CAMPO DE LA INVENCIÓN.

Esta invención se refiere a sistemas reciprocantes que elevan la presión de los fluidos para la realización de procesos como lo son el accionamiento de máquinas neumáticas e hidráulicas, pero también en donde se requiere la presencia de elevadas presiones atmosféricas como los requeridos en sistemas y equipos hiperbáricos médicos, en donde además se requiere la recirculación y filtrado del fluido presurizado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

A través de la compresión de fluidos se llevan al cabo diversos procesos industriales, los compresores reciprocantes tienen la posibilidad de generar elevadas presiones en los fluidos, sin embargo, para poder generar un volumen considerable de fluido presurizado a la salida, estos suelen operar a alta velocidad, por esto algunos componentes (como la cabeza del compresor) elevan considerablemente su temperatura durante la operación, debido a que es importante que estos sean lubricados y refrigerados correctamente, el fluido presurizado resultante es afectado no solo por la elevación de la temperatura producto de la compresión en si misma sino por el calor que es transmitido a los fluidos a través de los componentes de estos compresores a alta temperatura de operación. Esta elevación de temperatura llega a alterar o dañar la estructura molecular de los fluidos a ser presurizados por lo que es necesario contar con otros equipos que mantengan el fluido presurizado abajo de una temperatura determinada.

Otro problema de los equipos de compresión de fluidos reciprocante es que ellos no pueden ser fácilmente regulados en su velocidad de operación ya que la compresión la realiza con la fuerza de impulso de un contrapeso o por el mismo rotor del motor a altas velocidades, asimismo el elevado nivel de ruido que estos equipos generan requiere que en muchas ocasiones sean instalados en compartimientos aislados acústicamente. Unos ejemplos de estos equipos con estas grandes desventajas se muestran en las patentes US1707304 US1941651 US2992769 US3741676 US7980829 US8272848 US20060180018 en todos, la presencia de aceite o refrigerante debe de ser incluido en la operación para lograr disminuir los efectos de la temperatura, ruido y desgaste mecánico de componentes a miles de revoluciones por minuto, sin embargo, el refrigerante utilizado contaminará invariablemente en mayor o menor medida el fluido a ser presurizado .

Otros equipos de compresión de fluidos que no requieren aceite lubricante (equipos oil- less) o refrigerante, transmitirán un mayor calor a los fluidos a presurizar. Es por esto que los fluidos a alta presión y temperatura requieren de otros sub-sistemas que reduzcan la temperatura, el ruido, así como la contaminación de lubricantes, esto es principalmente importante cuando el fluido no debe de sobrepasar una determinada temperatura de operación por ejemplo en sistemas médicos o de laboratorio.

Equipos médicos como lo son las cabinas de oxigenación hiperbárica requieren ser presurizadas con aire que se mantenga a una temperatura no mayor a 18 grados centígrados a fin de que esta terapia (HBOT) sea cómoda para el paciente.

Se requiere desarrollar tecnológicamente un equipo compresor y recirculador de fluidos que permita obtener fluidos comprimidos a baja temperatura, que este sea silencioso en su operación, mantenga los fluidos presurizados sin contaminantes y permita además recircular el fluido presurizado permitiéndole el filtrar, desinfectar, enfriar, o manipular biológicamente a este fluido con un bajo costo de operación.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN.

Se describe la invención de un sistema compresor y recirculador de fluido que tiene ventajas sobre lo actualmente conocido, este consta de dos elementos cilindricos herméticos (con émbolos en su interior) en donde se forman, en cada uno de ellos dos cámaras, una de alta y otra de media presión, los elementos cilindricos son colocados en la misma línea (coaxiales) enfrentadas entre sí, en la parte media un novedoso sistema de brazos colocados triangularmente impulsan lineal y recíprocamente el eje de los émbolos de ambos elementos cilindricos, este compresor aplica el principio de componentes de ventores, ya que el triángulo isósceles que forman los brazos articulados, al disminuir su altura, tendrá un componente en la línea coaxial de ambos émbolos que, al ser reducida la altura del triángulo (por el impulso de la leva sobre su vértice), tenderán a un valor infinito, asimismo, el diseño novedoso de este sistema permite que la fuerza de reacción de los ventores mencionados sea aprovechado por el conjunto cámara-embolo opuesto, un sistema de dos levas montados en dos discos gemelos rotatorios impulsados por un volante central serán los que impulsen los vértices de estos dos sistemas triangular de vectores, un par de piezas en forma de garfios colocados en los mismos discos gemelos rotatorios, así como un sistema de resortes en el interior de las cámaras de alta presión, impulsarán el regreso del sistema de brazos (y de los émbolos) a su posición original.

Algunas de las características novedosas de este compresor-recirculador de fluidos son las siguientes:

1. - Cada elemento cilindrico consta de dos cámaras independientes que permiten realizar los procesos de compresión y recirculación (o también la presurización de un fluido diferente).

2. - Su diseño permite aumentar o disminuir a elección el flujo de salida (LMP) de fluido presurízado.

3. - Comparativamente opera a temperaturas bajas, transmitiendo poco calor a los fluidos a presurizar.

4. - El novedoso sistema de compresión a través de un sistema triangular de brazos de palanca permiten obtener fácilmente fluidos a elevadas presiones, consumiendo poca energía durante el proceso.

5. - Opera a baja velocidad, debido a esto no genera un calor excesivo por fricción como ocurre con los compresores actualmente desarrollados. 6. Es sumamente silencioso, esta característica será muy importante en aplicaciones médicas.

Y, 7.- Permite una operación diferenciada, en donde puede generar elevados volúmenes de aire presurizado (a presión media). Habiendo descrito la naturaleza de la presente invención, un ejemplo se describe con referencias a los dibujos adjuntos, sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que muchas variaciones se pueden idear sin apartarse del alcance de la invención como fue descrita anteriormente.

FIG 1.- Vista de planta del sistema compresor-recirculador de fluidos en el punto en donde inicia la compresión en las cámaras exteriores.

FIG 2.- Vista de planta del sistema compresor-recirculador de fluidos en el punto en donde inicia la recirculación (o compresión) en las cámaras interiores.

FIG 3.- Vista lateral del equipo.

NUMERACIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL DE PARTES CONTENIDOS EN LAS FIGURAS.

1.- Elemento cilindrico 2.- Embolo 3.- Válvula anti-retorno 4.-Conductos de entrada y salida de fluido 5.· Vástago del embolo 6.-Sistema de Brazos 7.- Leva 8.- Garfio 9.-Disco gemelo rotativo 10.- Engrane 11.- Volante rotativo 12.- Motor 13.- Cámara alta presión 14.- Cámara presión media 15.- Perno retráctil Compresor y Recirculado de fluidos. Fig. 1-3

Se describe ahora la invención del sistema compresor y recirculador de fluido que consta de dos elementos cilindricos herméticos #1 (con émbolos en su interior #2) que forman cada uno dos cámaras, una de alta #13 y otra de media presión #14, colocadas en la misma línea (coaxiales) enfrentadas entre si, entre ellos un novedoso sistema de brazos colocados triangularmente #6 impulsan recíprocamente el vástago de los émbolos #5 de ambos elementos cilindricos #1 , este compresor aplica el principio de componentes de ventores, ya que el triángulo isósceles que forman los brazos articulados, al disminuir la altura de este, tendrá un componente en la línea coaxial de ambos émbolos que, al ser reducida la altura del triángulo (por el impulso de la leva sobre su vértice), tenderán a un valor infinito, asimismo, el diseño novedoso de este sistema permite que la fuerza de reacción de los ventores mencionados sea aprovechado por el conjunto cámara-embolo opuesto, un sistema de dos levas #7 montados en dos discos gemelos rotatorios #9 impulsados por un volante central #11 serán los que impulsen los vértices de estos dos sistemas triangular de vectores, un par de piezas en forma de garfios #8 colocados en los mismos discos gemelos rotatorios #9, así como un sistema de resortes en el interior de las cámaras de alta presión, impulsarán el regreso del sistema de brazos (y de los émbolos) a su posición original. El motor #12 impulsa y hace girar al volante central #11 el cual impulsa los discos gemelos rotatorios #9 que están conectados a este a través del engrane central #10, a través de la leva #7 los discos gemelos impulsan el sistema de brazos triangular #6 los cuales impulsan linealmente a ambos vástagos #5 de los émbolos #2, una vez llegado el punto extremo en donde los brazos #3 se han alienado entre si, se obtiene la mayor fuerza del sistema y compresión de los fluidos, durante este proceso, la cámara de mediana presión #14 acepta fluido a ser recirculado o medianamente presurizado a través de un conjunto de válvulas anti-retorno #12, un par de piezas en forma de garfios #8 así como un sistema de perno retráctil #15 en el interior de la cámara de alta presión #13 impulsan al embolo #2 en su trayectoria reciprocante de retorno recirculando o medianamente presurizando el fluido admitido en el paso anterior, en este proceso, las cámaras de alta presion#13 admitirán fluido a ser altamente presurizado en el siguiente ciclo.

El volante rotativo #11 permite tener una reducción de la velocidad, así como un acumulador de energía cinética que será utilizada por el sistema de brazos triangular al realizar la alta compresión de los fluidos.

Este sistema permite tener un variador de velocidad para el motor #12 que permite regular el flujo de fluido presurizado a la salida del sistema, asimismo a través de válvulas puede permitir canalizar los fluidos para ser presurizadas en pasos cuando la cámara de alta presión #13 reciba los fluidos previamente presurizados en las cámaras de mediana presión #14. Para la fabricación de los componentes de este equipo se pueden utilizar materiales metálicos como lo son las aleaciones de aceros al carbón, inoxidables/aluminios, bronce, titanio o tungsteno, así como materiales plásticos como el nylon o el polipropileno, esto dependiendo de la aplicación que se desea atender, estas son fabricadas utilizando maquinaria convencional como lo son los centros de maquinado CNC.