MX2013007979A - Motor radiano de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Esta invención se refiere a una bomba- compresor de fluidos y a un motor de combustión interna de un nuevo tipo en la industria llamado "Radiano", su nombre evoca su principio mecánico, la manera en que se desplaza y la forma en que son alimentadas sus cámaras que son altamente eficientes en términos de capacidad de compresión, eficiencia termodinámica, consumo de combustible y desarrollo de potencia con un bajo costo de manufactura, de operación, de peso y mantenimiento, que en el caso de el Motor Radiano son diseñados de un Rotor (Single Rotor) o de dos (Twin Rotor) y en el caso del la bomba -compresor uno o más rotores, asimismo son capaces de ser acoplados a otros motores y compresores del mismo tipo Radiano entre sí para resolver óptimamente necesidades en la industria. El objeto de esta invención es proporcionar un nuevo tipo de motor de combustión interna y bomba-compresor de fluidos totalmente diferente a los actuales cuya principal característica es su diseño que transforma con mucha eficiencia la energía.
Description
Motor Radiano de combustión interna
CAMPO DE LA INVENSION.
Esta invención se refiera a motores de combustión interna del tipo rotativo que transforman la energía química de los gases en una cámara de combustión en movimiento mecánico. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la máquina en sí misma, a diferencia por ejemplo de la máquina de vapor. Estos motores son umversalmente utilizados para un sinnúmero de aplicaciones en todas las ramas de la actividad del hombre como son la transportación de personas animales o cosas a través de tierra , agua o aire, para la operación de maquinaria ligera y pesada, en el desarrollo de tareas pesadas para el hombre y para la generación de energía eléctrica, Hidráulica, Neumática entre muchos otros, por lo que de su eficiencia depende que estos procesos sean llevados al cabo de la mejor manera posible para beneficio de la humanidad. Asimismo esta invención se refiere también a aparatos que utilizando un movimiento rotatorio positivo son utilizados para el desplazamiento de materiales tal como las bombas de fluidos y compresores de aire.
ANTECEDENTES DE LA INVENSION
La invención de los motores de combustión interna se atribuye dos personajes italianos : el padre Eugenio Barsanti, un sacerdote esculapio, y Felice Matteucci, ingeniero hidráulico y mecánico que en 1853 presentaron varias patentes en Europa. El motor reciprocante tal como lo conocemos hoy fue desarrollado por el alemán Nikolaus Otto, quien en 1886 patentó el diseño de un motor de combustión interna a cuatro tiempos, basado en los estudios del inventor francés Alphonse Beau de Rochas de 1862, que a su vez se basó en el modelo de combustión interna de Barsanti y Matteucci.
Los principales tipos de estos motores son los Reciprocantes o Alternativos, el motor Rotatorio y la Turbina de gas. Los primeros se clasifican en motores de dos tiempos y de cuatro tiempos siendo los más representativos los motores de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo desarrolló, Nikolaus Augusto Otto, es el motor convencional de gasolina,
también se lo conoce como motor de ciclo Beau de Rochas debido al inventor francés que lo patentó en 1862 y el motor Diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y en sus inicios solía consumir gasóleo.
En general la estructura y funcionamiento de los motores Reciprocantes o Alternativos (que son el tipo de motor más comúnmente producido en la actualidad) utiliza el ciclo Otto y un rotor excéntrico. Otros motores los llamados Rotatorios utilizan un completo arreglo de engranes planetarios y palancas para operar brazos interconectados o un sistema de múltiples flechas. La mayoría de los diseños de motores de combustión interna son basados directamente o presentan pequeñas variantes ya sea del ciclo Ericsson, Sterling, Otto o Diesel.
El análisis termodinámico del ciclo de estos motores revelan que es el ciclo Ericsson el que desarrolla el mayor trabajo sin embargo la necesidad de altos volúmenes de gas caliente son requeridos para mantener la presión constante incrementando el tamaño del motor y limitando la utilización de este ciclo para la gran mayoría de las aplicaciones.
El ciclo Otto y Diesel son más propios en la utilización de motores en donde la combustión del combustible se realiza dentro de la propia cámara interna. La eficiencia del ciclo Otto en los motores de combustión interna es limitado debido a la temperatura de aire de la combustión de entrada, esta no puede elevarse demasiado sino a cierta temperatura para prevenir detonaciones por pre ignición que al ocurrir deterioran severamente el desarrollo de estos motores, esto sin embargo no ocurre en el ciclo Diesel en donde el combustible requiere de temperaturas más altas.
En particular un motor de combustión interna Reciprocante es aquel en que el eje gira debido a la acción de los pistones en su movimiento de arriba abajo. De manera común en la industria automotriz se utilizan motores reciprocantes de cuatro tiempos en donde una mezcla explosiva de aire y combustible es arrojada al interior de un cilindro en el primer ciclo y esta es comprimida y encendida en el segundo ciclo, el trabajo se realiza en el tercer ciclo de trabajo, y los productos de la combustión son exhalados en el cuarto ciclo.
Un Motor rotatorio de combustión interna es aquel que la fuerza es trasmitida directamente a la flecha giratoria. Un buen ejemplo de este tipo de motores es el Wankel producido
actualmente por MAZDA, en otras palabras un motor rotatorio de combustión interna tiene cámaras de combustión con pistones que en lo general son de forma triangular el cual oscila mientras rota.
De manera general una turbina es cualquier maquina en la cual la energía de un fluido en movimiento es convertido en fuerza mecánica por el impulso o reacción del fluido que pasa por una serie de paletas o aspas colocadas en un arreglo alrededor de la circunferencia de una rueda o cilindro. Un motor de turbina es aquel en el que la energía de un fluido en movimiento es convertido en energía mecánica por la acción que se le ejerce a las aspas del motor a que giren. Un motor de turbina típico tendrá una serie de aspas montadas en un rotor que asimilan y comprimen aire, el combustible se agrega y se enciende la mezcla. La expansión de los gases calientes de la combustión se aceleran al pasar por una serie de aspas de la turbina y finalmente impulsan las aspas de los rotores de la turbina a su paso a través de ellos, al girar las aspas del rotor promueven la entrada de más aire fresco cerrando el ciclo.
Son los motores del tipo Reciprocante los universalmente utilizados debido principalmente a que de manera simple convierten el movimiento reciprocante de los pistones a un movimiento rotatorio de un eje, sin embargo los motores reciprocante de combustión interna tienen una limitación en lograr altos niveles de eficiencia en el consumo de combustible debido principalmente al ínfimo aprovechamiento de la fuerza de la expansión de los gases de combustión así como por la deficiente transmisión de la fuerza al cigüeñal como también por el reducido tiempo en el aprovechamiento de la fuerza de expansión de los gases por la prematura expulsión de elevadísima energía potencial de los gases a alta temperatura al medio ambiente sin ser utilizada, adicionalmente a esto y como hemos dicho anteriormente es muy elevada la energía que es consumida por la fricción de un sinnúmero de partes móviles característicos en estos motores. Es por esto que la eficiencia térmica de los motores reciprocantes de combustión interna es reducida, las limitaciones se inician en su mismo diseño, los materiales utilizados, la manera en que operan y el uso de una parte de un mismo cilindro para todas las fases del ciclo. Aun mas ya que estos motores proveen potencia por la trasformación de movimiento reciprocante de los pistones en movimiento rotatorio en la flecha, cuando la mezcal aire combustible dentro de un ciclo en un motor de combustión
interna explota o se consume la posición del pistón esta en el punto muerto (PMS), en este punto el brazo de palanca en el cual la biela le trasmite fuerza al cigüeñal el muy cercano a cero. Por lo tanto en el momento de máxima energía liberada por los gases de la combustión el pistón le ejerce un torque mínimo sobre el cigüeñal. Al moverse el pistón desde el punto muerto superior, el brazo de palanca por el que el pistón le trasfiere fuerza se incrementa, pero al mismo tiempo los gases de la combustión se expanden y van perdiendo fuerza de propulsión por lo que el máximo torque que el pistón ejerce sobre la flecha o cigüeñal siempre será muy inferior comparado con el torque que el pistón pudiera transferirle a la flecha o cigüeñal si el pistón pudiera trasferir esta fuerza con el brazo de palanca al máximo, como esto no es lo que ocurre, la realidad es que lamentablemente los motores reciprocantes entregan resultados paupérrimos en términos de la conversión de la energía potencial de los gases de la combustión en energía mecánica, mas aun resulta que en estos motores los gases son liberados de la cámara de combustión cuando estos aun poseen una elevada energía potencial (90%), si a estos dos grandes temas le agregamos que la mezcla aire combustible no siempre es encendida en su totalidad , que la admisión se ve afectada en ocasiones por la válvula de escape ya que esta en ocasiones libera parte de los gases de admisión disminuyendo el potencial del motor reciprocante, esto y que gran parte de la energía desarrollada por los gases de la combustión es absorbida para contrarrestar la fricción interna del motor el resultado es que la eficiencia de estos motores es bajo.
En general los motores de combustión interna actuales tanto Reciprocantes como Rotatorios sufren de diversas deficiencias, uno de ellos es que su eficiencia térmica son mucho menos que sus eficiencias teóricas de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, se ha calculado que es hasta el 25% del calor desarrollado por la combustión del combustible es absorbido por el propio sistema de enfriamiento, otro 25% es dedicado a las operaciones del propio motor como lo son la compresión de aire, hasta el 10% de la energía disponible deberá ser desechada por combustiones incompletas de combustibles de hidrocarburo. Como resultado estos motores tienen un desempeño pobre. Otra deficiencia es también el hecho de que encontramos substancias toxicas en los tubos de escape como partículas de carbón e
hidrocarburos carcinogénicos debido a combustiones incompletas así como óxidos nitrosos formados en las temperaturas más altas de la combustión ( de 1800 a 2000 grados Celsius) . Los motores reciprocantes de combustión interna existen pero son altamente complejos y altamente deficientes en términos de aprovechamiento de energía.
Por otro lado el motor rotatorio Wankel aunque ha tenido un desempeño aceptable en la industria los problemas de alto consumo de aceite y deficiente rendimiento le han impedido sustituir en la industria a los motores reciprocantes.
Otras formas de motores rotatorios han sido propuestos, en estos se incluyen los motores Toroidales en donde se tiene un pistón de forma toroidal que corre en una cámara de la misma forma formando un rotor que es conectado a un eje en donde los pistones Toroidales se mueven de manera cíclica acercándose y separándose entre ellos formando cámaras de compresión y expansión, las entradas y salidas de aire y combustible y gases de la combustión se ubican en el contorno de la carcasa toroidal. Algunos de estos diseños utilizan un mecanismo interno que afecta el movimiento cíclico de los pistones para lograr que ellos realicen las distintas fases del ciclo.
Son muchos los diseños de motores que han sido patentados y manufacturados en el pasado. La mayoría has sido propuestos como un camino para reducir las grades desventajas asociadas a los motores sobre todo a la de pistones reciprocantes o también como una forma de proveer motores compactos y ligeros que sean económicos de manufacturar y eficientes en el consumo de combustible, sin embargo a la fecha los únicos motores de combustión interna que se producen masivamente son el motor Rotatorio Wankel y los motores convencionales reciprocantes de pistones. Teniendo como objetivo la producción en masa se ha considerado que todas las nuevas propuestas y diseños tienen desventajas ya sea por un diseño ineficiente en términos de operación o por su bajo desempeño en condiciones normales de carga como el mantener una óptima potencia de manera constante. Muchos de estas propuestas requieren de sofisticados procesos de manufactura y ensamble, son difíciles de sellar, muy complejos, u operan de manera ineficiente.
Haciendo un análisis los motores de combustión interna de cada uno de los tipos anteriormente descritos tienen ventajas y desventajas particulares, en resumen un motor
reciprocante tiene un diseño maduro pero con muchísimas partes móviles (10 veces más partes que un motor rotatorio), relativamente bajo costo de manufactura y una relación moderada peso-potencia, tamaño moderado y muy baja eficiencia en la trasformación de energía química de los gases en energía mecánica. Un motor rotatorio tiene un diseño menos maduro, un alto costo de producción, un moderado coeficiente peso -potencia, un moderado tamaño y un coeficiente pobre de eficiencia en consumo de combustible, a simple vista ninguno de ellos en términos de eficiencia logra resolver el problema, y por otro lado los motores de turbina son muy complejos y para aplicaciones muy particulares en donde se requiere una altísima potencia, para lograrlo estos motores alcanza velocidades de rotación superiores a las 30,000 PM. Patentes como US 4035111,US US 4753073, US5203307, US6071098, US6132197, US6250277, US6293775, US6371743 proponen cambios y diseños novedosos de motores rotativos, sin embargo estos cambios no resuelven de raíz el problemas que los motores reciprocantes y rotatorios tiene actualmente. Es necesaria la invención de un nuevo tipo de motor de combustión interna totalmente diferente que sea diseñado a partir de un nuevo y diferente enfoque y que tenga como principales objetivos:
1. La maximización de la transformación de la energía de los gases de combustión en energía mecánica, minimizando en los gases de escape subproductos tóxicos como el onóxido de carbono (CO), oxido nitroso (NOX) o hidrocarburos.
2. Que sea compacto, ligero, económico y fácil de manufacturar, '··»¦¦
3. Que su diseño permita de manera eficiente y eficaz su sellado y lubricación , . .
4. Y, que sea fácilmente escalable (o reducido) en sus dimensiones con el objetivo de satisfacer con precisión las amplias necesidades requeridas para estos motores y puedan ser aplicados a nuevos usos que actualmente los motores convencionales por las razones anteriormente expuestas no han sido capaces de satisfacer.
La presente invención se refiere a un motor " Radiano" de combustión interna, que posee ventajas tanto de los motores rotatorios como los de turbina y que resuelve muchas de los problemas y desventajas de los motores reciprocantes y rotatorios actuales, como resultado este nuevo motor nombrado "Radiano" (su nombre hace referencia a la manera en que se desplaza y se alimenta), ofrece mucho más ventajas operacionales y es muchas veces más sencillo y eficiente a aquellos conocidos hasta ahora.
DESCRIPCION DE LA INVENSION
Se presenta un novedoso diseño de Motor "Radiano" de combustión interna, su nombre evoca a su principio mecánico, la manera en que este se desplaza y en que se alimentan las cámaras de compresión y combustión del motor, es un motor de diseño circular que sigue un ciclo bipartido de 4 tiempos ( Admisión , Compresión, Combustión y Escape) en él, la admisión y compresión del aire es realizado en una primera etapa del motor como ocurre en los motores de turbina y es transferido a la cámara de combustión que se localiza en la segunda etapa del motor y ahí en combinación con la admisión de combustible hace encender la mezcla ya sea por el disparo de una chispa, elemento candente o por la elevada temperatura del aire presurizado provocando que los gases de la combustión a alta presión impulsen al rotor.
El Motor Radiano es un nuevo tipo de motor de combustión interna que por medio de unas paletas radiales llamados "RADIANOS" que se mueven axialmente y que deben su movimiento sincrónico al desplazamiento hermético apoyados en las pistas circulares del rotor y que en estas se encuentran un número determinado de crestas que les sirven de leva para lograr este movimiento axial armónico y sincrónico en todo momento, en el motor Radiano el rotor es también cámara de compresión o combustión, y este realiza con mucha eficiencia las cuatro fases del ciclo termodinámico. Cada uno de estos motores pueden contener uno Ó más juegos (o sets) de Radíanos , (cada juego o set de Radíanos está compuesto por uno o más Radíanos de
Compresión y un Radiano de Combustión), que serán distribuidos de manera uniforme y equidistante en círculos concéntricos al motor, lo mismo aplica para las crestas o levas en los rotores, estos deben estar distribuidos de manera similar, la cantidad de crestas ( o levas) en las pistas circulares en los rotores debe de ser el producto de un múltiplo de la sumatoria de todos los Radíanos , es decir es posible tener "X" numero de Radíanos (juegos de Radíanos de compresión y combustión) y "nX" numero de levas en los rotores donde "n" es un numero entero positivo igual o mayor a 1, respetando siempre en el diseño la regla de distribución equidistante, y que dentro de un mismo motor los rotores deben tener el mismo número de levas; La longitud y desplazamiento axial de los Radíanos determinará la cantidad de aire que será admitido a la cámara de combustión. El diseño del Motor Radiano permite la compresión
del aire de admisión en una o más fases, con esto se logran una alta relación de compresión de los gases de admisión. Entre estos rotores o entre las fases de compresión y combustión puede existir un pequeño desfase (retraso) por parte del de compresión que garantiza la alta presión y expulsión completa de todos los gases de admisión presurizados y alojados en el depósito de compresión en el momento en que se inicia la fase # 3 del ciclo (la combustión). Estos motores pueden tener una o varias unidades que cumplen el ciclo termodinámico dentro del mismo motor acopladas axialmente y puestas entre sí con o sin grados de rotación entre ellos, asimismo estos motores Radíanos pueden acoplarse axialmente o polarmente entre sí en arreglos de dos o más con la posibilidad de instalarlos también con grados de rotación entre ellos para suavizar la marcha y homologar el par motor en todo momento. El diseño del Motor Radiano permite aprovechar una gran cantidad de la energía potencial de los gases de la combustión y esta la trasmite directamente a la flecha de manera constante durante todo el ciclo. El diseño del ciclo termodinámico del Motor Radiano permite tener gases de escape más limpios debido principalmente a la prolongación del tiempo de combustión de la mezcla en la cámara de combustión, a la homogenización eficiente de la mezcla estequiometrica, al precalentamiento del combustible y a la regulación óptima de una alta temperatura de la cámara de combustión. La forma geométrica de diseño del Motor Radiano permite mantener las cámaras de combustión a altas temperaturas sin que esta se exceda evitando así la generación de partículas toxicas como lo son los óxidos nitrosos (NOX). Asimismo esta geometría facilita el sellado, lubricación (liquida y solida) y refrigeración del motor la cual es fácil de obtener y mantener, por lo tanto la perdida de energía por fricción es pequeña. El motor Radiano está compuesto de muy pocas partes, siendo las partes móviles importantes: Rotores y Esclusas y las partes fijas la concha de o de los rotores y los 3 discos fijos colocados en la parte central del motor. La alimentación de combustible puede ser mecánica o electrónica, la admisión de aire puede ser natural a presión atmosférica o con turbo cargador, y los gases de escape salen a través de una lumbrera a baja presión y temperatura. Por último en término del número de Rotores los Motores Radíanos pueden trabajar con un rotor (Single Rotor) o dos rotores (Twin Rotor). El Single Rotor es un Motor con un solo rotor de Compresión y Combustión llamado rotor de "Compresstion" mientras que en el Twin Rotor tiene dos
rotores y cada rotor cumple una función de compresión o de combustión. Cada uno ofrece ventajas importantes.
El diseño y principio mecánico de este motor Radiano le permite tener mucha flexibilidad ya que puede ser adaptado y escalado para cubrir cualquier necesidad o aplicación, con información como la dimensión de diámetro del motor, posición y longitud de los Radíanos, desplazamiento axial, numero de Radíanos de compresión y combustión en el motor, numero de rotores y numero de levas en las pistas circulares en los rotores, volumen de admisión de aire y combustible se permite obtener motores eficientes cubriendo rangos de alta y baja revoluciones con infinitas posibilidades de par motor de salida teniendo un consumo eficiente del combustible, un bajo peso y un bajo costo de manufactura y mantenimiento. Al separar los espacios en donde se realiza la compresión del aire de admisión con el de la combustión de la mezcla nos permite optimizar el desempeño del motor adaptándolo con precisión a las características de potencia y consumo de combustible requeridos, así, el volumen de masa del aire admitido y la relación de compresión de estos gases pueden ser determinados y definidos con precisión, por otro lado la cámara de combustión alargada le permite lograr una quema completa del combustible y un alto aprovechamiento de la energía de expansión de los gases de combustión. Con información como el Par motor de salida requerido, el diámetro máximo y mínimo del motor , la variación máxima de la velocidad, el numero de motores a ser acoplados se obtienen datos como del volumen y relación de compresión de los gases (aire) de admisión, consumo de combustible, longitud del Radiano , distancia del centro del Radiano al centro de rotación del motor , carrera axial del Radiano , numero de motores acoplados con ángulo rotatorio de acoplamiento entre ellos y desempeño , puede calcular y diseñar el motor Radiano óptimo
Operación del motor Radiano Single Rotor:
(Posee un solo rotor llamado Rotor de Compresstion)
El aire es admitido a la cámara de compresión que se ubica en el Rotor de Compresstion (Rotor Compresión/Combustión), una esclusa llamada Radiano de Compresión al cerrarse contra el Rotor de Compresión forma una pared y es a través de ella que los gases de admisión
son altamente presurizados. Puede realizarse la compresión del aire a través de uno o más cámaras concéntricas que formaran un compresor altamente eficiente y de alta capacidad de compresión, esto debido a que el aire admitido por el primer Radiano de Compresión una vez presurizado alimentara la siguiente cámara adyacente y concéntricamente interior y esta a su comprimirá y alimentara la siguiente cámara adyacente interior concéntrica hasta que sea la última cámara de compresión cuando el aire presurizado sea transferido al depósito de compresión en el Radiano de Combustión y con él se alimentara la cámara de combustión. Como se ha mencionado la transferencia del aire presurizado a la cámara de combustión es realizada a través del interior de los dos Radianos( el primero llamada Radiano de Compresión y el segundo Radiano de Combustión) estos se mueven axialmente porque descansan en los planos circulares de los rotores y que tiene una o varias crestas o levas _en una de sus caras, este rotor es montado sobre una flecha (en este rotor las partes cercanas a la flecha son a su vez las cámaras de compresión del aire de admisión y la más alejada la cámara de combustión), como mencionamos los rotores tienen en su cara frontal una o más crestas en las pistas circulares que sirven de leva a los Radíanos, es decir que los Radíanos suben y bajan por la acción de las crestas de los rotores, el Radiano de Compresión forma la pared que hace que la sección de compresión del Rotor de Compresstion al rotar comprima el aire de admisión y será por un(os) conductos situados en el interior de este mismo Radiano que este aire se traslade a la siguiente cámara de compresión o finalmente a un deposito de aire presurizado , este depósito liberara el aire presurizado que se encuentra en su interior a la parte interna de la cámara de combustión localizada en la sección de combustión del rotor de Compresstion por el desplazamiento axial del Radiano de Combustión que actúa como válvula liberadora y dosificadora tanto del aire presurizado que estaba localizado en el depósito de aire presurizado como también del combustible, y que al combinarse estos formaran de manera homogénea la mezcla estequiométrica (mezcla ideal de aire y combustible en donde existe la masa correcta de aire y combustible para realizar una combustión competa sin que sobre ninguno de los dos componentes iniciales) para ser consumida en la cámara de combustión y qué dará impulso al rotor , el encendido de la mezcla es llevado a cabo de manera automática por la liberación casi simultánea e instantánea de aire presurizado a alta temperatura y presión y del combustible al
interior de la cámara de combustión sin embargo también puede ser llevada a cabo por encendido eléctrico o electrónico, los gases de la combustión son expulsados a través de lumbreras localizadas cuando finaliza el ciclo. Este proceso se repite de manera inmediata y de forma natural por la inercia de los rotores que también funcionan como las masas del motor.
El rotor gira en el interior de una carcasa, esta. al unirse junto con tres discos centrales forman el cuerpo del motor.
Operación del motor Radiano Twin Rotor:
(Posee dos rotores el primero el Rotor de Compresión y el segundo el Rotor de Combustión ambos giran con sus respectivas pistas circulares apuntando a la parte central del motor.) El aire es admitido a la cámara de compresión que se ubica en el rotor de compresión, una esclusa llamada Radiano (Radiano de compresión) al cerrarse contra el Rotor de Compresión forma una pared y es a través de ella que los gases de admisión son altamente presurizados. Puede realizarse la compresión del aire a través de uno o más cámaras concéntricas que forman un compresor altamente eficiente y de alta capacidad de compresión, esto debido a que el aire admitido por el primer Radiano de Compresión una vez presurizado alimentara la siguiente cámara adyacente y concéntricamente interior y este comprimirá alimentara la siguiente cámara adyacente interior concéntrica hasta que sea la última cámara de compresión entregara este aire presurizado al depósito de compresión en el Radiano de Combustión el cual alimentara con este aire a la cámara de combustión. Como se ha mencionado la transferencia del aire presurizado a la cámara de combustión es realizada a través del interior de dos Radianos( el primero llamada Radiano de Compresión y el segundo Radiano de Combustión) estos se mueven axialmente porque descansan en el plano circular que tienen para este fin los Rotores de Compresión, y Combustión en una de sus caras y estos tienen un determinado número de crestas que funcionan como levas, los rotores mencionados están montados sobre la misma flecha (el primer rotor es a su vez la o las cámara(s) de compresión del aire de admisión y el segundo rotor es a su vez la cámara de combustión),] , como ya se menciono los rotores tienen en su cara frontal una o más crestas que le sirven de leva a los Radíanos, es decir que los Radíanos suben y bajan por la acción de las crestas de los planos circulares de los
rotores, el Radiano de Compresión forma la pared que hace que el rotor de compresión al rotar comprima el aire de admisión y será por un(os) conductos situados en el interior de este mismo Radiano que este aire se traslade a la siguiente cámara de compresión de aire o finalmente a un deposito de aire presurizado, este depósito liberara el aire presurizado que se encuentra en su interior a la parte interna de la cámara de combustión localizada en el rotor de combustión por el desplazamiento axial del Radiano de Combustión que actúa como válvula liberadora y dosificadora tanto del aire presurizado que estaba localizado en el depósito de aire presurizado como también del combustible, y que al combinarse estos formaran de manera homogénea la mezcla estequiométrica (mezcla ideal de aire y combustible) para ser consumida en la cámara de combustión y que dará impulso al rotor , el encendido de la mezcla es llevado a cabo de manera automática por la liberación casi simultánea e instantánea de aire presurizado a alta temperatura y presión y del combustible al interior de la cámara de combustión sin embargo también puede ser llevada a cabo por encendido eléctrico o electrónico. Los gases de la combustión son expulsados a través de lumbreras localizadas cuando finaliza el ciclo. Este proceso se repite de manera inmediata y de forma natural por la inercia de los rotores que también funcionan como las masas del motor.
Los dos rotores giran en el interior de igual número de carcasa, estas al unirse junto con tres discos centrales forman el cuerpo del motor.
En ambos casos la flecha del motor impulsa las bombas de gasolina, lubricante y sistema de refrigeración, y otros dispositivos mas como los generadores de corriente para el encendido y operación.
El arranque del motor puede ser llevado a cabo por motores eléctricos (marchas) conectados a la flecha y se detiene por el eventual corte en el suministro de combustible o Aire-combustible. Las principales ventajas que tiene este novedoso motor Radiano de combustión interna son las siguientes:
1. El motor Radiano posee un novedoso sistema de compresión de aire por fases altamente eficiente que logra alta presurización del aire con el fin de aumentar la eficiencia del ciclo termodinámico.
El Motor Radiano es eficiente en la transmisión de la fuerza a la flecha del motor pues esta actúa sobre un brazo de palanca constante y que podrá ser tan grande como se diseñe.
Este motor Radiano aprovecha casi en su totalidad la fuerza química potencial de los gases de la combustión, debido a la dosificación precisa de la mezcla aire-combustible y al diseño de la cámara de combustión alargada provechando con esto la energía potencial de los gases por más tiempo.
En el motor Radiano la expansión de los gases de la combustión pueden ser aprovechada casi en su totalidad
En el motor Radiano las cámaras de compresión y combustión son alimentadas tomando como referencia la dimensión radial es decir la gran longitud de las esclusas llamados "Radíanos" permite tener múltiples entradas y salidas de aire presurizado y combustible que optimiza la salida o dosificado del aire presurizado y el combustible en la cámara de combustión haciéndolo de manera rápida y homogénea.
El motor Radiano es multi-fuel, es decir puede recibir una gama amplísima de combustibles.
Este motor Radiano puede generar elevadas relaciones de compresión del aire de admisión debido al amplio sello que otorgan las pistas circulares del rotor y la superficie de contacto de los Radíanos.
Las elevadas temperaturas del aire presurizado de admisión permiten tener o no la presencia de chispa o elemento candente para el inicio de la combustión debido a la elevada temperatura de los gases.
Este motor Radiano puede tener uno o más rotores con una o más crestas (levas) en sus pistas circulares así como uno o más juegos de Radíanos, esto lo hace muy flexible al momento de seleccionar el motor adecuado para cubrir cada necesidad.
El motor Radiano está compuesto de muy pocas partes, es compacto, ligero y fácil de manufacturar.
Este motor Radiano tiene la posibilidad de tener áreas a diferentes temperaturas, es decir y a manera de ejemplo puede mantener la cámara de combustión a una elevada temperatura produciendo con esto una mayor eficiencia en el ciclo termodinámico. Este motor Radiano es autónomo ya que el ciclo es regulado por sí mismo sin necesidad de secuenciadores o de una cadena de distribución como en el caso de los motores reciprocantes.
Un motor Radiano puede ser escalado o reducido en sus diámetros y dimensiones (sin cambiar de diseño o principio mecánico) a fin de resolver óptimamente cualquier necesidad, asimismo en el motor pueden multiplicarse los Radíanos, o el numero de crestas (levas) en las pistas circulares en los rotores a elección, más aun pueden acoplarse axialmente o polarmente dos o más motores entre sí de manera fácil, confiable y segura #21 y #22 Fig. 1, 15. Si consideramos la fuerza generada por la combustión de una mezcla aire -combustible como un valor promedio constante, el momento o torque aumenta con el incremento de la distancia de la aplicación de la fuerza sobre un eje, motores más potentes pueden ser producidos con un mismo consumo de energía al incrementar la posición o distancia de los Radíanos al eje #8 Fig. 2,3,4,5,6,7,8, 13,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25 del motor.
En este motor Radiano el enfriamiento, sellado y lubricación se hace a través de aire, agua y aceite presurizado, utilizando sellos metálicos y no metálicos de manera fácil y confiable ya que tiene grandes áreas destinadas para ello.
Para aumentar su eficiencia en términos de consumo de combustible el motor Radiano puede ser de velocidad constante (par constante), asimismo arreglos de varios motores puestos en serie o paralelo harán que el conjunto pueda lograr eficiencias muy altas al solo encender los motores que fueran requeridos.
Este motor puede tener sensores que manejen de manera automática su desempeño para lograr el desarrollo deseado.
Este motor Radiano posee un gran momento angular de efecto giroscópico que puede ser muy aprovechable, a manera de ejemplo esta fuerza puede aumentar en gran
medida la estabilidad de un vehículo cuando este es instalado convenientemente para este propósito.
18. Este motor Radiano tiene aplicaciones para desempeñar trabajos mecánicos, neumáticos, hidráulicos o eléctricos (generadores) entre otros.
19. Este motor Radiano puede ser fabricado con materiales como pueden ser Acero, Titanio, Tungsteno o Aluminio y para su manufacturas se utilizan maquinas y herramientas que pueden ser del tipo de control numérico CNC.
Habiendo descrito la naturaleza de la presente invención, tres ejemplos particulares se describirán con referencias a los dibujos adjuntos. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que muchas variaciones y modificaciones se pueden idear sin apartarse del alcance de la invención como fue descrita anteriormente.
De manera particular y solo para ejemplificar este diseño seleccionamos para su descripción y análisis tres motores con Radíanos de diseño o forma rectangular ( El Radiano puede tener cualquier otro contorno geométrico siempre que cumpla la condición de hermeticidad con las pistas circulares de los rotores ).EI primero es un Motor Radiano Twin Rotor compuesto de dos juegos de Radíanos y dos levas en el Rotor de Compresión y en el de Combustión, la compresión se realiza en un paso como se muestra en la Fig. #6, el segundo será un Motor
Radiano Single Rotor compuesto de 2 juegos de Radíanos y dos levas en el Rotor de Compresstion, la compresión se realiza en un paso como se muestran en las Fig. #17. El tercero será un Motor Single Rotor compuesto de 2 juegos de Radíanos y dos levas, la compresión se realiza en 3 cámaras o pasos.
Numeración y descripción general de Partes contenidos en las figuras.
1. -Disco Central #1, 2. -Disco central#2 3.-Disco central #3, 4.-Conchade Rotor, 5.-Conchade Rotor , 6.-Rotor de compresión, 7. -Rotor de combustión, 8.-Flecha, 9. Radiano de Compresión, 10.-Radiano de Combustión, 11. -Baleros o cojinetes, 12. -Plano inclinado(Escalón), 13.-Aceite frió (admisión a Rotores), 14.-Aceite caliente (escape), 15.-
Separador de anillo para montaje de motor. 16. -Sellos del rotor, 17. -Empaquetadura de material termo resistente y de lubricación (como los hecho a base de grafito), 18.- Aceite frió (admisión a Radíanos), 19.-Turbina de refrigeración. 20.-Sistema auxiliar (bombas de combustible, aceite, agua, marcha generador) 21.- Base para anclaje 22. -Anillo para ajuste de grados de rotación del motor 23.-lnyector de combustible 24. -Resortes 25.-Admision de Aire 26.- Admisión combustible 27. -Cavidad guía para capsulas de trasportación de aire en discos centrales 28.-Lubriucacion solida(admisión) 29. -Orificios de entrada de aire a cámara de admisión 30.-Barrenos para paso de tornillos para ensamble 31.- Salidas de aire presurizado en el Radiano a la cámara de combustión 32. -lomillería de ensamble 33 - Ductos de paso de Aceite 34.-Caja guía de Radíanos en discos centrales 35. -Lumbrera escape 36.-Ductos de alimentación o escape 37.- Cresta 38.- Plano inclinado del rotor para subir a la cresta 39. -Embolo de Inyector de combustible 40.-Camara de salida aire y combustible al interior de la cámara de combustión. 41.-Embolo depósito de aire presurizado 42. -Barra y Base de embolo de inyección de combustible 43. -Deposito de compresión 44.- Espacio para resortes en Radíanos 45. -Pernos guía de resortes en Radíanos 46. -Orificio de salida de combustible y aire a la cámara de combustión 47.-Ducto de transportación de aire presurizado 48. -Barra de cilindro de Deposito de compresión 49. -Embolo de salida de aire presurizado 50.-Rotor de Compresstion 51.-Posicionamiento de la chispa o cuerpo candente 52.-Salida de fluido presurizado en Compresor Radiano 53.- Pistas circulares en
Rotor de Compresstion para la combustión 54. -Plano circular del rotor Compresstion para la compresión 55.- Capsula para transportar aire presurizado por el interior de los Radíanos de compresión. 56. -Deposito de aire presurizado en Single-Rotor 57.-Puentes de comunicación de aire presurizado entre cámaras de compresión en Compresores Radíanos. 58.- Esprea de Combustible 59.- Concha de reacción de Radiano de Combustión para cierre de Radiano
60.- Cámaras de compresión en Bomba-Compresor Radiano
Descripción de Figuras:
Fig. 1: Muestra la imagen exterior del motor Radiano de dos rotores (Twin Rotor) en vista isométrica
Fig. 2: Muestra la imagen exterior del motor Radiano de dos rotores (Twin Rotor) en vista isométrica habiendo retirado sistemas auxiliares como el de refrigeración, bombas de combustible, lubricación y marcha entre otros.
Fig. 3: Muestran un corte transversal H.H' del motor señalado en la figura #2
Fig. 4: Muestran un corte transversal H.H' del motor señalado en la figura #2 en explosionado. Fig. 5: Muestra la vista del corte J-J' señalada en la figura #2 y que exhibe la operación de los Radíanos en un sistema de Motor Radiano de dos rotores (Twin Rotor).
Fig. 5': Muestra la vista del corte J-J' señalada en la figura #16 y que exhibe la operación de los Radíanos en un sistema de Motor Radiano de un rotor (Single Rotor).
Fig. 6: Muestra una vista en isométrico completa del motor Radiano Twin Rotor en explosionado. El Compresor Radiano de aire de admisión lo compone la primera sección de este diagrama O - O'
Fig. 7: Muestra la vista del corte A.A' señalado en la figura #3 y que es la imagen del rotor de compresión #6
Fig8: Muestra la vista del corte B-B' señalado en la figura #3 y que es la imagen del rotor de compresión #6y el plato #1 de la Fig. #6 así como los Radíanos de Compresión #9
Fig. 9: Muestra la vista del corte D-D' señalado en la figura #3 y que es la imagen de la pieza #2 en la Fig. #6
Fig. 10: Muestra la vista del corte C-C señalado en la figura #3 y que es la imagen de la pieza #1 en la Fig#6
Fig. 11: Muestra la vista del corte E-E' señalado en la figura #3 y que es la imagen de la pieza #3 en la Fig#6
Figl2: Muestra la vista del corte F-F' señalado en la figura #3 y que es la imagen del rotor de combustión #7y el plato #3 de la Fig. #6 así como los Radíanos de Combustión #10.
Fig. 13: Muestra la vista del corte G-G' señalado en la figura #3 y que es la imagen del rotor de combustión #7.
Fig. 14 Muestra el arreglo axial o polar en que estos motores pueden ser acoplados.
Fig. 15 Muestra la imagen exterior del motor Radiano de un rotor (Single Rotor) en vista isométrica
Fig. 16: Muestra la imagen exterior del motor Radiano de un rotor (Single Rotor) en vista isométrica habiendo retirado sistemas auxiliares como el de refrigeración, bombas de combustible, lubricación y marcha entre otros.
Fig. 17: Muestra un corte transversal del motor Radiano de un rotor (Single Rotor).
Fig. 18 Muestra un corte transversal del motor Radiano de un rotor (Single Rotor) en explosionado.
Fig. 19 Muestra una vista en isométrico del motor Radiano de un rotor (Single Rotor) en explosionado. Este diagrama muestra también el compresor de aire de alta presión (sección O-O') el cual puede tener un o mas fases de compresión (se muestra con una fase) la sección de combustión es la pista más alejada del eje y la de compresión la más cercana
Fig. 20 Muestra la vista del corte L-L' de la Fig. #18 y que es la pieza #3 de la Fig. #17.
Fig. 21 Muestra la vista del corte M-M' de la Fig. #18 y que es la pieza #2 de la Fig. #17.
Fig. 22. Muestra la vista del corte K-K' señalado en la Fig. #17 y que es el Rotor de Compesstion
#50 y los Radíanos #10 y #9 de la misma figl7.
Fig23. Muestra el corte transversal de un ejemplo de motor Radiano Single Rotor con 3 fases de compresión.
Fig24. Muestra el corte transversal de un ejemplo de un Compresor Radiano con más de una fase de compresión a la altura del corte K-K' de la figura 17, en este caso se muestran como ejemplo 3 fases de compresión.
Fig25. Muestra una vista en isométrico completa del compresor Radiano en este caso se muestran como ejemplo 3 fases de compresión.
Ejemplo 1: Motor Radiano de dos rotores (Twin Rotor)
Nota: Se muestra un Radiano de contorno rectangular, con una sola cámara de compresión en el Rotor de Compresión: Figuras 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14.
El aire que fue admitido en un paso previo al interior de la cámara de compresión (esto a través de los orificios #25 Fig. 2, localizados en el disco central #1 Fig.2,3,4,5,6,10, (el volumen y presión inicial de aire de admisión puede ser natural atmosférica o incrementada a través de un turbo soplador), será presurizado por la acción de la esclusa o Radiano de Compresión #9
Fig. 3, 4, 5, 6,8 y por el Rotor de Compresión#6 Fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8 que al rotar reducirá el tamaño de la cámara de compresión produciendo la presurización del aire, este aire presurizado viajara por el ducto interior#47 Fig. 5 del Radiano de Compresión #9 Fig.3,4,5,6,8 al Depósito de Compresión #43 Fig. 5, El Radiano de Compresión#9 Fig. 3, 4, 5, 6,8 al elevarse por la acción del plano inclinado de la cresta #37 Fig 5 del Rotor de Compresión#6 Fig. 3, 4, 5, 6, 7,8 ayuda a la presurización del aire ingresado en el Depósito de Compresión#43 Fig. 5; Cuando el plano inclinado de la cresta o leva #37 Fig. 5 del Rotor de Combustión#7 Fig.3,4,5,6,12,13 coincide con el Radiano de Combustión#10 Fig. 3, 4, 5, 6,12 esta se eleva y trasfiere el aire presurizado al otro extremo de este deposito, asimismo precarga el resorte y embolo #49 que le ayudaran a extraer todo el aire del depósito de compresión #43, también precarga el resorte y embolo #39 que le ayudaran a extraer todo el combustible presurizado, inmediatamente después de pasar la leva este se dispara y baja a gran velocidad al fondo del plano inclinado de este rotor por la acción de una serie de resortes de alta capacidad#24 Fig6 alojados en cajas para resorte #45 Fig. 5 localizados en todo el perímetros superior de la misma, este movimiento permite que sea a través de un gran número de conductos#31 Fig. 6 que conectan el Depósito de Compresión#43 Fig. 5 con la cámara de combustión del rotor y que se hacen coincidir en este preciso momento, liberar el aire presurizado directamente al interior de la cámara de combustión al receso en forma de concha #40 Fig5 casi simultáneamente y por la misma acción de este Radiano de Combustion#10 fig. 3, 4, 5, 6,12 a través de un gran número de inyectores de tipo mecánico o electrónico#23 Fig6 ubicados a todo lo largo del Radiano al hacer coincidir los conductos de salida libera el combustible a alta presión al mismo receso #40 fig. 5 que facilita la homologación instantánea de la mezcla estequiométrica, la elevada temperatura del aire presurizado o si se desea la presencia de la chispa de una bujía, iniciara la combustión de la mezcla que le dará el impulso al mismo rotor, como se ha dicho el rotor de compresión#6 Fig. 3,4,5,6,7,8 puede estár desfasado (retrasado) con respecto al Rotor de Combustión #7 Fig3,4,5,6,12,13 de manera que por unos instantes después del inicio de la combustión el Radiano de Compresión #9 Fig.3,4,5,6,8 (apoyado en el Rotor de Compresión#6 Fig. 3, 4, 5, 6, 7,8) seguirá enviando al Depósito de Compresión#43 Fig. 5 aire presurizado y este a su vez a la cámara de combustión a fin de agotar el volumen de aire presurizado
contenido en este, la mezcla arde y la fuerza de expansión de estos gases impulsan al Rotor. La elevación del Radiano de Combustión#10 Fig.3, 4, 5, 6,12 por la acción del plano inclinado #13 Fig.5 del Rotor de Combustión#7 Fig.3, 4, 5, 6, 12,13, eclipsaran los conductos de salida#46 Fig5 provenientes del Depósito de Compresión #43 Fig.5 y de los inyectores de combustible#23
Fig.5, 6, válvulas check en estos puntos garantizaran doblemente que los gases de la combustión no sean canalizados al interior de estos elementos. Cuando la cresta #37 Fig.5 del Rotor de Compresión #6 Fig. 3, 4, 5, 6, 7,8 coincide con el Radiano de Compresión #9 Fig. 3, 4, 5, 6,8, esta se disparara al fondo del plano inclinado del Rotor de Compresión por la acción de una serie de resortes 24 Fig. 6, alojadas en caja para resorte #45 Fig. 5 de alta capacidad situados en el perímetro superior de la misma iniciando nuevamente el ciclo de presurización del aire de admisión. La admisión de aire la realiza el Rotor de Compresión #6 Fig.3, 4,5, 6, 7,8 en un compartimiento anterior al mismo tiempo en que se lleva a cabo la presurización del aire. Los gases de la combustión son liberados a través de las lumbreras#35 Fig2, 5; 6, 11,12 localizadas en el disco #3 estas pueden ser aprovechadas para darle impulso a los gases de admisión a través de un turbo soplador.
Ejemplo 2 Motor Radiano de un rotor (Single Rotor)
Nota: Se muestra un Radiano de contorno rectangular, con una sola cámara de compresión en el Rotor de Compresstión: Figuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22
El aire que fue admitido en un paso previo al interior de la cámara de compresión (esto través de los orificios localizados en el disco central #3 Fig.16, 17, 18,19, (el volumen y presión inicial de aire de admisión puede ser natural atmosférica o incrementada a través de un turbo soplador), será presurizado por la acción de una esclusa llamada Radiano de Compresión #9 Fig. 17, 18, 19 y por el Rotor de Compresstión #50 Fig. 17, 18,19 que al girar reducirá el tamaño de la cámara de compresión #54 fig.19 produciendo la presurización del aire, este aire presurizado viajara por el conducto interior#47 Fig. 18,20 ubicado en el plato central #2 Fig. 16 desde el Radiano de Compresión #9 Fig.17, 18,19 al Depósito de Compresión #56 fig. 5'., el proceso de compresión de aire pudiera continuar incluso más allá del inicio de la por la acción de la colocación de un desfasamiento (retraso) de las crestas del Rotor de Compresstion# 50
Fig.17, 18,19 en su pista circular #54 Fig.19 con respecto a las crestas del Rotor de Compresstion #50 Fig.17, 18,19 en su pista circular exterior #53 Fig. 19 con el fin de transferir completamente el aire presurizado del Depósito de Compresión#56 Fig. 5' a la cámara de combustión, Adicionalmente el embolo #49 Fig. 5' que es accionado por unos resortes ayudara a expulsar todo el aire de este depósito, también se precarga el resorte y embolo #39 que le ayudaran a extraer todo el combustible presurizado. El Radiano de Compresión#9 Figl6, 17, 18,19 al elevarse por la acción del plano inclinado de la cresta #54 Fig. 5' del Rotor de Compresstion #50 Fig.17, 18, 19, coadyuvara a la presurización del aire ingresado en el Depósito de Compresión#56 Fig. 5', cuando la cresta #37 Fig.5' del Rotor de Combustión#7 Fig.
3, 4, 5, 6, 11, 12,13 coincide con el Radiano de Combustión#10 Fig. 3, 4, 5, 6,12 esta se dispara y baja a gran velocidad al fondo del plano inclinado de este rotor por la acción de una serie de resortes de alta capacidad#24 Figl9 localizados en todo el perímetros superior de la misma, este movimiento permite que a través de un gran número de conductos#31 Fig.17 que conectan el Depósito de Compresión#56 fig. 5' con la cámara de combustión del rotor y que se hacen coincidir en este preciso momento liberar el aire presurizado directamente al interior de la cámara de combustión al receso en forma de concha #40 Fig. 5', al mismo tiempo y por la misma acción de este Radiano de Combustion#10 Fig. 17, 18,19 a través de un gran número de inyectores de tipo mecánico o electrónico#23 Fig. 5' ubicados a todo lo largo del Radiano al hacer coincidir estos conductos de salida liberan el combustible a alta presión al receso en forma de concha #40 Fig. 5' al interior de la cámara de combustión facilitando la homologación instantánea de la mezcla estequiométrica, la elevada temperatura del aire presurizado o si se desea la presencia de la chispa de una bujía o cuerpo incandescente, iniciara la combustión de la mezcla y los gases en expansión darán el impulso al rotor. Como se ha dicho la fase de Compresión del Rotor de Compresstion #50 Fig. 17, 18,19 pudiera estar desfasado (retrasado) con respecto a la fase de combustión de manera que por unos instantes después del inicio de la combustión el Radiano de Compresión #9 Fig. 17, 18, 19 (apoyado en el rotor) seguirá enviando al Depósito de Compresión#56 Fig. 5' aire presurizado y este a su vez a la cámara de combustión a fin de agotar el volumen de aire presurizado contenido en este. La elevación del Radiano de Combustión#10 fig. 17, 18,19 por la acción del plano inclinado #13 Fig. 5' en la
pista del Rotor eclipsaran los conductos de salida provenientes del Depósito de Compresión #56 Fig. 16 y de los inyectores de combustible, válvulas"check" en estos puntos garantizaran doblemente que los gases de la combustión no sean canalizados al interior de estos elementos. Cuando una cresta de la pista circular de compresión del Rotor coincide con el Radiano de
Compresión #9 Fig. 17, 18, 19, esta se disparara al fondo de la pista circular por la acción de una serie de resortes #24 fig.19 de alta capacidad situados en el perímetro superior de la misma iniciando nuevamente el ciclo de presurización del aire de admisión. La admisión de aire la realiza el Rotor en un compartimiento anterior al mismo tiempo en que se lleva a cabo la presurización del aire. Los gases de la combustión son liberados a través de las lumbreras#35
Fig. 17,18, 19,20 localizadas en el disco #3 estas pueden ser aprovechadas para darle impulso a los gases de admisión a través de un turbo soplador.
Ejemplo 3 Motor Radiano de un rotor (Single Rotor)
Nota: Radiano de contorno rectangular, con tres cámaras de compresión en el Rotor de
Compresstión: Figura. 23
La operación es exactamente igual al expuesto anteriormente para el motor Radiano de un rotor (Single Rotor) solamente que el incremento en la presión de los gases de admisión es realizado en varios pasos a través de cámaras concéntricas #60 Fig. 23 iniciando en la cámara de compresión más alejada al eje para concluir en la más cercana al eje este proceso eleva a muy alta presión los gases de admisión logrando elevar significativamente la eficiencia del ciclo termodinámico de este motor.
Para todos los tipos de Motores Radíanos (Single y Twín Rotor) con uno o más pasos o fases de compresión aplica lo siguiente:
1. El volumen de aire de admisión presurizado que entrara a la cámara de combustión es calculado en función al porcentaje de expansión que se desee obtener de estos al momento de la combustión, por lo tanto para este cálculo se debe seleccionar las longitudes de los Radíanos, su desplazamiento axial, su posición o distancia con respecto al eje y con ello calcular los volúmenes de aire desplazado por las pistas del
rotor es decir debe de seleccionarse la masa y el nivel de presurización de aire que se suministrara a la cámara de combustión ( inicialmente se define también el numero de pasos o fases de compresión).
Los inyectores de combustible pueden ser del tipo electrónico, electromecánico o mecánico ya que el Radiano de Combustión en su movimiento axial puede abastecerlos y liberarlos del combustible mecánicamente al interior de la cámara de combustión , en ambos casos una bomba de combustible deberá ser el elemento que alimente #26 Fig. 5 ,5'a estos inyectores, en el caso de inyección mecánica el aumento en la presión de la línea de combustible producirá un aumento en el volumen de combustible dosificado a la cámara de combustión acelerando el motor y viceversa. En el caso de inyectores electrónicos de combustible se requerirá de un cerebro electrónico para gobernarlos. Un ejemplo de inyector mecánico es el que se ilustra con el #23 en la Fig. 5, este inyector consta de un embolo #39 Fig. 5 de acción simple y un resorte que son accionados con la elevación del Radiano de Combustion#10 Fig. 3, 4, 5, 6,12, al subir el embolo este deja pasar el combustible alimentado al cilindro que variara dependiendo de la presión de gasolina, a mayor presión mayor será el combustible que ingrese, este puede ser finamente calibrado con una esprea#58fig. 5., cuando el Radiano de Combustion#10 Fig. 3, 4, 5, 6,12 se dispara al fondo del Rotor de Combustion#7 Fig. 3, 4, 5, 6, 12,13 el resorte de este inyector previamente presurizado por él se disparara impulsando el combustible a la cámara de combustión a través de los orificios#46 Fig5 que posee para este propósito en el Radiano. Las presiones de inyección pueden llegar a ser muy altas ya que el orificio de salida del combustible puede ser muy pequeño esto gracias a que se cuentan con varios de estos inyectores a todo lo largo del Radiano (como se explico anteriormente) que permiten hacer una distribución rápida y homogénea.
El aceite presurizado #18 Fig. 5,5' proveniente de un sistema de enfriamiento #19 y #20 Fig. l, 15 es inyectado al motor a través de los orificios #13 Fig. 5 y este recorre desde la base del Rotor de Compresión hasta el lado opuesto en la base del Rotor de
Combustión con ramificaciones (venas) a los puntos clave para enfriamiento y lubricación del motor así como también para la flecha.
La forma geométrica de las partes en el diseño de este motor permiten el sellado de las cámaras de compresión y combustión de manera fácil, así como el sellado y lubricación de los rotores, flechas y esclusas, a manera de ejemplo los Rotores de Compresión y Combustión pueden tener material de empaquetadura de grafito o de algún otro lubricante solido en el punto#17 Fig. 7, 8 en donde impactan los Radíanos a fin de amortiguar el golpe y aplicar lubricante a la parte inferior de los mismos, también el sellado se puede llevar a cabo con anillos metálicos #16 Fig. 7, 8,12 y no metálicos dispuestos de manera concéntrica así como de anillos con la forma geométrica de las cámaras, lo mismo ocurre para el sellado de los Radíanos #9y #10 y del depósito de compresión#43 Fig. 5.
La alimentación de aceite presurizado #18 Fig. 5,5' permitirá la lubricación y refrigeración del mismo en los puntos más convenientes, adicionalmente este motor puede recibir lubricación solida presurizada de alta capacidad y resistencia térmica#12, Fig. 2, 16 y #28 Fig. 8,10,11,12, que permitirá tener una lubricación y sellado constante así como reservar áreas de alta temperatura en las cámaras de combustión, esto con el fin de aumentar la eficiencia del ciclo termodinámico eliminando con esto elementos tóxicos como hidrocarburos en los gases de escape al medio ambiente. Las partes móviles como lo son los rotores son apoyadas con diferentes rodamientos y cojinetes #11 Fig. 3,4 que permiten una operación silenciosa y sin fricción minimizando la energía desperdiciada por este tema.
La masa de los rotores puede ser optimizada pues es útil también para acumular momento de inercia que le permita al motor continuar la marcha una vez encendido.
Claims (1)
1. MOTOR RADIANO DE COMBUSTION INTERNA que evoca su nombre a su principio mecánico , la manera en que se desplaza y la forma en que son alimentadas las cámaras de compresión y combustión del motor , que se caracteriza por ser un motor de diseño circular que alimenta sus cámaras de compresión y combustión utilizando el largo de un juego de esclusas radiales llamadas RADIANOS, que sigue un ciclo bipartido de 4 tiempos (Admisión, Compresión-Transportación, Combustión, Escape) , que en todo el ciclo termodinámico se mantiene un brazo de palanca constante sobre la flecha del motor, que posee uno o más juegos de esclusas radiales llamados RADIANOS que funcionan también como válvulas, y que estos deben su movimiento a un desplazamiento hermético sobre las pistas circulares del rotor en donde se apoyan y que contienen un número determinado de crestas que le sirven de leva para lograr en ellos un movimiento axial armónico y sincrónico en todo momento, que la admisión y compresión del aire se realiza en una parte del motor y la combustión y escape en otra, que la alta compresión de los gases de admisión puede ser realizada en una o más etapas a través de pistas circulares concéntricas, que es a través del interior de los Radíanos que el aire presurizado se transporta entre cámaras de compresión así como de un extremo del motor al interior de la cámara de combustión, lo que sucede de igual manera con el combustible, que el movimiento axial y la forma geométrica de los Radíanos es aprovechada para dosificar eficientemente el combustible y aire al interior de la cámara de combustión ya que estos son capaces de alojar una gran cantidad de inyectores de combustible y aire a todo lo largo de ellos, que con la ayuda de los Radíanos estos rotores se convierten en las cámaras de compresión y combustión del motor, y que respetando el principio mecánico señalado estos motores pueden ser poseer un rotor llamado Single Rotor o dos rotores Twin Rotor que le sirven también como masas, que puede recibir múltiples tipos de combustible (multi-fuel) , que la mezcla aire- combustible puede ser encendida con chispa, cuerpo candente o por la elevada temperatura de los gases de salida de compresión, que posee un gran momento angular de efecto giroscópico aprovechable, que su diseño puede ser escalado dimensionalmente para albergar uno o más juegos de Radíanos y de igual manera incluir uno o más crestas (levas) en las pistas circulares en los rotores, que posee muy pocas partes fijas y móviles y por lo mismo su peso es reducido, que puede ser acoplado a otros motores Radíanos de manera axial o polar y que con esta flexibilidad en su diseño resuelve de forma precisa necesidades en la industria. BOMBA-COMPRESOR DE FLUIDOS RADIANO DE ALTA PRESION que evoca su nombre a su principio mecánico , la manera en que se desplaza y la manera en que son alimentadas sus cámaras, que se caracteriza por ser una bomba-compresor de forma circular con uno o más rotores en su interior , que alimenta y descarga sus cámaras de compresión por medio de una o más esclusas radiales llamadas RADIANOS , que estos deben su movimiento a un desplazamiento hermético sobre las pistas circulares del rotor en donde se apoyan y que contienen un número determinado de crestas que le sirven de leva para lograr en ellos un movimiento axial armónico y sincrónico en todo momento, que por medio de estas esclusas llamados Radíanos que le sirven también como conductos de salida de fluidos presurizados, las pistas del rotor se convierte en las cámaras de admisión y compresión , y que es al impulsar la flecha en la que está montado el o los rotores que la energía cinética o potencial (impulso o compresión) es agregada a los fluidos que le son alimentados, que estos pueden ser diseñados con uno o más rotores así como con una o más cámaras (o pasos) consecutivos de compresión a través de sus pistas circulares concéntricas así como también poseer uno o más juegos de Radíanos , y que con esta flexibilidad en su diseño resuelve de forma precisa necesidades en la industria.
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