BR112017019368B1

BR112017019368B1 - Câmara de compressão modular

Info

Publication number: BR112017019368B1
Application number: BR112017019368-0A
Authority: BR
Inventors: Lon William Mcilwraith; Michel Georges Laberge; Douglas H. Richardson
Original assignee: General Fusion Inc
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2022-08-30
Also published as: EP3268619A1; RU2017134905A; US10115486B2; RU2715294C2; CN107429717A; BR112017019368A2; CN107429717B; CA2978030A1; JP2018516738A; RU2017134905A3; EP3268619A4; JP6752810B2; EP3268619B1; WO2016141464A1; US20180053570A1; CA2978030C; KR20170126958A; KR102465522B1

Abstract

CÂMARA DE COMPRESSÃO MODULAR. Exemplos de uma câmara de compressão modular para uso em um sistema de compressão são descritos. A câmara de compressão modular compreende uma pluralidade de módulos individuais e uma pluralidade fixadores para afixar a pluralidade de módulos em uma forma de intertravamento para formar a câmara. Os módulos têm um tamanho e geometria predeterminados para formar uma câmara de compressão com um tamanho de geometria desejada. A pluralidade de fixadores mantêm cada um dos módulos individuais em compressão com módulos vizinhos de forma que a câmara formada mantem sua integridade durante a operação. Os módulos podem compreender uma pluralidade de geradores de onda de pressão para gerar uma onda de pressão dentro da câmara. Em uma modalidade, os geradores de onda de pressão tem um tamanho e geometria predeterminado e são configurados para intertravar com os geradores vizinhos formando os módulos individuais. Os fixadores são configurados para manter contato íntimo entre as paredes laterais dos geradores de pressão adjacentes.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente divulgação refere-se geralmente a uma câmara de compressão modular em um sistema de compressão para gerar ondas de pressão em um fluido na câmara de compressão.

ANTECEDENTES

[0002] A menos que de outro modo indicado no presente documento, os materiais descritos nesta seção não são do estado da técnica para as reivindicações neste pedido e não são admitidos ser da técnica anterior por inclusão nesta seção.

[0003] Um tipo de sistema de compressão conhecido na técnica anterior compreende uma pluralidade de geradores de onda de pressão e uma câmara de compressão que é tipicamente um recipiente cilíndrico ou esférico grande feito de aço ou de qualquer outro material de alta resistência ou combinação dos mesmos que é projetado como um recipiente de pressão capaz de suportar alta pressão e/ou pulsos de alta pressão gerados pelos geradores de onda de pressão. A câmara de compressão pode ser preenchida com um meio fluido, tal como um metal líquido. A pluralidade de geradores de onda de pressão pode estar disposta e segura à parede da câmara de compressão. Cada gerador de onda de pressão pode incluir um pistão de martelo que pode ser acelerado para impactar uma bigorna que é segura dentro de uma abertura correspondente formada na parede da câmara de compressão. O impacto do martelo sobre a bigorna correspondente faz com que uma onda de compressão percorra através da bigorna para dentro do meio líquido, assim gerando uma onda de pressão no meio líquido. A onda de pressão gerada de cada gerador de onda de pressão individual pode se propagar através do meio líquido formando uma onda de pressão coletiva que converge para o centro da câmara. Exemplos de sistemas e métodos para gerar ondas de pressão em uma câmara de compressão são descritos na Publicação do Pedido de Patente US no 2010/0163130, que é incorporado no presente documento por referência em sua totalidade.

[0004] Durante a operação do sistema de compressão, pulsos de alta pressão internos intermitentes podem ser gerados, por exemplo, refletindo ondas de pressão no interior da câmara de compressão. A câmara de compressão deve ser capaz de suportar tais pressões altas sem fadiga, e assim deve ser projetada para ser robusta com relativamente poucos pontos fracos. Existem poucas empresas no mundo que são capazes de fabricar recipientes de pressão apropriados para uso como uma câmara de compressão neste tipo de sistema de compressão, e produzir tais recipientes é caro com longos tempos condução.

SUMÁRIO

[0005] Em um aspecto, é provida uma câmara de compressão modular para uso em um sistema de compressão para gerar ondas de pressão em um fluido na câmara de compressão. A câmara de compressão modular compreende uma pluralidade de módulos individuais e uma pluralidade de meios de conexão travando os módulos individuais juntos para formar uma parede da câmara. Cada um dos módulos individuais tem uma face externa, uma face interna e uma parede lateral que se estende entre as faces externa e interna. Pelo menos uma da pluralidade de módulos individuais aloja pelo menos um gerador de onda de pressão que compreende um corpo com uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, um furo alongado que se estende a partir da segunda extremidade para dentro do corpo e uma bigorna montada na segunda extremidade do corpo. A bigorna tem uma primeira extremidade, uma segunda extremidade e um retentor que retém a bigorna segura ao gerador de onda de pressão. A bigorna está posicionada de modo que a primeira extremidade da bigorna é colocada dentro do furo e uma face da segunda extremidade da bigorna forma pelo menos uma parte da face interna de um dos módulos individuais.

[0006] Em outro aspecto, o pelo menos um dos módulos individuais compreende uma pluralidade de geradores de onda de pressão em contato adjacente e travados juntos de modo que os corpos dos geradores de onda de pressão definem a parede lateral do pelo menos um dos módulos individuais. Mais particularmente, as primeiras extremidades dos geradores de onda de pressão definem a face externa do pelo menos um dos módulos individuais e as faces das segundas extremidades das bigornas definem pelo menos uma parte da face interna do pelo menos um dos módulos individuais.

[0007] Em outro aspecto, a pluralidade de geradores de onda de pressão é travada com uma pluralidade de meios de conexão que compreende pelo menos uma fenda na forma de rabo de andorinha formada em uma parede lateral do corpo de cada um dos geradores de onda de pressão. Cada uma das fendas estende-se de uma primeira extremidade do gerador de onda de pressão para uma segunda extremidade. A fenda de um dos geradores de onda de pressão volta-se de uma fenda de um adjacente a um dos geradores de assim formando uma passagem na forma de rabo de andorinha dupla. A pluralidade de meios de conexão compreende ainda uma cunha de rabo de andorinha dupla unindo-se com a passagem de rabo de andorinha dupla de modo que quando inseridos dentro da passagem de rabo de andorinha dupla os geradores de onda de pressão adjacentes são travados dentro de um módulo individual.

[0008] A pluralidade de meios de conexão compreende ainda um compartimento para prover uma força de impulsão contínua a um lado traseiro da cunha de rabo de andorinha dupla para manter a cunha dentro da passagem.

[0009] Em um aspecto, a pluralidade de módulos individuais tem uma geometria de seção transversal que é selecionada de um grupo de uma geometria hexagonal e uma geometria pentagonal. Além disso, a segunda extremidade da bigorna tem uma geometria de seção transversal selecionada de um grupo de uma geometria hexagonal e uma geometria pentagonal.

[00010] Em outro aspecto, a pluralidade de módulos individuais é afunilada de modo que a face externa tem uma seção transversal maior do que a face interna. Os módulos individuais afunilados são interconectados em uma configuração esférica.

[00011] Além dos aspectos e das modalidades descritos acima, outros aspectos e modalidades tornar-se- ão evidentes por referência aos desenhos e ao estudo da seguinte descrição detalhada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00012] Por todos os desenhos, os números de referência podem ser reutilizados para indicar correspondência entre os elementos referenciados. Os desenhos são providos para ilustrar as modalidades exemplares descritas no presente documento e não pretendem limitar o escopo da divulgação. Os tamanhos e posições relativas dos elementos nos desenhos não estão necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as formas de vários elementos e ângulos não estão desenhadas em escala e alguns destes elementos são aumentados arbitrariamente e posicionados para melhorar a legibilidade dos desenhos.

[00013] A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade de uma câmara de compressão modular tendo uma pluralidade de módulos unidos juntos para formar uma câmara esférica;

[00014] A figura 2 é uma vista em seção transversal parcial da câmara de compressão modular da figura 1;

[00015] A figura 3 é uma vista de topo de uma porção de uma segunda modalidade de uma câmara de compressão modular em que um módulo central com uma geometria hexagonal é mostrado circundado por módulos com geometrias pentagonais travados juntos por uma pluralidade de cunhas de rabo de andorinha duplas;

[00016] A figura 4 é uma vista em perspectiva da cunha de rabo de andorinha dupla da figura 3;

[00017] A figura 5 é uma vista em perspectiva de uma porção de uma terceira modalidade de uma câmara de compressão modular, em que um módulo único é mostrado compreendendo uma pluralidade de geradores de onda de pressão em contato adjacente e unidos juntos;

[00018] A figura 6 é uma vista de extremidade de um gerador de onda de pressão no módulo da figura 5, em que o gerador de onda de pressão tem um alojamento com uma seção transversal hexagonal e compreendendo uma fenda formada em cada uma de suas paredes laterais para receber um meio de conexão respectivo para travar o gerador de onda de pressão para os geradores de onda de pressão adjacentes;

[00019] A figura 6A é uma vista lateral em seção transversal do gerador de onda de pressão da figura 6 tomada ao longo da linha de seção A-A;

[00020] A figura 6B é uma vista lateral em seção transversal do gerador de onda de pressão da figura 6 tomada ao longo da linha de seção B-B.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES ESPECÍFICAS

[00021] A presente divulgação descreve uma câmara de compressão 10 que é feita da pluralidade de módulos individuais unidos juntos para formar uma câmara com um tamanho e forma desejados. Esta câmara de compressão pode conter um fluido tal como, por exemplo, um metal líquido e ser usada em um sistema de compressão que compreende uma pluralidade de geradores de onda de pressão que geram ondas de pressão no fluido no interior da câmara de compressão.

[00022] A figura 1 mostra uma primeira modalidade da câmara de compressão 10 que compreende uma pluralidade de módulos hexagonais 12 e uma pluralidade de módulos pentagonais 14 unidos juntos para formar uma parede 11 (figura 2) da câmara 10. A parede 11 define uma cavidade interna da câmara 10. Cada um dos módulos 12, 14 tem uma face externa 5, uma face interna 7 e uma parede lateral 9 estendendo-se entre as faces externa e interna 5, 7. As faces externas 5 dos módulos individuais 12, 14 quando interconectadas juntas definem a superfície externa da câmara 10 enquanto as faces internas dos módulos 12, 14 definem uma superfície interna da câmara 10, e a parede lateral 9 dos módulos individuais 12, 14 forma a parede 11 da câmara 10. Os módulos 12 e/ou 14 podem ter qualquer outra forma apropriada tais como triangulares, quadrados ou qualquer outra forma poligonal ou não poligonal ou combinação das mesmas dependendo de uma forma desejada da câmara 10. No exemplo ilustrado, a câmara 10 é feita de módulos hexagonais e pentagonais interconectados em uma configuração de bola de futebol fazendo uma câmara 10 formada esfericamente; no entanto, a câmara 10 pode ter qualquer outra forma apropriada tais como cilíndrica, elíptica, cônica, na forma de rim ou qualquer outra forma apropriada ou combinação das mesmas sem sair do escopo da invenção. Pelo menos alguns dos módulos 12 e 14 pode compreender um número de aberturas 13 em que um gerador de onda de pressão 24 (ver figura 2) é pelo menos parcialmente inserido e seguro nas mesmas. A abertura 13 estende-se através da parede lateral 9 a partir da face interna 7. Como pode ser visto na figura 1, os módulos hexagonais 12 nesta modalidade têm uma abertura central e seis aberturas adicionais circundantes (total de sete aberturas 13) em que sete geradores de onda de pressão podem ser pelo menos parcialmente inseridos. Os módulos pentagonais 14 podem ter seis aberturas 13 (uma central e cinco aberturas circundantes) para reter seis geradores de onda de pressão. O número de aberturas 13 e assim o número de geradores de onda de pressão em alguns dos módulos 12 e 14 pode ser mais ou menos do que os números ilustrados. Tais aberturas/geradores podem ser dispostos em configurações diferentes sem sair do escopo da invenção. Em uma implementação, o número, tamanho e distribuição dos geradores de onda de pressão é tal que uma densidade de energia dentro e/ou entre módulos 12, 14 é uniforme.

[00023] O diâmetro de cada uma das aberturas 13 nos módulos 12 e 14 pode ser o mesmo ou, alternativamente, o diâmetro de algumas das aberturas 13 pode ser maior ou menor do que o resto, significando que o diâmetro dos geradores de onda de pressão correspondentes pode ser diferente. Os módulos 12 e 14 podem ser feitos de aço inoxidável ou qualquer outra liga de metal ou material de alta resistência ou combinação dos mesmos. Em algumas implementações, os módulos 12, 14 podem ser feitos de material que tenha sido tratado com calor ou tratado usando qualquer outro processo físico ou químico conhecido que pode aumentar a resistência e/ou a durabilidade de tal material. A espessura da parede lateral 9 de todos os módulos individuais 12, 14 (e, portanto, a espessura da parede 11) pode ser uniforme para criar uma superfície interna uniforme e quase plana da parede 11. A espessura da parede lateral 9 de cada um dos módulos 12, 14 é escolhida de modo que possa suportar os respectivos geradores de onda de pressão e pode suportar a pressão interna e/ou pulsos de pressão gerados dentro da câmara 10. Por exemplo, a câmara 10 pode ser formada como uma esfera com um raio interno de cerca de 1,5 m e uma espessura de parede de cerca de 1,5 m (a espessura da parede lateral 9 de cada um dos módulos 12, 14 é cerca de ~1,5 m). Isto é para fins de ilustração somente e os módulos 12, 14 podem ter espessura maior ou menor do que 1,5 m sem sair do escopo da invenção. No caso de uma câmara esférica 10 cada um dos módulos 12, 14 pode ter uma configuração afunilando para dentro ao longo do raio da câmara (isto é, afunilando para dentro em direção ao centro da câmara 10) de modo que a área da face externa 5 dos módulos 12, 14 é maior do que a área da face interna 7 dos módulos 12, 14; no entanto, uma câmara com outra forma (por exemplo, uma câmara retangular) pode exigir que os módulos 12 e 14 tenham uma configuração não afunilada com seção transversal ao longo do comprimento.

[00024] A cavidade interna da câmara 10 pode ser parcialmente preenchida com um fluido, tal como, por exemplo, um meio líquido. O meio líquido pode ser um metal fundido, tal como chumbo, lítio, sódio ou uma liga, combinação, ou mistura de tais metais.

[00025] Cada um dos módulos 12 e 14 é conectado aos módulos vizinhos com um meio de conexão 15 que mantém os módulos adjacentes 12/14 firmemente juntos em um modo substancialmente sem lacunas e estanque a fluido. A figura 2 mostra uma seção da cavidade interna da câmara 10 com uma seção transversal da parede 11 da câmara 10. Como pode ser notado a 11 é formada de um número de módulos individuais 12, 14 com a face externa 5, face interna 7 e a parede lateral 9. Os módulos individuais 12, 14 são unidos firmemente juntos com meios de conexão tensionados (isto é, um fixador) 15. O número de fixadores 15 depende do número de módulos adjacentes/vizinhos. Por exemplo, cada um dos módulos hexagonais 12 pode compreender seis fixadores 15 para conectar com os seis módulos vizinhos enquanto cada um dos módulos pentagonais 14 pode compreender cindo fixadores 15 para conectar aos cinco módulos adjacentes a cada um de seus lados. Os meios de conexão 15 têm uma estrutura robusta e forte configurada para manter os módulos 12, 14 conectados proximamente juntos em compressão. No exemplo ilustrado, os meios de conexão 15 podem compreender um par de hastes alongadas (pinos roscados) 20 conectadas juntas através de um braço 22. Os pinos roscados 20 podem ser feitos de aço inoxidável sólido ou qualquer outro material apropriado. Cada um dos pinos roscados 20 é suficientemente longo de modo que pode ser embutido profundamente dentro da parede dos módulos 12, 14. Um pino roscado 20 é embutido em um módulo enquanto o outro pino roscado é embutido dentro do módulo adjacente. O braço 22 pode ser configurado para manter os dois pinos roscados tensionados. Por exemplo, o braço 22 pode compreender uma mola que pode puxar os pinos roscados 20 em direção um ao outro. Assim, conectando os módulos vizinhos 12, 14 usando os meios de conexão 15 tensionados, os módulos são unidos proximamente juntos mantendo a integridade da câmara 10 formada. A configuração ilustrada dos meios de conexão 15 também podem compensar qualquer movimento leve dos módulos 12, 14 devido a qualquer pulso de pressão gerado dentro da câmara 10 e/ou aos geradores de onda de pressão 24.

[00026] Em uma implementação, os meios de conexão 15 podem ser cabos contínuos (não mostrados) em tensão que podem se estender em torno de uma circunferência total da câmara 10 fazendo um loop e anexando-se a si mesmos. Os cabos de looping podem aplicar na maior parte uma força normal (radial para dentro) à superfície da câmara 10. Os cabos podem ser dispostos de modo que evitem os geradores de ondas de pressão 24, isto é, de modo que os cabos não entrem em toque com os geradores de onda de pressão 24, para impedir a aplicação de uma força tangencial aos mesmos causando cisalhamento aos geradores 24 e/ou à câmara 10. Em outras palavras, os cabos estendem-se cada um em torno de uma circunferência da câmara e formam um loop contínuo em tensão, de modo que uma força radial é aplicada à parede da câmara. Um perito na técnica pode entender que outros meios de conexão apropriados podem ser usados para manter os módulos 12, 14 firmemente juntos para formar a câmara 10 com uma forma e tamanho desejados.

[00027] Alguns dos módulos 12, 14 podem compreender uma pluralidade de aberturas 13 e um gerador de onda de pressão 24 correspondente pode ser inserido dentro de cada uma das aberturas 13. Cada um dos geradores de onda de pressão compreende uma bigorna 46 posicionada na extremidade de um furo cilíndrico e um pistão de martelo inserido deslizavelmente dentro do furo. A bigorna 46 tem uma primeira extremidade (lado de impacto) voltada para o pistão de martelo e uma segunda extremidade com uma face em comunicação direta com o meio contido na câmara 10. As aberturas 13 proximamente espaçadas podem introduzir pontos fracos que requerem reforço local para manter a integridade da câmara de compressão 10. Além disso, as áreas inertes 26 podem ser formadas entre as aberturas 13, o tamanho das áreas inertes 26 pode depender do número, tamanho, forma e distribuição dos geradores de onda de pressão 24 e do tamanho e da forma da câmara de compressão 10. Quando o pistão de martelo do gerador de onda de pressão 24 atinge a bigorna 46 correspondente para gerar a onda de pressão na câmara 10, estas áreas inertes 26 podem produzir uma onde de pressão coletiva interna desigual com lacunas entre as ondas individuais. Em uma implementação, a primeira extremidade da bigorna 46 pode ser encaixada dentro do furo enquanto a segunda extremidade pode se salientar para fora do furo e pode ter uma seção transversal hexagonal e/ou pentagonal (ou qualquer outra geometria apropriada) de modo que a superfície interna da câmara 10 pode ser definida totalmente pelas bigornas 46 assim evitando as áreas inertes 26. Cada um dos módulos 12 e 14 é conectado aos módulos vizinhos com os meios de conexão 15.

[00028] Em uma implementação, como ilustrado na figura 3, os meios de conexão 15 incluem uma cunha de rabo de andorinha dupla 50. Cada um dos módulos individuais 12, 14 tem pelo menos uma fenda de rabo de andorinha (similar a uma fenda 39 das figuras 5 - 6) que se estende a partir da face externa 5 dos módulos em direção à sua face interna 7. Cada módulo individual tem uma pluralidade de tais fendas. Por exemplo, os módulos hexagonais 12 têm pelo menos seis de tais fendas, uma em cada um de seus lados, enquanto os módulos pentagonais 14 têm pelo menos cinco destas fendas. Quando os módulos individuais 12, 14 são adjacentes um ao outro, a fenda de rabo de andorinha de um módulo é alinhado e volta-se para a fenda de rabo de andorinha de um módulo adjacente, deste modo formando uma passagem de rabo de andorinha dupla em que a cunha 50 é inserida. A cunha de rabo de andorinha dupla 50 é inserida na passagem formada pelas duas fendas de rabo de andorinha dos dois módulos confrontantes 12, 14, de modo que puxa os dois lados dos dois módulos vizinhos proximamente juntos.

[00029] A figura 4 ilustra um exemplo da cunha de rabo de andorinha 50 que é configurada para ser instalada dentro da fenda formada na parede lateral dos módulos 12, 14. A cunha 50 compreende um corpo sólido afunilado 51 com uma geometria de rabo de andorinha, uma face na forma de rabo de andorinha 58 e duas faces planas 52. O corpo 51 é conformado e dimensionado para se conformar ao tamanho/forma da fenda. A cunha de rabo de andorinha dupla 50 pode ser inserida dentro da passagem formada pelas fendas de rabo de andorinha adjacentes até as faces de rabo de andorinha 58 engatar a parede lateral das duas fendas adjacentes de modo que a cunha 50 puxa os módulos vizinhos juntos em um modo sem lacuna. Como pode ser visto na figura6, a fenda 39 pode ter uma seção transversal de rabo de andorinha com paredes laterais anguladas 60 para se conformar às faces de rabo de andorinha 58 da cunha 50. A fenda de rabo de andorinha é afunilada para se conformar ao afunilamento da cunha 50. Além disso, um compartimento 53 pode ser provido para travar a cunha 50 dentro da fenda e impedir o desalojamento da cunha 50 fora da fenda devido aos pulsos de pressão. Por exemplo, o compartimento 53 pode ser uma mola ou um parafuso impulsionando sobre um lado traseiro 54 da cunha 50.

[00030] De acordo com outra modalidade, um módulo da câmara de compressão é composto totalmente de geradores de onda de pressão em contato de travamento adjacente. Em um exemplo, como mostrado na figura 5, um módulo hexagonal 12 é formado de sete geradores de onda de pressão 24 travados juntos. Isto é somente para fins de ilustração e os geradores de onda de pressão 24 podem ser conformados e travados de modo que eles podem formar um módulo com qualquer outra forma sem sair di escopo da invenção. Na figura 5, um gerador é omitido para mostrar mais claramente os meios de conexão 15 para anexar os geradores adjacentes. Os geradores de onda de pressão 24 por si mesmos são conformados e montados juntos em um modo de travamento totalmente de modo que uma câmara com uma geometria e tamanho desejados pode ser criada. A natureza do travamento dos geradores 24 cria uma superfície interna quase contínua da câmara 10 (nenhum ou número mínimo de áreas inertes 26) da qual as ondas de pressão emanam de, provendo assim uma onda de pressão coletiva interna plana. Assim, a câmara de compressão formada dos módulos como os ilustrados na figura 5 pode ser composta somente de geradores de onda de pressão 24 (que podem ser considerados por conta própria como módulos individuais, separados).

[00031] O gerador de onda de pressão 24 compreende um alojamento alongado 40 com uma primeira extremidade 41, uma segunda extremidade 43 e uma parede lateral 45 estendendo-se entre as primeiras e as segundas extremidades 41, 43 (figura 6A). A bigorna 46 é inserida na segunda extremidade 43 do alojamento 40. A bigorna 46 é segura ao alojamento 40, usando um retentor 44, de modo que não pode ser desalojada para fora do alojamento 40 quando do impacto com um pistão de martelo 62. O alojamento 40 pode ter seções transversais diferentes dependendo da forma desejada da câmara 10. Por exemplo, na modalidade como ilustrado na figura 5, o alojamento 40 tem uma geometria tanto hexagonal ou pentagonal. No caso de uma câmara 10 na forma esférica, o alojamento 40 pode ter uma configuração afunilando-se radialmente, isto é, afunilando para dentro de seu lado externo (a primeira extremidade 41) em direção a seu lado interno (a segunda extremidade 43). Os peritos na técnica podem entender que dependendo da forma desejada da câmara 10 o alojamento 40 pode ter um diâmetro uniforme ao longo de seu comprimento sem sair do escopo da invenção. No exemplo do módulo 12 ilustrado, a seção transversal/geometria do alojamento 40 pode ser pentagonal ou hexagonal; no entanto, o alojamento 40 pode ter outra forma/ seção transversal sem sair do escopo da invenção contanto que tais geradores de onda de pressão possam unir-se juntos em um modo de travamento formando uma câmara 10 uniforme com a geometria/forma e tamanho desejados. Por exemplo, a forma desejada da câmara 10 pode ser uma esfera com cerca de 1,5 m, assim o comprimento do alojamento 40 de cada um dos geradores 24 pode se em torno de 1,5 m. Tal câmara 10 pode ser formada pela combinação de um número de módulos hexagonais 12 e um número de módulos pentagonais (ver figura 1). Alguns dos módulos hexagonais 12 podem ser criados de, por exemplo, sete geradores de onda de pressão individuais 24 (um central e seis circundando os geradores de onda de pressão externos) onde o gerador central pode ter uma seção transversal hexagonal enquanto os seis geradores externos circundantes podem ter seções transversais pentagonais, enquanto alguns dos módulos pentagonais podem compreender um gerador central com geometria pentagonal e cinco geradores externos circundantes com geometria pentagonal também. Isto é somente para fins de ilustração e um perito versado na técnica pode entender que os geradores de onda de pressão 24 formando os módulos e a câmara 10 podem ter diâmetros e geometrias diferentes sem sair do escopo da invenção. Detalhes dos geradores de onda de pressão 24 mostrados na figura 5 are ilustrados com referência às figuras 6, 6A e 6B.

[00032] Os meios de conexão 15 são usados para manter íntimo contato entre as paredes laterais dos geradores de onda de pressão adjacentes 24, e manter tal contato contra forças e reações inerentes aos processos de onda de pressão que ocorrem dentro da câmara 10. Os meios de conexão 15 podem compreender a cunha de rabo de andorinha dupla 50 que pode ser instalada dentro da passagem formada pelas duas fendas de rabo de andorinha 39 confrontantes. A fenda de rabo de andorinha 39 é formada em uma parede lateral dos geradores de onda de pressão 24. A cunha 50 trava cada lado do gerador 24 ao lado confrontante do gerador vizinho 24. Por exemplo, o gerador central 24 pode ter seis fendas de rabo de andorinha (uma em cada parede lateral) e seis cunhas de rabo de andorinha duplas 50 são usadas para travar tal gerador central nos seis geradores vizinhos. Do mesmo modo, os geradores com geometria pentagonal usam cinco cunhas 50 para se conectar aos cinco geradores vizinhos.

[00033] A figura 6 mostra a fenda 39 com paredes laterais anguladas 60 para se conformar às faces de rabo de andorinha 58 da cunha 50.

[00034] A figura 6A é uma seção transversal do gerador 24 tomada o longo da linha de seção A-A. O alojamento 40 tem a primeira extremidade 41 (no lado externo do gerador de onda de pressão), a segunda extremidade 43 e um furo 42 formado dentro do alojamento 40 que se estende entre a primeira extremidade 41 e a segunda extremidade 43. O pistão de martelo 62 pode ser inserido dentro do furo 42. O pistão de martelo 62 é dimensionado e conformado de modo que possa deslizar dentro do furo 42. A bigorna 46 pode ser inserida na segunda extremidade 43 do alojamento 40 e é segura ao mesmo por um meio de retenção apropriado 44 de modo que não possa ser desalojada para fora do alojamento quando do impacto com o pistão de martelo. Cada parede lateral 45 do alojamento 40 pode compreender uma fenda 39 que se tende a partir da primeira extremidade 41 para sua segunda extremidade 43. A fenda 39 tem uma primeira extremidade (aberta) 39a formada na primeira extremidade 41 do alojamento 40 e uma segunda extremidade (fechada) 39b que está a alguma distância da segunda extremidade 43 do alojamento 40. A cunha 50 pode ser inserida dentro da fenda de sua extremidade aberta 39a. A fenda 39 pode ter uma configuração de afunilamento estreitando-se gradualmente a partir da primeira extremidade 39a para a segunda extremidade 39b, de modo que quando a cunha afunilada 50 é inserida dentro da passagem formada pelas fendas adjacentes 39 as faces 58 da cunha 50 engatam as respectivas fendas 39 e auto-travam nas mesmas. O compartimento 53 (ver figura 3) pode ser usado para impedir a cunha 50 de sair de uma fenda 39. Por exemplo, o compartimento 53 pode ser uma mola ou parafuso que empurra ma parte traseira 54 da cunha 50. Os peritos na técnica podem entender que quaisquer outros meios de conexão apropriados podem ser usados para travar os geradores de onda de pressão adjacentes 24 sem sair do escopo da invenção.

[00035] Como ilustrado nas figuras 6A e 6B, a bigorna 46 compreende uma primeira extremidade 47 com uma superfície de impacto (parede) 47a confrontando o furo 42 e o pistão de martelo 62 e uma segunda extremidade 48 com uma superfície externa 48a confrontando a cavidade interna da câmara 10 e em contato direto com o meio contido na mesma. O pistão de martelo 62 pode ser acelerado em direção à bigorna 46 de modo que ele impacta a bigorna 46 a onda de pressão percorre através da bigorna 46, a partir da superfície de impacto 47a para a superfície externa 48a, e para dentro do meio fluido. A primeira extremidade 47 da bigorna 46 pode ser conformada e dimensionada para encaixar dentro do furo 42 (conformando com o tamanho e forma do furo 42 e o pistão de martelo 62) enquanto sua segunda extremidade 48 pode se salientar para fora da segunda extremidade 43 do alojamento 40 e pode ter a mesma seção transversal como o alojamento 40 (em sua segunda extremidade 43). Assim, a geometria do alojamento 40 pode definir a geometria da segunda extremidade 48 da bigorna 46. Por exemplo, uma bigorna inserida dentro de um alojamento 40 com uma geometria hexagonal pode ter uma segunda extremidade 48 com uma seção transversal hexagonal enquanto uma bigorna inserida dentro de um alojamento 40 com uma geometria pentagonal pode ter uma segunda extremidade 48 com uma seção transversal pentagonal. A segunda extremidade 48 da bigorna 46 tem uma seção transversal maior do que a primeira extremidade 47 formando um ressalto 46a. O ressalto 46a é dimensionado e configurado para se conformar à segunda extremidade 43 do alojamento 40. Assim, quando a bigorna 46 é montada no alojamento 40, a primeira extremidade 47 é encaixada dentro do furo 42 enquanto o ressalto 46a e a segunda extremidade 48 salientam-se para fora do alojamento 40 dos geradores de onda de pressão 24. A superfície interna da câmara 10 pode ser definida totalmente pelas bigornas 46 dos respectivos geradores de onda de pressão 24. As bigornas 46 podem ser dispostas de modo que somente lacunas pequenas podem existir entre as bigornas adjacentes. Tais lacunas pequenas podem acomodar qualquer movimento livre das bigornas 46 que pode acontecer quando do impacto das bigornas 46 com os respectivos martelos.

[00036] Alternativamente, o alojamento 40 pode ser estendido de modo que sua segunda extremidade 43 e a segunda extremidade 48 da bigorna 46 são alinhadas. Nesse caso, a bigorna 46 pode ser dimensionada para se encaixar totalmente dentro do furo interno 42. Em uma implementação, a superfície externa 48a das bigornas 46 pode ter uma forma côncava de modo que um foco comum de todas as bordas radiais de tais bigornas pode ser o centro da câmara periférica assim formando uma superfície interna uniforme e plana de tal câmara.

[00037] Além disso, a câmara 10 pode compreender um número de vedações estanques a fluido para impedir qualquer vazamento de fluido significativo. Tais vedações podem ser selecionadas de qualquer uma ou de todas as vedações dinâmicas ou estáticas conhecidas ou qualquer outra vedação ou método de vedação ou combinação do mesmo que são projetadas para reter fluidos sob alta pressão. A figura 6B mostra um canal de refrigeração anular ou canais 49 formados no alojamento 40 em torno do furo interno de modo que uma zona de refrigeração 38 (ver figura 5) pode ser criada em uma periferia de cada um dos geradores de onda de pressão 24. Tal zona de refrigeração 38 pode ser usada para formar uma vedação entre geradores de onda de pressão individuais 24. O canal de refrigeração 49 é formado no alojamento na proximidade da segunda extremidade 43, de modo que qualquer metal líquido que vaza a partir da cavidade interna da câmara 10 para quaisquer lacunas pequenas formadas entre as bigornas 46 adjacentes e/ou os alojamentos 40 dos geradores de onda de pressão 24 pode ser refrigerado in situ através de condução de calor de um fluido de refrigeração que circula através do canal de refrigeração 49, e tal metal líquido solidificado forma uma vedação/tampa retendo o metal líquido contido dentro da câmara 10, e impedindo o mesmo de continuar para além de tal tampa. O fluido de refrigeração é injetado dentro do canal anular 49 através de uma ou mais passagens de entrada 49a e é removido para fora através de uma ou mais passagens de entrada 49b. A temperatura do fluido de refrigeração pode estar bem abaixo de um ponto de solidificação do meio líquido na câmara de compressão 10. Vários fluidos podem ser usados como fluido de refrigeração, por exemplo, água ou ar que está na temperatura bem abaixo do ponto de solidificação do meio líquido. Além disso, e, alternativamente, um número de vedações diferentes pode ser disposto nos recessos ou ranhuras em torno da periferia de cada gerador de onda de pressão 24 ou entre a bigorna 46 e uma superfície interna do alojamento 40. Por exemplo, tais vedações podem incluir gaxetas, anéis ou qualquer outra estrutura de vedação apropriada ou combinação dos mesmos que podem ser inseridos e comprimidos durante a montagem dos geradores de onda de pressão 24 e/ou da câmara de compressão 10. Além disso, uma pluralidade de anexações mecânicas pode ser provida entre cada gerador de onda de pressão 24 e todos os geradores vizinhos 24 para reter seguramente tais geradores na posição desejada e manter tal gerador em tal posição contra todas as forças que podem ser aplicadas aos geradores durante a operação do sistema de compressão. Tais anexações podem ser qualquer um ou todos de, por exemplo, placas de parafuso de tala de junção, chaves ou cunhas de rabo de andorinha, etc. Tais anexações podem ser destacáveis para permitir a remoção e reinstalação de qualquer gerador de onda de pressão individual 24 sem perturbar os geradores adjacentes. Além disso, e, alternativamente, um dispositivo de suporte externo robusto pode ser provido para suportar a câmara 10 e cada gerador de onda de pressão 24 em sua posição correta e pode prover uma força de retenção ao longo do eixo central de cada gerador 24 em direção ao centro da câmara 10.

[00038] Embora elementos particulares, modalidades e aplicações da presente divulgação tenham sido mostrados e descritos, será entendido que o escopo da divulgação não está limitado a isso, uma vez que modificações podem ser feitas sem sair do escopo da presente divulgação, particularmente à luz dos ensinamentos acima. Assim, por exemplo, em qualquer método ou processo divulgado no presente documento, os atos ou operações que compõem o método/processo podem ser realizados em qualquer sequência apropriada e não são necessariamente limitados a qualquer sequência divulgada particular. Os elementos e os componentes podem ser configurados ou dispostos diferentemente, combinados, e/ou eliminados em várias modalidades. Os vários aspectos e processos descritos acima podem ser usados independentemente uns dos outros, ou podem ser combinados de várias formas. Todas as combinações e subcombinações possíveis são destinadas a estar dentro do escopo desta divulgação. Referência por toda esta divulgação a “algumas modalidades” “uma modalidade” ou semelhante, significa que um aspecto particular, estrutura, etapa, processo, ou característica descritos em conexão com a modalidade está incluído em pelo menos uma modalidade. Assim, aparecimentos das expressões “em algumas modalidades”, “em uma modalidade” ou semelhante por toda esta divulgação não estão necessariamente todos se referindo à mesma modalidade e podem se referir a uma ou mais das mesmas ou de diferentes modalidades. Certamente, os novos métodos e sistemas descritos no presente documento podem ser incorporados em uma variedade de outras formas; além disso, várias omissões, adições, substituições, equivalentes, rearranjos, e trocas na forma das modalidades descritas no presente documento podem ser feitos sem sair do espírito das invenções descritas no presente documento.

[00039] Vários aspectos e vantagens das modalidades foram descritos onde apropriados. Deve ser entendido que não necessariamente todos esses aspectos ou vantagens podem ser obtidos de acordo com qualquer modalidade particular. Assim, por exemplo, deve ser reconhecido que as várias modalidades podem ser realizadas em um modo que obtém ou otimiza uma vantagem ou grupo de vantagens como ensinado no presente documento sem necessariamente obter outros aspectos ou vantagens como pode ser ensinado ou sugerido no presente documento.

[00040] A linguagem condicional usada no presente documento, tal como, entre outros, "poder", "pode", "poderia", "pode", “por exemplo” e semelhantes, a menos que especificamente declarado de outro modo, ou entendido de outro modo dentro do contexto como usado, é geralmente destinado a transmitir que certas modalidades incluem, enquanto outras modalidades não incluem, certos aspectos, elementos e/ou etapas. Assim, tal linguagem condicional não é geralmente destinada a implicar em que os aspectos, elementos e/ou etapas são de qualquer modo necessários para uma ou mais modalidades ou que uma ou mais modalidades necessariamente incluem lógica para decidir, com ou sem entrada do operador ou solicitação, se estes aspectos, elementos e/ou etapas estão incluídos ou devem ser executados em qualquer modalidade particular. Nenhum aspecto único ou grupo de aspectos é necessário para ou indispensável para qualquer modalidade particular. Os termos “compreendendo”, “incluindo”, “tendo” e semelhantes são sinônimos e são usados inclusivamente, em um aspecto de extremidade aberta, e não excluem elementos, aspectos, atos, operações adicionais, e assim em diante. Também, o termo “ou” é usado em seu sentido inclusivo (e não em seu sentido exclusivo) de modo que quando usados, por exemplo, para conectar uma lista de elementos, o termo “ou” significa um, alguns, ou todos os elementos na lista.

[00041] A linguagem conjuntiva tal como a expressão “pelo menos um de X, Y e Z” a menos que especificamente declarado de outro modo, é de outro modo entendida com o contexto como usado em geral para transmitir que um item, termo, etc. pode ser qualquer X, Y ou Z. Assim, tal linguagem conjuntiva não é geralmente destinada a implicar em que certas modalidades necessitam de pelo menos um de X, pelo menos um de Y e pelo menos um de Z para cada um estar presente.

[00042] Os cálculos, simulações, resultados, gráficos, valores e parâmetros exemplares das modalidades descritas no presente documento são destinados para ilustrar e não para limitar as modalidades divulgadas. Outras modalidades podem ser configuradas e/ou operadas diferentemente do que os exemplos ilustrados descritos no presente documento. Certamente, os novos métodos e aparelho descritos no presente documento podem ser incorporados em uma variedade de outras formas; além disso, várias omissões, substituições e trocas na forma dos métodos e sistemas descritos no presente documento podem ser feitas sem sair do espírito das invenções divulgadas no presente documento.

Claims

1. Câmara de compressão modular para uso em um sistema de compressão para gerar ondas de pressão em um fluido na câmara de compressão caracterizada pelo fato de que compreende: uma pluralidade de módulos individuais, cada um tendo uma face externa, uma face interna, e uma parede lateral entre as faces interna e externa, pelo menos um módulo individual sendo circundado por um ou mais módulos vizinhos em contato de travamento adjacente, em que a pluralidade de módulos individuais são afunilados de modo que uma área da face externa de cada módulo individual é maior do que uma ária da face interna de cada módulo individual; e uma pluralidade de meios de conexão travando os módulos individuais juntos para formar uma parede da câmara, em que a face interna dos módulos individuais forma coletivamente uma superfície interna da parede da câmara, em que pelo menos um dos módulos individuais compreende pelo menos um gerador de onda de pressão configurado para gerar uma onda de pressão no fluido.

2. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos módulos individuais compreendendo pelo menos uma gerador de onda de pressão tem um corpo com uma abertura estendendo-se através da parede lateral a partir da face interna, e o pelo menos um gerador de onda de pressão é inserido dentro da abertura.

3. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de módulos individuais tem cada um uma geometria selecionada de um grupo consistindo de uma geometria hexagonal e uma geometria pentagonal.

4. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o formato da câmara de compressão é esférico, e a pluralidade de módulos individuais afunilados são interconectados para formar uma câmara de formato esférico.

5. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o gerador de onda de pressão compreende um corpo com um alojamento com uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, um furo alongado que se entende da segunda extremidade para o corpo, uma bigorna montada na segunda extremidade do corpo de modo que a segunda extremidade da bigorna forma pelo menos uma parte da face interna de um dos módulos individuais e um pistão inserido no furo e sendo capaz de deslizar entre a primeira e a segunda extremidades do alojamento, a seção transversal em uma primeira extremidade da bigorna é menor do que uma seção transversal na segunda extremidade da bigorna, em que a bigorna compreende um ressalto entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, e em que o ressalto e a segunda extremidade salientam-se para fora do furo quando a bigorna é montada na segunda extremidade do corpo.

6. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a segunda extremidade da bigorna tem uma face com uma geometria selecionada de um grupo consistindo de uma geometria hexagonal e uma geometria pentagonal.

7. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos módulos individuais é composto totalmente de geradores de onda de pressão em contato adjacente e travados juntos de modo que os corpos dos geradores de onda de pressão definem a parede lateral do pelo menos um dos módulos individuais.

8. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de meios de conexão compreende uma fenda na forma de rabo de andorinha formada em uma parede lateral de um alojamento de cada uma da pluralidade de geradores de onda de pressão, a fenda estendendo-se a partir de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade do alojamento de cada gerador de onda de pressão, a fenda de um da pluralidade de geradores de onda de pressão voltada para a fenda de um adjacente da pluralidade de geradores de onda de pressão,deste modo formando uma passagem em forma de rabo de andorinha dupla, a pluralidade de meios de conexão compreendendo ainda uma cunha de rabo de andorinha dupla unindo-se com a passagem de rabo de andorinha dupla de modo que quando inserida na passagem de rabo de andorinha dupla os geradores adjacentes de onda de pressão são travados.

9. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de meios de conexão compreende ainda um compartimento contatando a cunha de rabo de andorinha dupla de modo que uma força de impulsão contínua é aplicada a um lado traseiro da cunha de rabo de andorinha dupla, deste modo mantendo a cunha dentro da passagem.

10. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos módulos individuais compreendendo uma pluralidade de geradores de onda de pressão em contato travado adjacente tem uma geometria hexagonal, cada um de tal módulo individual compreende um gerador de onda de pressão central e seis geradores de onda de pressão externos circundando o gerador de onda de pressão central, o gerador de onda de pressão central tendo uma bigorna com uma segunda extremidade tendo uma face hexagonal, e os seis geradores de onda de pressão externos tendo, cada um, uma bigorna com uma segunda extremidade tendo uma face pentagonal.

11. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos módulos individuais compreendendo uma pluralidade de geradores de onda de pressão em contato travado adjacente tem uma geometria de seção transversal pentagonal, cada um de tais módulos individuais compreende um gerador de onda de pressão central e cinco geradores de onda de pressão externos circundando o gerador de onda de pressão central, os geradores de onda de pressão central e externo tendo cada um uma bigorna com uma segunda extremidade tendo uma face pentagonal.

12. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de geradores de onda de pressão tem, cada uma, um alojamento com uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, o alojamento tendo uma configuração afunilada estreitando-se de sua primeira extremidade para sua segunda extremidade, de modo que uma área da face externa do módulo individual é uma área maior do que uma área da face interna do módulo individual.

13. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de meios de conexão compreende pelo menos dois pinos alongados conectados juntos através de uma mola pré- tensionada para manter os pinos roscados tensionados, em que um pino roscado é inserido dentro de uma parede lateral externa de um dos módulos individuais e outro pino roscado é inserido dentro de um vizinho de um dos módulos.

14. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma pluralidade de meios de conexão compreende cabos estendendo-se cada um em torno de uma circunferência da câmara e formando um loop contínuo em tensão, de modo que uma força radial é aplicada à parede da câmara.

15. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma pluralidade de meios de conexão compreende pelo menos uma fenda na forma de rabo de andorinha formada na parede lateral de cada módulo individual, a fenda estendendo-se a partir da face externa para a face interna do módulo, a pelo menos uma fenda na forma de rabo de andorinha de um dos módulos individuais voltado para a pelo menos uma fenda na forma de rabo de andorinha de um adjacente de um dos módulos individuais e formando uma passagem na forma de rabo de andorinha dupla, a pluralidade de meios de conexão compreendendo ainda uma cunha de rabo de andorinha dupla unindo-se com a passagem na forma de rabo de andorinha dupla de modo que quando inseridos na passagem de rabo de andorinha dupla os geradores de onda de pressão adjacentes são travados.

16. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de meios de conexão compreende ainda um compartimento contatando a cunha de rabo de andorinha dupla de modo que uma força de impulsão contínua é aplicada a um lado traseiro da cunha de rabo de andorinha dupla mantendo a cunha dentro da passagem.

17. Câmara de compressão modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma vedação posicionada entre os módulos individuais adjacentes.