Motor térmico rotativo.

Un rotor (20) de un motor térmico rotativo que comprende:

un eje geométrico de rotor sobre el cual el rotor (20) está adaptado y configurado para rotar;

una pluralidad de pasos de materia de empuje (22) configurados para canalizar materia de empuje gaseosa a través del rotor, comprendiendo cada uno de los pasos de materia de empuje (22) una región convergente, una región divergente y una boca de salida, estando cada uno de los pasos de materia de empuje (22) al menos parcialmente rodeado por una pared permeable al gas, estando la boca de salida de cada paso de materia de empuje (22) adaptado y configurado para descargar fluido gaseoso en un entorno de escape externo al rotor (20) de manera tal que se cree un par sobre el rotor (20) alrededor del eje geométrico del rotor, estando la región divergente de cada uno de los pasos de materia de empuje (22) situada entre la boca de salida y la región convergente del respectivo paso de materia de empuje (22);

un plenum de entrada que está en comunicación fluida con un entorno de admisión externo al rotor y que forma una porción no dividida corriente arriba de cada uno de los pasos de materia de empuje; y

una pluralidad de pasos de refrigeración (60), caracterizado por que cada uno de los pasos de refrigeración (60) está en comunicación fluida con un respectivo paso de materia de empuje (22) por medio de la pared permeable al gas que rodea al menos parcialmente el respectivo paso de materia de empuje (22).

Motor térmico rotativo Campo de la invención

La presente invención se refiere a motores térmicos rotativos. Más en particular, la presente invención se refiere a un rotor de un motor térmico rotativo que descarga materia de empuje gaseosa a velocidades supersónicas.

Antecedentes de la invención

La producción de energía motriz a través de la fuerza reactiva de chorros es conocida desde hace mucho tiempo. Por ejemplo, la Patente Estadounidense N2 2.637.166 de Goddardida a conocer una turbina en la cual las reacciones de chorros a alta velocidad son utilizadas para efectuar la rotación de una turbina. La Patente Estadounidense N2 2.63.947 de Howard da a conocer una disposición de estatorreactor para rotación en un generador continuo de tipo combustión. La Patente Estadounidense N2 2.544.42 de Goddard da a conocer una cámara de combustión que se usa para proporcionar energía rotacional en un aparato de propulsión tal como para accionar un eje de propulsión. La Patente Estadounidense N2 2.499.863 de Hart da a conocer un motor rotativo propulsado a chorro.

Más recientemente, el presente inventor ha efectuado desarrollos en el campo de los motores térmicos rotativos por los cuales ha recibido las Patentes Estadounidenses N2 5.48.824, emitida el 25 de Abril de 1995, 5.56.196, emitida el 1 de Octubre de 1996, y 6.668.539, emitida el 3 de Diciembre de 23.

El documento DE 19631473A1 da a conocer un motor rotativo que comprende una pluralidad de cámaras de combustión que expulsan productos de reacción a alta velocidad y de manera que generan un par.

Sumario de la invención

La presente invención está dirigida a un motor térmico rotativo supersónico que tiene un rotor de acuerdo con la reivindicación 1.

En otro aspecto de la invención, a un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8.

Aunque las principales ventajas y características de la invención han sido descritas anteriormente, puede obtenerse una comprensión más completa y exhaustiva de la invención por referencia a los dibujos y a la siguiente descripción detallada de la realización preferida.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de la realización preferida de un rotor de un motor térmico rotativo de acuerdo con la invención, mostrando los lados frontal, superior y lateral derecho del mismo.

La Figura 2 es una vista en perspectiva del rotor que se muestra en la Figura 1, mostrando los lados frontal, superior y lateral derecho del mismo.

La Figura 3 es una vista en planta superior del rotor que se muestra en las Figuras 1 y 2.

La Figura 4 es una vista en alzado frontal del rotor que se muestra en las Figuras 1-3.

La Figura 5 es una vista del rotor que se muestra en las Figuras 1-4 en sección transversal tomada por la línea 5- 5 que se muestra en la Figura 4.

La Figura 6 es una vista en perspectiva del rotor que se muestra en las Figuras 1-5, mostrando los lados posterior, superior y lateral izquierdo del mismo, con la porción posterior del cuerpo principal retirada para revelar los detalles del interior del rotor.

La Figura 7 es una vista en perspectiva del conjunto de tubos permeables y el plenum de entrada del rotor que se muestra en las Figuras 1-6.

La Figura 8 es una vista en planta superior del conjunto de tubos que se muestra en la Figura 7.

La Figura 9 es una vista en alzado frontal del conjunto de tubos que se muestra en las Figuras 7 y 8.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una rama del conjunto de tubos del rotor que se muestra en las Figuras 1 -6, y se muestra con un detalle recortado para revelar el interior de la tobera de la rama del conjunto de tubos.

Los números de referencia de la memoria técnica indican los correspondientes ítems que se muestran a lo largo de la figuras de los dibujos.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención

En las Figuras 1-5 se muestra en su totalidad la realización preferida de un rotor 2 de acuerdo con la invención. El rotor 2 está configurado y adaptado para expulsar materia de empuje gaseosa a alta velocidad por una pluralidad

de pasos de materia de empuje 22, de manera tal que se cree un par que arrastre rotativamente el rotor alrededor del eje geométrico A.

El rotor 2 comprende preferiblemente unas porciones de cuerpo principal frontal 24 y posterior 26, un conjunto de tubos 28, un anillo de estanqueidad 3, y un anillo de tensión circunferencial 32. Las porciones de cuerpo principal frontal 24 y posterior 26 están preferiblemente mecanizadas a partir de titanio 1-2-3 macizo. Las porciones de cuerpo principal frontal 24 y posterior 26 constituyen la mayor parte de la masa del rotor 2 y soportan el conjunto de tubos 28. La porción posterior de cuerpo principal 26 comprende un alojamiento de eje 34 que está alineado con el eje geométrico del rotor, una pluralidad de agujeros pasantes 36 dispuestos circunferencialmente alrededor del eje geométrico del rotor, y una cavidad circular 38 que está alineada con el eje geométrico del rotor en el lado opuesto al alojamiento para eje. En la porción posterior de cuerpo principal 26 también están formadas una pluralidad de ranuras o canales que, junto con unas ranuras o canales de la porción frontal de cuerpo principal 24, forman pasos de fluido y proporcionan espacio para el conjunto de tubos 28. La porción frontal de cuerpo principal 24 comprende una pluralidad de agujeros ciegos roscados 4 dispuestos circunferencialmente alrededor del eje geométrico del rotor y una protuberancia circular 42 que está alineada con el eje geométrico del rotor. Las porciones de cuerpo principal frontal 24 y posterior 26 están sujetas la una a la otra, con la protuberancia circular 42 de la porción frontal de cuerpo principal situada en la cavidad 38 de la porción frontal de cuerpo principal. Unos pernos (no representados) también se extienden a través de los agujeros pasantes 36 de la porción posterior de cuerpo principal 26 y encajan a rosca con los agujeros ciegos roscados 4 de la porción frontal de cuerpo principal 24. Las porciones de cuerpo principal frontal 24 y posterior 26 también están soldadas la una a la otra a lo largo de sus perímetros.

El conjunto de tubos 28 preferiblemente comprende siete ramas 44 idénticas y un plenum de entrada 46. Los diversos componentes del conjunto de tubos 28 son permeables al gas. Preferiblemente, cada componente del conjunto de tubos 28 está formado con titanio 6-2-4-2 sinterizado y tiene una densidad sinterizada de aproximadamente ochenta por ciento. Cada rama 44 es generalmente tubular y preferiblemente comprende una tobera 48, un codo 5 y una sección recta 52 que, junto con el plenum de entrada 46, forman uno de los pasos de materia de empuje 22 del rotor 2. La tobera 48 y el codo 5 están preferiblemente formados de una sola pieza, mientras que la sección recta 52 y el plenum de entrada 46 son piezas separadas. La tobera 48 de cada rama 44 está configurada de tal modo que el área de la sección transversal de la porción del paso de materia de empuje 22 disminuya dentro de la tobera y luego aumente corriente abajo de la misma. Así pues, la tobera 48 es una tobera convergente-divergente adaptada para hacer que el fluido compresible acelere desde una velocidad subsónica hasta una velocidad supersónica según pasa a través de la misma. Preferiblemente se hace que la porosidad de la pared de la región divergente de la tobera 48 sea menor que la porosidad del resto de cada respectiva rama 44 gracias a cualquiera de los diversos medios estándar conocidos en la técnica. El exterior de la tobera 48 preferiblemente comprende una pluralidad de nervios protuberantes 54 generalmente anulares con huecos entre los mismos. Similarmente, el exterior del codo 5 comprende una pluralidad de nervios protuberantes 54 que circunscriben parcialmente el paso de materia de empuje 22. El codo 5 preferiblemente cambia la dirección del paso de materia de empuje 22 aproximadamente noventa grados, y mas preferiblemente 87,5 grados. La sección recta 52 une el extremo corriente arriba del codo 5 al plenum de entrada 46. La sección recta 52 y el codo 5 están preferiblemente conectados entre sí por medio de un accesorio de enchufe. El exterior de la sección recta 52 comprende preferiblemente una pluralidad de nervios protuberantes 54 que se extienden linealmente. El plenum de entrada 46 tiene forma de copa con una pluralidad de aberturas para las ramas 44 del conjunto de tubos 28. El exterior del plenum de entrada 46 también comprende preferiblemente unos nervios protuberantes 54 que son paralelos entre sí y que están circunferencialmente separados alrededor del plenum de entrada. El exterior del extremo posterior cerrado del... [Seguir leyendo]

1. Un rotor (2) de un motor térmico rotativo que comprende:

un eje geométrico de rotor sobre el cual el rotor (2) está adaptado y configurado para rotar; una pluralidad de pasos de materia de empuje (22) configurados para canalizar materia de empuje gaseosa a través del rotor, comprendiendo cada uno de los pasos de materia de empuje (22) una región convergente, una región divergente y una boca de salida, estando cada uno de los pasos de materia de empuje (22) al menos parcialmente rodeado por una pared permeable al gas, estando la boca de salida de cada paso de materia de empuje (22) adaptado y configurado para descargar fluido gaseoso en un entorno de escape externo al rotor (2) de manera tal que se cree un par sobre el rotor (2) alrededor del eje geométrico del rotor, estando la región divergente de cada uno de los pasos de materia de empuje (22) situada entre la boca de salida y la región convergente del respectivo paso de materia de empuje (22); un plenum de entrada que está en comunicación fluida con un entorno de admisión externo al rotor y que forma una porción no dividida corriente arriba de cada uno de los pasos de materia de empuje; y una pluralidad de pasos de refrigeración (6), caracterizado por que cada uno de los pasos de refrigeración (6) está en comunicación fluida con un respectivo paso de materia de empuje (22) por medio de la pared permeable al gas que rodea al menos parcialmente el respectivo paso de materia de empuje (22).

2. Un rotor (2) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el rotor (2) adicionalmente comprende fluido gaseoso en cada uno de los pasos de materia de empuje (22) y cada uno de los pasos de refrigeración (6), teniendo el fluido gaseoso en los pasos de materia de empuje (22) una presión total mínima, teniendo el fluido gaseoso en los pasos de refrigeración (6) una presión total máxima, siendo la presión total mínima mayor que la presión total máxima.

3. Un rotor (2) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el fluido gaseoso en los pasos de materia de empuje (22) tiene una temperatura estática máxima, el fluido gaseoso en los pasos de refrigeración (6) tiene una temperatura estática máxima, y la temperatura estática máxima del fluido gaseoso en los pasos de materia de empuje (22) es mayor que la temperatura estática máxima del fluido gaseoso en los pasos de refrigeración (6).

4. Un rotor (2) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada una de las paredes permeables al gas está

formada con metal sinterizado.

5. Un rotor (2) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada una de las paredes permeables al gas es tubular y comprende una pluralidad de nervios que sobresalen hacia fuera de manera tal que existan huecos entre los nervios, y los pasos de refrigeración (6) tienen un volumen combinado que incluye los huecos entre los nervios de cada una de las paredes permeables al gas.

6. Un rotor (2) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada uno de los pasos de materia de empuje (22) está totalmente rodeado por paredes permeables al gas.

7. Un rotor (2) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada uno de los pasos de refrigeración (6) está en comunicación fluida directa con el entorno de escape a través de al menos una pared permeable al gas.

8. Un procedimiento que comprende:

proporcionar un rotor (2), comprendiendo el rotor (2) un eje geométrico, una pluralidad de pasos de materia de empuje (22) configurados para canalizar materia de empuje gaseosa a través del rotor, una pluralidad de pasos de refrigeración (6), una entrada y al menos una pared permeable al gas que separan al menos uno de los pasos de materia de empuje (22) de al menos uno de la pluralidad de pasos de refrigeración (6);

hacer pasar la materia de empuje gaseosa dentro del rotor a través de los pasos de materia de empuje (22) del rotor (2) de manera tal que la materia de empuje gaseosa sea descargada desde el rotor (2) a una velocidad supersónica con relación al rotor (2) y tal que la descarga cree un par sobre el rotor (2) alrededor del eje geométrico, teniendo la materia de empuje gaseosa una temperatura estática media dentro del rotor (2), entrando toda la materia de empuje gaseosa en el rotor a través de la primera entrada; hacer pasar materia de refrigeración gaseosa a lo largo de los pasos de refrigeración (6) del rotor (2) de manera tal que al menos algo de la materia de refrigeración gaseosa pase a través de la al menos una pared permeable al gas del rotor (2) y dentro de al menos uno de los pasos de materia de empuje (22), teniendo la materia de refrigeración gaseosa una temperatura estática media dentro de los pasos de refrigeración (6) que está por debajo de la temperatura estática de la materia de empuje gaseosa.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de refrigeración gaseosa a lo largo de los pasos de refrigeración (6) del rotor (2) comprende hacer pasar la totalidad de la materia de refrigeración gaseosa dentro del rotor (2) a través de una segunda entrada.

1. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de refrigeración gaseosa a lo largo de los pasos de refrigeración (6) del rotor (2) sucede adicionalmente de manera tal que al menos algo de la materia de refrigeración gaseosa salga del rotor (2) sin pasar dentro de los pasos de materia de empuje (22).

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de proporcionar el rotor (2) sucede de manera tal que al menos una porción de cada paso de materia de empuje (22) está formada por un miembro tubular que es permeable al gas y que tiene una pluralidad de nervios protuberantes formados en su exterior, y tal que las paredes permeables al gas sean porciones de los miembros tubulares y cada uno de los pasos de refrigeración (6) se extienda entre los nervios protuberantes de al menos uno de los miembros tubulares, respectivamente.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de proporcionar el rotor (2) comprende sinterizar piezas de material entre sí para formar las paredes permeables al gas.

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de empuje gaseosa a través de los pasos de materia de empuje (22) del rotor (2) sucede de manera tal que el rotor (2) revolucione alrededor del eje geométrico a una velocidad comprendida entre 4. rpm y 6. rpm con respecto a la tierra.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de empuje gaseosa a través de los pasos de materia de empuje (22) del rotor (2) sucede de manera tal que la materia de empuje gaseosa tenga una presión total media dentro del rotor (2), y en el cual la etapa de hacer pasar la materia de refrigeración gaseosa a lo largo de los pasos de refrigeración (6) del rotor (2) sucede de manera tal que la materia de refrigeración gaseosa tenga una presión total media dentro de los pasos de refrigeración (6) que sea menor que la presión total media de la materia de empuje gaseosa.

15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de empuje gaseosa a través de los pasos de materia de empuje (22) del rotor (2) sucede de manera tal que la presión total media de la materia de empuje gaseosa exceda de 34475 Pa (5 psia).

16. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de empuje gaseosa a través de los pasos de materia de empuje (22) del rotor (2) sucede de manera tal que la velocidad supersónica tenga un Número Mach dentro de un intervalo de 2, a 4,.

17. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de empuje gaseosa a través de los pasos de materia de empuje (22) del rotor (2) sucede de manera tal que la velocidad supersónica tenga un Número Mach dentro de un intervalo de 2,7 a 3,2.

18. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la etapa de hacer pasar la materia de empuje gaseosa a través de los pasos de materia de empuje (22) del rotor (2) sucede de manera tal que la materia de empuje gaseosa tenga un caudal másico a través del rotor (2), y en el cual la etapa de hacer pasar la materia de refrigeración gaseosa a lo largo de los pasos de refrigeración (6) del rotor (2) sucede de manera tal que la materia de refrigeración gaseosa tenga un caudal másico a través del rotor (2) que sea menos del cinco por ciento inferior del caudal másico de la materia de empuje gaseosa.