BRPI0621451A2 - portable compressor and pneumatic power supply systems and their methods - Google Patents
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Abstract
SISTEMAS DE COMPRESSOR E DE SUPRIMENTO DE ENERGIA PNEUMáTICA PORTáTEIS E SEUS MéTODOS. A presente invenção refere-se a sistemas de ferramentas pneumaticamente operáveis portáteis e compressores para fornecer energia pneumática. Em ao menos uma modaildade, os compressores capazes de produzir ar/gás comprimido limpo e seco (por exemplo, tanto em razões de nitrogênio/oxigênio atmosférico naturalmente ocorrentes ou como nitrogênio purificado ou em razões alternativas entre esses) que empregam ar atmosférico como um material de partida, para uso de sistemas de ferramentas pneumáticas portáteis. Em algumas modalidades adicionais, os métodos comprimem e/ou purificam o ar atmosférico e de seu uso em sistemas de ferramentas pneumáticas portáteis.PORTABLE PNEUMATIC ENERGY SUPPLY AND COMPRESSOR SYSTEMS AND THEIR METHODS. The present invention relates to portable pneumatically operable tool systems and compressors to provide pneumatic power. In at least one modality, compressors capable of producing clean, dry compressed air / gas (for example, either in naturally occurring nitrogen / atmospheric oxygen ratios or as purified nitrogen or in alternative ratios between them) that employ atmospheric air as a material for use in portable pneumatic tool systems. In some additional embodiments, the methods compress and / or purify atmospheric air and its use in portable pneumatic tool systems.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAS DE COMPRESSOR E DE SUPRIMENTO DE ENERGIA PNEUMÁTICA PORTÁTEIS E SEUS MÉTODOS".Report of the Invention Patent for "PORTABLE PNEUMATIC COMPRESSOR AND SUPPLY SYSTEMS AND THEIR METHODS".
Dados do Pedido RelacionadoRelated Order Data
Esse pedido reivindica o benefício de prioridade do Pedido de Patente Provisório norte-americano N5 60/780.236, intitulado GAS COM- PRESSOR e co-inventado com o mesmo e incorpora tal pedido por meio desse, em sua totalidade, a título de referência. A Patente Norte-americana N9 6.932.128, intitulada APPARATUS AND METHOD FOR USING A Ll- GHTWEIGHT PORTABLE AIR/GAS POWER SUPPLY e co-inventada, está adicionalmente incorporada em sua totalidade a título de referência. Campo da InvençãoThis application claims the priority benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 780,236, entitled GAS BUYER and co-invented therewith, and incorporates such application in its entirety by reference. U.S. Patent No. 6,932,128 entitled APPARATUS AND METHOD FOR USING The co-invented Llagtwight Light Air / Gas Power Support is further incorporated in its entirety by reference. Field of the Invention
Essa invenção refere-se a sistemas e compressores de supri- mento de energia pneumática portáteis para proporcionar energia pneumáti- ca a esses. Em ao menos uma modalidade, essa invenção refere-se a com- pressores capazes de produzir ar/gás comprimido, seco e limpo (por exem- plo, tanto em razões de nitrogênio/oxigênio atmosférico naturalmente ocor- rente quanto como nitrogênio purificado ou em razões alternativas entre es- ses) que empregam ar atmosférico como um material de partida, para uso por sistemas de suprimento de energia pneumática portáteis (por exemplo, para acionar ferramentas pneumaticamente operáveis). Em certas modali- dades adicionais, essa invenção refere-se a métodos para comprimir e/ou purificar o ar atmosférico e/ou seu uso em sistemas de suprimento de ener- gia pneumática portáteis e/ou de ferramentas.This invention relates to portable pneumatic power supply systems and compressors for providing pneumatic energy to them. In at least one embodiment, this invention relates to compressors capable of producing clean, dry compressed air / gas (for example, either in naturally occurring nitrogen / atmospheric oxygen ratios or as purified nitrogen or in alternate reasons among these) that employ atmospheric air as a starting material for use by portable pneumatic power supply systems (for example to drive pneumatically operable tools). In certain further embodiments, this invention relates to methods for compressing and / or purifying atmospheric air and / or its use in portable pneumatic and / or tool power supply systems.
Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention
Uma ampla variedade de tipos de ferramentas e similares foi desenvolvida ao longo de séculos para atender inúmeras técnicas de cons- trução e fabricação que foram desenvolvidas durante o progresso tecnológi- co da civilização até os tempos modernos. Por exemplo, em uma única in- dústria, tal como, a indústria de construção, um número indeterminado de tipos de ferramentas diferentes podem ser usados em um único local de construção. Em particular, o número desses tipos de ferramentas que são usados aumentou devido às várias especialidades e subespecialidades de carpintaria e outras técnicas de construção que continuam a se desenvolver à medida em que as construções modernas se tornam mais complexas.A wide variety of tool types and the like have been developed over the centuries to cater for numerous construction and fabrication techniques that have been developed during the technological progress of civilization to modern times. For example, in a single industry, such as the construction industry, an undetermined number of different tool types can be used at a single construction site. In particular, the number of these types of tools that are used has increased due to the various specialties and subspecialties of carpentry and other construction techniques that continue to develop as modern constructions become more complex.
Durante a evolução moderna de ferramentas, foram feitas muitas tentativas para automatizar a operação da ferramenta, principalmente, para aprimorar as eficiências de serviço ao aperfeiçoar as velocidades de opera- ção da ferramenta e ao reduzir a fadiga de operadores da ferramenta. Re- centemente, tais tentativas de automatização estavam tipicamente envolvi- das no desenvolvimento ou inovação de ferramentas pneumáticas aciona- das por compressor ou ferramentas acionadas por eletricidade. Nesse as- pecto, devido a suas eficiências aprimoradas, o uso de ferramentas automá- ticas se tornou tão banal que alguém teria que estar passando por uma difi- culdade muito grande para não ter uma pistola de grampos pneumática ou uma furadeira eletricamente acionada em um típico local de trabalho na área da construção civil. No entanto, as ferramentas pneumáticas ou eletricamen- te operáveis convencionais sofrem diversas desvantagens ou defeitos.During the modern evolution of tools, many attempts have been made to automate tool operation, particularly to improve service efficiencies by improving tool operating speeds and reducing tool operator fatigue. Recently, such attempts at automation were typically involved in the development or innovation of compressor-driven pneumatic tools or electrically driven tools. In this respect, due to its improved efficiencies, the use of automatic tools has become so commonplace that one would have to be having a very difficult time not having a pneumatic staple gun or an electrically powered drill on a machine. typical workplace in the area of construction. However, conventional pneumatically or electrically operable tools suffer from several disadvantages or defects.
Por exemplo, as ferramentas pneumáticas ou eletricamente a- cionadas que são diretamente conectadas a um compressor através de uma mangueira ou a uma saída elétrica através de um cabo de energia são limi- tadas em sua portabilidade ou mobilidade devido à fixação às suas respecti- vas fontes de energia (por exemplo, sua portabilidade é limitada ao compri- mento da mangueira ou cabo e/ou essas podem ser difíceis ou perigosas de se transportar por uma escada, por exemplo). Ademais, quanto mais com- prido o cabo ou a mangueira, maior será o peso total bem como a chance de tal mangueira ou cabo se embaraçar ou de outro modo atuar como um risco à segurança (por exemplo, como um risco de leve intensidade). Embora as ferramentas operadas a bateria apresentem algumas dessas desvantagens, tais ferramentas são dificultadas por seus próprios defeitos tais como peso aumentado e dependência da carga finita de uma bateria (e, após o esgota- mento da bateria, uma pessoa poderia esperar a bateria ser recarregada ou ter baterias adicionais disponíveis, por exemplo).For example, pneumatically or electrically powered tools that are directly connected to a compressor via a hose or to an electrical outlet via a power cable are limited in their portability or mobility due to attachment to their respective power sources (for example, their portability is limited to the length of the hose or cable and / or these may be difficult or dangerous to carry on a ladder, for example). In addition, the longer the cable or hose, the greater the total weight as well as the chance that such a hose or cable will become tangled or otherwise act as a safety hazard (for example, a risk of light intensity). . Although battery-operated tools have some of these disadvantages, such tools are hampered by their own defects such as increased weight and dependence on a battery's finite charge (and, after battery depletion, a person could wait for the battery to recharge. or have additional batteries available, for example).
O presente inventor se dirigiu aos problemas e desvantagens mencionadas acima na Patente U.S. Ne 6.932.128, intitulada APPARATUS AND METHOD FOR USING A LIGHTWEIGHT PORTABLE AlR/GAS PO- WER SUPPLY. A presente invenção se destina ainda a aprimorar os apare- lhos e métodos descritos aqui.The present inventor has addressed the problems and disadvantages mentioned above in U.S. Patent No. 6,932,128 entitled APPARATUS AND METHOD FOR USING A LIGHTWEIGHT PORTABLE ALR / GAS POWER SUPPLY. The present invention is further intended to improve the apparatus and methods described herein.
Além dos problemas mencionados acima com relação à portabi- lidade e mobilidade de ferramentas pneumáticas como discutido acima, tal dependência das ferramentas do uso de compressores de ar convencionais que fornecem "energia" de ar pneumática une adicionalmente seus inconve- nientes. Nesse aspecto, os compressores conhecidos são geralmente gran- des e pesados e apresentam outras desvantagens relacionadas. Mais espe- cificamente, os compressores de ar conhecidos são muito grandes e difíceis de se utilizar de forma segura em muitos ambientes de trabalho (por exem- plo, no topo do telhado em um projeto de construção). Ademais, os com- pressores conhecidos são barulhentos, complicados em estrutura mecânica e/ou dispendiosos de se manter ou fabricar, ou não podem pressurizar ar/gás com segurança acima de determinados antigos limites (dos metros por centímetro quadrado (psi's). Alguns outros tipos de compressor conheci- dos utilizam combustíveis fósseis para acionamento, requerem o uso de óleo (para lubrificação), e/ou empregam filtros descartáveis. Nesse aspecto, tais tipos de compressor de ar/gás conhecidos são ambientalmente desfavorá- veis visto que esses tanto produzem poluição significativa quanto dependem de recursos naturais limitados de combustível.In addition to the problems mentioned above with respect to the portability and mobility of pneumatic tools as discussed above, such reliance on tools for the use of conventional air compressors that provide pneumatic air "energy" further unites their drawbacks. In this regard, known compressors are generally large and heavy and have other related disadvantages. More specifically, known air compressors are very large and difficult to use safely in many work environments (eg roof top in a construction project). In addition, known compressors are noisy, complicated in mechanical structure and / or expensive to maintain or manufacture, or cannot safely pressurize air / gas above certain old limits (meters per square centimeter (psi)). Known compressor types use fossil fuels to drive, require the use of oil (for lubrication), and / or employ disposable filters.In this respect, such known air / gas compressor types are environmentally unfavorable as these produce significant pollution as they rely on limited natural fuel resources.
Devido à descrição acima, fica claro que há a necessidade na técnica de métodos e/ou aparelhos e/ou sistemas que superem ou, ao me- nos, atenuem uma ou mais das desvantagens acima ou outras. Um propósi- to dessa invenção é satisfazer essa necessidade, bem como outras neces- sidades na técnica que se tornarão evidentes ao versado na técnica uma vez dada a descrição acima.Due to the above description, it is clear that there is a need in the art for methods and / or apparatus and / or systems that overcome or at least mitigate one or more of the above or other disadvantages. It is a purpose of this invention to satisfy this need as well as other needs in the art which will become apparent to those skilled in the art once given the above description.
Sumário da InvençãoSummary of the Invention
De modo geral, essa invenção satisfaz as necessidades descri- tas acima na técnica ao proporcionar um sistema portátil e leve para gerar energia de ar/gás comprimido e/ou para armazenar de modo funcional e por- tátil tal energia de ar/gás para uso na operação de ferramenta pneumática portátil.This invention generally meets the needs described above in the art by providing a portable and lightweight system for generating compressed air / gas energy and / or for storing such portable air / gas energy for use. in the operation of portable pneumatic tool.
Em ao menos uma modalidade, essa invenção proporciona: um sistema para fabricar e fornecer ar/gás comprimido a um sistema de forne- cimento de energia pneumática, portátil que compreende:In at least one embodiment, this invention provides: a system for manufacturing and supplying compressed air / gas to a portable pneumatic power supply system comprising:
a) um compressor que compreende:(a) a compressor comprising:
um motor operavelmente conectado a um volante e capaz de girar o volante;an engine operably connected to a steering wheel and capable of turning the steering wheel;
uma bomba linearmente atuada que possui uma primeira extre- midade e uma segunda extremidade, a primeira extremidade conectada de maneira articulada ao volante em um local de suporte de bomba e a segun- da extremidade conectada de maneira articulada a um elemento de estrutu- ra, sendo que a bomba inclui um pistão que é linearmente atuado quando o volante for girado;a linearly actuated pump having a first end and a second end, the first end pivotally connected to the flywheel at a pump support location and the second end pivotally connected to a frame element, wherein the pump includes a piston that is linearly actuated when the handwheel is turned;
um contrapeso conectado ao volante em um local sobre o volan- te geralmente oposto ao local de suporte de bomba, sendo que o contrapeso fica localizado de modo que, quando o volante for girado, o contrapeso con- fere impulso ao volante;a counterweight connected to the steering wheel at a location over the steering wheel generally opposite the pump support location, the counterweight being located such that when the steering wheel is turned, the counterweight imparts momentum to the steering wheel;
a bomba linearmente atuada inclui uma entrada de bomba de ar/gás capaz de receber ar/gás em uma pressão atmosférica e uma saída de bomba de ar/gás capaz de emitir ar/gás que é pressurizado pela bomba li- nearmente atuada quando o pistão for linearmente atuado; ethe linearly actuated pump includes an air / gas pump inlet capable of receiving air / gas at atmospheric pressure and an air / gas pump outlet capable of emitting air / gas which is pressurized by the linearly actuated pump when the piston is linearly actuated; and
b) um sistema de suprimento de energia pneumática, portátil que compreende:(b) a portable pneumatic power supply system comprising:
um reservatório de ar/gás portátil;a portable air / gas tank;
um regulador de pressão em comunicação de fluxo de ar/gás com o reservatório de ar/gás portátil, sendo que o regulador de pressão in- clui um mecanismo de ajuste de pressão de ar/gás capaz de ajustar a pres- são de fluxo de ar/gás desse;a pressure regulator in air / gas flow communication with the portable air / gas reservoir, the pressure regulator includes an air / gas pressure adjusting mechanism capable of adjusting the pressure flow air / gas thereof;
uma saída de ar/gás de suprimento de energia que inclui um mecanismo acoplador para conectar a saída de ar/gás de suprimento de e- nergia a uma ferramenta pneumaticamente operável; ea power supply air / gas outlet including a coupling mechanism for connecting the power supply air / gas outlet to a pneumatically operable tool; and
em que o mecanismo de ajuste de pressão de ar/gás é capaz de operar para distribuir uma pluralidade de pressões de ar/gás selecionadas que correspondem a pressões úteis para operar uma pluralidade de ferra- mentas pneumáticas; ewherein the air / gas pressure adjusting mechanism is capable of operating to distribute a plurality of selected air / gas pressures corresponding to pressures useful for operating a plurality of pneumatic tools; and
em que o compressor é capaz de fabricar ar/gás comprimido para encher o reservatório de ar/gás portátil com ar/gás comprimido; ewherein the compressor is capable of manufacturing compressed air / gas to fill the portable air / gas reservoir with compressed air / gas; and
em que a saída de bomba de ar/gás é seletivamente um fluxo de gás conectável e desconectável a do sistema de suprimento de energia pneumática, portátil para encher o reservatório de ar ar/gás portátil com ar/gás comprimido.wherein the air / gas pump outlet is selectively a pluggable and disconnectable gas flow from that of the portable pneumatic power supply system to fill the portable air / gas air reservoir with compressed air / gas.
Em uma modalidade alternativa, essa invenção proporciona:In an alternative embodiment, this invention provides:
um sistema para fabricar e fornecer ar/gás comprimido a um sis- tema de suprimento de energia pneumática, portátil que compreende:a system for manufacturing and supplying compressed air / gas to a portable pneumatic power supply system comprising:
a) um compressor que compreende:(a) a compressor comprising:
um motor operavelmente conectado a um volante e capaz de girar o volante; uma bomba linearmente atuada que possui uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, sendo que a primeira extremidade é conectada de maneira articulada ao volante em um local de suporte de bomba e a segunda extremidade é conectada de maneira articulada a um elemento de estrutura, a bomba inclui um pistão que é linearmente atuado quando o volante for girado;an engine operably connected to a steering wheel and capable of turning the steering wheel; a linearly actuated pump having a first end and a second end, with the first end pivotally connected to the flywheel at a pump support location and the second end pivotally connected to a frame member, the pump includes a piston that is linearly actuated when the steering wheel is turned;
um contrapeso conectado ao volante em um local sobre o volan- te geralmente oposto ao local de suporte de bomba, sendo que o contrapeso fica localizado de modo que quando o volante for girado, o contrapeso con- fere impulso ao volante;a counterweight connected to the flywheel at a location over the flywheel generally opposite the pump support location, the counterweight being located so that when the flywheel is turned, the counterweight gives momentum to the flywheel;
a bomba linearmente atuada inclui uma entrada de bomba de ar/gás capaz de receber ar/gás em uma pressão atmosférica e uma saída de bomba de ar/gás para emitir ar/gás que é pressurizado pela bomba linear- mente atuada quando o pistão for linearmente atuado; ethe linearly actuated pump includes an air / gas pump inlet capable of receiving air / gas at atmospheric pressure and an air / gas pump outlet for air / gas which is pressurized by the linearly actuated pump when the piston is linearly actuated; and
b) um sistema de suprimento de energia pneumática, portátil que compreende:(b) a portable pneumatic power supply system comprising:
um reservatório de ar/gás portátil que contém ar/gás comprimido a uma alta pressão inicial; um regulador de pressão em comunicação de fluxo de ar/gás com o reservatório de ar/gás portátil, sendo que o regulador de pressão in- clui um mecanismo de ajuste de pressão de ar/gás capaz de ajustar a pres- são de fluxo de ar/gás desse, sendo que o regulador de pressão fica conec- tado ao reservatório de ar/gás portátil de modo que o ar/gás comprimido que sai do reservatório de ar/gás portátil seja liberado ao regulador de pressão;a portable air / gas tank containing compressed air / gas at an initial high pressure; a pressure regulator in air / gas flow communication with the portable air / gas reservoir, the pressure regulator includes an air / gas pressure adjusting mechanism capable of adjusting the pressure flow air / gas thereof, wherein the pressure regulator is connected to the portable air / gas reservoir so that compressed air / gas exiting the portable air / gas reservoir is released to the pressure regulator;
uma interconexão ligada e que proporciona comunicação de flu- xo de ar/gás entre o regulador de pressão e uma saída de ar/gás, sendo que a interconexão compreende um conduto flexível e a saída de ar/gás com- preende um acoplador de rápida conexão-desconexão fixado próximo a uma extremidade do conduto flexível;a connected interconnect providing air / gas flow communication between the pressure regulator and an air / gas outlet, the interconnect comprising a flexible conduit and the air / gas outlet comprising a quick coupler connection-disconnection fixed near one end of the flexible duct;
em que o mecanismo de ajuste de pressão de ar/gás é capaz de operar para distribuir uma pluralidade de pressões de ar/gás selecionadas que correspondem a pressões úteis para uma pluralidade de usos de fim pneumático;wherein the air / gas pressure adjusting mechanism is capable of operating to distribute a plurality of selected air / gas pressures corresponding to pressures useful for a plurality of pneumatic end uses;
em que o regulador de pressão é capaz de receber o dito ar/gás comprimido e, posteriormente, liberar o dito ar/gás à dita interconexão a uma pressão reduzida relativa à dita alta pressão inicial contida no dito reservató- rio de ar/gás portátil; ewherein the pressure regulator is capable of receiving said compressed air / gas and subsequently releasing said air / gas to said interconnect at a reduced pressure relative to said high initial pressure contained in said portable air / gas reservoir. ; and
em que o dito regulador de pressão é um regulador de duplo estágio e a dita pressão de saída de fluxo de ar/gás é regulada pelo dito re- gulador de pressão em uma regulação de duplo estágio que compreende: receber o fluxo de ar/gás na dita alta pressão inicial; reduzir a dita alta pressão inicial do dito fluxo de ar/gás para uma pressão intermediária em um primeiro estágio;wherein said pressure regulator is a dual stage regulator and said air / gas flow outlet pressure is regulated by said pressure regulator in a dual stage regulation comprising: receiving air / gas flow at said high initial pressure; reducing said high initial pressure of said air / gas flow to an intermediate pressure in a first stage;
reduzir a dita pressão intermediária do dito fluxo de ar/gás para uma pressão de serviço em um segundo estágio, sendo que a dita pressão de serviço é selecionada dentro de uma faixa de pressões adequadas para operar uma pluralidade de ferramentas pneumaticamente operáveis; ereducing said intermediate pressure of said air / gas flow to a working pressure in a second stage, said working pressure being selected within a range of pressures suitable for operating a plurality of pneumatically operable tools; and
em que o dito compressor é capaz de fabricar ar/gás comprimido para encher o reservatório de ar/gás portátil com ar/gás comprimido; ewherein said compressor is capable of manufacturing compressed air / gas to fill the portable air / gas reservoir with compressed air / gas; and
em que a dita saída de bomba de ar/gás é seletivamente um fluxo de gás conectável e desconectável a e do sistema de suprimento de energia pneumática portátil para encher o dito reservatório de ar/gás portátil com ar/gás comprimido.wherein said air / gas pump outlet is selectively a pluggable and disconnectable gas flow to and from the portable pneumatic power supply system to fill said portable air / gas reservoir with compressed air / gas.
Em algumas modalidades, a bomba linearmente atuada com- preende um alojamento de invólucro e um pistão linearmente extensível e retrátil, sendo que o pistão é linearmente traduzível para efetuar a pressuri- zação de ar/gás.In some embodiments, the linearly actuated pump comprises a housing housing and a linearly extensible retractable piston, the piston being linearly translatable to effect air / gas pressurization.
Em algumas modalidades adicionais, o volante que é emprega- do, durante a operação, possui uma direção de rotação que induz os cursos de impulso e compressão alternativos do pistão e em que o contrapeso é conectado ao volante em um tal local geralmente oposto ao local de suporte de bomba de modo que, quando o volante esteja girando para induzir o cur- so de impulso do pistão, o contrapeso fica localizado de modo que a gravi- dade atue sobre o contrapeso em uma direção que é geralmente co- direcional com a direção rotacional do volante; eIn some additional embodiments, the flywheel that is employed during operation has a direction of rotation that induces alternative piston thrust and compression strokes and where the counterweight is connected to the flywheel at such a generally opposite location. so that when the flywheel is rotating to induce the piston thrust course, the counterweight is located so that gravity acts on the counterweight in a direction that is generally co-directional with the steering wheel rotational direction; and
quando o volante estiver girando para induzir um curso de tração do pistão, o contrapeso fica localizado de modo que a gravidade atue sobre o contrapeso em uma direção que é geralmente oposta à direção rotacional do volante.When the flywheel is rotating to induce a piston pull stroke, the counterweight is located so that gravity acts on the counterweight in a direction that is generally opposite to the flywheel rotational direction.
Em algumas modalidades preferidas, durante o curso de impulsoIn some preferred embodiments, during the impulse stroke
do pistão, o contrapeso ajuda a efetuar o término do curso de impulso e du- rante o curso de tração do pistão, o contrapeso confere impulso para realizar o término do curso de tração.From the piston, the counterweight assists in completing the thrust stroke and during the piston's pull stroke, the counterweight gives the thrust to complete the pull stroke.
Ainda em modalidades preferidas adicionais, a posição e local de contrapeso causam o contrapeso, durante o movimento direcional do vo- lante, para auxiliar e resistir, alternativamente, cursos de impulso e tração do pistão para, assim, efetuar uma velocidade de rotação geralmente constante do volante durante a operação do compressor.In still further preferred embodiments, the counterweight position and location causes counterweight during steering directional movement to alternatively assist and resist piston thrust and stroke to achieve a generally constant rotational speed. flywheel during compressor operation.
Em algumas modalidades, o sistema é proporcionado com uma bomba linearmente atuada que inclui uma trajetória de fluido refrigerante através da qual um refrigerante pode ser transmitido para regular a tempera- tura da bomba linearmente atuada durante a operação. Em ao menos uma entre as tais modalidades, a trajetória de fluido refrigerante é uma passagem de fluido localizada dentro do alojamento de invólucro em proximidade ao pistão linearmente extensível e retrátil. Em ao menos uma modalidade prefe- rida, o sistema inclui ainda um reservatório de refrigerante em comunicação de fluido com a trajetória de fluido refrigerante e uma bomba refrigerante pa- ra transmitir refrigerante do reservatório de refrigerante e através da trajetó- ria de fluido refrigerante.In some embodiments, the system is provided with a linearly actuated pump that includes a refrigerant path through which a refrigerant may be transmitted to regulate the temperature of the linearly actuated pump during operation. In at least one such embodiment, the refrigerant path is a fluid passageway located within the shell housing in proximity to the linearly extensible and retractable piston. In at least one preferred embodiment, the system further includes a refrigerant reservoir in fluid communication with the refrigerant path and a refrigerant pump for transmitting refrigerant from the refrigerant reservoir and through the refrigerant path.
Em ao menos uma modalidade, um objetivo é proporcionar um sistema para acionar ferramentas pneumáticas que possua uma configura- ção leve e/ou compacta e/ou que possua uma pressão de saída ajustável (por exemplo, de modo que uma grande variedade de tipos de ferramentas possa ser operada).In at least one embodiment, an objective is to provide a system for driving pneumatic tools that has a light and / or compact configuration and / or that has an adjustable outlet pressure (for example, so that a wide variety of types of tools can be operated).
Em ao menos uma modalidade preferida, proporciona-se um sistema para acionar ferramentas pneumáticas que é capaz de fornecer pressões de saída continuamente variáveis (por exemplo, de modo que as pressões de saída possam ser otimizadas para tipos de ferramentas especí- ficos).In at least one preferred embodiment, there is provided a system for driving pneumatic tools that is capable of providing continuously varying outlet pressures (for example, so that outlet pressures can be optimized for specific tool types).
Em algumas modalidades preferidas, as pressões de saída po- dem ser manualmente ajustadas entre pressões muito baixas e muito altas, por exemplo, entre 3,47 KPa e 41,36 MPa (5 psi e 6000 psi).In some preferred embodiments, the outlet pressures may be manually adjusted between very low and very high pressures, for example between 3.47 kPa and 41.36 MPa (5 psi and 6000 psi).
Em ao menos uma modalidade, proporciona-se um sistema que é capaz de acionar de maneira portátil chaves de ar, tachinhas, prendedor de micro-pinos, prendedores de cravos, prendedores de telhado, pregadores de suporte, dispositivos de inflação (por exemplo, para inflação de pneus), furadeiras, e/ou chaves de fenda. Em ao menos uma tal modalidade, tal sis- tema é proporcionado com um conector que é conectável de maneira uni- versal e funcional a todas ou ao menos uma pluralidade de tipos de ferra- mentas.In at least one embodiment, there is provided a system that is capable of portable actuation of air keys, thumbtacks, micro-pin fasteners, stud fasteners, roof fasteners, support pins, inflation devices (e.g. inflation), drills, and / or screwdrivers. In at least one such embodiment, such a system is provided with a connector that is universally and functionally connectable to all or at least a plurality of tool types.
Em ao menos uma modalidade, o objetivo é proporcionar um compressor compacto e/ou leve e/ou portátil e/ou mecanicamente não- complexo que seja capaz de pressionar ar/gás. Em uma modalidade preferi- da de tal compressor, tal compressor é capaz de encher um reservatório de armazenamento de ar com pressões selecionadas entre 0 e 34,47 MPa (0 e 5000 psi). Em uma modalidade preferida alternativa, tal compressor é capaz de encher um reservatório de armazenamento de ar com pressões selecio- nadas entre 0 e 68,94 MPa (0 e 10.000 psi) ou mais.In at least one embodiment, the objective is to provide a compact and / or lightweight and / or portable and / or mechanically non-complex compressor capable of air / gas pressure. In a preferred embodiment of such a compressor, such a compressor is capable of filling an air storage reservoir with selected pressures between 0 and 34.47 MPa (0 and 5000 psi). In an alternative preferred embodiment, such a compressor is capable of filling an air storage reservoir with pressures selected from 0 to 68.94 MPa (0 to 10,000 psi) or greater.
Em ao menos uma modalidade preferida, os sistemas de ferra- mentas e/ou compressores descritos aqui são capazes de aumentar a pro- dutividade de serviço e/ou reduzir custos de mão-de-obra.In at least one preferred embodiment, the tooling and / or compressor systems described herein are capable of increasing service productivity and / or reducing labor costs.
Essa invenção será descrita agora com relação a certas modali- dades dessa como ilustrado nos desenhos a seguir, nos quais:This invention will now be described with respect to certain embodiments thereof as illustrated in the following drawings, in which:
Nos DesenhosIn the Drawings
A figura 1 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um sistema para fabricar e fornecer ar/gás comprimido a um sistema de suprimento de energia pneumática portátil de acordo com a in- venção em questão.Figure 1 is a three-dimensional perspective view of one embodiment of a system for manufacturing and supplying compressed air / gas to a portable pneumatic power supply system in accordance with the invention in question.
A figura 2 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um sistema de suprimento de energia pneumática portátil de acordo com a invenção em questão.Figure 2 is a three-dimensional perspective view of one embodiment of a portable pneumatic power supply system according to the present invention.
A figura 3 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um compressor de acordo com a invenção em questão.Figure 3 is a three-dimensional perspective view of one embodiment of a compressor according to the present invention.
A figura 4 é uma vista em perspectiva tridimensional alternativa de uma modalidade do compressor ilustrado na figura 1.Figure 4 is an alternative three-dimensional perspective view of a compressor embodiment illustrated in Figure 1.
A Figura 5 é uma vista diagramática bidimensional de uma mo- dalidade de um compressor de acordo com a invenção em questão.Figure 5 is a two-dimensional diagrammatic view of one embodiment of a compressor according to the present invention.
A figura 6 é uma vista diagramática bidimensional alternativa da modalidade do compressor ilustrado na figura 3.Fig. 6 is an alternative two-dimensional diagrammatic view of the compressor embodiment illustrated in Fig. 3.
A figura 7 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um compressor de acordo com a invenção em questão mos- trada alojado em um compartimento portátil autônomo e com um recipiente de ar/gás separado que será preenchido pelo compressor.Figure 7 is a three-dimensional perspective view of one embodiment of a compressor according to the present invention shown housed in a stand-alone portable compartment and with a separate air / gas container to be filled by the compressor.
A figura 8 é uma vista em perspectiva tridimensional de uma modalidade de um compressor de acordo com a invenção em questão mos- trada alojado em um carrinho equipado com rodas portátil autônomo. A figura 9 é uma vista diagramática bidimensional de uma moda- lidade de um sistema de filtração de acordo com a invenção em questão útil em conjunto com os compressores descritos aqui.Figure 8 is a three-dimensional perspective view of one embodiment of a compressor according to the present invention shown housed in a stand-alone portable wheeled cart. Figure 9 is a two-dimensional diagrammatic view of one embodiment of a filtration system according to the present invention useful in conjunction with the compressors described herein.
Descrição Detalhada de Certas ModalidadesDetailed Description of Certain Modalities
DefiniçõesDefinitions
Fluido: O termo "fluido" como usado aqui no relatório descritivo e reivindicações se destina a manter sua técnica aceitável e/ou definição cien- tífica. Nesse aspecto, o termo "fluido" inclui gases dentro de seu escopo (a- lém de líquidos) e, portanto, um componente descrito em comunicação de fluido (ou em conexão de fluido), está, em alguns casos, em comunicação de fluxo de gás (ou em conexão de fluxo de gás).Fluid: The term "fluid" as used herein in the specification and claims is intended to maintain its acceptable technique and / or scientific definition. In this respect, the term "fluid" includes gases within its scope (other than liquids) and therefore a component described in fluid communication (or fluid connection) is in some cases flow communication. (or in gas flow connection).
Ar/gás: O termo "ar/gás" como usado aqui no relatório descritivo e reivindicações como um fluido em um estado gasoso que não possui for- mato nem volume independente. Como exemplos não-limitativos, o termo "ar/gás" inclui dentro de seu escopo ar atmosférico, ar atmosférico purifica- do, nitrogênio purificado, várias razões de misturas de nitrogênio e oxigênio e outros tais fluidos no estado gasoso não especificamente descrito de outra forma aqui.Air / Gas: The term "air / gas" as used herein in the specification and claims as a fluid in a gaseous state that has no independent shape or volume. As non-limiting examples, the term "air / gas" includes within its scope atmospheric air, purified atmospheric air, purified nitrogen, various ratios of nitrogen and oxygen mixtures and other such gaseous state fluids not specifically described elsewhere. way here.
Para um entendimento mais completo da presente invenção e vantagens dessa, faz-se referência agora à seguinte descrição de várias modalidades ilustrativas e não-limitativas, tomadas em conjunto com os de- senhos em anexo nos quais referências numéricas similares indicam carac- terísticas similares.For a more complete understanding of the present invention and its advantages, reference is now made to the following description of various illustrative and non-limiting embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings in which similar numerical references indicate similar characteristics.
Com referência agora inicialmente às Figuras 1 a 2, uma moda- Iidade exemplar do compressor e sistema de suprimento de energia pneu- mática de acordo com a invenção é ilustrada nesse. De modo geral, o siste- ma de suprimento de energia pneumática 1 (ilustrado mais claramente na Figura 2) compreende um recipiente 3 para armazenar ar/gás pressurizado, um regulador 5 para liberar ar/gás usável a uma saída de ar/gás (por exem- pio, para ferramentas de operação ou acionamento), e um mecanismo de ajuste de pressão de ar/gás de saída 7 para permitir que os operadores do sistema selecionem manualmente as pressões de saída desejadas (por e- xemplo, de modo a adaptar as pressões de saída aos tipos de ferramentas específicos que requerem pressões de operação diferentes). Também mos- trado em tal figura está um conduto flexível ou uma interconexão (mais adi- ante neste documento, "conduto") 9 para conectar ou transmitir energia de ar/gás comprimido do regulador 5 de recipiente de suprimento de energia 3 a uma ferramenta pneumaticamente operável (por exemplo, através de um acoplador de rápida conexão/desconexão 11) como mostrado (ou para outro uso final tal como para inflar um pneu, por exemplo).Referring now initially to Figures 1 to 2, an exemplary mode of the compressor and pneumatic power supply system according to the invention is illustrated therein. In general, the pneumatic power supply system 1 (more clearly illustrated in Figure 2) comprises a container 3 for storing pressurized air / gas, a regulator 5 for releasing usable air / gas to an air / gas outlet ( for operating or drive tools), and an outlet air / gas pressure adjusting mechanism 7 to allow system operators to manually select the desired outlet pressures (for example, to adapt outlet pressures to specific tool types that require different operating pressures). Also shown in such figure is a flexible conduit or interconnect (hereinafter, "conduit") 9 for connecting or transmitting compressed air / gas energy from power supply regulator 5 to a tool pneumatically operable (eg via a quick connect / disconnect coupler 11) as shown (or for other end use such as for inflating a tire, for example).
Mais especificamente, o recipiente 3 é um reservatório de ar/gás de alta pressão que é configurado para conter ou armazenar ar/gás pressu- rizado em pressões que variam tipicamente de aproximadamente zero a 420 kgf/cm2 (zero a 6000 libras por polegada quadrada ou "psi") (recipientes com maior capacidade são certamente contemplados, entretanto). Fixado à aber- tura no gargalo do recipiente 3 está um regulador exclusivamente desenha- do 5 (por exemplo, fixado ao recipiente ou garrafa ao encaixar filetes de ros- ca). O regulador 5 é proporcionado para aceitar a alta pressão inicial de ar/gás do recipiente 3 e liberá-la em um serviço comparativamente fraco ou pressão de ar/gás de saída (por exemplo, tipicamente entre 0 e 0,86 MPa (0 e 125 psi). Embora a redução de pressão para uma pressão de ar/gás de serviço possa ocorrer em um único estágio, em algumas modalidades, o re- gulador 5 é construído como um regulador de duplo estágio. Em tal modali- dade de duplo estágio, em uma primeira etapa, o regulador converte a alta pressão inicial de ar/gás armazenado no recipiente 3 em uma pressão in- termediária em um primeiro estágio e, em uma segunda etapa, converte ou libera o ar/gás em uma pressão adicionalmente reduzida ou pressão de ser- viço em um segundo estágio (por exemplo, a pressão de serviço que é sele- cionada dentro de uma faixa de pressões adequadas para operar uma plura- lidade de ferramentas pneumáticas). Em modalidades preferidas, ao empre- gar um regulador de um tipo estágio único ou duplo, um mecanismo de ajus- te de pressão de saída 7 é proporcionado para ajustar a pressão de ar/gás de saída a uma pressão que é usável pelo tipo de ferramenta particular que será usado. Por exemplo, em ao menos uma modalidade, o mecanismo de ajuste 7 compreende um mostrador manualmente operado (por exemplo, que exibe índices de pressão de saída visuais) que pode ser girado ou mar- cado para liberar uma pressão de ar/gás de saída desejada específica (por exemplo, 0,86 MPa (125 psi) para uma pistola de grampos pneumática, ou psi's maiores para uma chave de impacto ou outras ferramentas mais exi- gentes). Ademais, em certas modalidades preferidas, o regulador 5 inclui uma porta de preenchimento 15 através da qual o recipiente de ar/gás 3 po- de ser preenchido/preenchido novamente com ar/gás pressurizado.More specifically, container 3 is a high pressure air / gas reservoir that is configured to contain or store pressurized air / gas at pressures typically ranging from approximately zero to 420 kgf / cm2 (zero to 6000 pounds per square inch). or "psi") (larger containers are certainly contemplated, however). Attached to the opening in the neck of the container 3 is a uniquely designed regulator 5 (for example, attached to the container or bottle by snapping threads). Regulator 5 is provided to accept the initial high air / gas pressure from container 3 and release it in comparatively weak service or outlet air / gas pressure (e.g., typically between 0 and 0.86 MPa (0 and Although the pressure reduction for a working air / gas pressure may occur at a single stage, in some embodiments, regulator 5 is constructed as a dual stage regulator. In a first stage, the regulator converts the initial high pressure of air / gas stored in container 3 to an intermediate pressure in a first stage and, in a second stage, converts or releases the air / gas to an additional pressure. or service pressure in a second stage (for example, the operating pressure that is selected within a range of pressures suitable for operating a plurality of pneumatic tools.) In preferred embodiments, when employing a regulator of a single or double stage type, an outlet pressure adjusting mechanism 7 is provided for adjusting the outlet air / gas pressure to a pressure that is usable by the particular tool type to be used. For example, in at least one embodiment, the adjusting mechanism 7 comprises a manually operated dial (e.g., displaying visual output pressure indices) that can be rotated or dialed to release an outlet air / gas pressure. specific target (eg 0.86 MPa (125 psi) for a pneumatic staple gun, or larger psi's for an impact wrench or other more demanding tools). Furthermore, in certain preferred embodiments, the regulator 5 includes a filler port 15 through which the air / gas container 3 may be refilled / filled with pressurized air / gas.
Para facilitar a transmissão conveniente ou ergonômica de pres- sões de gás de serviço do sistema de suprimento de energia pneumática 1 para ferramentas pneumáticas, proporciona-se um conduto flexível 9 com- preendido de um comprimento de tubagem de alta pressão. Em modalida- des preferidas, tal conduto 9 inclui conectores em suas extremidades opos- tas para conectar-se à porta de saída de ar/gás 13 (do regulador 5) e a uma ferramenta pneumática ou outro dispositivo em sua extremidade oposta, respectivamente. Em modalidades preferidas, ao menos um conector de conduto 9 é um encaixe universal ou tipo conexão/desconexão rápida que é conectável a uma ampla faixa de tipos de ferramentas pneumáticas. Alterna- tivamente, tipos de conector proprietários podem ser empregados à medida que tais tipos de conector são desenvolvidos ou se tornam bem conhecidos e usados à medida que o uso do sistema descrito aqui se torna mais prolífi- co.To facilitate the convenient or ergonomic transmission of service gas pressures from the pneumatic power supply system 1 for pneumatic tools, a flexible conduit 9 comprising a length of high pressure tubing is provided. In preferred embodiments, such conduit 9 includes connectors at their opposite ends for connecting to the air / gas outlet port 13 (of regulator 5) and a pneumatic tool or other device at its opposite end, respectively. In preferred embodiments, at least one conduit connector 9 is a universal fitting or quick connect / disconnect type that is connectable to a wide range of pneumatic tool types. Alternatively, proprietary connector types may be employed as such connector types are developed or become well known and used as the use of the system described herein becomes more prolific.
Embora diversos mecanismos e/ou métodos para realizar ou transportar o sistema 1 sejam contemplados, em certas modalidades exem- plificativas, o recipiente de suprimento de ar/gás 3 é conduzido por sistemas sobrepostos nas costas ou nos quadris (por exemplo, transportados nos ombros por correias ou presos em um cinto). Tais mecanismos ou métodos não devem ser, naturalmente, interpretados como limitadores do escopo da invenção em questão.Although various mechanisms and / or methods for carrying out or transporting system 1 are contemplated, in certain exemplary embodiments, the air / gas supply container 3 is driven by overlapping back or hip systems (e.g., shoulder-carried). straps or attached to a belt). Such mechanisms or methods should not, of course, be construed as limiting the scope of the invention in question.
Retornando para as Figuras 3 e 4, uma modalidade exemplifica- tiva de um compressor de ar/gás portátil exclusivo de acordo com a inven- ção em questão é mostrada como compressor 101. Nesse aspecto, como ilustrado, o compressor 101 compreende geralmente uma estrutura 103 que aloja um motor 105 e a montagem de acionamento 107 que opera uma bomba acionada por pistão 113 para comprimir o ar aspirado no sistema de compressor (por exemplo, da atmosfera circundante). Mais especificamente, na modalidade ilustrada, o motor 105, quando operado, aciona uma peque- na polia 109 (por exemplo, aproximadamente 5,08 cm (2 polegadas de diâ- metro) que, sucessivamente, aciona o volante 111 (por exemplo, aproxima- damente 25,4 cm (10 polegadas) de diâmetro) que é conectado à polia 109 por uma correia de transmissão 115. Ademais, como ilustrado na figura, a bomba linearmente atuada 113 fica conectada em sua primeira extremidade, através de uma conexão tipo pivô convencional, a um eixo 117 que se es- tende de uma superfície lateral de volante 111 localizado em uma distância selecionada do centro ou eixo de rotação do volante (por exemplo, aqui, quando emprega-se um volante com 25,4 cm (10 polegadas) de diâmetro, o eixo 117 fica localizado aproximadamente 7,62 cm (3,0 polegadas) do ei- xo/centro do mesmo). Em sua segunda extremidade, a bomba 113 fica co- nectada, também através de uma conexão tipo pivô (ou tipo oscilante), ao elemento de suporte 119 (por exemplo, fixado de maneira imóvel à estrutura 103). Montado como tal, à medida que o volante 111 é acionado através de rotação (por operação do motor 105 que aciona a montagem de acionamen- to 107), o pistão 121 da bomba 113 é induzido a se alternar entre cursos de impulso e compressão geralmente lineares para realizar a pressurização de ar (ou seja, em uma câmara de compressão na bomba 113, não mostrada). Mais especificamente, em um "curso de tração", o pistão 121 é removido do alojamento de invólucro 123 (da bomba 113) por meio disso o ar é aspirado na cavidade de compressão da bomba (por exemplo, na entrada de ar/gás 125). De modo oposto, em um "curso de impulso", o pistão 121 é acionado no alojamento de invólucro 123 por meio disso o ar é pressurizado na cavi- dade de compressão e depois expirado através da saída de ar/gás 127 (por exemplo, para transmissão subseqüente a um sistema de filtração).Returning to Figures 3 and 4, an exemplary embodiment of a unique portable air / gas compressor according to the invention in question is shown as compressor 101. In that aspect, as illustrated, compressor 101 generally comprises a structure. 103 housing a motor 105 and drive assembly 107 operating a piston driven pump 113 to compress the air drawn into the compressor system (e.g. from the surrounding atmosphere). More specifically, in the illustrated embodiment, the engine 105, when operated, drives a small pulley 109 (e.g., approximately 5.08 cm (2 inches in diameter) which successively drives the flywheel 111 (e.g., 25.4 cm (10 inches in diameter) which is connected to the pulley 109 by a drive belt 115. In addition, as illustrated in the figure, the linearly actuated pump 113 is connected at its first end via a conventional pivot type, to an axle 117 extending from a steering wheel side surface 111 located at a selected distance from the center or axis of rotation of the steering wheel (for example, here when a 25.4 cm steering wheel is employed). (10 inches) in diameter, shaft 117 is located approximately 7.62 cm (3.0 inches) from its axis / center.) At its second end, pump 113 is connected, also via a pivot (or swing-type) connection to the support element 1 19 (e.g. fixedly to frame 103). Mounted as such, as flywheel 111 is rotationally driven (by operating motor 105 which drives drive assembly 107), pump piston 121 of pump 113 is induced to alternate between thrust and compression strokes generally. to perform air pressurization (ie, in a compression chamber on pump 113, not shown). More specifically, in a "pull stroke", piston 121 is removed from housing housing 123 (of pump 113) whereby air is drawn into the pump compression cavity (for example, in air / gas inlet 125 ). Conversely, in a "thrust stroke", piston 121 is actuated in housing housing 123 whereby air is pressurized in the compression cavity and then exhaled through air / gas outlet 127 (e.g., for subsequent transmission to a filtration system).
Embora a modalidade descrita acima empregue acionar a cor- reia instruída em torno de um par de "polias" dimensionadas de forma desi- gual (ou seja, inclusive o volante 111) como um "propulsor" de bomba (a re- lação de tamanho das polias que está, assim, aproximadamente em uma razão de 1 :5 de modo que a bomba 113, em velocidade operacional total, opere em ou dentro de seus parâmetros otimizados aproximados, ou seja, em ou abaixo de 1350 a 1400 ciclos de bomba por minuto, e de preferência, em ou abaixo de 1380 a 1385 ciclos de bomba por minuto), as modalidades alternativas em que a bomba 113 é acionada de maneira diferente ou alter- nativa são, naturalmente, contempladas. Em uma modalidade prevista, o motor 105 aciona diretamente o volante 111 sem uma polia separada ou cor- reia de transmissão que é empregada. Em particular, tal modalidade possui uma construção mais simples e reduz o número total de partes de serviço (entretanto, devido à vantagem mecânica potencial perdida, pode ser neces- sário empregar um motor maior ou mais robusto ou um tipo de bomba dife- rente).Although the embodiment described above employs driving the instructed belt around a pair of unequally sized "pulleys" (ie including flywheel 111) as a pump "propellant" (the size relationship). thus approximately at a ratio of 1: 5 so that pump 113, at full operating speed, operates at or within its approximate optimized parameters, ie at or below 1350 to 1400 pump cycles. per minute, and preferably at or below 1380 to 1385 pump cycles per minute), alternative embodiments in which pump 113 is driven differently or alternatively are naturally contemplated. In a predicted embodiment, the motor 105 directly drives the flywheel 111 without a separate pulley or belt drive that is employed. In particular, such an arrangement is simpler in construction and reduces the total number of service parts (however, due to the potential lost mechanical advantage, it may be necessary to employ a larger or more robust motor or a different type of pump). .
Mediante a experimentação diligente com várias iterações do sistema de compressor descrito acima, além de desenvolver um compressor exclusivamente compacto e portátil que utiliza uma construção simples e poucas partes mecânicas, o Requerente descobriu qüe o desempenho de compressor particularmente vantajoso pode ser obtido mediante o uso de uma ou mais variações estruturais de uma estrutura de volante até agora desconhecida que emprega um contrapeso especificamente localizado e/ou dimensionado. Nesse aspecto, nas modalidades preferidas da invenção em questão, um volante que utiliza tal contrapeso 129 é empregado no(s) com- pressores) inventivo(s) em questão.Through diligent experimentation with various iterations of the compressor system described above, in addition to developing an exclusively compact, portable compressor that utilizes simple construction and few mechanical parts, the Applicant has found that particularly advantageous compressor performance can be achieved by using one or more structural variations of a hitherto unknown steering wheel structure employing a specifically located and / or sized counterweight. In that aspect, in preferred embodiments of the invention in question, a flywheel utilizing such a counterweight 129 is employed on the inventive compressors (s) in question.
Especificamente, conforme pode ser mais claramente observado nas Figuras 5 e 6, em tais modalidades preferidas (embora opcionais), um contrapeso 129 (mostrado em linhas "tracejadas" ou pontilhadas) é integrado no volante 111, tal como, por moldagem, fundição, usinagem, ou outros mé- todos ou mecanismos de modelagem convencionais (alternativamente, o contrapeso 129 pode ser fixado ao volante 111 como uma parte separada- mente fabricada). Mais particularmente, nas modalidades mais eficazes, o contrapeso 129 (por exemplo, um contrapeso de 0,288 kg (10,3 onças) co- mo ilustrado, ou, mais geralmente, um contrapeso dimensionado entre apro- ximadamente 0,168 e 0,448 kg (6 e 16 onças) ou entre aproximadamente 10 a 20% da massa do volante) fica localizado diretamente oposto ao local de suporte de volante da bomba 113, ou seja, eixo oposto 117 sobre o outro ou lado oposto do eixo de rotação "a" do volante.Specifically, as can be more clearly seen from Figures 5 and 6, in such preferred (albeit optional) embodiments, a counterweight 129 (shown in "dashed" or dotted lines) is integrated into flywheel 111, such as by casting, casting, machining, or other conventional modeling methods or mechanisms (alternatively, counterweight 129 may be attached to flywheel 111 as a separately manufactured part). More particularly, in the most effective embodiments, the counterweight 129 (e.g., a 0.288 kg (10.3 ounce) counterweight as illustrated, or, more generally, a counterweight of between about 0.168 and 0.448 kg (6 and 16 ounces) or approximately 10 to 20% of the flywheel mass) is located directly opposite the pump's flywheel support location 113, ie opposite axis 117 on the other or opposite side of the flywheel "a" rotation axis .
Ainda mais especificamente, o contrapeso 129 fica localizado como descrito de modo que proporcione um contrabalanço com a força ou resistência transmitida pela bomba 113 sobre o volante à medida que os cursos de impulso e compressão da bomba 113 são efetuados pela rotação direcional do volante (apesar de diferentemente, o contrapeso 129, em par- te, confere impulso ao volante para estimular sua rotação contra a resistên- cia de um curso de impulso do pistão 121 na bomba 113). Nesse aspecto, durante um curso de impulso do pistão 121, à medida que o pistão é aciona- do na cavidade de compressão para comprimir o ar/gás, a resistência do ar/gás que è comprimido impede o curso do pistão e, assim, a rotação do volante 111 (tendendo, assim, à redução da velocidade de rotação do volan- te). De modo oposto, durante o curso de tração do pistão 121, a falta de re- sistência relacionada à compressão de ar resulta em um curso de pistão que é relativamente desimpedido. Como resultado, como comparado durante o curso de impulso, a velocidade de rotação do volante 111 tende a aumentar. Entretanto, trocas alternadas na velocidade de rotação não são geralmente desejadas e contribuem para um rápido desgaste de peças e colapso mecâ- nico e, assim, limitam a velocidade operacional superior da bomba (e então, as capacidades de pressurização de limite superior do compressor).Even more specifically, the counterweight 129 is located as described so as to provide a counterbalance with the force or resistance transmitted by the pump 113 over the flywheel as the thrust and compression strokes of the pump 113 are effected by the directional rotation of the flywheel (although in contrast, counterweight 129 partly imparts the flywheel to stimulate its rotation against the resistance of a piston stroke 121 on pump 113). In this regard, during a piston thrust stroke 121, as the piston is actuated in the compression cavity to compress air / gas, the compressed air / gas resistance prevents the piston stroke and thus steering wheel rotation 111 (thus tending to reduce steering wheel speed). Conversely, during the piston stroke 121, the lack of resistance related to air compression results in a piston stroke that is relatively unimpeded. As a result, as compared during the thrust stroke, the rotation speed of the flywheel 111 tends to increase. However, alternating rotational speed changes are generally not desired and contribute to rapid part wear and mechanical breakdown and thus limit the upper operating speed of the pump (and thus the upper limit pressurization capabilities of the compressor). .
Portanto, ao localizar o contrapeso 129 como mostrado nas Fi- guras 5 e 6 (por exemplo, com relação ao local de montagem da bomba 113), durante o curso de impulso, o contrapeso 129 fica localizado de modo que a gravidade atue sobre o contrapeso em uma direção que é geralmente co-direcional com a direção de rotação do volante (ou seja, no sentido horá- rio como mostrado na figura). Desta maneira, a força gravitacional sobre o contrapeso ajuda no término do curso de impulso, assim minimizando ou eliminando qualquer redução na velocidade de rotação que poderia de al- guma outra forma ocorrer. De modo oposto, durante um curso de tração (cu- jo término está ilustrado na Figura 6), o contrapeso 129 fica localizado de modo que a gravidade atue sobre o contrapeso em uma direção que é ge- ralmente oposta à direção de rotação do volante. Em suma, a posição e Io- cal do contrapeso 129 faz com que o contrapeso, durante o movimento dire- cional do volante 111, ajude e resista, alternativamente, em cursos de impul- so e tração do pistão para assim efetuar uma velocidade de rotação geral- mente constante do volante 111 durante a operação do compressor 101. Dessa maneira, as desvantagens anteriormente mencionadas relacionadas à confiabilidade mecânica e/ou às velocidades operacionais superiores são substancialmente eliminadas ou ao menos atenuadas. Como resultado, ao menos um protótipo de um compressor tal como descrito aqui produziu pressões finais de aproximadamente 34,47 MPa (5000 psi) (e ainda pres- sões maiores, por exemplo, acima de 41,37 MPa (6000 psi), ou, possivel- mente, ainda acima de 68,94 MPa (10.000 psi), que espera-se que sejam atingidas mediante a otimização e/ou experimentação adicional).Therefore, by locating counterweight 129 as shown in Figures 5 and 6 (for example, with respect to pump mounting location 113), during the thrust stroke, counterweight 129 is located so that gravity acts on the counterweight in a direction that is generally co-directional with the direction of rotation of the steering wheel (ie clockwise as shown in the figure). In this way, the gravitational force on the counterweight assists in ending the thrust stroke, thereby minimizing or eliminating any reduction in rotational speed that could otherwise occur. Conversely, during a traction stroke (as illustrated in Figure 6), counterweight 129 is located so that gravity acts on the counterweight in a direction that is generally opposite to the steering wheel's direction of rotation. . In short, the position and position of the counterweight 129 makes the counterweight, while directing the steering wheel 111, to alternatively assist and resist piston thrust and stroke to achieve a speed of up to. generally constant rotation of flywheel 111 during operation of compressor 101. Thus, the aforementioned disadvantages related to mechanical reliability and / or higher operating speeds are substantially eliminated or at least mitigated. As a result, at least one prototype compressor as described herein has produced final pressures of approximately 34.47 MPa (5000 psi) (and even higher pressures, for example, above 41.37 MPa (6000 psi), or possibly still above 68.94 MPa (10,000 psi), which is expected to be achieved through further optimization and / or experimentation).
Embora, como descrito aqui, o uso de um contrapeso, tal como 129, ofereça ou permita vantagens distintas e significativas à performance ou operação do compressor, as modalidades alternativas mediante as quais vantagens similares são obtidas são contempladas. Por exemplo, em vez de utilizar um contrapeso sobre o volante 111, um volante com massa aumen- tada como comparado com um volante convencional poderia ser utilizado. Dessa forma, a força aumentada obtida pelo uso de um volante de massa maior, na teoria, supera substancialmente a resistência do pistão 121 à me- dida que esse comprime o ar/gás (além disso, a falta de resistência durante um "curso de tração" poderia não ser comparativamente suficiente, com re- lação ao volante de grande massa, para conferir uma velocidade de rotação aumentada significativa). Em suma, tal volante suficientemente junto não deveria experimentar alterações significativas/prejudiciais na velocidade de- vido à resistência e não-resistência do pistão 121 durante os cursos de im- pulso e compressão, respectivamente.Although, as described herein, the use of a counterweight, such as 129, offers or allows for distinct and significant advantages to compressor performance or operation, alternative embodiments by which similar advantages are obtained are contemplated. For example, instead of using a flywheel counterweight 111, an increased mass flywheel as compared to a conventional flywheel could be used. Thus, the increased force obtained by using a larger mass flywheel, in theory, substantially outweighs the resistance of piston 121 as it compresses air / gas (in addition, the lack of resistance during a "stroke"). "might not be comparatively sufficient, relative to the large mass steering wheel, to give a significant increased rotational speed). In short, such a sufficiently close handwheel should not experience significant / detrimental changes in speed due to piston resistance and non-resistance 121 during the thrust and compression strokes, respectively.
Além das vantagens descritas acima, certas modalidades do compressor 101 empregam sistemas de filtração que compreendem um ou mais tipos de filtro, tal como, para secagem e/ou limpeza do ar/gás (ou, em certas modalidades que empregam autodenominadas peneiras moleculares, isolando um tipo de molécula de gás do outro). Novamente com referência agora às Figuras 3 a 6, e mais particularmente à Figura 9, uma modalidade de tal sistema de filtração é ilustrada nesse.In addition to the advantages described above, certain embodiments of compressor 101 employ filtration systems that comprise one or more filter types, such as for drying and / or cleaning air / gas (or, in certain embodiments employing self-styled molecular sieves, isolating one type of gas molecule from the other). Again referring now to Figures 3 to 6, and more particularly to Figure 9, one embodiment of such a filtration system is illustrated therein.
Conforme mais claramente detalhado na Figura 9, o sistema de filtração 135 compreende geralmente uma coluna de filtro construída a partir de uma combinação de um filtro dessecante 137 e um filtro coalescente 139. Mais especificamente, o filtro dessecante 137 está em comunicação de flui- do (ou seja, comunicação de fluxo de gás) com a saída de bomba de ar/gás 127 através de uma válvula 144 conectada à linha de saída de bomba de ar/gás 128 (por exemplo, tubagem de alta pressão convencional). Ademais, o filtro coalescente 139 é conectado de maneira física e fluida (ou seja, em comunicação de fluxo de gás) em série com o filtro dessecante 137. O filtro coalescente 139, sucessivamente, é conectado de forma física e fluida a uma extremidade da linha de saída de ar/gás 141 que é conectada em sua outra extremidade à tubulação 147 (que inclui uma porta de enchimento 151 para conectar-se ao e encher/pressurizar um recipiente de ar/gás 3).As more clearly detailed in Figure 9, filtration system 135 generally comprises a filter column constructed from a combination of a desiccant filter 137 and a coalescent filter 139. More specifically, desiccant filter 137 is in fluid communication. (i.e. gas flow communication) with the air / gas pump outlet 127 through a valve 144 connected to the air / gas pump outlet line 128 (e.g., conventional high pressure piping). In addition, coalescing filter 139 is physically and fluidly connected (i.e. in gas flow communication) in series with desiccant filter 137. Coalescing filter 139 is successively physically and fluidly connected to one end of the air / gas outlet line 141 which is connected at its other end to tubing 147 (including a fill port 151 for connecting to and filling / pressurizing an air / gas container 3).
Nas modalidades exemplificativas do sistema de filtração 135, todo o sistema de filtro é de modo geral hermeticamente vedado, porém permite o fluxo de ar/gás através de suas conexões à linha 128 e linha 141 e seletivamente através de uma porta de passagem 145 como desejado (co- mo será descrito no texto a seguir). Assim, quando o compressor 101 for operado para fabricar ar/gás pressurizado, tal ar/gás flui tanto através do filtro dessecante 137 como coalescente 139 em pressões de sistema geral- mente máximas. Dessa forma, a condensação (por exemplo, condensação de água) e/ou matéria particulada é filtrada do ar/gás que flui através do sis- tema de filtro (por exemplo, resultando assim em ar/gás limpo e seco).In the exemplary embodiments of filtration system 135, the entire filter system is generally hermetically sealed, but allows air / gas flow through its connections to line 128 and line 141 and selectively through a through port 145 as desired. (as will be described in the following text). Thus, when compressor 101 is operated to manufacture pressurized air / gas, such air / gas flows through both desiccant filter 137 and coalescing filter 139 at generally maximum system pressures. In this way, condensation (eg water condensation) and / or particulate matter is filtered from the air / gas flowing through the filter system (eg resulting in clean, dry air / gas).
Em uma operação exemplificativa para encher um recipiente de` ar/gás, então, um recipiente 3 primeiro é conectado à porta de enchimento 151 através de uma conexão tipo válvula convencional ou proprietária (por exemplo, na porta de enchimento 15, veja Figura 1). Então, o compressor 101 é ligado (por exemplo, mediante a operação do comutador liga/desliga 131) e o ar/gás é aspirado e comprimido à medida que os sistemas do com- pressor 101 operam a bomba 113 como descrito acima. À medida que o compressor 101 comprime ou pressuriza o ar/gás aspirado, o ar/gás com- primido flui da bomba 113 através da saída de ar/gás 127. Então, nas moda- lidades do compressor que empregam o sistema de filtração 135, o ar/gás comprimido ou pressurizado é induzido primeiramente a fluir através do filtro dessecante 137 que remove a umidade do ar/gás comprimido, e, depois, através do filtro coalescente 139 que remove certos tipos de particulados.In an exemplary operation for filling an air / gas container, then a container 3 is first connected to the filling port 151 via a conventional or proprietary valve type connection (for example, to the filling port 15, see Figure 1). . Then, compressor 101 is turned on (e.g., by operating the on / off switch 131) and air / gas is drawn in and compressed as compressor 101 systems operate pump 113 as described above. As compressor 101 compresses or pressurizes the suctioned air / gas, compressed air / gas flows from pump 113 through the air / gas outlet 127. Then, in the style of the compressor employing filtration system 135 , pressurized or compressed air / gas is first induced to flow through desiccant filter 137 which removes moisture from compressed air / gas, and then through coalescent filter 139 which removes certain particulate types.
Em certas modalidades particularmente preferidas, o compres- sor 101 inclui adicionalmente um comutador de auto-desligamento (não mostrado) que funciona para parar o compressor 101 mediante a detecção de uma pressurização pré-selecionada ou pressão total. Durante a operação de enchimento nas modalidades que empregam tais recursos de auto- desligamento, então, à medida que o ar/gás comprimido enche o recipiente 3, o calibre de pressão 143 (vide Figura 4) monitora a pressão do ar/gás que fornecida e desliga automaticamente o compressor 101 (por exemplo, por relê de comutador) uma vez que a pressão de ar/gás desejada é atingida (por exemplo, que foi pré-selecionada por um operador de compressor que utiliza um comutador de seleção de pressão ou mostrador, não ilustrado). Dessa forma, o compressor 101 é capaz de proporcionar automaticamente pressões de enchimento desejadas (por exemplo, correspondente aos limi- tes de armazenamento e/ou segurança de recipientes de armazenamento de ar/gás particulares) sem requerer que o calibre de pressão seja monitorado de maneira ativa ou constante. As modalidades não-automatizadas, entre- tanto, são certamente contempladas.In certain particularly preferred embodiments, compressor 101 further includes an auto-off switch (not shown) which functions to stop compressor 101 upon detection of a preselected pressurization or full pressure. During the filling operation in embodiments employing such auto-shutoff features, then, as compressed air / gas fills container 3, pressure gauge 143 (see Figure 4) monitors the air / gas pressure it supplies. and automatically shuts off compressor 101 (eg by switch relay) once the desired air / gas pressure is reached (for example, it has been preselected by a compressor operator using a pressure selection switch or display not shown). Thereby, compressor 101 is capable of automatically providing desired filling pressures (e.g., corresponding to the storage and / or safety limits of particular air / gas storage containers) without requiring the pressure gauge to be monitored closely. active or constant way. Non-automated modalities, however, are certainly contemplated.
Em certas modalidades preferidas, após uma pressão de enchi- mento desejada ser atingida, o compressor 101 é desligado tanto de forma automática como descrito imediatamente acima, como de forma manual por operação do comutador 131. Posteriormente, antes de desconectar o recipi- ente 3 da porta de enchimento 151, a porta de passagem 145 (por exemplo, operada por parafuso borboleta ou mecanismo mecânico similar) é aberta e as purgas de ar/gás pressurizado residuais da porta de passagem e simulta- neamente faz com que os filtros dessecantes e coalescentes purguem a condensação coletada/filtrada e matéria particulada, respectivamente.In certain preferred embodiments, after a desired fill pressure is reached, the compressor 101 is switched off both automatically as described immediately above and manually by operation of switch 131. Thereafter, before disconnecting container 3 From the fill port 151, the through port 145 (e.g. operated by a thumbscrew or similar mechanical mechanism) is opened and the residual pressurized air / gas purges from the through port and simultaneously causes the desiccant filters and Coalescents purge collected / filtered condensation and particulate matter respectively.
Ainda em modalidades alternativas adicionais, foi determinado através de certas inovações e experimentações adicionais, que empregar um sistema de resfriamento para. resfriar a bomba 113 durante a operação do compressor aprimora substancialmente a performance dos compressores tais como aqueles descritos aqui principalmente ao reduzir as taxas de des- gaste de partes internas da bomba. Assim, como uma característica opcional em certos compressores tais como ilustrados como modalidades preferidas nas Figuras 3 a 6, proporciona-se um sistema refrigerante 201 para resfriar a bomba 113 durante a operação.Still in additional alternative embodiments, it has been determined through certain further innovations and experiments, that employing a cooling system for. cooling pump 113 during compressor operation substantially improves the performance of compressors such as those described herein primarily by reducing wear rates of internal pump parts. Thus, as an optional feature in certain compressors as illustrated as preferred embodiments in Figures 3 to 6, a refrigerant system 201 is provided for cooling pump 113 during operation.
Como ilustrado em várias vistas nas Figuras 3 a 6, o sistema refrigerante 201 inclui geralmente um reservatório de refrigerante 205 que armazena um refrigerante líquido ou gasoso de composição convencional (por exemplo, um líquido tipo "anticongelamento"), uma bomba 203 (por e- xemplo, uma bomba de 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 retornar o refrigerante para o reservatório de refrigerante 205 por uma trajetória de re- torno 213.As illustrated in various views in Figures 3 to 6, the refrigerant system 201 generally includes a refrigerant reservoir 205 which stores a conventional composition liquid or gaseous refrigerant (e.g., an "antifreeze" type liquid), a pump 203 (e.g. - for example, a conventional water pump) to pump the refrigerant from the reservoir and through the refrigerant system, and a radiator 215 to remove the absorbed / adsorbed heat from the refrigerant fluid / gas before returning the refrigerant to the refrigerant reservoir 205. by a return path 213.
Mais especificamente, e em operação exemplar do sistema 201 durante a operação do compressor, à medida que a bomba 203 é atuada, o fluido refrigerante (ou gás) primeiro é extraído do reservatório 205 em e a- través dos condutos internos da bomba 203 e então, depois, flui para dentro da bomba 113 através da linha de entrada de refrigerante 207. À medida que o refrigerante entra na bomba 113, esse circula dentro do alojamento de invólucro 123 ao longo do comprimento de um pistão proximal 121 (por e- xemplo, através de um conduto que cerca circunferencialmente o pistão 121) absorvendo/adsorvendo assim o calor gerado pelo pistão durante a opera- ção da bomba 113. Após a circulação dentro dos componentes internos da bomba 113, o refrigerante é então induzido a sair ou fluir da bomba 113 (por operação continuada da bomba 203) através da linha de entrada de refrige- rante 211 por meio dessa o mesmo é transmitido para o radiador 215 (por exemplo, de construção de radiador convencional). Após passar através do radiador 215 aonde o calor "conduzido" pelo refrigerante é substancialmente removido ou reduzido (por exemplo, de forma ativa ou passiva), o refrigeran- te retorna para o reservatório 205 através da trajetória de retorno de refrige- rante 213 (por exemplo, para recirculação através do sistema refrigerante). Os métodos e mecanismos alternativos para resfriar a bomba refrigerante 113 durante a operação são, naturalmente, previstos.More specifically, and in exemplary operation of system 201 during compressor operation, as pump 203 is actuated, refrigerant (or gas) is first extracted from reservoir 205 into and through the internal conduits of pump 203 and then it flows into pump 113 through refrigerant inlet line 207. As refrigerant enters pump 113, it circulates within housing 123 along the length of a proximal piston 121 (e.g. through a conduit circumferentially surrounding the piston 121) thus absorbing / adsorbing the heat generated by the piston during operation of the pump 113. After circulation within the internal components of the pump 113, the refrigerant is then induced to exit or flow from pump 113 (by continued operation of pump 203) through refrigerant inlet line 211 therethrough is transmitted to radiator 215 (e.g. the conventional radiator). After passing through the radiator 215 where the heat "conducted" by the refrigerant is substantially removed or reduced (for example, actively or passively), the refrigerant returns to reservoir 205 through the refrigerant return path 213 ( eg for recirculation through the refrigerant system). Alternative methods and mechanisms for cooling the refrigerant pump 113 during operation are of course provided for.
Acredita-se que o compressor 101 seja particularmente vantajo- so quando usado em combinação com sistemas de energia pneumática por- táteis tal como descrito aqui (ou como descrito na Patente norte-americana Nq 6.932.128), ou seja, pois quando usado com tais sistemas descritos, o sistema de suprimento de compressor/energia combinado ultrapassa os sis- temas de ferramentas pneumáticas acionadas por compressor direto con- vencionais conhecidos na técnica. Entretanto, o compressor 101 é capaz de produzir ar/gás comprimido limpo e seco para muitos outros usos finais. A- demais, os compressores tais como aqueles descritos aqui apresentam a- primoramentos de performance significativos sobre os compressores conhe- cidos. Nesse aspecto, o compressor 101 é capaz de encher grandes recipi- entes de suprimento de ar/gás com altas pressões de ar/gás, sendo que to- dos esses possuem um desenho estrutural compacto e simples até agora desconhecido. Em particular, a estrutura compacta e leve do compressor 101 permite que esse seja exclusivamente portátil para um compressor com tais capacidades de compressão de alta performance. Ademais, certas mo- dalidades do compressor 101, com relação aos compressores conhecidos, possuem um desenho estrutural bastante simples. Nesse aspecto, em mo- dalidades preferidas, o compressor 101 que utiliza uma única correia de transmissão 115 para reduzir a manutenção e estender a longevidade, não requer a alteração e descarte de óleo, não requer gás, óleo, ou filtros, e/ou geralmente não usa partes que são vulneráveis à ferrugem ou degradação. Certas modalidades adicionais (alternativamente, ou em combinação com os aprimoramentos imediata e anteriormente descritos), apresentam baixos ní- veis de ruído de operação (tipicamente cerca de 55 dBA ou menos), são vir- tualmente isentas de manutenção, operam sobre fontes de energia/elétricas padrão (por exemplo, energia elétrica de 110 volts), não emitem vapores tóxicos ou gás queimado, e/ou são autolimpantes (por exemplo, pois a umi- dade e as partículas de poeira são purgadas do sistema no término de cada uso, tal como descrito acima).Compressor 101 is believed to be particularly advantageous when used in combination with portable pneumatic power systems as described herein (or as described in U.S. Patent No. 6,932,128), that is, when used with In such described systems, the combined energy / compressor supply system surpasses the conventional direct compressor driven pneumatic tooling systems known in the art. However, compressor 101 is capable of producing clean, dry compressed air / gas for many other end uses. In addition, compressors such as those described herein exhibit significant performance improvements over known compressors. In this respect, compressor 101 is capable of filling large air / gas supply containers with high air / gas pressures, all of which have a compact and simple structural design hitherto unknown. In particular, the compact and lightweight structure of compressor 101 allows it to be exclusively portable to a compressor with such high performance compression capabilities. In addition, certain types of compressor 101 with respect to known compressors have a rather simple structural design. In that regard, in preferred embodiments, compressor 101 which uses a single drive belt 115 to reduce maintenance and extend longevity, does not require oil change and disposal, does not require gas, oil, or filters, and / or It usually does not use parts that are vulnerable to rust or degradation. Certain additional embodiments (alternatively, or in combination with the immediate and previously described enhancements), have low operating noise levels (typically about 55 dBA or less), are virtually maintenance free, operate on power sources. Standard electrical / power sources (eg 110 volt electrical power) do not emit toxic vapors or burnt gas, and / or are self-cleaning (eg moisture and dust particles are purged from the system at the end of each use). , as described above).
Uma vez determinada a descrição acima, a descrição não- limitativa, muitas outras características, modificações, e aprimoramentos tor- nar-se-ão óbvios aos versados na técnica. Tais outras características, modi- ficações e aprimoramentos são, portanto, considerados parte dessa inven- ção, cujo escopo será determinado pelas seguintes reivindicações:Once the above description is determined, the non-limiting description, many other features, modifications, and enhancements will become obvious to those skilled in the art. Such other features, modifications and improvements are therefore considered part of this invention, the scope of which will be determined by the following claims:
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