Motor endotérmico rotatorio con dos ejes de rotación paralelos.

Un motor endotérmico con doble centro de rotación, que comprende un estátor (A) que tiene dos orificioscirculares (1,

2) que se intersecan y dos cubiertas (A2, A3) y un rotor (B), comprendiendo el rotor (B) dos partes delrotor aproximadamente semicilíndricas (B1, B2) que están dispuestas para poder rotar dentro de los orificiosrespectivos (1, 2), y un cursor (B3) dispuesto entre ellas y que une las dos partes del rotor (B1, B2), estando elcursor articulado a una de las dos partes del rotor (B2) y deslizándose sobre la otra de las dos partes del rotor (B1),de tal forma que las partes del rotor (B1, B2) pueden realizar un movimiento relativo en dirección circunferencialentre una posición abierta y una cerrada, caracterizado por que

- al menos una de las cubiertas (A2, A3) está provista de un puerto (25) para la succión de aire o de una mezclacombustible fresca desde el exterior de las respectivas cubiertas (A2, A3) y

- dicho puerto (25) está colocado en el mismo radio nominal como un rebaje (65) de la parte del rotor (B1).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2003/009549.

Solicitante: Libralato Ltd.

Inventor/es: RUGGERO,LIBRALATO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01C1/44 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01C MAQUINAS O MOTORES DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE (motores de combustíon F02; aspectos de la combustión interna F02B 53/00, F02B 55/00; máquinas de líquidos F03, F04). › F01C 1/00 Máquinas o motores de pistón rotativo (con los ejes de los órganos cooperantes no paralelos F01C 3/00; con las paredes de las cámaras de trabajo deformables por resiliencia, al menos parcialmente F01C 5/00; con anillo fluido o dispositivo análogo F01C 7/00; máquinas o motores de pistón rotativo en las cuales el fluido de trabajo es exclusivamente desplazado, o exclusivamente desplaza a uno o más pistones alternativos F01B 13/00). › con paletas articuladas al órgano interior.
  • F01C19/00 F01C […] › Dispositivos de estanqueidad en las máquinas o motores de pistón rotativo (juntas de estanqueidad en general F16J).
  • F01C21/08 F01C […] › F01C 21/00 Partes constitutivas, detalles, o accesorios no previstos en otro lugar, o cuyas características interesantes no son cubiertas por otros grupos F01C 1/00 - F01C 20/00. › Pistones rotativos (pistones alternativos en general F16J).
  • F01C21/10 F01C 21/00 […] › Organos externos para cooperar con pistones rotativos; Carcasas (carcasas para máquinas o motores rotativos en general F16M).
  • F01C21/18 F01C 21/00 […] › Disposiciones para admisión o descarga del fluido de trabajo, p. ej. características constructivas de la admisión o del escape.

PDF original: ES-2450165_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Motor endotérmico rotatorio con dos ejes de rotación paralelos La invención se refiere a un motor endotérmico del tipo de masa rotativa, particularmente eficaz para el aprovechamiento óptimo de la carrera de empuje, que se genera mediante la ignición de una mezcla combustible y mediante las otras carreras de expansión y descarga de los gases quemados, y en el que la succión y la compresión del material combustible se disponen apropiadamente, con lo que el aprovechamiento del empuje da como resultado una alta producción de potencia relativa al mínimo tamaño del motor y a su facilidad operativa y constructiva y también a un consumo reducido de material combustible.

En los motores endotérmicos actuales de mecanismo de cigüeñal hay pistones notoriamente cilíndricos que pueden recibir como mucho tanto volumen de mezcla como volumen de mayor expansión del gas quemado, siendo bien conocido que la carrera de succión ocurre en la misma cámara que se usa después para la expansión o fase útil del

motor.

Ya que, notoriamente, la explosión y combustión de la mezcla comprimida determina un mayor volumen con respecto al volumen de la misma mezcla antes de que explote, queda claro que en los motores alternativos actuales, que usan la misma cámara para la succión y la expansión, no se aprovecha toda la presión disponible para el empuje, causando, de hecho, una pérdida interna del trabajo útil del pistón.

Además, los pistones de los motores lineales actuales, que actúan alternativamente a lo largo de su eje, requieren una transformación de su movimiento alternativo en un movimiento rotativo con mecanismos de cigüeñal adecuados para aprovechar la fuerza que se produce en el árbol rotativo del motor, determinando por lo tanto reducciones adicionales de la potencia disponible.

Finalmente, la disposición lineal y axial de los pistones y de sus cámaras corredizas de los motores endotérmicos actuales no solo requiere la presencia necesaria de los mecanismos de cigüeñal anteriormente mencionados, sino que también determina su gran voluminosidad y consiguiente gran tamaño con respecto al volumen útil de la carrera de expansión y conduce a una estructura necesariamente estable, compleja y pesada que reduce adicionalmente su eficacia y practicidad, aún sin eliminar las vibraciones y el estrépito de los motores actuales.

Muchos estudios e intentos de dar soluciones que mejoren los motores de pistón alternativo conocidos prevén la presencia de un pistón o masa que puede rotar en una abertura cilíndrica y se comunica con espacios apropiados predefinidos de succión, compresión, ignición y expansión, de manera que un único elemento rotativo puede lograr estas carreras a la vez, pasando, con su parte específica perimetral, a través de cada zona específica del estátor, eliminando así cualquier viaje inútil actual y dando directamente el movimiento rotatorio al árbol del motor.

Todas estas soluciones rotativas se han revelado como escasamente provechosas en la práctica, principalmente por las dificultades para retirar el calor del pistón rotativo, con la consiguiente dificultad para ajustar sus expansiones y administrar su hermeticidad de sellado con respecto al estátor que lo contiene, para evitar la dispersión de la mezcla combustible y los gases de combustión en la zonas no relevantes.

Además, la estructura de la cámara de combustión en los motores de rotación actuales presenta dificultades a la 45 hora de coordinar su forma óptima para la combustión con respecto a los parámetros de compresión deseados.

Otra gran desventaja de los motores con pistón rotativo que se ha observado hasta ahora es que nunca han previsto una abertura de expansión que tenga mayor volumen que la abertura de succión, con la consecuencia de que estos motores endotérmicos no aprovechan el mayor volumen de la carrera de expansión y no mejoran el rendimiento de la carrera de empuje.

Para superar todas estas desventajas y dificultades y, de esta manera, hacer viables todas las ventajas de un motor de masa rotativa, con respecto a los motores alternativos de masa conocidos, el documento IT 1250184B, que se considera que representa la técnica anterior más próxima, divulga un motor de masa rotativa, basado en un estátor

que tiene dos centros de rotación y un rotor que comprende dos partes semicilíndricas, de manera indicativa, y que rotan en la misma dirección, cada una en uno de los dos ejes del estátor, estando tales partes unidas entre sí mediante una compuerta o cursor que actúa a modo de bisagra entre las dos partes del rotor y permite su mutuo deslizamiento y divergencia durante la rotación.

De acuerdo con la solución propuesta, la masa rotativa ya no comprende un único bloque, sino tres elementos diferentes que permiten lograr diferentes volúmenes en la zona de succión de la mezcla y en la zona de expansión del gas quemado y, de esta manera, permiten un mejor y más completo aprovechamiento del empuje de combustión.

Todavía de acuerdo con esta solución ya propuesta, es posible una mejor hermeticidad de gas, ya que los rellenos se colocan en superficies cilíndricas y planas que actúan sobre superficies de sellado y ya no sobre líneas de sellado, como en los motores rotativos previos.

De hecho, la realización práctica de esta solución ha recalcado algunos problemas mecánicos y funcionales que han sugerido una serie de mejoras constructivas, que son el objeto del presente motor endotérmico rotativo mejorado.

El objetivo principal de esta invención sigue siendo mejorar y optimizar el ciclo termodinámico de los motores endotérmicos rotativos, alcanzando la relación ideal entre los volúmenes de la zona de expansión y los volúmenes de las otras zonas asignadas a las otras carreras del ciclo, para permitir el mayor aprovechamiento del empuje de expansión útil y una trayectoria óptima para los gases de combustión y para comprimir y llevar la mezcla combustible a la carrera de ignición.

Este objetivo se logra mediante el motor endotérmico, tal como se define en la reivindicación 1.

Una característica innovadora principal de esta invención es introducir una disposición cinemática basada en un rotor que comprende dos partes semicilíndricas y que rotan en la misma dirección en dos ejes de rotación paralelos, con un cursor de articulación intermedio, consiguiendo con tal rotor el mejor aprovechamiento del empuje durante la carrera de expansión útil y el ajuste de las otras carreras de succión, compresión del material combustible y descarga de los gases quemados, en la que dicho rotor se mantiene en un estátor cuya cámara presenta dos aberturas cilíndricas que se intersecan, y en las paredes planas de cubierta que proporcionan los asientos para los dos ejes paralelos del rotor, estando provisto de asientos adecuados para alimentar y explotar el material combustible y descargar los gases quemados.

Los otros objetivos, ya mencionados y pretendidos en la patente anteriormente mencionada, se refieren a la facilidad constructiva, a la posibilidad de una refrigeración máxima y a una mejor hermeticidad de los rellenos, al silencio y la ausencia de vibraciones, objetos que también se logran mejor en la presente solución constructiva mejorada.

En particular, la presente mejora persigue el objeto de hacer industrialmente viable una realización de un motor endotérmico rotativo que es particularmente capaz de aprovechar totalmente la potencia que se produce durante la carrera de expansión, con respecto a los diferentes volúmenes de sus zonas de succión y compresión, determinando, bajo la misma potencia suministrada, una voluminosidad mínima total del motor.

Otro objetivo de esta invención es asegurar las mejores condiciones de entrada del aire de refrigeración y del material combustible, como consecuencia del movimiento mutuo de las partes del rotor en una posición de succión preparada de antemano en el estátor.

Otro objetivo más de esta invención es optimizar la forma y volumen de la cámara de combustión, con respecto al rendimiento termo-dinámico que puede permitir un motor de masa rotativa.

Otro objetivo más de la presente invención es permitir unas carreras de depuración y refrigeración adecuadas de las diferentes zonas del motor durante su funcionamiento normal.

Otro objetivo de la invención es facilitar la disposición más eficaz de los rellenos herméticos entre el rotor y el estátor.

Estos objetivos particulares y los ya mencionados en la patente anteriormente mencionada, cuyo contenido se incorpora al presente documento mediante referencias, se logran perfectamente, de hecho, con el motor endotérmico rotativo mejorado de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un motor endotérmico con doble centro de rotación, que comprende un estátor (A) que tiene dos orificios circulares (1, 2) que se intersecan y dos cubiertas (A2, A3) y un rotor (B) , comprendiendo el rotor (B) dos partes del

rotor aproximadamente semicilíndricas (B1, B2) que están dispuestas para poder rotar dentro de los orificios respectivos (1, 2) , y un cursor (B3) dispuesto entre ellas y que une las dos partes del rotor (B1, B2) , estando el cursor articulado a una de las dos partes del rotor (B2) y deslizándose sobre la otra de las dos partes del rotor (B1) , de tal forma que las partes del rotor (B1, B2) pueden realizar un movimiento relativo en dirección circunferencial entre una posición abierta y una cerrada, caracterizado por que

- al menos una de las cubiertas (A2, A3) está provista de un puerto (25) para la succión de aire o de una mezcla combustible fresca desde el exterior de las respectivas cubiertas (A2, A3) y

- dicho puerto (25) está colocado en el mismo radio nominal como un rebaje (65) de la parte del rotor (B1) .

2. El motor de la reivindicación 1, en el que las dos partes del rotor (B1, B2) y el cursor (B3) forman, durante una cierta carrera del motor, un volumen de succión (MF) sellado de otros volúmenes cualesquiera entre las partes del rotor (B1, B2) y los orificios (1, 2) .

3. El motor de la reivindicación 2, en el que el volumen de succión (MF) se incrementa mediante el movimiento relativo entre las dos partes del rotor (B1, B2) .

4. El motor de la reivindicación 3, en el que el movimiento relativo para incrementar el volumen de succión (MF) se induce mediante un gas combustible encendido (MS) que actúa solo en una (B1) de las dos partes del rotor (B1, B2) .

5. El motor de la reivindicación 1, en el que el estátor (A) comprende un puerto de escape (10) , en donde el puerto de escape (10) comprende un conducto rotatorio (90) con al menos una abertura (91, 92) que está, dependiendo de la posición rotatoria del conducto (90) , expuesta al interior del estátor (A) o cerrada frente el interior del estátor (A) .

6. El motor de la reivindicación 5, en el que el puerto de escape (10) está formado dentro de un cuerpo del estátor

(A) y está provisto de una abertura hacia la superficie radial interna de uno de los orificios cilíndricos (1, 2) .

7. El motor de las reivindicaciones 5 o 6, que comprende una disposición cinemática con un rotor (B) moviéndose dentro de un estátor (A) , estando las partes del rotor (B1, B2) articuladas entre sí mediante el cursor (B3) que, deslizándose sobre una de las dos partes (B1, B2) permite su divergencia y cierre recíprocos en dirección circunferencial, para generar volúmenes variables dentro del par de orificios (1, 2) de dicho estátor (A) , siendo dichos orificios (1, 2) cilíndricos y estando dispuestos en paralelo e intersecándose dentro del estátor (A) , siendo guiada una parte del rotor (B2) para rotar de manera coaxial dentro de un orificio del estátor (2) para determinar una zona de expansión de una mezcla combustible (MS) y producir un empuje útil, siendo guiada una segunda parte del rotor (B1) para rotar de manera coaxial dentro de un segundo orificio (1) para determinar una zona de compresión de una mezcla combustible (MG) , una cámara de combustión (8) , dentro de la que se obliga a entrar a la mezcla combustible, estando situada entre los dos orificios (1, 2) , y un conducto (90) para recoger gases de escape, que está colocado cerca del extremo del orificio (1) , enfrente de la cámara de combustión (8) , en la que se genera la succión de gas mediante la expansión entre las dos partes (B1, B2) del rotor (B) durante una carrera de divergencia del mismo.

8. El motor de la reivindicación 7, en el que el estátor (A) comprende un cuerpo central (A1) , una cubierta delantera (A2) y una cubierta trasera (A3) , estando el cuerpo central (A1) moldeado como un cilindro de doble intersección (4) con aletas de refrigeración exteriores opcionales (5) y con una superficie interna lisa que comprende los dos orificios cilíndricos que se intersecan (1, 2) , estando su sección transversal dispuesta en un eje (2) que es preferentemente horizontal, y en ejes ortogonales (X, Y) respectivos que juntos determinan los ejes longitudinales (XZ, XY) respectivos de los orificios (1, 2) .

9. El motor de la reivindicación 8, en el que la cámara de combustión (8) se proporciona en un lado (4’) del cuerpo estátor central (A1) y en el que la cámara (8) está provista de un abultamiento grande en su porción superior,

mientras que su base está abierta a una porción de conexión de los orificios (1, 2) entre los ejes (X, Y) , y en el que la cámara (8) está provista de un orificio pasante (6) para la aplicación de una bujía o de un inyector (7) , y está provista de una conexión adecuada (9) con el orificio (2) , particularmente en forma de chaflán (9) .

10. El motor de la reivindicación 8, en el que los orificios de escape (10, 11, 30) para dar salida a los gases quemados se proporcionan en una zona (4’’) del estátor (A) opuesta al lado de la cámara de combustión (4’) del mismo, estando inclinados los orificios de escape (10, 11, 30) en un ángulo ( ) con respecto al eje (X) y correspondiéndose la anchura circunferencial de los mismos con una abertura angular de las partes del rotor (B1, B2) .

11. El motor de la reivindicación 10, en el que, durante la carrera de escape de los gases quemados, las cubiertas (A2, A3) cooperan mediante orificios (29, 30) proporcionados en ellas.

12. El motor de la reivindicación 11, en el que los orificios de la cubierta (29, 30) alojan el conducto rotatorio (90) permitiendo la recogida y expulsión de los gases de escape cuando, durante su rotación, dichas aberturas (91, 92) pasan por encima y se comunican con los orificios de escape (11, 30) del estátor (A) , en donde la rotación del conducto rotatorio (90) puede hacerse mediante una corona dentada (93) o cualquier otro sistema de control.

13. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que las cubiertas (A2, A3) se unen al cuerpo estátor central (A1) , estando dichas cubiertas (A2, A3) provistas, en sus caras internas (20, 40) , de ranuras cilíndricas (22) coaxiales con respecto al eje (YZ) , estando una superficie interna (23) de las ranuras (22) provista de una porción elevada (24) con un puerto (25) para la succión de aire o de una mezcla combustible fresca desde el exterior de las cubiertas (A2, A3) respectivas, estando colocados dichos puertos (25) y ensanchamientos opcionales de aspiración (26) de los mismos en el mismo radio nominal, como un rebaje (65) de la parte de expansión del rotor (B1) .

14. El motor de la reivindicación 13, en el que en la porción elevada (24) de las caras internas (20, 40) de las cubiertas (A2, A3) se proporcionan soportes (27) con orificios (28) para asegurar o fijar semiárboles (80’, 80’’) para el 15 rotor (B) , estando colocados dichos soportes (27) en el eje (XZ) que se alinea con el orificio (1) del estátor (A) .

15. El motor de la reivindicación 7, en el que el rotor (B) comprende una parte rotatoria de expansión (B1) provista de un orificio radial (68) que aloja y guía una varilla (70) del cursor (B3) del rotor (B) , cursor (B3) que está articulado a la parte de compresión (B2) del rotor (B) , teniendo dichas partes (B1, B2) y dicho cursor (B3) una forma y tamaño para su contención dentro de los orificios (1, 2) del estátor (A) y estando adaptadas para divergir o cerrarse de acuerdo con las diferentes carreras del ciclo termodinámico.

16. El motor de la reivindicación 13, en el que la parte rotatoria de compresión (B2) comprende una pared superficial de arco (50) , dos paredes laterales (51, 52) a las que se unen un par de anillos (53, 54) , estando moldeados dichos anillos (53, 54) para alojarse en las ranuras (22) de las cubiertas (A2, A3) , guiando por tanto la rotación de la parte (B2) en el eje (YZ) en contacto con la pared del orificio (2) .

17. El motor de la reivindicación 16, en el que las paredes laterales (51, 52) comprenden asientos (55, 56) para alojar un pivote articulador (72) del cursor. 30

18. El motor de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 17, en el que la parte rotatoria de expansión (B1) del rotor (B) está provista de una pared superficial semicilíndrica (60) , paredes laterales (61) y depresiones laterales (62) , un cubo (63) y depresiones laterales (65) adicionales, estando proporcionadas dichas últimas depresiones laterales (65) a lo largo de un arco reducido del cubo (63) , con un radio medio correspondiente a la distancia entre el eje (XZ) y el

centro de un orificio de succión (25) de las cubiertas (A2, A3) .

19. El motor de la reivindicación 18, en el que la parte rotatoria de expansión (B1) comprende un orificio radial (68) que tiene un lado que es coplanar con una pared de carrera de empuje (67) del mismo, y comprende un cubo (63) con un puerto (64) para permitir la rotación de la parte (B1) con su pared (60) engranando con la superficie del

orificio (1) del estátor (A) .

20. El motor de la reivindicación 17, en el que el cursor (B3) entre la parte rotatoria de expansión y la parte rotatoria de compresión se aplica de manera deslizante dentro de un orificio del puerto (68) de la parte de expansión (B1) para permitir a un pivote (72) del cursor (B3) alojarse en asientos (55, 56) de la parte de compresión (B2) , de manera 45 que la parte de compresión (B2) puede abrirse ampliamente con respecto a la parte de expansión (B1) en dirección circunferencial, guiada por el cursor (B3) para permitir una rotación de la parte de compresión (B2) en el eje (YZ) , constreñida por los anillos (53, 54) guiados mediante las ranuras (22) de las cubiertas (A2, A3) , mientas que la rotación de la parte (B1) permanece constreñida al eje (XZ) como consecuencia de alojar los semiárboles (80’, 80’’) , que son conducidos y pasan a través de los orificios (28) de las cubiertas (A2, A3) .

21. El motor de la reivindicación 20, en el que el pivote (72) que articula la parte de compresión (B2) y la parte de expansión (B1) se proporciona en el extremo de una cabeza (71) del cursor (B3) , que es coplanar con una superficie que se usa para el deslizamiento del cursor (B3) , mientras que el pivote (72) está colocado cerca del lado opuesto a la cabeza (71) , sin proyectarse desde la superficie deslizante.

22. El motor de la reivindicación 20, en el que el cursor (B3) tiene una cabeza (71) con un puerto (73) coaxial al pivote (72) , una superficie cilíndrica (74) del puerto (73) , así como su superficie delantera y superficies opuestas (50’) de la parte de compresión (B2) , y cualquier otra parte adicional de contacto necesaria entre las partes (B1, B2) y el cursor (B3) y de estos elementos estando los orificios (1, 2) del estátor (A) provistos apropiadamente de tiras de 60 sellado hermético.

23. El motor de la reivindicación 18, en el que el cubo (63) de la parte de expansión (B1) se engrana con una superficie interna de la pared (50) de la parte de compresión (B2) durante su movimiento relativo, para provocar la hermeticidad de sellado durante la carrera inicial de succión de la mezcla fresca.


 

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