2 체적 내의 제어 매체에 대해 작용하는 제2 피스톤 표면으로서, 제2 체적 내의 압력이 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 제2 피스톤 표면 상에 액추에이터 힘을 야기하는, 제2 피스톤 표면을 포함하고;

폐쇄 요소는 공압 액추에이터에 의해 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동될 수 있고, 특히 또한 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동될 수 있고;

압력 챔버를 개방하는 방법은,

· 특히 제1 체적의 입구/출구 포트를 개방하여 제1 체적으로부터 제어 매체의 적어도 일부를 배출하고, 그에 의해 압력 챔버 개방하는 단계와;

· 제2 체적에서보다 제1 체적에서의 더 빠른 압력 강하에 의해, 액추에이터를 제2 방향으로 이동시키고 이에 의해 폐쇄 요소를 개방 방향으로 이동시켜 출구에 대해 압력 챔버를 개방하고, 출구를 통해 압력 챔버로부터 작동 매체를 배출하는 단계를 포함한다.

· 제2 체적 내의 제어 매체에 대해 작용하는 제2 피스톤 표면으로서, 제2 체적 내의 압력은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 제2 피스톤 표면 상에 액추에이터 힘을 야기하는, 제2 피스톰 표면을 포함한다.

공압 액추에이터는 폐쇄 요소를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로, 특히 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동시키기 위해 사용될 수 있다.

방법은 다음의 단계의 반복된 수행을 포함한다:

a) 특히 충전 밸브, 예를 들어 압축 공기 밸브에 의해, 가압된 기체 제어 매체로 제1 체적을 충전하는 단계와;

b) 스로틀에 의해 제1 체적과 제2 체적 사이의 압력을 보상하고, 이에 의해 제1 피스톤 면적과 제2 피스톤 면적의 면적 차이로 인해, 액추에이터를 제1 방향으로 이동시키고 이에 의해 폐쇄 요소를 폐쇄 방향으로 이동시켜 압력 챔버를 폐쇄하는 단계와;

c) 기체 작동 매체로 압력 챔버를 충전하는 단계와;

d) 특히 제1 체적의 입구/출구 포트를 개방하여 제1 체적으로부터 제어 매체의 적어도 일부를 배출하고, 이에 의해 압력 챔버를 개방하는 단계와;

e) 제2 체적에서보다 제1 체적에서의 더 빠른 압력 강하에 의해, 액추에이터를 제2 방향으로 이동시키고 이에 의해 출구에 대해 압력 챔버를 개방하도록 폐쇄 요소를 개방 방향으로 이동시키고, 출구를 통해 압력 챔버로부터 작동 매체를 배출하는 단계.

단계 a), b) 및 c)는 동시에 또는 시간적으로 중첩되어 수행될 수 있다. 단계 d)는 전형적으로 단계 a), b) 및 c) 후에 수행된다. 단계 d)에서, 입구/출구 포트의 개방에 의해 촉발되는 압력 챔버의 개방은 직접적으로 단계 e)의 일부가 된다.

실시예에서, 예를 들어 배출 솔레노이드 밸브의 작동에 의한 폐쇄 요소의 개방 이동의 개시와 폐쇄 요소의 최대 개방 사이의 지속 시간은 20 밀리초 내지 120 밀리초, 특히 40 밀리초 내지 60 밀리초의 범위이다.

실시예에서, 폐쇄 요소를 개방하기 위한 지속 시간은 이에 의해 10 밀리초 미만, 특히 5 밀리초 미만, 특히 3 밀리초 미만이다. 이는 배출 지속 시간과 실질적으로 동일할 수 있다.

제1 양태에 따른 압력파 발생기는 전술한 방법을 수행하기 위해서 사용된다. 이는, 압력 챔버와,

· 폐쇄 요소가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 그리고 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동될 수 있게 하는 액추에이터를 포함하고;

· 압력 챔버의 체적이 3 리터 초과, 특히 4 리터 초과, 특히 5 리터 초과이고;

· 특히, 압력 챔버의 체적은 15 리터 미만이고;

· 출구의 가장 좁은 지점에서의 면적은 20 평방 센티미터 초과, 특히 80 평방 센티미터 초과, 특히 180 평방 센티미터 초과이고;

· 개방 및 폐쇄 이동 동안의 폐쇄 요소의 스트로크가 30 내지 150 밀리미터, 특히 40 내지 100 밀리미터, 특히 50 내지 80 밀리미터이다.

이는 압력파 발생기가, 자유 공간에서의 자유 제트 팽창 후에, 거기서 가장 큰 가능한 최대 압력 또는 가장 큰 가능한 힘을 발생시키는 출구 제트를 생성할 수 있게 한다. 이를 위해, 압력파 발생기에 의해 발생된 질량 유량은 가능한 한 크게 만들어진다. 질량 유량은 작동 매체의 밀도 및 출구 속도와 출구 개구의 면적에 비례한다. 따라서, 압력 챔버 내의 기체 작동 매체의 미리규정된 충전 압력으로부터 시작하여, 파라미터의 조합이 출구 제트의 최대 압력을 생성하는 전술한 한계 내에서 결정될 수 있다.

실시예에서, 폐쇄 요소에 의해 각각 폐쇄 및 개방되는 폐쇄 개구의 폐쇄 면적은 적어도 출구의 가장 좁은 지점에서의 면적만큼의 크기이고, 특히 출구의 가장 좁은 지점에서의 면적보다 적어도 10% 더 크다.

이는 밸브가 가장 좁은 지점을 형성하는 일반적인 밸브와 대조적이다. 가장 좁은 단면에서, 기체는 음속으로 유동한다. 이러한 지점이 출구의 단부에 있지 않은 경우에, 초음속 유동이 가장 좁은 지점 이후에 발생된다. 이는 출구에서 압축 충격으로 이어지며, 이는 장치의 성능을 방해한다. 출구 외부에서 출구 제트의 팽창을 가짐으로써, 이는 방지된다.

실시예에서, 폐쇄 요소는 중공 원통형이고 원통형 표면에 대응하는 폐쇄 개구를 폐쇄하거나 개방하도록 배치된다.

중공 원통형 설계는 폐쇄 요소의 질량의 감소를 허용한다. 또한, 중공 원통형 리세스를 둘러싸는 피스톤의 환형 표면은 탈출 기체가 피스톤을 후방으로 구동하게 하는 반동력을 결정한다. 실시예에서, 단면에서 볼 때, 중공 원통형 리세스의 면적은 폐쇄 요소의 면적의 25% 초과, 특히 50% 초과이다. 원통형 폐쇄 표면은 폐쇄의 이동의 함수로서 폐쇄 표면의 면적의 큰 변화를 허용한다.

실시예에서, 가압된 작동 매체가 폐쇄 방향으로 폐쇄 요소 상에 힘을 가하는 폐쇄 요소 상의 면적의 합은 출구가 폐쇄 요소에 의해 폐쇄되는 지점에서의 출구의 단면적의 10% 미만이다.

실시예에서, 제1 체적의 입구/출구 개구의 면적은 200 평방 밀리미터 내지 500 평방 밀리미터, 또는 최대 1500 평방 밀리미터이다. 개구의 둥근 단면에 대해, 이는 16 밀리미터 내지 25 밀리미터 또는 최대 44 밀리미터의 둥근 직경에 대응한다. 이는 제1 체적의 충분히 급속한 비움 및 이어서 대응적으로 급속한 개방 이동을 허용한다. 이는 이들 직경이 대체로 제1 피스톤 면적, 즉 제1 체적 내의 피스톤의 면적과 독립적이게 한다.

실시예에서, 폐쇄 요소의 개방 이동 동안, 폐쇄 요소는 폐쇄 요소가 폐쇄 개구를 폐쇄하는 단부 위치로부터 시작하여 최소 거리를 이동한 후에만 폐쇄 개구를 개방한다. 이 거리는 0이 아니다. 특히, 이 거리는 5 밀리미터 초과 또는 8 밀리미터 초과이다.

제2 양태에 따른 압력파 발생기가 전술한 방법을 실시하기 위해서 사용된다. 이는, 압력 챔버와,

· 폐쇄 요소가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 그리고 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동될 수 있게 하는 액추에이터와;

· 압력 챔버에 공급된 작동 매체 또는 압력 챔버에 존재하는 작동 매체를 가열하도록 배치되는 히터로서, 특히 히터는 전기 히터인, 히터를 포함한다.

특히 압력파 발생기에서 사용하기 위한 공압 액추에이터는:

· 제2 체적 내의 제어 매체에 대해 작용하는 제2 피스톤 표면으로서, 제2 체적 내의 압력이 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 제2 피스톤 표면 상에 액추에이터 힘을 야기하는, 제2 피스톤 표면과;

· 제1 체적과 제2 체적 사이의 스로틀과;

· 제어 매체를 제1 체적의 내외로 각각 도입 및 배출하기 위한 제1 체적의 입구/출구 포트를 포함하며;

· 제1 피스톤 면적은 제2 피스톤 면적보다 크다.

실시예에서, 공압 액추에이터는 특히 입구/출구 개구를 폐쇄함으로써 단부 위치 댐핑을 갖는다. 따라서, 입구/출구 개구는 제1 체적에 대해 폐쇄된다.

실시예에서, 피스톤 폐쇄 요소는 입구/출구 개구를 폐쇄하도록 배치된다. 따라서, 단부 위치 댐핑은 피스톤 자체의 요소에 의해 간단한 방식으로 실현될 수 있다.

공압 액추에이터의 동작 방법에서, 다음 단계가 수행된다:

· 특히 충전 밸브, 예를 들어 압축 공기 밸브에 의해, 가압된 기체 제어 매체로 제1 체적을 충전하는 단계와;

· 스로틀에 의해 제1 체적과 제2 체적 사이의 압력을 보상하고, 이에 의해 제1 피스톤 표면과 제2 피스톤 표면의 표면 차이로 인해 액추에이터를 제1 방향으로 이동시키는 단계와;

· 특히 입구/출구 포트를 개방함으로써 제1 체적으로부터 제어 매체의 적어도 일부를 배출하는 단계와;

· 제2 체적에서보다 제1 체적에서의 더 빠른 압력 강하에 의해, 액추에이터를 제2 방향으로 이동시키는 단계.

따라서, 간단한 수단 - 충전 밸브 및 입구/출구 개구 - 만으로 액추에이터의 왕복 운동을 실현할 수 있다. 이는 한편으로 피스톤 표면 사이의 표면 차이 및 다른 한편으로 2개의 체적 사이의 스로틀의 결과이다.

입구/출구 개구는 제1 체적 내의 급속한 압력 강하를 달성하도록 비교적 크게 형성될 수 있다.

실시예에서, 피스톤 폐쇄 요소는 또한 제1 체적에 대해 제어 매체 충전 라인을 격리하도록 배치된다. 따라서, 충전 라인에서의 고압 서지가 회피될 수 있다.

실시예에서, 2개의 체적은, 2개의 피스톤 표면이 형성되는 단일 피스톤이 배치되는 실린더의 공통 작동 챔버의 부분으로서 실현된다.

이는 (현재 일반적인) 실린더에 대한 피스톤의 밀봉을 중요하지 않게 만든다. 심지어 피스톤과 실린더 사이에 간극이 있을 수 있다. 이는 2개의 체적 사이에서 스로틀의 기능을 갖는다. 그러므로, 압력 보상이 이러한 간극을 통해 일어난다. 이는 설계의 추가적인 단순화를 허용한다. 본 실시예에서, 스로틀은 따라서 실린더와 피스톤 사이의 간극에 의해 형성된다. 이는 피스톤에 대한 다른 통상적인 밀봉을 배제한다.

다른 실시예에서, 2개의 체적 및 피스톤 표면은 개별 실린더 내의 개별 피스톤 상에 있고, 2개의 개별 피스톤은 기계적으로 커플링되고 이들의 이동 또한 커플링된다.

실시예에서, 제1 피스톤 표면 및 입구/출구 개구를 폐쇄하기 위한 피스톤 폐쇄 요소는 동일한 피스톤 상에 형성된다. 이는 특히 간단하고 신뢰적인 설계를 허용한다.

실시예에서, 공압 액추에이터는 입구/출구 포트를 개방함으로써 제1 체적으로부터 제어 매체를 급속하게 배출하기 위한 실린더 배출 밸브를 포함한다. 실린더 배출 밸브는, 제어 매체가 적용될 때 실린더 배출 밸브를 폐쇄하도록 힘이 발생되는 피스톤 표면, 및 제어 매체가 적용될 때 실린더 배출 밸브의 개방 방향으로 힘이 발생되는 밸브 표면을 가지며, 밸브 표면은 피스톤 표면보다 작다. 따라서, 양 표면에 동일한 압력을 인가함으로써, 실린더 배출 밸브는 폐쇄 위치로 이동되고 거기에 유지될 수 있다.

실시예에서, 공압 액추에이터는 제어 매체가 피스톤 표면 상에 작용하는 배출 밸브 체적으로부터 제어 매체를 배출하기 위한 배출 파일럿 밸브를 포함한다. 이는 2개의 표면 상에 순간적인 일시적 압력 불균형을 생성하여, 실린더 배출 밸브를 개방하는 데 사용될 수 있다.

실시예에서, 배출 밸브 체적 및 제1 체적 양자 모두를 동일한 압력 하에 제어 매체로 충전하기 위해서, 제어 매체 충전 라인이 배치된다. 따라서, 한편으로는 2개의 체적에서 동일한 압력이 성취될 수 있고, 다른 한편으로는 2개의 체적 사이에서 스로틀로서 작용하는 충전 라인에 의해 일시적인 불균형이 실현될 수 있다.

제어 매체의 압력은 예를 들어 50 내지 140 bar, 특히 80 bar 내지 100 bar이다.

실시예에서, 제1 체적에 제어 매체가 공급되는 제어 매체 충전 라인의 섹션은 실린더 배출 밸브, 특히 밸브의 플러그를 통해 연장된다. 예를 들어, 이 섹션은 밸브의 폐쇄 위치에서도 밸브를 통한 작은 유동을 허용하는 플러그 내의 통로이다.

실시예에서, 제1 체적에 제어 매체가 공급되는 제어 매체 충전 라인의 일부는 압력파 발생기의 하우징을 통해 연장된다.

실시예에서, 피스톤의 선형 가이드가, 후방 폐쇄 가이드를 에워싸고 이동 방향에서 후방 폐쇄 가이드를 따라 선형적으로 이동가능한 피스톤, 및 후방 폐쇄 가이드에 고정된 베어링 요소를 에워싸는 이동 방향에서 피스톤으로부터 멀리 이격하여 연장되는 중공 원통형 피스톤 연결 요소에 의해 형성된다. 여기서, 제2 체적은 피스톤, 피스톤 연결 요소의 내부 표면, 베어링 요소 및 후방 폐쇄 가이드 사이에 형성된다. 전형적으로, 후방 폐쇄 가이드는 하우징에 고정 연결된다.

따라서, 중공 원통형 피스톤 연결 요소의 연장부로서, 중공 원통형 요소가 구동될 수 있으며, 이는 특정 용례에서 유리하다. 예를 들어, 이는 중공 원통형 폐쇄 요소를 갖는 본원에 설명된 압력파 발생기의 경우이다.

추가적인 바람직한 실시예가 종속 특허 청구항에 나타나 있다. 방법 청구항의 특징은 필요한 변경을 가하여 장치 청구항과 조합될 수 있고 그 반대도 마찬가지이다.

특히, 압력파 발생기는 방법 청구항 중 적어도 하나에 따른 방법을 실행하기 위해서 압력파 발생기를 제어하도록 구성되는 제어기를 가질 수 있다. 제어는 적어도 압력파 발생기의 밸브를 제어하는 것에 의해서 수행된다.

이하, 첨부 도면에 도시되는 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명의 요지를 더 상세하게 설명한다.

도 1은 압력파 발생기의 길이방향 단면을 도시한다.
도 2는 다른 실시예의 길이방향 단면을 도시한다.
도 3 및 도 4는 작동 매체를 가열하기 위한 히터를 갖는 실시예를 도시한다.

원칙적으로, 동일한 부품에는 도면에서 동일한 참조 부호가 부여된다.

도 1 및 도 2는 압력 챔버(2)를 갖는 압력파 발생기(1)를 각각 도시한다. 폐쇄 요소(9)는 출구(15)에 대향하여 압력 챔버(2)를 폐쇄하도록 배치된다.

폐쇄 요소(9)는 폐쇄 요소(9)의 선형 개방 및 폐쇄 이동을 허용하는 베어링 요소(14) 상에서 안내된다. 도 1의 실시예에서, 폐쇄 요소(9)는 중공 원통형이고, 하우징(16)에 고정 연결되는 베어링 요소(14)에 의해 안내되는 피스톤을 갖는다. 도 2의 실시예에서, 폐쇄 요소(9)는 중공 원통형이고, 하우징(16)에 고정 연결되는 베어링 요소(14)를 둘러싼다. 이중 화살표로 도시되는 이동 방향은 전형적으로 압력파 발생기(1)의 길이방향과 동일하며, 또한 작동 매체가 출구(15)로부터 유출되는 유출 방향과 동일하다. 도 1 및 도 2는 폐쇄 위치에 있는 폐쇄 요소(9)를 도시하며, 즉 압력 챔버(2)는 출구(15)에 대해 폐쇄된다.

출구(15)는 작동 매체의 지향적 배출 또는 방출을 위해 사용된다. 따라서 압력파가 발생될 수 있다.

개방 위치에서, 폐쇄 요소(9)는 폐쇄 개구의 폐쇄 표면을 해방한다. 폐쇄 위치에서, 폐쇄 개구는 폐쇄 요소(9)에 의해 폐쇄된다. 여기서, 폐쇄 표면은 실린더의 폐쇄 표면이다. 압력 챔버(2)는 환형이다. 압력 챔버(2)는 폐쇄 요소(9)를 에워싼다. 폐쇄 개구는 압력 챔버(2)로부터 시작하여 환형 압력 챔버(2)에 관하여 반경방향 내향으로 이어진다. 폐쇄 개구부를 통해서 빠져 나가는 작동 매체는 반경방향을 따라 내향으로 그리고 이어서 출구(15)를 통해서 - 다시 환형 압력 챔버(2)에 대해서 - 축방향으로 유동한다.

폐쇄 상태에서, 폐쇄 요소(9)는 하우징(16)의 밸브 시트와 접촉한다. 밸브 시트는 칼라를 갖도록 설계될 수 있는데, 이는, 폐쇄 요소가 개방 방향으로 이동될 때, 폐쇄 위치의 단부 위치로부터 시작하여 폐쇄 요소(9)가 특정 거리를 이동한 후에만 폐쇄 개구가 개방되고 작동 매체가 유출될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 경로는 칼라 폭(77)으로서 도시되어 있다. 이는 폐쇄 개구가 개방되기 전에 폐쇄 요소(9)의 이동을 가속하는 것을 가능하게 하고, 이는 결국 작동 매체의 급격한 유출을 허용하기에 충분할 정도로 신속하게 폐쇄 개구를 개방하는 것을 가능하게 한다.

폐쇄 영역의 크기는 출구 또는 출구 영역의 면적, 즉 출구가 자유 공간에 합류되는 곳의 단면적보다 크다. 특히, 출구(15)는 압력 챔버(2)로부터의 작동 매체의 경로를 따르는 가장 좁은 지점에 대응한다. 그 결과, 유출되는 작동 매체의 속도는 출구(15)에서 가장 높거나 출구 바로 뒤에서 가장 높다. 특히, 이로 인해, 유출되는 작동 매체는 단지 가장 좁은 지점 바로 뒤에서, 즉 출구(15) 뒤에서 음속에 도달되게 한다. 이는 장치의 동작에 유리하다.

제1 충전 라인 또는 작동 매체 충전 라인(12)은 작동 매체로 압력 챔버(2)를 충전하도록 배치된다. 이는 작동 매체 밸브(10)에 의해 공급된다.

장치의 동작 방법에서,

· 압력 챔버(2)는 출구(15)에 대해 폐쇄 요소(9)에 의해 폐쇄되고;

· 압력 챔버(2)는 고압, 즉 100 bar 초과, 특히 150 bar 초과, 특히 200 bar 초과의 압력 하에서 작동 매체로 충전되고;

· 압력 챔버(2)는 작동 매체에 저장된 에너지가 가능한 짧은 기간에 걸쳐 운동 에너지로 변환되도록 급격히 개방된다. 기간이 짧을수록, 유출되는 작동 매체의 속도와 모멘텀이 높아지고, 이에 따라 압력파의 효과가 높아진다.

실시예에서, 이하의 파라미터가 구현된다:

압력: 100 bar 내지 300 bar

체적: 3 리터 내지 15 리터

출구 면적: 50 cm² 내지 320 cm² (= 직경 대략 80-200 mm)

개방 속력: 15 m/s 내지 40 m/s

스트로크: 50 mm 내지 100 mm

실시예에서, 이하의 파라미터가 구현된다:

압력: 120 bar 초과

체적: 4 리터

출구 면적: 80 cm² (대략 100 mm의 직경에 대응)

개방 속력: 15 m/s 초과

스트로크: 60 mm

실시예에서, 이하의 파라미터가 구현된다:

압력: 250 bar 내지 300 bar, 특히 280 bar

체적: 8 리터 내지 12 리터, 특히 10 리터

출구 면적: 150 cm² 내지 210 cm², 특히 180 cm² (약 150 mm의 직경에 대응)

개방 속력: 25 m/s 초과

스트로크: 60 mm 내지 90 mm, 특히 75 mm

실시예에서, 이하의 파라미터가 구현된다:

압력: 250 bar 내지 300 bar, 특히 280 bar

체적: 4 리터 내지 6 리터, 특히 5 리터

출구 면적 60 cm² 내지 80 cm², 특히 70 cm²(대략 95 mm의 직경에 대응)

개방 속력: 20 m/s 초과

스트로크: 50 mm 내지 70 mm, 특히 60 mm

모든 실시예에서, 150℃ 내지 250℃, 특히 230℃의 온도, 또는 200℃ 내지 450℃, 특히 250℃의 온도로의 작동 매체의 가열이 실현될 수도 있다.

폐쇄 요소(9)의 개방 이동은 능동 가스 스프링 또는 공압 액추에이터(4b)에 의해 달성된다. 본 장치는 피스톤(93)이 내부에서 이동하는 원통형 작동 챔버(43)를 갖고, 피스톤의 이동은, 특히 서로에 대해 견고하게 연결됨으로써 - 특히 단일편으로 형성되어 - 폐쇄 요소(9)의 이동에 커플링된다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 커플링은 피스톤 연결 요소(94)에 의해 달성된다. 도 1에서 이는 피스톤 로드이고, 도 2에서 이는 중공 실린더이다.

피스톤(93)은 작동 챔버(43)를 제1 체적(41)과 제2 체적(42)으로 분할한다. 작동 챔버(43)의 내부 실린더 벽(44)과 피스톤(93) 사이에는 시일이 없다. 특히, 이하에서 피스톤 간극(96)으로 지칭되는 작은 간극이 있을 수도 있다. 이는 2개의 체적 사이의 기체 교환을 허용하고, 특히 스로틀로서 작용한다. 다른 실시예에서, 개별 도관이 제1 체적(41)과 제2 체적(42) 사이에 배치될 수 있고, 피스톤 간극(96)에 추가하여 또는 그에 대한 대안으로서 기체 교환을 허용하는 스로틀을 갖는다. 이러한 스로틀은 또한 피스톤(93)을 관통하는 하나 이상의 구멍을 통해 피스톤 스로틀(100)로서 구현될 수 있는데, 그에 따라 이는 2개의 체적 사이의 기체 교환도 허용한다.

제1 체적(41) 내의 제어 매체의 기체 압력은 폐쇄 요소(9)의 개방 이동 방향에 대향하는 힘을 야기하고, 이 경우의 유효 표면은 제1 피스톤 표면(91)이다.

제2 체적(42) 내의 제어 매체의 기체 압력은 폐쇄 요소(9)의 개방 이동 방향으로의 힘을 야기하고, 이 경우의 유효 표면은 제2 피스톤 표면(92)이다.

여기서, 제2 피스톤 면적(92)은 제1 피스톤 면적(91)보다 작은데, 예를 들어 적어도 5 또는 10 또는 20% 더 작다.

피스톤(93)은 개방 이동의 도중에 제1 체적(41)의 실린더 입구/출구(45) 또는 입구/출구 개구를 폐쇄하는 피스톤 폐쇄 요소(95)를 갖는다. 이 예에서 실린더 입구/출구(45)는 작동 챔버(43)와 동심으로 도시되지만, 대안적으로 측방향으로 배치될 수 있다. 실린더 입구/출구(45)를 폐쇄함으로써, 개방 이동의 제동 또는 단부 위치 댐핑이 달성된다. 동시에, 압축 공기 밸브(49)는 또한 압축 공기 충전 라인(48)을 통한 압력 서지로부터 보호된다.

실린더 입구/출구(45)는 실린더 배출 밸브(46)에 의해 개방될 수 있다. 제어 매체는, 예를 들어 배출 또는 통기 라인(102)을 통해서 유출된다. 실린더 배출 밸브(46)는 충전 라인에 비해 비교적 큰 밸브 단면을 가질 수 있다. 따라서, 제1 체적(41) 내의 급격한 압력 감소가 실현될 수 있다. 실린더 배출 밸브(46)는 압축 공기 충전 라인(48) 내의 압력에 의해 폐쇄 상태로 유지된다. 이 압력은 배출 파일럿 밸브(47)를 개방함으로써 감소될 수 있다. 따라서, 블리드(bleed)) 파일럿 밸브의 개방은 폐쇄 요소의 개방 이동을 개시한다.

실린더 배출 밸브(46)는 예시적으로 가동 플러그를 갖는 포핏 밸브이다. 플러그는 피스톤 표면(52)을 갖고, 배출 밸브 체적(51) 내에서 압축 공기 충전 라인(48)으로부터의 압축 공기가 이 피스톤 표면에 작용한다. 실린더 입구/출구(45) 내의 압력이 작용하는 밸브 표면(53)은 피스톤 표면(52)보다 작고, 피스톤 표면(52) 및 밸브 표면(53) 상의 힘은 서로 대향한다. 배출 파일럿 밸브(47)가 폐쇄될 때, 2개의 표면 상의 기체 압력은 동일하고, 피스톤 표면(52) 상의 힘은 밸브 표면(53) 상의 힘보다 높고, 이는 플러그 또는 실린더 배출 밸브(46)를 폐쇄 위치에 유지시킨다.

압축 공기 충전 라인(48)은 또한 압축 공기 충전 라인(48)의 부분(101)을 거쳐 제1 체적(41)을 공급한다. 압축 공기 충전 라인(48)은 다시 압축 공기 밸브(49)를 거쳐 공급받는다.

통기 라인(97)은 주위 공기와 중간 실린더 사이의 압력 균등화를 제공한다. 중간 실린더는 폐쇄 요소(9)의 후방 단부와 능동 가스 스프링 또는 공압 액추에이터(4b) 사이에 위치된다.

도 1의 실시예의 변형예에서, 작동 챔버(43) 및 피스톤(93)은 콤팩트하게 실현된다. 그러나, 동일한 동작 모드가 또한 개별 제1 및 제2 체적에 의해 그리고 상이한 피스톤 면적을 갖는 개별 피스톤에 의해 실현될 수 있다. 이 경우에, 스로틀을 갖는 라인이 2개의 체적 사이에 배치되고, 2개의 피스톤의 이동은 기계적으로 커플링된다. 이는, 2개의 피스톤 중 하나의 선형 이동이 항상 다른 피스톤의 선형 이동을 야기한다는 것을 의미한다.

도 1 및 도 2의 실시예에서, 피스톤 이동은 예를 들어 20 mm과 150 mm 사이, 특히 30 mm과 80 mm 사이일 수 있다. 피스톤의 직경은 예를 들어, 20 mm 내지 200 mm, 특히 40 mm 내지 120 mm일 수 있다.

실시예에서, 가열 요소(99)가 제공된다. 이는 압력 챔버(2) 내의 가압된 작동 매체를 가열하는 데 사용될 수 있다. 이것은 발생된 압력파의 에너지를 증가시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 압력파 발생기(1)와 조합된 공압 액추에이터(4b)를 도시한다.

이러한 변형예의 동작에서, 다음의 방법 단계가 수행될 수 있다:

· 배출 파일럿 밸브(47)가 폐쇄된 상태에서 압축 공기 밸브(49)를 개방하는 단계. 이는 다음의 효과를 갖는다: 압축 공기 충전 라인(48) 내의 압력(예를 들어, 70 bar)은 실린더 배출 밸브(46)를 폐쇄한다. 제1 체적(41)은 압축 공기 충전 라인(48)을 통해 압축 공기로 가압된다. 제2 체적(42) 또한 피스톤 간극(96)을 통해 가압되고, 동일한 압력이 시간 경과에 따라 양 체적 내에 존재한다. 제1 피스톤 면적(91)은 제2 피스톤 면적(92)보다 크기 때문에, 피스톤(93) 및 그에 따른 폐쇄 요소(9)는 (개방 이동 방향에 대항하여) 폐쇄 위치로 이동된다.

· 압축 공기 밸브(49)를 폐쇄하는 단계. 폐쇄 요소(9)는 폐쇄 위치에서 유지된다.

· 작동 매체 밸브(10)를 개방하고, 이에 의해 압력 챔버(2)를 충전하는 단계.

· 실린더 배출 밸브(46)를 개방함으로써 개방 이동을 촉발하는 단계로서, 이는 특히 배출 파일럿 밸브(47)를 개방하고 압축 공기 충전 라인(48) 내의 압력을 감소시킴으로써 행해질 수 있는 단계. 실린더 배출 밸브(46)의 개방은 제1 체적(41) 내의 압력을 강하시킨다. 제2 체적(42) 내의 압력 또한 강하하지만, 피스톤 간극(96)의 스로틀링 효과에 기인하여 제1 체적(41)에서보다 더 느리게 강하한다. 이는, 결국 제2 피스톤 표면(92) 상의 힘이 제1 피스톤 표면(91) 상의 힘 보다 커지게 한다. 이는 피스톤(93)을 이동시켜 폐쇄 요소(9)를 개방시킨다.

· 피스톤(93) 또는 폐쇄 요소(9)가 정지부에 도달하기 전에, 피스톤 폐쇄 요소(95)는 실린더 입구/출구(45)를 폐쇄한다. (이제 더 작은) 제1 체적(41) 내에 잔류하는 공기는 압축되어 피스톤(93) 및 폐쇄 요소(9)의 이동을 늦춘다. 압축 공기 밸브(49)는 압력 피크에 의해서 응력을 받은 것이 방지된다.

· 작동 매체는 폐쇄 요소(9)에 의해 해방된 개구로부터 유출된다.

· 특히 배출 파일럿 밸브(47)를 폐쇄함으로써 실린더 배출 밸브(46)를 폐쇄하는 단계. 이는 압축 공기 충전 라인(48) 내의 압축 공기가 실린더 배출 밸브(46) 또는 그 플러그를 폐쇄 위치로 가압하는 피스톤 면적이 압축 공기가 실린더 배출 밸브(46) 또는 그 플러그 상에 반대 방향으로 작용하는 면적보다 크다는 점에서 행해질 수 있다. 실린더 배출 밸브(46)를 폐쇄한 후에, 제1 체적(41) 내의 압력은 제2 체적(42)과의 압력 보상 후에도 피스톤(93)을 재차 이동시키고 따라서 폐쇄 요소(9)를 폐쇄 위치로 이동시키도록 여전히 충분히 높을 수 있다(예를 들어, 20 bar).

· 후속하여, 상기 절차는 압축 공기 밸브(49)를 개방함으로써 다시 시작될 수 있다.

전술한 바와 같이 공압 액추에이터(4b)를 사용할 때, 폐쇄 요소를 개방 방향으로 이동시키는 것은 공압 액추에이터를 제2 방향으로 이동시킴으로써 이루어진다. 폐쇄 요소를 폐쇄 방향으로 이동시키는 것은 공압 액추에이터를 제1 방향으로 이동시킴으로써 이루어진다.

도 2는 도 1에 도시되는 것에 대한 대안적인 공압 액추에이터(4b)를 갖는 실시예를 도시한다. 도 2에 도시되는 전체 공압 액추에이터가 사용될 수 있거나, 또는 단지 개별 요소, 예를 들어,

· 피스톤 스로틀(100) 및/또는

· 피스톤 연결 요소(94)로서 피스톤 로드 대신에 중공 실린더를 갖는 폐쇄 요소(9), 및/또는

· 압축 공기 충전 라인의 섹션(101)을 갖는 실린더 배출 밸브(46)가

도 1에 도시되는 바와 같이 압력파 발생기(1)와 조합될 수 있다. 또한, 실시예는 가열 요소(99)(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다.

동작은 기본적으로 도 1의 실시예의 동작과 동일하며, 개별 요소의 실현에 있어 다음의 차이를 갖는다:

피스톤(93)을 폐쇄 요소(9)에 연결하는 피스톤 연결 요소(94)는 중공 실린더에 의해 형성된다. 피스톤(93)은, 일반적인 실린더로서, 특히 원형 실린더로서 설계될 수 있는 후방 폐쇄 가이드(98)를 에워싸며, 이동 방향에서 후방 폐쇄 가이드(98)를 따라 선형적으로 이동될 수 있다. 피스톤 연결 요소(94)는 하우징(16)에 고정 연결되는 베어링 요소(14)를 둘러싼다. 제2 체적(42)은 후방 폐쇄 가이드, 피스톤(93) 그리고 중공 실린더 또는 피스톤 연결 요소(94)의 내부 사이에 위치된다.

제1 체적(41)과 제2 체적(42) 사이의 스로틀은 피스톤(93)을 통한 하나 이상의 구멍을 통해 피스톤 스로틀(100)로서 구현된다. 그러나, 추가적으로 또는 대안적으로, 피스톤 스로틀의 기능은 피스톤(93)과 후방 폐쇄 가이드(98) 사이의 간극에 의해 수행될 수도 있다.

제1 체적(41)에 제어 매체가 공급되는 압축 공기 충전 라인(48)의 섹션(101)은 하우징(16)을 통해 연장되지 않고 예를 들어 보어로서 실린더 배출 밸브(46)의 플러그를 통해 연장되며, 또한 실린더 배출 밸브(46)의 피스톤 스로틀이라 칭할 수 있다. 따라서, 제1 체적(41)에는 배출 밸브 체적(51)을 거쳐 제어 매체가 공급된다.

단부 위치 댐핑은 생략될 수 있다. 단부 위치 댐핑이 도 5의 실시예에서 실현되는 경우, 이는 실린더 입구/출구(45) 내로 이동하는 돌출 피스톤 폐쇄 요소(95)에 의해 또는 실린더 입구/출구(45)가 제1 체적(41) 내로 측방향으로 안내되고 개방 이동 동안 실린더 입구/출구(45)에 걸쳐 이동하는 피스톤(93)에 의해 폐쇄되는 것에 의해 도 1에서와 같이 수행될 수 있다.

실시예(도시되지 않음)에서, 2개 또는 3개 이상의 폐쇄 요소(9)가 총 출구 면적을 증가시키도록 서로 평행하게 배치된다. 이들은 서로 동기식으로 또는 동시에 각각 촉발되어 단일 폐쇄 요소(9)에서보다 더 높은 에너지의 압력파를 발생시킬 수 있다. 이 경우에, 다수의 폐쇄 요소가 단일 압력 챔버(2)에 연결되고 단일 공압 액추에이터에 의해 작동된다. 폐쇄 요소(9)의 이러한 평행한 배치는 또한 압력 챔버 내에서 압력을 발생시키기 위해 및/또는 폐쇄 요소를 구동하기 위해 폭발을 사용하는 압력파 발생기에 의해 실현될 수 있다.

제어기(20)가 설명된 방법 단계를 수행하도록 구성된다. 이를 위해, 제어기(20)는 압축 공기 밸브(49), 작동 매체 밸브(10) 및 실린더 배출 밸브(46)를 제어하도록 구성된다. 실린더 배출 밸브(46)는 배출 파일럿 밸브(47)에 의해 제어될 수 있다.

도 3 및 도 4는 작동 매체를 가열하기 위한 히터(80)를 갖는 실시예를 도시한다. 도 3의 실시예에 따르면, 히터(80)는 작동 매체가 제1 충전 라인 또는 작동 매체 충전 라인(12)을 통해 유동할 때 작동 매체를 가열하도록 배치된다. 가열된 공기는 어떠한 압력 증가도 겪지 않는다. 도 4의 실시예에 따르면, 히터(80)는 작동 매체가 순환 라인(84)을 통해 유동할 때 작동 매체를 가열하도록 배치된다. 순환 라인(84)은 압력 챔버(2)로부터 히터(80)를 통해서 다시 압력 챔버(2)로 이어진다. 가열은 압력 챔버(2) 내의 온도 및 압력 모두를 증가시킨다. 순환 송풍기(85)는 순환 라인(84)을 통해 작동 매체를 이송하도록 배치될 수 있다.

히터는 작동 매체가 주위로 유동하는 열 교환기 요소(82)를 갖는 열 교환기(81)를 각각 가질 수 있다. 열 교환기 요소(82)는 전기 히터(83)에 의해 가열될 수 있다.

도시되지 않은 다른 실시예에서, 열 교환기 요소(82)는 압력 챔버(2) 내에 배열된다.

Claims

압력 챔버(2)를 갖는 압력파 발생기(1)의 동작 방법이며, 압력파 발생기(1)는,
· 폐쇄 위치에서 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 폐쇄하고 개방 위치에서 작동 매체가 압력 챔버(2)로부터 출구(15) 내로 유동할 수 있게 하는 폐쇄 요소(9)와;
· 폐쇄 요소(9)를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시킬 수 있고, 특히 또한 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있는 액추에이터를 포함하고;
상기 방법은 다음의 단계:
· 100 bar 이상의 압력에서 기체 작동 매체로 압력 챔버(2)를 충전하는 단계와;
· 액추에이터를 이동시키고 이에 의해 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 개방하도록 폐쇄 요소(9)를 개방 방향으로 이동시키고, 15 밀리초 미만의 배출 시간 내에 출구(15)를 통해 압력 챔버(2)로부터 가압된 작동 매체를 배출하는 단계를 반복적으로 수행하는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
압력 챔버(2)의 체적은 3 리터 초과, 특히 4 리터 초과, 특히 5 리터 초과인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
출구(15)의 가장 좁은 지점에서의 면적이 20 평방 센티미터 초과, 특히 80 평방 센티미터 초과, 특히 180 평방 센티미터 초과인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
폐쇄 요소(9)의 개방 속력이 10 미터/초 초과, 특히 20 미터/초 초과, 특히 적어도 30 미터/초인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
개방 및 폐쇄 이동 동안의 폐쇄 요소(9)의 스트로크는 30 내지 150 밀리미터, 특히 40 내지 100 밀리미터, 특히 50 내지 80 밀리미터인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
작동 매체로 압력 챔버(2)를 충전하는 단계는 150 bar 초과, 특히 200 bar 초과의 압력에서 일어나는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
배출 시간은 10 밀리초 미만, 특히 5 밀리초 미만, 특히 3 밀리초 미만인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
작동 매체는 공기, 질소 또는 증기, 특히 과열 증기 또는 포화 증기 중 하나인 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
압력 챔버를 충전하는 동안 또는 충전한 후에 그리고 압력 챔버를 개방하기 전에 실행되는 단계로서,
· 압력 챔버에 공급되거나 압력 챔버 내에 위치된 작동 매체를 특히 200℃ 내지 450℃, 특히 250℃로 가열하는 단계를 포함하며,
특히 가열은 전기 에너지에 의해 실행되는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
공압 액추에이터(4b)를 사용하며, 공압 액추에이터는,
· 제1 체적(41) 내의 기체 제어 매체에 대해 작용하는 제1 피스톤 표면(91)으로서, 제1 체적(41) 내의 압력이 제1 방향으로 제1 피스톤 표면(91) 상에 액추에이터 힘을 야기하는, 제1 피스톤 표면(91)과;
· 제2 체적(42) 내의 제어 매체에 대해 작용하는 제2 피스톤 표면(92)으로서, 제2 피스톤 표면(92)에 대한 제2 체적(42) 내의 압력이 제1 방향에 반대인 제2 방향으로 액추에이터 힘을 야기하는, 제2 피스톤 표면(92)을 포함하고;
폐쇄 요소(9)는 공압 액추에이터(4b)에 의해 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동될 수 있고, 특히 또한 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동될 수 있고;
압력 챔버(2)를 개방하는 방법은 다음의 단계:
· 특히 제1 체적(41)의 입구/출구 개구를 개방하여 제1 체적(41)으로부터 제어 매체의 적어도 일부를 배출하고, 이에 의해 압력 챔버(2)를 개방하는 단계와;
· 제2 체적(42)에서보다 제1 체적(41)에서의 더 빠른 압력 강하에 의해, 액추에이터를 제2 방향으로 이동시키고 이에 의해 폐쇄 요소(9)를 개방 방향으로 이동시켜 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 개방하고, 출구(15)를 통해 압력 챔버(2)로부터 작동 매체를 배출하는 단계를 포함하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
공압 액추에이터 (4b)를 사용하고, 공압 액추에이터는,
· 제1 체적(41) 내의 기체 제어 매체에 대해 작용하는 제1 피스톤 표면(91)으로서, 제1 체적(41) 내의 압력이 제1 방향으로 제1 피스톤 표면(91) 상에 액추에이터 힘을 야기하는, 제1 피스톤 표면(91)과;
· 제2 체적(42) 내의 제어 매체에 대해 작용하는 제2 피스톤 표면(92)으로서, 제2 피스톤 표면(92)에 대한 제2 체적(42) 내의 압력이 제1 방향에 반대인 제2 방향으로 액추에이터 힘을 야기하는, 제2 피스톤 표면(92)을 포함하고;
폐쇄 요소(9)는 공압 액추에이터(4b)에 의해 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동될 수 있고, 특히 또한 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동될 수 있고;
상기 방법은 다음의 단계:
· 특히 충전 밸브, 예를 들어 압축 공기 밸브(49)에 의해, 가압된 기체 제어 매체로 제1 체적(41)을 충전하는 단계와;
· 스로틀에 의해 제1 체적(41)과 제2 체적(42) 사이에서 압력을 보상하고, 이에 의해 제1 피스톤 표면(91)과 제2 피스톤 표면(92)의 표면 차이로 인해, 액추에이터를 제1 방향으로 이동시키고, 이에 의해 폐쇄 요소(9)를 폐쇄 방향으로 이동시켜 압력 챔버(2)를 폐쇄하는 단계와;
· 기체 작동 매체로 압력 챔버(2)를 충전하는 단계와;
· 특히 제1 체적(41)의 입구/출구 개구를 개방하여 제1 체적(41)으로부터 제어 매체의 적어도 일부를 배출하고, 이에 의해 압력 챔버(2)를 개방하는 단계와;
· 제2 체적(42)에서보다 제1 체적(41)에서의 더 빠른 압력 강하에 의해, 액추에이터를 제2 방향으로 이동시키고 이에 의해 폐쇄 요소(9)를 개방 방향으로 이동시켜 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 개방하고, 출구(15)를 통해 압력 챔버(2)로부터 작동 매체를 배출하는 단계를 반복적으로 수행하는 것을 포함하는 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 압력파 발생기(1)이며, 압력 챔버(2)와;
· 폐쇄 위치에서 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 폐쇄하고 개방 위치에서 작동 매체가 압력 챔버(2)로부터 출구(15) 내로 유동할 수 있게 하는 폐쇄 요소(9)와;
· 폐쇄 요소(9)를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 그리고 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있는 액추에이터를 포함하고,
· 압력 챔버(2)의 체적이 3 리터 초과, 특히 4 리터 초과, 특히 5 리터 초과이고;
· 출구(15)의 가장 좁은 지점에서의 면적이 20 평방 센티미터 초과, 특히 80 평방 센티미터 초과, 특히 180 평방 센티미터 초과이고;
· 개방 및 폐쇄 이동 동안의 폐쇄 요소(9)의 스트로크가 30 내지 150 밀리미터, 특히 40 내지 100 밀리미터, 특히 50 내지 80 밀리미터인 압력파 발생기(1).
제12항에 있어서,
폐쇄 요소(9)에 의해 각각 폐쇄 및 개방되는 폐쇄 개구의 폐쇄 면적은 적어도 출구의 가장 좁은 지점에서의 면적만큼의 크기이고, 특히 출구의 가장 좁은 지점에서의 면적보다 적어도 10% 더 큰 압력파 발생기(1).
제12항 또는 제13항에 있어서,
폐쇄 요소(9)는 중공 원통형이며, 원통형 표면에 대응하는 폐쇄 개구를 폐쇄 또는 개방하도록 배치되는 압력파 발생기(1).
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
폐쇄 요소(9)의 개방 이동 동안, 폐쇄 요소(9)가 폐쇄 개구를 폐쇄하는 단부 위치로부터 시작하여 폐쇄 요소는 0이 아닌 최소 거리를 이동한 후에만 폐쇄 개구를 개방하고, 특히 상기 거리는 5 밀리미터 초과 또는 8 밀리미터 초과인 압력파 발생기(1).
제9항에 따른 방법을 실행하기 위한 압력파 발생기(1)이며, 압력 챔버(2)와,
· 폐쇄 위치에서 출구(15)에 대해 압력 챔버(2)를 폐쇄하고 개방 위치에서 작동 매체가 압력 챔버(2)로부터 출구(15) 내로 유동할 수 있게 하는 폐쇄 요소(9)와;
· 폐쇄 요소(9)를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 그리고 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있는 액추에이터와;
· 압력 챔버(2)에 공급된 작동 매체 또는 압력 챔버(2) 내에 존재하는 작동 매체를 가열하도록 배치된 히터(80)로서, 특히 히터(80)는 전기 히터인 히터(80)를 포함하는 압력파 발생기(1).
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
제1항 내지 제11항 중 적어도 한 항에 따른 방법을 실행하기 위해 압력파 발생기(1)를 제어하도록 구성되는 제어기(20)를 포함하는 압력파 발생기(1).