BRPI0621395A2 - compressor ar/gás portátil - Google Patents

Abstract

COMPRESSOR AR/GáS PORTáTIL. A presente invenção refere-se a um compressor capaz de produzir ar/gás comprimido ou pressurizado. Em pelo menos uma modalidade, compressores capazes de produzir ar comprimido limpo, seco ( i.e., ou em razões nitrogênio/oxigênio que ocorrem naturalmente na atmosfera ou como nitrogênio purificado, ou em razões alternativas entre estas ) empregando ar da atmosfera como material de partida. Em pelo menos uma modalidade adicional, compressores que sejam compactos, leves, portáteis e/ou mecanicamente não complexos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPRESSOR AR/GÁS PORTÁTIL".

O presente pedido reivindica o benefício de prioridade do Pedido de Patente Provisória dos EUA Ns 60/780.236 intitulada COMPRESSOR DE GÁS e co-inventada junto com a presente, e aqui incorpora o dito pedido, em sua totalidade, por meio de citação. O Pedido de Patente dos US N2 6.932.128 intitulado APARELHO E MÉTODO PARA USAR UM SUPRIMENTO DE ENERGIA DE AR/GÁS LEVE E PORTÁTIL e co-inventado com a mesma, é complementarmente incorporado em sua totalidade por meio de citação. CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um compressor portátil de ar/gás capaz de comprimir ar/gás. Em ao menos uma modalidade, essa in- venção refere-se a compressores capazes de produzir ar/gás limpo, seco e comprimido (por exemplo, nas taxas de nitrogênio/oxigênio de ocorrência natural na atmosfera ou como nitrogênio purificado ou como nas taxas alter- nativas entre os mesmos) empregando ar atmosférico como material de par- tida. Ao menos em uma modalidade adicional, essa invenção refere-se a compressores que são compactos, leves, portáteis e/ou mecanicamente não complexos. Em determinadas modalidades, essa invenção refere-se a com- pressores vantajosos em associação com suprimentos pneumáticos de e- nergia portáteis (por exemplo, para sistemas de alimentação de energia de ferramentas pneumáticas).

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Uma imensa variedade de tipos de ferramentas e objetos do gê- nero foi desenvolvida ao longo dos séculos visando às inúmeras técnicas de construção e fabricação que evoluíram durante o progresso tecnológico da civilização através dos tempos modernos. Por exemplo, em uma única in- dústria, como a indústria da construção, dezenas de diferentes tipos de fer- ramentas podem ser usadas em um único local de construção. Em particular, o número dos ditos tipos de ferramentas aumentou em decorrência das diver- sas especialidades e sub-especialidades da carpintaria e de outras técnicas de construção, as quais continuam a evoluir na medida em que as edifica- ções modernas se tornam mais complexas.

Ao longo da evolução moderna das ferramentas, esforços subs- tanciais foram realizados para automatizar a operação das ferramentas, principalmente, para aprimorar as eficiências dos serviços através do au- mento das velocidades de operação das ferramentas e pela redução da fa- diga dos operadores das ferramentas. Nas décadas recentes, os ditos esfor- ços de automatização envolveram tipicamente o desenvolvimento ou a ino- vação das ferramentas acionadas pneumaticamente ou ferramentas aciona- das pela eletricidade. A este respeito, em função do aperfeiçoamento das eficiências, o uso das ferramentas automatizadas tornou-se tão comum que seria difícil um indivíduo não encontrar uma pistola de pregos pneumática ou uma furadeira elétrica em uma área de construção típica. No entanto, ferra- mentas de operação elétrica ou pneumática possuem diversas desvanta- gens ou inconvenientes.

Por exemplo, ferramentas de acionamento elétrico ou pneumáti- co que estão diretamente conectadas a um compressor por meio de man- gueira ou a uma saída elétrica por meio de um cabo elétrico são de portabili- dade ou mobilidade limitada em decorrência da fixação às respectivas fontes de energia (por exemplo, a portabilidade é limitada ao comprimento da man- gueira ou do cabo e/ou podem ser difíceis ou perigosos de carregar subindo uma escada, por exemplo). Além disso, quanto maior o cabo ou a manguei- ra, maior o peso total, assim como a chance de que a dita mangueira ou ca- bo se enrole ou constitua um risco à segurança (por exemplo, como um risco associado). Muito embora as ferramentas operadas a bateria abordem al- gumas dessas desvantagens, as ditas ferramentas são oneradas por seus próprios inconvenientes, como o aumento de peso e a dependência da carga finita da bateria (e, após o esgotamento da bateria, é preciso esperar a re- carga da bateria ou possuir baterias adicionais disponíveis, por exemplo).

O presente inventor abordou os problemas e desvantagens su- pracitados em sua Patente EUA N2 6.932.128 intitulada APARELHO E MÉ- TODO PARA USAR UM SUPRIMENTO DE ENERGIA DE AR/GÁS LEVE E PORTÁTIL. A presente invenção pretende, em adendo, aprimorar o aparelho e os métodos revelados no mesmo.

Além dos problemas mencionados acima relativos à portabilida- de e mobilidade das ferramentas pneumáticas conforme discutido acima, a dependência das ditas ferramentas no uso dos compressores de ar conven- cionais para o fornecimento de "energia" de ar pneumático também constitui um de seus inconvenientes. Nesse aspecto, os compressores conhecidos são geralmente pesados e volumosos, exibindo outras desvantagens afins. Mais especificamente, os compressores de ar conhecidos são demasiado grandes e incômodos para serem usados de modo seguro em diversos am- bientes de trabalho (por exemplo, no topo de um telhado de um projeto de construção). Em acréscimo, os compressores conhecidos são ruidosos, de estrutura mecânica complicada e/ou de manutenção ou fabricação cara, ou não podem pressurizar com segurança ar/gás depois de certos limiares "psi". Outros determinados tipos de compressores conhecidos utilizam com- bustíveis fósseis para energia, requerem o uso de óleo (lubrificante), e/ou empregam filtros descartáveis. A esse respeito, os ditos tipos de compresso- res conhecidos de ar/gás não são saudáveis do ponto de vista ambiental, já que produzem poluição considerável ou dependem de recursos naturais fini- tos como combustível, ou os dois.

Em vista da exposição acima, é evidente que a técnica necessita de métodos e/ou aparelhos e/ou sistemas que superem ou, ao menos, apri- morem uma ou mais de uma das desvantagens acima ou ainda outras. O objetivo desta invenção é atender a necessidade, assim como as demais necessidades na técnica, que ficará evidenciada para o indivíduo versado na técnica, ao se fornecer a revelação acima.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De modo geral, a invenção atende as necessidades da técnica descritas acima fornecendo compressores, com ou sem sistemas de resfri- amento/filtragem, que são compactos, leves, portáteis e/ou mecanicamente não complexos.

Ao menos em uma modalidade, essa invenção fornece: um compressor de ar/gás que compreende: um motor operacionalmente conectado a um volante, e capaz de girar o dito volante;

uma bomba linearmente atuada que possui uma primeira extre- midade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade é co- nectada articuladamente a um volante em um local de montagem de bomba e a dita segunda extremidade é articuladamente conectada a um membro de armação, sendo que a bomba inclui um pistão que é atuado linearmente quando o volante é girado;

um contrapeso conectado ao volante em um local no volante geralmente oposto ao dito local de montagem de bomba, o contrapeso sen- do localizado de forma tal que quando o volante é girado, o contrapeso transmite um momento ao volante;

a bomba linearmente atuada inclui uma entrada de bomba de ar/gás capaz de receber ar/gás e uma saída de bomba de ar/gás para uma saída de ar/gás que é pressurizada pela bomba linearmente atuada quando o pistão é linearmente atuado.

Em uma modalidade alternativa, essa invenção fornece: um compressor de ar/gás de alta pressão empregando uma bomba linearmente atuada que compreende:

um motor operacionalmente conectado a um volante, e capaz de girar o volante durante a operação do motor;

uma bomba linearmente atuada que possui uma primeira extre- midade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade é arti- culadamente conectada a um volante em um local de montagem de bomba e a segunda extremidade é articuladamente conectada a um membro de ar- mação, a bomba incluindo um pistão que é atuado linearmente para com- primir o ar/gás na câmara de compressão de ar/gás quando o volante é gira- do pela operação do motor;

a bomba linearmente atuada inclui uma entrada de bomba de ar/gás capaz de inspirar gás em uma pressão de entrada inicial e uma saída de bomba de ar/gás para expelir gás na pressão aumentada relativa à pres- são de entrada inicial; e em que a bomba simples linearmente atuada, operada pela combinação do volante e do motor, é capaz de alimentar de modo indepen- dente a pressurização de ar/gás até a pressão, ao menos, de 3,447 MPa (500 psi), mais preferencialmente, ao menos, de 10,342 MPa (1500 psi), e mais preferencialmente, ao menos de 20,684 MPa (3000 psi).

Em determinadas modalidades preferenciais, durante o curso de impulso do pistão, o contrapeso auxilia a efetuar a finalização do curso de impulso do pistão, e durante o curso de tração do pistão, o contrapeso adi- ciona resistência para efetuar a finalização do curso de tração.

Ainda em outras modalidades adicionais, a posição e o local do contrapeso induzem o contrapeso, durante o movimento direcional do volan- te, a auxiliar de modo opcional e resistir aos cursos de impulso e tração do pistão, efetivando desta forma uma velocidade rotacional geralmente consis- tente no volante durante a operação do compressor.

Em algumas modalidades, o sistema é fornecido com uma bom- ba linearmente atuada que inclui um trajeto de fluido refrigerante através do qual um refrigerante pode ser transmitido, regulando desta forma a tempera- tura da bomba atuada linearmente durante a operação. Ao menos em uma das ditas modalidades, o trajeto do fluido refrigerante é uma passagem Ioca- lizada na parte interna do alojamento da carcaça próximo ao pistão linear- mente extensível e retrátil. Ao menos em uma modalidade, o sistema inclui ainda um reservatório de refrigerante em comunicação fluida com o trajeto do fluido refrigerante, e uma bomba refrigerante para transmitir o refrigerante do reservatório de refrigerante e através do trajeto do fluido refrigerante.

Ao menos em uma modalidade, o objetivo é fornecer um com- pressor compacto e/ou leve e/ou portátil e/ou mecanicamente não complexo que é capaz de pressurizar ar/gás. Nas modalidades preferenciais dos ditos compressores, os ditos compressores são capazes de abastecer um reser- vatório de armazenamento de ar às pressões de, ao menos, 3,447 MPa (500 psi), mais preferencialmente de, ao menos, 10,342 MPa (1500 psi), ainda mais preferencialmente de, ao menos, 20,684 MPa (3000 psi) e por último mais preferencialmente, pressões selecionadas, ao menos, entre 0 e 5000 psi. Nas modalidades preferenciais alternativas, os ditos compressores são capazes de abastecer um reservatório de armazenamento de ar em pres- sões selecionadas entre 0 e 68,947 MPa (10.000 psi) ou mais.

NOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um compressor de acordo com a invenção em questão.

A figura 2 é uma vista em perspectiva opcional, tridimensional, de uma modalidade do compressor ilustrado na figura 1.

A figura 3 é uma vista diagramática bidimensional de uma moda- lidade de um compressor de acordo com a invenção em questão.

A figura 4 é uma vista diagramática opcional, bidimensional, de uma modalidade do compressor ilustrado na figura 3.

A figura 5 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um compressor de acordo com a invenção em questão, mos- trado alojado em um invólucro portátil independente e com um recipiente separado de ar/gás para ser abastecido pelo compressor.

A figura 6 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um compressor de acordo com a invenção em questão mos- trado alojado em um carrinho com rodas portátil e independente.

A figura 7 é uma vista diagramática bidimensional de uma moda- lidade de um sistema de filtragem, de acordo com a invenção em questão, vantajosa com relação aos compressores aqui descritos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE DETERMINADAS MODALIDADES Definições

Fluido: O termo "fluido" conforme aqui usado no relatório descri- tivo e nas reivindicações pretende conservar sua definição científica e/ou da técnica aceita. Nesse sentido, o termo "fluido" inclui gases inseridos no es- copo (além dos líquidos), e, portanto, um componente descrito como estan- do em comunicação fluida (ou em conexão fluida) é, em algumas circunstân- cias, em comunicação de fluxo de gás (ou em conexão de fluxo de gás).

Ar/gás: O termo "ar/gás" conforme aqui usado no relatório e nas reivindicações é definido como um fluido no estado gasoso que não possui formato ou volume independente. Como exemplos não-limitantes, o termo "ar/gás" inclui em seu escopo o ar atmosférico, o ar atmosférico purificado, nitrogênio purificado, diversas taxas de misturas de nitrogênio e oxigênio e outros ditos fluidos no estado gasoso não especificamente descritos de outra forma no presente.

Para um entendimento mais completo da invenção e de suas vantagens, agora é citada a seguinte descrição de suas inúmeras modalida- des não limitantes, obtidas em conjunto com os desenhos anexos em que numerais de mesma referência indicam características idênticas.

Com referência inicialmente às figura s 1 e 2, uma modalidade exemplificativa de um compressor de ar/gás único e portátil, de acordo com a invenção em questão, é retratada como o compressor 101. A esse respei- to, conforme ilustrado, o compressor 101 geralmente compreende uma ar- mação 103 que aloja um motor 105 e uma montagem de atuação 107 que opera a bomba atuada por pistão 113 para comprimir o ar inspirado ou inse- rir o sistema do compressor (por exemplo, a partir da atmosfera circundan- te). Mais especificamente, na modalidade que é ilustrada, o motor 105, quando operado, atua uma polia pequena 109 (por exemplo, com cerca de 5,08 cm de diâmetro) que, por sua vez, atua o volante 111 (por exemplo, com cerca de 25,4 cm de diâmetro) que está conectado à polia 109 por uma correia de transmissão 115. Além disso, conforme ilustrado na figura, a bomba atuada linearmente 113 é conectada a sua primeira extremidade, através de uma conexão convencional do tipo articulada, a um eixo 117 que se estende da superfície lateral do volante 111 localizado a uma distância selecionada do centro do eixo geométrico rotativo do volante (por exemplo, aqui, onde emprega um volante de 25,4 cm de diâmetro, o eixo 117 está lo- calizado a cerca de 7,62 cm de seu eixo geométrico/centro). Nesta segunda extremidade, a bomba 113 é conectada, igualmente por meio de uma cone- xão do tipo articulado (ou tipo balancim), ao elemento de montagem 119 (por exemplo, fixado de forma imobilizada à armação 103). Montado desta forma, na medida em que o volante 111 é atuado rotativamente (por meio da ope- ração do motor 105 que alimenta a montagem de atuação 107), o pistão 121 da bomba 113 é induzido a alternar os cursos de impulso e de tração para efetivar a pressurização do ar (isto é, em uma câmara de compressão na bomba 113, não mostrada). Mais especificamente, em um "curso de tração", o pistão 121 é retirado do alojamento da carcaça 123 (da bomba 113) medi- ante a qual o ar é inspirado para a cavidade de compressão da bomba (por exemplo, na entrada de ar/gás 125). De modo oposto, no "curso de impulso", o pistão 121 é atuado para dentro do alojamento da carcaça 123 (da bomba 113) mediante a qual o ar é pressurizado na cavidade de compressão da bomba, e em seguida expelido através da saída de ar/gás 127 (por exemplo, para a subseqüente transmissão ao sistema de filtragem).

Muito embora a modalidade descrita acima empregue uma cor- reia de transmissão habilitada em torno de um par de "polias" de dimensões desiguais (isto é, inclusive volante 111) como um "acionamento" da bomba (a relação de tamanho das polias, portanto, é da razão de 1:5, de modo que a bomba 113, na velocidade de operação plena, opera na ou dentro dos seus parâmetros otimizados aproximados, isto é, em ou abaixo de 1350 a 1400 ciclos de bombeamento por minuto, e preferencialmente em ou abaixo de 1380 a 1385 ciclos de bomba por minuto), modalidades alternativas atra- vés das quais a bomba 113 é diferente ou opcionalmente atuada são, natu- ralmente contempladas. Em uma dita modalidade prevista, o motor 105 atua diretamente o volante 111 sem empregar uma polia ou correia de transmis- são separada. Em particular, a dita modalidade é de construção mais sim- ples e reduz o número total de peças em serviço (no entanto, devido a po- tencial vantagem mecânica perdida, pode ser necessário empregar um mo- tor maior e mais robusto ou um tipo diferente de bomba).

Por meio da experimentação aplicada com diversas interações do sistema de compressor descrito acima, além de ter desenvolvido um compressor singularmente portátil e compacto que emprega uma construção simples e poucas peças mecânicas, a Requerente descobriu que o desem- penho particularmente vantajoso do compressor pode ser alcançado através do uso de uma ou mais variantes da estrutura de volante, até o momento desconhecida, que emprega um contrapeso de localização e/ou dimensão específica. Nesse sentido, nas modalidades preferenciais da invenção em questão, um volante que emprega o dito contrapeso 129 é usado no com- pressores) inventivo em questão.

Especificamente, como se pode observar com mais clareza nas figura s 3 e 4, nas ditas modalidades preferenciais (embora opcional), um contrapeso 129 (mostrado nas linhas "fantasmas" ou pontilhadas) é integra- do no volante 111 por moldagem, fundição, usinagem ou outros mecanismos ou métodos de instrumentação convencional (opcionalmente, o contrapeso 129 pode ser afixado ao volante 111 com uma peça manufaturada isolada- mente). Mais particularmente, nas modalidades mais eficazes, o contrapeso 129 (por exemplo, um contrapeso de 292 gramas, conforme ilustrado ou, mais geralmente, um contrapeso pesando entre cerca de 170,1 gramas e 453,6 gramas, ou entre cerca de 10 a 20% da massa do volante) é localiza- do diretamente em oposição ao local de montagem do volante da bomba 113, isto é, o eixo oposto 117 no outro lado, ou no lado oposto do eixo geo- métrico de rotação "a" do volante.

Ainda mais especificamente, o contrapeso 129 é localizado con- forme descrito, de modo a contrabalançar a força ou resistência transmitida pela bomba 113 no volante, enquanto os cursos de tração e de impulso da bomba 113 são efetivados pela rotação direcional do volante (considerado de outro modo, o contrapeso 129, em parte, adiciona momento ao volante para impulsionar sua rotação contra a resistência do curso de impulso do pistão 121 na bomba 113). Nesse sentido, durante o curso de impulso do pistão 121, enquanto o pistão está sendo atuado para a cavidade de com- pressão para comprimir o ar/gás, a resistência do ar/gás que é comprimida impede o curso do pistão e, portanto, a rotação do volante 111 (tendendo então a reduzir a velocidade de rotação do volante). De modo oposto, duran- te o curso de tração do pistão 121, a ausência de pressão relativa à com- pressão de ar resulta em um curso de pistão que é relativamente desimpedi- do. Conseqüentemente, ao se comparar com o período durante o curso do pistão, a velocidade de rotação do volante 111 tende a aumentar. Apesar disso, as mudanças alternadas da velocidade de rotação do volante geral- mente são indesejáveis e contribuem para o rápido desgaste das peças e colapso mecânico, limitando a velocidade operacional superior da bomba (e, portanto, as capacidades de pressurização do limite superior do compres- sor).

Assim, ao posicionar o contrapeso 129 segundo mostrado nas figura s 3 e 4 (por exemplo, próximo ao local de montagem da bomba 113), durante um curso de impulso, o contrapeso 129 é localizado de modo que a gravidade atua no contrapeso em direção geralmente co-direcional à direção de rotação do volante (isto é, no sentido horário, conforme mostrado na figu- ra). Desse modo, a força gravitacional no contrapeso auxilia a completude do curso de impulso, diminuindo ou eliminando, por conseguinte, qualquer decréscimo da velocidade de rotação que de outra forma pudesse ocorrer. De modo contrário, durante o curso de tração (cujo término é ilustrado na figura 4), o contrapeso 129 está localizado de modo que a gravidade atua no contrapeso em uma direção geralmente oposta à direção de rotação do vo- lante. Em suma, a posição e a localização do contrapeso 129 induzem o contrapeso, durante o movimento direcional do volante 111, a auxiliar e re- sistir opcionalmente aos cursos de impulso e retração do pistão, e assim, efetivando uma velocidade de rotação geralmente consistente do volante 111 durante a operação do compressor 101. Dessa maneira, os inconveni- entes supracitados relativos à confiabilidade mecânica e/ou velocidades ope- racionais do limite superior são substancialmente eliminados ou pelo menos, minimizados. Em conseqüência, ao menos um protótipo de um compressor como o aqui descrito produziu pressões finais elevadas de cerca de 34,473 MPa (5.000 psi) (e o alcance de pressões ainda maiores, por exemplo, de 41,368 MPa (6.000 psi) ou, possivelmente, até mesmo acima de 68,948 MPa (10.000 psi), são esperadas através do incremento da otimização e/ou expe- rimentação).

Muito embora, conforme aqui descrito, o uso de um contrapeso, como o 129, ofereça ou confira vantagens significativas e distintas ao de- sempenho ou operação do compressor, modalidades alternativas pelas quais vantagens similares são obtidas e contempladas. Por exemplo, no Iu- gar de usar um contrapeso no volante 111, um volante com massa aumen- tada quando comparado com um volante convencional poderia ser empre- gado. Desse modo, o momento aumentado atingido pelo uso de um volante de peso elevado poderia, em tese, superar substancialmente a resistência do pistão 121 enquanto comprime o ar/gás (mais ainda, a ausência de resis- tência durante o "curso de tração" poderia não ser comparativamente sufici- ente, em relação à massa elevada do volante, para transmitir um aumento significativo da velocidade de rotação). Em suma, um dito volante de massa suficiente não sofreria mudanças significativas/prejudiciais na velocidade devido à resistência e não resistência do pistão 121 durante os cursos de impulso e tração, respectivamente.

Além das vantagens descritas acima, determinadas modalidades do compressor 101 usam sistemas de filtragem compreendendo um ou mais tipos de filtro como os para secagem e/ou limpeza de ar/gás (ou, em deter- minadas modalidades empregando as denominadas peneiras moleculares, isolando um tipo de molécula de gás da outra). Citando novamente as figura s 1 a 4 e, mais particularmente à figura 7, uma modalidade do dito sistema de filtragem é aqui ilustrada.

Assim como é detalhado com mais clareza na figura 7, o sistema de filtragem 135 geralmente compreende uma coluna de filtro construída de uma combinação de um filtro dessecante 137 e um filtro coalescente 139. Mais especificamente, o filtro dessecante 137 está em comunicação fluida (isto é, comunicação de fluxo de gás) com a saída de ar/gás 127 por meio de uma válvula 144 conectada à linha de saída de ar/gás da bomba 128 (por exemplo, tubulação convencional de alta pressão). Mais ainda, o filtro coa- lescente 139 é conectado fluidamente e fisicamente (isto é, na comunicação do fluxo de gás) em série com o filtro dessecante 137. O filtro coalescente 139, por sua vez, está conectado de forma fluida e física a uma extremidade da linha de saída de ar/gás 141 que está conectada em sua outra extremi- dade à tubulação 147 (que inclui uma porta de abastecimento 151 para se conectar a e abastecer/pressurizar um recipiente de ar/gás 3).

Nas modalidades exemplificativas do sistema de filtragem 135, em geral todo o sistema de filtragem é vedado de modo hermético, porém permite o fluxo de ar/gás através de suas conexões à linha 128 e à linha 141, e seletivamente por meio da porta de passagem 145 conforme deseja- do (conforme será descrito no texto adiante). Assim, quando o compressor 101 é operado para fabricar ar/gás pressurizado, o dito ar/gás é escoado através do filtro dessecante 137 e do coalescente 139 geralmente em pres- sões geralmente plenas do sistema. Desse modo, a condensação (por e- xemplo, condensação da água) e/ou matéria particulada é filtrada do ar/gás escoado através do sistema de filtro (por exemplo, resultando, conseqüen- temente em ar/gás limpo e seco).

Em uma operação exemplificativa para abastecer um recipiente de ar/gás, portanto, um recipiente 3 é primeiramente conectado à porta de abastecimento 151 por meio de uma conexão convencional ou patenteada do tipo válvula. Após, o compressor 101 é ligado (por exemplo, operando o comutador liga/desliga 131) e o ar/gás é inspirado e comprimido enquanto os sistemas do compressor 101 operam a bomba 113, conforme descrito aci- ma. Na medida em que o compressor 101 comprime ou pressuriza o ar/gás inspirado, o ar/gás comprimido escoa da bomba 113 através da saída ar/gás 127. Assim, nas modalidades de compressor que emprega o sistema de fil- tragem 135, o ar/gás comprimido ou pressurizado é primeiramente induzido a escoar através do filtro dessecante 137, que remove a umidade do ar/gás comprimido e, depois, através do filtro coalescente 139, que remove deter- minados tipos de particulados.

Em certas modalidades particularmente preferenciais, o com- pressor 101 também inclui um comutador de desligamento automático (não mostrado), que funciona para desligar o compressor 101 mediante a detec- ção de uma pressurização ou pressão de abastecimento pré-selecionada. Durante a operação de abastecimento nas modalidades que empregam os elementos de desligamento automático, portanto, na medida em que o ar/gás comprimido abastece o recipiente 3, um manômetro 143 (vide a figura 2) monitora a pressão do ar/gás que é fornecido e automaticamente desliga o compressor 101 (por exemplo, pelo relê de comutação), desde que o ar/gás desejado seja alcançado (por exemplo, que foi pré-selecionado pelo operador do compressor usando um comutador ou mostrador para seleção da pressão, não ilustrado). Nesse sentido, o compressor 101 é capaz de for- necer automaticamente as pressões de abastecimento desejadas (por e- xemplo, comensuráveis com os limites de segurança e/ou armazenamento dos recipientes específicos de armazenamento de ar/gás), dispensando o monitoramento constante ou efetivo do manômetro. As modalidades não automatizadas, entretanto, são certamente contempladas.

Em certas modalidades preferenciais, após alcançar a pressão de abastecimento desejada, o compressor 101 é desligado de modo auto- mático ou segundo descrito imediatamente acima, ou manualmente pela o- peração do comutador 131. A partir de então, antes de desconectar o recipi- ente 3 da porta de abastecimento 151, a porta de passagem 145 (por exem- plo, operada por parafuso borboleta ou outro mecanismo mecânico seme- lhante) é aberta e o ar/gás pressurizado residual purga da porta de passa- gem, e simultaneamente induz os filtros dessecantes e coalescentes a pur- garem a condensação e matéria particulada coletada/filtrada, respectivamen- te.

Ainda em outras modalidades alternativas, determinou-se por meio de certas inovações e experimentações complementares que, empre- gando um sistema refrigerante para resfriar a bomba 113 durante a opera- ção de compressão, ocorre um aumento substancial do desempenho dos compressores, como aqueles aqui descritos, principalmente reduzindo as taxas de desgaste das peças internas da bomba. Assim, como característica opcional em determinados compressores conforme ilustrado como modali- dades preferenciais nas figuras 1 a 4, um sistema refrigerante 201 para res- friar a bomba 113 durante a operação é fornecido.

Conforme ilustrado em diversas vistas das figuras 1 a 4, um sis- tema refrigerante 201 inclui, em geral, um reservatório refrigerante 205 que armazena um refrigerante líquido ou gasoso de composição convencional (por exemplo, um líquido do tipo "anticongelante"), uma bomba 203 (por e- xemplo, uma bomba d'água convencional) para bombear o refrigerante do reservatório e através do sistema refrigerante, e um radiador 215 para remo- ver o calor absorvido/adsorvido do fluido/gás refrigerante antes de devolver o refrigerante ao reservatório refrigerante 205 através do trajeto de retorno 213.

Mais especificamente, e na operação exemplificativa do sistema 201 durante a operação do compressor, enquanto a bomba 203 é atuada, o fluido (ou gás) refrigerante é primeiramente extraído do reservatório 205 pa- ra e através dos condutos internos da bomba 203 e, em seguida, escoados para a bomba 113 através da linha de ingresso refrigerante 207. Enquanto o refrigerante entra na bomba 113, circula no alojamento da carcaça 123 ao longo do comprimento de, e proximal, ao pistão 121 (por exemplo, através de um conduto que circunda o pistão 121 de modo circunferente) absorven- do /adsorvendo, deste modo, o calor gerado pelo pistão durante a operação da bomba 113. Após circular no interior dos componentes internos da bomba 113, o refrigerante é então induzido a sair ou escoar da bomba 113 (pela operação contínua da bomba 203) através da linha de egresso refrigerante 211, através da qual é transmitida ao radiador 215 (por exemplo, de constru- ção convencional do radiador). Após passar através do radiador 215, onde o calor "transportado" pelo refrigerante é substancialmente removido ou redu- zido (por exemplo, de forma ativa ou passiva), o refrigerante é devolvido ao reseivatório 205 através do trajeto de retorno refrigerante 213 (por exemplo, para recirculação através do sistema refrigerante). Naturalmente são previs- tos métodos e mecanismos alternativos para refrigerar a bomba 113 durante a operação.

Muito embora se acredite que o compressor 101 seja particular- mente vantajoso quando usado em combinação com os sistemas portáteis de alimentação pneumática, como os descritos no meu Pedido de Patente Ns 6.932.128, o compressor 101 é capaz de produzir ar/gás comprimido, limpo e seco para diversas outras finalidades de uso. Mais ainda, os com- pressores como os aqui descritos exibem aperfeiçoamentos significativos de desempenho sobre os compressores conhecidos. A esse respeito, o com- pressor 101 é capaz de abastecer amplos recipientes para o suprimento de ar/gás com pressões elevadas de ar/gás ao mesmo tempo em que, até o presente momento, possuem um desenho estrutural simples e compacto. Em particular, a estrutura leve e compacta do compressor 101 permite sua exclusiva portabilidade para um compressor com as ditas capacidades de compressão de alto desempenho. Além disso, determinadas modalidades do compressor 101, com relação aos compressores conhecidos, são notoria- mente simples no desenho da estrutura. Nesse sentido, nas modalidades preferenciais, o compressor 101 utiliza uma correia de transmissão 115 sim- ples para minimizar a manutenção e prolongar a vida útil, não requer a troca e o descarte do óleo, não requer gás, óleo ou filtros e/ou geralmente não usa peças que sejam vulneráveis à ferrugem ou degradação. Certas modalida- des adicionais (opcionalmente, ou em combinação com os aperfeiçoamentos imediata e anteriormente descritos), exibem baixos níveis de ruídos opera- cionais (tipicamente, cerca de 55 dBA ou menos), praticamente dispensam manutenção, operam em fontes de energia/elétrica padrão (por exemplo, energia elétrica de 110 volts), não emitem vapores ou gases tóxicos, e/ou são auto-limpantes (por exemplo, em decorrência da purgação de partículas de poeira e umidade do sistema ao término de cada uso, conforme descrito acima).

Uma vez fornecida a revelação não Iimitante acima, o indivíduo versado na técnica perceberá diversas outras características, modificações e aperfeiçoamentos. As ditas demais características, modificações e aperfei- çoamentos são doravante considerados parte desta invenção, e seu escopo deve ser determinado pelas reivindicações adiante:

Claims (29)

1. Compressor de ar/ gás compreendendo: um motor operacionalmente conectado a um volante e capaz de girar o volante; uma bomba linear atuada tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade conectada de forma gira- tória ao volante em uma posição de montagem de bomba e a segunda ex- tremidade conectada de forma giratória a um membro da estrutura, a bomba incluindo um pistão que é atuado linearmente quando o volante é causado a girar; um contrapeso conectado ao volante em uma posição no volante geralmente oposta à posição de montagem de bomba, o contrapeso sendo assim localizado de modo que quando o volante é causado a girar, o contra- peso transmite momento ao volante; a bomba linearmente atuada incluindo uma entrada de bomba de ar/ gás recebendo o ar/ gás e uma saída de bomba de ar/ gás expelindo o ar/ gás que é pressurizado pela bomba linear atuada quando o pistão é atu- ado linearmente.

2. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o compressor adicionalmente compreende uma roda de movimentação e uma correia de movimentação, a correia de movimentação sendo instruída sobre a roda da movimentação e o volante; e em que o motor é conectado a roda da movimentação de modo que quando o motor está em operação, a roda da movimentação é causada a girar, e em que quando a roda da movi- mentação é causada girar, a roda de movimentação aciona a correia da mo- vimentação causando ao volante girar de forma direcional deste modo cau- sando cursos de impulso e tração alternados do pistão da bomba linearmen- te atuada.

3. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 2, em que, durante a operação, o volante tem uma direção rotatória que causa cursos de impulso e de tração alternados do pistão e em que o contrapeso é conecta- do ao volante em uma posição geralmente oposta à posição de montagem de bomba tal que quando o volante está girando para causar um curso do impulso do pistão, o contrapeso é posicionado de forma que a gravidade atua sobre o contrapeso em um sentido que seja geralmente co - direcional com a direção rotatória do volante; e quando o volante está girando para causar um curso da tração do pistão, o contrapeso é localizado tal que a gravidade atua no contrapeso em uma direção que é geralmente oposta à direção rotatória do volante.

4. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 3, em que durante um curso de impulso do pistão, o contrapeso ajuda em efetuar uma conclusão do curso de impulso e durante um curso de tração do pistão, o contrapeso adiciona resistência para efetuar uma conclusão do curso de tração.

5. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 4, em que a posição e a localização dé contrapeso causam o contrapeso, durante o movimento direcional do volante, para alternadamente ajudar e resistir aos cursos de impulso e tração do pistão para efetuar desse modo uma veloci- dade rotatória geralmente consistente do volante durante a operação do compressor.

6. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 5, em que a bomba linear atuada compreende uma carcaça do escudo e um pistão linearmente estendido e retrátil, o pistão sendo linearmente traduzível para efetuar uma pressurização de ar/ gás em uma câmara de compressão de ar/ gás.

7. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 6, adi- cionalmente compreendendo um trajeto de fluido refrigerante através do qual um líquido refrigerante pode ser transmitido desse modo para regular a tem- peratura do compressor de ar/ gás durante a operação.

8. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 7, em que o trajeto de fluido refrigerante se estende proximal ao perímetro do pis- tão desse modo para refrigerar o pistão durante a operação da bomba.

9. Compressor de ar/ gás, de acordo com a reivindicação 7, em que o trajeto de fluido refrigerante é uma passagem de fluido localizada in- ternamente a uma carcaça e em proximidade ao pistão linearmente estendi- do e retrátil desse modo para refrigerar a bomba durante a operação.

10. Compressor de ar/gás, de acordo com a reivindicação 9, em que a saída da bomba de ar/gás é seletivamente conectável e desconectável em um ou mais filtros.

11. Compressor de ar/gás, de acordo com a reivindicação 101 em que um ou mais filtros são selecionados do grupo consistindo em: um filtro coalescente, um filtro dessecante, um filtro de dióxido de carbono e uma peneira molecular.

12. Compressor de ar/gás, de acordo com a reivindicação 9, in- cluindo ainda um sistema de filtragem compreendendo: um filtro dessecante hermeticameníe selado em comunicação fluida com a saída da bomba de ar/gás; um filtro coalescente hermeticamente selado em comunicação fluida com a saída da bomba de ar/gás e em comunicação fluida com o filtro dessecante; saída de sistema de filtragem de ar/gás em comunicação fluida com um tubo de distribuição, o tubo de distribuição sendo conectado de ma- neira fluida à saída de compressor de ar/gás para conectar a um recipiente de ar/gás para armazenar ar/gás pressurizado; um medidor de pressão em comunicação com o tubo de distribu- ição capaz de detectar uma pressão de enchimento do recipiente de ar/gás; mecanismo seletor de pressão que permite a um operador de compressor pré-selecionar uma pressão de enchimento final desejada para encher um recipiente de ar/gás; e uma chave para desligar o compressor; e em que, durante a operação do compressor, quando o medidor de pressão detecta uma pressão de enchimento de ar/gás que aproximada- mente se iguala a uma pressão de enchimento final desejada pré-selecio- nada, pré-selecionada com o dito mecanismo seletor de pressão, a chave para desligar o compressor pára a operação do compressor.

13. Compressor de ar/gás, de acordo com a reivindicação 12, ainda compreendendo uma porta de passagem a ser seletivamente aberta para expelir o excesso de ar/gás pressurizado a partir do sistema de filtra- gem, a porta de passagem estando em comunicação fluida com o filtro des- secante hermeticamente selado e com o filtro coalescente hermeticamente selado; e em que quando a porta de passagem é colocada em funciona- mento para descarregar excesso de ar/gás pressurizado do dito sistema de filtração, o dito excesso de ar/gás pressurizado limpa a partir da dita porta de passagem e ocasiona o dito filtro dessecante hermeticamente vedado e o dito filtro coalescente hermeticamente vedado purificar a condensação cole- tada/filtrada e matéria particulada, respectivamente.

14. Compressor de ar/gás de acordo com a reivindicação 13, em que o dito filtro dessecante hermeticamente vedado é fisicamente conectado a dita saída da bomba de ar/gás, e em que dito filtro coalescente hermeti- camente vedado é alinhado conectado entre o dito filtro dessecante hermeti- camente vedado e a dita saída do sistema de filtração de ar/gás.

15. Compressor de ar/gás de alta pressão utilizando uma única, bomba ativada linearmente compreendendo: um motor operável conectado a um volante e capaz de rotacio- nar o dito volante durante a operação do motor; uma única, bomba ativada linearmente tendo uma primeira ex- tremidade e uma segunda extremidade,a dita primeira extremidade conecta- da sobre o eixo do dito volante no local de montagem da bomba e á dita se- gunda extremidade conectada sobre o eixo do membro de armação, a dita bomba incluindo um pistão no qual é linearmente controlado para comprimir ar/gás em uma câmara de ar/gás quando o dito volante é induzido a rota- cionar pela dita operação do motor; dita bomba ativada linearmente incluindo uma entrada de ar/gás da bomba para inspirar gás em uma pressão de entrada inicial e uma saída de ar/gás da bomba para expirar gás em uma pressão aumentada relativo a dita pressão de entrada inicial; e em que a dita única bomba ativada linearmente, operada pela dita combinação volante e motor, é capaz de fornecer independentemente energia de pressurização de ar/gás até pressões de pelo menos 20,68 Me- gapascal (3000 psi).

16. Compressor de alta pressão de ar/gás de acordo com a rei- vindicação 15 que inclui ainda, roda de condução e uma correia de condu- ção, a dita correia de condução sendo treinada sobre a dita roda de condu- ção e o dito volante; e em que o dito motor está em operação, a dita roda de condução é induzida a rotacionar, e em que quando a dita roda de condução é induzida a rotacionar, a dita roda de condução conduz a dita correia de condução induzindo o dito volante ao causar alternadamente curso de des- cida e subida do dito pistão do dito bomba ativado linearmente.

17. Compressor de ar/gás de alta pressão de acordo com a rei- vindicação 16, em que, durante a operação, o dito volante tem um movimen- to rotacional que causa curso alternado de descida e subida do dito pistão e o qual o dito contrapeso é conectado no dito volante naquela localização geralmente oposta ao dito localização da bomba de elevação, quando o dito volante está em rotação para causar o curso de descida do dito pistão, o dito contrapeso está localizado na ação da gravidade do dito contrapeso na dire- ção a qual é geralmente codirecional com o dito movimento rotacional do dito volante; e quando o dito volante está em rotação para causar o curso de subida do dito pistão, o dito contrapeso está localizado na ação da gravidade do dito contrapeso na direção geralmente oposta do dito movimento rota- cional do dito volante.

18. Compressor de ar/gás de alta pressão de acordo com a rei- vindicação 17, em que, durante o curso de descida do dito pistão, o dito con- trapeso ajuda efetuando a finalização do curso de descida do dito pistão e durante o curso de subida do dito pistão, o dito contrapeso adiciona resis- tência para efetuar a finalização do dito curso de subida.

19. compressor de ar/gás de alta pressão de acordo com a rei- vindicação 18, em que, a posição e localização do contrapeso causa no dito contrapeso, durante o sentido do movimento do volante, alternadamente a- dicionar e resistir ao curso de subida e descida do dito pistão, através disso efetuar geralmente uma velocidade rotacional consistente do dito volante durante a operação do compressor.

20. Compressor de ar/gás de alta pressão de acordo com a rei- vindicação 19 em que a dita bomba ativada linearmente compreende um alojamento em concha e linearmente extensível e retrátil pistão, o dito pistão ser linearmente traduzível para efetuar a pressurização do ar/gás no câmara de compressão do ar/gás.

21. Compressor ar/gás de alta pressão de acordo com a reivin- dicação 20, ainda compreendendo um trajeto de fluido refrigerante através do qual um refrigerante pode ser transmitido para, desse modo, regular por temperatura o compressor ar/gás durante a operação.

22. Compressor ar/gás de alta pressão de acordo com a reivin- dicação 21, em que o trajeto do refrigerante se estende próximo ao períme- tro do pistão para, desse modo, refrigerar o pistão durante a operação de bombeamento.

23. Compressor ar/gás de alta pressão de acordo com a reivin- dicação 21, em que o trajeto do fluido refrigerante é uma passagem fluida localizada internamente ao alojamento em concha e na proximidade ao pis- tão linearmente extensível e retrátil para, desse modo, resfriar a bomba du- rante a operação.

24. Compressor ar/gás de alta pressão de acordo com a reivin- dicação 23, em que a saída da bomba ar/gás é conectável e desconectável, de modo seletivo, a um ou mais filtros.

25. Compressor ar/gás de alta pressão de acordo com a reivin- dicação 24, em que um ou mais filtros são selecionados a partir do grupo que consiste em um filtro coalescente, um filtro dessecante, um filtro de dió- xido de carbono, e uma peneira molecular.

26. Compressor ar/gás de alta pressão de acordo com a reivin- dicação 23, ainda incluindo um sistema de filtragem que compreende: um filtro dessecante hermeticamente selado em comunicação fluida com a saída da bomba ar/gás; um filtro coalescente hermeticamente selado em comunicação fluida com a saída da bomba ar/gás e em comunicação fluida com o filtro dessecante; uma saída do sistema de filtragem ar/gás em comunicação fluida com um coletor, este coletor estando conectado de modo fluido à saída do compressor ar/gás para conectar-se a um tanque ar/gás para armazenar ar/gás pressurizado; um indicador de pressão em comunicação com o coletor capaz de detectar uma pressão de enchimento do tanque de ar/gás; um mecanismo seletor de pressão que permite um operador de compressor pré-selecionar uma pressão de enchimento final desejada para encher um recipiente de ar/gás; e uma chave de desligamento de compressor; e em que, durante a operação de compressor, quando o dito me- didor de pressão detecta uma pressão de enchimento de ar/gás que aproxi- madamente se iguala a uma pressão de enchimento final pré-seleciònada desejada, pré-selecionada com o dito mecanismo seletor de pressão, a dita chave de desligamento interrompe a operação de compressor.

27. Compressor de ar/gás de alta pressão de acordo com a rei- vindicação 26 compreendendo ainda uma porta de descarga que pode ser aberta seletivamente para descarregar excesso de ar/gás pressurizado do dito sistema de filtragem, a dita porta de descarga estando em comunicação fluida com o dito filtro dessecante hermeticamente vedado e com o dito filtro coalescente hermeticamente vedado; e em que quando a dita porta de descarga é operada para descar- regar o excesso de ar/gás pressurizado do dito sistema de filtragem, o dito excesso de ar/gás pressurizado limpa da dita porta de descarga e faz com que o dito filtro dessecante hermeticamente vedado e o dito filtro coalescen- te hermeticamente vedado limpem a condensação coletada/filtrada e matéria particulada, respectivamente.

28. Compressor de ar/gás de alta pressão de acordo com a rei- vindicação 27 em que o dito filtro dessecante hermeticamente vedadoestá fisicamente conectado a dita saída de bombeamento de ar/gás, e em que o dito filtro coalescente hermeticamente vedado está conectado entre o dito filtro dessecante hermeticamente vedado e a dita saída do sistema de filtra- gem de ar/gás.

29. Compressor de ar/gás de alta pressão de acordo com a rei- vindicação 15 em que o dito compressor é capaz de pressurizar ar até uma pressão de pelo menos aproximadamente 34,473 MPa (5000 psi).