ES2698798A1 - COMBUSTION ENGINE WITH SWIVEL BLOCK (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
MOTOR DE COMBUSTION CON BLOQUE PORTACILINDROS GIRATORIOCOMBUSTION ENGINE WITH ROTARY BLOCK BLOCK
La presente invención proporciona un motor de combustión interna con disposición radial de los cilindros y los pistones en el que los cilindros están conformados en un bloque giratorio.The present invention provides an internal combustion engine with radial arrangement of cylinders and pistons in which the cylinders are formed in a rotating block.
Estado de la técnicaState of the art
Los motores de combustión interna comúnmente utilizados son los motores de ciclo Otto, los motores de ciclo diésel y los motores de ciclo de dos tiempos. En general, estos motores se caracterizan porque el movimiento alternativo de los pistones se transmite a través de una biela a un cigüeñal por el que se transmite la potencia mecánica del motor.The internal combustion engines commonly used are Otto cycle engines, diesel cycle engines and two-stroke cycle engines. In general, these engines are characterized because the reciprocating movement of the pistons is transmitted through a connecting rod to a crankshaft by which the mechanical power of the engine is transmitted.
Además de estos motores, existen los motores rotativos o Wankel, caracterizados porque están constituidos por una cámara de combustión en la que e l rotor (o pistón) gira constante y excéntricamente mientras se efectúa la admisión, compresión y combustión de combustible, seguido por el escape de los gases resultanteBesides these motors are rotary or Wankel, characterized engines that consist of a combustion chamber in which e l rotor (or piston) constant turns and eccentrically while the intake, compression and fuel combustion is performed, followed by exhaust of the resulting gases
Además de estos motores, existen diferentes alternativas en la que existe un bloque rotor en el que se disponen las cámaras de combustión. El movimiento del rotor se produce porque al producirse la combustión en los cilindros el movimiento lineal provocado se transforma en movimiento de rotación debido a que los pistones tienen diferentes medios de guiado que obligan al rotor a girar. Así, CN103097661 divulga un motor de combustión interna que incluye un rotor formado por un bloque, un árbol de accionamiento y al menos un conjunto de pistón, en el que todos ellos rotan juntos. Comprende además un estator que incluye una carcasa, un primer y segundo medios de fijación giratorios, en el que las superficies internas de la carcasa están provistas de guías que delimitan el trayecto de cada conjunto de pistón y en el que el extremo interior, próximo al eje de giro del conjunto de pistón, incluye una cabeza de pistón situada dentro del bloque, que forma una cámara de combustión, y el extremo exterior de dicho conjunto de pistón está en contacto con las guías.In addition to these engines, there are different alternatives in which there is a rotor block in which the combustion chambers are arranged. The movement of the rotor occurs because the combustion in the cylinders causes the linear movement caused to rotate because the pistons have different guiding means that force the rotor to rotate. Thus, CN103097661 discloses an internal combustion engine including a rotor formed by a block, a drive shaft and at least one piston assembly, in which all of them rotate together. It further comprises a stator including a housing, first and second rotary fixing means, in which the internal surfaces of the housing are provided with guides that delimit the path of each piston assembly and in which the inner end, close to the pivot axis of the piston assembly, includes a piston head located inside the block, which forms a combustion chamber, and the outer end of said piston assembly is in contact with the guides.
WO2011140155, por su parte, describe un motor de combustión interna en el que existe un motor de bloque rotativo que tiene características de compresión y expansión desiguales. Los pistones transportados dentro del bloque giratorio tienen rodillos que ruedan a través de la superficie interna de una guía que rodea el bloque giratorio. El bloque giratorio está situado excéntricamente dentro de la guía, lo que hace que los golpes de potencia y de admisión sean desiguales. Los mecanismos que ejercen las funciones de inyección y de escape están alojadas por un conducto situado en el centro del bloque giratorio, alrededor del cual gira el bloque giratorio. El conducto y la guía son partes fijas del motor. El bloque giratorio y los pistones son partes móviles del motor.WO2011140155, meanwhile, describes an internal combustion engine in which there is a rotary block motor having unequal compression and expansion characteristics. The pistons transported inside the rotating block have rollers that roll through the inner surface of a guide that surrounds the rotating block. The rotating block is located eccentrically inside the guide, which makes the power and admission shocks unequal. The mechanisms exerted by the injection and exhaust functions are housed by a duct located in the center of the rotary block, around which the rotary block rotates. The conduit and the guide are fixed parts of the motor. The rotating block and the pistons are moving parts of the motor.
De forma similar, WO2012032552 describe un motor de combustión interna giratorio que incluye un rotor dentro del cual una pluralidad de pistones se desliza con movimiento alternativo dentro del respectivo cilindro. En el centro del rotor gira a su vez el árbol de accionamiento, y está conectado al rotor a través de un engranaje reductor. Los pistones, con su pasador, están guiados por una pista, excéntrica al centro del rotor.Similarly, WO2012032552 describes a rotary internal combustion engine that includes a rotor within which a plurality of pistons reciprocably slide within the respective cylinder. In the center of the rotor, the drive shaft rotates in turn, and is connected to the rotor via a reduction gear. The pistons, with their pin, are guided by a track, eccentric to the center of the rotor.
WO2014191781 describe un motor que comprende un grupo de bloques de cilindros montado dentro de una carcasa sobre soportes de rotación con cámaras de combustión enfrentadas a un centro de rotación; un borde con un carril interior curvilíneo, cerrado, que está en contacto con rodillos de soporte que soportan presión, montados en pistones;WO2014191781 describes an engine comprising a group of cylinder blocks mounted inside a housing on rotation supports with combustion chambers facing a center of rotation; an edge with a curvilinear, closed interior rail, which is in contact with pressure-supporting support rollers, mounted on pistons;
WO2015072956 divulga un motor de combustión interna de pistón rotativo que contiene un estator que comprende una guía curvilínea orbital provista en su lado interior. Un rotor, capaz de girar con respecto al estator, está situado en el estator. Las cámaras de combustión están colocadas simétricamente con respecto al eje de rotación del rotor. En cada cámara de combustión está previsto un pistón, conectado a un rodillo de soporte que se desplaza a lo largo de la trayectoria que delimita la guía curvilínea orbital debido a la fuerza que ejerce sobre el pistón la combustión en la cámara. Esto provoca el movimiento rotatorio del rotor.WO2015072956 discloses a rotary piston internal combustion engine containing a stator comprising an orbital curvilinear guide provided on its inner side. A rotor, capable of rotating with respect to the stator, is located in the stator. The combustion chambers are positioned symmetrically with respect to the axis of rotation of the rotor. In each combustion chamber, a piston is provided, connected to a support roller that moves along the path delimiting the orbital curvilinear guide due to the force exerted on the piston by the combustion in the chamber. This causes the rotary movement of the rotor.
El documento más próximo encontrado en relación con el objeto de la invención es la patente WO2015120530A1, que divulga un motor de combustión interna con una disposición radial de cilindros y pistones, teniendo los pistones bulones que incluyen seguidores de leva que se acoplan a la superficie de una guía de accionamiento de leva para transferir movimiento lineal alternativo en movimiento rotatorio, en el que entre los vástagos de pistón y el alojamiento del motor están dispuestos conjuntos de rodillos dentados para proporcionar una interfaz de rodadura. En este documento se divulga la configuración general del motor objeto de la invención.The closest document found in relation to the object of the invention is the patent WO2015120530A1, which discloses an internal combustion engine with a radial arrangement of cylinders and pistons, the pistons having bolts that include cam followers that engage the surface of the piston. a cam drive guide for transferring reciprocating linear motion in rotary motion, in which between the piston rods and the motor housing are arranged sets of toothed rollers to provide a rolling interface. In this document, the general configuration of the motor object of the invention is disclosed.
La presente invención propone un motor de combustión interna con una disposición radial de cilindros y pistones cuya disposición es más simple que la de los motores comentados, lo que se traduce en una mayor fiabilidad debido a la existencia de un menor número de piezas, necesidad de menor mantenimiento y por lo tanto más económico tanto en el mantenimiento como en la fabricación, lo que permite también un máximo aprovechamiento energético.The present invention proposes an internal combustion engine with a radial arrangement of cylinders and pistons whose arrangement is simpler than that of the engines discussed, which results in greater reliability due to the existence of fewer parts, need for less maintenance and therefore more economical both in maintenance and manufacturing, which also allows maximum energy use.
Explicación de la invenciónExplanation of the invention
La presente invención consiste en un motor de combustión, que de manera particular realiza un ciclo Otto de cuatro tiempos, que de modo sucinto se caracteriza por que está formado por:The present invention consists of a combustion engine, which in particular performs a four-cycle Otto cycle, which is succinctly characterized by being formed by:
• Un cuerpo cilíndrico hueco exterior, provisto en distintas posiciones predeterminadas de medios de alimentación, y medios de escape; incluyendo dichos medios el accionamiento de válvulas de apertura y cierre de conductos de comunicación con la cámara de combustión; y medios de ignición, tales como una bujía; dichos medios se repiten en tantas posiciones angulares como ciclos por vuelta tenga el motor.• An outer hollow cylindrical body, provided in different predetermined positions of feeding means, and exhaust means; said means including operating valves for opening and closing communication channels with the combustion chamber; and means of ignition, such as a spark plug; said means are repeated in as many angular positions as cycles per revolution have the motor.
• Unas tapas laterales de dicho cuerpo cilíndrico provistas de unas guías en su cara interior;• Lateral covers of said cylindrical body provided with guides on its inside face;
• Un eje de transmisión del movimiento de giro del rotor, de modo que al menos una de las tapas laterales está provista de un agujero de paso de dicho eje de transmisión;• A shaft for transmitting the rotational movement of the rotor, so that at least one of the side covers is provided with a through hole of said transmission shaft;
• Un bloque giratorio, con forma de cilindro, que configura un conjunto de cilindros interiores, y que forma un rotor;• A rotating block, shaped like a cylinder, which forms a set of inner cylinders, and which forms a rotor;
• Unas ranuras practicadas en los laterales de cada uno de los cilindros, dichas ranuras estando dispuestas radialmente respecto al eje de giro del rotor, paralelas a los ejes de los respectos cilindros;• Grooves made in the sides of each of the cylinders, said grooves being arranged radially with respect to the axis of rotation of the rotor, parallel to the axes of the respective cylinders;
• Un pistón que discurre por cada uno de dichos cilindros, en el que la cámara de combustión se define entre la parte del pistón más alejada del centro de giro del rotor y la superficie interior del cuerpo cilíndrico hueco exterior;• A piston running through each of said cylinders, wherein the combustion chamber is defined between the part of the piston furthest from the center of rotation of the rotor and the inner surface of the outer hollow cylindrical body;
• Un bulón que está unido a cada uno de los pistones, y que emerge hacia caras opuestas por las ranuras de los cilindros; • A bolt that is attached to each of the pistons, and that emerges to opposite faces through the cylinder grooves;
En el que el movimiento lineal de los pistones se transmite al rotor por medio de la acción de los bulones sobre las guías provistas en las tapas laterales, y en que las guías, a través de los bulones, determinan una posición radial de los respectivos pistones en el rotor, en función de la posición de giro de dicho rotor, o, lo que es lo mismo, la posición radial del rotor viene determinada por la posición de los bulones, y ésta por la acción de expansión en la cámara de combustión que desplaza los correspondientes pistones, en las guías de las tapas laterales.In which the linear movement of the pistons is transmitted to the rotor by means of the action of the bolts on the guides provided in the side covers, and in which the guides, through the bolts, determine a radial position of the respective pistons in the rotor, depending on the position of rotation of said rotor, or, what is the same, the radial position of the rotor is determined by the position of the bolts, and this by the action of expansion in the combustion chamber moves the corresponding pistons, in the guides of the side covers.
La parte exterior del motor consta de un cuerpo exterior, constituido por una pieza con forma de cilindro hueco, cuya superficie interior es una superficie pulida, y que según una realización su superficie exterior está aleteada para mejorar la transmisión del calor y favorecer su refrigeración. Como se ha comentado anteriormente, el cuerpo exterior está provisto en distintas posiciones de medios de alimentación, y medios de escape; incluyendo dichos medios el accionamiento de válvulas de apertura y cierre de conductos de comunicación con la cámara de combustión; y medios de ignición, tales como una bujía.The outer part of the motor consists of an outer body, constituted by a hollow cylinder-shaped part, whose inner surface is a polished surface, and according to an embodiment its outer surface is flapped to improve heat transmission and favor its cooling. As discussed above, the outer body is provided in different positions of feeding means, and escape means; said means including operating valves for opening and closing communication channels with the combustion chamber; and means of ignition, such as a spark plug.
En cada cara lateral del cuerpo exterior se dispone una tapa lateral unida a él. Al menos una de las tapas laterales tiene un agujero central para permitir el paso del eje de transmisión. Cada tapa lateral tiene mecanizada en su cara interior una ranura que forma una guía. En una realización más simple de la invención la guía tiene forma de elipse, pero en realizaciones más avanzadas preferentemente la guía es una ranura con forma de estrella con ángulos y líneas redondeados. También está previsto que las tapas puedan disponer de orificios o lumbreras de paso para la circulación de un medio refrigerante y/o lubricante. El conjunto del cuerpo exterior con las tapas son la parte estática o fija del motor.A side cover attached to it is disposed on each side face of the outer body. At least one of the side covers has a central hole to allow the passage of the transmission shaft. Each side cover has a groove on its inner side that forms a guide. In a simpler embodiment of the invention, the guide has an ellipse shape, but in more advanced embodiments, the guide is preferably a star-shaped groove with rounded angles and lines. It is also envisaged that the covers may have holes or ports for the circulation of a cooling and / or lubricating medium. The assembly of the outer body with the covers are the static or fixed part of the engine.
Dentro del cuerpo interior se encuentra el rotor. El rotor es una pieza cilíndrica que tiene mecanizados los cilindros en su interior, estando dichos cilindros dispuestos radialmente. Dichos cilindros forman las cámaras de combustión del motor. De manera preferente el rotor está provisto de un agujero central para acoplar un eje de transmisión, por ejemplo, con un chavetero, aunque otros medios de unión o que el eje forme parte del mismo cuerpo del rotor quedan dentro del ámbito de la invención. De esta forma, la potencia mecánica del rotor se transmite a través del eje unido solidariamente a él. Cada uno de los cilindros se extiende radialmente desde el borde exterior del rotor hasta una distancia suficiente del centro del rotor para permitir la disposición del agujero central, y en su caso los medios de lubricación y o refrigeración.Inside the inner body is the rotor. The rotor is a cylindrical part that has the cylinders machined therein, said cylinders being arranged radially. These cylinders form the combustion chambers of the engine. Preferably, the rotor is provided with a central hole for coupling a transmission shaft, for example with a keyway, although other joining means or the shaft is part of the same body of the rotor are within the scope of the invention. In this way, the mechanical power of the rotor is transmitted through the shaft joined together with it. Each of the cylinders extends radially from the outer edge of the rotor to a sufficient distance from the center of the rotor to allow the arrangement of the central hole, and in its case the means of lubrication and / or cooling.
Cada uno de los cilindros está provisto de una pareja de ranuras-guía, paralelas al eje del cilindro, una en cada cara lateral del rotor. La longitud de las ranuras-guía es al menos la misma que el recorrido del pistón entre su punto muerto superior y su punto muerto inferior;Each of the cylinders is provided with a pair of guide grooves, parallel to the cylinder axis, one on each side of the rotor. The length of the guide grooves is at least the same as the piston travel between its top dead center and its bottom dead center;
Dentro de cada cilindro del rotor se dispone un pistón. Cada pistón está unido solidariamente con un bulón que lo atraviesa. El bulón tiene una longitud mayor que la del grosor del rotor, de modo que atraviesa dicho rotor hacia ambos lados sobresaliendo en cada uno de ellos una dimensión similar a la profundidad de las ranuras que forman las guías de las tapas laterales. En cada uno de los extremos del bulón que sobresalen del rotor puede disponerse un patín de deslizamiento que discurre a lo largo de la guía de las tapas laterales. El tramo del bulón entre la superficie del pistón y el patín discurre por la ranura-guía de bulón del rotor. De esta forma la carrera del pistón está delimitada por la longitud de la guía de bulón.A piston is disposed within each rotor cylinder. Each piston is joined together with a bolt through it. The bolt has a length greater than the thickness of the rotor, so that it passes through said rotor on both sides, projecting in each of them a dimension similar to the depth of the grooves forming the guides of the lateral covers. At each of the ends of the bolt protruding from the rotor, a sliding shoe running along the guide of the side covers can be arranged. The section of the pin between the surface of the piston and the runner runs through the groove-guide pin of the rotor. In this way the stroke of the piston is limited by the length of the bolt guide.
La presión producida en cada uno de los cilindros, entre la cabeza del pistón y la superficie exterior, por la combustión del combustible, produce un empuje del pistón en dirección hacia el eje de giro del rotor, y con él el bulón, que, para poder desplazarse longitudinalmente, requiere también desplazarse lateralmente (debido a la forma de la guía de las tapas laterales por donde se desplaza el patín), lo que únicamente logra mediante el giro del rotor. De este modo, los patines del bulón se desplazan a lo largo de la guía, que también impide su movimiento axial. Todo el conjunto esta lubricado con el lubricante adecuado para prevenir el gripaje.The pressure produced in each of the cylinders, between the piston head and the outer surface, by the combustion of the fuel, produces a push of the piston in the direction towards the axis of rotation of the rotor, and with it the bolt, which, for to be able to move longitudinally, it also requires lateral displacement (due to the shape of the guide of the lateral covers where the skate moves), which is only achieved by rotating the rotor. In this way, the bolt runners move along the guide, which also prevents their axial movement. The entire assembly is lubricated with the proper lubricant to prevent seizure.
En la realización más simple de la invención, donde la guía de las tapas laterales tiene forma de elipse, cada pistón realiza un ciclo completo por vuelta. Cuando el patín se encuentre en el primer extremo del eje menor de la elipse, el pistón se encuentra situado en la parte inferior del cilindro y se produce la admisión. Seguidamente, cuando el patín se encuentra en el primer extremo del eje mayor de la elipse, el pistón se encuentra situado en la parte superior del cilindro produciendo la compresión. A continuación, se realiza la expansión y el escape cuando el patín se encuentra en el segundo extremo del eje menor de la elipse y en el segundo extremo del eje mayor de la elipse respectivamente. In the simplest embodiment of the invention, where the guide of the side covers has an ellipse shape, each piston performs a complete cycle per turn. When the skate is at the first end of the minor axis of the ellipse, the piston is located at the bottom of the cylinder and the intake occurs. Next, when the skate is at the first end of the ellipse's major axis, the piston is located at the top of the cylinder producing compression. Next, the expansion and the escape are performed when the skate is at the second end of the minor axis of the ellipse and at the second end of the major axis of the ellipse respectively.
Si la guía en lugar de ser una elipse es una estrella con los vértices redondeados (no es objeto de esta invención la ecuación de la curva), el número de puntas de la estrella determinara el número de ciclos que realiza cada pistón en cada vuelta completa del rotor. En particular, para un motor de cuatro tiempos y más de un ciclo por vuelta, el número de puntas será par.If the guide, instead of being an ellipse, is a star with rounded vertices (the curve equation is not an object of this invention), the number of points of the star will determine the number of cycles that each piston performs in each complete revolution. of the rotor. In particular, for a four-stroke engine and more than one cycle per lap, the number of spikes will be even.
Breve descripción de los dibujosBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Con objeto de ilustrar la explicación que va a seguir, adjuntamos a la presente memoria descriptiva seis hojas de dibujos en las que en once figuras se representa a título de ejemplo y sin carácter limitativo, la esencia de la presente invención conforme a una realización particular, y en las que:In order to illustrate the explanation to be followed, we enclose six sheets of drawings in which, in eleven figures, the essence of the present invention according to a particular embodiment is represented by way of example and without limitation, and in which:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva del motor ensamblado;Figure 1 shows a perspective view of the assembled motor;
La figura 2 muestra una vista de explosión del motor en la que se aprecian los diferentes elementos que lo forman;Figure 2 shows an exploded view of the engine in which the different elements that form it are appreciated;
La figura 3 muestra una vista en perspectiva del rotor del motor;Figure 3 shows a perspective view of the motor rotor;
La figura 4 muestra una sección en un plano perpendicular al eje de giro del rotor del motor;Figure 4 shows a section in a plane perpendicular to the axis of rotation of the motor rotor;
La figura 5 muestra una vista en perspectiva de uno de los pistones con el bulón y los patines;Figure 5 shows a perspective view of one of the pistons with the bolt and the runners;
La figura 6 muestra una vista en perspectiva del rotor del motor en el que están montados los pistones con los bulones y los patines;Figure 6 shows a perspective view of the rotor of the engine in which the pistons are mounted with bolts and runners;
La figura 7 muestra una sección en un plano perpendicular al eje de giro del rotor del motor en el que están montados los pistones con los bulones;Figure 7 shows a section in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor of the engine in which the pistons are mounted with the bolts;
La figura 8 muestra una vista en perspectiva de una de las tapas del motor en la que se muestra su cara interior;Figure 8 shows a perspective view of one of the covers of the engine in which its inner face is shown;
La figura 9 muestra una vista frontal de la cara interior de una de las tapas del motor; La figura 10 muestra una sección longitudinal de un bulón con los patines;Figure 9 shows a front view of the inner face of one of the engine covers; Figure 10 shows a longitudinal section of a bolt with the skids;
La figura 11 muestra una vista de una configuración del patín con un retén que impide el paso excesivo de aceite a través de la guía de bulón;Figure 11 shows a view of a configuration of the skid with a retainer preventing the excessive passage of oil through the bolt guide;
En dichas figuras podemos ver los siguientes signos de referencia:In these figures we can see the following reference signs:
10 Cuerpo exterior10 External body
20 Tapa lateral20 Side cover
21 Guía de las tapas laterales 21 Guide to the side covers
30 Rotor30 Rotor
31 Agujero de paso del eje de transmisión31 Transmission shaft pitch hole
32 Cilindro32 Cylinder
33 Ranura-guía de bulón33 pin guide slot
34 Ranuras de segmentos transversales34 Slots of transversal segments
35 Ranuras de segmentos perimetrales35 Perimeter segment grooves
40 Pistón40 Piston
41 Bulón41 Bolon
42 Patín del bulón42 Pin Skate
43 Retén del bulón43 Pin retainer
44 Tapa del bulón44 Bolt cover
45 Arandela de presión del bulón45 Bolt pressure washer
Descripción de los modos de realización de la invenciónDescription of the embodiments of the invention
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar In view of the aforementioned figures, and in accordance with the numbering adopted, it can be observed
en ellas un ejemplo de realización de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se in them an example of embodiment of the invention, which comprises the parts and elements that are
indican y describen en detalle a continuación.indicate and describe in detail below.
Así, tal y como se muestra en la figura 1, la parte exterior del motor consta de un cuerpo exterior Thus, as shown in Figure 1, the outside of the engine consists of an outer body
(10) y dos tapas (20) dispuestas a ambos lados de dicho cuerpo exterior (10). El cuerpo exterior (10) (10) and two caps (20) arranged on both sides of said outer body (10). The outer body (10)
es una pieza con forma de cilindro hueco, cuya superficie interior es una superficie pulida, y su is a piece with a hollow cylinder shape, whose inner surface is a polished surface, and its
superficie exterior puede estar aleteada para mejorar la transmisión del calor y favorecer su outer surface may be flapped to improve heat transmission and favor its
refrigeración, o disponer conductos de refrigeración líquida. Las caras laterales del cuerpo exterior refrigeration, or arrange liquid cooling ducts. The lateral faces of the outer body
(10) comprenden una pluralidad de orificios roscados a lo largo de toda la cara.(10) comprise a plurality of threaded holes along the entire face.
En cada cara lateral del cuerpo exterior (10) se dispone una tapa (20). Estas tapas tienen un A cover (20) is arranged on each side face of the outer body (10). These caps have a
conjunto de orificios coincidentes con los orificios roscados de las caras laterales del cuerpo exterior set of holes coinciding with the threaded holes of the lateral faces of the outer body
(10) sobre los que se insertan tornillos para la fijación de las tapas laterales (20) sobre el cuerpo (10) on which screws are inserted for fixing the side covers (20) on the body
exterior (10). Al menos una de las tapas laterales (20) tiene un agujero central para permitir el paso outside (10). At least one of the side covers (20) has a central hole to allow the passage
de un eje de transmisión. También se puede disponer algún agujero adicional (no se muestra en las of a transmission shaft. You can also arrange an additional hole (not shown in the
figuras) para el paso de algún medio refrigerante. En la figura 1 se puede observar el montaje del figures) for the passage of some cooling medium. In figure 1 you can see the assembly of the
motor con las tapas laterales (20) fijadas al cuerpo exterior (10). Tanto el cuerpo exterior (10) como motor with the side covers (20) fixed to the outer body (10). Both the outer body (10) and
las tapas (20) constituyen la parte fija del motor, es decir, no tiene movimiento durante el the covers (20) constitute the fixed part of the motor, that is to say, it has no movement during the
funcionamiento del motor. engine operation.
Dentro del cuerpo exterior (10) se encuentra el rotor (30). En la figura 2 se muestra una vista en explosión del motor donde se observa la disposición del cuerpo exterior (10), las tapas laterales (20) y el rotor (30).The rotor (30) is located inside the outer body (10). Figure 2 shows an exploded view of the engine where the arrangement of the outer body (10), the side covers (20) and the rotor (30) are observed.
El rotor (30) es una pieza cilíndrica que tiene mecanizados los cilindros (32) en su interior, estando dichos cilindros (32) dispuestos radialmente. Dichos cilindros (32) forman las cámaras de combustión del motor. El rotor también dispone de un agujero central (31) normalmente provisto de un chavetero o ranurado para acoplar un eje de transmisión (no se muestra en las figuras). De esta forma el motor trasmite la potencia mecánica del rotor (30) a través del eje unido solidariamente a dicho rotor (30). Cada uno de los cilindros (32) se extiende radialmente desde el borde exterior del rotor (30) hasta un punto situado a una distancia suficiente del centro del rotor para permitir la disposición del agujero central (31), y en su caso los medios de lubricación correspondientes. En la realización mostrada en las figuras, el rotor (30) dispone de seis cilindros (32) ; podría, no obstante, disponerse un numero de cilindros mayor o menor, únicamente variando las dimensiones relativas de los elementos, y reconfigurando la geometría de la guía de las tapas.The rotor (30) is a cylindrical part that has the cylinders (32) machined therein, said cylinders (32) being arranged radially. Said cylinders (32) form the combustion chambers of the engine. The rotor also has a central hole (31) normally provided with a keyway or groove for coupling a drive shaft (not shown in the figures). In this way, the motor transmits the mechanical power of the rotor (30) through the shaft joined integrally to said rotor (30). Each of the cylinders (32) extends radially from the outer edge of the rotor (30) to a point located at a sufficient distance from the center of the rotor to allow the arrangement of the central hole (31), and in its case the means of corresponding lubrication. In the embodiment shown in the figures, the rotor (30) has six cylinders (32); it could, however, be arranged a greater or lesser number of cylinders, only by varying the relative dimensions of the elements, and reconfiguring the geometry of the cover guide.
Se dispone una pareja de ranuras-guía que forman las guías de bulón (33) y que atraviesan el rotor (30), en posiciones opuestas de cada cilindro (32), dispuestas radialmente dichas guías de bulón (33) en el rotor (30). Las guías de bulón (33) son ranuras que atraviesan la pared lateral del rotor (10) y comunican el cilindro (32) con la superficie exterior de dicho rotor (10). Estas guías de bulón (33) coinciden con los cilindros (32) (cada cilindro tiene a ambos lados, paralelas a su eje central dos guías de bulón).A pair of guide grooves are formed which form the bolt guides (33) and which pass through the rotor (30), in opposite positions of each cylinder (32), said bolt guides (33) radially disposed in the rotor (30). ). The bolt guides (33) are grooves that pass through the side wall of the rotor (10) and communicate the cylinder (32) with the outer surface of said rotor (10). These bolt guides (33) coincide with the cylinders (32) (each cylinder has on both sides, parallel to its central axis two bolt guides).
El rotor (30), además, está provisto de un conjunto de ranuras (34,35) para la inserción de los correspondientes segmentos para sellar las cámaras de combustión, que están situadas en la cara exterior del rotor (30). Estas ranuras (34,35) incluyen un conjunto de ranuras de segmentos transversales (34) y un conjunto de ranuras de segmentos perimetrales (35). Una vista en perspectiva del rotor en la que se aprecian todos los elementos mencionados se muestra en la figura 3. La figura 4 muestra una sección del rotor (30) en la que se puede observar la disposición de los cilindros (32), el agujero central (31) las guías de bulón (33) y las ranuras de segmentos transversales (34). The rotor (30), moreover, is provided with a set of grooves (34,35) for the insertion of the corresponding segments to seal the combustion chambers, which are located on the outer face of the rotor (30). These grooves (34,35) include a set of cross-section grooves (34) and a set of perimeter segment grooves (35). A perspective view of the rotor in which all the mentioned elements are shown is shown in figure 3. Figure 4 shows a section of the rotor (30) in which the arrangement of the cylinders (32), the hole can be observed central (31) the bolt guides (33) and the cross segment grooves (34).
Dentro de cada cilindro (32) del rotor (30) se dispone un pistón (40). Cada pistón está unido solidariamente con un bulón (41) que lo atraviesa diametralmente, sobresaliendo el bulón (41) en cada uno de los lados del pistón (40) una dimensión similar a la profundidad de las ranuras que forman las guías (21) de las tapas laterales Preferentemente, en cada extremo del bulón se dispone un patín (42), que tiene la función de seguidor de guía sobre la guía (21) de las tapas laterales (20). El tramo del bulón (41) entre la superficie del pistón (40) y el patín discurre por la guía de bulón (33) del rotor (30). De esta forma la carrera del pistón (40) está delimitada por la longitud de la guía de bulón (33). La figura 5 muestra el montaje de un pistón (40) con el bulón (41) y los patines (42).A piston (40) is disposed within each cylinder (32) of the rotor (30). Each piston is joined integrally with a bolt (41) that passes through it diametrically, the bolt (41) protruding on each of the sides of the piston (40) a dimension similar to the depth of the grooves forming the guides (21) of the side covers Preferably, at each end of the bolt there is a shoe (42), which has the function of guide follower on the guide (21) of the side covers (20). The section of the bolt (41) between the surface of the piston (40) and the skid runs through the bolt guide (33) of the rotor (30). In this way the stroke of the piston (40) is delimited by the length of the bolt guide (33). Figure 5 shows the assembly of a piston (40) with the bolt (41) and the runners (42).
La figura 6 muestra el rotor (30) en perspectiva con los pistones (40) montados con sus correspondientes bulones (41) y patines (42). La figura 7 muestra una sección del rotor (30) con los pistones (40) montados con sus correspondientes bulones (41) y patines (42).Figure 6 shows the rotor (30) in perspective with the pistons (40) mounted with their corresponding bolts (41) and runners (42). Figure 7 shows a section of the rotor (30) with the pistons (40) mounted with their corresponding bolts (41) and runners (42).
Cada tapa lateral (20) tiene mecanizada en su cara interior un guía (21). Según una realización particular, la guía (21) es una ranura con forma de estrella con líneas y ángulos redondeados. Los patines (42) del bulón (41) se desplazan a lo largo de la guía (21), que también impide su movimiento axial. En la realización mostrada en las figuras la guía (21) tiene forma de estrella con los ángulos redondeados, con cuatro puntas, en la que las posiciones más alejadas del eje de giro corresponden al punto muerto superior del recorrido de los pistones, y las posiciones más próximas al eje de giro a su punto muerto inferior. La figura 8 muestra una vista en perspectiva de la tapa (20) en la que se observa la guía (21) de la cara interior conforme al ejemplo representado. La figura 9 muestra una vista frontal de la cara interior de la tapa lateral (20), para una mejor apreciación de la forma de la guía (21).Each side cover (20) has machined on its inside face a guide (21). According to a particular embodiment, the guide (21) is a star-shaped groove with rounded lines and angles. The runners (42) of the bolt (41) move along the guide (21), which also prevents its axial movement. In the embodiment shown in the figures the guide (21) has a star shape with rounded angles, with four points, in which the positions furthest away from the axis of rotation correspond to the top dead center of the piston stroke, and the positions closer to the axis of rotation at its bottom dead center. Figure 8 shows a perspective view of the lid (20) in which the guide (21) of the inside face according to the example shown is observed. Figure 9 shows a front view of the inside face of the side cover (20), for a better appreciation of the shape of the guide (21).
El funcionamiento del motor se basa en el desplazamiento de los patines (42) a lo largo de la guía (21) . Cuando se produce una explosión en uno de los cilindros (32), el bulón (41) se desplaza a lo largo de la guía de bulón (33), lo que provoca el empuje del pistón (40) en dirección hacia el eje de giro del rotor (30), y con él el bulón (41), que, para poder desplazarse longitudinalmente, requiere también desplazarse lateralmente (debido a la forma de la guía (21) de las tapas laterales por donde se desplaza el patín (42)), lo que únicamente logra mediante el giro del rotor. The operation of the motor is based on the displacement of the runners (42) along the guide (21). When an explosion occurs in one of the cylinders (32), the bolt (41) moves along the bolt guide (33), which causes the piston (40) to push in the direction of the axis of rotation of the rotor (30), and with it the bolt (41), which, to be able to move longitudinally, also requires lateral displacement (due to the shape of the guide (21) of the lateral covers through which the skate moves (42) ), which it only achieves by rotating the rotor.
En la realización mostrada en las figuras, cada pistón (40) realiza dos ciclos completos por vuelta. El pistón (40) se encuentra en su punto muerto superior cuando el patín (42) se encuentra en la posición de la guía (21) más lejana al eje de giro del rotor (30). El movimiento del pistón (40) hasta su punto muerto inferior durante la primera fase de admisión se realiza mientras el patín (42) se desplaza desde la posición anterior hasta la siguiente posición de la guía (21) más cercana al eje de giro del rotor (30). El movimiento del pistón (40) de nuevo hasta su punto muerto superior en la fase de compresión, induce el movimiento del patín (42) hasta la siguiente posición de la guía (21) más lejana al eje de giro del rotor (30). A continuación, el movimiento del pistón (40) de nuevo hasta su punto muerto inferior en la fase de explosión, induce el movimiento del patín (42) hasta la siguiente posición de la guía (21) más cercana al eje de giro del rotor (30). Finalmente, el movimiento del pistón (40) hasta su punto muerto superior en la fase de expulsión, induce el movimiento del patín (42) hasta la siguiente posición de la guía (21) más lejana al eje de giro del rotor (30). Durante el ciclo de combustión de un pistón cada patín (42) recorre la mitad de la guía (21) de las tapas laterales (20).In the embodiment shown in the figures, each piston (40) performs two complete cycles per revolution. The piston (40) is at its top dead center when the shoe (42) is in the position of the guide (21) furthest from the axis of rotation of the rotor (30). The movement of the piston (40) to its bottom dead center during the first intake phase is performed while the skate (42) moves from the previous position to the next position of the guide (21) closest to the axis of rotation of the rotor (30) The movement of the piston (40) back to its top dead center in the compression phase, induces the movement of the shoe (42) to the next position of the guide (21) furthest from the axis of rotation of the rotor (30). Then, the movement of the piston (40) back to its bottom dead center in the explosion phase, induces the movement of the skate (42) to the next position of the guide (21) closest to the axis of rotation of the rotor ( 30). Finally, the movement of the piston (40) to its top dead center in the ejection phase, induces the movement of the shoe (42) to the next position of the guide (21) furthest from the axis of rotation of the rotor (30). During the combustion cycle of a piston, each skate (42) runs through the middle of the guide (21) of the side covers (20).
En el cuerpo exterior (10), se disponen las válvulas de admisión, válvulas de escape, inyectores y demás elementos necesarios para el funcionamiento del motor (no se muestran en las figuras).In the outer body (10), the intake valves, exhaust valves, injectors and other elements necessary for the operation of the engine (not shown in the figures) are arranged.
Una realización particular del montaje del bulón (41) y los patines (42) se muestra en la figura 10. En ella se observa cómo se disponen los patines (42) en los extremos del bulón (41). En el extremo interior del patín (42) se dispone un retén (43), por ejemplo, soldado o atornillado al patín (42), para impedir el paso excesivo de aceite a través de la guía de bulón (33). En la parte exterior del patín (42) se dispone una tapa (44) normalmente atornillada. Entre la tapa (44) y el patín (42) se dispone una arandela de presión (45) para desplazar el patín (42) en sentido contrario a la tapa (44) e impedir junto con la tapa (44) el paso excesivo de aceite a los cilindros (32).A particular embodiment of the assembly of the bolt (41) and the runners (42) is shown in figure 10. It shows how the runners (42) are disposed at the ends of the bolt (41). At the inner end of the shoe (42) a retainer (43) is arranged, for example, welded or screwed to the shoe (42), to prevent excessive passage of oil through the pin guide (33). On the outside of the skate (42) a cover (44) normally screwed is arranged. Between the cover (44) and the shoe (42) a pressure washer (45) is arranged to move the shoe (42) in the opposite direction to the cover (44) and prevent together with the cover (44) the excessive passage of oil to the cylinders (32).
En una realización particular mostrada en la figura 11, los retenes (43) tienen forma alargada y más ancha por la parte delantera, así como el patín (42), que también es más ancho en su parte delantera que en su parte trasera para así facilitar el giro en los ángulos de la guía para un seguimiento con suavidad. In a particular embodiment shown in Figure 11, the detents (43) have an elongated and wider shape at the front, as well as the skid (42), which is also wider at the front than at the rear for facilitate the rotation in the angles of the guide for a smooth follow-up.
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DE3810728A1 (en) * | 1988-03-30 | 1988-12-01 | Straetling Hedwig | Rotary piston engine |
US20090266316A1 (en) * | 2005-12-21 | 2009-10-29 | Ruecker Hans-Gerd | Rotary Piston Engine |
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-
2017
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