RU2774772C2

RU2774772C2 - Apparatus and method for generating high-amplitude pressure waves

Info

Publication number: RU2774772C2
Application number: RU2020131058A
Authority: RU
Inventors: Пауль МЮЛЛЕР; Гаральд ГЕРЦ
Original assignee: Экспло Инжиниринг Аг; Мартин ГмбХ фюр Умвельт- унд Энергитехник; РЮЭГГ, Ханс; Хитачи Цозен Инова Аг
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2022-06-22

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to an apparatus for generating high-amplitude pressure waves, in particular, for cleaning a boiler, containing a pressure-resistant tank (21, 40) with a combustion chamber (121) installed therein, configured to be filled with a fluid combustible material via feeding pipelines. The pressure-resistant tank comprises an outlet (306) for directional pressure relief of the gas formed as a result of combustion of the combustible material. A piston (70) covers the outlet, can open said outlet for directional relief, and return to the initial position by means of a spring apparatus. The piston seat (70), with respect to the longitudinal direction (305), has a piston surface (302) inclined obliquely to the outlet (306), opposing the surface (303) of the body, also inclined obliquely to the outlet (306), wherein the surface (303) of the body opens opposite the surface (302) the piston at an angle (304) directed toward the outlet (306), starting from the locking line (65) oriented perpendicular to the direction (90) of the piston. Also proposed is a method for generating high-amplitude pressure waves using the apparatus.

EFFECT: invention contributes to the increase in the efficiency and safety of cleaning of the cleaned unit.

19 cl, 20 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для генерирования высокоамплитудных волн давления, в частности для очистки котлов.The present invention relates to a device and method for generating high amplitude pressure waves, in particular for cleaning boilers.

Уровень техникиState of the art

Такое устройство для генерирования высокоамплитудных волн давления известно из патентного документа US 5 864 517. При этом генерируются акустические колебания, которые значительно сильнее, чем те, которые могут быть сгенерированы громкоговорителями. Их можно использовать, в частности, для очистки котла, так как эти волны давления приводят к отрыву налипших частиц. В патентном документе US 5 864 517 обсуждаются два вида различного импульсного горения. Детонация и дефлаграция. Детонационное горение имеет чрезвычайно высокую скорость пламени от 2000 до 4000 м/с, в то время как дефлаграционное горение имеет гораздо более низкую скорость пламени, например менее 200 м/с, а волны давления имеют значительно меньшую амплитуду.Such a device for generating high-amplitude pressure waves is known from US Pat. No. 5,864,517. This generates acoustic vibrations that are much stronger than those that can be generated by loudspeakers. They can be used, in particular, for cleaning the boiler, since these pressure waves lead to detachment of adhering particles. US Pat. No. 5,864,517 discusses two different types of pulsed combustion. Detonation and deflagration. Detonation combustion has an extremely high flame velocity of 2000 to 4000 m/s, while deflagration combustion has a much lower flame velocity, for example less than 200 m/s, and the pressure waves have a much lower amplitude.

Патентный документ ЕР 2 319 036 относится к способу и устройству для генерирования взрывов, в частности, импульсов давления высокой интенсивности. При этом предложен устойчивый к давлению резервуар с главной взрывной камерой, как в вышеупомянутом патенте США, с выходным отверстием для импульсов давления и поршнем, закрывающим выходное отверстие. Поршень перемещается в своем положении за счет вспомогательного взрыва во вспомогательной взрывной камере таким образом, что он освобождает выходное отверстие. Эта процедура требует точного согласования по времени между инициированием главного взрыва и предшествующим вспомогательным взрывом. Указанное устройство также имеет камеру газовой пружины, которая тормозит смещенный назад поршень и после выпуска газов из главной взрывной камеры смещает указанный поршень обратно в его исходное положение.Patent document EP 2 319 036 relates to a method and apparatus for generating explosions, in particular high intensity pressure pulses. It proposes a pressure-resistant tank with a main explosion chamber as in the aforementioned US patent, with an outlet for pressure pulses and a piston closing the outlet. The piston is moved in its position by the auxiliary explosion in the auxiliary explosion chamber in such a way that it releases the outlet. This procedure requires precise timing between the initiation of the main explosion and the preceding auxiliary explosion. Said device also has a gas spring chamber which brakes the rearwardly displaced piston and, after the release of gases from the main explosion chamber, displaces said piston back to its original position.

В патентном документе ЕР 1 922 568 показан другой способ и устройство для генерирования взрывов, в которых газопружинный механизм имеет разгрузочный механизм, который раскрыт как пружинный механизм.EP 1 922 568 shows another method and apparatus for generating explosions in which the gas spring mechanism has a relief mechanism which is disclosed as a spring mechanism.

В статье Тибора Хорста Фюле "Технологии очистки с помощью звуковых рупоров и газовых взрывов на мусоросжигательной теплоэлектростанции в Оффенбахе (Германия)" (Tibor Horst

, "Cleaning Technologies with sonic horns and gas explosions at the waste-fired power plant in Offenbach (Germany)") в VGB Powertech, том 93, №8, 1 августа 2013 г., стр. 67-72, ISSN: 1435-3199 также раскрыт способ и устройство для генерирования взрывов для очистки с помощью акустической эмиссии.Tibor Horst Füle's article "Cleaning technologies with sonic horns and gas explosions at the incineration thermal power plant in Offenbach (Germany)" (Tibor Horst

, "Cleaning Technologies with sonic horns and gas explosions at the waste-fired power plant in Offenbach (Germany)") in VGB Powertech, Vol. 93, No. 8, August 1, 2013, pp. 67-72, ISSN: 1435- 3199 also discloses a method and apparatus for generating cleanup explosions using acoustic emission.

Кроме того, в патентном документе FR 2 938 623 показан взрывной цилиндр с поршнем, который может перемещаться между открытым и закрытым положениями для того, чтобы циклически генерировать взрывы сжатого газа или воздуха для целей очистки.In addition, FR 2 938 623 shows an explosive cylinder with a piston that can move between open and closed positions in order to cyclically generate bursts of compressed gas or air for cleaning purposes.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Исходя из этого предшествующего уровня техники, задача изобретения состоит в том, чтобы создать усовершенствованные устройство и способ, в которых воспламенение может совершаться легко и безопасно.Based on this prior art, the object of the invention is to provide an improved device and method in which ignition can be carried out easily and safely.

Кроме того, цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройству более длительный интервал между техническими обслуживаниями, поскольку износ движущихся частей в устойчивом к давлению резервуаре в результате взрывов является значительным и, в соответствии с предшествующим уровнем техники, допускает только ограниченное количество повторений очищающих воспламенений до того, как возникнет необходимость в техническом обслуживании установки. Поскольку в энергетике, тяжелой промышленности и технической химии процессы обычно осуществляются на сложных химических установках, то для очистки различных резервуаров обычно предусмотрен ряд таких устройств для генерирования высокоамплитудных волн давления, которые затем необходимо обслуживать соответствующим образом.In addition, the aim of the invention is to provide the device with a longer interval between maintenance, since the wear of moving parts in a pressure-resistant tank as a result of explosions is significant and, in accordance with the prior art, allows only a limited number of repetitions of cleaning ignitions up to when the need for maintenance of the plant arises. Since processes in the energy, heavy industry and technical chemistry industries are usually carried out in complex chemical plants, a number of such devices for generating high amplitude pressure waves are usually provided for cleaning various tanks, which then need to be serviced accordingly.

Устройство предпочтительно используют для очистки котлов в больших технологических установках, таких как мусоросжигательные заводы, угольные электростанции, силосы, для удаления шлака или отложений и т.д. Существенное преимущество состоит в том, что отдельные циклы очистки можно очень быстро и многократно повторять. Кроме того, использование газов в качестве материала для очистки для генерирования последовательности волн давления и связанных с ними импульсов давления является относительно недорогим, и при этом могут быть созданы высокие давления. Добавление двух химических текучих сред, которые сами по себе не сгорают и не взрываются, в момент времени незадолго до инициирования волны давления, также повышает безопасность. Это также позволяет производить очистку, пока установка еще теплая и, возможно, в рабочем состоянии, так как реагирующие вещества подвергаются воздействию горячей среды в течение длительного времени.The device is preferably used for cleaning boilers in large process plants such as incinerators, coal-fired power plants, silos, to remove slag or deposits, etc. A significant advantage is that the individual cleaning cycles can be repeated very quickly and many times. In addition, the use of gases as a scrubbing material to generate a sequence of pressure waves and associated pressure pulses is relatively inexpensive and high pressures can be generated. The addition of two chemical fluids, which do not themselves combust or explode, at a time shortly before the pressure wave is initiated, also improves safety. This also allows cleaning to be carried out while the plant is still warm and possibly in operation, since the reactants are exposed to the hot medium for a long time.

Генерируемая волна давления может быть направлена через трубу на большие расстояния в котел к месту, подлежащему очистке. Труба может быть жестко установлена на подлежащей очистке установке, но также может быть введена снаружи, например, телескопически вставлена в установку или котел. Генерируемый при сгорании импульс давления сбрасывает отложения и грязь с внутренних труб котла и его стенок и одновременно вызывает колебания труб или стенок. Оба действия приводят к эффективной очистке очищаемой установки.The generated pressure wave can be directed through a pipe for long distances into the boiler to the place to be cleaned. The pipe can be rigidly mounted on the plant to be cleaned, but can also be introduced from outside, for example, telescopically inserted into the plant or boiler. The pressure impulse generated during combustion removes deposits and dirt from the inner pipes of the boiler and its walls and at the same time causes the pipes or walls to vibrate. Both actions lead to an effective cleaning of the installation to be cleaned.

Возможны различные другие варианты применения, в которых требуется высокий, быстрый силовой удар, импульс давления или волна давления высокой интенсивности и/или (быстрая) повторяемость. Примерами являются генераторы давления для формовки листового металла или в качестве привода для стрелкового оружия, в которых импульс давления используется для ускорения снаряда. Такие установки также можно использовать в области управляемого инициирования лавин.Various other applications are possible that require a high, fast force impact, high intensity pressure pulse or pressure wave and/or (fast) repeatability. Examples are pressure generators for forming sheet metal or as a drive for small arms, in which the pressure pulse is used to accelerate the projectile. Such installations can also be used in the field of controlled initiation of avalanches.

Устройство для генерирования высокоамплитудных волн давления, в частности для очистки котлов, имеет устойчивый к давлению резервуар. Он может состоять из нескольких частей. Внутри него находится по меньшей мере одна камера сгорания. Несколько камер сгорания могут быть соединены друг с другом. Предусмотрено по меньшей мере одно воспламенительное устройство, входящее в камеру (камеры) сгорания. Должен быть предусмотрен по меньшей мере один питающий трубопровод для подачи в камеру сгорания текучего горючего материала, предпочтительно отдельно топлива и окислителя, например природного газа и воздуха или метана и кислорода. Также можно использовать различные другие жидкие или газообразные виды топлива. При этом устойчивый к давлению резервуар должен иметь выпускное отверстие для направленного сброса давления газа, образующегося в результате воспламенения горючего материала в камере сгорания. До и во время воспламенения предусмотрено запирающее устройство, которое закрывает выпускное отверстие и выполнено с возможностью открытия выпускного отверстия для направленного выпуска, и которое после сгорания может быть перемещено в исходное положение с помощью пружинного устройства. При этом запирающее устройство представляет собой поршень, который может перемещаться в продольном направлении и имеет заднюю часть, ориентированную в направлении пружинного устройства, и переднюю часть, ориентированную в направлении выпускного отверстия.A device for generating high-amplitude pressure waves, in particular for cleaning boilers, has a pressure-resistant reservoir. It may consist of several parts. Inside it is at least one combustion chamber. Several combustion chambers may be connected to each other. At least one igniter device is provided that enters the combustion chamber(s). At least one supply line must be provided to supply the combustion chamber with a fluid combustible material, preferably separately fuel and oxidizer, such as natural gas and air or methane and oxygen. Various other liquid or gaseous fuels may also be used. In this case, the pressure-resistant reservoir must have an outlet for the directional release of gas pressure resulting from the ignition of combustible material in the combustion chamber. Before and during ignition, a locking device is provided that closes the outlet and is configured to open the outlet for directional exhaust, and which after combustion can be moved to its original position by means of a spring device. In this case, the locking device is a piston that can move in the longitudinal direction and has a rear part oriented in the direction of the spring device and a front part oriented in the direction of the outlet.

В продольном направлении седло поршня имеет поверхность поршня, которая косо наклонена к выпускному отверстию и расположена напротив поверхности корпуса, также косо наклоненной к выпускному отверстию, при этом поверхность корпуса раскрывается напротив поверхности поршня под углом, направленным к выпускному отверстию, начиная от линии запирания, ориентированной перпендикулярно направлению поршня.In the longitudinal direction, the piston seat has a piston surface that is obliquely inclined towards the outlet and located opposite the surface of the body, also obliquely inclined towards the outlet, while the surface of the body opens opposite the piston surface at an angle directed towards the outlet, starting from the locking line oriented perpendicular to the direction of the piston.

Указанный угол может составлять от 0,5 до 5 градусов, предпочтительно от 1 до 3 градусов, в частности 2 градуса.Said angle may be from 0.5 to 5 degrees, preferably from 1 to 3 degrees, in particular 2 degrees.

Линия запирания, ориентированная перпендикулярно направлению поршня, может быть расположена внутри стенки поршня нижней части так, чтобы между линией запирания и стенкой поршня существовала закругленная статическая поверхность напорного отверстия.The locking line, oriented perpendicular to the direction of the piston, can be located inside the wall of the piston of the lower part so that between the locking line and the piston wall there is a rounded static surface of the discharge opening.

Фланцевая поверхность, которая перпендикулярна оси поршня и соединена с камерой сгорания или принадлежит ей, может иметь площадь поверхности, составляющую от 50 до 200 процентов от площади, заданной площадью поверхности поршня.The flange surface, which is perpendicular to the axis of the piston and is connected to or belongs to the combustion chamber, may have a surface area of 50 to 200 percent of the area given by the surface area of the piston.

Между этими двумя частями может быть предусмотрена переходная часть. Передняя часть расположена в области камеры сгорания, когда поршень закрывает выпускное отверстие. По отношению к продольному направлению поршня передняя часть сужена по сравнению с задней частью, так что переходная часть образует рабочую поверхность, которая ориентирована поперек продольного направления поршня, и на которую при воспламенении горючего материала может быть приложено давление, толкающее поршень назад, так чтобы передняя часть поршня открыла выпускное отверстие. Это облегчает очистку, так как повышение давления может быть достигнуто и при горении, и в этом случае поршень сам отвечает за открытие пути к выпускной воронке.A transitional part can be provided between these two parts. The front end is located in the area of the combustion chamber when the piston closes the exhaust port. In relation to the longitudinal direction of the piston, the front part is narrowed compared to the rear part, so that the transition part forms a working surface, which is oriented transversely to the longitudinal direction of the piston, and on which, when the combustible material is ignited, pressure can be applied, pushing the piston back, so that the front part piston opened the outlet. This facilitates cleaning, as the pressure increase can also be achieved during combustion, in which case the piston itself is responsible for opening the way to the outlet funnel.

Переходная часть может представлять собой часть, которая непрерывно сужается в продольном направлении поршня газовой пружины от большего диаметра поршня к меньшему диаметру поршня и расположена в области камер сгорания. С другой стороны, переходная часть также может быть образована фланцеобразным сужением поршня.The transition part may be a part that continuously tapers in the longitudinal direction of the gas spring piston from the larger piston diameter to the smaller piston diameter and is located in the region of the combustion chambers. On the other hand, the transition part can also be formed by a flange-like reduction of the piston.

В частности, в устойчивом к давлению резервуаре может быть предусмотрен полый центральный направляющий ствол, внутри которого направляется поршень в передней части. Это дает преимущества с точки зрения износа направляющей поршня, так как позволяет осуществлять направление посредством частей поршня, которые находятся на большом расстоянии друг от друга. В этом случае между камерами сгорания и вспомогательной камерой давления в области фланцеобразного сужения поршня предусмотрен по меньшей мере один соединительный зазор.In particular, a hollow central guide barrel can be provided in the pressure-resistant container, inside which the piston is guided in the front part. This offers advantages in terms of wear of the piston guide, as it allows guiding by means of parts of the piston which are at a great distance from each other. In this case, at least one connecting gap is provided between the combustion chambers and the auxiliary pressure chamber in the area of the flange-like constriction of the piston.

Камера сгорания может быть расположена кольцеобразно вокруг поршня вокруг его продольной оси. В частности, кольцеобразные стенки камеры сгорания могут быть образованы сложенными друг на друга герметично соединенными кольцевыми сегментами, которые предпочтительно закрыты верхней плитой и нижней плитой сверху и снизу, соответственно. Таким образом, высоту и объем цилиндрической камеры сгорания можно легко масштабировать, так как не требуется специальных камер различных размеров. Единственной частью такой масштабируемой камеры сгорания является соответственно регулируемый по длине поршень в качестве запирающего узла.The combustion chamber may be arranged annularly around the piston around its longitudinal axis. In particular, the annular walls of the combustion chamber may be formed by stacked hermetically connected annular segments, which are preferably covered by a top plate and a bottom plate at the top and bottom, respectively. Thus, the height and volume of the cylindrical combustion chamber can be easily scaled, since special chambers of different sizes are not required. The only part of such a scalable combustion chamber is a suitably length-adjustable piston as a locking assembly.

По меньшей мере две камеры сгорания могут быть расположены в одной плоскости на угловом расстоянии друг от друга радиально к центральной оси. В частности, две камеры сгорания могут быть расположены диаметрально противоположно друг другу. Тогда либо продольная ось газовой пружины совпадает с центральной осью; тогда три камеры сгорания могут иметь в общей плоскости угловое расстояние 120 градусов. Либо продольная ось газовой пружины также лежит в той же плоскости, что и по меньшей мере две камеры сгорания, так что в случае трех камер сгорания может быть угловое расстояние 90 градусов между отдельными элементами.At least two combustion chambers can be located in the same plane at an angular distance from each other radially to the central axis. In particular, the two combustion chambers can be arranged diametrically opposite each other. Then either the longitudinal axis of the gas spring coincides with the central axis; then the three combustion chambers can have an angular distance of 120 degrees in a common plane. Alternatively, the longitudinal axis of the gas spring also lies in the same plane as at least two combustion chambers, so that in the case of three combustion chambers there can be an angular distance of 90 degrees between the individual elements.

Выпускное отверстие обычно имеет трубу с продольным направлением. В этом случае либо продольное направление трубы выпускного отверстия может совпадать с центральной осью, т.е. выпускное отверстие находится в удлинении поршня, либо продольная ось газовой пружины находится в той же плоскости, что и по меньшей мере две камеры сгорания. В этом случае также возможно, например, в случае двух камер сгорания, обеспечить угловое расстояние между двумя камерами сгорания менее 120 градусов, чтобы они были больше ориентированы на выпускное отверстие.The outlet usually has a pipe with a longitudinal direction. In this case, either the longitudinal direction of the outlet pipe may coincide with the central axis, i. e. the outlet is located in the extension of the piston, or the longitudinal axis of the gas spring is in the same plane as at least two combustion chambers. In this case it is also possible, for example in the case of two combustion chambers, to provide an angular distance between the two combustion chambers of less than 120 degrees so that they are more oriented towards the outlet.

Газовая пружина может иметь переднюю камеру газовой пружины, расположенную напротив поршня, и отделенную от нее перегородкой заднюю камеру газовой пружины, при этом между передней камерой газовой пружины и задней камерой газовой пружины имеется первое соединение в виде перепускного соединения и второе соединение с обратным клапаном, при этом обратный клапан расположен таким образом, чтобы обеспечить беспрепятственный поток среды из передней камеры газовой пружины в заднюю камеру газовой пружины, но в значительной степени блокировать противоположное направление из задней камеры газовой пружины.The gas spring may have a front gas spring chamber located opposite the piston and a rear gas spring chamber separated from it by a baffle, while between the front gas spring chamber and the rear gas spring chamber there is a first connection in the form of a bypass connection and a second connection with a check valve, with In this case, the check valve is positioned so as to allow unobstructed flow of medium from the front gas spring chamber to the rear gas spring chamber, but to a large extent block the opposite direction from the rear gas spring chamber.

Первое и второе соединения могут быть предусмотрены в перегородке. С другой стороны, второе соединение может иметь по меньшей мере два частичных соединения, которые, с одной стороны, выходят сбоку в продольном направлении движения поршня одно над другим в стенке газовой пружины в передней камере газовой пружины и, с другой стороны, заканчиваются в задней камере газовой пружины так, чтобы при входе поршня в переднюю камеру газовой пружины выходные отверстия перекрывались во времени одно за другим, при этом каждое из указанных частичных соединений имеет свой собственный обратный клапан. В результате этого отдельные обратные клапаны последовательно отключаются, так что поток среды из передней в заднюю камеру газовой пружины замедляется, т.е. тормозной эффект уменьшается за счет нарастания давления газа в передней камере газовой пружины.The first and second connections may be provided in the baffle. On the other hand, the second connection may have at least two partial connections, which, on the one hand, extend laterally in the longitudinal direction of piston movement one above the other in the wall of the gas spring in the front chamber of the gas spring and, on the other hand, end in the rear chamber. gas spring so that when the piston enters the front chamber of the gas spring, the outlets overlap in time one after the other, with each of these partial connections having its own check valve. As a result, the individual non-return valves are successively switched off, so that the flow of medium from the front to the rear chamber of the gas spring is slowed down, i.e. the braking effect is reduced by increasing gas pressure in the front chamber of the gas spring.

Второе соединение может содержать управляемый обратный клапан, который опционально может содержать последовательно подсоединенный управляющий клапан и обратный клапан, причем указанный управляемый обратный клапан соединен с блоком управления, с помощью которого может быть инициировано воспламенение, причем блок управления выполнен с возможностью открытия управляемого обратного клапана через первый предварительно заданный промежуток времени после воспламенения текучего горючего материала. Таким образом может быть гарантировано, что сгорание в камере сгорания происходит полностью, прежде чем поршню будет позволено перемещаться назад дальше.The second connection may comprise a controllable check valve, which may optionally comprise a control valve and a check valve connected in series, said controllable check valve being connected to a control unit with which ignition can be initiated, the control unit being configured to open the controllable check valve via the first a predetermined period of time after ignition of the flowable combustible material. In this way, it can be ensured that combustion in the combustion chamber is complete before the piston is allowed to move further back.

Первое соединение может содержать управляемый перепускной клапан, который опционально может содержать последовательно подсоединенный управляющий клапан и перепускной отвод, причем указанный управляемый перепускной клапан соединен с блоком управления, с помощью которого может быть инициировано воспламенение, причем блок управления выполнен с возможностью открытия управляемого перепускного клапана через второй предварительно заданный промежуток времени после открытия управляемого обратного клапана. Это позволяет после открытия управляемого обратного клапана и, таким образом, выравнивания давления между передней и задней камерами давления газовой пружины активировать обратный поток с задержкой, т.е. инициировать закрывающее движение поршня позже, чтобы газы сгорания, остающиеся под давлением, полностью покинули камеру сгорания.The first connection may comprise a controlled bypass valve, which may optionally comprise a control valve and a bypass branch connected in series, said controlled bypass valve being connected to a control unit with which ignition can be initiated, the control unit being configured to open the controlled bypass valve via a second a predetermined period of time after the opening of the controlled check valve. This makes it possible, after opening the controlled non-return valve and thus equalizing the pressure between the front and rear pressure chambers of the gas spring, to activate the return flow with a delay, i.e. initiate the closing movement of the piston later so that the combustion gases remaining under pressure leave the combustion chamber completely.

Для передней и задней камер газовой пружины могут быть также предусмотрены два отдельных газовых соединения газовой пружины, при этом блок управления оснащен блоком управления наполнением газа, с помощью которого перед воспламенением давление наполнения газом в передней и задней камерах газовой пружины может быть установлено на предварительно заданное значение, при этом давление наполнения газом в передней камере газовой пружины может быть установлено выше, чем в задней камере газовой пружины. В частности, давление наполнения газом в передней камере газовой пружины может быть установлено по меньшей мере в два раза больше, предпочтительно по меньшей мере в три или пять раз больше, чем в задней камере газовой пружины, чтобы, с одной стороны, при воспламенении передняя камера газовой пружины не смещалась назад или смещалась назад лишь немного, так как давление в ней при воспламенении противодействует нарастающему давлению в камере сгорания, а смещение назад происходит полностью и быстро только при открытии обратного клапана, так как разность давлений газа уже была установлена. В частности, задняя камера может находиться под атмосферным давлением, в то время как давлением инертного газа нагружается только передняя камера газовой пружины.Two separate gas spring gas connections can also be provided for the front and rear gas spring chambers, whereby the control unit is equipped with a gas filling control unit with which the gas filling pressure in the front and rear gas spring chambers can be set to a preset value before ignition. , wherein the gas filling pressure in the front gas spring chamber can be set higher than that in the rear gas spring chamber. In particular, the gas filling pressure in the front chamber of the gas spring can be set at least twice, preferably at least three or five times higher than in the rear chamber of the gas spring, so that on the one hand, when ignited, the front chamber The gas spring did not move back or moved back only slightly, since the pressure in it during ignition counteracts the increasing pressure in the combustion chamber, and the movement back occurs completely and quickly only when the check valve is opened, since the gas pressure difference has already been established. In particular, the rear chamber may be at atmospheric pressure, while only the front chamber of the gas spring is loaded with inert gas pressure.

Для решения задачи предложения усовершенствованного устройства и способа, которые проще и безопаснее с точки зрения воспламенения, устройство для генерирования высокоамплитудных волн давления, в частности для очистки котлов, содержащее устойчивый к давлению резервуар с размещенной в нем камерой сгорания и по меньшей мере одним воспламенительным устройством, входящим в камеру сгорания, по меньшей мере один питающий трубопровод для подачи текучего горючего материала в камеру сгорания, причем устойчивый к давлению резервуар содержит выпускное отверстие для направленного сброса давления газа, образующегося при воспламенении горючего материала в камере сгорания, и запирающее устройство, которое закрывает выпускное отверстие и выполнено с возможностью открытия выпускного отверстия для направленного сброса, и которое может быть смещено в исходное положение с помощью пружинного устройства, может отличаться тем, что запирающее устройство представляет собой поршень, выполненный с возможностью смещения в продольном направлении и имеющий заднюю часть, ориентированную в направлении пружинного устройства, и переднюю часть, ориентированную в направлении выпускного отверстия, причем передняя часть, когда поршень находится в положении запирания выпускного отверстия, расположена в области камеры сгорания, причем по отношению к продольному направлению поршня седло поршня имеет поверхность поршня, косо наклоненную под углом к выпускному отверстию, напротив которой расположена поверхность корпуса, также косо наклоненная под углом к выпускному отверстию, причем поверхность корпуса раскрывается напротив поверхности поршня под углом, направленным к выпускному отверстию, начиная от линии запирания, ориентированной перпендикулярно направлению поршня. Этот угол предпочтительно лежит в диапазоне от 0,5 до 3, в частности составляет 1 градус. Линия запирания, ориентированная перпендикулярно направлению поршня, выгодно расположена внутри стенки поршня нижней части, так что между линией запирания и стенкой поршня существует закругленная статическая поверхность напорного отверстия. Это устройство также имеет признак, заключающийся в том, что по отношению к продольному направлению передняя часть выполнена суженной поршня по сравнению с задней частью. Указанное сужение относится к внутренней стенке седла поршня и тогда предпочтительно имеет противоположную внешнюю стенку седла клапана корпуса, которая открывается внутрь по направлению к выпуску под небольшим углом.In order to solve the problem of offering an improved device and method that is simpler and safer from the point of view of ignition, a device for generating high-amplitude pressure waves, in particular for cleaning boilers, containing a pressure-resistant reservoir with a combustion chamber placed in it and at least one ignition device, entering the combustion chamber, at least one supply pipeline for supplying fluid combustible material to the combustion chamber, and the pressure-resistant reservoir contains an outlet for directional pressure relief of the gas generated during ignition of the combustible material in the combustion chamber, and a locking device that closes the outlet hole and is configured to open the outlet for directional discharge, and which can be displaced to its original position using a spring device, may be characterized in that the locking device is a piston, made with the possibility of in the longitudinal direction and having a rear part oriented in the direction of the spring device, and a front part oriented in the direction of the outlet, and the front part, when the piston is in the position of closing the outlet, is located in the region of the combustion chamber, and with respect to the longitudinal direction the piston seat has a piston surface obliquely inclined at an angle to the outlet, opposite which is the body surface, also obliquely inclined at an angle to the outlet, the body surface opening opposite the piston surface at an angle directed towards the outlet, starting from the locking line, oriented perpendicular to the direction of the piston. This angle preferably lies in the range from 0.5 to 3, in particular 1 degree. The locking line, oriented perpendicular to the direction of the piston, is advantageously located inside the piston wall of the lower part, so that between the locking line and the piston wall there is a rounded static surface of the discharge opening. This device also has the feature that, with respect to the longitudinal direction, the front part is made narrower than the rear part of the piston. Said constriction refers to the inner wall of the piston seat and then preferably has an opposite outer wall of the body valve seat which opens inwards towards the outlet at a slight angle.

Прочие варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы.Other embodiments are given in the dependent claims.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны ниже со ссылкой на чертежи, которые приведены только для пояснительных целей и не ограничивают изобретение.Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, which are provided for explanatory purposes only and do not limit the invention.

На фиг.1 показан схематический вид в аксонометрии устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;Figure 1 shows a schematic perspective view of a device for generating high amplitude pressure waves in accordance with one embodiment of the invention;

на фиг.2 показан схематический вид устройства в соответствии с фиг.1;figure 2 shows a schematic view of the device in accordance with figure 1;

на фиг.3 показан вид сбоку (не в масштабе) в разрезе устройства для генерирования волн давления с компонентами, существенными для изобретения;figure 3 shows a side view (not to scale) in section of a device for generating pressure waves with components essential to the invention;

на фиг.4А, 4В и 4С показаны в трех поперечных разрезах, выполненных один над другим, три горизонтальных разреза устройства в соответствии с фиг.3;4A, 4B and 4C show in three transverse sections, one above the other, three horizontal sections of the device in accordance with Fig.3;

на фиг.5 показан схематический подробный вид поршня с фиг.3 между линиями IVb и IVc;Fig. 5 shows a schematic detailed view of the piston of Fig. 3 between lines IVb and IVc;

на фиг.6 показан схематический вид в аксонометрии другого устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;Fig. 6 is a schematic perspective view of another device for generating high amplitude pressure waves in accordance with one embodiment of the invention;

на фиг.7 показан схематический вид в разрезе с вертикальной осью разреза устройства в соответствии с фиг.6;figure 7 shows a schematic view in section with a vertical axis of section of the device in accordance with figure 6;

на фиг.8 показан схематический вид в разрезе с горизонтальной осью разреза устройства в соответствии с фиг.6;Fig. 8 is a schematic sectional view with a horizontal sectional axis of the device according to Fig. 6;

на фиг.9 показан схематический вид в аксонометрии еще одного устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления в соответствии с вариантом осуществления изобретения;Fig. 9 is a schematic perspective view of another device for generating high amplitude pressure waves in accordance with an embodiment of the invention;

на фиг.10 показан схематический вид в разрезе с вертикальной осью разреза устройства в соответствии с фиг.9;Fig. 10 is a schematic sectional view with a vertical sectional axis of the device according to Fig. 9;

на фиг.11 показан схематический вид в разрезе с вертикальной осью разреза устройства с признаками, частично соответствующими устройству в соответствии с фиг.6 и в соответствии с фиг.9;Fig. 11 shows a schematic vertical sectional view of a device with features partially corresponding to the device according to Fig. 6 and according to Fig. 9;

на фиг.12 показан схематический вид в разрезе с вертикальной осью разреза варианта осуществления газовой пружины, которая может быть использована в устройстве в соответствии с фиг.1, 6, 10 или 11;Fig. 12 is a schematic vertical sectional view of an embodiment of a gas spring that can be used in the device according to Figs. 1, 6, 10 or 11;

на фиг.13 показан схематический вид в разрезе с вертикальной осью разреза другого варианта осуществления газовой пружины, которая может быть использована в устройстве в соответствии с фиг.1, 6, 10 или 11;Fig. 13 is a schematic vertical sectional view of another embodiment of a gas spring that can be used in the device according to Figs. 1, 6, 10 or 11;

на фиг.14 показан схематический частичный вид центральной части устройства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, которое также может быть использовано на фиг.2, 3, 7, 10 и 11:Fig. 14 shows a schematic partial view of the central part of a device according to another embodiment of the invention, which can also be used in Figs. 2, 3, 7, 10 and 11:

на фиг.15А, 15В и 15С показаны подробные виды фиг.14 в разные моменты времени цикла открытия; и15A, 15B and 15C show detailed views of FIG. 14 at different times in the opening cycle; and

на фиг.16 показана диаграмма изменения сил во времени для варианта осуществления седла клапана для устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления.Fig. 16 is a diagram of forces over time for an embodiment of a valve seat for a device for generating high amplitude pressure waves.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

На фиг.1 показан вид в аксонометрии устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Первый устойчивый к давлению резервуар 21 и второй устойчивый к давлению резервуар 22 расположены слева и справа от центрального корпуса 30. В этом варианте осуществления эти резервуары 21 и 22 проходят по существу параллельно стенке 5 котла, которая показана в разрезе. Кроме того, к центральному корпусу 30 прифланцована выпускная воронка 61 со следующей за ней выпускной трубой 62, которая проходит через стенку 5 котла и заканчивается выпускным отверстием 63 во внутреннем пространстве 15 котла. В других вариантах осуществления выпускное отверстие 63 также может быть расположено непосредственно на стенке котла, а выпускная труба 62 может быть выполнена короче выпускной воронки 61 или полностью исключена. Напротив выпускной воронки 61 к центральному корпусу 30 прифланцован корпус 40 газовой пружины. В нижней части нижнего центрального корпуса 30 с левой и правой стороны находится первый резервуар 51 для хранения газа, а напротив - второй резервуар 52 для хранения газа. В других вариантах осуществления конструкция резервуаров 21 и 22 может быть длиннее, т.е. соотношение сторон для внутренних объемов 121 и 122 находится в диапазоне между 5:1 и 20:1.Figure 1 shows a perspective view of a device for generating high amplitude pressure waves in accordance with one embodiment of the invention. The first pressure-resistant reservoir 21 and the second pressure-resistant reservoir 22 are located to the left and right of the central body 30. In this embodiment, these reservoirs 21 and 22 run substantially parallel to the boiler wall 5, which is shown in section. In addition, an outlet funnel 61 is flanged to the central body 30 followed by an outlet pipe 62 which extends through the wall 5 of the boiler and ends with an outlet 63 in the inner space 15 of the boiler. In other embodiments, the outlet 63 may also be located directly on the wall of the boiler, and the outlet pipe 62 may be shorter than the outlet funnel 61 or omitted entirely. Opposite the outlet funnel 61, the gas spring housing 40 is flanged to the central body 30. At the bottom of the lower center body 30, on the left and right sides, is the first gas storage tank 51, and opposite the second gas storage tank 52. In other embodiments, the reservoirs 21 and 22 may be longer, i. e. the aspect ratio for interior volumes 121 and 122 is between 5:1 and 20:1.

Функционирование устройства для генерирования волн давления теперь будет описано совместно с рассмотрением схематического изображения устройства, представленного на фиг.1 и фиг.2. Оно показывает некоторые существенные элементы фиг.1 в схематическом изображении. На центральном корпусе 30 расположены два (левый и правый) устойчивых к давлению резервуара 21 и 22, которые имеют первую камеру 121 сгорания и вторую камеру 122 сгорания, соответственно. В варианте осуществления устойчивые к давлению резервуары 21 и 22 имеют цилиндрическую форму с внутренним пространством большего диаметра в задней части, т.е. имеется в виду сужение прохода в сторону центрального корпуса 30.The operation of the device for generating pressure waves will now be described in conjunction with a consideration of the schematic representation of the device presented in figure 1 and figure 2. It shows some essential elements of figure 1 in a schematic representation. On the central body 30 are two (left and right) pressure-resistant tanks 21 and 22, which have a first combustion chamber 121 and a second combustion chamber 122, respectively. In an embodiment, the pressure-resistant reservoirs 21 and 22 are cylindrical in shape with a larger diameter interior at the rear, i.e. This refers to the narrowing of the passage towards the central body 30.

В центральном корпусе 30 расположен поршень 70, который будет более подробно показан на следующих фигурах, и который в показанном закрытом положении отделяет камеры 121 и 122 друг от друга и закрывает своим передним концом 72 поршня 70 выпускное отверстие по направлению к выпускной воронке 61. Поршень 70 своей верхней частью 71 проходит в корпус 40 газовой пружины, как более подробно показано на фиг.3. Само седло клапана обозначено ссылочным обозначением 300. Оно может быть выполнено, в частности, в соответствии с фиг.14 и подробным изображением на фиг.15А, 15В, 15С, для того, чтобы затем проявить возможность действовать, как показано на фиг.16.In the central housing 30 is located a piston 70, which will be shown in more detail in the following figures, and which, in the closed position shown, separates the chambers 121 and 122 from each other and closes the outlet opening towards the outlet funnel 61 with its forward end 72 of the piston 70. The piston 70 its upper part 71 extends into the housing 40 of the gas spring, as shown in more detail in Fig.3. The valve seat itself is indicated by the reference symbol 300. It can be made, in particular, in accordance with Fig.14 and the detailed image in Fig.15A, 15B, 15C, in order to then be able to act as shown in Fig.16.

Цель устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления состоит в том, чтобы генерировать их в первой и второй камерах 121 и 122 давления путем сжигания текучего горючего или взрывчатого вещества. Предпочтительно, чтобы это горючее вещество образовывалось в результате смешивания компонентов, которые сами по себе не являются горючими или взрывчатыми, и которые хранятся в первом и втором резервуарах 51 и 52 для хранения газа. Эти резервуары 51 и 52 для хранения газа снабжаются по внешним питающим газопроводам 53 и 54 от соответствующих газовых соединений 57 и 58, которые управляются клапанами 55 и 56 питающих газопроводов. Первый резервуар 51 для хранения газа соединен с камерами 121 и 122 сгорания через первый газозаправочный трубопровод 151 и промежуточный первый газозаправочный клапан 153. Вариант, изображенный на фиг.2, с подсоединением только к одной камере 121 сгорания также возможен, если между первой и второй камерами 121 и 122 сгорания предусмотрены соответствующие компенсационные линии. Соответственно, для второго газового соединения 58 второй резервуар 52 для хранения газа непосредственно или опосредованно соединен с камерами 121 и 122 сгорания через второй газозаправочный трубопровод 152 и второй газозаправочный клапан 154. Представленный вариант осуществления соответствует наполнению камер 121 и 122 сгорания через две дозирующие емкости с последующим поступлением в устройство. Кроме этого возможно также непосредственное наполнение камер через дроссельные отверстия.The purpose of the apparatus for generating high amplitude pressure waves is to generate them in the first and second pressure chambers 121 and 122 by burning a fluid fuel or explosive. Preferably, this combustible substance is formed by mixing components which are not combustible or explosive in themselves and which are stored in the first and second gas storage tanks 51 and 52. These gas storage tanks 51 and 52 are supplied via external gas supply lines 53 and 54 from respective gas connections 57 and 58, which are controlled by supply gas valves 55 and 56. The first gas storage tank 51 is connected to the combustion chambers 121 and 122 through the first gas filling pipeline 151 and the intermediate first gas filling valve 153. The option shown in figure 2 with connection to only one combustion chamber 121 is also possible if between the first and second chambers 121 and 122 combustion, corresponding compensation lines are provided. Accordingly, for the second gas connection 58, the second gas storage tank 52 is directly or indirectly connected to the combustion chambers 121 and 122 through the second gas filling pipeline 152 and the second gas filling valve 154. entering the device. In addition, it is also possible to directly fill the chambers through the orifices.

Кроме того, предусмотрено соединение 47 газовой пружины, причем газ для газовой пружины 40 подается во внутренние камеры 41 или 42 газовой пружины, как показано на фиг.3, через питающий клапан 48 газовой пружины и питающий трубопровод 49 газовой пружины.In addition, a gas spring connection 47 is provided, wherein the gas for the gas spring 40 is supplied to the internal gas spring chambers 41 or 42, as shown in FIG. 3, through the gas spring supply valve 48 and the gas spring supply line 49.

В этом варианте осуществления рассматриваются первый и второй газ. Первый газ может представлять собой, например, метан или природный газ, в то время как второй газ может представлять собой кислород или воздух, или кислородосодержащую воздушную смесь. В других вариантах осуществления текучий горючий материал в некоторых обстоятельствах может представлять собой взрывчатую смесь, он может быть газообразным, жидким, порошкообразным или смесью таких материалов.In this embodiment, the first and second gases are considered. The first gas may be, for example, methane or natural gas, while the second gas may be oxygen or air, or an oxygen-containing air mixture. In other embodiments, the implementation of the flowable combustible material in some circumstances may be an explosive mixture, it may be gaseous, liquid, powder, or a mixture of such materials.

Камеры 121 и 122 сгорания дополнительно подсоединены к воспламенительному устройству, которое одновременно инициирует воспламенение горючего материала в камерах 121 и 122 сгорания. Если, как и в варианте осуществления на фиг.6, предусмотрен кольцевой зазор, т.е. объемное соединение двух камер 121 и 122 сгорания, то необходимо только одно воспламенительное устройство. В качестве воспламенительного устройства можно использовать свечи накаливания или свечи зажигания. При более интенсивном воспламенении с помощью свечи зажигания, которая имеет более высокую энергию воспламенения, чем свеча накаливания, скорость реакции может быть увеличена. Таким образом, в камерах 121 и 122 сгорания происходит более быстрое нарастание давления.The combustion chambers 121 and 122 are additionally connected to an igniter which simultaneously initiates ignition of combustible material in the combustion chambers 121 and 122. If, as in the embodiment of FIG. 6, an annular gap is provided, i. e. volumetric connection of the two combustion chambers 121 and 122, only one igniter is needed. Glow plugs or spark plugs can be used as the igniter. By igniting more vigorously with a spark plug that has a higher ignition energy than the glow plug, the reaction rate can be increased. Thus, the combustion chambers 121 and 122 experience a more rapid build-up of pressure.

При инициировании воспламенения в камерах 121 и 122 сгорания происходит контролируемое сгорание или контролируемый взрыв горючих или взрывчатых смешанных компонентов, которые оказывают давление на поршень 70 и, в частности, на переходную часть 75, как это будет описано в связи с фиг.3. Это приводит к движению поршня 70 в продольном направлении против давления газовой пружины 40, что одновременно быстро открывает соединение между камерами 121 и 122 сгорания и выпускной воронкой 61.Upon initiation of ignition in the combustion chambers 121 and 122, the controlled combustion or controlled explosion of combustible or explosive mixed components occurs, which exerts pressure on the piston 70 and in particular on the transition part 75, as will be described in connection with Fig.3. This causes the piston 70 to move longitudinally against the pressure of the gas spring 40, which simultaneously quickly opens the connection between the combustion chambers 121 and 122 and the outlet funnel 61.

До этого выпускное отверстие устойчивого к давлению резервуара удерживается в закрытом состоянии поршнем 70 в качестве запирающего устройства. Газовая пружина позволяет удерживать закрытое состояние запирающего устройства даже против давления наполнения горючих элементов в камерах 121 и 122 сгорания. Только при повышении давления во время воспламенения текучей смеси давление на переходной части 75 увеличивается таким образом, что поршень 70 соответственно сдвигается назад. В дальнейшем, как будет описано в связи с фиг.3, газовопружинный элемент после сгорания также заставляет поршень 70 в качестве запирающего устройства отодвигаться назад и позволяет непосредственно повторить процесс посредством нового наполнения камер 121 и 122 сгорания. Одновременно надежно предотвращается обратный поток веществ, находящихся в котле, в устройство.Prior to this, the outlet of the pressure-resistant reservoir is held closed by the piston 70 as a locking device. The gas spring makes it possible to maintain the closed state of the locking device even against the filling pressure of the combustible elements in the combustion chambers 121 and 122. Only when the pressure rises during the ignition of the fluid mixture, the pressure on the transition part 75 increases in such a way that the piston 70 moves back accordingly. In the following, as will be described in connection with FIG. 3, the gas spring element after combustion also causes the piston 70 as a locking device to move back and allows the process to be directly repeated by refilling the combustion chambers 121 and 122. At the same time, the reverse flow of substances in the boiler into the device is reliably prevented.

Поршень 70 открывается настолько быстро, что смесь под давлением в камерах 121 и 122 сгорания при выходе еще не полностью сгорела, так что газовая смесь в выпускной воронке продолжает гореть, генерируя импульс давления с высоким пиком давления. При использовании воздуха в качестве одной из двух сред помимо СН₄ или природного газа, внутри камер 121 и 122 сгорания происходит химическая реакция, и вся энергия в устройстве преобразуется. Затем, за счет последующего, т.е. задержанного по времени, быстрого открытия поршня 70 после первоначального повышения давления газ высвобождается в атмосферу.Piston 70 opens so rapidly that the pressurized mixture in combustion chambers 121 and 122 has not yet completely burned out as it exits, so that the gas mixture in the outlet funnel continues to burn, generating a pressure pulse with a high pressure peak. By using air as one of the two media other than CH ₄ or natural gas, a chemical reaction takes place inside the combustion chambers 121 and 122 and all the energy in the device is converted. Then, due to the subsequent, i.e. The time-delayed, rapid opening of the piston 70 after the initial pressurization releases the gas to the atmosphere.

На фиг.3 представлен вид сбоку в разрезе схематически изображенного устройства для генерирования волн давления с компонентами, существенными для изобретения.Figure 3 is a side sectional view of a schematically depicted device for generating pressure waves with components essential to the invention.

Первый и второй устойчивые к давлению резервуары 21 и 22 примыкают к вставленной в них выпускной воронке 61, на внутреннем конце которой расположен закругленный контакт 65 с седлом клапана. Этот контакт 65 с седлом клапана, выполненный в виде горизонтальной, по существу кольцеобразной контактной линии, проходящей перпендикулярно и концентрически к продольной оси 90 поршня, примыкает к переднему концу 72 поршня 70, за которым следует суженная часть 73 поршня. К этой суженной части 73 примыкает переходная часть 75 поршня, на которой диаметр поршня увеличивается для того, чтобы образовать больший диаметр на заднем конце 71 поршня. Таким образом, задний диаметр 171 поршня больше, чем передний диаметр 172 поршня. В частности, поршень 70 имеет в продольном направлении поверхность 91 (как показано на фиг.4) с размером, достаточным для перемещения поршня в направлении газовой пружины 40 во время воспламенения. Диаметр и высота полостей газовой пружины 40 могут быть выбраны большими по отношению к камерам 121 и 122 сгорания. Поршень 70 герметизирован между стенками левого и правого устойчивых к давлению резервуаров 21 и 22 посредством ряда уплотнений 81 и 82 в продольном направлении. Причем три уплотнения 81 могут представлять собой бронзовые уплотнения, а уплотнение 82, расположенное между ними, представляет собой уплотнительное кольцо круглого сечения. Эти уплотнения 81 и 82 вставляются в канавки поршня 70; они также могут быть предусмотрены в расположенных напротив стенках.The first and second pressure-resistant reservoirs 21 and 22 adjoin an outlet funnel 61 inserted therein, at the inner end of which there is a rounded contact 65 with the valve seat. This valve seat contact 65, in the form of a horizontal, substantially annular contact line extending perpendicular and concentric to the longitudinal axis 90 of the piston, abuts the front end 72 of the piston 70 followed by the neck 73 of the piston. Adjacent to this tapered portion 73 is a piston adapter 75 on which the diameter of the piston is increased in order to form a larger diameter at the rear end 71 of the piston. Thus, the back diameter 171 of the piston is larger than the front diameter 172 of the piston. In particular, the piston 70 has in the longitudinal direction a surface 91 (as shown in Fig.4) with a size sufficient to move the piston in the direction of the gas spring 40 during ignition. The diameter and height of the cavities of the gas spring 40 can be chosen large in relation to the chambers 121 and 122 of the combustion. The piston 70 is sealed between the walls of the left and right pressure-resistant reservoirs 21 and 22 by a series of seals 81 and 82 in the longitudinal direction. Moreover, the three seals 81 may be bronze seals, and the seal 82 located between them is an O-ring. These seals 81 and 82 are inserted into the grooves of the piston 70; they can also be provided in opposite walls.

Поршень 70, который, таким образом, герметично проходит через центральный корпус 30 с устойчивыми к давлению резервуарами 21 и 22, затем герметично выступает в переднюю камеру 41 газовой пружины в корпусе 40 газовой пружины, которая отделена от задней камеры 42 газовой пружины посредством перегородки 43 газовой пружины. В перегородке газовой пружины предусмотрен обратный клапан 44 и газовое перепускное отверстие 45.The piston 70, which thus passes hermetically through the central housing 30 with the pressure-resistant reservoirs 21 and 22, then protrudes hermetically into the front gas spring chamber 41 in the gas spring housing 40, which is separated from the rear gas spring chamber 42 by a gas baffle 43 springs. A non-return valve 44 and a gas bypass hole 45 are provided in the gas spring baffle.

Функция газовой пружины заключается в следующем. По газозаправочным трубопроводам 151 и 152 в камеры 121 и 122 подают два компонента горючих газовых смесей. Эти газы воспламеняют посредством воспламенительного устройства, не показанного на фиг.3. Это приводит к приложению давления на переходную часть 75, которое преодолевает противоположное давление газовой пружины и перемещает поршень 70 в область передней камеры 41 газовой пружины. Для того, чтобы это движение было достаточно быстрым, в перегородке 43 предусмотрен обратный клапан 44, который сразу же открывается и быстро выравнивает давление газа между передней камерой 41 газовой пружины и задней камерой 42 газовой пружины, так что после первоначального быстрого движения поршня 70, его затем тормозит повышенное сопротивление из объединенных камер 41 и 42 газовой пружины. После обратного смещения поршня 70 в направлении перегородки 43 горючие газы, находящиеся в сгоревшем или еще горящем состоянии, выходят из выпускной воронки 61 и снижают давление в камерах 121 и 122 сгорания. Так как клапан в перегородке 43 газовой пружины является обратным клапаном 44, то камеры 41, 42 газовой пружины соединяются только через газовое перепускное отверстие 45 очень малого диаметра. Таким образом, газ из задней камеры 42 газовой пружины возвращается обратно в переднюю камеру 41 газовой пружины и смещает поршень 70 в исходное положение, как показано на фиг.3. Любая потеря газа компенсируется посредством питающего трубопровода 49 газовой пружины. Газ в газовой пружине 40 может представлять собой как воздух, так и инертный газ, например N₂.The function of the gas spring is as follows. Gas filling pipelines 151 and 152 supply two components of combustible gas mixtures to chambers 121 and 122. These gases are ignited by means of an ignition device not shown in FIG. This causes pressure to be applied to the transition portion 75 which overcomes the opposite pressure of the gas spring and moves the piston 70 into the region of the front gas spring chamber 41 . In order for this movement to be sufficiently rapid, a check valve 44 is provided in the baffle 43 which immediately opens and quickly equalizes the gas pressure between the front gas spring chamber 41 and the rear gas spring chamber 42 so that after the initial rapid movement of the piston 70, it then the increased resistance from the combined chambers 41 and 42 of the gas spring brakes. After the piston 70 is displaced back towards the baffle 43, combustible gases that are in a burnt or still burning state exit the outlet funnel 61 and reduce the pressure in the combustion chambers 121 and 122. Since the valve in the gas spring baffle 43 is a check valve 44, the gas spring chambers 41, 42 are connected only through a very small diameter gas bypass 45. Thus, the gas from the rear gas spring chamber 42 returns back to the front gas spring chamber 41 and displaces the piston 70 to its original position, as shown in FIG. Any loss of gas is compensated by the supply line 49 of the gas spring. The gas in the gas spring 40 can be either air or an inert gas such as N ₂ .

На фиг.4 в трех поперечных разрезах, выполненных один над другим (фиг.4а, фиг.4b и фиг.4с), показаны три поперечных разреза устройства с фиг.3 вдоль линий разреза IVa, IVb и IVc, соответственно. Предпочтительным образом поршень 70 имеет круглое поперечное сечение.Figure 4 in three transverse sections, made one above the other (fig.4a, fig.4b and fig.4c), shows three cross-sections of the device from figure 3 along the section lines IVa, IVb and IVc, respectively. The piston 70 preferably has a circular cross section.

На фиг.4а изображен поперечный разрез вдоль линии IVa через верхнюю стенку 21, 22 устойчивых к давлению резервуаров, причем показано бронзовое уплотнение 81, окружающее заднюю часть 71 поршня 70.4a shows a cross-section along line IVa through the top wall 21, 22 of the pressure-resistant reservoirs, showing the bronze seal 81 surrounding the back 71 of the piston 70.

На фиг.4b показана параллельная плоскость разреза в камере 121, 122 сгорания и через камеру 121, 122 сгорания, причем показанный разрез проходит вдоль линии IVb в верхней части пространства камер 121, 122 сгорания, где поршень 70 имеет диаметр, соответствующий задней части 71.Figure 4b shows a parallel sectional plane in the combustion chamber 121, 122 and through the combustion chamber 121, 122, and the shown section passes along the line IVb in the upper part of the space of the combustion chambers 121, 122, where the piston 70 has a diameter corresponding to the rear part 71.

На фиг.4с изображен следующий разрез вдоль линии IVc, параллельный разрезу с фиг.4b в нижней части полости, где непосредственно видно, что хотя ширина поршня 70 в центральной части 30 камеры примыкает к стенкам устойчивых к давлению резервуаров 21, 22 и, таким образом, ширина остается постоянной по всей длине поршня, глубина выполнена меньшей в направлении продольного выравнивания внутренних камер 121, 122. Таким образом, здесь можно непосредственно видеть, что существует разница между передним диаметром 172 поршня и задним диаметром 171 поршня, причем в настоящем документе под диаметром поршня понимают ширину в продольном направлении расположенных друг напротив друга камер 121, 122 сгорания.4c shows the following section along the line IVc, parallel to the section from fig.4b in the lower part of the cavity, where it is directly seen that although the width of the piston 70 in the central part 30 of the chamber is adjacent to the walls of the pressure-resistant reservoirs 21, 22 and thus , the width remains constant along the entire length of the piston, the depth is made smaller in the direction of the longitudinal alignment of the inner chambers 121, 122. Thus, it can be directly seen here that there is a difference between the front diameter 172 of the piston and the rear diameter 171 of the piston, and in this document under the diameter piston understand the width in the longitudinal direction located opposite each other of the chambers 121, 122 combustion.

Выпускное отверстие 61 здесь показано на всех трех чертежах фиг.4а, 4b и 4с под плоскостью чертежа. Также возможно, как показано на фиг.3 патентного документа WO 2010/025574 из уровня техники, что выпускная воронка 61 в продольном направлении удлинения на другой стороне центрального корпуса 30 соединена с камерой 121 сгорания, причем запирающий элемент в виде поршня 70 расположен перпендикулярно к ней, так что при обратном смещении поршня 70 газовая смесь может выходить непосредственно прямо в продольном направлении всего устройства.The outlet 61 is here shown in all three drawings figa, 4b and 4c under the plane of the drawing. It is also possible, as shown in figure 3 of the prior art patent document WO 2010/025574, that the outlet funnel 61 in the longitudinal direction of extension on the other side of the central body 30 is connected to the combustion chamber 121, with the locking element in the form of a piston 70 located perpendicular to it so that when the piston 70 is reversed, the gas mixture can exit directly in the longitudinal direction of the entire device.

При этом можно предусмотреть две, три, четыре и более камеры сгорания, которые будут расположены в плоскости камер 121 и 122 сгорания с фиг.1, 2 или 6, в соответствии с плоскостью 92 на фиг.7, так как здесь во всех случаях поршень 70 перпендикулярен этой плоскости расположения камер сгорания и выпускной воронке 61. При расположении согласно патентному документу WO 2010/025574 выпускная воронка 61 будет находиться в той же плоскости, что и все камеры сгорания, и может, например, иметь одинаковое угловое расстояние относительно всех них. Тогда в случае трех камер сгорания между ними будет угол 90 градусов. Камеры сгорания, расположенные напротив выпускной воронки 61, также могут быть расположены ближе друг к другу, так чтобы направление выпуска должно было меньше меняться.In this case, two, three, four or more combustion chambers can be provided, which will be located in the plane of the combustion chambers 121 and 122 from Fig.1, 2 or 6, in accordance with the plane 92 in Fig.7, since here in all cases the piston 70 is perpendicular to this plane of the combustion chambers and the outlet funnel 61. When positioned according to WO 2010/025574, the outlet funnel 61 will be in the same plane as all the combustion chambers and may, for example, have the same angular distance with respect to all of them. Then, in the case of three combustion chambers, there will be an angle of 90 degrees between them. The combustion chambers opposite the outlet funnel 61 can also be placed closer to each other so that the outlet direction has to change less.

На фиг.5 показан увеличенный фрагмент переходной части 75 поршня 70.Figure 5 shows an enlarged fragment of the transition part 75 of the piston 70.

На нем видно, что от продольной оси 90 поршня отложен первый диаметр 121, который меньше, чем задний диаметр 171 поршня. Таким образом, переходная часть 75 образует в разрезе в проекции продольной оси 90 две прямоугольные полосы 91, которые служат полосами передачи давления. При наполнении камер 121 и 122 сгорания давление, оказываемое на эти полосы 91, недостаточно для того, чтобы сдвинуть поршень 70 назад против давления газовой пружины. Но это резко меняется после воспламенения газовой смеси, так как может возникнуть разность давлений, от 25 до 30 раз превышающая давление наполнения, что в таком случае достаточно для того, чтобы вытолкнуть поршень 70 назад при соответствующем установленном напряжении газовой пружины. В примерных вариантах осуществления камеры сгорания имеют объем от одного до двух литров, при этом давление наполнения газа может составлять от 10 до 30 бар, например, от 15 до 25 бар. Диаметр кольцевого отверстия, закрываемого поршнем, составляет от 40 до 150 мм, например, от 60 до 100 мм, в частности 80 мм.It shows that from the longitudinal axis 90 of the piston postponed the first diameter 121, which is smaller than the rear diameter 171 of the piston. Thus, the transition part 75 forms, in a section in the projection of the longitudinal axis 90, two rectangular strips 91, which serve as pressure transfer strips. When the combustion chambers 121 and 122 are filled, the pressure exerted on these bands 91 is not sufficient to move the piston 70 backwards against the pressure of the gas spring. But this changes dramatically after the gas mixture is ignited, as a pressure difference of 25 to 30 times the filling pressure can occur, which is then enough to push the piston 70 back at the appropriately set gas spring tension. In exemplary embodiments, the combustion chambers have a volume of from one to two liters, while the filling pressure of the gas can be from 10 to 30 bar, for example, from 15 to 25 bar. The diameter of the annular opening closed by the piston is 40 to 150 mm, for example 60 to 100 mm, in particular 80 mm.

Воспламенение может быть выполнено аналогично патентному документу WO 2010/025574 из уровня техники и, таким образом, может происходить за счет электричества или, например, за счет светового воспламенения.The ignition can be carried out similarly to the prior art patent document WO 2010/025574 and can thus be electrically powered or, for example, by light ignition.

На фиг.6 показан схематический вид в аксонометрии другого устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Идентичные признаки обозначены идентичными ссылочными обозначениями по всему описанию. На центральном корпусе 30 здесь также находятся два устойчивых к давлению резервуара 21 и 22, и перпендикулярно ним предусмотрен корпус 40 газовой пружины. Внутрь центрального корпуса 30 ведут газозаправочные трубопроводы 151 и 152, а в центре центрального корпуса 30 показана линия электропитания воспламенительного устройства 50.FIG. 6 is a schematic perspective view of another high amplitude pressure wave generating device according to one embodiment of the invention. Identical features are indicated by identical reference numerals throughout the specification. On the central body 30 there are also two pressure-resistant reservoirs 21 and 22 here, and a gas spring housing 40 is provided perpendicular to them. Gas filling pipelines 151 and 152 lead inside the central body 30, and the power supply line of the igniter 50 is shown in the center of the central body 30.

Далее на фиг.7 показан схематический вид в поперечном разрезе устройства с фиг.6 с вертикальной осью разреза. Продольная ось 90 поршня, которая соответствует продольной оси корпуса 40 газовой пружины, пересекает горизонтальную центральную плоскость 92 разреза устойчивых к давлению резервуаров 21 и 22. Для упрощения чертежа элементы центрального корпуса 30 здесь на фиг.7 не показаны. В нижней части устойчивые к давлению резервуары 21 и 22 проходят к выпускной воронке 61, внутренний конец которой образует контакт 65 с седлом клапана для поршня 70. Уплотнительная линия представляет собой круглое кольцо на седле 300 клапана. Поршень 70 имеет суженную нижнюю часть 73, за которой следует переходная часть 75 с увеличивающимся диаметром, которая проходит к задней части 71 поршня. Здесь поршень 70 выполнен полым. Он может состоять из двух частей, при этом нижний конец может быть установлен в полый поршень 70 для контакта 65 с седлом клапана. Седло 300 клапана также может быть выполнено так, как показано на фиг.14.Next, Fig. 7 shows a schematic cross-sectional view of the device of Fig. 6 with the vertical axis of the section. The longitudinal axis 90 of the piston, which corresponds to the longitudinal axis of the gas spring housing 40, intersects the horizontal central cut plane 92 of the pressure-resistant reservoirs 21 and 22. To simplify the drawing, the elements of the central housing 30 are not shown here in FIG. At the bottom, the pressure-resistant reservoirs 21 and 22 extend to an outlet funnel 61, the inner end of which forms contact 65 with the valve seat for the piston 70. The sealing line is an o-ring on the valve seat 300. The piston 70 has a tapered lower portion 73 followed by an increasing diameter transition portion 75 that extends to the rear portion 71 of the piston. Here the piston 70 is hollow. It may be in two parts, with the lower end fitted into the hollow piston 70 to contact 65 with the valve seat. The valve seat 300 may also be configured as shown in FIG.

Задняя часть поршня 70 имеет достаточную высоту от переходной части 75 до его верхней плоской торцевой поверхности, которая ограничивает нижнюю камеру 41 газовой пружины, так что даже если поршень будет задвинут обратно в эту переднюю камеру 41 газовой пружины, поршень 70 все равно будет по существу герметично прилегать к внутренним стенкам газовой пружины 40 за счет соответствующих уплотнительных элементов. При этом в соответствии с вариантом осуществления на фиг.7 между ними расположены две бронзовых прокладки 81, проходящие вокруг поршня 70, и уплотнительное кольцо 82 круглого сечения. Бронзовые прокладки 81, расположенные на большем расстоянии друг от друга, также выполняют уплотнительную функцию и, как и уплотнительное кольцо 82 круглого сечения, установлены в соответствующих кольцевых канавках поршня 70. В перегородке 43 газовой пружины, которая проходит по существу перпендикулярно продольной оси 90 поршня, предусмотрен обратный клапан 44 и газовое перепускное отверстие 45. Газовое перепускное отверстие 45 также можно назвать дроссельным отверстием. На заднем конце камеры 42 газовой пружины подведен питающий трубопровод 47 газовой пружины, посредством которого снаружи через газовое соединение 49 газовой пружины может быть подан инертный газ, например, азот, CO₂ или аргон. Если камеры 41 и 42 газовой пружины достаточно герметичны, то газ может представлять собой также воздух.The back of the piston 70 has a sufficient height from the transition portion 75 to its upper flat end surface which defines the lower gas spring chamber 41 such that even if the piston is pushed back into this forward gas spring chamber 41 the piston 70 will still be substantially sealed. fit against the inner walls of the gas spring 40 due to the appropriate sealing elements. In this case, in accordance with the embodiment in Fig.7 between them are two bronze gaskets 81, passing around the piston 70, and the sealing ring 82 round section. Bronze gaskets 81, located at a greater distance from each other, also perform a sealing function and, like the O-ring 82, are installed in the corresponding annular grooves of the piston 70. In the gas spring partition 43, which runs essentially perpendicular to the longitudinal axis 90 of the piston, a check valve 44 and a gas bypass 45 are provided. The gas bypass 45 may also be referred to as a throttle orifice. At the rear end of the gas spring chamber 42, a gas spring feed line 47 is connected, by means of which an inert gas, such as nitrogen, CO ₂ or argon, can be supplied from the outside through the gas spring gas connection 49 . If the chambers 41 and 42 of the gas spring are sufficiently sealed, the gas can also be air.

На фиг.8 показан вариант осуществления с фиг.6 в плоскости 92 разреза. На нем видно, что поршень 70 расположен на постоянном расстоянии в этой центральной области от внутренней стенки центрального корпуса 30, и что в направлении продольной оси 90 поршня имеется кольцевой зазор 123, который предназначен для выравнивания давления между двумя камерами 121 и 122 сгорания. Таким образом, в настоящем варианте осуществления для двух подлежащих смешиванию газов или жидкостей для горения достаточно газозаправочного трубопровода 151 и 152, расположенных рядом друг с другом. По центру кольцевого зазора 123 между камерами 121 и 122 сгорания, предпочтительно также на средней высоте центрального корпуса, расположена свеча накаливания или свеча 59 зажигания, выходящая в кольцевой зазор 123, которая подключена к линии 50 воспламенительного устройства. Здесь предусмотрены дроссельные отверстия или дозирующие клапаны 153 и 154 для непосредственного наполнения камер 121 и 122 сгорания.Figure 8 shows the embodiment of figure 6 in the plane 92 of the section. It can be seen that the piston 70 is located at a constant distance in this central region from the inner wall of the central housing 30, and that in the direction of the longitudinal axis 90 of the piston there is an annular gap 123, which is designed to equalize the pressure between the two chambers 121 and 122 of combustion. Thus, in the present embodiment, for the two combustion gases or liquids to be mixed, the gas filling line 151 and 152 located next to each other is sufficient. Centrally located in the annular gap 123 between the combustion chambers 121 and 122, preferably also at the middle height of the central housing, is a glow plug or spark plug 59 extending into the annular gap 123, which is connected to the line 50 of the igniter. Throttle holes or metering valves 153 and 154 are provided here for direct filling of the combustion chambers 121 and 122.

Такой кольцевой зазор 123 также может направляться с одной стороны, т.е. только со стороны свечи 59 зажигания, а также он может использоваться в других вариантах осуществления с двумя и более другими камерами сгорания.Such an annular gap 123 can also be guided from one side, i. e. only on the side of the spark plug 59, and it can also be used in other embodiments with two or more other combustion chambers.

На фиг.9 показан схематический вид в аксонометрии другого устройства для генерирования высокоамплитудных волн давления в соответствии с одним примером осуществления изобретения. Здесь предусмотрено симметричное расположение вокруг продольной оси 90 поршня. В частности, предусмотрен кольцеобразный устойчивый к давлению резервуар 25, к которому подводятся газозаправочные трубопроводы 151 и 152. Этот устойчивый к давлению резервуар 25 расположен под корпусом 40 газовой пружины в его удлинении, а линия 50 электропитания воспламенительного устройства проходит внутрь устройства через часть устойчивого к давлению резервуара 25, которая выступает за корпус газовой пружины. Устойчивый к давлению резервуар 25 состоит из верхней плиты, нижней плиты и, в данном случае, кольца, которые установлены друг на друге герметичным образом. Также несколько колец могут быть расположены одно над другим.Figure 9 shows a schematic perspective view of another device for generating high amplitude pressure waves in accordance with one embodiment of the invention. Here, a symmetrical arrangement around the longitudinal axis 90 of the piston is provided. In particular, an annular pressure-resistant reservoir 25 is provided, to which the gas filling pipelines 151 and 152 are connected. This pressure-resistant reservoir 25 is located under the gas spring housing 40 in its extension, and the igniter power supply line 50 passes into the device through the pressure-resistant part tank 25, which protrudes from the gas spring housing. The pressure-resistant reservoir 25 consists of a top plate, a bottom plate and, in this case, a ring, which are stacked on top of each other in a sealed manner. Also, several rings can be located one above the other.

На фиг.10 представлен схематический вид в разрезе с вертикальной осью разреза устройства с фиг.9.Fig. 10 is a schematic sectional view with a vertical axis of section of the device of Fig. 9.

Газовая пружина 40 выполнена аналогично другим вариантам осуществления. Относительно этих других вариантов осуществления есть два существенных структурных отличия, которые здесь используются вместе. Однако, в других вариантах осуществления, не показанных на фигурах, также возможно использовать только одно из двух раскрытых ниже отличий с другими вариантами осуществления.The gas spring 40 is similar to other embodiments. With respect to these other embodiments, there are two significant structural differences that are used together here. However, in other embodiments not shown in the figures, it is also possible to use only one of the two differences disclosed below with other embodiments.

Первое отличие от других вариантов осуществления заключается в том, что предусмотрена кольцевая камера 125 сгорания, которая полностью окружает поршень 70. Таким образом, имеются кольцеобразные элементы устойчивого к давлению резервуара 25. В данном случае это - три кольца, которые благодаря гладким выровненным заподлицо наружным поверхностям на фиг.9 изображены как одно кольцо. Через верхнюю стеновую плиту в кольцевую камеру 125 сгорания герметично вставлена свеча 59 зажигания воспламенительного устройства 50. В другом месте, показанном на фиг.10 снизу, непосредственно подведены два газозаправочных трубопровода 151 и 152. Другими словами, каких-либо резервуаров 51 и 52 для хранения газа в качестве дозирующих элементов не предусмотрено. Это регулируется посредством дроссельных отверстий 153 и 154 при наполнении.The first difference from other embodiments is that an annular combustion chamber 125 is provided that completely surrounds the piston 70. Thus, there are annular elements of the pressure-resistant reservoir 25. In this case, these are three rings, which, due to smooth flush-aligned outer surfaces in Fig.9 are shown as one ring. The spark plug 59 of the igniter 50 is hermetically inserted into the annular combustion chamber 125 through the top wall plate. gas as dosing elements is not provided. This is controlled by the throttle holes 153 and 154 when filling.

Вторым отличием других вариантов осуществления от варианта осуществления на фиг.9 и 10 является конструкция поршня 70. Проекция 91 напорной поверхности других вариантов осуществления здесь образована нижней стороной 191 поршня 70, причем нижняя сторона и внутренняя сторона поршня ограничивает вспомогательную камеру 95 давления. Эта камера своей нижней стороной примыкает к сужающемуся вниз стволу 96 с отклоняющим профилем. В данном случае полый ствол 96 имеет одинаковый по длине внутренний диаметр, в который входит нижняя часть с суженной частью 173 поршня, которая направляется с упором в ствол 96 посредством двух бронзовых уплотнений 81. При воспламенении горючей газовой смеси, поступающей из трубопроводов 151 и 152, посредством свечи 59 зажигания, давление в кольцевой камере 125 сгорания возрастает, как и в предыдущих примерах, при этом здесь давление имеет возможность через соединительный зазор 126 расширяться во вспомогательную камеру 95 давления. Также может быть предусмотрено несколько таких зазоров 126, предпочтительно с равномерными угловыми интервалами между ними, так что ствол 96 с отклоняющим профилем прикреплен к плите или к корпусу газовой пружины, за исключением этих разрывов, образованных соединительными зазорами 126.The second difference of the other embodiments from the embodiment of FIGS. 9 and 10 is the design of the piston 70. The projection 91 of the pressure surface of the other embodiments here is formed by the bottom side 191 of the piston 70, with the bottom side and inside of the piston delimiting the auxiliary pressure chamber 95. This chamber, with its lower side, is adjacent to the downwardly tapering shaft 96 with a deflecting profile. In this case, the hollow barrel 96 has an inner diameter of the same length, which includes the lower part with the narrowed part 173 of the piston, which is guided against the barrel 96 by means of two bronze seals 81. When the combustible gas mixture coming from pipelines 151 and 152 is ignited, by means of the spark plug 59, the pressure in the annular combustion chamber 125 increases, as in the previous examples, here the pressure is allowed to expand through the connecting gap 126 into the auxiliary pressure chamber 95. It is also possible to provide several such gaps 126, preferably with uniform angular intervals between them, so that the barrel 96 with a deflecting profile is attached to the plate or to the gas spring housing, except for these gaps formed by the connecting gaps 126.

Таким образом, вскоре после воспламенения внутреннее давление кольцевой камеры 125 сгорания действует на нижнюю сторону заднего конца 71 поршня 70, поверхность 191 которой выступает за цилиндрический сердечник, во вспомогательной камере 95 давления. Таким образом, давление, прикладываемое к этой поверхности 191, которое соответствует давлению на проекцию 91 напорной поверхности из другого варианта осуществления, смещает поршень 70 в его стволе 96 назад через увеличивающуюся вспомогательную камеру 95 давления в переднюю камеру 41 газовой пружины, при этом здесь также предусмотрено бронзовое уплотнение 81 и уплотнительное кольцо 82 круглого сечения между задним концом 71 поршня и внутренней стенкой газовой пружины 40.Thus, shortly after ignition, the internal pressure of the annular combustion chamber 125 acts on the lower side of the rear end 71 of the piston 70, the surface 191 of which protrudes beyond the cylindrical core, in the auxiliary pressure chamber 95. Thus, the pressure applied to this surface 191, which corresponds to the pressure on the projection 91 of the pressure surface from another embodiment, displaces the piston 70 in its barrel 96 back through the increasing auxiliary pressure chamber 95 into the front gas spring chamber 41, while here also provided a bronze seal 81 and an o-ring 82 between the rear end 71 of the piston and the inner wall of the gas spring 40.

При смещении поршня 70 назад открывается соединение между кольцевой камерой 125 сгорания и выпускной воронкой 61, которая здесь не показана и расположена под стволом 96 и седлом 65 клапана на расстоянии от них. Также в этом случае давление горения или детонации среды, имеющейся в кольцевой камере 125 сгорания, действует на смещающийся назад поршень 70.When the piston 70 is moved back, a connection is opened between the annular combustion chamber 125 and the exhaust funnel 61, which is not shown here and is located under the barrel 96 and the valve seat 65 at a distance from them. Also in this case, the combustion or detonation pressure of the medium present in the annular combustion chamber 125 acts on the rearward-moving piston 70.

На фиг.11 представлен схематический вид в разрезе с вертикальной осью 90 разреза устройства с признаками, которые частично соответствуют устройству с фиг.6 и частично соответствуют устройству с фиг.9 или 10.Fig. 11 is a schematic sectional view with a vertical sectional axis 90 of a device with features that partially correspond to the device of Fig. 6 and partially correspond to the device of Fig. 9 or 10.

В данном случае представлен поршень 70 в соответствии с вариантом осуществления на фиг.1 и 6, который окружен кольцевой камерой 125 сгорания, как показано в варианте осуществления на фиг.9 и 10. Таким образом, кольцевой зазор 123 расширен до кольцевой камеры 125 сгорания и вместо двух противоположных камер 121 и 122 сгорания имеется только одна цилиндрическая камера с поршнем 70 в виде цилиндрического сердечника. Кроме этого функция смещения поршня 70 назад решается точно так же давлением горючей газовой смеси, воздействующим на переходную часть 75. На фиг.11 корпус газовой пружины показан как цельный элемент с крышкой кольцевой (если вставленный поршень 70 рассматривать как центральный элемент) или, иначе, цилиндрической камеры 125 сгорания. Разумеется, это могут быть также несколько элементов, прифланцованных друг к другу. Существенным для иллюстрации является то, что стенки, окружающие заднюю часть поршня 70, имеют выступы 196, которые выступают внутрь камеры 125 сгорания. Эти выступы 196, которые здесь имеют кольцевую форму, соответствуют стволу 96, показанному на фиг.10, и служат для дальнейшего направления поршня 70. Они также могут быть расположены напротив бронзовых колец 81, которые всажены в поршень 70. Другими словами, выгодно направлять поршень 70 на большую длину, и это может быть достигнуто с помощью ствола, проходящего посередине, или с помощью выступов 96 в форме кольца или кольцевых сегментов.In this case, the piston 70 according to the embodiment of Figs. 1 and 6 is shown, which is surrounded by an annular combustion chamber 125, as shown in the embodiment of Figs. instead of two opposite combustion chambers 121 and 122, there is only one cylindrical chamber with a piston 70 in the form of a cylindrical core. In addition, the function of moving the piston 70 back is solved in exactly the same way by the pressure of the combustible gas mixture acting on the transition part 75. In Fig.11, the gas spring housing is shown as a single element with an annular cover (if the inserted piston 70 is considered as a central element) or, otherwise, cylindrical combustion chamber 125. Of course, it can also be several elements flanged to each other. Significant to the illustration is that the walls surrounding the rear of the piston 70 have projections 196 that project into the interior of the combustion chamber 125. These protrusions 196, which here have an annular shape, correspond to the barrel 96 shown in Fig. 10 and serve to further guide the piston 70. They can also be located opposite the bronze rings 81 which are pressed into the piston 70. In other words, it is advantageous to guide the piston 70 to a greater length, and this can be achieved with a shaft extending in the middle, or with projections 96 in the form of a ring or annular segments.

Сам поршень 70 может быть выполнен полым, чтобы уменьшить вес, причем он может быть открытым спереди в продольном направлении 90, или он может быть изготовлен из цельного материала, в частности из стали, или может быть полым и иметь заглушку, вставленную спереди, в частности ввинченную. Она также может образовывать уплотнительную поверхность к седлу 65 клапана.The piston 70 itself may be hollow to reduce weight, and may be open at the front in the longitudinal direction 90, or it may be made of solid material, in particular steel, or it may be hollow and have a plug inserted from the front, in particular screwed. It may also form a sealing surface to the valve seat 65 .

На фиг.12 показан схематический вид в поперечном разрезе с вертикальной осью 90 разреза другого варианта осуществления газовой пружины 140, при этом проходящая далее часть устройства с поршнем 70 и свечой 59 зажигания, а также не показанные здесь камеры сгорания и выпускные воронки могут быть выполнены аналогично или идентично. Существенным отличием от газовой пружины 40 является внешний обход (байпас) обратного клапана 44 снаружи корпуса, а также внешний обход (байпас) газового перепускного отверстия 45 снаружи корпуса. Поэтому оба они проведены не внутри перегородки 43 газовой пружины между камерами 41 и 42, а имеют внешние клапаны 144 и 145. Эти дроссельные отверстия или управляющие клапаны 144 и 145 соединены с управляющей линией 150, которая также соединена с воспламенительным устройством. Здесь линия 150 не обозначает прямую электрическую или иную прямую электрически управляемую линию, а схематически символизирует, что управляющие сигналы передаются от блока управления, не показанного на чертежах, на свечу 59 зажигания, а также на клапаны 144 и 145, так что они переключаются с соответствующей задержкой по времени. После воспламенения обратный клапан 44 сначала непрерывно переключается клапаном 144, опционально с небольшой задержкой, чтобы сначала затормозить движение поршня за счет быстрого нарастания давления в передней камере 41 газовой пружины и после открытия быстро выравнять давление с задней камерой 42 газовой пружины. Клапан 145 для перепускного отверстия 45 закрыт.Он также может открываться заранее во времени, так как позволяет лишь небольшому количеству газа проходить в обратном направлении. После этого, когда весь газ сгорит и, таким образом, давление из камер 41 и 42 должно толкать поршень назад, дроссельное отверстие 145 открывается, а клапан 144 закрывается. С такими управляемыми клапанами также нет необходимости выполнять элементы 44 и 45 в виде обратного клапана или дроссельного отверстия; они также могут быть простыми трубопроводами (каналами).Figure 12 shows a schematic cross-sectional view with a vertical axis 90 of the section of another embodiment of the gas spring 140, while the further part of the device with the piston 70 and the spark plug 59, as well as the combustion chambers and exhaust funnels not shown here, can be made similarly or identical. The essential difference from the gas spring 40 is the external bypass (bypass) of the check valve 44 outside the body, as well as the external bypass (bypass) of the gas bypass 45 outside the body. Therefore, both of them are not held inside the gas spring partition 43 between chambers 41 and 42, but have external valves 144 and 145. These orifices or control valves 144 and 145 are connected to a control line 150, which is also connected to the igniter. Here, line 150 does not indicate a direct electrical or other direct electrically controlled line, but schematically symbolizes that control signals are transmitted from a control unit, not shown in the drawings, to spark plug 59, as well as to valves 144 and 145, so that they switch from the corresponding time delay. After ignition, the check valve 44 is first continuously switched by the valve 144, optionally with a short delay, to first slow down the movement of the piston due to the rapid build-up of pressure in the front gas spring chamber 41 and, after opening, quickly equalize the pressure with the rear gas spring chamber 42. The valve 145 for the bypass opening 45 is closed. It can also be opened in advance in time, as it allows only a small amount of gas to pass in the opposite direction. Thereafter, when all the gas has been burned and thus the pressure from chambers 41 and 42 must push the piston back, throttle port 145 opens and valve 144 closes. With such controlled valves, it is also not necessary to make the elements 44 and 45 in the form of a check valve or a throttling hole; they can also be simple conduits (channels).

Наконец, на фиг.13 показан другой схематический вид поперечного разреза с вертикальной осью 90 разреза другого варианта осуществления газовой пружины 240, которая также может быть вставлена в устройство, например, как показано на фиг.1, 6, 10 или 11. Здесь обратный клапан 244 выполнен четыре раза, в то время как газовое перепускное отверстие 45 расположено в перегородке 43 газовой пружины, как и в других вариантах. Конструкция с четырьмя обратными клапанами 244, которые соединены с задней камерой 42 газовой пружины через соответствующие отдельные трубопроводы 243, приводит к дополнительной функции совместно со смещающимся назад поршнем 70. Предусмотрено, что отдельные выходные отверстия 246 четырех обратных клапанов 244 расположены друг над другом и на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси 90 поршня (не обязательно непосредственно друг над другом, но также возможно боковое смещение на угловом расстоянии друг от друга), так что смещающийся назад поршень 70, двигаясь постепенно снизу, перекрывает одно за другим выходные отверстия 246 и, таким образом, разрывает соединение с обратными клапанами 244 и соединение между передней камерой 41 газовой пружины и задней камерой 42 газовой пружины. Таким образом, по мере увеличения хода поршня, т.е. смещения поршня 70 назад в газовую пружину 240, выравнивание давления газа между передней и задней камерами 41 и 42 газовой пружины через обратные клапаны 244 постепенно снижается, что приводит к более мягкому торможению поршня 70 в передней камере 41 газовой пружины без необходимости более сложного управления клапанами. Закрытие обратных клапанов 244 осуществляется чисто механически.Finally, Fig. 13 shows another schematic cross-sectional view with a vertical cut axis 90 of another embodiment of the gas spring 240, which can also be inserted into the device, for example, as shown in Figs. 1, 6, 10, or 11. Here, the check valve 244 is made four times, while the gas bypass hole 45 is located in the partition 43 of the gas spring, as in other options. The design with four check valves 244, which are connected to the rear chamber 42 of the gas spring through respective separate conduits 243, results in an additional function in conjunction with the rearward displacement piston 70. It is provided that the individual outlets 246 of the four check valves 244 are located one above the other and at a distance from each other along the longitudinal axis 90 of the piston (not necessarily directly above each other, but lateral displacement at an angular distance from each other is also possible), so that the rearward displacement piston 70, moving gradually from below, closes the outlets 246 one after the other and, thus thus breaking the connection to the check valves 244 and the connection between the front gas spring chamber 41 and the rear gas spring chamber 42. Thus, as the piston stroke increases, i.e. displacement of the piston 70 back into the gas spring 240, the gas pressure equalization between the front and rear gas spring chambers 41 and 42 through the check valves 244 is gradually reduced, resulting in a softer braking of the piston 70 in the front gas spring chamber 41 without the need for more complex valve control. The closing of the check valves 244 is purely mechanical.

Все варианты осуществления, показанные выше в связи с фиг.1-13, могут быть выполнены дополнительно или исключительно с седлом 300 клапана, раскрытым в связи с фиг.14, функция которого пояснена на подробном виде поперечного разреза седла 300 клапана на фиг.15А-15С, а измеренное воздействие на график зависимости силы, действующей на поршень 70, от времени, показаны на фиг.16.All of the embodiments shown above in connection with FIGS. 1-13 may be performed additionally or exclusively with the valve seat 300 disclosed in connection with FIG. 15C, and the measured effect on a plot of force acting on piston 70 versus time is shown in FIG.

На фиг.14 представлен вид в разрезе внешней стенки 172 поршня 70 варианта осуществления седла 300 клапана с дополнительными признаками. Внешняя стенка на фиг.14 прилегает к противоположной стенке корпуса 40 газовой пружины; она также может прилегать к направляющему стволу 96. В этом случае седло 300 клапана поддерживается снизу сопрягаемыми поверхностями выпускной воронки 61. Между выпускной воронкой 61 и корпусом 40 газовой пружины находится отверстие, которое ведет в первую камеру 121 сгорания. Вместо верхней части выпускной воронки 61 может быть также предусмотрена заданная сопрягаемая поверхность, которая может относится, например, к устойчивым к давлению резервуарам 21, 22. Вид, показанный на фиг.14, на верхнем конце поршня завершается поверхностью 170, которая перпендикулярна боковой стенке переднего диаметра 172 поршня, и над которой предусмотрена (передняя) камера 41 газовой пружины. Данная конструкция может быть использована для вариантов осуществления, показанных на фиг.2, 3, 7, 10, 11. Вариант осуществления, показанный здесь, аналогичен показанному на фиг.10, в котором предусмотрена вспомогательная камера 95 давления, в которой фланцевая поверхность 191 является напорной поверхностью для перемещения поршня 70.FIG. 14 is a sectional view of outer wall 172 of piston 70 of an embodiment of valve seat 300 with additional features. The outer wall in Fig.14 is adjacent to the opposite wall of the housing 40 of the gas spring; it may also rest against the guide barrel 96. In this case, the valve seat 300 is supported from below by the mating surfaces of the exhaust funnel 61. Between the exhaust funnel 61 and the gas spring housing 40 is an opening that leads to the first combustion chamber 121. Instead of the upper part of the outlet funnel 61, a predetermined mating surface may also be provided, which may relate, for example, to pressure-resistant reservoirs 21, 22. diameter 172 of the piston, and above which is provided a (front) chamber 41 of the gas spring. This design can be used for the embodiments shown in Figs. 2, 3, 7, 10, 11. The embodiment shown here is similar to that shown in Fig. 10, in which an auxiliary pressure chamber 95 is provided, in which the flange surface 191 is pressure surface for moving the piston 70.

На седле 300 клапана показана линия 301, указывающая на расстояние от боковой стенки поршня диаметром 172. Это расстояние относится к изгибу R2, который проходит от боковой стенки 172 до внутренней стенки седла поршня 302, что лучше видно на подробном виде фиг.15А-15С. Эта внутренняя стенка 302 седла поршня расположена напротив внешней или расположенной со стороны корпуса стенки 303 седла клапана. Здесь существенно то, что две стенки 302 и 303, которые по отношению к оси 305 перемещения поршня по существу имеют угол примерно 45 градусов, а в других не показанных вариантах осуществления угол между 30 и 60 градусами, не параллельны друг другу, а имеют угол 304, который в варианте осуществления на фиг.14 задан равным 1 градусу, но также может быть между 0,5 и 5 градусами, в частности между 1 и 3 градусами.A line 301 is shown on the valve seat 300 indicating the distance from the side wall of the 172 diameter piston. This distance refers to the bend R2 that extends from the side wall 172 to the inner wall of the piston seat 302, which is best seen in the detail view of FIGS. 15A-15C. This inner wall 302 of the piston seat is located opposite the outer or body-side wall 303 of the valve seat. It is significant here that the two walls 302 and 303, which with respect to the axis of movement 305 of the piston essentially have an angle of about 45 degrees, and in other embodiments not shown, an angle between 30 and 60 degrees, are not parallel to each other, but have an angle of 304 , which in the embodiment of FIG. 14 is set to 1 degree, but can also be between 0.5 and 5 degrees, in particular between 1 and 3 degrees.

Вершина угла 304 раскрытия находится в точке пересечения линии 301, указывающей конец изгиба поршня 70, с противоположной внешней расположенной со стороны корпуса стенкой 303 и закрывает там в круговом кольце внешнюю камеру 306 выпускной воронки от (показанной здесь) первой камеры 121 сгорания, но, конечно же, также относительно второй камеры 122 сгорания.The apex of the opening angle 304 is at the point of intersection of the line 301 indicating the end of the bend of the piston 70 with the opposite outer housing-side wall 303 and closes there in a circular ring the outer chamber 306 of the outlet funnel from the (shown here) first combustion chamber 121, but of course same, also with respect to the second combustion chamber 122.

Данная конструкция седла 300 клапана показана в хронологической последовательности взрывного открытия хода поршня на фиг.15А (начало 0,5 мм), фиг.15В (открытие 1 мм), фиг.15С (свободный проход 2 мм), при этом сделана ссылка на соотношения сил, показанные на фиг.16. На фиг.14 и фиг.15С (только в ней из-за доступного пространства) изображены стрелки 311, 312, 313, 314 и 315. Они указаны для полных поверхностей, на которых они расположены. Таким образом, они обозначают, при наличии: опциональную поверхность 311 предкамеры, статическую вспомогательную поверхность 312, динамическую вспомогательную поверхность 313, внутреннюю поверхность 314 поршня и диаметрально противоположную всем им поверхность 315 газовой пружины.This design of the valve seat 300 is shown in the chronological sequence of the explosive opening of the piston stroke in Fig.15A (0.5 mm start), Fig.15B (opening 1 mm), Fig.15C (free passage 2 mm), while reference is made to the relationship forces shown in Fig.16. In Fig.14 and Fig.15C (only in it because of the available space) arrows 311, 312, 313, 314 and 315 are shown. They are indicated for the full surfaces on which they are located. Thus, they designate, if present: an optional prechamber surface 311, a static auxiliary surface 312, a dynamic auxiliary surface 313, an internal piston surface 314, and a gas spring surface 315 diametrically opposed to all of them.

Опциональная поверхность 311 предкамеры представляет собой удлинение фланца во вспомогательной камере 95 давления. Статическая вспомогательная поверхность 312 представляет собой изогнутую поверхность, образованную расстоянием 301 и соответствующим ему радиусом R2 на переднем конце поршня на фиг.14, которая затем, в математическом смысле, плавно переходит во внутреннюю стенку 302 седла поршня. Динамическая вспомогательная поверхность 313 так названа потому, что под углом 304 две стенки 302 и 303 расходятся в направлении камеры 306 выпускной воронки и, таким образом, поверхность динамично развивается. Здесь стрелки 313 должны быть нарисованы последовательно от внутреннего края до стрелки 312. Наконец, внутренняя поверхность 314 поршня изображена в углублении полого поршня, но может также находиться на нижнем конце поршня. Диаметрально противоположно ему расположена поверхность 315 газовой пружины.The optional prechamber surface 311 is a flange extension in the auxiliary pressure chamber 95 . The static relief surface 312 is the curved surface formed by distance 301 and its corresponding radius R2 at the front end of the piston in FIG. 14, which then, in a mathematical sense, blends into the inner wall 302 of the piston seat. The dynamic auxiliary surface 313 is so named because, at the angle 304, the two walls 302 and 303 diverge towards the outlet funnel chamber 306 and thus the surface develops dynamically. Here, the arrows 313 are to be drawn sequentially from the inner edge to the arrow 312. Finally, the inner surface 314 of the piston is shown in the recess of the hollow piston, but may also be at the lower end of the piston. Diametrically opposite to it is the surface 315 of the gas spring.

На фиг.16 по оси Υ отложена сила, действующая на поршень 70, во времени, соответствующем оси X. Основное действие вспомогательной камеры 95 давления и ее поверхности 311 обозначено линией 411. Таким образом, площадь 511 между нулевой линией и линией 411 является характеристикой для поверхности отклика предкамеры. Линия 412 показывает дополнительное силовое воздействие, возникающее за счет закругленной поверхности у стрелки 312 и характеризующееся площадью 512 между линией 411 и линией 412.16, the y-axis plots the force acting on the piston 70 in time corresponding to the x-axis. prechamber response surfaces. Line 412 shows the additional force generated by the rounded surface at arrow 312 and has an area of 512 between line 411 and line 412.

Эта сила нарастает до тех пор, пока поршень 70 не приподнимется от седла в момент 520 времени. Затем в игру вступает динамическая поверхность 313, что приводит к нарастанию, которое характеризуется линией 413, причем действие в виде возрастания силы характеризуется площадью 513, расположенной между линиями 412 и 413. Немного позже и с небольшим опозданием в игру вступает противодействие газовой пружины 40, силовое воздействие которой обозначено линией 415.This force builds up until piston 70 lifts off the seat at time 520. The dynamic surface 313 then comes into play, resulting in an increase which is characterized by line 413, the force increasing action being characterized by an area 513 located between lines 412 and 413. the impact of which is indicated by line 415.

Возрастание силы, или нарастание, заканчивается в тот момент времени, когда кривая 413 нарастания меняет направление в несколько более поздний момент 521 времени, в который расходящийся зазор, как показано на фиг.15А-15С, расширился до прохода, как показано на фиг.15С. Это не означает, что ширина щели составляет 2 мм, это зависит от глубины седла клапана, т.е. от расстояния от закругления R2 (описанного линией / стрелкой 301) до начала камеры 306 выпускной воронки. В данный момент 521 времени линия 414 отделяется от линии 413 в области спада.The force build-up, or build-up, ends at the point in time when the build-up curve 413 reverses direction at a slightly later time 521 at which the divergent gap, as shown in FIGS. 15A-15C, has widened to a passage as shown in FIG. 15C . This does not mean that the gap width is 2 mm, it depends on the depth of the valve seat, i.e. from the distance from the curvature R2 (described by the line/arrow 301) to the beginning of the chamber 306 of the outlet funnel. At this point in time 521, line 414 is separating from line 413 in a downtrend.

С линией 414 и соответствующим силовым воздействием на участке 415 в области спада добавляется опустошение камер поршня, при этом затем в сумме образуется характеристическая линия 419 в виде суммирующей линии, которая колеблется в противофазе с линией газовой пружины. Таким образом, геометрия седла клапана положительно влияет на поведение поршня при открытии. Во время открытия самое узкое поперечное сечение смещается в радиальном направлении снаружи внутрь, так что преимуществами являются малые проекции поверхностей в закрытом состоянии, что предотвращает непреднамеренное открытие. В показанном варианте осуществления предкамера 95 обеспечивает начальное открытие в желаемый момент времени. Однако эту вспомогательную камеру можно заменить, расположив поверхности 191 в главной камере 121 (т.е. без раздельного воспламенения, аналогично варианту осуществления на фиг.10) таким образом, чтобы площадь 511 соответствовала начинающемуся воспламенению главной камеры.The emptying of the piston chambers is added to the line 414 and the corresponding force action in the droop area 415, which then adds up to a characteristic line 419 in the form of a summation line, which oscillates in antiphase with the gas spring line. Thus, the valve seat geometry has a positive effect on the piston's opening behavior. During opening, the narrowest cross-section is displaced in the radial direction from outside to inside, so that small projections of surfaces in the closed state are advantageous, which prevents unintentional opening. In the embodiment shown, the prechamber 95 provides the initial opening at the desired time. However, this sub-chamber can be replaced by arranging the surfaces 191 in the main chamber 121 (i.e., without separate ignition, similar to the embodiment in FIG. 10) such that the area 511 corresponds to the incipient ignition of the main chamber.

Так как самое узкое поперечное сечение смещается радиально снаружи внутрь, то увеличение активной поверхности сразу после начального открытия приводит к усилению эффекта движения поршня, которое на фиг.15А-С показано на начальном этапе движения открытия.Since the narrowest cross section moves radially from outside to inside, the increase in the active surface immediately after the initial opening leads to an increase in the effect of the piston movement, which in Fig.15A-C is shown at the initial stage of the opening movement.

Список ссылочных обозначенийList of reference designations

5 - стенка котла5 - boiler wall

10 - устройство10 - device

15 - внутреннее пространство котла15 - internal space of the boiler

21 - правый устойчивый к давлению резервуар21 - right pressure-resistant tank

22 - левый устойчивый к давлению резервуар22 - left pressure-resistant reservoir

25 - кольцеобразный устойчивый к давлению резервуар25 - ring-shaped pressure-resistant reservoir

30 - центральный корпус30 - central building

40 - корпус газовой пружины40 - gas spring housing

41 - передняя камера газовой пружины41 - front chamber gas spring

42 - задняя камера газовой пружины42 - rear chamber gas spring

43 - перегородка газовой пружины43 - gas spring partition

44 - обратный клапан44 - check valve

45 - газовое перепускное отверстие45 - gas bypass hole

47 - газовое соединение газовой пружины47 - gas connection of the gas spring

48 - питающий клапан газовой пружины48 - gas spring supply valve

49 - питающий трубопровод газовой пружины49 - gas spring supply pipeline

50 - воспламенительное устройство50 - igniter

51 - первый резервуар для хранения газа51 - the first gas storage tank

52 - второй резервуар для хранения газа52 - second gas storage tank

53 - первый внешний питающий газопровод53 - the first external supply gas pipeline

54 - второй внешний питающий газопровод54 - second external supply gas pipeline

55 - первый клапан питающего газопровода55 - the first valve of the supply gas pipeline

56 - второй клапан питающего газопровода56 - the second valve of the supply gas pipeline

57 - первое газовое соединение57 - first gas connection

58 - второе газовое соединение58 - second gas connection

59 - свеча зажигания59 - spark plug

61 - выпускная воронка61 - outlet funnel

62 - выпускная труба62 - exhaust pipe

63 - выпускное отверстие63 - outlet

65 - контакт с седлом клапана65 - contact with the valve seat

70 - поршень70 - piston

71 - задний конец поршня71 - rear end of the piston

72 - передний конец поршня72 - front end of the piston

73 - суженная часть поршня73 - narrowed part of the piston

75 - переходная часть поршня75 - transitional part of the piston

81 - бронзовое уплотнение81 - bronze seal

82 - уплотнительное кольцо круглого сечения82 - O-ring

90 - продольная ось поршня90 - longitudinal axis of the piston

91 - проекция напорной поверхности91 - projection of the pressure surface

92 - горизонтальная плоскость92 - horizontal plane

95 - вспомогательная камера давления95 - auxiliary pressure chamber

96 - направляющий ствол96 - guide barrel

121 - первая камера сгорания121 - the first combustion chamber

122 - вторая камера сгорания122 - second combustion chamber

123 - кольцевой зазор камеры сгорания123 - annular gap of the combustion chamber

125 - кольцевая камера сгорания125 - annular combustion chamber

126 - сужающийся ствол126 - tapering trunk

140 - газовая пружина140 - gas spring

144 - обратный управляющий клапан144 - reverse control valve

145 - перепускной управляющий клапан145 - bypass control valve

151 - первый газозаправочный трубопровод151 - the first gas filling pipeline

152 - второй газозаправочный трубопровод152 - second gas filling pipeline

153 - первый газозаправочный клапан153 - the first gas filling valve

154 - второй газозаправочный клапан154 - second gas filling valve

170 - поверхность поршня170 - piston surface

171 - задний диаметр поршня171 - rear piston diameter

172 - передний диаметр поршня172 - piston front diameter

173 - суженная часть поршня173 - narrowed part of the piston

175 - фланцевый переход поршня175 - piston flange transition

191 - фланцевая поверхность191 - flanged surface

196 - кольцеобразные направляющие выступы196 - annular guides

240 - газовая пружина240 - gas spring

243 - соединительный трубопровод243 - connecting pipeline

246 - выходное отверстие трубопровода246 - pipe outlet

300 - седло клапана300 - valve seat

301 - линия, указывающая конец изгиба301 - line indicating the end of the bend

302 - внутренняя стенка седла поршня302 - inner wall of the piston seat

303 - внешняя, расположенная со стороны корпуса, стенка седла клапана303 - external, located on the side of the body, valve seat wall

304 - угол между 302 и 303304 - angle between 302 and 303

305 - ось перемещения поршня (открытие)305 - piston movement axis (opening)

306 - камера выпускной воронки306 - outlet funnel chamber

311 - поверхность предкамеры311 - prechamber surface

312 - статическая вспомогательная поверхность312 - static auxiliary surface

313 - динамическая вспомогательная поверхность313 - dynamic auxiliary surface

314 - внутренняя поверхность поршня314 - the inner surface of the piston

315 - поверхность газовой пружины315 - gas spring surface

411 - линия отклика предкамеры411 - prechamber response line

412 - линия отклика статической поверхности412 - static surface response line

413 - линия отклика нарастания413 - rise response line

414 - линия опустошения поршня414 - piston emptying line

415 - линия отклика газовой пружины415 - gas spring response line

419 - суммирующая линия419 - summation line

511 - поверхность отклика предкамеры511 - prechamber response surface

512 - статическая поверхность отклика512 - static response surface

513 - поверхность отклика нарастания513 - rise response surface

514 - поверхность отклика опустошения поршня514 - piston empty response surface

520 - момент времени открытия поршня520 - piston opening time

521 - открытый проход на седле поршня521 - open passage on the piston seat

Claims

1. A device for generating high-amplitude pressure waves, in particular for cleaning the boiler, containing a pressure-resistant tank (21, 22, 25, 30, 40) with a combustion chamber (121, 122; 125) installed in it and at least one igniter device (50, 59) leading into the combustion chamber (121, 122), at least one supply pipeline (151, 152) for supplying fluid combustible material to the combustion chamber (121, 122, 125), moreover, a pressure-resistant reservoir ( 21, 22, 25, 30, 40) contains an outlet (61, 62, 63) for directional pressure relief of the gas resulting from the ignition of combustible material in the combustion chamber (121, 122) and a locking device (70) that locks the outlet (61, 62, 63) and is configured to open the outlet (61, 62, 63) for directional release and move to its original position by means of a spring device (40, 140, 240),

different in that

the locking device (70) is a longitudinally movable piston having a rear part (71) oriented in the direction of the spring device (40, 140, 240) and a front part (72) oriented in the direction of the outlet ( 61), and the location of the front part (72) in the region of the chamber (121, 122, 125) of the combustion chamber (121, 122, 125) is provided when the piston (70) is in the position of locking the outlet (61), and in relation to the longitudinal direction (90) of the piston (70) the piston seat (70) has a piston surface (302) obliquely inclined to the outlet (61), opposite which is the surface (303) of the body, also obliquely inclined to the outlet (61), and the surface (303) of the body opens opposite the surface ( 302) of the piston at an angle (304) towards the outlet (61) starting from a locking line (65) oriented perpendicular to the direction (90) of the piston.

2. Device according to claim 1, wherein the angle (304) is between 0.5 and 5 degrees, preferably between 1 and 3 degrees, in particular 2 degrees.

3. The device according to claim 1 or 2, in which the locking line (65), oriented perpendicular to the direction (90) of the piston, is located inside the piston wall of the lower part (72) so that between the locking line (65) and the piston wall there is a rounded static surface (312) of the pressure port.

4. The device according to any one of paragraphs. 1-3, in which the flange surface (191), which is perpendicular to the axis (90) of the piston and is connected to or belongs to the combustion chamber (121, 122, 125), has a surface area of 50 to 200 percent of the area given by the surface area (302) piston.

5. A device for generating high-amplitude pressure waves, in particular for cleaning the boiler, in accordance with the restrictive part of paragraph 1 or in accordance with one of paragraphs. 1-4, characterized in that a transitional part (75, 175) is provided between the rear part (71) and the front part (72), and the front part (72) is located in the region of the combustion chamber (121, 122) when the piston (70 ) is in a position that closes the outlet (61, 62, 63), and relative to the longitudinal direction (90) of the piston (70), the front part (72) is made narrower compared to the rear part (71), so that the transition part (75, 175) forms a working surface (91) which is oriented transversely to the longitudinal direction (90) of the piston (70), and on which, when the combustible material is ignited, pressure can be applied pushing the piston (70) back, so that the front part (72) of the piston ( 70) opened the outlet (61, 62, 63).

6. The device according to claim 5, in which the transition part (75) is a part that continuously tapers in the longitudinal direction of the piston (70) of the gas spring (40, 140, 240) from the larger diameter (171) of the piston to the smaller diameter (172 ) of the piston and is located in the area of the combustion chambers (121, 122, 125).

7. The device according to claim 5, in which the transition part (175) is formed by a flange-like (191) constriction of the piston (70).

8. Apparatus according to claim 7, in which a hollow central guide shaft (96) is provided in the pressure-resistant reservoir (30), or on the pressure-resistant reservoir (30) which leads to the combustion chambers (121, 122, 125), an annular guide protrusion is provided, inside which the piston (70) is guided in the front part (72), and between the combustion chambers (121, 122, 125) and the auxiliary pressure chamber (95) in the area of the flange-shaped narrowing (191) of the piston (70) is provided along at least one connecting gap (126).

9. Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the combustion chamber (125) is arranged annularly or cylindrically around the piston (70) around its longitudinal axis (90).

10. Apparatus according to claim 9, wherein the annular walls (25) of the combustion chamber (125) are formed by stacked hermetically connected annular segments, which are preferably closed by a top plate and a bottom plate at the top and bottom, respectively.

11. The device according to any of the previous paragraphs. 5-8, in which at least two combustion chambers (121, 122) are located in the same plane at an angular distance from each other radially to the central axis, and either the longitudinal axis of the gas spring (40, 140, 240) coincides with the central axis, or the longitudinal axis of the gas spring (40, 140, 240) lies in said plane of at least two combustion chambers (121, 122).

12. The device according to claim 11, in which the outlet (61, 62, 63) has a pipe with a longitudinal direction, and either the longitudinal direction of the outlet pipe (61, 62, 63) coincides with the central axis, or the longitudinal axis of the gas spring ( 40, 140, 240) lies in said plane of at least two combustion chambers (121, 122).

13. The device according to any one of the previous paragraphs, in which the gas spring (40, 140, 240) has a front chamber (41) of the gas spring, located opposite the piston (70), and separated from it by a partition (43) rear chamber (42) of the gas springs, and between the front chamber (41) of the gas spring and the rear chamber (42) of the gas spring there is a first connection in the form of a bypass connection (45) and a second connection with a check valve (44).

14. Apparatus according to claim 13, wherein the first and second connections are provided in the baffle (43).

15. The device according to claim 13, in which the second connection has at least two partial connections (243), which, on the one hand, extend laterally in the longitudinal direction of the piston movement one above the other in the wall of the gas spring (240) in the front chamber ( 41) of the gas spring, and, on the other hand, end in the rear chamber (42) of the gas spring, so that when the piston (70) enters the front chamber (41) of the gas spring, the outlet holes (246) overlap one after the other, each of said partial connections (243) has a non-return valve (44).

16. The device according to claim 13, in which the second connection contains a controlled check valve (44, 144), which may optionally contain a series-connected control valve (144) and a check valve (44), and the specified controlled check valve (44, 144) connected to a control unit by which ignition (50) can be initiated, the control unit being configured to open a controllable check valve (44, 144) after a first predetermined time interval after ignition of the fluid combustible material.

17. The device according to claim 16, in which the first connection contains a controlled bypass valve (45, 145), which may optionally contain a serially connected control valve (145) and a bypass branch (45), and the specified controlled bypass valve (45, 145) connected to a control unit by which ignition (50) can be initiated, the control unit being configured to open the controlled bypass valve (45, 145) after a second predetermined time interval after the opening of the controlled check valve (44, 144).

18. The device according to any of the previous paragraphs. 16 or 17, in which two gas spring connections are provided for the front and rear chambers (41, 42) of the gas spring, and the control unit contains a gas filling control unit, with which, before ignition, the gas filling pressure in the front and rear chambers (41, 42 ) of the gas spring can in each case be set to a predetermined value, wherein the gas filling pressure in the front chamber (41) of the gas spring can be set higher than in the rear chamber (42) of the gas spring, in particular the gas filling pressure in the front chamber (41) gas spring can be installed at least twice, preferably at least three or five times more than in the rear gas spring chamber (42).

19. The method of generating high-amplitude pressure waves using the device according to any one of paragraphs. 13-17, which includes steps in the following sequence:

filling the front and rear chambers (41, 42) of the gas spring with an inert gas, optionally the front chamber (41) of the gas spring is filled to a pressure greater than atmospheric pressure compared to the rear chamber (42) of the gas spring,

filling at least one combustion chamber (121, 122, 125) with a fluid combustible material, and optionally the gas filling pressure is set to be greater than atmospheric pressure, but less than the gas filling pressure of the front chamber (41) of the gas spring,

ignition of the fluid combustible material in at least one combustion chamber (121, 122, 125),

moreover, after ignition, the piston (70), due to the growing pressure due to the combustion of the fluid combustible material, opens the outlet (61) and, after the release of the burnt gases, returns to the closed initial position.