УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ВЫСОКОАМПЛИТУДНЫХ ВОЛН ДАВЛЕНИЯ

1. Устройство для генерирования высокоамплитудных волн давления, в частности для очистки котла, содержащее устойчивый к давлению резервуар (21, 22, 25, 30, 40) с установленной в нем камерой (121, 122; 125) сгорания и по меньшей мере одним воспламенительным устройством (50, 59), выходящим в камеру (121, 122) сгорания, по меньшей мере один питающий трубопровод (151, 152) для подачи текучего горючего материала в камеру (121, 122, 125) сгорания, причем устойчивый к давлению резервуар (21, 22, 25, 30, 40) содержит выпускное отверстие (61, 62, 63) для направленного сброса давления газа, возникшего в результате воспламенения горючего материала в камере (121, 122) сгорания, и запирающее устройство (70), которое запирает выпускное отверстие (61, 62, 63) и выполнено с возможностью открытия выпускного отверстия (61, 62, 63) для направленного выпуска и перемещения в исходное положение посредством пружинного устройства (40, 140, 240), отличающееся тем, что запирающее устройство (70) представляет собой поршень, выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении и имеющий заднюю часть (72), ориентированную в направлении пружинного устройства (40, 140, 240), и переднюю часть (72), ориентированную в направлении выпускного отверстия (61), причем предусмотрено расположение передней части (72) в области камеры (121, 122, 125) сгорания при нахождении поршня (70) в положении запирания выпускного отверстия (61), причем по отношению к продольному направлению (90) поршня (70) седло поршня (70) имеет поверхность (302) поршня, косо наклоненную к выпускному отверстию (61), напротив которой расположена поверхность (303) корпуса, также косо наклоненная к выпускному отверстию (61), причем поверхность (303) корпуса раскрывается напротив поверхности (302) поршня под углом (304), направленным к выпускному отверстию (61), начиная от линии (65) запирания, ориентированной перпендикулярно к направлению (90) поршня.
2. Устройство по п. 1, в котором угол (304) составляет от 0,5 до 5 градусов, предпочтительно от 1 до 3 градусов, в частности 2 градуса.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором линия (65) запирания, ориентированная перпендикулярно направлению (90) поршня, расположена внутри стенки поршня нижней части (72) таким образом, чтобы между линией (65) запирания и стенкой поршня имелась закругленная статическая поверхность (312) напорного отверстия.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором фланцевая поверхность (191), которая перпендикулярна оси (90) поршня и соединена с камерой (121, 122, 125) сгорания или принадлежит ей, имеет площадь поверхности, составляющую от 50 до 200 процентов площади, заданной площадью поверхности (302) поршня.
5. Устройство для генерирования высокоамлитудных волн давления, в частности для очистки котла, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 или в соответствии с одним из пп. 1-4, отличающееся тем, что между задней частью (71) и передней частью (72) предусмотрена переходная часть (75, 175), причем передняя часть (72) расположена в области камеры (121, 122) сгорания, когда поршень (70) находится в положении, закрывающем выпускное отверстие (61, 62, 63), причем относительно продольного направления (90) поршня (70) передняя часть (72) выполнена суженной по сравнению с задней частью (71), так что переходная часть (75, 175) образует рабочую поверхность (91), которая ориентирована поперек продольного направления (90) поршня (70), и на которую при воспламенении горючего материала может быть приложено давление, толкающее поршень (70) назад, так чтобы передняя часть (72) поршня (70) открыла выпускное отверстие (61, 62, 63).
6. Устройство по п. 5, в котором переходная часть (75) представляет собой часть, которая непрерывно сужается в продольном направлении поршня (70) газовой пружины (40, 140, 240) от большего диаметра (171) поршня к меньшему диаметру (172) поршня и расположена в области камер (121, 122, 125) сгорания.
7. Устройство по п. 5, в котором переходная часть (175) образована фланцеобразным (191) сужением поршня (70).
8. Устройство по п. 7, в котором в устойчивом к давлению резервуаре (30) предусмотрен полый центральный направляющий ствол (96), или на устойчивом к давлению резервуаре (30), который ведет в камеры (121, 122, 125) сгорания, предусмотрен кольцевой направляющий выступ, внутри которого направляется поршень (70) в передней части (72), причем между камерами (121, 122, 125) сгорания и вспомогательной камерой (95) давления в области фланцеобразного сужения (191) поршня (70) предусмотрен по меньшей мере один соединительный зазор (126).
9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором камера (125) сгорания расположена кольцеобразно или цилиндрически вокруг поршня (70) вокруг его продольной оси (90).
10. Устройство по п. 9, в котором кольцеобразные стенки (25) камеры (125) сгорания образованы сложенными друг на друга герметично соединенными кольцевыми сегментами, которые предпочтительным образом закрыты верхней плитой и нижней плитой сверху и снизу, соответственно.
11. Устройство по любому из предыдущих пп. 5-8, в котором по меньшей мере две камеры (121, 122) сгорания расположены в одной плоскости на угловом расстоянии друг от друга радиально к центральной оси, причем либо продольная ось газовой пружины (40, 140, 240) совпадает с центральной осью, либо продольная ось газовой пружины (40, 140, 240) лежит в указанной плоскости по меньшей мере двух камер (121, 122) сгорания.
12. Устройство по п. 11, в котором выпускное отверстие (61, 62, 63) имеет трубу с продольным направлением, причем либо продольное направление трубы выпускного отверстия (61, 62, 63) совпадает с центральной осью, либо продольная ось газовой пружины (40, 140, 240) лежит в указанной плоскости по меньшей мере двух камер (121, 122) сгорания.
13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором газовая пружина (40, 140, 240) имеет переднюю камеру (41) газовой пружины, расположенную напротив поршня (70), и отделенную от нее перегородкой (43) заднюю камеру (42) газовой пружины, причем между передней камерой (41) газовой пружины и задней камерой (42) газовой пружины имеется первое соединение в виде перепускного соединения (45) и второе соединение с обратным клапаном (44).
14. Устройство по п. 13, в котором первое и второе соединения предусмотрены в перегородке (43).
15. Устройство по п. 13, в котором второе соединение имеет по меньшей мере два частичных соединения (243), которые, с одной стороны, выходят сбоку в продольном направлении движения поршня одно над другим в стенке газовой пружины (240) в передней камере (41) газовой пружины а, с другой стороны, заканчиваются в задней камере (42) газовой пружины, так чтобы при входе поршня (70) в переднюю камеру (41) газовой пружины выходные отверстия (246) перекрывались одно за другим, причем каждое из указанных частичных соединений (243) имеет обратный клапан (44).
16. Устройство по п. 13, в котором второе соединение содержит управляемый обратный клапан (44, 144), который опционально может содержать последовательно подсоединенный управляющий клапан (144) и обратный клапан (44), причем указанный управляемый обратный клапан (44, 144) соединен с блоком управления, с помощью которого может быть инициировано воспламенение (50), причем блок управления выполнен с возможностью открытия управляемого обратного клапана (44, 144) через первый предварительно заданный промежуток времени после воспламенения текучего горючего материала.
17. Устройство по п. 16, в котором первое соединение содержит управляемый перепускной клапан (45, 145), который опционально может содержать последовательно подсоединенный управляющий клапан (145) и перепускной отвод (45), причем указанный управляемый перепускной клапан (45, 145) соединен с блоком управления, с помощью которого может быть инициировано воспламенение (50), причем блок управления выполнен с возможностью открытия управляемого перепускного клапана (45, 145) через второй предварительно заданный промежуток времени после открытия управляемого обратного клапана (44, 144).
18. Устройство по любому из предыдущих п. 16 или п. 17, в котором для передней и задней камер (41, 42) газовой пружины предусмотрены два соединения газовой пружины, причем блок управления содержит блок управления наполнением газа, с помощью которого перед воспламенением давление наполнения газом в передней и задней камерах (41, 42) газовой пружины в каждом случае может быть установлено на предварительно заданное значение, причем давление наполнения газом в передней камере (41) газовой пружины может быть установлено больше, чем в задней камере (42) газовой пружины, в частности, давление наполнения газом в передней камере (41) 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 (42) газовой пружины.
19. Способ генерирования высокоамплитудных волн давления с помощью устройства по любому из пп. 13-17, включающий в себя шаги в следующей последовательности:
наполнение передней и задней камер (41, 42) газовой пружины инертным газом, причем опционально переднюю камеру (41) газовой пружины наполняют до давления, превышающего атмосферное давление, по сравнению с задней камерой (42) газовой пружины,
наполнение по меньшей мере одной камеры (121, 122, 125) сгорания текучим горючим материалом, причем опционально давление наполнения газом устанавливают больше атмосферного давления, но меньше давления наполнения газом передней камеры (41) газовой пружины,
воспламенение текучего горючего материала по меньшей мере в одной камере (121, 122, 125) сгорания,
причем после воспламенения поршень (70) за счет растущего давления, обусловленного сгоранием текучего горючего материала, открывает выпускное отверстие (61), и после выхода сгоревших газов возвращается в закрытое исходное положение.