BRPI0805028A2 - sistema para movimentação de motores em geral, com utilização de ar comprimido - Google Patents
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Abstract
Idealiza um sistema para converter motores (18) em geral para a sua movimentação com ar comprimido, pertencente ao campo dos equipamentos pneumáticos, constituído por uma adaptação ou mesmo por um motor novo com propulsão a ar comprimido, cuja tecnologia possibilita transformar motores (18) a explosão de carros, motos, barcos, veículos utilitários, máquinas estacionárias ou de tração, em um motor de propulsão a ar; o sistema de movimentação por ar comprimido será gerenciado por um controlador lógico de processo ou central eletrónica (10), no qual, será definida toda a estrutura lógica de acionar, controlar e desligar todo o sistema pneumático, hidráulico, elétrico, automático e manual de controle do sistema para movimentação de motores com ar comprimido, hidráulico, elétricos, mecânico, gerenciada pela central eletrónica no veículo.
Description
"SISTEMA PARA IV>^ viivibNTAÇÃO DEMOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃO DE AR COMPRIMIDO"
Campo da invenção
A presente patente de privilégio de invençãopertence ao campo dos equipamentos pneumáticos e trata de umconjunto de elementos mecânicos e pneumáticos, configuradospara realizar a movimentação ou acionamento de um motor do tipociclo Otto, por meio de ar comprimido, obtendo movimentosrotativos de avanço ou retrocesso (deslocamento) em velocidadesalternadas, e/ou contínuas.
O presente objeto de patente pode serutilizado, em máquinas, veículos, embarcações, utilitários edesenvolvimento de dispositivos de geração de energia limpa, entreoutras aplicações que a técnica permita.
Com as adaptações implementadas épossível movimentar um automóvel, moto, caminhão, barco, jet-ski,ou qualquer motor a explosão e/ou motores convencionais, híbridos(combustíveis/elétricos) sem utilizar combustível para queima(gasolina, álcool, diesel, biodiesel, GNV, etanol, hidrogênio, água,etc.) e/ou transformações de motor convencional para motores a arcomprimido e/ou de motores elétricos para motores a arcomprimido.
É objetivo do presente pedido de patente,apresentar um modelo de motor pneumático, com baixos custospara sua exeqüibilidade industrial, aliado aos requisitos de robustez,segurança e praticidade utilitária que oferece ao públicoconsumidor, uma opção adicional no mercado de congêneres queao contrário dos modelos convencionais, é dotado de inúmeraspossibilidades e benefícios, tornando-se um modelo de grandeexpectativa e aceitação no mercado setorial.
Histórico da invenção
O motor movido por meio de ar comprimidodesenvolvido pelo engenheiro francês Guy Nègre já tem sidotestado com relativo sucesso, cuja tecnologia emprega umaseqüência de pistões maiores e menores em diferentes câmeras decompressão, descompressão e biela única bi-articulada que pormeio de expansão e condensação do ar, transforma em trabalhoque movimenta o veículo.
É um motor que ao contrário dos motores àcombustão interna que utilizam apenas o ciclo Diesel, o motor a artambém utiliza o ciclo Rankine, ou seja, um ciclo ideal dumamáquina a vapor, com a seqüência de processos reversíveisefetuados pelo vapor ou, ar condensado e descondensados,definidos pelos estados de compressão isentrópica, aquecimentoisobárico, expansão isentrópica e resfriamento isobárico.
Pontos deficientes do estado da técnica.
A implantação de uma modificação nosistema de combustão interna de todos os veículos automotores,evita a queima de combustíveis fosseis ou não fósseis, mas quesão poluentes, tais como o álcool, gasolina, diesel, biodiesel, GNV,etanol, etc.
Para os combustíveis limpos comohidrogênio estão sendo utilizados com a gasolina na queima diretano motor de combustão interna, o que os torna poluentes.
Por outro lado os veículos movimentados porenergia elétrica (carros elétricos) que são movimentados pormotores elétricos, os carros híbridos (energia elétrica ecombustíveis) que são movimentados por motores elétricos e decombustão interna.
Um carro a ar comprimido da empresa MDI(FlowAir), o motor puramente a ar tem 18,5 KW, autonomia de 180km e velocidade máxima de 110 Km/h e com a opção de motorhíbrido consome gasolina como forma de estender a autonomia;não do modo tradicional, com sua queima dentro dos cilindros, maspara aquecer o ar. Com 36,8 KW, ele tem velocidade de 130 km/h euma autonomia de 50 km contando somente com o reservatório dear comprimido.
Em contrapartida, tem um alcance de 1.500Km na estrada, com um consumo correspondente a umamotocicleta: 50 Km/l.
O reabastecimento de ar leva de um a trêsminutos nos postos de reabastecimento de ar, uma vantagem sobreos sistemas elétricos, que levam no mínimo dez minutos pararecuperar uma parte de sua carga. Recargas completas nãodemoram menos de quatro horas.
Sumário da invenção
Pela necessidade prática em se obter umsistema de propulsão que possa ser adaptado em motores jáexistentes, bem como em novos motores não poluidores, visto sermovido a ar comprimido, levou o inventor com notório conhecimentosetorial a criar e desenvolver o objeto da presente patente,"SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DE MOTORES EM GERAL,COM UTILIZAÇÃO DE AR COMPRIMIDO" a qual concebe umsistema integrado por sistema pneumático e demais elementos que,cuja tecnologia visa não poluir o meio ambiente.
A não utilização da combustão interna nosmotores evita o gasto financeiro e consumo de combustíveis, comisso, obtém-se como boa conseqüência, a não destruição dacamada de ozônio, evitando o derretimento das camadas de gelosdos Árticos (Pólo Norte e Pólo Sul) e com isso, futuras inundaçõesnos litorais (avanço do mar).
Há um melhor controle das condiçõesclimáticas em todo o mundo, tais como o ar atmosférico (evitando oagravamento de quadro alérgicos e respiratórios, irritação nos olhose garganta, redução da resistência a infecções, entre outros males,etc).
Com todo o avanço obtido através dosistema para movimentação de motores com ar comprimido e/ouhidráulico e com modificações no sistema elétrico/mecânico paraautomação dos motores, os quais, se tornarão em motores deenergia limpa (sem poluir a atmosfera).
Com o presente projeto, poder-se-á fazeradaptações nos veículos existentes no Brasil e quiçá de todo omundo, já o carro movido a ar, da empresa MDI, vem fabricado commotores movimentados a ar comprimido, e com a forma diferente deestar executando o movimento nos seus motores e com capacidadereduzida de quilômetros percorridos, sendo necessário, o seureabastecimento em postos autorizados e/ou com uso de gasolinapara aumentar a distância que será percorrida, o qual, se difere dopresente projeto, pois, não há necessidade de reabastecer o veículoem tempo nenhum e nem usar combustível para aumentar adistância percorrida.
As vantagens técnicas são: Não precisarabastecer/reabastecer o tanque (reservatório) do veículo comcombustíveis, e/ou ar comprimido ou recarregar a bateria no casodos carros híbridos e/ou carros elétricos.As vantagens funcionais são: Economia docusto financeiro durante vários anos e com isso, ainda ajudar apreservar o planeta e a saúde de seus habitantes.
Através da utilização de cilindrospneumáticos, cilindros hidráulicos, ou qualquer método paramovimentação de partes móveis de motores a combustão interna,sem a utilização de combustíveis (gasolina, álcool, diesel, biodiesel,GNV, etanol, hidrogênio, etc). Com isto, evitará o consumo decombustíveis e ajudará a preservar o clima, camada ozônio, saúdedas pessoas.
Breve descrição dos desenhos da invenção
A caracterização da presente solicitação depatente de privilégio de invenção ora proposta é feita por meio dedesenhos representativos do "SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃODE MOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃO DE ARCOMPRIMIDO", de tal modo, que o produto possa serintegralmente reproduzido por técnica adequada, permitindo plenacaracterização da funcionalidade do objeto pleiteado.
A partir das figuras elaboradas, queexpressam a melhor forma ou forma preferencial de se realizar oproduto ora idealizado, se fundamenta a parte descritiva dorelatório, através de uma numeração detalhada e consecutiva, ondeesta esclarece aspectos que possam ficar subentendidos pelarepresentação adotada, de modo a determinar claramente aproteção pleiteada.
Estas figuras são meramente ilustrativas,podendo apresentar variações, desde que não fujam do inicialmenterequerido.
A seguir, para melhor entendimento ecompreensão de como se constitui o "SISTEMA PARAMOVIMENTAÇÃO DE MOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃODE AR COMPRIMIDO", que aqui se pleiteia, apresentam-se osdesenhos ilustrativos em anexo, onde se vê:
A FIG. 1 - Mostra uma vista súpero-posterioresquerda de um motor à explosão, transformado em um motor apropulsão por um sistema de ar comprimido.
A FIG. 2 - Mostra uma vista súpero-posteriordireita de um motor à explosão, transformado em um motor apropulsão por um sistema de ar comprimido.
A FIG. 3 - Mostra uma vista lateral em cortede um motor à explosão, transformado em um motor a propulsãopor um sistema de ar comprimido.
A FIG. 4 - Mostra uma vista inferior doscomponentes internos de um motor à explosão transformado em ummotor a propulsão por um sistema de ar comprimido.
A FIG. 5 - Mostra uma vista esquemática dosistema pneumático aplicado em um motor à explosão transformadoem um motor a propulsão por ar comprimido.
A FIG. 6 - Mostra uma vista esquemática doelétrico associado ao sistema pneumático aplicado em um motor àexplosão transformado em um motor a propulsão por arcomprimido.
Descrição detalhada da invenção
De conformidade com o quanto ilustram asfiguras acima relacionadas, o "SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃODE MOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃO DE ARCOMPRIMIDO", concebe um sistema pneumático capaz deconverter motores (18) a combustão interna e outros, para ummotor movido com ar comprimido, auto-suficiente.
De acordo com os testes em bancada, e emcampo será necessária modificação nos veículos ou, alterações nosmecanismos e suas estruturas, para suportar o trabalho exercidopelos cilindros pneumáticos/hidráulicos e talvez incluir cilindroshidráulicos dependendo da força necessária para exercer omovimento no eixo do virabrequim dos motores a combustãointerna.
São necessárias alterações nas estruturasdo sistema proposto para movimentação (mecânico, pneumático ehidráulico, softwares, eletrônicos e elétricos) e talvez modificar aprópria estrutura sólida e estrutura mecânica, de lubrificação, dearrefecimento ou refrigeração, elétrica, eletrônica dos veículosautomotores (combustão interna) e adaptações variadas nosmesmos (modificações no monobloco dos motores, comando deválvulas, carter, bomba de óleo, filtro, dutos de transportes de óleopara o cabeçote, mancais do virabrequim, alavancas demovimentações do pistões (bielas, bieletas e nos eixo da bielas,desenvolvimento de uma biela articulada, etc), válvulas deadmissão (mistura ar-combustível), válvula de escape (saída dosgases da explosão do combustível), cabeçote (câmeras decombustão com seus dispositivos onde existe a admissão, acompressão e a queima da mistura que causa as explosõesalternadas que movimentam os pistões e a expulsão dos gasesresultantes da queima); bloco do motor (estrutura principal domotor, alojam os cilindros, onde os pistões se movimentam, servede apoio para a fixação e o movimento de rotação do virabrequim"eixo do motor" e fixação do cabeçote); conjunto móvel transformaos movimentos retilíneos de vai-vem dos pistões do virabrequim emmovimento de rotação, transmitindo as rodas do veículo,executando o deslocamento do mesmo.
As modificações deverão se realizar naestrutura de acionamento de alimentação de combustível paraalimentação com ar comprimido, a fim de acionar os pistõespneumáticos/hidráulicos e talvez adicionar um sistema hidráulicopara acionamento de pistões hidráulicos e modificações no sistemaelétrico do veículo, para alimentar o compressor e tambémalimentar as partes elétricas do veículo e ainda, recarregar abateria, e se necessário, a construção de um gerador deeletricidade para manter a bateria do veículo recarregada e talvezmodificar a saída de gases do motor "escapamento".
Direcionando a saída de ar do compressorpara o escapamento e possíveis modificações no sistema detransmissão, embreagem, pedal, cabo de embreagem, platô edisco, câmbio, eixo cardam, empregado em veículos com traçãotraseira ou tração nas quatro rodas, diferencial, ou seja, permitir queas rodas motrizes dos veículos desenvolvam rotações diferentes,uma da outra, quando o veículo se desloca em curvas, semi-eixos(liga o diferencial das rodas, transmitindo a tração).
Nos veículos com tração dianteira, a ligaçãodo eixo da roda com a tração, é obtida pela junta homocinética, epossíveis modificações no sistema de direção, sistema desuspensão, sistema de freios, e talvez modificar a estrutura doveículo (composta de estrutura rígida e deformável) que são:monobloco, longarina, carroceria, assoalhos, teto, etc, emodificações no painel do veículo (luzes de alerta do painel "alarmevisual").
Todas essas modificações devem serimplementadas, para que a movimentação dos veículosautomotores, se realize sem a queima de combustíveis fosseis e/ouderivados dos mesmos e/ou modificados (gasolina, álcool, diesel,biodiesel, gás natural "GNV", etanol, etc).
Processo:
Acoplar nos veículos automotores, umcompressor de ar (1) com capacidade apropriada para alimentar osistema pneumático (2).
O sistema pneumático (2) possui um filtro dear limpo (3), unidade de lubrificação de ar (4), amplificador de arcomprimido (5) (multiplicador de pressão), reguladores de pressão(6) que atua associado à freqüência de acionamentos, válvulas decontrole de fluxo (7) (regulador de fluxo), eletro-válvulas (8) paracontrole do acionamento do fluxo de ar comprimido, cilindrospneumáticos (9) para ambientes agressivos (com sensoreseletromagnéticos), mini central hidráulica até 25000 KPa e cilindroshidráulicos para auxiliar a geração de força motriz.
Fixar:
Cilindros pneumáticos (9) e/ou cilindroshidráulicos e centrais eletrônicas (10) (PLC) de controle do sistemapneumático/hidráulico e os demais itens que compõem o sistemapneumático/hidráulico/elétrico/mecânico de movimentação demotores a combustão interna/elétricos para movimentar os pistões(11) que estão conectados através da biela (12) no mancai dovirabrequim (13) para realizar os movimentos retilíneos de vai-vemdos pistões que se transformarão em movimento de rotação queserão transmitidos às rodas do veículo, fazendo o veículo selocomover.
Alimentação elétrica para o compressor de ar(1):
A alimentação elétrica será fornecida pelabateria (14) do veículo, cuja tensão é 12 VCC, a qual será divididaem duas tensões distintas, uma que continuará sendo de 12 VCC,para a alimentação do circuito elétrico e eletrônico do veículo e aoutra será convertida, por um circuito apropriado, para uma tensãode 110 VCA, para alimentar o compressor de ar (1) comprimido,sendo que, o alternador ou gerador de eletricidade (17) continuaráefetuando o re-carregamento da bateria (14) do veículo e senecessário será implementado um outro gerador de eletricidadepara reforçar o sistema de recarga da bateria.
A central eletrônica (10) qerenciará:
- O acionamento e desligamento docompressor de ar (1) comprimido e a sua temperatura limite desegurança para evitar danificá-lo.
- O temporizador de acionamento das eletro-válvulas (8).
- O controle do fluxo de ar.
O multiplicador de pressão (15),necessário para maior aporte de ar comprimido no sistema, a fim derealizar a movimentação dos cilindros pneumáticos (9).
- Controle da mini central hidráulica, senecessário.
- Os acionamentos dos cilindros hidráulicospara movimentação dos pistões (11) e do virabrequim (13),sensores eletromagnéticos (16) de início e fim de curso doscilindros hidráulicos.
- As válvulas de controle de fluxo (7) de ar(regulador de fluxo).- O acionamento dos cilindros pneumáticos(9) (movimentação dos pistões do virabrequim).
- Os sensores eletromagnéticos (16) de inícioe fim de curso dos cilindros pneumáticos (9).
- O monitoramento das divisões,amplificações, multiplicações, transformações de correntescontínuas e correntes alternadas, estabilizações da correntealternada e se necessário o monitoramento do gerador deeletricidade (17) para manter a bateria (14) do veículo recarregadae se necessário, desenvolver o gerador elétrico e/ou alimentar osistema elétrico através do gerador de eletricidade.
- O controle das luzes no painel elétrico.
- Os controles manuais de acionamento edesligamento do sistema de automação dos motores a arcomprimido, hidráulico, elétrico, mecânico dos veículos automotorese suas diversas funções para o correto desempenho dos mesmos.
O programa de computador, no caso, nesteprojeto será utilizada a linguagem "Ladder" de programação de PLC(controlador lógico de processo) ou central eletrônica (10), no qual,será definida toda a estrutura lógica de acionar, controlar e desligartodo o sistema pneumático, hidráulico, elétrico, automático emanual de controle do sistema para movimentação de motores comar comprimido, hidráulico, elétricos, mecânico, gerenciada pelacentral eletrônica no veículo.
O presente relatório descritivo de patentetratou de uma nova concepção em sistema de propulsão autônomoa ar que apresenta, conforme se pode evidenciar pelas análisesrealizadas e figuras mostradas, inúmeras diferenças sobre osmodelos convencionais existentes no mercado, além decaracterísticas técnicas construtivas e funcionais completamentediferentes dessas pertinentes ao estado da técnica.
Pelas vantagens que oferece, e ainda, porrevestir-se de características verdadeiramente inovadoras quepreenchem todos os requisitos de novidade e originalidade nogênero, o presente "SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DEMOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃO DE AR COMPRIMIDO"reúne condições necessárias e suficientes para merecer o privilégiode invenção.
Claims (3)
1. "SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DEMOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃO DE ARCOMPRIMIDO", caracterizado por uma adaptação a um motor(18) de ciclo Otto ou híbrido, de combustão interna, o qual étransformado em um motor por propulsão a ar comprimido ou ainda,por um motor especialmente desenvolvido para atuar por propulsãoa ar comprimido.
2. "SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DEMOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃO DE ARCOMPRIMIDO", de acordo com a reivindicação 1, é caracterizadopor atender aos seguintes procedimentos de montagem;a) acoplar nos veículos automotores, umcompressor de ar (1) com capacidade de pressão apropriada paraalimentar o sistema pneumático (2);b) o sistema pneumático (2) possui um filtrode ar limpo (3), unidade de lubrificação de ar (4), amplificador de arcomprimido (5) (multiplicador de pressão), reguladores de pressão(6) que atua associado à freqüência de acionamentos, válvulas decontrole de fluxo (7) (regulador de fluxo), eletro-válvulas (8) paracontrole do acionamento do fluxo de ar comprimido, cilindrospneumáticos (9) para ambientes agressivos (com sensoreseletromagnéticos), mini central hidráulica até 25000 KPa e cilindroshidráulicos para auxiliar a geração de força motriz;c) fixar: cilindros pneumáticos (9) e/oucilindros hidráulicos e centrais eletrônicas (10), do tipo (PLC), paracontrole do sistema pneumático/hidráulico e os demais itens quecompõem o sistema pneumático/hidráulico/elétrico/mecânico demovimentação de motores a combustão interna/elétricos paramovimentar os pistões (11) que estão conectados através da biela(12) no mancai do virabrequim (13) para realizar os movimentosretilíneos de vai-vem dos pistões que se transformarão emmovimento de rotação que serão transmitidos às rodas do veículo,fazendo o veículo se locomover;c. 1) alimentação elétrica para o compressorde ar (1): a alimentação elétrica será fornecida pela bateria (14) doveículo, cuja tensão é 12 VCC, a qual será dividida em duastensões distintas, uma que continuará sendo de 12 VCC, para aalimentação do circuito elétrico e eletrônico do veículo e a outraserá convertida, por um circuito apropriado, para uma tensão de-110 VCA, para alimentar o compressor de ar (1) comprimido, sendoque, o alternador continuará efetuando o re-carregamento dabateria (14) do veículo e se necessário será implementado um outrogerador de eletricidade para reforçar o sistema de recarga dabateria;d) a central eletrônica (10) gerenciará:d. 1) o acionamento e desligamento docompressor de ar (1) comprimido e a sua temperatura limite desegurança para evitar danificá-lo;d.2) o temporizador de acionamento daseletro-válvulas (8);d.3) o controle do fluxo de ar;d.4) o multiplicador de pressão (15),necessário para maior aporte de ar comprimido no sistema, a fim derealizar a movimentação dos cilindros pneumáticos (9);d.5) o controle da mini central hidráulica, senecessário;d.6) os acionamentos dos cilindroshidráulicos para movimentação dos pistões (11) e do virabrequim(13), sensores eletromagnéticos (16) de início e fim de curso doscilindros hidráulicos;d.7) as válvulas de controle de fluxo (7) de ar(regulador de fluxo);d.8) o acionamento dos cilindrospneumáticos (9) (movimentação dos pistões do virabrequim);d.9) os sensores eletromagnéticos (16) deinício e fim de curso dos cilindros pneumáticos (9);d. 10) o monitoramento das divisões,amplificações, multiplicações, transformações de correntescontínuas e correntes alternadas, estabilizações da correntealternada e se necessário o monitoramento do gerador deeletricidade (17) para manter a bateria (14) do veículo recarregadae se necessário, desenvolver o gerador elétrico e/ou alimentar osistema elétrico através do gerador de eletricidade;d. 11) os controle das luzes no painel elétrico;d. 12) os controles manuais de acionamento edesligamento do sistema de automação dos motores a arcomprimido, hidráulico, elétrico, mecânico dos veículos automotorese suas diversas funções para o correto desempenho dos mesmos.
3. "SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DEMOTORES EM GERAL, COM UTILIZAÇÃO DE ARCOMPRIMIDO", de acordo com a reivindicação 1, é caracterizadopelo programa de computador utilizado ser de linguagem "Ladder"para programação do PLC (controlador lógico de processo) oucentral eletrônica (10), no qual, será definida toda a estrutura lógicade acionar, controlar e desligar todo o sistema pneumático,hidráulico, elétrico, automático e manual de controle do sistemapara movimentação de motores com ar comprimido, hidráulico,elétricos, mecânico, gerenciada pela central eletrônica no veículo.
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