ES2332969A1 - Transductor instantaneo neumatico. - Google Patents
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Abstract
Transductor instantáneo neumático que contiene válvula neumática de acción rápida concebida para transformación de energía potencial de diversos fluidos gaseosos de trabajo a presión en energía cinética y diferentes formas de energía, en el que un interior de transductor instantáneo neumático tiene una forma básica de una tubería o alojamiento autointersecante, que presenta al menos dos autointersecciones, con una abertura a la zona de baja presión ambiental y con al menos tres puertos de entrada. Dicho interior interactúa con un cuerpo de una pieza de estructura de pistón compuesto que es móvil de manera alternativa dentro de dicho interior que mantiene al menos tres juntas deslizantes con algunas de las superficies interiores de dichos alojamientos autointersecantes.
Description
Transductor instantáneo neumático.
La presente invención se refiere a una válvula
de cierre de alto flujo, de acción rápida, que interactúa con el
sistema de tres cámaras mediante un cuerpo de una pieza de
estructura de pistón compuesto móvil de manera alternativa. Dicha
válvula de cierre de alto flujo, de acción rápida, combinada con el
sistema de tres cámaras de esfuerzo y un cuerpo de una pieza de
estructura de pistón compuesto móvil de manera alternativa, que en
conjunto constituyen un transductor instantáneo neumático
(Pneumatic Instant Transducer, en lo sucesivo P.I.T.). Cuando
las cámaras de P.I.T. se llenan con la presión de manera secuencial
y uniforme, el P.I.T. puede producir transformaciones instantáneas
repetitivas de energía potencial de partes de fluido a presión en su
energía cinética en forma de descargas de impulso similares a
detonaciones y puede crear una región de densidad de energía alta
en la zona de baja presión ambiental. Según la invención dicho
P.I.T. puede proporcionar descargas de impulso similares a
detonaciones repetitivas de fluido a presión dentro de intervalos de
tiempo fundamentalmente cortos bajo velocidad y con la energía
igual a la energía y velocidad de interacciones moleculares de
fluido a presión suministrado y bloqueado en dichas cámaras de
esfuerzo. Estas propiedades de P.I.T. son útiles para una gran
variedad de fines y aplicaciones incluyendo producción de hidrógeno
y su uso inmediato y dichas propiedades también son aplicables para
proporcionar condiciones para sostener reacciones de fusión.
Los campos de aplicación de tecnología P.I.T son
deseables en muchas aplicaciones incluyendo entornos que no
consumen combustible de hidrocarburo y no contaminantes y que
funcionan de manera independiente: sistemas de sustento de la vida,
motores de automóviles, sistemas de motor de vehículos espaciales y
aeronaves, motores de pulsorreactor, sistemas hidráulicos y
neumáticos autopropulsados, ingeniería paso a paso, robótica,
plantas de producción de energía eléctrica que no necesitan
reservas de combustible in situ, arquitectura naval, arma,
antiterrorismo, extinción de incendios, procesos farmacológicos y
químicos, reparación de prótesis, juguetes, limpieza de ascensores
y graneros de polvo de detonación, etc.
Características deseables de una buena válvula
de acción rápida incluyen: fuga mínima en el estado cerrado,
conmutación rápida entre el estado cerrado y el estado completamente
abierto, definición precisa de los estados cerrado y abierto,
tiempo de ciclo corto para aplicaciones repetitivas, flujo de
fluido grande a través de de la válvula en el estado abierto,
capacidad de retener una gran cantidad de presión en el estado
cerrado con fuga mínima, mínimo consumo de energía para apertura de
orificio grande de válvula y conmutación rápida entre el estado
cerrado y el estado completamente abierto.
En la técnica anterior, es posible encontrar
diferentes documentos que se refieren a una configuración de
válvula de acción rápida. Por ejemplo, Meyer describe una válvula de
acción rápida en la patente estadounidense número 4.344.449. En
esta válvula, un vástago de válvula especialmente conformado actúa
como una compuerta deslizante para el fluido a presión. Un actuador
electromagnético acciona el vástago de válvula de manera axial, lo
que abre la válvula. Una cámara de aire sellada actúa conjuntamente
con el vástago de válvula especialmente conformado para formar un
resorte de fluido no lineal que ayuda a devolver a la válvula a su
estado cerrado. Este enfoque da como resultado una liberación
rápida de una inyección corta de fluido a presión. Sin embargo, para
reducir la fricción, las válvulas de compuerta deslizante
normalmente tienen presiones de contacto pequeñas, lo que conduce a
fuga cuando la presión de fluido diferencial a través de de la
válvula es grande.
Una válvula de acción rápida y muchas salidas se
da a conocer por Jaw et al en la patente estadounidense
número 5.485.868. Esta válvula comprende una serie de piezas que
están separadas por barreras de movimiento y que están dispuestas
de modo que todas las piezas se unen en una ubicación central
común. Los bordes y la periferia radial de cada pieza se sellan
contra un asiento de válvula cuando la válvula está cerrada. Se
prevé una bisagra para cada pieza de modo que una fuerza que actúa
hacia abajo en la ubicación central común provoca que la periferia
de cada pieza se mueva hacia arriba, proporcionando de ese modo una
abertura para que el fluido fluya lo que conduce a la posibilidad
de fuga sustancial con este diseño de válvula.
Una válvula de acción rápida se da a conocer por
Wojciechowski et al en la patente estadounidense número
6.619.322. Esta válvula comprende un asiento de válvula anular, que
define un orificio de válvula anular y una válvula de cierre de
plano anular (membrana elástica), donde el uso de un orificio
anular reduce la distancia característica entre los bordes del
asiento de válvula. La distancia reducida reduce el hueco necesario
entre la el cierre de válvula anular y el asiento de válvula anular
para que la válvula se abra completamente, reduciendo de ese modo el
carrera, velocidad y aceleración de la válvula de cierre anular. La
válvula también comprende un actuador y un impactador que impacta
en el actuador para iniciar un movimiento que cambia el estado de la
válvula y, en la que dicho impactador está propulsado por una
explosión o por otros medios.
Un problema que se trata de resolver es la
posibilidad de fuga sustancial después de una cantidad apropiada de
carreras debido a que la membrana elástica y el asiento de válvula,
durante las carreras, siempre impactan entre sí por las mismas
superficies de tope lo que conducirá a su destrucción después de
una cantidad apropiada de carreras. En general, las válvulas de
cierre de acción rápida convencionales propuestas para un flujo
grande a través de un orificio grande están sujetas a inicio
mecánico de alto consumo de energía necesario para producir
desplazamiento axial del cierre de válvula desde el asiento de
válvula o viceversa. Un desplazamiento de este tipo consume una
cantidad de energía equivalente a la energía de la presión que va a
liberarse a través de una válvula de este tipo que reduce en gran
medida la eficacia de trabajo de las válvulas de acción rápida
convencionales que presentan un orificio grande y motivó una
búsqueda continuada de un diseño de una válvula de acción rápida
apropiado y un nuevo principio implicado en este funcionamiento.
Un repaso de los diferentes diseños de válvula
explicados por Burmeister, Loser y Sneegas en el documento
"NASA Contributions to Advanced Válvula Technology"
(NASA SP-5019) no reveló diseños que consiguieran
satisfactoriamente todas las características deseables de una
válvula de acción rápida.
Una válvula de cierre de acción rápida bien
diseñada, que utiliza un nuevo principio de funcionamiento podría
eliminar y reducir significativamente las siguientes deficiencias de
las válvulas de acción rápida convencionales:
- problema general de fuga;
- problema general de conmutación rápida entre
el estado cerrado y el estado completamente abierto;
- problema de flujo de fluido grande a través
del orificio grande;
- problema de soportar gran cantidad de presión
en el estado cerrado con fuga mínima;
- problema de consumo de gran cantidad de
energía para la apertura del orificio grande en grandes cantidades
de presiones aplicadas;
- combinación del problema de soportar gran
cantidad de presión en el estado cerrado con fuga mínima y un
problema general de consumo de gran energía para apertura rápida de
un orificio grande;
- problema de propiedades aerodinámicas de la
válvula para proporcionar gran caudal durante la descarga de
impulso a través de de la válvula en el estado abierto;
- problema de turbulencia y deceleración de
flujo durante la descarga de impulso;
- problema de necesidad de uso de un
microprocesador u ordenador sofisticado para el control permanente
de conmutación rápida entre el estado cerrado y el estado
completamente abierto;
- problema de definición precisa de los estados
cerrado y abierto;
- problema de tiempo de ciclo corto para
aplicaciones repetitivas;
- problema de largo periodo de explotación en
una gran cantidad de aplicaciones repetitivas.
La presente invención busca superar las
dificultades generales asociadas con anteriores válvula de acción
rápida y transductores utilizando una combinación de realizaciones
concebidas en un nuevo método de máxima utilización de energía de
fluido a presión mediante el transductor neumático instantáneo
(P.I.T.), objeto de la presente invención.
El dispositivo inventado dado a conocer tiende a
obtener la dependencia entre el valor de energía potencial de
fluido a presión contenido en un sistema cerrado y el valor de
energía liberada desde tal sistema durante el cambio instantáneo y
esencial de su topología y de ese modo durante la variación
instantánea de entropía que crea una región de densidad de energía
alta en una zona ambiente limitada, útil para una variedad de
aplicaciones.
El P.I.T. incluye una válvula instantánea
neumática (en lo sucesivo válvula P.I.) que presenta un asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa y cierre de válvula P.I.
libre 3D. Un asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa
define un orificio de válvula P.I. entre sus bordes. Un cierre de
válvula P.I. libre 3D se dimensiona para cubrir el orificio de
válvula P.I. cuando la válvula P.I. está en el estado cerrado. Un
cierre de válvula P.I. libre 3D se diseña y dimensiona para
proporcionar la apertura completa del orificio de válvula P.I. con
mínima holgura con el asiento de válvula
P.I.;
P.I.;
El P.I.T. incluye un tapón de cierre de válvula
reticulado estacionario (en lo sucesivo el L.V.P.S., Latticed
Valve-Plug-Stopper) para limitar
el movimiento paralelo y lateral del cierre de válvula P.I. libre
3D, que está situado de manera permanente entre el asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa y el L.V.P.S.
estacionario. El L.V.P.S. es importante para proporcionar una vía de
paso para el flujo de fluido cuando la válvula P.I. está abierta en
un estado, cuando el asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa se mueve alejándose de la cierre de válvula P.I. libre
3D y del L.V.P.S estacionario;
El uso del denominado "tapón de cierre de
asiento" de montaje que presenta un asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa, un cierre de válvula P.I. libre 3D y un
L.V.P.S. estacionario proporciona una oportunidad de componer
varias configuraciones y de obtener una gran cantidad de variantes
y combinaciones de cierres de válvula P.I. libre 3D, asientos de
válvula P.I. móviles de manera alternativa apropiados que
proporcionan orificio grande de válvula P.I. y L.V.P.S. apropiado
que tiene la mejor aerodinámica y dimensiones mínimas, lo que
proporciona:
1. - descenso de turbulencia y deceleración de
flujo durante la descarga de impulso;
2. - carrera de descarga de impulso muy corta de
asiento de válvula P.I móvil de manera alternativa apropiado móvil
hacia abajo desde el cierre de válvula P.I. libre 3D;
3. - máxima apertura de un orificio de válvula
P.I. grande dentro de un intervalo de tiempo mínimo;
4. - máximo caudal a través de un orificio de
válvula P.I. grande;
4. - holgura mínima entre un orificio de válvula
P.I. y un proyectil, pistón o pala de rotor de dispositivos
externos importante para transmitir una energía cinética en su
máximo valor a dicho proyectil, pistón o pala de rotor en la
descarga de impulso de P.I.T. y;
5. - reducción de la distancia característica
necesaria entre el cierre de válvula P.I. libre 3D y el asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa en el estado completamente
abierto de la válvula P.I. La distancia característica conseguida
en el "tapón de cierre de asiento" de montaje reduce en gran
medida el hueco necesario entre el cierre de válvula P.I. libre 3D y
el asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa para que la
válvula P.I. se abra completamente, reduce en gran medida la carrera
necesaria y la velocidad y aceleración correspondientes del asiento
de válvula P.I. móvil de manera alternativa tal como se da a
conocer en detalle en realizaciones adicionales.
El principio básico del "tapón de cierre de
asiento" de montaje necesita un dispositivo controlado de manera
independiente para transmitir movimiento al asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa para abrir el orificio de válvula P.I.
grande con máxima velocidad, de ese modo la válvula P.I. incluye
una estructura de pistón compuesto (en lo sucesivo la C.P.S.,
Compound-Piston-Structure) y
un interior especialmente diseñado de P.I.T. para generar y
controlar la energía de interacción molecular de fluido a presión y
para transmitir de manera instantánea dicha energía al asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa a la velocidad de dicha
interacción molecular de fluido a presión.
El uso de C.P.S. móvil controlado de manera
independiente dentro del interior estacionario de P.I.T. (que
mantiene un interior de P.I.T. variable mecánicamente) es necesario
para utilizar la energía de fluido a presión mediante el área de
sección transversal apropiada de pistones de C.P.S. y trasladar
dicha energía en el momento apropiado al asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa para abrir la válvula P.I. En momentos
apropiados la posición de la C.P.S. proporciona una vía de paso sin
obstáculos para el fluido de trabajo y un caudal grande desde todas
las partes del interior del P.I.T. a un orificio de válvula P.I.
grande para generar la descarga de impulso instantánea de fluido a
presión a través de de la válvula P.I.
El uso de la C.P.S controlado de manera
independiente, móvil en el interior del P.I.T., también es
necesario para trasladar la energía del fluido a presión al asiento
de válvula P.I. móvil de manera alternativa para presionarlo hacia
la cierre de válvula P.I. libre 3D para mantener un fuerte contacto
de sellado cuando las cámaras de esfuerzo de la válvula P.I.
suministradas con el fluido a presión cuando la válvula P.I. está
en el estado de preinicio. El uso del L.V.P.S. es importante en el
estado de preinicio para limitar el movimiento libre del cierre de
válvula P.I. libre 3D respecto al asiento de válvula P.I. móvil de
manera alternativa para poner la válvula P.I. en un estado
cerrado.
Cuanto más fuerte es el contacto de sellado
entre el asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa y la
válvula de cierre P.I. libre 3D, quemador es la magnitud de presión
suministrada en las cámaras de esfuerzo de la válvula P.I. en
comparación con las válvulas convencionales de acción rápida.
También, en comparación con las válvulas
convencionales de acción rápida (que tienen un orificio grande) en
las que el consumo de energía para abrir la válvula es proporcional
a una magnitud de presión contenida en la válvula, la válvula P.I.
necesita una energía insignificante para abrir un orificio de
válvula P.I. grande y el valor de la energía para abrir la válvula
P.I. es independiente de la magnitud de presión contenida en las
cámaras de esfuerzo de la válvula P.I. en el estado de preinicio
que hace a las válvulas convencionales de acción rápida
significativamente menos efectivas desde un punto de vista de
consumo de energía y transformación de energía en comparación con la
válvula P.I. concebida.
Aunque los asientos de válvula anulares y
circulares y los cierres anulares y esféricos se han utilizado
anteriormente, su uso se ha limitado a aplicaciones de válvula de
retención. En una válvula de retención, la apertura y el cierre no
se controlan directamente, más bien las presiones de fluido
diferenciales en lados opuestos de la válvula de cierre son
responsables de abrir y cerrar la válvula.
Los asientos y cierres de válvula anulares se
han utilizado anteriormente en la válvula de acción rápida. Sin
embargo, la presente válvula de cierre P.I. libre 3D no está
afectada por ninguna fuerza directa para la apertura de la Válvula
P.I., ni equipada con ninguno de los elementos de Válvula P.I.
móvil y, en general, no se utiliza ninguna fuerza significativa para
abrir el orificio de válvula P.I. grande, que, en este punto,
aumenta en gran medida un índice de rendimiento y transformación de
energía obtenidos por la válvula P.I. (P.I.T.), en comparación con
válvulas convencionales de acción rápida que utilizan asientos y
cierres de válvula anulares grandes.
Una variedad de actuadores de impacto se han
concebido para válvulas convencionales de acción rápida para
responder a las necesidades de funcionamiento rápido de las válvulas
de cierre de accionamiento rápido. Normalmente estos actuadores
comprenden un árbol al que se impacta en un extreme con un potente
impactador. La aceleración del árbol tiene lugar en el intervalo de
tiempo en el que el impactador mantiene contacto con el extremo del
árbol. El árbol consigue su máxima velocidad al final del intervalo
de impacto, que fue muy corto. La capacidad de alcanzar la máxima
velocidad en un intervalo de tiempo muy corto y con mínimo consumo
de energía fue altamente deseable para un actuador de una válvula
de acción rápida.
La presente invención elimina el problema de
funcionamiento de la válvula convencional de acción rápida y el
problema de consumo de energía significativa para abrir un orificio
grande por la aplicación en la presente invención del iniciador o
válvula de inicio controlado de manera independiente, que de manera
instantánea cambia un estado de entropía de fluido a presión
contenido en las cámaras del interior variable mecánicamente del
P.I.T. por medio del hecho de la agregación de dos cámaras de
esfuerzo de P.I.T. aisladas inicialmente que iguala la fuerza
inicial (que en el estado de preinicio presiona al asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa hacia la válvula de cierre
P.I. libre 3D manteniendo un sellado fuerte entre cierre y asiento)
con una de las fuerzas opuestas también ejercidas por la misma
presión. En el inicio, la tercera fuerza ejercida por la misma
presión que permanece en la cámara aislada produce un movimiento
instantáneo paralelo del asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa desde la válvula de cierre P.I. libre 3D y el L.V.P.S.
debido a que tal tercera fuerza también afecta al C.P.S. en la
cámara aislada y se dirige a abrir un orificio de válvula P.I. El
inicio produce el movimiento instantáneo inicial del asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa desde la válvula de cierre
P.I. libre 3D. Para abrir un orificio grande sin efectos adversos es
difícil, aunque dispositivos suplementarios como la válvula
especial que iguala la caída de presión en cámaras comunicadas se
concibió para reducir tales efectos y para garantizar la apertura
instantánea de un orificio grande de válvula P.I.
Un iniciador o válvula de inicio controlado de
manera independiente que no corresponde ningún impacto ni al
asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa, ni a la válvula
de cierre P.I. libre 3D provoca la alteración de entropía repentina
en dos volúmenes aislados inicialmente que contienen igual presión
del fluido de trabajo, donde la creación de tal hecho de alteración
de entropía/agregación de volúmenes no tiene ningún intervalo de
tiempo real y necesita un consumo de energía insignificante,
independientemente de la magnitud de presión contenida en dichos dos
volúmenes inicialmente aislados de interior de P.I.T. En
comparación, en las válvulas convencionales, en grandes magnitudes
de presión, el consumo de energía para impacto inicial que desplaza
la válvula de cierre del asiento de válvula, o viceversa, es
proporcional a la magnitud de presión que va a liberarse a través
del orificio de válvula. El uso del iniciador o válvula de inicio
concebido hace que el valor de energía consumible para abrir la
válvula P.I. sea extremadamente pequeño al adaptarlo al valor de
energía de descarga de impulso originado a través de la válvula P.I.
que aumenta en gran medida el índice de rendimiento de la válvula
P.I. al adaptarlo a las válvulas convencionales.
El cambio de estado de iniciador se sincroniza
con el movimiento irreversible sin obstáculos del C.P.S. (soportado
mediante apertura automática de la válvula de igualación) que de
manera simultánea produce una descarga de impulso controlada de
manera independiente similar a una detonación de fluido a presión
desde el P.I.T. dentro de un intervalo de tiempo sustancialmente
corto bajo velocidad y con la energía de interacción intermolecular
de fluido a presión contenido en las cámaras de esfuerzo del P.I.T.
y de ese modo proporciona la transformación inmediata de sistema de
válvula cerrada a sistema de válvula completamente abierta, donde
bajo condiciones ideales (cuando el caudal entre cámaras y la zona
ambiente se mantiene igual por medio del funcionamiento de la
válvula de igualación automática) no hay fuerza opuesta, excepto
fuerza de fricción, que puede surgir durante la alteración de
entropía y durante todo el desplazamiento axial del asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa desde la válvula de cierre
P.I. libre 3D. Tal desplazamiento axial del asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa desde la válvula de cierre P.I. libre 3D
no necesita ningún consumo adicional de energía desde una fuente de
energía externa.
La fuerza de fricción que se opone al movimiento
de C.P.S. sin obstáculos eliminada en algunas de las realizaciones
de la presente invención por medio de la aplicación de soportes que
fijan el C.P.S en posición coaxial respecto al punto de centrado
del L.V.P.S. en su movimiento paralelo durante la descarga de
impulso, donde dichos soportes combinados con aislamiento elástico
de cámaras de esfuerzo de P.I.T. internas proporcionan un efecto de
junta deslizante entre C.P.S. y P.I.T. interior cuando el
aislamiento neumático entre tres cámaras que interactúan obtenido en
momentos adecuados de posición estática y en el movimiento
recíproco del C.P.S.
En tales realizaciones, tres cámaras de esfuerzo
de P.I.T. comprenden alojamientos con dimensiones geométricas
variables comprendidas a partir de la combinación de:
a. - Superficies de reverso que comprenden
superficies fuertes y duraderas flexibles/suaves producidas a
partir de material realmente blando y duradero flexible/fuerte;
b. - Estructura rígida de estructura de pistón
compuesta (C.P.S.) y;
c. - Carcasa rígida de P.I.T., donde tanto la
superficie de reverso como el C.P.S. están montados.
En algunas de las realizaciones en las que se
aplica movimiento recíproco del C.P.S., los soportes sin fricción
son los más preferidos. Los soportes sin fricción situados fuera de
las regiones de ubicación de medio de trabajo, por ejemplo fuera de
cámaras de trabajo de P.I.T. Los soportes sin fricción necesarios
para fijar la dirección fija de C.P.S. en el movimiento recíproco de
C.P.S. respecto a las cámaras de trabajo de P.I.T., respecto al
enchufe de P.I.T. libre 3D. y de manera simultánea respecto a la
carcasa rígida de P.I.T.
En la realización preferida donde se aplica el
método sin fricción, se utiliza el movimiento angular de C.P.S.
dentro de la carcasa rígida de P.I.T. En tales realizaciones el eje
de articulación del movimiento angular de C.P.S. está situado fuera
de la ubicación del medio de trabajo.
En todas las realizaciones en las que se aplica
el método sin fricción, tres cámaras de trabajo de P.I.T. que
comprenden estructura unificada de reverso se combinan a partir de
superficies de reverso (producidas a partir de material blando y
duradero flexible/fuerte) de carcasa rígida de P.I.T. y C.P.S.
rígido montados juntos. La parte central y o parte periférica de
superficie de reverso podría alabearse un ángulo apropiado
(funcional) antes del montaje con partes rígidas de P.I.T.
La principal propiedad funcional del material
utilizado para la superficie de reverso durante el movimiento
angular o recíproco de C.P.S. (por ejemplo la longitud de
desplazamiento de C.P.S.) será la formación de onda/enrollamiento
circular permanentemente móvil adelante y atrás que comprende un
límite a la transformación abrupta de la parte de superficie de
reverso periférica/central hacia su parte central/periférica (o
viceversa).
De ese modo otra propiedad de material es
importante - la capacidad de soportar enrollamiento variable y de
manera permanente que es repetitivo en lugares específicos de la
superficie de reverso a frecuencia apropiada. Ademas, los materiales
aplicados para superficies de reverso deben preservar hermeticidad
y trabajabilidad práctica en intervalos amplios de temperaturas y
presiones.
Para la implementación de las realizaciones más
preferidas de P.I.T. es necesario:
a. - Utilizar materiales convencionales
producidos para artículos de caucho-textiles,
b. - Utilizar membranas convencionales flexibles
de caucho-textil saturadas con caucho.
c. - Utilizar nuevos materiales basados en
algodón, seda, nailon, lino compuesto o artículos textiles tubulares
con posicionamiento rectangular, asimétrico, triangular en red, o en
forma de cuña de los hilos de urdimbre respecto a los hilos de trama
saturados con caucho y/o materiales elásticos compuestos.
En el diseño de P.I.T. la aplicación más
preferible de superficies multicapa que presentan una amplia gama
de propiedades donde cada capa proporciona propiedades específicas a
lino o artículos textiles tubulares en general y al mismo tiempo
las uniones entre las capas podrían proporcionarse mediante
material de unión.
Por ejemplo, puede producirse una superficie
flexible a partir de material compuesto hermético, delgado,
flexible, blando, con alta proporción de propiedades de reverso con
el mínimo consumo de energía.
Donde dicha proporción se determina mediante la
correlación entre:
Flexibilidad - deformación disponible de
enrollamiento hasta un radio cercano al espesor del material
Blandura - capacidad de formación de pliegues en
el funcionamiento de P.I.T. en límites de flexibilidad
material;
Propiedades del fluido de trabajo y magnitud de
sobrepresión/presión ambiental;
Combinadas de este modo las cámaras de trabajo
de P.I.T. presentan áreas de sección transversal correlacionadas de
tal manera porque es necesario garantizar el estado cerrado de
P.I.T. con equilibrio de presión en las cámaras de trabajo de
P.I.T.
Bajo el efecto de energía de sobrepresión
generado en la tercera cámara aislada en el momento en que la caída
de presión repentina en dos cámaras intercomunicadas, la superficie
flexible se mueve libremente por medio de correas de sujeción
relativa que tiene como resultado el movimiento instantáneo e
ilimitado de C.P.S. y del asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa en la dirección desde la válvula de cierre P.I. libre
3D sin fricción.
En la presente invención, la velocidad de
movimiento recíproco del asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa no depende de la velocidad de impactador o iniciador ya
que es en válvulas convencionales de acción rápida, sino que
depende solamente de la velocidad y energía de interacción
intermolecular del fluido de trabajo a presión contenido en la
válvula P.I., que en gran medida aumenta las características de
velocidad necesarias para la interacción extremadamente rápida
entre la válvula de cierre P.I. libre 3D y el asiento de válvula
P.I. móvil de manera alternativa y lo hace equivalente a las
velocidades de movimiento ilimitado de moléculas de fluido a presión
que tienen su energía equivalente al valor de la presión
aplicada.
La descarga de impulso de P.I.T. puede
representar una intensidad que varía desde fenómenos similares a
deflagraciones muy débiles a explosiones similar a una detonación a
gran escala en las que las intensidades de explosión dependen
principalmente de la magnitud de presión suministrada en P.I.T.
debida a muy alta eficacia de transformación de energía de fluido a
presión en energía cinética que supera en gran medida las
propiedades de las válvulas de acción rápida conocidas. Además el
uso del diseño original de P.I.T. proporciona un considerable
aumento de la energía potencial total del fluido a presión
contenido en P.I.T. en el estado de preinicio que hace su valor
significativamente mayor en comparación a la energía potencial en
válvulas convencionales que actúan a las mismas presiones y las
condiciones de temperatura debido a que en el P.I.T. ningún
impacto, ni ninguna influencia mecánica directa que afecta al
asiento de válvula P.I. o al cierre de válvula P.I. es necesaria
para abrir el orificio de válvula P.I. a ninguna presión o
temperatura aplicadas que distinguen al P.I.T. completamente de
transductores neumáticos convencionales que contienen válvulas
neumáticas que siempre necesitan un actuador potente adecuado debido
a que la máxima velocidad para la válvula de cierre o asiento de
válvula normalmente se alcanzaba sólo por medio de impacto mecánico
potente.
La invención dada a conocer necesita una válvula
de igualación automática de acción rápida que puede igualar
automáticamente una caída de presión en cámaras de esfuerzo de
P.I.T. de manera simultánea con la caída de presión a través del
orificio de válvula P.I. para proporcionar el movimiento de C.P.S.
sin obstáculos para evitar un efecto de compresión en las cámaras de
esfuerzo de P.I.T. que puede oponerse a un movimiento de C.P.S. sin
obstáculos y el asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa
desde la válvula de cierre P.I. libre 3D.
El P.I.T. incluye una válvula de igualación
alimentada hasta su estado abierto desde la misma fuente de
energía, que produce un movimiento paralelo instantáneo del asiento
de válvula P.I. móvil de manera alternativa desde la válvula de
cierre P.I. libre 3D. La válvula de igualación concebida que iguala
automática y simultáneamente una magnitud de presión en las dos
cámaras de esfuerzo agregadas por la válvula de inicio por medio de
mantener una vía de paso de flujo entre dichas dos cámaras que es
simultáneo e igual a una vía de paso de flujo a través del orificio
de válvula P.I. en todas las fases de apertura de válvula P.I. Una
válvula de igualación garantiza un movimiento sin obstáculos de
dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa desde un
contacto de sellado con la válvula de cierre P.I. libre 3D hasta el
final de la carrera de C.P.S.
Es deseable aumentar las características
dinámicas del flujo de fluido y aumentar la energía de descarga de
impulso desde P.I.T., de ese modo diversas realizaciones
implementadas en P.I.T., mientras que un diseño especial del
interior de P.I.T. se implementa en combinación con la boquilla de
aceleración de flujo móvil de manera alternativa (en lo sucesivo
R.M. F.A.N.) concebida, que representa una modificación de la
boquilla Laval convencional móvil contra el flujo durante la
descarga de impulso. La R.M. F.A.N. representa Índice de Mach
variable automáticamente durante la apertura de su sección
divergente graduado con el orificio de válvula P.I. La R.M. F.A.N.
dirigida para resolver el problema general de obtener la región de
densidad de energía máxima en la zona ambiental durante la descarga
de impulso y aumentar el índice general de rendimiento de P.I.T. y
Válvula P.I. debido a su capacidad de generar dos ondas de choque
secuenciales casi de manera simultánea inducidas teniendo
significativamente diferentes velocidades.
La descarga de impulso producida mediante P.I.T.
tiene como resultado un flujo de fluido grande a través de una
sección transversal grande de orificio de válvula P.I. en el estado
abierto de válvula P.I. y tiene como resultado la colisión de
dichas ondas de choque y contracción adiabática del fluido de
trabajo situado entre dichas ondas de choque. Dicha colisión tiene
como resultado el calentamiento adiabático instantáneo y tiene como
resultado interacciones intermoleculares sofisticadas de partículas
de fluido (que obviamente dependen de la naturaleza y propiedades de
los fluidos, gases y/o solventes aplicados en el P.I.T.) y
proporciona emisión de energía inducida por intensidades de
explosión similar a una detonación conseguidas durante la descarga
de impulso de P.I.T., tal como se da a conocer en detalle en
realizaciones adicionales.
Es deseable eliminar el problema de la necesidad
de usar un ordenador sofisticado o microprocesador para control
permanente de conmutación rápida entre el estado cerrado y el estado
completamente abierto de válvula. Tal problema se resuelve mediante
el diseño original de P.I.T. en el que el modo automático de P.I.T.
controlado por fluctuación de presión en los alojamientos internos
de P.I.T. suministraba desde una fuente de presión externa, tal como
se da a conocer en detalle en realizaciones adicionales.
El problema general de fuga se resuelve mediante
la presente invención debido al diseño de P.I.T. proporcionando
sellado seguro del asiento de válvula P.I. mediante la energía de
fluido a presión suministrada en cámaras de esfuerzo de válvula
P.I. La energía de fluido a presión afecta a un área de sección
transversal de uno de los pistones de C.P.S., que traslada una
fuerza al asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa hacia
el cierre de válvula P.I. libre 3D con movimiento restringido
mediante el punto de centrado de L.V.P.S. y mantiene un contacto de
sellado fuerte en el estado de preinicio.
El problema general de conmutación rápida entre
el estado cerrado y el estado completamente abierto se resuelve
mediante la reacción instantánea del asiento de válvula P.I. móvil
de manera alternativa en alteración de entropía en tres cámaras de
esfuerzo de P.I.T. que actúan conjuntamente llenas con medio de
trabajo, dos de las cuales de manera simultánea actúan
conjuntamente con la entropía de la zona ambiental de baja presión
independientemente de la velocidad y la potencia del iniciador, a
la inversa de cómo está diseñado en las válvulas convencionales,
que proporciona un control de movimiento independiente del asiento
de válvula P.I. móvil de manera alternativa para abrir la válvula
P.I.
El problema de largo periodo de explotación sin
fuga en gran cantidad de aplicaciones repetitivas se resuelve en la
presente invención mediante diversas realizaciones implementadas en
P.I.T. e ilustradas mediante la acción conjunta interacción de del
cierre de válvula P.I. libre 3D esférico, el asiento de válvula
P.I. móvil de manera alternativa circular y L.V.P.S. estacionario
con el cóncavo semi-esférico que ilustra el montaje
básico del "tapón de cierre de asiento". En el montaje de
"tapón de cierre de asiento" el cierre de válvula esférico P.I.
libre 3D esférico gira de manera libre durante el funcionamiento de
la válvula P.I. y su superficie actúa conjuntamente con circular el
asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa circular siempre
por puntos de superficie diferentes que lleva a un raspado uniforme
de la superficie de cierre de válvula P.I. libre 3D y la superficie
del asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa circular,
de ese modo el contacto de sellado permanece uniforme después de un
periodo de tiempo bastante largo de carreras repetitivas de P.I.T.,
lo que lleva a evitar el problema general de fuga dentro de todo el
periodo de explotación.
El problema de definición precisa de los estados
cerrado y abierto en la válvula P.I. resuelto por medio de
aplicación de diferentes realizaciones del montaje básico del
"tapón de cierre de asiento" que proporcionan contacto de
sellado seguro en translación de movimiento del asiento de válvula
P.I. móvil de manera alternativa hacia el tapón de cierre de
válvula apropiado que fuerza el cierre de válvula P.I. libre 3D
hacia el punto de centrado (o puntos de centrado) del tapón de
cierre de válvula reticulado, que proporcionan posición centrada
automática coaxial de del cierre de válvula P.I. libre 3D contra el
asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa cuando la
válvula P.I. está cerrada, tal como se da a conocer en detalle en
realizaciones adicionales.
Es deseable combinar las características
dinámicas del flujo de fluido aumentadas con el valor de la energía
cinética y otras formas de energía producidas por P.I.T. durante la
descarga de impulso a dispositivos de consumo que convencionalmente
transforman la energía cinética del fluido de trabajo en energía
mecánica en la que el pistón recíproco de motor de automóvil o palas
de turbina tradicionalmente afectadas por la onda de choque
producida por las válvulas de acción rápida o transductores. Con tal
fin, la holgura entre orificio de válvula de cierre y la superficie
de la pala o pistón afectados, por ejemplo, será la mínima para
evitar pérdida de energía cinética y para evitar pérdidas
turbulentas y viscosas; lo que era difícil de conseguir en las
válvulas convencionales de acción rápida. De ese modo los cierres
de válvula P.I. libre 3Ds apropiadas y los tapones de cierre de
válvula reticulados con principalmente pequeñas dimensiones axiales
se concibió para satisfacer tal exigencia, tal como se ha dado a
conocer adecuadamente en detalle en realizaciones adicionales.
Para restablecer rápidamente el estado cerrado
de la válvula P.I. después de la descarga de impulso, es necesaria
una amortiguación de choque escalonada. La disipación de energía
cinética asociada con el movimiento de un cierre de válvula
convencional o asiento de válvula convencional en una carrera de
amortiguación corta representa dificultades para los dispositivos de
amortiguación conocidos. El movimiento de retomo del asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa efectuado o bien por
medios de muelle de retorno, que se cargan durante la carrera de
descarga de impulso de C.P.S., mediante medios neumáticos, o por
combinación de medios de muelle y medios neumáticos.
Por tanto, se concibió un método de
amortiguación de choque escalonada del C.P.S. El método representa
una combinación de amortiguación de choque preliminar de C.P.S. y de
la amortiguación de choque final de C.P.S. En la presente invención
el dispositivo de amortiguación de choque escalonada puede
considerarse como una combinación de varios muelles con
amortiguación interna grande, que incluyen un muelle reversible que
presenta características de fuerza variables. Durante la carga de
los muelles en la carrera de descarga de impulso de C.P.S. y en el
impacto del sombrerete flexible de propulsor de retorno de válvula
de control con el cuerpo elástico de válvula de control, que se
opone a las fuerzas de muelle que disipan gran cantidad de la
energía cinética del C.P.S. El resto de la energía se almacena en
la elasticidad de los cuerpos, la mayoría de la cual se disipa a
medida que los cuerpos retornan a sus formas originales. Pueden
utilizarse cuerpos adicionales múltiples para mejorar el
rendimiento del dispositivo de amortiguación de choque escalonada
de C.P.S. Podría utilizarse una amortiguación neumática adicional
para disipar gran cantidad de la energía cinética del C.P.S.
durante la carrera de descarga de impulso tal como se da a conocer
en realizaciones adicionales.
A continuación se describe brevemente una
pluralidad de dibujos que ayuda a entender mejor la invención y que
están específicamente relacionados con una realización preferida de
la invención que se presenta como ejemplo no limitativo.
La figura 1 muestra una vista esquemática de la
posición inicial de P.I.T.
La figura 2 muestra una vista esquemática del
P.I.T en el primer estado de suministro de presión.
La figura 3 muestra una vista esquemática del
P.I.T en el segundo estado de suministro de presión.
La figura 4 muestra una vista esquemática del
P.I.T en el tercer estado de suministro de presión y estado de
preinicio.
La figura 5 muestra una vista esquemática del
P.I.T en el estado de inicio y descarga de impulso.
La figura 6 muestra una vista esquemática del
P.I.T en el estado de escape de impulso.
Como puede verse en las figuras adjuntas, el
transductor instantáneo neumático, objeto de la invención
comprende, al menos:
una fuente de presión [P];
una estructura [8b], de pistón compuesto que
comprende al menos:
un pistón [54] de impulsión;
un pistón [50] auxiliar;
un pistón hueco [49];
un asiento [19] de válvula P.I. móvil de manera
alternativa circular;
un brazo [60];
una cierre [19] de válvula P.I. libre 3D;
una pluralidad de válvulas [118] de
igualación;
una pluralidad de válvulas [172] de escape;
una pluralidad de válvulas [15] de inicio;
una cámara de pistón [62] hueco;
una cámara [66] de impulsión;
una cámara [63] auxiliar;
una pluralidad de válvulas [12, 13, 14]
unidireccionales, que comprende, al menos:
una primera válvula [12] unidireccional,
una segunda válvula [13] unidireccional, y
una tercera válvula [14] unidireccional;
una pluralidad de puertos [9, 10, 11] de entrada
de suministro que comprende, al menos:
un primer puerto [9] de entrada de
suministro,
un segundo puerto [10] de entrada de
suministro,
un tercer puerto [11] de entrada de
suministro;
en los que la fuente de presión P está conectada
neumáticamente con:
el tercer puerto [11] de entrada de suministro
que está directamente conectado con la cámara [66] de impulsión, a
través de de la tercera válvula [14] unidireccional de la cámara
[66] de impulsión, y
el segundo puerto [10] de entrada de suministro
que está directamente conectado con la cámara [63] auxiliar, a
través de la segunda [13] válvula unidireccional de la cámara [63]
auxiliar, y
el primer puerto [9] de entrada de suministro
que está directamente conectado con la cámara [62] de pistón hueco,
a través de la primera válvula [12] unidireccional de la cámara [62]
de pistón hueco.
Las salidas de las válvulas unidireccional
primera y segunda están conectadas a través de de la válvula [15]
de inicio. Esto no es absolutamente necesario. La cámara de pistón
hueco y la cámara auxiliar están conectadas a través de la válvula
de inicio. En la realización más preferida dichas cámaras están
conectadas a través de una pluralidad de válvulas de inicio montadas
en el bastidor reticulado móvil de manera alternativa.
La cámara [62] de pistón hueco y la cámara
auxiliar [63] están conectadas a través de de la válvula [118] de
igualación montada en el pistón auxiliar. En las realizaciones más
preferidas, la cámara auxiliar y la cámara de pistón hueco están
conectadas a través de de una pluralidad de válvulas de igualación
montadas en el pistón auxiliar anular.
El brazo de estructura [60] de pistón compuesto
conecta:
En primer lugar, el pistón [50] auxiliar con el
pistón [54] motriz de impulsión, y
En segundo lugar, el grupo formado por el pistón
[50] auxiliar y el pistón [54] motriz de impulsión con el pistón
[49] hueco.
La cámara [66] motriz de impulsión está
conectada con la cámara [62] de pistón hueco por medio de la
válvula [172] de escape que se abre al final de la carrera de
descarga de impulso de C.P.S. En algunas de las realizaciones más
preferidas, múltiples válvulas de escape (pluralidad de válvulas de
escape montadas circunferencialmente en el pistón motriz de
impulsión anular) conecta la cámara [66] motriz de impulsión anular
con el puerto de salida de P.I.T., o con la cámara [62] de pistón
hueco al final de la carrera de descarga de impulso de C.P.S.
Como puede verse en la figura 1, que representa
la posición inicial del transductor instantáneo neumático, objeto
de la presente invención, el área de sección transversal diseñada
del pistón S2 auxiliar es superior al área de sección transversal
del pistón S3 motriz de impulsión y superior al área de sección
transversal interna del pistón S1 hueco que se diseñó igual al de
área de sección transversal entre los bordes del asiento de válvula
P.I. móvil de manera alternativa.
El valor total del área de sección transversal
S_{3}+ S_{1} se diseñó inferior al área de sección transversal
de pistón S_{2} auxiliar.
El área S_{1} es igual al área de sección
transversal de máxima apertura de asiento S4 de válvula de
igualación. Otras relaciones en la posición inicial son:
S_{4} <
S_{3} y S_{1} <
S_{3}.
Como puede verse en la figura 1, que representa
el estado inicial del transductor instantáneo neumático antes del
suministro de presión, objeto de la presente invención, el C.P.S.
mostrado está en su posición superior forzado por los medios de
resorte precomprimidos (no mostrados en esta figura) hacia el
contacto de sellado con el cierre de válvula P.I. libre 3D cuyo
movimiento está limitado y alineado contra el asiento de válvula
P.I. por medio del tapón de válvula de cierre reticulado
(L.V.P.S.). En este estado previo estático de suministro de presión
la válvula P.I., válvula de inicio, válvula de igualación y válvula
de escape están en estado cerrado. El suministro de presión desde la
fuente de presión se ha termina. En este estado se consigue
equilibrio estático. La magnitud de presión en las cámaras de
esfuerzo de P.I.T. es igual a la presión ambiental. El suministro de
presión desde la fuente de presión ha terminado completamente.
Como puede verse en la figura 2, que representa
el suministro de presión al transductor instantáneo neumático,
objeto de la presente invención, la presión P suministrada desde la
fuente de presión a través de de la primera válvula unidireccional
a la cámara auxiliar (cámara 2). La presión afecta al área S2 de
sección transversal del pistón auxiliar y ejerce la fuerza F2 que
presiona al C.P.S. hacia arriba y de ese modo presiona al asiento
de válvula P.I. móvil de manera alternativa hacia el cierre de
válvula P.I. libre 3D, que a su vez se presiona hacia el punto de
centrado de tapón de cierre de válvula reticulado. Esto mantiene un
contacto de sellado fuerte entre el asiento de válvula P.I. móvil
de manera alternativa y el cierre de válvula P.I. libre 3D. Durante
el suministro de presión a la cámara auxiliar, la C.P.S. está en
estado estático mientras que la válvula P.I., la válvula de inicio,
la válvula de igualación y la válvula de escape están en estado
cerrado. Después de conseguir la magnitud de presión P diseñada en
la cámara auxiliar el suministro de presión desde la fuente de
presión se termina y se desconecta.
Como puede verse en la figura 3, que representa
el suministro de presión del transductor instantáneo neumático,
objeto de la presente invención, la presión P se suministra desde la
fuente de presión a través de la segunda válvula unidireccional
hacia la cámara de pistón hueco (cámara 1). La presión afecta al
área Si de sección transversal de pistón hueco y ejerce la fuerza F1
que presiona a la C.P.S. hacia abajo y de ese modo reduce el
esfuerzo estático entre el asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa y el cierre de válvula P.I. libre 3D (mantenida por la
fuerza F2). La fuerza F1 también disminuye el esfuerzo estático de
la fuerza F2 ejercida sobre el punto de centrado de tapón de cierre
de válvula reticulado. Esto mantiene una fuerza resultante que
garantiza el contacto de sellado entre el asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa y el cierre de válvula P.I. libre 3D.
Durante el suministro de presión a la cámara de pistón hueco la
C.P.S. está en estado estático mientras que la válvula P.I., la
válvula de inicio, la válvula de igualación y la válvula de escape
están en estado cerrado. Después de conseguir la magnitud de presión
P diseñada en la cámara de pistón hueco, el suministro de presión
desde la fuente de presión se termina y se desconecta.
Como puede verse en la figura 4, que representa
el suministro de presión y estado de preinicio del transductor
instantáneo neumático, objeto de la presente invención, la presión P
se suministra desde la fuente de presión a través de la tercera
válvula unidireccional a la cámara motriz de impulsión (cámara 3).
La presión afecta al área S3 de sección transversal de pistón motriz
de impulsión y ejerce la fuerza F3 que afecta a la C.P.S. hacia
abajo junto con la fuerza F1 y de ese modo adicionalmente reduce el
esfuerzo estático entre el asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa y el cierre de válvula P.I. libre 3D, que a su vez
juntas disminuyen el esfuerzo estático de la fuerza F2 ejercida
sobre el punto de centrado de tapón de cierre de válvula reticulado.
Esto reduce la fuerza resultante que garantiza el contacto de
sellado entre el asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa y el cierre de válvula P.I. libre 3D debido a la
correlación F2>F1+F3 diseñada. Durante el suministro de presión
a la cámara motriz de impulsión la C.P.S. está en estado estático
mientras que la válvula P.I., la válvula de inicio, la válvula de
igualación y la válvula de escape están en estado cerrado. Después
de conseguir la magnitud de presión P diseñada en la cámara motriz
de impulsión, el suministro de presión desde la fuente de presión
se termina. En este estado se consigue equilibrio estático. Las
cámaras de P.I.T. se cargan uniformemente con igual magnitud de
presión, el suministro de presión desde la fuente de presión se
termina completamente y se desconecta.
Es posible suministrar presión de manera
simultánea en la cámara de pistón hueco (cámara 1) y en la cámara
motriz de impulsión (cámara 3) después de la finalización de llenado
de la cámara auxiliar (cámara 2) debido a que F1+F3<F2.
Como puede verse en la figura 5, que representa
el inicio y estado de descarga de impulso del transductor
instantáneo neumático, objeto de la presente invención, las cámaras
de P.I.T. se cargan uniformemente con igual magnitud de presión. El
suministro de presión desde la fuente de presión está completamente
terminado y los puertos de entrada de las cámaras de esfuerzo
permanecerán desconectados de la fuente de presión para evitar
fluctuación de presión adversa entre las cámaras de esfuerzo a
través de las válvulas unidireccionales durante todos los estados
adicionales del funcionamiento de P.I.T.
Durante este estado la válvula de inicio está
abierta por medio de la fuerza de inicio externamente aplicada y de
ese modo el canal de agregación entre la cámara auxiliar (cámara 2)
y la cámara de pistón hueco (cámara 1) se mantiene. Dicha fuerza de
inicio operada independientemente no corresponde a ningún impacto
directo ni al asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa,
ni al cierre de válvula P.I. libre 3D esférica.
El inicio cambia de manera instantánea un estado
estático del sistema P.I.T. a un estado dinámico. La apariencia de
orificio insignificante entre dichas dos cámaras (cambio en la
topología) mantiene de manera simultánea un orificio (de la misma
área de sección transversal) entre dichas dos cámaras de esfuerzo y
zona de baja presión ambiental a través del orificio de válvula P.I.
que conduce a un cambio instantáneo in un estado de entropía de
fluido a presión contenido en todas las cámaras de esfuerzo de
interior de P.I.T. mecánicamente variable y caída de presión
instantánea en el sistema de tres cámaras de esfuerzo. El principio
físico básico basado en esta acción puede explicarse brevemente
como sigue: el inicio cambia instantáneamente la topología del
sistema P.I.T., que de manera instantánea iguala la fuerza F2 con
la fuerza F1 presentado vectores opuestos como dos fuerzas que
afectan a diferentes superficies S2 y S1 que se vuelven inmersas en
el mismo recipiente unificado con la apariencia de canal de
agregación entre cámara 1 y cámara 2.
La iniciación y el cambio instantáneo de
topología y entropía dispara de manera simultánea y síncrona una
expansión y caída de presión repentinas del fluido de trabajo a
presión contenido en la cámara motriz de impulsión (cámara 3). Dicha
expansión y caída de presión está limitada por dimensiones máximas
diseñadas de la cámara motriz de impulsión (cámara 3) hasta el final
de la carrera de descarga de impulso y hasta el momento de empezar
el siguiente estado de impulso de escape de fluido a presión desde
la cámara motriz de impulsión (cámara 3). Durante la carrera de
descarga de impulso de la C.P.S., la caída de presión en la cámara
motriz de impulsión (cámara 3) se diseña inferior a la caída de
presión en las cámaras 1 y 2 unificadas porque la cámara 3 permanece
aislada desde la zona de baja presión ambiental hasta el final de
la descarga de impulso, mientras que las cámaras 1 y 2 agregadas se
comunican con la zona de baja presión a través del orificio de
válvula P.I. abierto desde el momento de la iniciación.
En el inicio, la fuerza F3 (ejercida por la
misma magnitud de presión que las fuerzas F1 y F2) permanece en la
cámara motriz de impulsión aislada (cámara 3) suministra movimiento
instantáneo inicial del asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa junto con la C.P.S. desde el cierre de válvula P.I.
libre 3D y L.V.P.S.
Otro movimiento instantáneo hacia abajo de
C.P.S. se prefiere para abrir un orificio grande de Válvula P.I.
sin efectos adversos (como generación de sobrepresión en la cámara 2
y de ese modo parada adversa de la C.P.S. y estrangulación del
orificio de válvula P.I. durante tal movimiento). Tal movimiento
instantáneo se garantiza por la apertura automática del orificio de
la válvula de igualación diseñada sincronizada con igual área de
sección transversal de apertura de orificio de válvula P.I. de modo
que, la caída de presión al comunicar las cámaras 1 y 2 sea igual y
simultánea. De ese modo el inicio y la descarga de impulso de
fluido a presión a través de la válvula P.I. es simultáneo y
sincronizado.
El movimiento instantáneo hacia abajo del C.P.S.
presiona mecánicamente el cierre de válvula de igualación hacia
dentro de la C.P.S. contra el resorte precomprimido y contra el
flujo del fluido de trabajo que pasa desde la cámara auxiliar
(cámara 2) a la cámara de pistón hueco (cámara 1) y de ese modo
abre cada vez más el canal de comunicación entre dichas dos cámaras
de manera simultánea con igual apertura de la cámara de pistón
hueco (cámara 1) a la zona de baja presión ambiental a través de
abrir cada vez más el orificio de válvula P.I.
La C.P.S. (48) tiene la ventaja de la dinámica
asociada con la expansión ilimitada del fluido a presión contenido
en la cámara 3. Dicha dinámica produce una descarga de impulso
controlada de manera independiente del fluido a presión contenido
tanto en la cámara auxiliar (cámara 2) y la cámara de pistón hueco
(cámara 1) a la zona ambiental de baja presión en un intervalo de
tiempo sustancialmente corto bajo velocidad y con la energía de
interacción intermolecular de fluido a presión inicialmente
contenida en las cámaras agregadas (1 y 2) y en la cámara de
impulsión (cámara 3) aislada que se expande libremente durante la
carrera de descarga de impulso de C.P.S.
El uso de la construcción original de P.I.T.
donde el iniciador controlado de manera independiente que consume
energía insignificante y que hace funcionar de manera simultánea
tanto el asiento de válvula de igualación y el asiento de válvula
P.I. móvil de manera alternativa, reduce en gran medida el
intervalo de tiempo de la apertura completa de orificio de válvula
P.I. y de ese modo aumenta extremadamente la proporción de
transformación de energía para su adaptación a válvulas
convencionales de acción rápida. La energía cinética de partículas
de fluido que se mueven desde el interior de P.I.T. mantiene una
proporción muy alta desde la energía potencial inicial de partículas
de fluido a presión inicialmente contenida en cámaras de esfuerzo
de P.I.T. en el estado de preinicio que hace una descarga de
impulso similar a eventos de detonación conocidos.
En la práctica, las velocidades y aceleración
medias de flujo del fluido de trabajo a través del orificio de
válvula P.I. hace el intervalo de tiempo extremadamente pequeño, lo
que origina prerequisitos previos necesarios de procesos adiabáticos
durante la descarga de impulso a una magnitud de presión
suficientemente grande aplicada en el P.I.T.
Como puede verse en la figura 6, que representa
el estado de escape de impulso del transductor instantáneo
neumático, objeto de la presente invención, la válvula de escape
está en el estado abierto al final de la carrera de descarga de
impulso. En este estado, la válvula de escape está en estado
completamente abierto. Aquí, la C.P.S. ha atravesado aproximadamente
2/3 de una distancia máxima diseñada desde el cierre de válvula
P.I. libre 3D esférica.
En este estado, el movimiento de la C.P.S. está
alimentado por la presión que permanece en la cámara de impulsión y
por las fuerzas inerciales que afectan a la C.P.S.
El movimiento instantáneo hacia abajo de la
C.P.S. presiona mecánicamente al cierre de la válvula de escape
hacia dentro de la C.P.S. contra el resorte precomprimido y contra
la presión del fluido de trabajo que permanece en la cámara de
impulsión y de ese modo abre el canal de comunicación entre la
cámara de impulsión y la zona de baja presión ambiental que anula la
fuerza F3 al final de la descarga de impulso.
El sentido práctico básico de la invención es
que hay una posibilidad de llevar el sistema cerrado diseñado
compuesto de componentes mecánicos y termodinámicos a un estado
completamente abierto dentro de un intervalo de tiempo
sustancialmente corto por medio de un cambio topológico cardinal
producido dentro de un sistema de este tipo por medio de una
fuerza/energía menor operada externamente e independientemente
entregada a tal sistema por medios electromagnéticos u otros medios
posibles.
Claims (19)
1. Transductor instantáneo neumático,
caracterizado porque comprende, al menos:
una fuente [P] de presión;
una estructura [8b] de pistón compuesto, que
comprende al menos:
- un pistón [54] de impulsión;
- un pistón [50] auxiliar;
- un pistón [49] hueco;
un asiento [19] de válvula P.I. circular móvil
de manera alternativa;
un brazo [60];
un cierre [19] de válvula P.I. libre 3D;
una pluralidad de válvulas [118] de
igualación;
una pluralidad de válvulas [172] de escape;
una pluralidad de válvulas [15] de inicio;
una cámara [62] de pistón hueco;
una cámara [66] de impulsión;
una cámara [63] auxiliar;
una pluralidad de válvulas [12, 13, 14]
unidireccional que comprende, al menos:
- una primera válvula [12] unidireccional,
- una segunda válvula [13] unidireccional, y
- una tercera válvula [14] unidireccional;
una pluralidad de puertos [9, 10, 11] de entrada
de suministro, que comprende, al menos:
- un primer puerto [9] de entrada de suministro,
- un segundo puerto [10] de entrada de suministro,
- un tercer puerto [11] de entrada de suministro;
en el que las cámaras de esfuerzo de PIT
representan una combinación de interior de PIT y una estructura de
pistón compuesto.
2. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la fuente P de
presión está conectada neumáticamente con:
el tercer puerto [11] de entrada de suministro
que está directamente conectado con la cámara [66] de impulsión, a
través de la tercera válvula [14] unidireccional de la cámara [66]
de impulsión, y
el segundo puerto [10] de entrada de suministro
que está directamente conectado con la cámara [63] auxiliar, a
través de la segunda válvula [13] unidireccional de la cámara [63]
auxiliar, y
el primer puerto [9] de entrada de suministro
que está directamente conectado con la cámara [62] de pistón hueco,
a través de la primera válvula [12] unidireccional de la cámara [62]
de pistón hueco.
3. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque las salidas de las
válvulas primera y segunda unidireccionales están conectadas a
través de la válvula [15] de inicio.
\newpage
4. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de pistón
hueco y la cámara auxiliar están conectadas a través de la válvula
de inicio.
5. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de pistón
hueco y la cámara auxiliar están conectadas a través de una
pluralidad de válvulas de inicio montadas en el bastidor reticulado
móvil de manera alternativa.
6. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la cámara [62] de
pistón hueco y la cámara [63] auxiliar están conectadas a través de
la válvula [118] de igualación montada en el pistón auxiliar.
7. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de pistón
hueco y la cámara auxiliar están conectadas a través de una
pluralidad de válvulas de igualación montadas en el pistón auxiliar
anular.
8. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque el brazo [60] de
estructura de pistón compuesto conecta:
el pistón auxiliar [50] con el pistón [54] de
impulsión, y
el grupo formado por el pistón auxiliar [50] y
el pistón [54] de impulsión con el pistón [49] hueco.
9. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado por la cámara [66] de
impulsión conectada con la cámara [62] de pistón hueco por medio de
la válvula [172] de escape que se abre al final de la carrera de
descarga de impulso de C.P.S. En algunas realizaciones más
preferidas múltiples válvulas de escape (pluralidad de válvulas de
escape montadas circunferencialmente en el pistón de impulsión
anular) conectan la cámara [66] de impulsión anular con el puerto
de salida de P.I.T., o con la cámara [62] de pistón hueco al final
de la carrera de descarga de impulso de C.P.S.
10. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende:
un interior de P.I.T. que tiene una forma básica
de tubería o alojamiento autointersecante que tiene al menos dos
autointersecciones que definen tres puertos de entrada de
suministro, un puerto de salida y una vía de paso entre dichos
puertos de entrada de suministro y dicho puerto de salida, y
una válvula instantánea neumática, en lo
sucesivo válvula P.I. que representa una parte integral de P.I.T. y
que bloquea un medio de trabajo a presión dentro del P.I.T. y libera
dicho medio de trabajo a presión desde el P.I.T. a una zona
ambiental,
un asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa que se mueve desde un contacto de sellado con el cierre
de válvula P.I. para poner dicha válvula P.I. en un estado abierto y
que se mueve hacia un contacto de sellado con un cierre de válvula
P.I. para poner dicha válvula P.I. en un estado cerrado,
un cierre de válvula P.I. libre 3D libremente
situado dentro de un interior de P.I.T.,
un tapón de cierre de válvula reticulado que
representa una parte integral del recipiente rígido donde está
asentado un interior de P.I.T. que limita el movimiento paralelo y
lateral libre de dicho cierre de válvula P.I. libre 3D (que es
móvil entre dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa y dicho tapón de cierre de válvula reticulado) y que
garantiza un contacto de sellado y alineamiento axial de dicho
cierre de válvula P.I. libre 3D con dicho asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa cuando dicho asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa presiona dicho cierre de válvula P.I.
libre 3D hacia dicho tapón de cierre de válvula reticulado para
poner dicha válvula P.I. en un estado cerrado y que también
proporciona una vía de paso sin obstáculos para flujo de fluido a
la zona ambiental cuando la válvula P.I. está en un estado
abierto;
en el que dicho tapón de cierre de válvula
reticulado comprende además un cuerpo reticulado con una concavidad
reticulada de una forma que responde a una forma de dicho cierre de
válvula P.I. libre 3D que proporciona alineamiento axial de dicho
cierre de válvula P.I. libre 3D con dicho asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa y proporciona un contacto de superficie
mínimo entre dicho cierre de válvula P.I. libre 3D y dicha
concavidad reticulada en un estado cerrado de dicha válvula P.I. y,
en el que dicho tapón de cierre de válvula reticulado es una parte
integral de dicho interior de válvula P.I. montado en el puerto de
salida de la válvula P.I.
11. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 10, caracterizado porque además comprende una
estructura de pistón compuesto que es móvil de manera alternativa en
dicho interior de P.I.T., en el que se genera y se traslada
mecánicamente energía de interacción intermolecular de fluido a
presión suministrado en dicho interior de P.I.T. a dicho asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa y que presiona dicho
asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa hacia el
contacto de sellado con dicho cierre de válvula P.I. libre 3D y de
ese modo presiona dicho cierre de válvula P.I. libre 3D hacia la
concavidad de dicho tapón de cierre de válvula reticulado para
poner dicha válvula P.I. en un estado cerrado y, que en estados
adecuados de P.I.T. también genera y traslada mecánicamente energía
de interacción intermolecular de fluido a presión para retirar
dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa desde un
contacto de sellado con dicho cierre de válvula P.I. libre 3D para
poner dicha válvula P.I. en un estado abierto y en el que un
movimiento de retorno de dicha estructura de pistón compuesto hacia
la válvula P.I. en estado cerrado se impulsa por un resorte de
retorno o por otros medios.
12. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicación 10, caracterizado porque dicha estructura de
pistón compuesto comprende un cuerpo de una pieza ensamblado a
partir de al menos tres pistones, en el que dos pistones se
ensamblan entre sí y se montan con un tercer pistón por medio de un
brazo y, en el que dicho tercer pistón comprende un cuerpo tubular
ensamblado con dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa y;
en el que cada uno de dichos tres pistones tiene
diferentes áreas de sección transversal y cada uno mantiene una
junta deslizante en dicho interior de P.I.T.
13. Transductor instantáneo neumático, según las
reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque además
comprende un pistón de impulsión que genera energía de fluido a
presión suministrado en dicho interior de P.I.T., traslada dicha
energía a dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa
a través de dicho brazo y retira de manera instantánea dicho asiento
de válvula P.I. móvil de manera alternativa desde un contacto de
sellado con dicho cierre de válvula P.I. libre 3D para poner dicha
válvula P.I. en un estado completamente abierto; y
en el que además dicho pistón de impulsión
comprende un pistón alternativo de dicha estructura de pistón
compuesto en el que una posición de dicho pistón de impulsión
mantiene una cámara de impulsión de esfuerzo en dicho interior de
P.I.T. que tiene un volumen variable en un movimiento alternativo
de C.P.S.
14. Transductor instantáneo neumático, según las
reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque además
comprende un pistón auxiliar que genera energía de fluido a presión,
traslada dicha energía a dicho asiento de válvula P.I. móvil de
manera alternativa a través de dicho brazo y ejerce un esfuerzo
estático sobre la junta de conexión entre dicho asiento de válvula
P.I. móvil de manera alternativa y dicho cierre de válvula P.I.
libre 3D para garantizar un estado cerrado de la válvula P.I.; y
en el que además dicho pistón auxiliar comprende
un pistón alternativo de dicha estructura de pistón compuesto en el
que dicho pistón auxiliar mantiene una cámara de pistón auxiliar de
esfuerzo en dicho interior de P.I.T. que tiene volumen variable en
un movimiento alternativo de C.P.S.
15. Transductor instantáneo neumático, según las
reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque comprende
además un pistón hueco que proporciona una vía de paso de fluido
desde dicho interior de P.I.T. a un orificio de válvula P.I. cuando
dicha válvula P.I. está en un estado abierto y en el que dicho
pistón hueco produce a dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa una fuerza resultante generada por dicha estructura de
pistón compuesto en todos los estados de dicha válvula P.I. para
poner dicha válvula P.I. en un estado cerrado y en un estado
abierto; y
en el que dicho pistón hueco además comprende un
cuerpo tubular móvil de manera alternativa con un puerto de entrada
y un puerto de salida en el que dicho puerto de salida comprende
dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa y dicho
puerto de entrada orientado hacia alojamientos internos del
interior de dicha válvula P.I., en el que dicho pistón hueco
comprende un pistón alternativo de dicha estructura de pistón
compuesto en el que una posición de dicho pistón hueco en dicho
interior de P.I.T. mantiene cerrada la cámara de pistón hueco de
esfuerzo cuando dicha válvula P.I. está en un estado cerrado.
16. Transductor instantáneo neumático, según las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque además
comprende:
una válvula de inicio que está controlada de
manera independiente mediante una fuerza externa y que en su estado
abierto inicialmente mantiene un canal de agregación inicial entre
dicha cámara de pistón auxiliar y dicha cámara de pistón hueco que
de manera instantánea cambia un estado de dicha válvula P.I. y que
origina un movimiento instantáneo paralelo de dicho asiento de
válvula P.I. móvil de manera alternativa desde un contacto de
sellado con dicho cierre de válvula P.I. libre 3D y; en el que una
apertura inicial de dicha válvula de inicio se impulsa mediante una
fuerza externa insignificante;
un iniciador que se controla de manera
independiente mediante fuerza externa de cualquier naturaleza o por
medios electromagnéticos y que proporciona un movimiento inicial
insignificante de asiento de válvula de inicio para poner dicha
válvula de inicio en un estado abierto y para poner dicha válvula
P.I. en un estado abierto, por el que un iniciador que comprende un
bastidor reticulado móvil de manera alternativa que mantiene una
junta deslizante con dicho interior de P.I.T. estacionario tiene
dicho asiento de válvula de inicio montado en dicho bastidor
reticulado móvil de manera alternativa; en el que dicho movimiento
de dicho iniciador se impulsa mediante una fuerza externa
insignificante y en el que el movimiento de dicha válvula de inicio
hacia su estado cerrado se impulsa mediante el resorte de retorno
de iniciador, o por cualesquiera otros medios;
una válvula de igualación que de manera
simultánea con la aparición de dicho canal de agregación inicial
entre dicha cámara de pistón auxiliar y dicha cámara de pistón hueco
iguala automáticamente la cantidad de presión en dichas dos cámaras
manteniendo automáticamente una vía de paso de flujo entre dichas
dos cámaras que es simultáneo e igual a una vía de paso de flujo a
través de una holgura entre dicho cierre de válvula de P.I. libre
3D y dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa en
todas las fases de apertura de la válvula P.I. y, que garantiza un
movimiento sin obstáculos de dicho asiento de válvula P.I. móvil de
manera alternativa desde un contacto de sellado con dicho cierre de
válvula P.I. libre 3D y; en el que dicha válvula de igualación se
activa hasta su estado abierto de manera simultánea con y por medio
de la aparición de la apertura inicial de dicha válvula de inicio y
en el que la apertura de dicha válvula de igualación se impulsa por
interacción intermolecular de fluido a presión suministrado en
dicho interior de P.I.T. (en particular, por presión suministrada a
dicha cámara de impulsión ) y en el que el cierre de dicha válvula
de igualación se impulsa por medios de resorte y; en el que dicha
válvula de igualación está montada en dicho pistón auxiliar de
dicha estructura de pistón compuesto.
17. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque comprende
además una boquilla de aceleración de flujo móvil de manera
alternativa (en lo sucesivo denominada como la R.M.F.A.N.) que
tiene Índice de Mach variable automáticamente durante la apertura
de un orificio de válvula P.I. que proporciona una aceleración de
flujo de fluido sobre velocidad supersónica antes de pasar a través
de un orificio de válvula P.I. y que es móvil contra un flujo de
fluido que pasa desde dicho interior de P.I.T. con la velocidad
igual a la velocidad de dicho flujo de fluido;
en el que dicha R.M.F.A.N. genera dos ondas de
choque que se mueven en una dirección que tienen significativamente
diferentes velocidades que originan una colisión de dichas ondas de
choque y un calentamiento instantáneo de una parte de fluido
situado entre dichas ondas de choque durante la colisión.
18. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicaciones 11 a 17, caracterizado porque además
comprende unas proporciones básicas de áreas de sección transversal
de dicha estructura de pistón compuesto:
a. en el que un área de sección transversal
total de dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa
y dicha área de sección transversal de dicho pistón de impulsión es
inferior a dicha área transversal de sección transversal de dicho
pistón auxiliar para garantizar un contacto de sellado entre dicho
asiento de válvula P.I. móvil de manera alternativa y dicho cierre
de válvula de P.I. libre 3D, y
b. en el que un área transversal de sección
transversal total de dicho asiento de válvula de igualación es
inferior a dicha área transversal de sección transversal de dicho
pistón de impulsión para proporcionar movimiento sin obstáculos de
estructura de pistón compuesto y dicho asiento de válvula P.I.
móvil de manera alternativa desde un contacto de sellado con dicho
cierre de válvula de P.I. libre 3D para poner dicha válvula P.I. en
un estado abierto, y
c. en el que dicha área transversal de sección
transversal de dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa es inferior a un área transversal de sección transversal
de dicho asiento de válvula de igualación para mantener un flujo de
fluido igual a través de un orificio de válvula P.I. y dicho
orificio de válvula de igualación
d. en el que dicha área transversal de sección
transversal de dicho asiento de válvula P.I. móvil de manera
alternativa es inferior a dicha área transversal de sección
transversal de dicho pistón de impulsión.
19. Transductor instantáneo neumático, según la
reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque además
comprende una válvula de escape que proporciona un escape de impulso
automático de fluido a presión desde dicha cámara de impulsión al
final de la descarga de impulso antes del final de una carrera de
dicha estructura de pistón compuesto y dicho iniciador para mantener
una caída de presión en dicha cámara de impulsión para garantizar
un movimiento de retorno de dicha estructura de pistón compuesto y
movimiento de retorno de dicho asiento de válvula P.I. móvil de
manera alternativa hacia dicho cierre de válvula de P.I. libre 3D
para mantener un estado cerrado de dicha válvula P.I. después de la
descarga de impulso.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100215 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2332969 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110503 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180924 |