| WO2009030793A1 | 2009-03-12 |
| US20130121862A1 | 2013-05-16 | |||
| CL2014002270A1 | 2014-11-28 | |||
| US20120128506A1 | 2012-05-24 | |||
| GB1359821A | 1974-07-10 | |||
| US6540490B1 | 2003-04-01 | |||
| US4895497A | 1990-01-23 |
| PLIEGO DE REIVINDICACIONES 1. - Cámaras concéntricas (10, 11 , 12, .. n) enumeradas desde la más externa; 10, a la mas interna n; que se alimentan de un gas o líquido a presión, en medio de las cuales van multiplicadores de presión simples, cada uno está formado por dos cilindros y émbolos (21 , 22) unidos de manera que ambos cilindros-émbolos se abren o se cierran simultáneamente; de manera que uno hace de motor neumático (21 ), que descarga a baja presión; interconectado al otro que hace de compresor, que descarga a alta presión CARACTERIZADAS; porque los multiplicadores de presión simples, que se alojan en distintas cámaras concéntricas, van aumentando la presión hasta el nivel que se desee; se inyecta desde el exterior gas o líquido a presión P1 a la cámara 1 ; cuando alcanza P1 en el interior de cámara 1, lo toma el primer multiplicador simple y lo divide en dos flujos; a uno le aumenta la presión a P2 y lo aloja en cámara 2 con la energía que le quita presión al otro flujo que sale al exterior disminuyendo la presión a P0; cuando alcanza la presión P2 al interior de cámara 2, un segundo multiplicador toma una parte y lo inyecta a cámara 3 hasta P3, con la energía que elimina la otra parte, a menor presión P1 a cámaral ; así llegamos después de n-1 multiplicadores, a Pn en cámara n; donde se puede calentar mas el fluido mediante calentador eléctrico o puede dejarse enfriar hasta temperatura ambiente para luego descomprimirlo un poco para bajar la temperatura; que cada cámara puede ser un conjunto de subcámaras que no tiene multiplicador entre medios, que se montan para que tengan un efecto similar a la distribución de esfuerzos al interior del material de las subcámaras, al del zunchado o unión por interferencia; o continuar el fluido corriendo por un múltitubo, hasta que se encuentra con válvula especial que acelera el fluido y le baja la presión constituyéndose por ejemplo en cortadora por chorro de fluido. 2. - Cámaras concéntricas (11 , 12, 13, .. n) enumeradas desde la más externa; 10, a la mas interna n; que se alimentan de un gas o líquido a presión, en medio de las cuales van multiplicadores de presión simples, cada uno está formado por dos cilindros y émbolos (21 , 22) unidos de manera que ambos cilindros-émbolos se abren o se cierran simultáneamente; de manera que uno hace de motor neumático (21 ) que descarga a baja presión; interconectado al otro que hace de compresor (22), que descarga a alta presión CARACTERIZADAS; porque comienza a cargar el fluido que entra a la multicámara a través de la válvula VIM 1 , y por las válvulas de retención que unen las cámaras pasa a todas las cámaras, hasta que todo el sistema al interior de cámara 1 llegue a una presión P1 y cambia de posición la válvula VIM 1 , de manera que el fluido comienza a ingresar al cilindro motor del primer multiplicador; simultáneamente comienza a ingresar fluido a través de una válvula de retención desde la primera cámara, hacia el cilindro compresor o bomba; cuando están llenos ambos cilindros, se abre la válvula VEM 1 del cilindro motor y conecta con el exterior al fluido que estaba a presión P1 y simultáneamente comienza a actuar el cilindro compresor o bomba, ingresando el fluido a mayor o igual a presión que P1 dentro de la cámara 2, a través de una válvulas VR; la presión al interior de cámara 1 ha bajado porque elimino dos cilindradas una a menor presión hacia afuera y la otra hacia adentro a la cámara 2; de manera que cambia de posición la válvula VIM 1 , no permitiendo que la próxima cilindrada vaya al multiplicador 1 hasta que suba nuevamente la presión de la cámara 1 a P1 ; envío una nueva cilindrada desde el exterior, para hacer que la presión llegue a P1 , cambiar la válvula VIM 1 , permitiendo que ingrese fluido al motor de multiplicador 1 nuevamente y simultáneamente al cilindro compresor o bomba desde la propia cámara ; y que cuando se llenan ambos cilindros va una segunda cilindrada a la cámara 2 y otra cilindrada hacia afuera; nuevamente cambia de posición la válvula VIM 1 no permitiendo el acceso al cilindro motor hasta que se recupere la presión P1 y vuelve a iniciarse la tercera cilindrada a la cámara 2; de manera análoga llegan más cilindradas a la cámara 2 hasta que llega a presión P2, y cambia la posición de la válvula VIM 2 de la cámara 2 que abre para que ingrese el fluido a multiplicador simple 2 para acceder a cámara 3, y el cilindro motor descargar a la cámara 1 , bajó levemente la presión P2 de la cámara 2, de manera que tiene que venir un segunda cilindrada del multiplicador de presión 1 , para recuperar P2, cambiar la VIM 2 y empezar a expandirse el multiplicador de presión simple 2, para finalmente ingresar la segunda cilindrada a la cámara 3; de la misma manera el multiplicador de presión simple i, actúa solo cuando la presión al interior de la cámara i es Pi o mayor, de otra manera permanece cerrado y el fluido a presión con que alimenta la cámara i se va afuera del multiplicador simple i aumentando la presión hasta hacerla igual o superior a Pi; así llegamos a obtener Pn en la cámara n. 3. - Cámaras concéntricas (11 , 12, 13, .. n) enumeradas desde la más externa; 10, a la mas interna n; que se alimentan de un gas o líquido a presión, en medio de las cuales van multiplicadores de presión simples, cada uno está formado por dos cilindros y émbolos (21, 22) unidos de manera que ambos cilindros-émbolos se abren o se cierran simultáneamente; de manera que uno hace de motor neumático (21) que descarga a baja presión; interconectado al otro que hace de compresor (22), que descarga a alta presión CARACTERIZADAS; porque la cámara i cualquiera, en que tiene un multiplicador simple (31) antes de la cámara i y se alimenta de él, y después otro multiplicador simple (32) al interior de cámara i, salvo que sea la última cámara interna; que está conectado a cámara i+1 (33) al interior de cámara i, puede ser una cámara simple, o una cámara de cilindros zunchados o unidos por interferencia, o estar constituida por varias sub cámaras (ij, dibujo 300), con válvulas que le permiten regular fluido a presión entre cada par de subcámaras y comportarse como si fueran varias subcámaras unidas por interferencia; porque ingresa el fluido proveniente del multiplicador simple i-1 anterior o desde el exterior, y empieza a subir la presión a valores superiores a Pi-1 , y comienzan a llenar las subcámaras (ij) a Pi1 , Pi2, , Pik, a través de válvulas retención reguladas VRRk, hasta que cámara i llega a Pi y comienza a actuar el multiplicador simple i (32) o estamos en la última cámara; porque la cámara puede tener parte de la pared que es simple, zunchada o múltiple, aceptando fluido a presión con sus respectivas válvulas de retención reguladas VRR. |
Campo del Invento
Existe el mecanismo llamado multiplicador o intensificador de presión de un gas o líquido, que permite a un flujo que va a una determinada presión, dividirlo en dos flujos uno queda a mayor presión y otro a menor presión. No necesita energía externa porque la mayor energía por unidad de fluido que necesita el flujo que envía a mayor presión, la obtiene del otro flujo que envía a menor presión.
Actualmente se usan en redes de vapor que está en una fábrica, que necesita presión de vapor de agua para distintos procesos generados en una caldera; o redes de aire que se genera en una planta en distintas aplicaciones en herramientas neumáticas o procesos; o en redes hidráulicas que eventualmente atiende un equipo que necesita mayor presión a la que mantiene almacenada para distintos equipos.
En algunas ocasiones, por un momento al menos, habrá un equipo que necesite mayor presión de la que está almacenada y en esta ocasión se puede utilizar un multiplicador de presión, que entrega el fluido a una presión mayor a la que está generando el compresor, caldera o bomba, de inmediato, sin necesidad de que variar las condiciones de generación.
Pero si necesitamos una presión mayor aun, que supera la utilización de un multiplicador de presión de los hasta ahora conocidos, aplicamos el multiplicador de ultra alta presión isostática; que es un conjunto de multiplicadores de presión súper simples, montados en una multicámara a distintos niveles de presión, "anidados" de modo que uno tiene como el ingreso del fluido la descarga del que le precede, en la cámara siguiente más interna, de modo que puede producir una presión superior a la tensión de ruptura del propio material con que está construido.
El campo del invento entonces se ve ampliado a dispositivos que necesiten usar más de un multiplicador montados "anidados", porque necesitan ultra alta presión, que no tienen manera de generarla. No es relevante el caudal, sino más bien la ultra alta presión, que le bastan solo algunos centímetros cúbicos por segundo; por ejemplo en sinterizados a ultra alta presión isostática.
Descripción del estado de la técnica
La técnica como está actualmente, se ha inventado el multiplicador de presión, que se usa como una manera de usar mayor presión de la que disponemos, en una caldera, o un compresor o bomba, que alimenta a más de un equipo. Se genera en un multiplicador de presión como el de marca INPRONE o SMC CORPORATION por dar algunas marcas. Los multiplicadores existentes actúan solo en ambiente a presión atmosférica o relativamente baja, aislado de otro que puede servir de fuente o estar en serie, de manera que se alimenta a mayor presión otro multiplicador que crea mayor presión aun, para alimentar a más alta presión. Pero no anidados o sumergidos a mayor presión. No necesita o usa cámaras para su funcionamiento.
Los multiplicadores de presión tienen un ducto que se divide en dos, por donde la ingresa el fluido a una presión de ingreso y dos descargas una por donde sale el fluido a baja presión, y la otra por donde sale el fluido a alta presión. El cilindro pistón que baja la presión al fluido, está haciendo trabajo en el otro cilindro pistón que aumenta su presión.
Se puede conectar en "serie" varios multiplicadores, de manera que el flujo de descarga a mayor presión de un primer multiplicador, va a hacer el flujo de entrada del segundo multiplicador, de manera que la descarga que va a mayor presión del segundo multiplicador entrega mayor presión aun.
Pero esta conexión en "serie" de los multiplicadores, es por el lado de la presión que genera, no por las descargas a menor presión. El multiplicador que está a mayor presión de alimentación sigue estando en el mismo ambiente del primer multiplicador.
Los multiplicadores de presión existentes, no pueden montarse anidados, porque no tiene cámaras ni funciona en estados alternativos que se ingresa fluido a presión en un momento que no está entregando fluido a presión, y cuando está entregando fluido a mayor presión también está entregando fluido a menor presión.
El multiplicador de ultra alta presión, van multiplicadores simples, "anidados" donde uno está dentro de otro o tiene la presión del otro en el exterior. La descarga de un multiplicador simple es la alimentación del multiplicador que le antecede, salvo que sea el primero.
Breve descripción de la invención
El multiplicador de ultra alta presión es un mecanismo que usa más de un multiplicador de presión simple, montados de manera especial dentro de una multicámara; de manera que el primer multiplicador, al interior de una cámara 1 , permite tomar un gas o líquido a presión P1 y levantar la presión a una parte a P2; y lo inyecta a cámara 2; luego lo toma un segundo multiplicador simple y permite aumentar la presión a P3 a una parte del gas o líquido y alojarlo en cámara 3, que está dentro de la cámara 2; y así seguir con un nuevo multiplicador simple que levanta a P4 y lo aloja en cámara 4, y así hasta levantar presión hasta Pn.
Cada multiplicador simple, tomemos un i— que puede ser cualquiera 1 , 2, 3,.n — está dentro de una cámara i, rodeada por las cámaras 1 hasta la cámara i-1 , se llena con el fluido proveniente de la cámara i-1 , pero a presión Pi. Elimina a menor presión Pi-1 a la cámara i-1 ; e inyecta a Pi+1 a la cámara i+1 , simultáneamente. Con la energía que libera la parte del flujo que va a menor presión, le aumenta la energía a la parte del flujo que va a mayor presión.
Con el gas o líquido a Pn, que se obtiene al interior de cámara n, se puede hacer sinterizados a ultra alta presión isostática, para lo cual se requiere un calentador por resistencia eléctrica. Como un sistema HIP Hot Isostatic Pressure pero a ultra alta presión, mucho más alta que la presión que se logra en el sistema HIP.
Notar que el sistema no necesita más que la energía externa del gas o líquido a presión P1 , para levantar la presión hasta Pn. La energía que requiere para levantar presión desde Pi a Pi+1 , la obtiene del mismo gas o líquido que está a Pi, al bajar la presión a Pi-1 , tal como el multiplicador de presión existente.
La diferencia de presión en el acceso al multiplicador de ultra alta presión P1 , que le suministramos del exterior, con la presión P 0 que la devuelve, es la energía que se va ingresando desde etapa 1 hasta la n.
Es un multiplicador de ultra alta presión que se va a usar en distintos procesos, que hasta hoy hacen científicos que trabajan la ultra alta presión en la Celda del Yunque de Diamante. Con el multiplicador se hace más de tres veces la ultra alta presión isostática que logran hoy por método HIP, Hot Isostatic Pressure, o CIP; Could isostatic Pressure, que se usa en la industria.
Es posible hacer ultra alta presión isostática y por medio de ella hacer elementos sinterizados de carburo de tungsteno, carburo de titanio, nitruro de boro, etc., que no es posible hacer hoy día. Así como sinterizados a ultra alta presión es posible industrializar mucho de las investigaciones hechas en la Celda del Yunque de Diamante que abarcan ciencia de los materiales, fármacos, geología, biología, etc., y que hoy se hace y queda como investigación básica.
La presente invención es una innovación disruptiva, porque permite hacer de nuevos materiales piezas que no se podía hacer de la industria aeroespacial, automóviles y maquinarias, herramientas, armamento, etc., hacer ultra alta presión en el uso para alimentos esterilizados sin recurrir a la temperatura, en la maquinaria para corte de materiales como acero, y un sin número de nuevas aplicaciones que se han experimentado en la celda del yunque de diamante.
Breve descripción de los dibujos
Figura 1 : Una multicámara formada por cámaras 10, 11 , 12... No se dibujó tapas y contratapas que facilitan la carga y descarga de la multicámara.
Figura 2: Un multiplicador de presión simple, pero que puede funcionar con ultra alta presión externamente. Puede estar constituido por dos piezas similares que son dos cilindros émbolos. O los dos cilindros y los dos émbolos unidos rígidamente. Figura 3: Una cámara compuesta por subcámaras, que se comporta como si fueran unidas por interferencia. No van unidas, sino solo con una válvula de retención regulada que permite mantener un diferencial de presión en cada subcámara.
Figura 4: Multicámara de ultra alta presión de un gas o líquido.
Descripción detallada de la invención
El multiplicador simple son dos cilindros con sus respectivos émbolos o pistones, unidos émbolo con émbolo y cilindro con cilindro rígidamente o émbolos y cilindros unidos rígidamente, de manera que a ambos cilindros les ingresa fluido a la misma presión como se muestra en la figura 200, y descargan a menor presión un cilindro que lo llamamos motor y a mayor presión el otro cilindro compresor o bomba.
Actúa alternativamente, cuando les está ingresando fluido al cilindro motor y al cilindro compresor o bomba, no están entregando, están en carrera de expansión ambos cilindros y cuando empiezan a entregar o vaciarse ambos cilindros, no les está entrando.
El multiplicador de ultra alta presión, figura 4, es un mecanismo que usa más de un multiplicador de presión simple, montados de manera especial, "anidados" en una multicámara, de manera que la presión P1 con que se alimenta el primer multiplicador, queda al interior de la cámara 1 , por fuera o alrededor del primer multiplicador, el que a su vez inyecta parte del fluido a presión P2 en la cámara 2, que está también dentro de la cámara 1 ; y deja otra parte del fluido a presión P0, afuera de la cámara 1.
El multiplicador de presión simple 1 , actúa solo cuando la presión al interior de la cámara 1 es P1 o mayor, de otra manera permanece cerrado y el fluido a presión con que alimenta la cámara 1 , se va afuera del multiplicador simple 1 aumentando la presión hasta hacerla igual o superior a P1.
De la misma manera el multiplicador de presión simple i, actúa solo cuando la presión al interior de la cámara i es Pi o mayor, de otra manera permanece cerrado y el fluido a presión con que alimenta la cámara i se va afuera del multiplicador simple i, aumentando la presión hasta hacerla igual o superior a Pi.
Entonces la presión P2 con que se alimenta al segundo multiplicador, queda al interior de la cámara 2, alrededor del multiplicador 2, el que a su vez inyecta parte del fluido a presión P3 en la cámara 3, que está dentro de la cámara 2; y deja otra parte del fluido a presión P1 , en la cámara 1 fuera de la cámara2.
La presión P3 con que se alimenta al tercer multiplicador, queda al interior de la cámara 3, alrededor del multiplicador 3, el que a su vez inyecta parte del fluido a presión P4 en la cámara 4, que está dentro de la cámara 3; y deja otra parte del fluido a presión P2, en la cámara 2 fuera de la cámara 3. 1
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Así llegamos a Pn-1 , de manera que el multiplicador n-1 , tiene alrededor de él, al interior de la cámara n-1 , una presión Pn-1 y está en condiciones de hacer presión Pn, que es la presión objetivo, que de otra manera no se puede lograr.
Una variante del multiplicador de ultra alta presión es uno que puede tener varias sub cámaras formando cada cámara, lo que se logra con varias válvulas de retención reguladas, al menos una en cada subcámara, de modo que se comporta como si cada sub cámara estuviese unida por interferencia.
El multiplicador de presión simple, es un mecanismo que trabaja de manera alternada, no entrega fluido a presión continua, entregando gas o líquido en una carrera de compresión, entrega fluido a mayor presión a una cámara más el interior y simultáneamente entrega a menor presión a cámara anterior o al exterior. Después en la carrera de carga, no está entregando fluido, sirio está recibiendo o esperando que le llegue fluido a presión.
El multiplicador de presión simple, puede trabajar bajo presión, o bajo ultra alta presión, sin inconveniente, porque en la carrera de admisión del fluido, el fluido no está sometido a diferencias de presión entre el fluido que tiene alrededor del multiplicador simple con el que tiene adentro, de manera que en la etapa de carga no sufre filtraciones; por esta razón puede esperar a medio llenar por un minuto y más.
Cuando está en la etapa de descarga no puede esperar a medio vaciar porque esta con diferencias de presión el fluido dentro de un multiplicador simple y por lo tanto si tiende a detenerse, habrá filtraciones: En la cámara, cualquiera, está a un nivel de presión; el que está inyectando está a mayor presión y el que está descargando está a menor nivel.
El multiplicador de ultra alta presión, entrega el fluido a una última cámara interior, que puede tener calentador eléctrico o láser, que funcione al interior con un gas noble a alta temperatura. Al interior puede llevar cámaras fotográfica o de televisión.
Puede ser tan larga la multicámara, y tan delgada, que le llamamos multi- cañería y en un extremo tener válvula especial que libera la presión acelerando el fluido para producir corte. Es una cortadora de ultra alta presión.
Para que actúe como enfriador del gas a temperaturas inferiores a cero grado celsio, primero al comprimir el gas este se calienta casi adiabáticamente, luego se deja que el gas al interior se enfríe hasta temperatura ambiente. Luego se saca parte del gas de manera que cae la temperatura por debajo de la temperatura ambiente.
Cada cámara puede estar constituida por subcámaras concéntricas que no tienen mecanismo multiplicador simple entre subcámaras. Tratándose de la cámara i, van aumentando la presión desde la subcámaras que tienen válvula de retención reguladas VRR que son de ingreso y de egreso de cada subcámara, de manera que cada subcámara contendrá fluido a presión superior a Pi-1 e inferior a Pi, con excepción de que sea la última y este a P1. Para bajarle la presión y poder vaciarlo se abre una válvula de descarga con mecanismo que puede ser automático.
Descripción de válvulas y sensores - Válvula de ingreso al motor VIM, tiene una entrada y doble salida: Es la válvula que está a la entrada del fluido a la cámara donde tiene un ingreso al motor del multiplicador simple, cuando la diferencia de presión entre el fluido que ingresa a la cámara i; Pin, y la presión del fluido que está en la cámara i-1 o en el ambiente si i=1 , es mayor o igual a cierto valor Pi - Pi-1 establecido. Si es menor, no ingresa al motor sino al interior de la cámara i, afuera del motor.
Sensor o captor de diferencia de presión: Tiene la función de captar la diferencia de presión entre la cámara i y la cámara i-1. Comunica con la válvula VIM de modo que cuando es mayor la diferencia de presión a un valor preestablecido, hace que la válvula VIM entregue el fluido hacia el interior del motor. Si es menor, el fluido lo entrega al exterior del motor.
Válvula de egreso al motor; VEM: Cuando se llena el cilindro motor, actúa la válvula de egreso del fluido del motor hacia la cámara anterior a presión Pi-1 , y cuando se vacía el motor se cierra, permitiendo nuevamente que se acumule el fluido que ingresa al motor. Actúa con dos topes; un tope cuando se llena y se abre y otro tope cuando termina de cerrarse el motor y se cierra la válvula VEM. Cuando cada cámara consta de varias subcámaras, la válvula de egreso del motor deja el fluido en la cámara anterior.
VSE: La válvula de seguridad que actúa descargando cuando hay un exceso de fluido en la cámara i, lo elimina a la cámara i-1. Se activa cuando la diferencia de presión supera un valor mayor a la diferencia de presión que esta preestablecido. Es para asegurarse que no va haber mayor presión por más cilindradas que lleguen.
VR: Válvula de retención tanto en el acceso, como en la descarga a mayor presión que tiene el cilindro compresor o bomba de un multiplicador simple y va otra válvula de retención simple conectada en la pared de cada cámara.
VRR: Válvula de retención regulada, es una válvula que permite el paso de un flujo en un sentido, cuando es superior a un cierto valor regulado. Es una válvula de retención que lleva cada subcámara en el caso que lleva varias subcámaras por multiplicador simple. O tiene cada multiplicador simple en caso que tenga cilindros como si fueran unidos por interferencia.
Indicar la manera de realizar la invención reivindicada
La realización de la invención es simple; un multiplicador como el reivindicado se construya con dos cilindros y émbolos y se unen rígidamente cada cilindro con el émbolo que se empareja con el otro cilindro; de manera que operan los dos cilindros-émbolos de manera simultánea. 00031
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Los cilindros pueden ser tan grandes como 1 ,0 metro cúbico o tan pequeño como 1 centímetro cúbico.
Como debe ser explotada
Se debe ofrecer en el mercado un multiplicador, con las características de presión y flujo que se requiera..¿Donde o quien requiere un multiplicador de flujo? Es frecuente la necesidad en cualquier industria que usualmente tiene caldera para servir a equipos diversos; piénsese en fábrica de alimentos preparados; o se puede usar para la producción de piezas metálicas sinterizadas a ultra alta presión. .