MÁQUINA DE ÉMBOLO ALTERNATIVO CON ROTORES DE EQUILIBRADO OSCILANTES.

Máquina que incluye al menos un émbolo (1) de movimiento recíproco en un cilindro (2),

al menos dos rotores (3c, 3d) de equilibrado montados para un movimiento de rotación oscilante sobre un eje o ejes (4) transversal(es) al eje de movimiento del émbolo (1), un rotor (3c) de equilibrado que tiene un centro de masa en un lado de y otro rotor (3d) de equilibrado que tiene un centro de masa en un lado opuesto del eje (4) o ejes de movimiento de los rotores, y al menos un mecanismo o elemento (6) de conexión entre el émbolo (1) y los rotores (3) de manera que los rotores se mueven en oposición al movimiento recíproco del émbolo, caracterizada porque uno o más de dichos rotores comprende o bien un imán o bien un devanado, y dicha máquina incluye además un estator (10) o estatores asociado(s) con el rotor o rotores

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NZ2007/000212.

Solicitante: WHISPER TECH LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Nueva Zelanda.

Dirección: 224 ARMAGH STREET CHRISTCHURCH, 8011 NUEVA ZELANDA.

Inventor/es: CLUCAS, DONALD, MURRAY.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 9 de Agosto de 2007.

Clasificación PCT:

  • F01B11/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01B MAQUINAS O MOTORES, EN GENERAL O DEL TIPO DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO, p. ej. MAQUINAS DE VAPOR (del tipo con pistón rotativo u oscilante F01C; de desplazamiento no positivo F01D; motores de combustión F02; aspectos de la combustión interna de los motores con pistones alternativos F02B 57/00, F02B 59/00; máquinas de líquidos F03, F04; cigüeñales, cabezas de biela, bielas F16C; volantes F16F; órganos de transmisión para convertir un movimiento de rotación en movimiento alternativo, en general F16H; pistones, bulones de pistón, cilindros, para motores en general F16J). › F01B 11/00 Máquinas o motores de pistón alternativo sin árbol principal rotativo, p. ej. del tipo de pistón libre. › Dispositivos de compensación o amortiguamiento.
  • F02B75/06 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02B MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES DE COMBUSTION EN GENERAL (válvulas operadas cíclicamente para este efecto F01L; lubricación de los motores de combustión interna F01M; silenciadores o dispositivos de escape para este efecto F01N; refrigeración de motores de combustión interna F01P; turbinas de combustión interna F02C; plantas motrices en las que los motores utilizan productos de combustión F02C, F02G). › F02B 75/00 Otros motores, p. ej. motores de un solo cilindro. › Motores con dispositivos para el equilibrado del par (compensación de las fuerzas de inercia, supresión de las vibraciones en los sistemas F16F).
  • F02B75/32 F02B 75/00 […] › Motores caracterizados por las conexiones entre pistones y árboles principales no específicos de los grupos precedentes.
  • F02B75/40 F02B 75/00 […] › Otros motores con pistones alternativos.
  • F04B17/04 F […] › F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04B MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS (bombas de inyección de combustible para motores F02M; máquinas de líquido, o bombas, de tipo pistón rotativo u oscilante F04C; bombas de desplazamiento no positivo F04D; bombeo de fluido por contacto directo con otro fluido o por utilización de la inercia del fluido a bombear F04F; cigüeñales, cabezas de biela, bielas F16C; volantes F16F; transmisiones para convertir un movimiento rotativo en movimiento alternativo y viceversa, en general F16H; pistones, vástagos de pistones, cilindros, en general F16J; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › F04B 17/00 Bombas caracterizadas por su combinación o adaptación con motores de accionamiento particular. › utilizando solenoides.
  • F04B35/01 F04B […] › F04B 35/00 Bombas de pistón especialmente adaptadas para fluídos compresibles   caracterizadas por los medios de accionamiento de sus órganos de trabajo o por la combinación o adaptación con las máquinas o motores particulares que las accionan, no previstas en otro lugar (si predomina el aspecto de máquina motriz o de motor, véanse las clases apropiadas). › siendo los medios mecánicos.
  • F04B35/04 F04B 35/00 […] › siendo los medios eléctricos.
  • F16F15/26 F […] › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16F RESORTES; AMORTIGUADORES; MEDIOS PARA AMORTIGUAR LAS VIBRACIONES.F16F 15/00 Supresión de las vibraciones en los sistemas (dispositivos de suspensión de los asientos de vehículos B60N 2/50 ); Medios o dispositivos para evitar o reducir las fuerzas de desequilibrio, p. ej. debidas al movimiento (ensayo estático o equilibrado dinámico de máquinas o estructuras G01M 1/00). › en los sistemas con cigüeñales utilizando masas sólidas diferentes de los pistones ordinarios, que se desplazan con el sistema mismo.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2367822_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Máquina de émbolo alternativo con rotores de equilibrado oscilantes Campo de la invención La invención se refiere a una máquina de émbolo alternativo que puede configurarse para ser altamente equilibrada. En una forma, la máquina puede comprender un alternador o generador eléctrico. Sumario de la invención En términos generales la invención está definida por la reivindicación 1. La máquina puede ser una máquina de múltiples cilindros o cilindro único tal como se describirá adicionalmente. De una forma, la máquina es una máquina eléctrica. La máquina puede comprender un generador accionado por el/los émbolo(s), por ejemplo, de un motor de combustión interna o externa, o un motor eléctrico que acciona el/los émbolo(s), de una bomba o compresor por ejemplo. Por tanto, en un aspecto adicional la invención comprende una máquina eléctrica que incluye al menos un émbolo de movimiento recíproco en un cilindro, rotores de equilibrado montados para un movimiento de rotación oscilante y conectados al émbolo de manera que los rotores se muevan en oposición al movimiento recíproco del émbolo, donde uno o ambos rotores comprenden un imán o un devanado, y opcionalmente un estator o estatores asociado(s) con los rotores. Cuando la máquina es una máquina eléctrica y en particular un generador, en una realización cada uno de los rotores puede comprender un imán permanente o un electroimán y la máquina puede comprender un estator asociado a los rotores, el movimiento de los rotores genera una fuerza electromagnética en el estator. En otra realización, un estator o estatores puede comprender un electroimán o imán permanente y los rotores un devanado o devanados, el movimiento de los rotores genera una fuerza electromagnética en el/los devanado(s) de rotor. En una realización adicional sin estator, un rotor puede comprender un electroimán o imán permanente y otro rotor puede comprender un devanado o devanados, el movimiento relativo entre los rotores genera una fuerza electromagnética en el devanado o devanados. Cuando la máquina es una máquina eléctrica y en particular un motor eléctrico que acciona el/los émbolo(s), que realiza el trabajo de bombear un fluido tal como un líquido o gas, o por ejemplo, comprimir un gas, en una realización, cada uno de los rotores puede comprender un imán permanente o un electroimán y puede aplicarse una tensión a un estator o estatores para accionar el movimiento oscilante de los rotores y el movimiento del/de los émbolo(s). En otra realización, un estator o estatores puede(n) comprender un electroimán o imán permanente y los rotores un devanado o devanados a los que se aplica una tensión para accionar el movimiento de los rotores y émbolos. En una realización adicional sin estator, un rotor puede llevar un electroimán o imán permanente y otro rotor un devanado al que se aplica una tensión para accionar el movimiento de los rotores y el émbolo. Los beneficios y ventajas de la invención o al menos de las realizaciones del presente documento se describen posteriormente en relación con las realizaciones específicas que se describen a continuación en detalle. En esta memoria descriptiva y reivindicaciones el término generador incluye máquinas eléctricas que generan corriente continua o alterna. El término que comprende tal como se usa en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones significa que consiste al menos en parte en, es decir, cuando las reivindicaciones independientes dejan de incluir ese término, las características indicadas por ese término en cada reivindicación necesitarán estar presentes pero también pueden estar presentes otras características. Breve descripción de los dibujos ES 2 367 822 T3 La invención se describe adicionalmente con referencia a los dibujos adjuntos, a modo de ejemplo y sin pretender ser limitativos, en los que: la figura 1 muestra esquemáticamente una primera realización de una máquina de la invención, las figuras 2 y 3 muestran esquemáticamente una segunda realización de una máquina de la invención, la figura 4 muestra esquemáticamente una realización similar a la de las figuras 2 y 3 que es en particular una máquina eléctrica que comprende un estator, la figura 5 muestra esquemáticamente una realización adicional que es una máquina eléctrica que comprende un estator, de un lado y parcialmente recortada, la figura 6 muestra esquemáticamente la realización de la figura 5 en la dirección de la flecha A en la figura 5 2 la figura 7 muestra esquemáticamente un circuito de accionamiento para la realización de las figuras 5 y 6, la figura 8 muestra esquemáticamente una máquina de dos cilindros en paralelo de la invención, la figura 9 muestra esquemáticamente una máquina de dos cilindros opuestos de la invención, la figura 10 muestra esquemáticamente una máquina de seis cilindros opuestos de la invención, la figura 11 muestra esquemáticamente otra realización de una máquina de la invención, y la figura 12 muestra una realización adicional de una máquina de la invención. Descripción detallada de las realizaciones preferidas ES 2 367 822 T3 La máquina de la figura 1 se muestra, por motivos de simplicidad, como una máquina de cilindro único y comprende un émbolo 1 que se mueve recíprocamente en un cilindro 2. El émbolo y el cilindro pueden ser, por ejemplo, de un motor térmico tal como un motor Stirling, de un motor de combustión interna, de un compresor tal como un compresor de refrigeración por gas o aire, o de una bomba de fluido, o un motor de vapor. Por motivos de simplicidad se usará el término máquina en esta memoria descriptiva pero este término debe entenderse ampliamente como que se extiende a tales aplicaciones y otras aplicaciones. Dos rotores 3 de equilibrado están montados sobre ejes transversales al eje de movimiento del émbolo, en los cojinetes 4. El émbolo 1 y los rotores 3 están acoplados mediante bielas 6. La parte principal de la masa de cada uno de los rotores 3 está en lados opuestos de los ejes 4 de pivote, y las bielas 6 se acoplan a las partes 3a secundarias de los rotores 3 en el otro lado tal como se muestra. La configuración es tal que durante el funcionamiento de la máquina, el movimiento lineal recíproco del émbolo 1 en el cilindro 2 acciona o se acciona por un movimiento de rotación oscilante de los rotores 3, moviéndose los rotores en oposición al movimiento del émbolo 1. Es decir, durante el movimiento descendente del émbolo 1 en la dirección de la flecha P1 en la figura 1, los rotores 3 se mueven en la dirección de las flechas R1. Durante el movimiento ascendente del émbolo en la dirección de la flecha P2 en la figura 1 los rotores se mueven en la dirección de las flechas R2. Las bielas 6 pueden ser o bien flexibles en el plano de la máquina pero rígidas axialmente, o bien tener juntas articuladas en las que las bielas se acoplan al émbolo y/o a los rotores 3, para dar cabida a un pequeño movimiento de rotación de las bielas. La máquina puede equilibrarse sustancialmente de manera dinámica. Los rotores pueden formarse para tener una distribución de masa que equilibrará sustancialmente la masa alternativa del émbolo, y para tener también momentos de inercia rotatorios casi iguales, de manera que la inercia de rotación de los dos cigüeñales sustancialmente se equilibra y anula mutuamente. La masa de los dos rotores y el émbolo debe encontrarse sustancialmente en el mismo plano para evitar momentos de desequilibrio. La suma de los momentos de inercia rotatorios de las dos bielas será cero debido a la dirección opuesta de su rotación. Puede obtenerse un alto grado de equilibrio mientras la carrera es corta en comparación con la longitud de brazo de palanca de los dos rotores de rotación contraria. También, debido a que los cigüeñales de rotación contraria equilibran dinámicamente la inercia del émbolo y son de armonía invariable el movimiento del émbolo puede variar fuera del movimiento sinusoidal mientras se mantiene el alto grado de equilibrio. Es decir, puede usarse un movimiento de émbolo no sinusoidal sin comprometer el equilibrio del motor. En una realización de la máquina que es un alternador o generador eléctrico, de una forma los rotores 3 pueden comprender imanes particularmente alrededor de la periferia curvada de cada rotor, y un estator (no mostrado en la figura 1) puede asociarse al rotor en cualquier lado de manera que el movimiento de los rotores generará una fuerza electromagnética en los devanados del/de los estator(es). Los imanes del rotor pueden ser electroimanes o imanes permanentes, cuyos devanados se conectan a una fuente de alimentación a través de, por ejemplo, escobillas, resortes o alambres flexibles. Alternativamente, los estatores pueden comprender electroimanes o imanes permanentes y los rotores pueden llevar devanados en los que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Máquina que incluye al menos un émbolo (1) de movimiento recíproco en un cilindro (2), al menos dos rotores (3c, 3d) de equilibrado montados para un movimiento de rotación oscilante sobre un eje o ejes (4) transversal(es) al eje de movimiento del émbolo (1), un rotor (3c) de equilibrado que tiene un centro de masa en un lado de y otro rotor (3d) de equilibrado que tiene un centro de masa en un lado opuesto del eje (4) o ejes de movimiento de los rotores, y al menos un mecanismo o elemento (6) de conexión entre el émbolo (1) y los rotores (3) de manera que los rotores se mueven en oposición al movimiento recíproco del émbolo, caracterizada porque uno o más de dichos rotores comprende o bien un imán o bien un devanado, y dicha máquina incluye además un estator (10) o estatores asociado(s) con el rotor o rotores. 2. Máquina según la reivindicación 1, en la que cada rotor (3) tiene una periferia sustancialmente circular sobre su eje de movimiento. 3. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en la que cada rotor (3) comprende una parte principal que tiene una periferia curvada en un lado del eje de movimiento del rotor y una parte secundaria en el otro lado del eje (4) de movimiento del rotor. 4. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que los rotores son de una masa sustancialmente igual y tienen una distribución de masa combinada que equilibra sustancialmente la masa oscilante del/de los émbolo(s). 5. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la masa de los rotores (3) y émbolo(s) (1) se encuentra sustancialmente en el mismo plano. 6. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que un elemento (6a) de conexión se conecta a un rotor (3d) en un lado del eje (4) o ejes de movimiento de los rotores, y un elemento (6b) de conexión se conecta al otro rotor (3c) en el otro lado del mismo. 7. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que uno o más de los rotores comprende o bien un imán permanente o bien un electroimán de manera que el movimiento del/de los rotor(es) (3) genera una fuerza electromagnética en el estator(es) (10). 8. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el estator (10) o estatores comprende(n) un electroimán o imán permanente y el rotor o rotores comprende(n) un devanado o devanados de manera que el movimiento del/de los rotor(es) genera una fuerza electromagnética en el/los devanado(s) de rotor. 9. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que un rotor comprende un electroimán o imán permanente y otro rotor comprende un devanado de manera que el movimiento relativo entre los rotores genera una fuerza electromagnética en el devanado o devanados. 10. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el/los émbolo(s) (1) es o son de un motor térmico. 11. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que dicha máquina comprende un generador eléctrico accionado por el/los émbolo(s) (1). 12. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, en la que la distancia entre el eje (4) sobre el que se mueve cada rotor (3), y el eje (23) en el que dicho mecanismo o elemento (6) de conexión del émbolo (1) se une al rotor (3), es menor que la distancia desde el eje de movimiento del rotor hasta una parte periférica externa del rotor, de manera que la velocidad lineal del/de los imán(es) y/o devanado(s) en dicha parte periférica externa del rotor es mayor que la velocidad lineal del/de los émbolo(s). 13. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que incluye un sistema de control electrónico dispuesto para controlar el movimiento del émbolo. 14. Máquina según la reivindicación 13, que comprende un estator (10) que comprende múltiples devanados y en la que el sistema de control está dispuesto para controlar el movimiento del émbolo mediante el control de la potencia de excitación de los devanados del estator. 15. Unidad de calor y electricidad microcombinada (microCHP) que comprende una máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14. 16. Unidad de micro-CHP que puede montarse en la pared según la reivindicación 15. 17. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que dicha máquina también incluye un motor eléctrico que acciona el/los émbolo(s) (1). 8 ES 2 367 822 T3 9 ES 2 367 822 T3 ES 2 367 822 T3 11 ES 2 367 822 T3 12 ES 2 367 822 T3 13 ES 2 367 822 T3 14

 

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