PT103513B - Máquina de transformação de energia utilizando fluidos pressurizados - Google Patents

Abstract

O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UMA MÁQUINA DE TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA UTILIZANDO FLUIDOS PRESSURIZADOS, OBEDECENDO À LEI DE DALTON E AO PRINCÍPIO DE PASCAL, CARACTERIZADA POR UTILIZAR UM PISTON/VENTURI REVERSÍVEL (5), QUE MANTÉM O VOLUME DO VASO PRINCIPAL (3) CONSTANTE, PRESSURIZANDO O GÁS NO MOVIMENTO DESCENDENTE E, NO MOVIMENTO ASCENDENTE LARGANDO O FLUIDO NO VASO PRINCIPAL. A UTILIZAÇÃO DE UM FLUIDO PRESSURIZADO PARA TRANSPORTAR O FLUIDO DE TRABALHO PARA O PISTON (4) ATRAVÉS DOS VENTURIS (23,26,38), O ARMAZENAMENTO DE FLUIDO DE TRABALHO (14) E A UTILIZAÇÃO DE UM CIRCUITO DE GÁS PRESSURIZADO, SÃO OUTRAS DAS CARACTERÍSTICAS DA MÁQUINA PROPOSTA NESTA PETIÇÃO. A EFICIÊNCIA DA MÁQUINA PROPOSTA DEPENDE DAS PRESSÕES PRÉ-DEFINIDAS DE TRABALHO, DA EFICIÊNCIA DOS MOTORES E TURBINAS UTILIZADOS, E DA QUANTIDADE DE ENERGIA UTILIZADA NA TRANSPORTAÇÃO DOS FLUIDOS.

Description

Máquina de transformação de energia utilizando fluidos pressurizados A realização de trabalho através de um fluido pressurizado por um gás utilizando o principio de Dalton, é comum, por exemplo, nos foguetes de água utilizados em competições nas escolas. A manutenção da massa e da pressão de um gás dentro de um vaso, e o retorno do fluido que realizou trabalho ao mesmo vaso pressurizado, criam um ciclo fechado de produção de energia. 0 ciclo de Rankine, que utiliza vapor de água para produzir trabalho, utiliza uma bomba de pressão aliada ao trabalho de injectores/compressores, accionados pelo próprio vapor, para fechar o ciclo. A máquina apresentada nesta petição tem a particularidade de utilizar um vaso de trabalho, em concordância com a premissa de Dalton: pressão total de um vaso fechado é igual à soma das pressões individuais nele contidas".

Utilizando um fluido ou gás de menor densidade que a densidade do fluido motor, consegue-se, por gravidade, uma separação dos mesmos dentro de um vaso. A compressibilidade dos gases possibilita assim um aumento da pressão total de um vaso, proporcional ao aumento da pressão do gás, tornando-o num "vaso de trabalho". A pressão de salda do fluido de trabalho (19) depende da pressão inicial do gás, limitado somente pela resistência dos materiais utilizados. A Máquina apresentada nesta petição de patente utiliza um compressor (20) e uma bomba de pressão (21), movidos por uma força motriz não referenciada, podendo ser qualquer forma de energia, para manter a pressão necessária para realizar trabalho. A particularidade, de usar um vaso principal de trabalho (3) com um volume maior que a massa motriz necessária para realizar o trabalho principal, possibilita a utilização de quantidade extra do fluido de alta pressão como motor no retorno do fluido ao vaso pressurizado. O trabalho para repor o fluido no vaso principal (3, pode ser efectuado, por um ou pela combinação de qualquer dos seguintes métodos: - Bomba de pressão (21) - Injectores/compressores (23,26,38) - Piston/venturi (5) A caracteristica principal desta máquina reside na utilização de um piston/venturi reversível (5) fabricado em duas partes móveis conforme mostra a fig.5. Quando na posição de fechado, transforma-se num piston, (fig.l). Quando aberto, transforma-se num Venturi, (fig.4). A construção do piston/venturi reversível, não é limitada à forma mostrada nas figuras podendo ter outras formas. O piston/venturi reversivel (5), movido pelo fluido motor, mantém a pressão constante no vaso principal. O movimento descendente do piston/venturi fechado (funcionando como piston) mantém constante o volume no vaso de trabalho, comprimindo o gás. Na outra câmara do cilindro (2), e no mesmo movimento, o piston aspira o fluido, após realizar trabalho. No movimento ascendente(funcionando como venturi ), (fig.4), o fluido aspirado pelo piston/venturi no movimento anterior (o qual é mais denso que o gás), ocupa o espaço deixado livre pelo fluido que realizou trabalho, (funcionando como venturi) A forma de venturi, em que se transforma o piston/venturi depois de se dividir, facilita o seu movimento ascendente através do fluido, cortando-o. O fluido, por sua vez, acelera devido à sua passagem pelo venturi, num movimento descendente empurrado pelo gás que sobe para a parte superior do cilindro.

Na transmissão de energia, através de êmbolos mecânicos, utilizando energia hidráulica motora, a força final exercida é proporcional à superfície de contacto entre os dois meios de transmissão e à pressão de trabalho utilizada. O cilindro (1) e o piston(4) são caracterizados por servirem de motor para o movimento do piston/venturi (5) , de acordo com o principio de Pascal (prensa hidráulica). O acumulador (14) tem a função de armazenar fluido de trabalho pressurizado pelo vaso principal e pela bomba de pressão (51), para estabilizar as pressões internas do sistema.

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Uma extensão do acumulador, em reservatórios colocados no solo, na água, ou em outro meio, pode ser utilizada para armazenar energia para ser utilizada quando a força motriz principal diminuir ou for inexistente.

Depois de estabilizadas as pressões que foram pré-definidas para o sistema funcionar, através do compressor e bombas de pressão, a máquina transforma a energia potencial do sistema, (pressão do fluido mais denso), em energia cinética ou outra energia de trabalho. A máquina proposta pode ser constituída por um ou vários vasos de trabalho, por um ou vários cilindros e pistons, dispostos em qualquer posição. A tubagem, válvulas e aparelhos, de medida, de abertura e fecho, de segurança, de informação, de controlo ou outros, assim como os materiais a utilizar na sua construção devem ser os mais adequados e utilizados dentro do dominio actual da técnica, não estando limitados nesta petição.

No parágrafo seguinte procedemos à explicação das figuras, em detalhe, mostrando o funcionamento da máquina, sem carácter limitativo e a titulo exemplificativo, por meio de uma sua forma de realização preferida. A figura 1 mostra a máquina completa, podendo ser construída de várias formas geométricas, sendo a utilização de cilindros a mais apropriada. A figura 2 mostra o pormenor A da figura 1. A figura 3 mostra o pormenor B e C da figura 1. A figura 4 mostra o sistema com o piston/venturi aberto no movimento ascendente, deixando o fluido no vaso principal. A figura 5 mostra as duas partes do piston/venturi. 1 - Cilindro com piston (4) , accionado pelo fluido de trabalho que provém do vaso principal (3) através da tubagem (12). 2 - Cilindro de transição onde funciona o piston/venturi (5) movido pelo veio (6) 3 - Vaso principal que contém um fluido de trabalho mais denso e um gás previamente pressurizado. A pressão total do vaso é igual à soma das pressões dos fluidos nele contidos. 4 - Piston, accionado no movimento descendente pelo fluido que entra na parte superior através da válvula (36) e ajudado pelo fluido que sai da parte inferior do cilindro através da válvula (34), criando uma depressão na câmara inferior.

No movimento ascendente, as válvulas (33,34,35,36) revertem ficando a câmara inferior pressurizada e a câmara superior despressurizada. 5 - Piston/venturi fixo ao piston (4) através do veio (6). Peça caracterizada por ser fabricado em duas partes móveis. A parte superior, fixa ao veio (6) caracterizada por ter aberturas na forma de venturi. Aberturas que podem ser singulares, ou ao longo do cilindro, em numero variável, com faces redondas ou planas. A figura 1 mostra, mas não condiciona esta petição, um piston com aberturas cónicas, equicêntricas e com comprimento igual a um quarto do diâmetro do piston, ao longo do perímetro do mesmo. A parte inferior móvel, casa nas aberturas da parte superior vedando-as. 0 veio da peça inferior trabalha como um piston dentro do veio (6), accionado pelo fluido através do tubo flexível (7) para acionar a abertura e fecho do piston/venturi. 6 - Veio oco ligando o piston (1) ao piston/venturi. A parte inferior serve de cilindro para o veio de suporte da parte inferior do piston/venturi. 7 - Tubo hidráulico flexível para acionar o veio de suporte da parte inferior do piston/venturi. 8,9- Mola amortecedor para auxiliar a mudança de direcção do piston (1). 10 - Sensor de informação de limite máximo superior do piston (1). Acciona as válvulas (33,34,35,36). 11 - Sensor de informação de limite máximo inferior do piston (1). Acciona as válvulas (33,34,35,36). 12 - Tubagem hidráulica de alta pressão 13 - Tubagem de gás alta pressão. 14 - Acumulador de fluido de trabalho com bexiga de gás para estabilizar e manter a pressão no cilindro (1)igual á do cilindro (3) . 15 - Nível alto do fluido de trabalho. Função de informação e controle. 16 - Nível médio do informação e controle. fluido de trabalho. Função de 17 - Nível baixo do informação e controle. fluido de trabalho. Função de 18 - Tomadas de fluido de extraordinária. trabalho para utilização 19 - Saída de fluido para realizar trabalho principal 20 - Entrada de gás comprimido. 21 - Entrada de fluido, a baixa pressão, após realizar trabalho. 22 - Válvula de retenção. 23 - Venturi compressor acionado pelo fluido motor proveniente do vaso principal e com a função de aumentar a pressão do fluido primário proveniente de (21) . 24 - Dispositivo de monitorização de presença de gás na parte superior do cilindro (2) 25 - Válvula na tubagem de gás comprimido, controlada por (24) com a função de aspirar o gás na parte superior do cilindro (2) 26 - Venturi compressor accionado pelo fluido motor proveniente do vaso principal e com a função de aumentar a pressão do fluido primário proveniente de (21) . 27 - Válvula de retenção 28 - Válvula de passagem. Controla o fluxo de fluido de trabalho. 29 - Válvula de retenção 30 - Válvula de passagem do acumulador 31 - Válvula de passagem do fluido de trabalho para o venturi compressor (38) 32 - Válvula de retenção

33 - Válvula de passagem do fluido de trabalho para o cilindro (1) . Abre e fecha a sucção da parte inferior do cilindro (1) 34 - Válvula de passagem do fluido de trabalho para o cilindro (1) . Abre e fecha a pressurização da parte inferior do cilindro (1) 35 - Válvula de passagem do fluido de trabalho para o cilindro (1). Abre e fecha a pressurização da parte superior do cilindro (1) 36 - Válvula de passagem do fluido de trabalho para o cilindro (l) . Abre e fecha a sucção da parte do cilindro (1) 37 - Válvula de retenção 38 - Venturi compressor accionado pelo fluido motor proveniente do vaso de trabalho e com a função de retirar o fluido de trabalho do cilindro (1) por sucção 39 - Válvula de retenção 40 - Venturi compressor accionado pelo gás pressurizado e com a função de retirar o gás acumulado na parte superior do cilindro (2) 41 - Válvula de passagem de gás para a bexiga do acumulador *14) 42 - Válvula de retenção 43 - Válvula de passagem de gás para o venturi (40) 4 4 - Válvula de passagem de gás para o vaso de trabalho para manter a massa e a pressão de gás pressurizado constante 45 - Válvula de passagem do fluido de trabalho para o cilindro (1) e venturis (23,26,38) do circuito 46 - Válvula de passagem do fluido para efectuar trabalho principal 4 7 - Câmara de pressão dentro do veio (6) com a função abrir e fechar o piston/venturi (5) 4 8 - Parte superior do piston/venturi visto de cima e de frente 4 9 - Parte inferior do piston/venturi visto de cima e de frente 50 - Veio de suporte da parte inferior do piston/venturi 51 - Bomba de pressão para manter a pressão no acumulador (14) 52 - Válvula de passagem do fluido de trabalho para o venturi (23)

Lisboa, 18 de Junho de 2006

Claims (9)

1- Máquina de transformação de energia utilizando fluidos pressurizados, caracterizada por utilizar um vaso (3) contendo fluidos e gases para realizar trabalho, um piston/venturi (5) dentro de um cilindro (2) , movido pelo veio (6), que utiliza fluido armazenado no acumulador (14), proveniente do vaso principal (3), para pressurização das câmaras do cilindro (1) e dos venturis (23,26,38), com a função de mover o piston (4), e introduzir fluido no vaso principal (3), e com um circuito de gás comprimido(B) para manter as pressões.

2- Modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar fluidos e gases pressurizados num vaso principal (3)

3- Modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar parte do fluido pressurizado no vaso principal (3) para realizar trabalho no cilindro (1) e nos venturis rm titi#} *

4- Modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar um piston/venturi (5) fabricado em duas partes, parte superior (48), parte inferior (49), interligadas pelo veio/ piston (50) que casam completamente vedando as aberturas da parte superior e que trabalha dentro do cilindro (2).

5- Modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar fluido hidráulico para abrir e fechar o dito piston/venturi (5) na câmara de compressão (47) movendo o veio/piston (50), transportado pelo tubo flexivel (7), dentro do veio (6).

6- Modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar um piston(4)para mover o dito piston/venturi(5)

7- Modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar duas molas fixas ao piston(4), para amortecer e acelerar a mudança de direção do dito piston(4)

8- Modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar injectores/venturis (23,26,38,40) como compressores nas diferentes tubagens (12,13)

9- modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar um vaso com bexiga (14) para armazenar o fluido proveniente do vaso principal(3) 10- modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar válvulas de retenção nas diferentes tubagens para restringir a direcção dos fluidos e gases. 11- modelo de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por utilizar um detector de gás (24) que controla a válvula (25) para manter a parte superior do cilindro (2) somente com fluido. Lisboa, 18 de Junho de 2006