Máquina de tipo gato y ratón.

Un aparato de movimiento cinemático sin componentes reciprocantes,

adaptado para transformar las variaciones de presión de un líquido que opera en cámaras toroidales de volumen cíclicamente variable (8) en trabajo mecánico sobre un eje giratorio, dicho aparato se compone de un cilindro (1), pistones giratorios (4) en dicho cilindro (1), dichos pistones contienen ejes de pistón (6), dicho cilindro (1) incluye una camisa coaxial (2) sobre la cual se deslizan los elementos prismados selladores del pistón (3), dichos pistones giratorios (4) tienen cada uno la forma de un sector sustancialmente circular, cada sector circular de pistón queda delimitado por dos elementos de disco frontales (5), incluido ranuras alargadas (7) por las que atraviesan dichos ejes de pistón (6), permitiendo que dichos pistones sean impulsados mutuamente los unos hacia y desde los otros para cambiar el volumen de dichas cámaras (8), el movimiento de los pistones se transmite de dichos ejes de pistón (6) a una palanca de biela (13), incluido bielas que pasan por cojinetes (14) que ruedan por una pared interior de una leva (15) controladora de la norma de movimiento del pistón, causando que la velocidad giratoria alrededor de un eje de cada pistón cambie cíclicamente, caracterizado por que dichos cojinetes (14) tienen ejes portantes que soportan los pernos pivotantes (20) cada uno de los cuales transmite un movimiento recibido por dichos pistones a una primera (16) y segunda (17) biela acoplada pivotantemente, dicha segunda biela (17) a su vez pivota con un elemento cigüeñal (18) rígido con un eje de un motor (19).

Máquina de tipo gato y ratón ANTECEDENTES DEL INVENTO

Este invento trata de un aparato de movimiento cinemático sin componentes reciprocantes para transformar las variaciones de presión de un líquido que actúa en cámaras toroidales de volumen cíclicamente variable en trabajo mecánico sobre un eje rotativo.

El invento trata además de un motor que incluye dicho aparato.

Como se sabe, un sistema empleado convencionalmente para usar la energía potencial de un líquido presurizado en antiguas máquinas de vapor era el de causar que dicho líquido se expandiera dentro de un cilindro para desplazar un pistón en dicho cilindro mediante un sistema de biela-manivela, lo que a su vez desplaza un cigüeñal o eje que controla varios mecanismos o aparatos operativos.

Este sistema representa, en la práctica, la construcción más empleada para convertir la energía potencial de un líquido en trabajo mecánico, al expandir el líquido a través de cámaras de volumen variable.

RESUMEN DEL INVENTO

El objetivo de este invento es proporcionar un aparato o mecanismo de movimiento cinemático adaptado para reemplazar de manera ventajosa, en cada aplicación deseada de los mismos, los mecanismos o aparatos incluidos los arriba citados, cilindro, pistón, biela y manivela.

En dicho aparato de movimiento cinemático el movimiento de trabajo giratorio se transmite al eje mediante un conjunto de elementos, todos propulsados con un movimiento giratorio continuo y en una dirección constante, controlados o empujados por pistones toroidales, que también giran coaxialmente con el eje, y que delimitan cámaras toroidales cíclicamente variables que se encuentran acopladas a los demás elementos operativos mediante simples conjuntos de bielas.

Dentro del ámbito del objetivo arriba citado, el principal objetivo del invento es proporcionar tal aparato de movimiento cinemático, en el que las fuerzas generadas por tales pistones, que son dirigidas tangencialmente con relación a dicho eje, se transmitan a dicho eje de manera que minimice las pérdidas operativas, por lo tanto permitiendo alcanzar una eficiencia operativa muy alta.

Otro objetivo de este invento es proporcionar un aparato de movimiento cinemático que, específicamente, se encuentre libre de cualesquiera fuerzas operativas como las que en los motores de pistones reciprocantes tiendan a impulsar al pistón contra el lateral del cilindro, causando así pérdida por fricción y problemas de sellado defectuoso.

Dichas fuerzas, como bien se sabe, incrementan en la medida en que incrementa el ángulo formado por la biela con la línea recta que acopla el eje del pistón con el eje giratorio.

Otro objetivo de este invento es proporcionar un aparato de movimiento cinemático que permita obtener un ciclo de cuatro tiempos sin emplear válvulas de distribución y aparatos de captación de gas combustionado.

Este aparato se conoce por una publicación anterior realizada por el mismo solicitante, US3, 029, 031.

Según un aspecto de este invento, los objetivos arriba citados así como otros objetivos que se dirán más adelante, se obtienen mediante un aparato de movimiento cinemático sin componentes reciprocantes según el enunciado 1.

Con más detalle, este invento se refiere a un aparato de movimiento cinemático que comprende cuatro pistones giratorios que se encuentran acoplados mecánicamente en parejas, la ley motor de los cuales se determina por una leva simétrica, tanto con relación a su eje principal y con relación a su eje menor, siendo dicha leva simétrica libre de puntos de flexión y con un índice de presurización fijo.

Más adelante también se informará sobre un dispositivo para cambiar el contorno de dicha leva (y por lo tanto la norma que determina el movimiento del pistón y el índice de presurización y expansión de dichas cámaras de volumen variable) incluso durante la operación del aparato.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se descubrirán más características y ventajas de este invento más adelante a partir de la explicación detallada de la materialización preferida, aunque no exclusiva, del invento que se ilustra, a través de un ejemplo que figura a modo de ilustración y sin que constituya limitación, en los dibujos adjuntos, donde:

Las figuras 1-4 son vistas frontales de corte transversal, tomadas mayormente a lo largo de planos transversales diferentes, que muestran el aparato de movimiento cinemático según este invento;

La figura 5 es una vista lateral de corte transversal del mismo aparato de movimiento cinemático;

La figura 6 es una vista de perspectiva esquemática de dicho aparato de movimiento cinemático;

La figura 7 es una vista frontal detallada que muestra una porción del pistón del aparato de movimiento cinemático;

La figura 8 es otra vista de corte transversal tomada mayormente a lo largo del plano seccional VIII-VIII de la figura 7;

La figura 9 es un diagrama esquemático que muestra los contornos activos o perfiles de tres levas simétricas, que son mecánicamente compatibles con el aparato de movimiento cinemático mostrado en las figuras anteriores;

La figura 10 muestra una cuarta parte de la leva, cuya superficie activa global es considerada como suficientemente y plenamente materializada por veinte elementos rectilíneos tangentes a la misma;

La figura 11 es un diagrama esquemático que muestra la distribución de las fuerzas en un aparato o mecanismo de pistón de movimiento reciprocante; y

La figura 12 es otro diagrama esquemático que muestra la distribución de las fuerzas en un mecanismo o aparato de pistón giratorio.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERENTES

Con relación al número de referencias de las figuras arriba citadas, el aparato de movimiento cinemático según este invento se compone de un cilindro 1, incluida una camisa coaxial 2, sobre esta se desliza el mecanismo sellador del pistón 3, incluida una pluralidad de elementos prismados que, cuando están operativos, son empujados contra la pared interior de dicha camisa por la fuerza centrífuga generada por los pistones giratorios.

Cuando el aparato se encuentra en reposo o parado, los elementos prismados selladores pueden ajustarse, si fuera necesario, mediante muelles ondulados de acero, que no se muestran de manera específica.

Los elementos selladores citados arriba se acoplan en cavidades compatibles formadas en las paredes de los pistones, dichos pistones tienen la forma de un sector circular cuyo largo queda delimitado por dos elementos de disco frontales 5, incluido ranuras alargadas 7 por donde pasan los ejes de dichos pistones 6, permitiendo que dichos pistones sean impulsados mutuamente los unos hacia los otros, e impulsados apartándose los unos de los otros. Este movimiento en particular causará, como se ha dicho anteriormente, una variación del volumen de dichas cámaras 8, incluido dicho líquido de servicio en el interior.

Los elementos de disco 5 comprenden, a su vez, los correspondientes elementos o bandas de anillo circulares resistentes y selladores.

A través del cuerpo cilíndrico del mecanismo en cuestión, se proporcionan varios puertos de entrada y salida de líquido de servicio y, si el aparato o mecanismo se usa como motor de combustión interna, dicho cuerpo cilíndrico contiene además varios agujeros para incorporar el mismo elementos tales como bujías, inyectores u otros dispositivos operativos necesarios.

En tal caso, y como se muestra en los dibujos, se proporciona además un puerto de entrada 9, un puerto de salida 10, un agujero para bujía 11 y un agujero de inyector de combustible, si el ciclo operativo requiere dichos elementos.

En las superficies de contacto de los elementos de disco frontales 5 y caras frontales de los pistones 4 se proporcionan elementos selladores, que incluyen también varios elementos prismados impulsados contra las paredes por pequeñas masas cuneiformes 12 que someten a dichos elementos a la presión generada por la fuerza centrífuga.

El movimiento del pistón, debido a la presión del líquido de servicio, se transmite desde los ejes de dichos pistones 6 a la palanca de la biela 13, las bielas de los cuales pasan a través de los cojinetes 14 rodando por la pared interior de la leva 15, a la vez que deforma el polígono articulado incluidas dichas bielas 13 y por lo tanto causando que cambie cíclicamente la velocidad de giro por el eje principal de los respectivos pistones.

En el eje de cada cojinete 14 se alojan los correspondientes pernos 20, cada uno de los cuales transmite el movimiento recibido por los pistones a dos pequeñas bielas 16, 17 y a su vez la biela... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de movimiento cinemático sin componentes reciprocantes, adaptado para transformar las variaciones de presión de un líquido que opera en cámaras toroidales de volumen cíclicamente variable (8) en trabajo mecánico sobre un eje giratorio, dicho aparato se compone de un cilindro (1) , pistones giratorios (4) en dicho cilindro (1) , dichos pistones contienen ejes de pistón (6) , dicho cilindro (1) incluye una camisa coaxial (2) sobre la cual se deslizan los elementos prismados selladores del pistón (3) , dichos pistones giratorios (4) tienen cada uno la forma de un sector sustancialmente circular, cada sector circular de pistón queda delimitado por dos elementos de disco frontales (5) , incluido ranuras alargadas (7) por las que atraviesan dichos ejes de pistón (6) , permitiendo que dichos pistones sean impulsados mutuamente los unos hacia y desde los otros para cambiar el volumen de dichas cámaras (8) , el movimiento de los pistones se transmite de dichos ejes de pistón (6) a una palanca de biela (13) , incluido bielas que pasan por cojinetes (14) que ruedan por una pared interior de una leva (15) controladora de la norma de movimiento del pistón, causando que la velocidad giratoria alrededor de un eje de cada pistón cambie cíclicamente, caracterizado por que dichos cojinetes (14) tienen ejes portantes que soportan los pernos pivotantes (20) cada uno de los cuales transmite un movimiento recibido por dichos pistones a una primera (16) y segunda (17) biela acoplada pivotantemente, dicha segunda biela (17) a su vez pivota con un elemento cigüeñal (18) rígido con un eje de un motor (19) .

2. Un aparato conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que dicha palanca de biela se compone de elementos conectores, directamente ensamblados sobre dicho cigüeñal (18) y que incluye un zapato respectivo directamente ensamblado en dicho perno pivote (20) .

3. Un aparato conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que la primera y segunda biela (16 y 17) están dispuestas en direcciones opuestas la una a la otra de manera que conectan alternando y mutuamente cada perno de dicho cigüeñal (18) a dichos cojinetes (14) .

4. Un aparato conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que dicha norma de movimiento del pistón de la leva que controla la leva tiene perfiles de leva activos continuamente variables, lo que permite que la norma de movimiento de dicho pistón cambie conforme a un conjunto de patrones cambiantes, para adaptar las características cinemáticas del aparato a los requisitos del ciclo operativo del motor que se ha de realizar, sustituyendo la superficie activa de la leva con un envoltorio de sus tangentes sin interrumpir la operación de dicho aparato.

5. Un aparato conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que dicha leva tiene un perfil de leva definido por la fórmula:

donde x es la distancia de un punto de leva desde un eje del aparato, r es el radio de la circunferencia que sigue un eje del pistón movible, a es el largo de una línea que une los extremos respectivos de x y r; y a es un ángulo incluido entre los radios que une dicho eje del aparato y los ejes de dos pistones contiguos.

6. Un aparato conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque dicho líquido se suministra mediante puertos suministradores de líquido que descubren dichos pistones durante su movimiento giratorio dentro de dicho cilindro.

7. Un aparato conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque dichos elementos selladores de pistón contienen elementos selladores paralelepípedos.

8. Un aparato conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque dichos pistones giratorios tienen caras radiales que no son planas.