BR0203853B1

BR0203853B1 - aparelho para comprimir um fluido.

Info

Publication number: BR0203853B1
Application number: BRPI0203853-6A
Authority: BR
Inventors: Gui-Gwon Kim; Sung-Tae Lee; Kyung-Tae Jang
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2011-02-08
Also published as: KR20030045876A; AU4066902A; GB2384832B; US20030103854A1; AU783588B2; CH696249A5; FR2833047B1; US6755630B2; JP3730180B2; DE10222846A1; BR0203853A; CN1423054A; FR2833047A1; CN1216235C; KR100461232B1; GB0226738D0; ITTO20020998A1; MXPA02009808A; GB2384832A; DE10222846B4

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOPARA COMPRIMIR UM FLUIDO".FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se, de modo geral, a um aparelho decompressão, e, mais particularmente, a um aparelho para a compressão,bombeamento, e descarga de fluido através do uso do movimento linear al-ternado de um pistão.

Descrição da Técnica Relacionada

Um exemplo típico de um aparelho convencional para comprimirum fluido é mostrado nas Figuras 1 e 2.

As Figuras 1 e 2 são vistas que mostram esquematicamente emseção transversal, a estrutura e a operação de um aparelho convencionalpara comprimir um fluido. O numerai de referência 10 indica um bloco decilindro, 20 indica um pistão, 30 indica uma chapa de válvula, e 40 indicauma cabeça de cilindro.

Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, o bloco de cilindro 10 temum furo de cilindro 11 com um diâmetro predeterminado penetrando nomesmo em uma direção longitudinal ou no sentido do comprimento. O pistão20 20 fica disposto dentro do furo de cilindro 11 do bloco de cilindro 10 a fim demover o mesmo de uma forma alternada.

A chapa de válvula 30 fica disposta adjacente ao bloco de cilin-dro 10. A chapa de válvula 30 tem um furo de sucção de fluido 31 e um furode descarga de fluido 32 dispostos na mesma. Além disso, a chapa de vál-25 vula 30 tem uma válvula de sucção 33 (mais claramente mostrada em linhaspontilhadas na Figura 2) e uma válvula de descarga 34 (mais claramentemostrada na Figura 1) dispostas na mesma de modo a abrir e fechar o furode sucção de fluido 31 e o furo de descarga de fluido 32, respectivamente.

Além disso, a cabeça de cilindro 40 fica disposta no bloco de30 cilindro 10 em um lado onde a chapa de válvula 30 fica disposta, e tem umacâmara de sucção de fluido 41 e uma câmara de descarga de fluido 42 dis-postas na mesma. A câmara de sucção de fluido 41 e a câmara de descargade fluido 42 se associam cada qual ao furo de sucção de fluido 31 e ao furode descarga de fluido 32, respectivamente, da chapa de válvula 30. Alémdisso, uma tubulação de sucção de fluido 43 e uma tubulação de descargade fluido 44, que se comunicam com a câmara de sucção de fluido 41 e coma câmara de descarga de fluido 42, respectivamente, se conectam à cabeçade cilindro 40.

No aparelho convencional para comprimir o fluido tendo a estru-tura acima, um fluido é puxado, comprimido, e descarregado pelo pistão 20movimentando-se de uma forma alternada dentro do furo de cilindro 11 aoreceber a força provida a partir de uma fonte de acionamento de pistão (não-mostrada). O pistão 20 se movimenta no furo de cilindro 11 do bloco de ci-lindro 10.

De uma forma mais específica, quando o pistão 20 se movimen-ta a partir de um ponto morto superior T (Figura 1) do furo de cilindro 11 paraum ponto morto inferior B (Figura 2) do furo de cilindro 11, a válvula de suc-ção 33 abre o furo de sucção 31 da chapa de válvula 30 como um resultadode uma diferença na pressão entre o lado interno do furo de cilindro 11 e aparte interna da câmara de sucção de fluido 41, conforme mostrado na Figu-ra 2. Sendo assim, o fluido é puxado para o lado interno do furo de cilindro11 do bloco de cilindro 10 através da tubulação de sucção 43, a câmara desucção 41 da cabeça de cilindro 40, e o furo de sucção 31 da chapa de vál-vula 30. A pressão na câmara de descarga 42 da cabeça de cilindro 40 émaior do que na parte interna do furo de cilindro 11, então, a válvula de des-carga 34 fica retida em uma posição fechada (conforme mostrado na Figura2), fechando, assim, o furo de descarga 32.

Por outro lado, quando o pistão 20 se movimenta a partir do pon-to morto inferior B (Figura 2) do furo de cilindro 11 para o ponto morto supe-rior T (Figura 1) do furo de cilindro 11, neste caso o fluido, puxado para ofuro de cilindro 11 durante a descida do pistão, é gradualmente comprimido.Finalmente, conforme mostrado na Figura 1, quando o pistão 20 atinge oponto morto superior T, a pressão do furo de cilindro 11 torna-se maior doque a da câmara de descarga 42 da cabeça de cilindro 40, então assim, aválvula de descarga 34 abre o furo de descarga 32 da chapa de válvula 30.Por conseguinte, o fluido comprimido é descarregado através do furo dedescarga 32 da chapa de válvula 30, para a câmara de descarga 42 da ca-beça de cilindro 40, e para fora através da tubulação de descarga 44. Nestemomento, a pressão da câmara de sucção 41 da cabeça de cilindro 40 éinferior à do furo de cilindro 11. Sendo assim, a válvula de sucção 33 ficaretida em uma posição fechada (conforme mostrado na Figura 1), fechando,portanto, o furo de sucção 32.

Além disso, quando o pistão 20 se movimenta novamente para oponto morto inferior Β, o furo de sucção 31 é aberto pela válvula de sucção33, e o furo de descarga 32 é fechado pela válvula de descarga 34, fazendo,assim, que o fluido seja puxado da câmara de sucção 41. Após isso, quandoo pistão 20 se movimenta novamente para o ponto morto superior Τ, o fluidopuxado é repetidamente comprimido e descarregado, em um ciclo operacio-nal contínuo.

No entanto, no aparelho convencional para comprimir um fluido,conforme descrito até então, o fluido comprimido pelo pistão 20 não é total-mente descarregado. Um pouco do fluido comprimido é deixado no furo dedescarga 32 da chapa de válvula 30. Portanto, quando o fluido é retirado, emoutras palavras, quando o pistão 20 se movimenta a partir do ponto de ex-tremidade morto superior T para o ponto de extremidade morto inferior Β, ofluido restante, a uma alta pressão, se reexpande conforme o pistão 20 semovimenta em sua descida. Devido ao fluido de pressão elevado e re-expandido, no início da seqüência de arrasto de fluido, em outras palavras,quando o pistão 20 se movimenta para o ponto de extremidade morto inferiorB, a pressão do furo de cilindro 11 é menor do que a da câmara de descarga42 da cabeça de cilindro 40, mas a pressão é maior do que a da câmara desucção 41. Portanto, no momento em que o pistão 20 inicia a sua descida,movimentando-se para o ponto de extremidade morto inferior B, a sucçãonão ocorre de uma forma imediata. No entanto, depois de a pressão do furode cilindro 11 se tornar menor do que a da câmara de sucção 41, quando opistão 20 se movimenta totalmente para o ponto de extremidade morto infe-rior Β, a válvula de sucção 33 é aberta e um novo fluido é puxado. Conse-quentemente, no aparelho convencional para comprimir um fluido, quando ofluido de alta pressão remanescente no furo de sucção 32 cria um volume decâmara de combustão do furo de cilindro 11 durante cada ciclo de tempos, aquantidade do fluido puxado para o furo de cilindro 11 diminui e resulta emuma deterioração da eficácia.

Além disso, uma vez que o aparelho convencional para compri-mir um fluido deve empregar a válvula de sucção 33 e a válvula de descarga34 tendo uma estrutura complexa de modo a abrir o furo de sucção 31 e ofuro de descarga 32, a montagem do aparelho compressor é complicada.Além disso, o mesmo não se presta a um bom método de produção e, ainda,a construção resulta em altos custos de produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objeto da presente invenção é prover um aparelho paracomprimir um fluido, capaz de aumentar a eficiência através da remoção dovolume de câmara de combustão encontrado em um furo de cilindro conven-cional quando o fluido comprimido é totalmente descarregado.

Um outro objeto da presente invenção é prover um aparelho pa-ra comprimir um fluido, capaz de diminuir o custo de produção e aumentar afacilidade de montagem e a produtividade de fabricação quando o aparelhode compressão é construído, através da provisão de um pistão que abre efecha um canal de sucção de fluido sem ter um dispositivo de válvula desucção separado e através da provisão de uma montagem de válvula dedescarga tendo uma estrutura simples.

Os objetos acima são obtidos através da provisão de um apare-lho para comprimir um fluido compreendendo: um bloco de cilindro incluindoum furo de cilindro com um diâmetro predeterminado penetrando o bloco decilindro em uma direção no sentido do comprimento, pelo menos um canalde sucção de fluido penetrando em uma direção transversal com o furo decilindro, e pelo menos um par de canais de descarga de fluido em forma defenda tendo uma abertura formada em ambas porções de extremidade dofuro de cilindro; um pistão para um movimento alternado no furo de cilindrodo bloco de cilindro; uma montagem de válvula de descarga disposta demodo a poder se movimentar no furo de cilindro a fim de seletivamente abrire fechar os canais de descarga de fluido do bloco de cilindro, a montagemde válvula de descarga incluindo um pistão de válvula tendo um flange demodo a limitar um movimento da montagem de válvula de descarga; e umacabeça de cilindro de modo a formar uma câmara de descarga comunicadacom os canais de descarga de fluido do bloco de cilindro ao ser conectadoao bloco de cilindro, e a cabeça de cilindro tendo uma passagem de descar-ga de fluido da câmara de descarga.

De acordo com o aparelho acima descrito para comprimir umfluido, o fluido é puxado quando o canal de sucção de fluido é seletivamenteaberto ou fechado através do movimento alternado do pistão no furo de ci-lindro do bloco de cilindro. Além disso, o fluido é descarregado através docanal de descarga de fluido aberto pelo pistão de válvula movimentado pelapressão de fluido aumentada no furo de cilindro. Sendo assim, quando a vál-vula de sucção convencional com uma estrutura complexa é removida, e aestrutura da válvula de descarga se torna mais simples, a montagem e aprodutividade do aparelho de compressão serão aperfeiçoadas. Além disso,o custo de produção será também reduzido de forma notável. Em adendo,uma vez que o fluido de alta pressão comprimido no furo de cilindro é total-mente descarregado através do canal de descarga, o volume de câmara decombustão gerado devido ao fluido remanescente no furo de cilindro poderáser eliminado, e, assim, a eficácia da compressão será maior.

De acordo com a modalidade preferida da presente invenção, noaparelho para comprimir um fluido, a posição do ponto de extremidade mortosuperior do pistão disposto em um ponto ligeiramente após uma porção deextremidade do furo de cilindro, e, por conseguinte, qualquer fluido compri-mido no furo de cilindro é totalmente descarregado quando o pistão e o pis-tão de válvula entram em contato um com o outro no ponto de extremidademorto superior.

Além disso, o canal de sucção de fluido fica disposto imediata-mente antes de um ponto de extremidade morto inferior, ou seja, na posiçãomais retraída do pistão, e, por conseguinte, o fluido é prontamente puxadopelo vácuo desenvolvido no furo de cilindro quando o canal de sucção defluido é repentinamente aberto quando o pistão atinge o ponto de extremida-de morto inferior.

A montagem de válvula de descarga de preferência compreen-de: um pistão de válvula de modo a se movimentar no furo de cilindro, o pis-tão de válvula tendo um flange para limitar o movimento do pistão de válvulaao entrar em contato com uma parede de extremidade do furo de cilindro, oflange tendo uma primeira saliência formada quase em um centro de umflange; uma chapa de suporte disposta na cabeça de cilindro sendo distanci-ada por uma folga predeterminada do pistão de válvula, a chapa de suportetem uma segunda saliência formada na mesma correspondente à primeirasaliência e uma pluralidade de passagens de fluido radialmente formadas nocentro da segunda saliência; e um membro resiliente disposto entre o pistãode válvula e a chapa de suporte, o membro resiliente de modo à elastica-mente suportar o pistão de válvula a ser movimentado em uma direção queo pistão de válvula fecha os canais de descarga de fluido.

Além disso, o bloco de cilindro pode ser formado de modo a a-presentar uma aparência circular ou uma aparência quadrada.

Os canais de sucção de fluido podem ficar dispostos em doislados opostos do bloco de cilindro, ou mais de dois canais de sucção de flui-do podem ficar dispostos estendendo-se através do bloco de cilindro a inter-valos predeterminados.

Os canais de sucção de fluido podem ser afunilados ou feitoscomo um canal de duas camadas tendo um canal de diâmetro maior e umsegundo canal de um diâmetro menor, ou, em uma forma alternativa, umcanal composto destes dois tipos.

Além disso, os canais de sucção de fluido podem ser formadosde modo a apresentarem uma área de sucção estendida através do corte deuma porção de pelo menos um lado do bloco de cilindro. Neste caso, quan-do a área dos canais de sucção de fluido se torna maior, o fluido pode serpuxado para o furo de cilindro 11 de uma forma mais eficiente.Os objetos e os aspectos da presente invenção tornar-se-ãomais aparentes através da descrição das modalidades preferidas da presen-te invenção através da referência aos desenhos em anexo, nos quais:

As Figuras 1 e 2 são vistas em seção transversal mostrando es-quematicamente uma estrutura e uma operação de um aparelho convencio-nal para comprimir um fluido;

A Figura 3 é uma vista cortada em perspectiva explodida mos-trando um aparelho para comprimir um fluido de acordo com a primeira mo-dalidade preferida da presente invenção;

As Figuras 4 a 6 são vistas em seção transversal descrevendouma estrutura e uma operação do aparelho para comprimir um fluido de a-cordo com a primeira modalidade preferida da presente invenção mostradana Figura 3;

As Figuras 7A a 7G são vistas mostrando outras várias modali-dades preferidas de um bloco de cilindro e um furo de sucção de fluido doaparelho para comprimir o fluido de acordo com a presente invenção; e

A Figura 8 é uma vista em perspectiva mostrando ainda umaoutra modalidade preferida do bloco de cilindro e do furo de sucção de fluidodo aparelho para comprimir o fluido de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Em seguida, as modalidades preferidas da presente invençãoserão descritas em maior detalhe através da referência dos desenhos emanexo.

A Figura 3 é uma vista cortada em perspectiva explodida mos-trando um aparelho para comprimir um fluido de acordo com uma primeiramodalidade preferida da presente invenção.

As Figuras 4 a 6 são vistas em seção transversal que descrevema estrutura e a operação do aparelho para comprimir o fluido de acordo coma primeira modalidade preferida da presente invenção mostrada na Figura 3.

Conforme mostrado nas Figuras 3 a 6, o aparelho para compri-mir o fluido da presente invenção compreende um bloco de cilindro 100, umpistão 200, uma montagem de válvula de descarga 300 e uma cabeça decilindro 400.

O bloco de cilindro 100 compreende um furo de cilindro 110 ten-do um diâmetro predeterminado e penetrando através do bloco de cilindro100 em uma direção no sentido do comprimento, pelo menos um canal desucção de fluido 130 penetrando em um ângulo reto com relação ao furo decilindro 110, e pelo menos um par de canais de descarga de fluido 150 for-mados como uma forma de fenda tendo uma abertura nas duas porções deextremidade do furo de cilindro 110. Além disso, o bloco de cilindro 100 temuma saliência de conexão 170 de modo a conectar a cabeça de cilindro 400ao mesmo.

O bloco de cilindro 100 pode ser formado de modo a apresentaruma aparência de uma forma circular, conforme mostrado nas Figuras 7 A a7G, ou um tipo quadrado conforme mostrado na Figura 8. Teoricamente, obloco de cilindro 100 pode ser formado em qualquer número de formatos.Portanto, a aparência do bloco de cilindro 100 não é considerada como sen-do definida pelas modalidades preferidas da presente invenção descritasabaixo.

Além disso, na modalidade preferida, o canal de sucção de fluido130 é mostrado dividindo o bloco de cilindro 100 em um ângulo reto, mas apresente invenção não se limita aos exemplos mostrados. Em outras pala-vras, se for desejável para o fluxo do fluido ou para a estrutura, o canal desucção de fluido 130 pode ser formado inclinado em um ângulo predetermi-nado (incluindo um ângulo obtuso ou um ângulo agudo) com relação ao furode cilindro 110.

O pistão 200 fica disposto de modo a movimentar de uma formaalternada dentro do furo de cilindro 110 do bloco de cilindro 100, e arrasta ecomprime o fluido ao receber uma força de uma fonte de acionamento sepa-rada (não-mostrada), fazendo que o mesmo se movimente de uma formaalternada no furo de cilindro 110. É preferível que o pistão 200 tenha um nú-cleo oco de modo a diminuir sua própria carga. Pelo mesmo motivo, o pistão200 pode ser feito de uma liga de alumínio.A montagem de válvula de descarga 300 tem um pistão de vál-vula 310 disposto de modo a se movimentar no furo de cilindro 110 a fim deseletivamente abrir e fechar o canal de descarga de fluido 150 (Figuras 4 e5) do bloco de cilindro 100.

O pistão de válvula 310 é um corpo circular tendo quase o mes-mo diâmetro que o diâmetro interno do furo de cilindro 110, e um flange 311é formado em uma extremidade longitudinal do pistão de válvula 310 a fimde limitar o fluxo do fluido em torno do pistão de válvula 310 devido ao con-tato com uma parede de cilindro definindo uma porção de extremidade dofuro de cilindro 110. Por conseguinte, o pistão de válvula 310 abre e fecha ocanal de descarga de fluido 150 através de um movimento durante uma su-bida sem se estender totalmente para o furo de cilindro 110. Uma primeirasaliência 312 é formada aproximadamente no centro do flange 311.

A montagem de válvula de descarga 300 compreende aindauma chapa de suporte 320 disposta dentro da cabeça de cilindro 400 a umadistância predeterminada a partir do pistão de válvula 310, e um membroresiliente 330 disposto entre o pistão de válvula 310 e a chapa de suporte320 a fim de suportar de uma forma flexível o pistão de válvula 310 no senti-do de se movimentar na direção de fechamento do canal de descarga defluido 150. Por conseguinte, o pistão de válvula 310 fecha o canal de des-carga de fluido 150 ao ficar retido em um estado inicial pelo membro resilien-te 330 durante a etapa de descida de arrasto de fluido na qual não haveránenhuma pressão no furo de cilindro 110. Quando a pressão no furo de ci-lindro 110 é alta, em outras palavras, na subida de compressão de fluido, opistão de válvula 310 abre o canal de descarga de fluido 150 e permite que ofluido seja descarregado quando o pistão de válvula 310 supera a resistênciado membro resiliente 330 e é empurrado pela alta pressão do fluido desen-volvido no furo de cilindro 110. A chapa de suporte 320 tem uma segundasaliência 321 formada em termos gerais no centro frontal da mesma, corres-pondendo e oposta à primeira saliência 312 do pistão de válvula 310. Pelomenos três passagens de fluido 322 (Figura 3) são radialmente formadas,sendo equidistantes e separadas por um comprimento predeterminado apartir da borda externa da segunda saliência 321.

Conforme mostrada nas Figuras 4 e 5, a chapa de suporte 320pode ser instalada em uma extremidade da saliência de conexão 170 dobloco de cilindro 100, uma vez que a cabeça de cilindro 400 é mostradasendo conectada à saliência de conexão 170, mas o método de conexãonão se limita ao exemplo descrito. Em uma forma alternativa, a chapa desuporte 320 pode ser instalada através de um outro método, por exemplo,através de soldagem. Por enquanto, uma mola helicoidal comprimida podeser usada como o membro resiliente 330, e neste caso, a mola helicoidalcomprimida é instalada ao ser suportada pelas primeira e segunda saliências-312, 321, respectivamente formadas no pistão de válvula 310 e a chapa desuporte 320. Além disso, qualquer tipo de membro resiliente pode ser usadopara o membro resiliente 330, incluindo a mola helicoidal comprimida ouuma mola de chapa.

A cabeça de cilindro 400 é conectada à saliência de conexão170 do bloco de cilindro 100, e uma câmara de descarga 410, que se comu-nica com o canal de descarga de fluido 150, é formada na cabeça de cilindro400. Além disso, uma passagem de descarga de fluido 420, que se comuni-ca com a câmara de descarga 410, é formada na cabeça de cilindro 400. Aestrutura da cabeça de cilindro 400, quando instalada, não se limita a umtipo, mas a cabeça de cilindro 400 pode ser instalada usando parafusos,como na modalidade preferida da presente invenção.

Nas Figuras 3 a 6, uma tubulação de sucção de fluido 500 seestende para o bloco de cilindro 100 no canal de sucção 130.

De acordo com o aparelho para comprimir o fluido tendo a estru-tura acima descrita, a operação se procede como segue. O fluido é rapida-mente puxado pelo vácuo desenvolvido no furo de cilindro 110 quando o ca-nal de sucção de fluido 130 é seletivamente aberto pelo pistão 200 que semovimenta reciprocamente no furo de cilindro 110, e o fluido é totalmentedescarregado quando o canal de descarga de fluido 150 é aberto quando opistão de válvula 310 é empurrado pelo fluido de alta pressão desenvolvidono furo de cilindro 110.A estrutura alcança um efeito notável através do uso da presenteinvenção, conforme mostrado nas Figuras 4 a 6. Com referência às Figuras4 a 6, a posição de um ponto de extremidade morto superior T do pistão 200é ajustada ao passar suavemente pela porção de extremidade do furo decilindro 110. Por conseguinte, o fluido comprimido no furo de cilindro 110pode ser totalmente descarregado quando o pistão 200 e o pistão de válvula310 se contatam entre si no ponto de extremidade morto superior T. Em ou-tras palavras, o fluido de alta pressão, que é deixado sem ser descarregadono compressor convencional, não é retido no furo de cilindro 110 na presen-te invenção, sendo assim o volume de câmara de combustão pode ser efeti-vamente eliminado.

A segunda estrutura da presente invenção é a que o canal desucção de fluido 130 fica disposto exatamente antes de um ponto de extre-midade morto inferior B do pistão 200. Um dispositivo de válvula de sucçãoseparado para abrir e fechar o canal de sucção de fluido 130 não é necessá-rio, e, sendo assim, não é provido, uma vez que o próprio pistão 200 seleti-vamente abre e fecha o canal de sucção de fluido 130 através do movimentoalternado no furo de cilindro 110. Portanto, quando o pistão 200 atinge oponto de extremidade morto inferior Β, o canal de sucção de fluido 130 éinstantaneamente aberto e o fluido é prontamente puxado pela força de suc-ção de vácuo do furo de cilindro 110. Além disso, uma vez que um dispositi-vo de válvula de sucção separado tendo uma estrutura complexa como nocompressor convencional é desnecessário, a estrutura do compressor podeficar mais simples. Além disso, quando o fluido é rapidamente puxado e des-carregado, o efeito de resfriamento do bloco de cilindro pode ser um tantoaumentado.

Ao mesmo tempo, durante a operação no aparelho para com-primir o fluido de acordo com a presente invenção, o fluido é puxado confor-me o canal de sucção de fluido 130 é repentinamente aberto pelo movimentodo pistão 200 a fim de limpar o canal de sucção 130. No entanto, quando ofluido é puxado através do canal de sucção de fluido 130, o tempo de folga écurto devido à posição do canal de sucção 130. Sendo assim, a quantidadedo fluido puxado pode ser menor do que a desejável. Considerando estefato, conforme mostrado nas Figuras 7A a 7G, na presente invenção pelomenos dois canais de sucção de fluido 130, 130' são formados na posiçãocorrespondente ao bloco de cilindro 100 de modo que mais fluido possa serprontamente puxado para o furo de cilindro 110.

De acordo com os demais exemplos ilustrados, os canais desucção de fluido 230, 230' podem ser: afunilados, as peças sendo gradual-mente reduzidas a partir de um lado externo para um lado interno do blocode cilindro 100, conforme mostrado na Figura 7A, ou canais de duas cama-das 330, 330', tendo uma porção de diâmetro maior e uma porção de diâme-tro menor, conforme mostrado na Figura 7B, podem ser usadas. Além disso,um dos canais de sucção 430, podendo ser de camadas duplas tendo umdiâmetro maior e um diâmetro menor, e o outro canal de sucção 430' podeser formado como um furo tendo um diâmetro predeterminado, conformemostrado na Figura 7C. Em uma forma alternativa, dois canais de sucção-530, 530' podem ser formados como um furo circular tendo diâmetros prede-terminados, conforme mostrado na Figura 7D.

Além disso, uma pluralidade de canais de sucção de fluido 630pode ser formada em uma circunferência externa inteira do bloco de cilindro100 a fim de prender uma área maior de modo a arrastar o fluido, conformemostrado na Figura 7G. Além disso, uma parte em seção do bloco de cilin-dro 100 pode ser cortada a fim de formar uma ou mais ranhuras 730 que secomunicam com o furo de cilindro 110, conforme mostrado na Figura 7E.

No exemplo mostrado na Figura 7F, uma porção cortada formauma ranhura circunferencial 832 tendo uma largura e profundidade prede-terminadas ao longo da circunferência externa do bloco de cilindro 100, euma pluralidade de canais de sucção de fluido 830 é formada de forma radialem intervalos equidistantes predeterminados que se estendem a partir daranhura de porção cortada 832 para o furo de cilindro 110.

A Figura 8 ilustra uma outra modalidade preferida da presenteinvenção. Conforme mostrado na Figura 8, o bloco de cilindro 100 é quadra-do em formato. Uma porção cortada forma uma ranhura 932, que se comu-nica com o furo de cilindro 110 se estendendo através do bloco de cilindro100 e pode ser formado em um lado ou dois lados do bloco de cilindro deformato quadrado 100. Os canais de sucção de fluido 930, 930' são forma-dos na interseção da ranhura 932 e do furo de cilindro 110. Neste caso, aárea do canal de sucção de fluido pode ser alargada, e, assim sendo, o flui-do pode ser mais facilmente puxado para o furo de cilindro 110.

Em seguida, a operação do aparelho para comprimir o fluido deacordo com a presente invenção tendo as estruturas acima será descritacom referência às Figuras 4 a 6. A estrutura mostrada nas Figuras 4 a 6 éexemplar, e a operação é aplicável às demais modalidades acima descritas.

A Figura 4 mostra que o pistão 200 se movimenta completamen-te para o ponto de extremidade morto inferior B no furo de cilindro 110.Quando o pistão 200 se movimenta no sentido de alcançar o ponto de ex-tremidade morto inferior Β, o canal de sucção de fluido 130, que foi fechadopelo pistão 200 se abre de modo que o fluido possa ser puxado para o furode cilindro 110 através do canal de sucção de fluido 130. Quando o pistão200 começa a se mover do ponto de extremidade morto superior T para oponto de extremidade morto inferior Β, o canal de descarga de fluido 150 dofuro de cilindro 110 é fechado pelo pistão de válvula 310, e o pistão 200 éforçado a se movimentar para o ponto de extremidade morto inferior B atra-vés de uma fonte de acionamento externo (não-mostrada) durante o interva-lo de ciclos no qual o canal de sucção de fluido 130 é também fechado pelopistão 200. Portanto, o lado interno do furo de cilindro 110 desenvolve umapressão negativa ou um vácuo. Quando o pistão 200 se movimenta aindamais para o ponto morto inferior B, a pressão negativa aumenta. Finalmente,quando o pistão 200 abre o canal de sucção de fluido 130, previamente fe-chado pelo pistão 200, quando o pistão 200 atinge o ponto de extremidademorto inferior Β, o fluido é rapidamente puxado através do canal de sucçãode fluido 130.

Quando o fluido é completamente puxado, o pistão 200 começaa comprimir o fluido puxado através do movimento do ponto de extremidademorto superior T a partir do ponto de extremidade morto inferior B. Nestemomento, o canal de sucção de fluido 130 é fechado através do movimentodo pistão 200, e o pistão de válvula 310 fecha o canal de descarga de fluido-150 quando o pistão de válvula 310 mantém o estado inicial através da pres-são do membro resiliente 330 e da câmara de descarga 410 disposta fora domesmo. Portanto, uma vez que o pistão 200 é forçado a se movimentar parao ponto de extremidade morto superior T através da fonte de acionamentoexterna (não-mostrada), o fluido dentro do mesmo é lentamente comprimido.

A Figura 5 mostra o estado no qual o pistão 200 se movimentacompletamente para o ponto de extremidade morto superior T. Quando apistão 200 se movimenta ainda mais para o ponto de extremidade morto su-perior Τ, o fluido é comprimido a um grau superior. Quando o pistão 200 semovimenta para uma posição predeterminada, um equilíbrio entre a pressãodo fluido e a força resistiva do membro resiliente 330 que suporta de umaforma resiliente o pistão de válvula 310 é reforçado, ou seja, quando a pres-são do fluido se torna maior do que a força resistiva do membro resiliente.Assim sendo, o pistão de válvula 310 é empurrado para fora e o canal dedescarga de fluido 150 é aberto. Finalmente, o fluido de alta pressão com-primido é descarregado para a câmara de descarga 410. Após isso, o pistão200 ainda se movimenta para o ponto de extremidade morto superior T demodo que o fluido do furo de cilindro 110 possa ser totalmente descarrega-do. Durante o processo acima, o pistão 200 e o pistão de válvula 310 entramem contato um com o outro. O contato ocorre quase no mesmo momentoque o fluido encontrado entre o pistão 200 e o pistão de válvula 310 é des-carregado, deste modo o pistão 200 e o pistão de válvula 310 podem conta-tar um ao outro sem provocar nenhum dano, em função do tampão do fluidode alta pressão entre os mesmos. Conforme descrito acima, o pistão 200 semovimenta para o ponto de extremidade morto superior T disposto em umponto após a porção de extremidade do furo de cilindro 110, deste modo nãohaverá nenhum fluido comprimido deixado no furo de cilindro 110 e o volumede câmara de combustão torna-se zero.

A Figura 6 mostra o processo que o pistão 200, que termina acompressão depois de se mover para o ponto de extremidade morto superiorΤ, arrasta ο fluido que flui para ponto de extremidade morto inferior B. Con-forme mostrado na Figura 6, o pistão 200 se move para o ponto de extremi-dade morto inferior B. Aqui, o pistão de válvula 310 fecha o canal de descar-ga de fluido 150 ao retornar para a posição inicial através da força do mem-bro resiliente 330 e o pistão 200 fecha o canal de sucção de fluido 130 nomomento em que o pistão 200 se movimenta do ponto de extremidade mortosuperior T para o ponto de extremidade morto inferior B. Quando o pistão-200 se movimenta para o ponto de extremidade morto inferior B, obtém-seum vácuo no furo de cilindro 110. Quando a porção de descida do ciclo pro-gride, o pistão 200 atinge o ponto de extremidade morto inferior B, conformemostrado na Figura 4. Em seguida, o canal de sucção de fluido 130 é repen-tinamente aberto, e o fluido é prontamente puxado para o furo de cilindro-110 através do canal de sucção de fluido 130 pela força de vácuo no furo decilindro 110. Após isso, o ciclo de arrasto e compressão acima descrito énovamente realizado. O fluido é puxado, comprimido, e descarregado atra-vés da repetição contínua do processo acima.

Neste momento, o aparelho para o arrasto, compressão e des-carga do fluido, especialmente um gás, é mostrado e descrito. No entanto,alguma pessoa versada na técnica perceberá que a presente invenção po-derá se aplicar a um aparelho para o bombeamento de um líquido, por e-xemplo, uma bomba.

Conforme descrito de acordo com a presente invenção, o fluidode alta pressão comprimido não permanece no furo de cilindro. Sendo as-sim, o volume de câmara de combustão do compressor convencional, gera-do devido à reexpansão do fluido remanescente anterior, poderá ser elimi-nado. Portanto, a eficiência da compressão poderá ser aumentada, e devidoao fato de que, quando um compressor tendo a estrutura da presente inven-ção é aplicado a um ciclo de congelamento de um refrigerador ou de um lim-pador de ar, o congelamento e o resfriamento poderão ser notavelmente a-perfeiçoados.

Além disso, de acordo com a presente invenção, uma vez que aválvula de sucção tendo uma estrutura complexa é omitida e a válvula dedescarga é fabricada tendo uma estrutura simples, toda a estrutura do com-pressor torna-se mais simples e os elementos do compressor poderão sermontados mais fácil e automaticamente. Deste modo, os custos de produçãoserão diminuídos.

Além disso, de acordo com a presente invenção, a válvula desucção convencional é omitida e a operação da válvula de descarga é aper-feiçoada. Portanto, um compressor de acordo com a presente invenção, po-derá ser acionado mais silenciosamente, uma vez que não haverá nenhumruído gerado devido ao contato de válvulas.

Consequentemente, de acordo com a presente invenção, umcompressor ou uma bomba tendo uma razão de alta compressão e estruturapoderão ser providos. Ainda, a montagem do compressor ou de uma bombaé fácil e pode diminuir custos de produção.

Até então, as modalidades preferidas da presente invenção fo-ram bem ilustradas e descritas. No entanto, a presente invenção não se limi-ta às modalidades preferidas aqui descritas, e uma pessoa versada na técni-ca poderá modificar a presente invenção sem distorcer o ponto da presenteinvenção conforme reivindicada abaixo.

Claims

1. Aparelho para comprimir um fluido caracterizado pelo fatode que compreende:um bloco de cilindro (100) incluindo um furo de cilindro (110)com um diâmetro predeterminado penetrando o bloco de cilindro (100) emuma direção no sentido do comprimento, pelo menos um canal de sucção defluido (130, 130', 230, 230', 330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930')penetrando em uma direção cruzando com o furo de cilindro (110), e pelomenos um par de canais de descarga de fluido (150) com um formato defenda tendo uma abertura formada em ambas as porções de extremidade dofuro de cilindro (110);um pistão (200) que se movimenta de uma forma alternada nofuro de cilindro (110) do bloco de cilindro (100);uma montagem de válvula de descarga (300) disposta de formamóvel no furo de cilindro (110) para seletivamente abrir e fechar os canaisde descarga de fluido (150) do bloco de cilindro (100), a montagem de válvu-la de descarga (300) incluindo um pistão de válvula (310) tendo um flange(311) para Iimitaro movimento da montagem de válvula de descarga (300); euma cabeça de cilindro (400) para formar uma câmara de des-carga (410) que se comunica com os canais de descarga de fluido (150) dobloco de cilindro (100) ao se conectar ao bloco de cilindro (100),em que o fluido é puxado quando o canal de sucção de fluido(130, 130', 230, 230', 330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') é seleti-vamente aberto pelo pistão (200) que se movimenta de uma forma alternadano furo de cilindro (110) e descarregado através dos canais de descarga defluido (150), os canais de descarga de fluido (150) sendo abertos através domovimento do pistão de válvula (310) quando a pressão do fluido no furo decilindro (110) atinge uma quantidade predeterminada.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que uma posição de um ponto de extremidade morto superiordo pistão está disposta em um ponto ligeiramente depois de uma porção deextremidade do furo de cilindro (110) para que o fluido comprimido no furode cilindro (110) seja totalmente descarregado quando o pistão (200) e opistão de válvula (310) se contatam um ao outro no ponto de extremidademorto superior.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o canal de sucção de fluido (130, 130', 230, 230', 330,-330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') está disposto imediatamente antesde um ponto de extremidade morto inferior definido pela posição mais retraí-da do pistão para que a retração do pistão exposto proporcione uma comu-nicação fluida entre os canais de descarga de fluido (150) e o furo de cilindro(110) e o fluido seja puxado pelo vácuo desenvolvido no furo de cilindro(110) quando o canal de sucção de fluido (130, 130', 230, 230', 330, 330',-430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') é repentinamente aberto quando o pis-tão alcança o ponto de extremidade morto inferior.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a montagem de válvula de descarga (300) compreende:um pistão de válvula (310) para se movimentar no furo de cilin-dro (110), o pistão de válvula (310) tendo um flange (311) para Iimitaro mo-vimento do pistão de válvula (310) ao entrar em contato com uma parede deextremidade do furo de cilindro (110), o flange (311) tendo uma primeira sa-liência (312) formada aproximadamente no centro do flange (311);uma chapa de suporte (320) disposta na cabeça de cilindro (400)sendo separada por um espaço predeterminado a partir do pistão de válvula(310), a chapa de suporte (320) tendo uma segunda saliência (321) formadana mesma correspondendo à primeira saliência (312) e uma pluralidade depassagens de fluido formadas de forma radial adjacentes ao centro da se-gunda saliência (321); eum membro resiliente (330) disposto entre o pistão de válvula(310) e a chapa de suporte (320), o membro resiliente (330) elasticamentesuportando e impulsionando o pistão de válvula (310) para se movimentarem uma direção na qual o pistão de válvula (310) fecha os canais de des-carga de fluido (150).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o pistão de válvula (310) é oco.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o membro resiliente (330) compreende uma mola helicoi-dal comprimida.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o perfil do bloco de cilindro (100) tem um formato circular.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que pelo menos dois canais de sucção (130, 130', 230, 230',-330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') de fluido são dispostos emposições do bloco de cilindro (100) opostas uma em relação a outra.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que os canais de sucção de fluido (130, 130', 230, 230', 330,-330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') são afunilados.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que os canais de sucção de fluido (130, 130', 230, 230', 330,-330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') são de duas camadas, uma primei-ra porção tendo um diâmetro maior e uma segunda porção tendo um diâme-tro menor.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que um dos canais de sucção (130, 130', 230, 230', 330, 330',-430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') é uma peça de camada dupla tendo umaporção de diâmetro maior e uma porção de diâmetro menor, e a outra é umcanal afunilado.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que a pluralidade de canais de sucção de fluido (130, 130',-230, 230', 330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') está disposta emuma circunferência externa do bloco de cilindro (100) separado um em rela-ção ao outro em intervalos predeterminados.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que a pluralidade de canais de sucção (130, 130', 230, 230',-330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') compreende furos tendo diâ-metros predeterminados.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que uma porção cortada tendo uma largura e uma profundida-de predeterminadas está disposta adjacente aos canais de sucção de fluido(130, 130', 230, 230', 330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') na cir-cunferência externa do bloco de cilindro (100) e a pluralidade de canais desucção (130, 130', 230, 230', 330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930')compreendendo furos tendo diâmetros predeterminados está disposta naporção cortada separada uma em relação a outra em intervalos predetermi-nados.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que os canais de sucção de fluido (130, 130', 230, 230', 330,-330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') têm uma área de sucção mais es-tendida através de um corte lateral se estendendo por uma parte do bloco decilindro (100).

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que pelo menos dois canais de sucção de fluido (130, 130',-230, 230', 330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') são dispostos emrelação oposta um ao outro nos lados radiais opostos do bloco de cilindro(100).

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o perfil do bloco de cilindro (100) tem um formato quadra-do.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que os canais de sucção de fluido (130, 130', 230, 230', 330,-330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') têm uma área de sucção mais es-tendida através de um corte lateral se estendendo por pelo menos um ladodo bloco de cilindro (100).

19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que pelo menos dois canais de sucção de fluido (130, 130',-230, 230', 330, 330', 430, 530, 530', 630, 830, 930, 930') são dispostos noslados opostos do bloco de cilindro (100).