Dispositivo para generar altas presiones dentro de un volumen definido,

comprendiendo dicho dispositivo una pluralidad de cámaras concéntricas interconectadas entre sí de manera que pueda pasar fluido desde una cámara anterior hasta una cámara siguiente que es directamente externa desde dicha cámara anterior o viceversa, caracterizado porque cada una de dichas cámaras aloja un sistema de motobombas hidráulicas que consiste en dos ensamblados de cilindro (412, 414) y pistón (411, 413) que están acoplados de tal manera que cuando un pistón se mueve en una dirección, el otro pistón se acciona y se mueve en la misma dirección, actuando el primero como un motor (413) o propulsor, y actuando el segundo como una bomba (411) para impulsar el fluido, en el que ambos cilindros están a la misma presión que la cámara que los aloja (1), que activa el pistón de propulsión y permite la transferencia de la energía generada al pistón de bomba, y este pistón aumenta la presión del fluido comprimido en el cilindro para impulsarlo hacia la cámara (2) directamente interna

Sistema para proporcionar una presión muy alta con una cascada de varias cámaras de bomba de alta presión colocadas una dentro de otra.

La presente invención se refiere a una multicámara destinada a obtener alta presión, comprendiendo dicha invención varios niveles y estando dispuestas motobombas entre dichos niveles. Cada cámara comprende en su parte interior otra cámara con una motobomba o sistema de bombeo colocada hacia la parte interior, donde una tercera cámara con su sistema de bombeo está situada hacia la parte interior, etc.

Antecedentes de la invención

Diversas invenciones ya conocidas utilizan como base para generar presión una fuerza que aumenta a través de una reducción de área o de sección, dando por tanto como resultado un pequeño volumen que se vuelve más pequeño si se tiene como objetivo una mayor presión.

Existen varios tipos de dispositivos para obtener alta presión. Según el documento Techniques of Chemistry de Weissberger & Rossiter, hay 4 dispositivos básicos para obtener alta presión, a saber, ensamblado de pistón y cilindro, el yunque de Bridgman, aparatos de correas y aparatos de múltiples yunques, donde los dispositivos conocidos restantes deben considerarse como variaciones de una de dichas 4 opciones. El documento también menciona prensas hidráulicas que comprenden un sistema de dos pistones o un aparato de pistón y cilindro de 5 fases con el fin de obtener altas presiones, donde este último conlleva ciertas dificultades a lo hora de llevar a cabo mediciones en la zona de mayor presión. También se indica que estos dispositivos utilizan combinaciones de sólidos o de sólidos y fluidos para obtener las presiones requeridas. En todos estos casos se aplica una fuerza externa para accionar dichos ensamblados y obtener las altas presiones previstas.

El estado la técnica considera la técnica de la celda de yunque de diamante que utiliza presión ultra o extremadamente alta a un nivel experimental, ya que el estado general generado por presiones extremadamente altas alcanza un volumen muy pequeño, ya que la muestra puede almacenarse entre dos diamantes, uno superior y otro inferior, rodeados por una lámina. Esto se utiliza experimentalmente para estudiar semiconductores, superconductores y variadas características que presentan diferentes materiales en condiciones de presión extremas, también se utiliza para simular las condiciones de presión a las que diferentes materiales están sometidos en la corteza de la tierra, también se utiliza en la elaboración de polvo de diamante, etc.

También puede mencionarse la fabricación de componentes sinterizados. El material que constituye la pieza está molido, puede tener distintas composiciones que se mezclan, después se colocan en elementos que actúan como moldes y se someten a presión. Esto tiene el inconveniente de que las piezas hechas de acero se vuelven porosas, reduciendo la resistencia ya que presentan la seria limitación de presión. También se utiliza con materiales poliméricos para fabricar piezas que no se sometan a fuerzas de tracción.

Existen mecanismos anteriores al yunque de diamante, y dichos mecanismos no utilizan diamantes, sino grandes cilindros hidráulicos que forman prensas de alta presión para generar altas presiones medidas en milímetros cúbicos.

El documento US 2.544.414 se refiere a un aparato de alta presión que incluye un aparato para calentar especímenes a una alta temperatura. Se refiere a una prensa que comprime especímenes entre una base de acero maciza y un recubrimiento, el cual se prensa sobre dicha base mediante una fuerza directa ejercida sobre tuercas que cuando rotan se mueven a través de cuatro ejes acercando de este modo el recubrimiento a la base. El recubrimiento transmite la presión generada a una pluralidad de placas de acero circulares que rodean y refuerzan una cavidad central que forma el molde de la prensa. En este caso, el resultado se consigue generando esfuerzos externos sobre los elementos de eje.

El documento US 3.379.043, sobre el que se basan los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 4, describe sistemas para obtener alta presión utilizando dispositivos de múltiples fases, en los que un cilindro está rodeado por una primera cámara presurizada que también está rodeada por una segunda cámara presurizada, etc. En este caso, el objeto de la invención utiliza el principio de aplicar fuerzas externas con el fin de contrarrestar la fuerza interna generada por presión. Se proporciona una pluralidad de cilindros que pueden conducir fluido desde un cilindro interno hasta un cilindro externo, confinando de este modo el fluido presurizado en cada uno de ellos, y dicha presión se comparará con una presión decreciente en cada uno de los sucesivos cilindros externos. En este caso, solamente un pistón ejerce la fuerza externa para presurizar diferentes cilindros o cámaras presurizadas.

Breve descripción de la invención

La invención se define en las reivindicaciones independientes 1 y 4. Algunas realizaciones de la misma se definen en las reivindicaciones dependientes.

En la presente invención, la presión se obtiene por la iteración de motobombas elementales y a través de dicha iteración puede obtenerse cualquier presión deseada.

Dada una presión P1, que puede obtenerse a partir de una cámara o recipiente 1 (figura 1), el sistema genera condiciones para que en el ambiente bajo presión P1, utilizando un ensamblado que consiste en un motor o parte de propulsión y en un elemento de bombeo, se obtenga una presión P2, que es más alta que P1, y el fluido presurizado se almacene en una nueva cámara o recipiente 2 situado dentro de la cámara 1. Una vez que la cámara 2 esté bajo la presión P2, se repite la operación utilizando una segunda motobomba prevista para llenar una cámara 3. La operación se repite tantas veces como sea necesario. Debe observarse que una cámara dentro de otra cámara, y así sucesivamente, puede resistir altas presiones, sin estar limitada por la resistencia del material.

Pueden utilizarse volúmenes a alta presión para fabricar piezas de material sinterizado con una presión ultra alta, fabricar piezas con nuevos materiales como el diamante sintético, fabricar material para productos farmacéuticos o hidrolavadoras usando esta nueva técnica para aumentar su presión, etc.

Descripción detallada de la invención

A continuación se explicarán algunos conceptos para facilitar la descripción de la invención que pretende protegerse:

1. Cámaras concéntricas para resistir presiones ultra altas.

2. Procedimiento para generar alta presión mediante la iteración de motobombas elementales.

3. Procedimiento alternativo para generar alta presión por iteración.

4. Cámaras concéntricas dobles.

1. Cámaras concéntricas para resistir presiones ultra altas

En primer lugar se ilustrará un ejemplo intuitivo con el fin de demostrar que una cámara de acero puede resistir presiones más altas que la fuerza de tracción del acero.

Puede apreciarse la reacción de un globo dentro de otro globo y así sucesivamente. Se considera un globo y se infla hasta alcanzar 3 litros bajo una presión estimada de 13,79 Pa (2,0 psi). Si el globo se infla algo más puede reventar si su resistencia es de 17,24 Pa (2,5 psi). Lo qué sucede si la presión ambiental aumenta en 13,79 Pa es que el globo se vuelve más pequeño.

Por consiguiente, puede introducirse más aire en el globo de manera que recupere los 3 litros iniciales. Nuevamente, si en el ambiente existente la presión aumenta en 13,79 Pa, el globo vuelve a hacerse más pequeño. Entonces, puede introducirse más aire en el globo de manera que recupere los 3 litros iniciales. Esta operación puede repetirse hasta obtener un globo que resista 344,74 Pa (50,0 psi), conservando el volumen de 3 litros, mientras que el entorno existente está bajo una presión de 330,95 Pa (48,0 psi).

Si otro globo está disponible, siendo más grande que el primero, éste último puede introducirse en el primero y el globo externo queda inflado de este modo alcanzando una presión de 330,95 Pa en su interior. Tanto en la parte interior como en la parte externa, el globo original está bajo una presión de 317,16 Pa (46,0 psi), ya que el globo insertado está inflado con 13,79 Pa adicionales con respecto a los de la parte central. Después se proporciona otro globo y después otro hasta alcanzar a presión atmosférica un globo...

1. Dispositivo para generar altas presiones dentro de un volumen definido, comprendiendo dicho dispositivo una pluralidad de cámaras concéntricas interconectadas entre sí de manera que pueda pasar fluido desde una cámara anterior hasta una cámara siguiente que es directamente externa desde dicha cámara anterior o viceversa, caracterizado porque cada una de dichas cámaras aloja un sistema de motobombas hidráulicas que consiste en dos ensamblados de cilindro (412, 414) y pistón (411, 413) que están acoplados de tal manera que cuando un pistón se mueve en una dirección, el otro pistón se acciona y se mueve en la misma dirección, actuando el primero como un motor (413) o propulsor, y actuando el segundo como una bomba (411) para impulsar el fluido, en el que ambos cilindros están a la misma presión que la cámara que los aloja (1), que activa el pistón de propulsión y permite la transferencia de la energía generada al pistón de bomba, y este pistón aumenta la presión del fluido comprimido en el cilindro para impulsarlo hacia la cámara (2) directamente interna.

2. Dispositivo para generar altas presiones según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un tubo para la entrada de fluido a cualquier cámara hasta que la presión en el interior supere una presión predeterminada Pi, y esta presión se recibe por el sensor de presión diferencial, el cual abre una válvula que permite la entrada de fluido al cilindro-pistón (413-414) de propulsión y cierra una válvula de salida de dicho ensamblado de propulsión; una vez que el sistema de propulsión esté lleno con el fluido presurizado, un dispositivo de indicación de topes de extensión de motobomba cierra la válvula de entrada al ensamblado de propulsión, abriendo su válvula de salida, la cual está conectada a y descarga hacia la cámara directamente externa, mientras que el flujo en el ensamblado (411-412) de cilindro y pistón que actúa como una bomba se controla mediante válvulas de retención simples que permiten la descarga desde dicho cilindro hacia la cámara directamente interna.

3. Dispositivo para generar altas presiones según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque para el funcionamiento del mismo se utiliza un resorte alojado entre los dos cilindros de la motobomba para extender la motobomba.

4. Dispositivo para generar altas presiones dentro de un volumen definido, comprendiendo dicho dispositivo una pluralidad de cámaras concéntricas interconectadas entre sí de manera que pueda pasar fluido desde una cámara anterior hasta una cámara siguiente que es directamente externa desde dicha cámara anterior o viceversa, caracterizado porque cada una de dichas cámaras aloja un sistema de motobombas hidráulicas que consiste en dos fuelles (210, 220).

5. Dispositivo para generar altas presiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los sistemas de motobombas están montados en dobles o triples cámaras (510) de manera que las motobombas están alojadas solamente en una parte cilíndrica de las cámaras (lado izquierdo de 510) y la otra parte de dichas cámaras que presenta una forma esférica (lado derecho de 510) solo está destina a alojar piezas o muestras.