BR112012033048B1

BR112012033048B1 - Amplificador de pressão de fluido

Info

Publication number: BR112012033048B1
Application number: BR112012033048-9A
Authority: BR
Inventors: Frederick Philip Selwyn
Original assignee: Water Powered Technologies Limited
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2020-09-29
Also published as: US20130177456A1; WO2011161435A3; CN103038499A; EP2582965B1; CN103038499B; GB2495029A; BR112012033048A2; ES2540590T3; KR101787142B1; KR20130086297A; GB201010379D0; EP2582965A2; GB201222861D0; WO2011161435A2; US9494146B2

Abstract

amplificador de pressão de fluido. trata-se de um alojamento 10 que define um duto 11 para o fluxo de fluido que contém uma disposição de cilindro 18 a 20 montada em uma extremidade externa do duto ou nos arredores dela. um pistão de entrada 30 é exposto para o fluxo através do duto e um membro obturador 21 é montado no duto 11 e é disposto para fechar, periodicamente, o duto a jusante do pistão de entrada 30 tal que o corpo do fluido que flui através do duto aplica uma pressão aumentada no pistão de entrada. o movimento resultante do pistão de entrada pode ser usado para fornecer diretamente a força mecânica, gerar eletricidade ou fornecer, compressão de um fluido volátil que, quando inflamado, fornece empuxo através da rápida saída dos produtos da combustão.

Description

Campo técnico da invenção

[001] Esta invenção refere-se aos amplificadores de pressão de fluido.

Antecedentes

[002] Inúmeros dispositivos foram propostos para capturar os movimentos naturais da água em rios, ondas ou movimentos da maré do mar, ou para utilizar o vento como uma fonte de energia.

[003] A presente invenção visa fornecer um novo e inventivo aparelho para amplificar as pressões produzidas por tais movimentos de fluido a fim de acionar equipamentos como peças de maquinário ou geradores de eletricidade, ou produzir empuxo.

Sumário da invenção

[004] A presente invenção propõe um amplificador de pressão de fluido que inclui um alojamento que define um duto para o fluxo de fluido, uma disposição de cilindro montada em uma extremidade externa do duto nos arredores dela e que contém um pistão de entrada exposto ao fluxo de fluido, um membro obturador montado dentro do duto e disposto para fechar, periodicamente, o duto a jusante do pistão de entrada, tal que o corpo do fluido que flui através do duto aplica uma pressão aumentada no pistão de entrada.

[005] O movimento resultante do pistão de entrada pode ser usado para fornecer diretamente força mecânica ou gerar eletricidade.

[006] Amplificação de pressão adicional pode ser obtida se o pistão de entrada for ligado a um pistão de saída, e o pistão de entrada tiver área em seção transversal maior do que o pistão de saída. Os pistões podem ser dispostos tal que o movimento do pistão de entrada faz com que o pistão de saída aplique uma pressão amplificada em um fluido de saída.

[007] Nas pequenas instalações o membro obturador pode assumir a forma de um anel elástico que oscila no fluxo de fluido, mas nas instalações maiores o membro obturador pode assumir a forma de um membro de válvula que tem assistência mecânica para mover periodicamente para dentro e para fora da posição de vedação, por exemplo, uma disposição do acionador mecânico.

[008] Além de fornecer a energia mecânica ou elétrica, o amplificador de pressão de fluido pode ser usado em um sistema de propulsão, em que o pistão de saída é disposto para comprimir uma carga de combustível inflamável que é inflamado para produzir empuxo por meio da rápida expansão.

Breve descrição dos desenhos

[009] A descrição seguinte e os desenhos em anexo referidos no presente são incluídos por meio de exemplo não limitante a fim de ilustrar como a invenção pode ser posta em prática. Nos desenhos: A Figura 1 é uma seção longitudinal através de um amplificador de pressão de fluido de acordo com a invenção; A Figura 2 é uma vista lateral de uma típica instalação que incorpora o amplificador de pressão de fluido; e A Figura 3 é uma vista lateral de uma outra instalação que incorpora o amplificador de pressão de fluido; e A Figura 4 é uma seção longitudinal através do amplificador de pressão de fluido que foi modificado para incorporar uma combustão e o sistema de propulsão.

Descrição detalhada dos desenhos

[010] Conforme mostrado na Figura 1, o amplificador de pressão de fluido compreende um alojamento 10 que forma um duto de passagem 11 que incorpora uma seção de entrada 12, uma seção intermediária alargada 13, e uma seção de saída curta 14, todos misturando-se de maneira suave. Um revestimento 15 é montado coaxialmente dentro do duto 11 por meio de armações do tipo aranha 16 e 17, ou completamente dentro do duto conforme mostrado ou projetando-se a partir da seção de saída 14. O revestimento com-preende um cilindro relativamente largo 18 montado na seção intermediária 13, uma seção de transição cônica em parte intermediária 19 e um cilindro mais estreito 20 que se projeta da seção de saída 14. Um membro de válvula do obturador anular 21 é montado de maneira deslizável e vedável ao redor do cilindro 18 no percurso do fluxo através do duto 11, sendo que o membro de válvula é fornecido com uma cobertura externa 22 para garantir um fluxo suave de fluido no membro de válvula 21. O fluxo de fluido através do duto 11 age para mover o membro de válvula 21 para uma posição de vedação na qual a lacuna anular entre o cilindro 18 e o alojamento 10 é fechada de maneira vedante. Inúmeros aríetes do acionador eletricamente operados, pneumáticos ou hidráulicos 23 agem entre o alojamento 10 e o membro de válvula 21 para ajudar no movimento do membro de válvula e para produzir movimento periódico regular dele para a posição de vedação. Os aríetes são controlados remotamente através dos condutos e/ou cabos 24 a partir de uma unidade de processamento remoto que usa entradas sensóricas apropriadas para otimizar e administrar a frequência de operação, velocidade do movimento e outras características de operação do membro de válvula.

[011] O cilindro 18 contém um pistão de entrada 30 (ou meios equivalentes, como uma montagem de diafragma) que é conectado por meio de uma haste de comando de válvula 31 a um pistão de saída com diâmetro menor 32, ou equivalente, que é montado de maneira deslizável e vedante no cilindro mais estreito 20. Quando o membro de válvula 21 agir para fechar o percurso de fluxo através do duto 11 conforme descrito, o impulso do corpo do fluido que flui através do duto age no pistão de entrada 30 fazendo com que os pistões se movam para o revestimento 15, para a direita, conforme mostrado. O pistão de entrada 30 preferivelmente tem uma conexão de movimento perdido com a haste 31 que permite que o pistão 30 se mova contra uma mola de percussão 33 montada ao redor da haste, para reduzir o choque no movimento inicial. Uma ou mais portas ou válvulas 34 são fornecidas no revestimento 15 para permitir a evacuação ou limpeza de fluido do cilindro 18 para o duto 11a jusante do membro de válvula 21. Adicionalmente, um conduto de controle 35 pode ser conectado no espaço entre os pistões para permitir que um sistema de controle adequado regule mais a operação do amplificador de pressão ao mover o fluido para dentro ou para fora do espaço entre os pistões em um ponto apropriado no ciclo de operação.

[012] O movimento do pistão de saída 32 aplica uma pressão relativamente alta no fluido no cilindro com diâmetro menor 20, fazendo com que o fluido seja expelido do cilindro 20 através de um cano de saída 36 por meio de uma válvula sem retorno 37.

[013] Quando os aríetes 23 movem o membro de válvula 21 para abrir novamente o percurso do fluxo através do duto 11 os pistões 30 e 32 podem ser retornados para a posição de partida ao bombear o fluido para o revestimento 15 através do conduto de controle 35 e/ou para o revestimento 20 através de um conduto 41 por meio de uma válvula sem retorno 40. Muito embora o fluido possa ser extraído através da válvula sem retorno 40 diretamente do ambiente ao redor, o fornecimento de um conduto separado 41 possibilita que um percurso de recirculação de fluido fechado seja fornecido para que o fluido bombeado para fora através do cano 36 possa retornar para o cilindro 20 durante o curso de retorno dos pistões.

[014] Quando o membro de válvula 21 age para fechar o duto 11 o movimento do fluido dentro do duto aplica uma pressão de fluido amplificada no pistão de entrada 30 usando o princípio de autorreator. Além disso, o movimento do pistão de saída com diâmetro menor 32 faz com que uma pressão ainda maior seja aplicada no fluido a jusante do pistão menor fazendo com que os pulsos de fluido sejam expelidos do cano de saída 36 em uma pressão média relativa altíssima.

[015] O fornecimento de fluido de alta pressão a partir do cano de saída 36 pode ser usado para ligar o maquinário remoto ou gerar eletricidade por meio de uma turbina ou motor hidráulico ou pneumático. Alternativamente, o revestimento 15 e a montagem de pistão 30, 32 poderiam ser reconfigurados tal que um incorpore um membro magnético e o outro incorpore uma bobina de indução. O movimento da montagem de pistão com relação ao revestimento 15 fará com que uma corrente elétrica seja induzida na bobina, que pode ser transferida para o equipamento remoto por cabos elétricos.

[016] Os usos potenciais do amplificador de pressão de fluido incluem a utilização do fluxo natural de rios, movimentos da maré do mar ou energia eólica, para fornecer energia mecânica ou elétrica ou com a adição de combustível para fornecer um sistema de propulsão por empuxo. O alojamento 10 pode ser fornecido com defletores de fluxo externos 50 para intensificar as características dinâmicas do amplificador. O alojamento 10 pode ser montado em uma montagem de cubo giratória 52 que permite que o alojamento seja girado para se alinhar com a direção prevalecente do fluxo de fluido, sendo que é ou livremente giratório ou movido por um motor hidráulico, pneumático ou elétrico (não mostrado).

[017] Na Figura 2 o amplificador de pressão de fluido 1 é mostrado instalado de maneira giratória em uma plataforma 2 no topo de uma coluna 3 que é fixada no fundo do mar S. A força é removida do amplificador por canos e/ou cabos elétricos 4 que também transportam linhas de controle que correm na direção de retorno a partir de uma estação base (não mostrada).

[018] Em uma forma alternativa de instalação mostrada na Figura 3, o amplificador de pressão de fluido 1 pode ser montado de maneira giratória em uma doca flutuante 5 que é ancorada ao fundo do mar S por cabos 6. Novamente, os canos e/ou cabos elétricos 4 conectam o amplificador 1 com a estação base remota.

[019] A potência obtida pelo amplificador de pressão de fluido poderia ser também usada para inúmeras outras finalidades, como a dessalinização da água do mar para consumo humano ou a eletrólise da água em hidrogênio e oxigênio. O amplificador pode ser transportado por um veículo como um barco ou aeronave, tal que o fluxo de fluido relativo pode ser usado para fornecer energia mecânica ou elétrica para o veículo.

[020] As montagens de pistão e de cilindro adicionais podem ser instaladas no lado de fora do alojamento, se desejado.

[021] O comprimento das seções de entrada e de saída do duto pode ser variado para permitir a boa regulagem do dispositivo para a ótima eficiência.

[022] Uma modalidade adicional do amplificador poderia ter uma turbina de impulso e gerador elétrico ou montagem de turbina e compressor montada na extremidade de saída de fluxo.

[023] Na Figura 4 o amplificador de pressão de fluido é configurado tal que quando, no movimento relativo através de um fluido que contém ar ou oxigênio, a corrente de fluido principal que entra na entrada 12 pode ser comprimida pelo efeito de aríete, conforme previamente descrito, tal que o pistão primário 30, que age por meio do pistão secundário 32, é capaz de forçar uma carga secundária que contém combustível e oxigênio no cilindro secundário 20 através de um bocal 37. A carga comprimida descarrega-se em uma câmara de combustão 53 em um bocal de saída divergente e é inflamada por um meio de ignição 54 tal que ela sai da câmara de combustão em uma velocidade grandemente intensificada, desse modo, transferindo empuxo considerável para a montagem. À medida que o pistão secundário 32 completa seu curso, alguma parte desse gás combustado em pressão mais alta entra, momentaneamente, no cilindro secundário 20 e reage contra o pistão secundário 32, desse modo, forçando-o para trás na direção oposta, tal que o impulso aplicado é capaz de retornar a montagem de pistão para sua posição inicial e, no processo, limpa uma carga de substituição de fluido que contém oxigênio e combustível de uma injeção, carburador ou dispositivo de mistura do tipo alternativo 55 através do cano de entrada 41 e da válvula sem retorno 40. À medida que se evita que a admissão de entrada de fluxo de fluido principal 12 saia através da saída 14 pelo fechamento repentino da válvula obturadora 21, o impulso do fluido age novamente em qualquer lado do pistão primário 30 para repetir o ciclo. A montagem pode ser presa a uma outra unidade que exige um meio de propulsão por empuxo como um veículo terrestre, aéreo ou espacial ou pode ser incorporada no projeto de tal veículo como uma construção unitária.

[024] Muito embora a descrição acima dê ênfase nas áreas em que se acredita que sejam novas e que se dirigem aos problemas específicos, que foram identificados, pretende- se que as características reveladas no presente possam ser usadas em qualquer combinação que seja capaz de fornecer um avanço novo e útil na técnica.

Claims

1. Amplificador de pressão de fluido, que inclui um alojamento (10) que define um duto (11) para o fluxo de fluido, uma disposição de cilindro (15) montada dentro do duto e que contém um pistão de entrada (30) exposto para o fluxo de fluido, um membro obturador (21) montado dentro do duto e disposto para fechar, periodicamente, o duto (11) a jusante do pistão de entrada (30) tal que o corpo do fluido que flui através do duto aplica uma pressão aumentada no pistão de entrada, CARACTERIZADO por - o alojamento (10) tem extremidades opostas na qual uma entrada (12) e uma saída (14) são respectivamente localizadas; - o amplificador (1) é destinado a ser montado em um fluido que flui com o duto (11) do alojamento (10) estendendo axialmente a partir da entrada (12) para a saída (14) para o alinhamento com a direção prevalecente do fluxo de fluido através do amplificador (1); - a disposição de cilindro (15) é montada coaxialmente dentro do duto (11); e - o membro obturador compreende um membro anular (21) e é localizado próximo da disposição de cilindro (15).

2. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pistão de entrada (30) é ligado a um pistão de saída (32), e o pistão de entrada tem área em seção transversal maior do que o pistão de saída.

3. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os pistões são dispostos tal que o movimento do pistão de entrada (30) faz com que o pistão de saída (32) aplique uma pressão amplificada em um fluido de saída.

4. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que um espaço na disposição de cilindro (15) entre os dois pistões tem porta para o duto a jusante do membro obturador.

5. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui uma disposição de movimento perdido entre o pistão de entrada e o pistão de saída.

6. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a disposição de movimento perdido inclui uma haste do pistão (31) que acopla os dois pistões junto com uma conexão deslizante que age contra meios de mola (33).

7. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro obturador é um anel elástico que oscila no fluxo de fluido.

8. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro obturador é um membro de válvula (21) que é periodicamente movido para fechar o duto por uma disposição do acionador mecânico (23).

9. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a disposição do acionador mecânico compreende um aríete do acionador (23).

10. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando usado em um sistema de propulsão, o pistão de saída (32) é disposto para comprimir uma carga de combustível inflamável que é inflamado para produzir empuxo por meio da rápida expansão.

11. Amplificador de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a carga comprimida de combustível é injetada em uma câmara de combustão (53) por meio de um bocal de injeção (37) e a carga comprimida é inflamada na câmara de combustão.