Motor rotativo accionable mediante la presión de un fluido.

Motor rotativo accionable mediante la presión de un fluido, que está compuesto por una carcasa exterior (15),

un rotor cilíndrico (21) que delimita a partir de su superficie una serie de rebajes axiales (22) equilibrados, y unas piezas independientes (23) alojadas en cada rebaje axial (22) las cuales delimitan con la superficie interna de dichos rebajes cámaras de presión (24). El rotor (21) es solidario a un eje tubular coaxial (17) que queda intercomunicado con las cámaras de presión (24) a través de pasajes (29).

MOTOR ROTATIVO ACCIONABLE MEDIANTE LA PRESIÓN DE UN FLUIDO

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un motor rotativo que funciona con la presión de un fluido, y puede tener aplicación en cualquier medio energético necesitado de fuerza motriz, bien sea en generación eléctrica, o en motorización de maquinaria en general y de transporte, bien sea terrestre, aéreo o naval, etc.

El motor propuesto recibe presión de un fluido y con ella obtiene una fuerza capaz de producir un par sobre un eje, de una manera sencilla, ecológica y eficiente, el cual puede ser aplicado a cualquier sistema que lo requiera sin importar la magnitud demandada de dicho par.

Así, este tipo de motor en grandes dimensiones puede sustituir las turbinas de una central hidroeléctrica o hacer funcionar, en menores dimensiones, un taladro manual.

La simplicidad de sus elementos conlleva escaso mantenimiento y una gran seguridad de funcionamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La mayor parte de los motores conocidos, accionables mediante un fluido a presión, producen trabajo por la expansión del fluido, que generalmente es aire a presión, y lo entregan sin ella, con las características motrices agotadas, por lo que se requiere un gasto continuo de fluido presurizado a cambio de trabajo. En los motores conocidos la presión puede producirse con compresores e incluso se favorece su incremento mediante combustión.

En este sentido, son muy frecuentes los motores de Rudolf Diesel, Wankel o Robert Stirling. Sin tanta relevancia, también puede citarse la patente US-4359118, en la cual se describe una serie de motores de combustión externa o interna en cilindros dispuestos en serie, y que utilizan como combustible fuel; la US-734220 describe el proceso de gasificación en un convertidor de calor, utilizando el calor que sale de un cilindro en combustión.

En su momento, la utilización de combustibles fósiles en las motorizaciones resolvió rápidamente las necesidades energéticas del mundo civilizado en situaciones de urgencia, como guerras mundiales, lo que produjo el abandono de la investigación sobre otras fuentes energéticas. Pero la combustión masiva en estos motores conlleva la devolución a la atmósfera de grandes cantidades de CO2, que están provocando un grave problema de cambio climático y los micro residuos sólidos generados un importante incremento de alergias y cánceres.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve la problemática planteada y dispone de un gran número de ventajas respecto de los sistemas tradicionales.

La presente invención se refiere a un nuevo tipo de motor rotativo que dispone de unas cámaras con fluido a presión, especialmente diseñadas para que en ellas la presión actúe sobre determinadas superficies motrices y produzca unas fuerzas cuya resultante origina el par que hace girar al rotor del motor. Diversas cámaras dispuestas equilibradamente aumentan este par.

El fluido actuante puede ser líquido, como el agua de una presa cuya altura geométrica produce en su base la presión adecuada para el funcionamiento del motor de presión, o aceite hidráulico, o bien, puede ser aire presurizado por medios normales como un compresor (10 bar) , o mejor, procedente de aire líquido presurizado mediante bombas a alta presión (200 bar) o muy alta presión (500 bar) , para ser seguidamente gasificado en un intercambiador, que recibe el calor necesario del medio ambiente. Además, en los motores con aire para demandas motrices elevadas, puede existir apoyo energético ocasional mediante combustión externa al circuito de aire presurizado con un elemento calefactor que asegurará, en todo momento, la gasificación del aire líquido y garantizará la demanda de potencia solicitada. Los combustibles utilizados pueden igualmente tener origen licuado y ser gasificados a la par con el aire licuado en el mismo intercambiador.

Las altas presiones, antes indicadas, que permitirán en el nuevo motor grandes potencias con un volumen motor reducido, se obtienen por bombeo de aire líquido y son imposibles de conseguir rentablemente siguiendo métodos tradicionales de compresión, incluso acompañados de etapas con refrigeración.

La licuefacción del aire y combustibles gaseosos tiene otra gran ventaja, la posibilidad de almacenamiento en un volumen reducido, así, el aire líquido ocupa un volumen novecientas veces menor que si está en la atmosfera, lo cual es una característica muy interesante cuando necesitamos almacenamiento masivo de energía o cuando el motor de presión se utiliza para impulsar vehículos. Aire líquido y combustibles licuados pueden ser almacenados en un tanque aislado con dos celdas contiguas. La celda de combustible licuado es cerrada, por seguridad y para evitar vapores contaminantes, quedando mantenida su temperatura (el gas natural -160ºC) por transferencia de calor hacia el aire licuado, ya que la pared intermedia es flexible y conductora, y en la otra celda existe aire licuado a una temperatura de -200ºC. Ambos líquidos coexisten en sus celdas y se mantienen por auto refrigeración del aire licuado, que puede almacenarse incluso a la presión atmosférica y así

de todo el depósito, con sus dos celdas, sólo se emitirán al exterior vapores de aire, lográndose una alta seguridad.

Tras el elemento calefactor, un pequeño acumulador mantiene las variaciones de presión en el motor, controladas mediante un regulador.

Cualquier otro medio imaginable en el cual pueda establecerse un diferencial de presión entre las cámaras y su exterior puede ser utilizado.

De acuerdo con la invención, el motor de presión está constituido por una carcasa externa y

un rotor, que va alojado dentro de la carcasa con facultad de giro respecto de la misma. La carcasa externa dispone en su pared de ranuras y orificios pasantes a través de los cuales se equilibra la presión existente en el interior del motor con la exterior, que puede corresponder con la presión atmosférica. Esta carcasa va cerrada en sus bases por sendas tapas que disponen de cojinetes o rodamientos para el giro del eje. Un extremo del eje es tubular para conectar la fuente de fluido a presión y por el otro se aplica la carga del motor. Una cubierta adicional que encierre la carcasa puede disponerse para que el motor se vea externamente sin ranuras ni movimientos de fluido.

El giro del rotor es centrado por el eje, al cual está unido solidariamente. El rotor presenta una serie de rebajes axiales simétricos en los cuales se alojan sendas piezas móviles. Cada pieza móvil deja con su rebaje al menos una cámara intermedia que será sometida a la presión de trabajo que corresponda.

En las cámaras la presión del fluido origina sobre la superficie de los rebajes del rotor unas fuerzas cuya resultante produce el giro motor, pero igualmente al otro lado sobre las piezas móviles se produce otra contrafuerza de igual dirección y de sentido contrario, la cual impulsa estas piezas móviles en ese mismo sentido hasta chocar con la superficie interior de la carcasa. Las piezas móviles para disminuir el rozamiento se ven coronadas total o parcialmente por una o varias agujas rodantes o bien por bolas alineadas con la rectas de acción de las resultantes, cuya función es descargar en lo posible la contrafuerza sobre la superficie interior de carcasa externa. El rotor solo toca con estas agujas rodantes la superficie de rodadura interior de la carcasa.

Las piezas móviles, encajadas en la base de los rebajes por superficies adosadas, disponen de un grado de libertad de movimiento en dirección a la recta de acción de la fuerza y contrafuerza. Por lo tanto entre piezas móviles y base de los rebajes quedan cámaras con anchura constante y altura variable según el espacio libre con la superficie de rodadura.

La superficie interior de la carcasa tiene sección cerrada y ha de ser cuidadosamente diseñada para que las agujas rodantes o bolas, al actuar sobre ella, descarguen la mayor parte de la contrafuerza como componente normal a esa superficie de rodadura reduciéndose al mínimo los efectos de la componente tangencial que se opone al giro. Esta componente tangencial en cada punto de contacto se reduce bajando el ángulo de incidencia que forma la dirección de la contrafuerza y la normal a la superficie diseñada. Para obtener el mejor par motriz y por lo tanto lograr la mayor potencia, es necesario que la contrafuerza origine un par lo más pequeño posible respecto al de la fuerza motriz, idealmente aquel debería ser nulo, pero la relación entre el par de la fuerza motriz y el de la contrafuerza depende del diseño geométrico del motor y principalmente de la superficie de rodadura....

1. Motor rotativo accionable mediante la presión de un fluido, que está alimentado a partir de una instalación de suministro del fluido a presión, caracterizado por que está constituido por:

-una carcasa exterior (15) que puede tener una cubierta protectora;

-un rotor (21) dentro de la carcasa con facultad de giro alrededor de un eje (17) , cuyo rotor presenta a partir de su superficie una serie de rebajes axiales (22) equilibradamente distribuidos respecto del eje; y

-unas piezas independientes (23) alojadas en cada rebaje axial las cuales son desplazables bajo presión hasta la superficie interna de la carcasa y delimitan con su rebaje una cámara de presión (24) ; y

-cuya carcasa exterior dispone en su pared de taladros y aberturas pasantes (25) , y está cerrada en sus bases por sendas tapas (16) a través de las cuales sobresale el eje en porciones que definen, por un lado la toma de fuerza del motor (19) , y por el otro, de estructura tubular (18) , la conexión a una fuente de suministro de fluido a presión; y

-cuyo rotor y eje coaxial presentan series coincidentes de pasajes (29) para fluido a presión que desembocan en las cámaras de presión delimitadas entre rotor y piezas independientes; y

-cuyas piezas independientes son portadoras de medios de cierre estanco para cada cámara de presión y de elementos de rodadura (26) para apoyar sobre la superficie interna de la carcasa exterior.

2. Motor según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos para proveer fluido a presión comprenden:

un depósito combinado (1) que almacena en celdas contiguas aire licuado y gas combustible licuado que permanecen mantenidas por auto refrigeración del aire, con sus correspondientes medios de bombeo;

un intercambiador de calor (6) configurado para la gasificación de aire y combustible licuados, mediante calor aportado por el medio ambiente; una caldera calefactora (7) que utiliza combustión externa del combustible gasificado; un depósito acumulador de aire (13) un regulador (14) de la presión del fluido en las cámaras.

3. Motor según la reivindicación 1, caracterizado por que las cámaras de presión (24) se conforman entre los rebajes del rotor (21) y las piezas independientes (23) por superficies enfrentadas y adosadas entre sí, entre las cuales hay medios de cierre estanco (27) para mantener la presión de trabajo en las cámaras, mientras el resto de las superficies del motor

quedan abiertas y sin presión, conectadas al exterior mediante orificios (28) y aberturas practicadas en la carcasa (15) .

4. Motor según reivindicación 3, caracterizado por que entre los rebajes del motor y las piezas independientes van dispuestos pasajes telescópicos (27) .

1.

5. Motor según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos de rodadura (26) de las piezas independientes consisten en agujas cilíndricas o bolas que van montadas con facultad de giro en alojamientos de igual configuración practicados total o parcialmente en dirección axial en la parte externa de dichas piezas independientes, y están en contacto con la superficie de rodadura interior de la carcasa.

6. Motor según reivindicación 1 y 2, caracterizado por que las cámaras de presión están intercomunicadas a través de pasajes.

7. Motor según reivindicación 1, caracterizado por que el eje al rededor del que gira el rotor es de estructura tubular.

8. Motor según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el rotor comprende al menos tres rebajes y otras tantas piezas independientes equilibradamente distribuidas.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 4

Fig. 5