BRPI0617559A2 - motor rotativo de combustço interna - Google Patents
motor rotativo de combustço interna Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0617559A2 BRPI0617559A2 BRPI0617559-7A BRPI0617559A BRPI0617559A2 BR PI0617559 A2 BRPI0617559 A2 BR PI0617559A2 BR PI0617559 A BRPI0617559 A BR PI0617559A BR PI0617559 A2 BRPI0617559 A2 BR PI0617559A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- rotor
- chamber
- engine according
- blade
- stator
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 400
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 203
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 203
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 203
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 127
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 120
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 120
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 117
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 117
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 65
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 473
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 210
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 164
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 83
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 70
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 70
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 68
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 66
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 44
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 37
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 32
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 32
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 16
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 14
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 11
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 9
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 claims description 8
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical compound [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 8
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 8
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 5
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 2
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 claims 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 59
- 239000002585 base Substances 0.000 description 40
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 30
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 30
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 description 11
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 6
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 4
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 4
- 239000008207 working material Substances 0.000 description 4
- AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 1-dodecylazepan-2-one Chemical compound CCCCCCCCCCCCN1CCCCCC1=O AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 3
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 241001048191 Candidatus Kryptonium Species 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000422 nocturnal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 210000003660 reticulum Anatomy 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
- F01C1/3446—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/06—Heating; Cooling; Heat insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
- F02B53/04—Charge admission or combustion-gas discharge
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTAO INTERNA Trata-se de um motor de combustão interna rotativo de pás de G-ciclo a hidrogênio que maximiza a conversão do calor do motor em trabalho útil. Uma câmara de vapor de sódio transfere o calor de combustão excessivo para as câmaras de combustão para executar o trabalho da energia útil. Um sistema de refrigeração a água ativo captura o calor do estator invólucro do motor, do rotor, e das pás deslizantes e transfere o mesmo de volta ao ciclo de combustão ao pré- misturar o mesmo com hidrogênio para reduzir o pico da temperatura de combustão e com uma injeção inicial e final da câmara de combustão para ajudar a transferir o calor da câmara de vapor de sódio, para controlar a temperatura da câmara, e para aumentar a pressão de vapor da câmara. Um sistema de vedação da câmara de combustão inclui vedações axiais entre o rotor e o estator, vedações da face da pá entre o rotor e as pás deslizantes, e vedações da páseccionada de balanceio entre os perímetros exteriores das pás deslizantes e o estator. As pás deslizantes se alternam lateralmente dentro e fora do rotor ajudadas por um sistema de envolvimento das pás que aplica uma força centrípeta às pás deslizantes para neutralizar a força centrífuga gerada pelo rotor que gira rapidamente. Um revestimento de barreira térmica minimiza a transferência de calor e a deformação térmica. Lubrificantes sólidos propiciam lubrificação e durabilidade à alta temperatura.
Description
MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTÃO INTERNA
A presente invenção refere-se a motores decombustão interna, e mais especificamente a motores de pásrotativas que utilizam um G-ciclo termodinâmico de combustível de hidrogênio.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A demanda de crescimento para o petróleo de váriasnações em todo o mundo está resultando em preços de energiamais altos que têm o potencial de aumentar a inflação e tensões geopolíticas entre as nações que competem pelasmesmas reservas limitadas de petróleo. Mesmo que o suprimentode petróleo pudesse ser aumentado para satisfazer a demanda,ao fazer aumenta o potencial de produção de maiores emissõesde CO2 com a possibilidade de aquecimento global mais rápido.
Atualmente, muitas empresas de transporte, petróleoe de energia e governos estão investindo bilhões de dólaresem programas de pesquisa e desenvolvimento relacionados com ohidrogênio para produzir uma fonte de combustível quesubstitua gradualmente os combustíveis fósseis. Por exemplo,muitas empresas de carros têm desenvolvido veículos comcélula de combustível de hidrogênio. No entanto, adurabilidade da célula de combustível, a eficiência, osrequisitos de pureza do combustível, a armazenagem dohidrogênio e as limitações de custo são grandes barreiras àimplementação.
Os fabricantes de automóveis também estãodesenvolvendo sistemas híbridos de propulsão de motoreselétricos/de combustão interna como um estágio de transiçãoentre os veículos atuais de motor de combustão interna e os veículos futuros de células de combustível. No entanto, nãoestá claro se os sistemas de propulsão elétricos híbridospropiciam benefícios de eficiência de valor adicionadosuficientemente alto aos consumidores para justificar o seucusto mais elevado.
A conversão dos sistemas de motores de combustãointerna existentes para operar com hidrogênio também nãoocorre sem problemas. A temperatura de combustão para ohidrogênio é muito mais elevada do que para a gasolina,resultando na formação de grandes quantidades de emissões deNOx. A utilização de misturas magras de combustível dehidrogênio reduz as emissões potenciais de NOx, mas tambémreduz bastante os níveis de desempenho de saída de potência.A injeção direta de hidrogênio pode melhorar esse problema,mas os injetores são muito caros e requerem altas pressões etolerâncias. o pulso da injeção fornece uma quantidadelimitada de combustível de hidrogênio que o tornainsuficiente para aplicações de maior potência. A secura dohidrogênio gasoso também faz com que fique mais difícil paraos injetores de pulsação trabalhar e aumenta o desgaste dosinjetores. Além disso, a difusão elevada do hidrogênio gasosoresulta freqüentemente na passagem de hidrogênio gasosoatravés de sistemas de vedação do motor para regiões do eixode manivela, resultando em uma combustão muito indesejávelque pode danificar o motor e/ou colocar o lubrificante deóleo em combustão.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
Um motor de combustão interna de pás rotativas deG-ciclo de hidrogênio de alta eficiência maximiza osbenefícios de energia termodinâmica para conferir umaeficiência de frenagem térmica incrementada para uma economiade combustível maior, uma densidade de potência maior para opeso e o volume do motor, com menos NOx. O motor também éotimizado para maximizar os benefícios mecânicos do motor depás rotativas para complementar a operação de G-ciclo com umavedação incrementada, rotor, e sistemas de abrigo paraminimizar as perdas de calor, a destruição da energia deexergia, e reduzir a atrito para melhorar a confiabilidade, avida útil e ruído, vibração, e aspereza (NVH).
As perdas de calor termodinâmico no motor decombustão interna de G-ciclo e pás rotativas são controladasatravés da remoção do calor e da reintrodução do mesmo aoutilizar uma câmara de vapor de sódio, injeções de água dacâmara, e uma super-expansão geométrica da câmara, paraempregar desse modo a entalpia do calor e do gás de exaustãoque seria perdida de outra maneira para o sistema derefrigeração e a atmosfera. Um sistema de refrigeração deágua ativo captura o calor do invólucro e da exaustão einjeta o mesmo de volta no ciclo do motor. A combinação detodos esses fluxos de transferência de calor produz um motorcom densidade de potência muito elevada e uma eficiênciatérmica de frenagem total em 65 a 80% que é idealmenteadequada para aplicações de geração de potência e propulsão.
O motor de hidrogênio da presente invenção atingeos objetivos acima mencionados mediante o emprego de um G-ciclo termodinâmico de alta eficiência elevada de hidrogêniodo processo de combustão incrementado, transferência de calorincrementada, refrigeração, e perdas mais baixas de rejeiçãode calor mediante o emprego de uma aplicação de combustívelde hidrogênio incrementada, uma taxa variável de compressãoda água, uma faixa operacional de equivalência decombustível/ar mais ampla, uma ignição de hidrogênioincrementada, câmara expandida de combustão/expansão, umaduração maior da combustão, um sistema de transferência decalor da câmara de vapor de sódio reversível de energia cominjeções de água nos estágios iniciais e finais.
O motor de hidrogênio da presente invenção tem umsistema de vedação aperfeiçoado que compreende vedações depás divididas, ponta de nariz arrebitado, vedações de pásdivididas axiais dinâmicas, passagens de gás de vedações depás, vedações axiais de rotor dinâmico, vedações de face depá, estrutura de pá, refrigeração/transferência de calor decanal de tubulação de calor de pá, e sistema circundanteanti-centrífugo de pá. 0 motor tem uma estrutura incrementadado rotor com controle térmico do rotor mediante o emprego deuma refrigeração/transferência de calor da câmara de vapor deágua e atrito reduzido de pá de um sistema de rolamentostangencial de pá incrementado. 0 motor tem um invólucroincrementado com geometria interna oval distorcida do estatordo invólucro para uma expansão maior, temperaturas deoperação do invólucro mais altas, lubrificantes sólidos,refrigeração/transferência de calor ativa da água derefrigeração, vazamento reduzido de hidrogênio, câmaras devapor de água externas, e tampa de isolamento.
A presente invenção também apresenta uma potênciaelétrica direta incrementada de um conversor térmico-elétricode metal alcalino (AMTEC) localizado na câmara de vapor desódio.
Um objetivo adicional da presente invenção consiste na obtenção de um ciclo termodinâmico incrementado com menosperda de calor de exaustão, perda de calor do sistema derefrigeração, e menor perda de calor de atrito, o que resultaem maior eficiência de frenagem térmica total em relação aosmotores de combustão interna existentes.Segundo a segunda lei da termodinâmica, qualquerconversão de calor em trabalho é maximizada pela eficiênciado ciclo de Carnot, e alguma quantidade de calor tem que serenviada a um dissipador frio. No entanto, a eficiência dociclo de Carnot somente é válida em reações de câmarassimples. 0 G-Ciclo supera as limitações da eficiência dociclo de Carnot mediante o emprego de um ciclo de reação demúltiplas câmaras que utiliza os sistemas termodinâmico emecânico combinados de todo o motor como ciclo termodinâmicoda reação. Uma câmara de vapor de sódio prende ou se sobrepõea múltiplas reações da câmara em conjunto ao longo da zona decombustão/expansão. A câmara de vapor de sódio permite que ocalor adicional da zona de combustão seja transferido devolta às câmaras de combustão ao longo da zona de expansão.
O motor de G-Ciclo é um sistema automáticodinamicamente balanceado que controla e mantém os atributosde transferência de calor termodinâmica através do ciclo decombustão/expansão para atingir o desempenho máximo depotência e eficiência. 0 motor utiliza uma zona decombustão/expansão maior do que a zona de admissão/compressãoonde os gases de combustão podem se expandir e executar otrabalho máximo até as pressões da câmara ficarem iguais àsperdas de atrito de rotação. Uma câmara de vapor de sódiolocalizada ao longo da zona de combustão/expansão é utilizadapara colocar em ignição uma pré-mistura de hidrogênio/água eremover o excesso de calor de combustão da zona de combustãoe transferir o mesmo de volta às cavidades de combustão dascâmaras rotativas ao longo da zona de expansão super-expandida. A injeção de água do estágio inicial ao longo dapassagem de combustão/expansão nas câmaras de combustãotambém absorve o excesso de calor de combustão e o calor dacâmara de vapor de sódio ao longo da zona decombustão/expansão estendida. A injeção de água do estágiofinal ao longo da combustão/expansão abaixa as temperaturasdo gás de combustão para minimizar as perdas de calor deexaustão e para refrigerar a superfície da câmara decombustão para o ciclo de admissão seguinte.
A água do sistema de refrigeração ativo é utilizadana injeção de água dos estágios inicial e final nas cavidadesde combustão. 0 calor absorvido no sistema de refrigeraçãoativo eleva a temperatura da água até aproximadamente 250 a350 graus C ou 523 a 623 graus K. Essa temperatura ficaexatamente abaixo do ponto de ebulição do vapor de água, epermite que a água seja bombeada à alta pressão como umlíquido hidráulico nas cavidades de combustão. Comtemperaturas de combustão em torno de 1.800 graus K, ainjeção de água abaixa drasticamente a temperatura do gás decombustão. Isso acelera a transferência de calor da câmara devapor de sódio de volta para a câmara de combustão até que oequilíbrio da temperatura seja atingido.
O motor de G-ciclo tem um grande potencial deaumentar a economia de combustível e reduzir as emissões deexaustão dos motores de combustão interna (ICE) do estado datécnica. O granbde potencial de aumento da economia decombustível advém do uso do calor residual das paredes docilindro e do gás de exaustão para produzir água aquecida einjetar a mesma no cilindro onde a fase de água aquecida mudade um líquido a um vapor para uma potência de expansãoadicional. A eficiência do ciclo do motor de G-ciclo não ficalimitada à eficiência do ciclo de Carnot devido ao fato que,no G-ciclo, a massa do meio de trabalho para produzir apotência de expansão aumenta durante o ciclo, juntamente como benefício adicional de uma relação de expansão (gerapotência) mais alta do que a relação de compressão (consomepotência) , enquanto que no ciclo de Carnot a massa do meio detrabalho e a relação de compressão/relação de expansão éfixa. Além disso, a eficiência elevada do ciclo no motor deG-ciclo não se baseia na alta temperatura de combustão (talcomo o ciclo de Carnot recomenda) , mas na mudança outransferência de energia calórica em torno do ciclo. Destamaneira, a barreira da mudança de eficiência do ciclo deNOx/fumaça/motor em um ICE convencional é um impacto.
Não somente o G-Ciclo utiliza todo o calor do motorde combustão, mas também utiliza o calor do atrito mecânicoque é capturado no sistema de refrigeração e transferido devolta à câmara de combustão, resultando em um sistema deenergia reversível.
O que segue são os eventos do processo de G-cicloprincipal, tal como ilustrado na figura 71:1. A câmara do rotor gira após a porta de entradaonde apanha uma carga completa de ar fresco que é aspiradonaturalmente ou é preferivelmente turbo-impulsionado.
2. Uma vez que a câmara do rotor tenha passado aentrada e alcançado a sua carga máxima de entrada, a geometria do invólucro irá começar a comprimir o ar deentrada. Uma quantidade variável de água aquecida aaproximadamente 250°C a 350°C ou 523°K a 623°K do sistema derefrigeração ativo é injetada na cavidade da câmara durante oestágio de compressão. Essa é a primeira injeção variável de água. A água aquecida é estratifiçada na câmara de combustãoao longo dos lados e da metade traseira da câmara do rotor,aumentando a relação eficaz de compressão da câmara. A águaaquecida é considerada um fluido incompressível, e aquantidade de água aquecida pode ser variada para controlar eajustar a relação de compressão da câmara. A câmara do rotoré estratifiçada com ar fresco na metade dianteira e água éinjetada na metade traseira.
3. O hidrogênio gasoso aquecido é injetadodiretamente em uma cavidade da câmara do rotor durante acompressão do estágio final. Utilizando a injeção direta dehidrogênio em uma cavidade da câmara do rotor, o problema deparadas da pré-ignição é eliminado. O hidrogênio é menosdenso do que a massa de ar e água e irá tender a estratificarperto da metade dianteira da câmara do rotor, mantendo umaconcentração relativamente homogênea de hidrogênio que émisturado facilmente com o ar de entrada fresco que também éestratifiçado para a metade dianteira da câmara. A geração deuma mistura homogênea de concentração de hidrogênio/ar éfacilmente colocada em ignição.
4 . Uma vela de ignição pode colocar o hidrogênio emignição, ou, dependendo da relação de compressão eficaz, umaauto-ignição controlada pode ocorrer. A temperatura de auto-ignição do hidrogênio é de 585°C ou 858°K.
5. Enquanto a câmara do rotor gira depois do centroinoperante superior (TDC), o calor de combustão acima de6000C ou 8730K passa através de um revestimento de barreirade proteção de peroskvita (TBC) na superfície interna do10 invólucro exterior do estator e é transferido para a câmarade vapor de sódio (SVC) . 0 TBC de peroskvita protege oinvólucro contra a ignição de combustão constante a 1.800°K.0 sódio na fase de SVC muda de um líquido para um gás e fluiao longo da trajetória de expansão.
6. A temperatura da superfície do TBC de peroskvitapode combinar com a temperatura de pico do gás de 1.800°K.Essa área de superfície de alta temperatura fica bem acima datemperatura de autoignição do hidrogênio de 585°C ou 858°K eirá incrementar ainda mais a reação de combustão completa.
7. Uma segunda injeção de água da água aquecida aaproximadamente 250°C a 350°C ou 523°K a 623°K do sistema derefrigeração ativo é injetada no estágio inicial da reação decombustão/expansão para resfriar bruscamente parcialmente ourefrigerar a reação de combustão para controlar a temperaturade pico a aproximadamente 1.800°K e baixar a temperatura dogás e da água da câmara a uma temperatura de aproximadamente600°C ou 873°K para acelerar a transferência de calor de umatemperatura mais alta da câmara de vapor de sódio de volta àscâmaras do rotor ao longo da trajetória de expansão. A águaaquecida irá mudar a fase de um líquido para um vaporsuperaquecido que se expande bastante, aumentando a pressãoeficaz média da câmara (MEP) para executar o trabalho.
8. A câmara de vapor de sódio irá continuar atransferir o calor de volta às câmaras rotativas, mantendo atemperatura da câmara em aproximadamente 600°C ou 873°K. Àmedida que os gases e a água das câmaras do rotor resfriam,as forças centrífugas irão forçar gotas de água mais frescase mais pesadas de encontro à parede exterior da superfície doinvólucro, o que irá ajudar a absorver o calor do SVC eacelerar a transferência de calor de volta à câmara do rotordo SVC e ainda manter a pressão de vapor elevada e MEP paraexecutar o trabalho.
9. No terceiro refrigerador de injeção de água, aágua do sistema de refrigeração ativo a 30°C ou 303 0K éinjetada no estágio final de combustão/expansão imediatamenteantes da porta de exaustão para refrigerar a reação decombustão e o rotor da câmara de combustão, a pá, e oscomponentes de vedação, e para impedir o estrangulamentotérmico na carga de admissão seguinte. A água fresca ajuda aaumentar a pressão e a densidade de vapor da câmara. A águafresca também ajuda a condensar o vapor de água, fazendo comque ele fique mais fácil de recuperar.
10. Os gases de exaustão com água em alta pressão,alta velocidade, temperatura mais baixa e densos seguem entãoatravés de uma turbina do turbocarregador de geometriavariável e dirigem um compressor de entrada.
11. A água de exaustão é condensada, filtrada erecirculada de volta ao sistema de refrigeração ativo.Gerenciamento Térmico da Baixa Perda de CalorNo motor de G-Ciclo, o dissipador de calor éenviado à câmara de vapor de sódio e ao sistema derefrigeração ativo com a injeção de água dos estágios iniciale final. Esses sistemas são reversíveis e têm capacidade dereciclar os fluxos de calor de volta às câmaras do motor paraaumentar a eficiência termodinâmica. A água do sistema derefrigeração ativo que não deve ter normalmente nenhum valorde exergia ou capacidade de executar trabalho é injetada devolta na câmara do motor onde pode executar trabalho deexergia positivo. O calor absorvido no SVC é desabsorvido outransferido de volta às câmaras do motor para executar o trabalho de exergia. O calor do sistema de refrigeração deágua ativo e do SVC irá interagir sinergisticamente e podetransferir o calor de e para cada sistema. Isto permite queuma grande parte do calor seja transferida continuamente devolta através do motor para conferir o benefício de trabalho de exergia positivo. Ou seja, uma parcela do calor é perdidadurante cada transferência.
É bastante fácil reduzir a temperatura do gás decombustão ao regular a quantidade de água injetada de voltana câmara de combustão do rotor. A chave consiste embalancear a injeção da água para também maximizar o trabalhoe a entalpia do motor no sistema da câmara e motor. Sedemasiada água for adicionada, a reação irá resfriarbruscamente ou esfriar demasiadamente cedo e não terábastante entalpia para esgotar corretamente o fluxo de ar. Sedemasiadamente pouca água for injetada, todo o potencial docalor não será recuperado e pode haver perdas de calor deexaustão elevadas e/ou perdas de calor de refrigeração.
Câmara de Vapor de Sódio e Transferência de Calor
No motor de G-ciclo, uma câmara de vapor de sódio(SVC) trabalha como uma tubulação de calor bifásica,absorvendo o calor da zona quente de combustão e transferindoo mesmo de volta às câmaras rotativas durante o curso daexpansão.
O SVC utiliza o sódio como um fluido de trabalho. ocalor liberado pela combustão do motor é transferido para azona do evaporador do SVC, onde o sódio líquido absorve ocalor transferido e muda a fase de um líquido em vapor degás. o vapor de gás de sódio se move então a velocidadessônicas ao longo do SVC para a zona do condensador onde o gásde sódio transfere o seu calor de volta às câmaras decombustão rotativas ao longo da zona de expansão e o sódiomuda de fase de um vapor de gás a um líquido. Uma série demalhas de absorção confere atividade capilar para absorveruniformemente o sódio líquido de volta para a zona doevaporador do SVC onde o sódio é evaporado outra vez e ociclo é repetido.
Há um retardamento do fluxo de calor no tempo que ocalor é absorvido no sistema de refrigeração ativo e dacâmara de vapor de sódio e no tempo que ele é transferido devolta ao ciclo de expansão do motor. No entanto, esseretardamento é insignificante para o G-Ciclo de trabalhodevido aos fluxos de calor contínuos. O retardamento ésomente aparente durante a partida quando o calor decombustão deve ser absorvido principalmente no SVC e nosistema de refrigeração ativo para carregar os mesmos até assuas faixas de temperatura de operação.
À medida que as rotações por minuto do motoraumentam, a carga de calor transiente muda proporcionalmente.
Isto muda a relação do retardamento de transferência de calorcom as câmaras de rotação. No entanto, o SVC é um sistema deauto-balanceamento que se ajusta automaticamente a condiçõesde cargas mais altas. À medida que as velocidades de rotaçãoaumentam, a carga de transferência de calor térmica ao SVCaumenta e o movimento do rotor também aumenta o potencial deretardamento para transferir de volta o calor às câmaras dorotor. Quanto mais elevada a temperatura de sódio do SVC,maior o diferencial de temperatura da zona do evaporador desódio quente à zona do condensador. Isso aumenta atransferência de calor dentro do SVC. À medida que a carga decalor da combustão continua, a temperatura de operação médiado SVC das zonas do evaporador e do condensador podeaumentar. Isto resulta em uma condição onde há um diferencialmaior da temperatura entre o SVC e as câmaras rotativas aolongo do trajetória de expansão de modo que mais calor étransferido de volta a taxas muito mais elevadas. Além disso, a uma rpm mais elevada, há uma duração mais curta detransferência de calor de e para o SVC. Isso irá limitar acarga de calor excessiva para o SVC.
0 sódio é altamente reativo com a água e pode gerarhidrogênio gasoso aquecido, o qual pode entrar em ignição.
Para reduzir a interação e a reação entre o sódio e a água:primeiramente, a quantidade de sódio é mantida relativamentepequena para manter os danos limitados, até mesmo com motoresde dimensões muito grandes; em segundo lugar, a tampa domotor é feita de um material de superliga que é muito forte de modo a não romper facilmente; em terceiro lugar, acurvatura do desenho da geometria da tampa do SVC tambémconfere uma resistência tremenda às forças de impacto datransferência para impedir a ruptura; em quarto lugar, atampa exterior ainda é protegida por uma camada muito grossade isolamento de espuma de metal ou de material de coberturaque também protege a câmara de vapor de sódio contraimpactos; em quinto lugar, um sistema regulador de pressão doSVC interno é utilizado, o qual ajuda a otimizar os fluxos decalor internos de operação do sódio, absorve as altas pressões de impacto, e reduz a possibilidade de uma ruptura;e em sexto lugar, no caso de uma ruptura, a interação da águacom o sódio é tipicamente muito localizada e a velocidade dareação diminui, de modo que há algum potencial de fogo, masnão necessariamente uma explosão que resulte em estilhaços demetal.
Tampa de Isolamento de SVC Exterior
A superfície exterior do SVC é coberta com umatampa de isolamento que ajuda a reduzir as perdas de caloratravés do SVC para o meio ambiente. A tampa de isolamentotambém ajuda a reduzir de maneira significativa o nível deruído dos motores de G-ciclo. A tampa de isolamento pode serfeita de uma cobertura de isolamento de materiais de cerâmicaou de espeuma metálica ou de materiais cerâmicos. Essesmateriais também protegem bastante o SVC contra os danos deimpacto de um acidente que possa romper o SVC.
Conversor Térmico-Elétrico de Metal Alcalino
Ainda um objetivo adicional da presente invençãoconsiste na obtenção de um suprimento direto de eletricidade.A presente invenção apresenta sistemas de câmara de vapor desódio para remover o excesso de calor ao longo da zona decombustão para transferiir o mesmo ao longo da zona deexpansão. 0 perfil de transferência de calor de circulação dofluido de trabalho de sódio é idêntico para a utilização deum conversor térmico-elétrico de metal alcalino (AMTEC) paragerar eletricidade. 0 AMTEC utiliza o sódio como um fluido detrabalho que é aquecido e pressurizado de encontro a umeletrodo sólido de beta alumina (BASE) onde o sódio éconvertido de um líquido em um gás e os íons de sódio passamatravés da BASE para gerar eletricidade.
Refrigeração do Rotor
A superfície do rotor é coberta com um TBC deaglomerado de defeito que tem capacidade de operar até a25 1.4000C. O TBC ajuda a proteger o rotor contra os danos docalor de combustão e minimiza a transferência de calor desuperfície ao rotor. 0 calor da câmara do rotor que passaatravés do TBC do rotor será absorvido em uma câmara de vaporde água localizada debaixo da superfície do rotor. A câmarasuperior de vapor de água do rotor é uma zona do evaporadoronde o fluido de trabalho de água muda a fase de um líquido aum gás e transfere o calor dentro da câmara de vapor de águaaos condensadores localizados em ambos os lados do rotor. Umsistema de refrigeração ativo de água asperge a água atravésdos condensadores do rotor enquanto o rotor gira paraabsorver o calor do condensador, por meio do que a água dacâmara de vapor do rotor refrigera e muda a fase de um gáspara um líquido e é então recirculada de volta para a zona doevaporador por forças centrífugas G elevadas. A câmara devapor de água do rotor também ajuda a isotermalizar adistribuição do calor através da superfície inteira do rotor.Isso ajuda a melhorar a combustão uniforme por toda a câmarae a impedir pontos quentes térmicos e deformações naestrutura do rotor.
Alta Eficiência Termodinâmica de FrenagemPor causa de sua transferência de calor de vapor desódio, injeção da água, e curso prolongado de expansão, omotor de G-ciclo pode atingir uma eficiência termodinâmica defrenagem mais elevada. O calor que pode ser perdido para oinvólucro e o sistema de refrigeração é recuperado do sistemada câmara de vapor de sódio. O calor que é transferido para osistema de refrigeração ativo é reciclado de volta ao ciclode combustão/expansão. A câmara de combustão/expansãoexpandida com injeção de água permite que uma quantidademáxima de calor de combustão seja convertida em MEP etrabalho, reduzindo as perdas da temperatura de exaustão. Asperdas de atrito do curso de compressão e do calor das pásdeslizantes e do rotor são capturadas na água do sistema derefrigeração ativo e injetadas de volta nas câmaras decombustão e no ciclo de operação. Ao utilizar o motor inteirocomo ciclo reduz as perdas de calor total da combustão, datransferência de calor, da refrigeração, da exaustão e doatrito que impulsiona a potência máxima e a eficiênciatermodinâmico de frenagem aos níveis que alcançam 65-80%.
o G-ciclo pode ser adaptado para o uso com motoresWankel e outros motores rotativos, mas a realização preferidaé projetada especificamente para o motor de G-ciclo dapresente invenção que tem uma série de sistemas mecânicossingulares projetados para otimizar a operação termodinâmicae mecânica de G-ciclo.
Alta Densidade de Potência Balanceada
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma melhor distribuição de potência balanceadaque também tem uma potência mais elevada do motor para odesempenho do volume e do peso.
Um objetivo desse motor é a otimização de cada umdos quatro cursos de ciclo do motor e a síntese de suaoperação em um sistema de motor completamente integrado queatinge uma alta eficiência do motor, assim como uma altapotência para o volume do motor e a densidade do peso damassa. A configuração preferida do motor é um motor do tipode pás rotativas em que o rotor é centrado no eixo deacionamento. 0 motor de estilo rotativo é ideal, uma vez queele pode separar cada um dos quatro ciclos do motorindependentemente. Ele também petmite que todas as forças decombustão e mecânicas trabalhem continuamente e sejamalinhadas para girar somente em uma direção em contraposiçãoaos motores alternantes. Isso cria uma rotação mais suave emais balanceada com menos vibração e forças de tensão. Ascâmaras utilizadas no motor da presente invenção sãorelativamente menores, o que permite que a reação decombustão seja mais bem controlada de modo que o motor possaoperar suavemente com apenas um rotor.
O motor também pode ter um número variável derotores ligados no mesmo eixo motor para aumentar acapacidade de potência total do sistema de motor. O número derotores é limitado ao comprimento e à intensidade do eixomotor para suportar as cargas operacionais de todos osrotores. O motor da presente invenção também pode ter seis,oito, nove ou doze câmaras de combustão. No entanto, arealização preferida é um motor com oito câmaras. Com seis,oito, nove, doze ou mais câmaras, dependendo da faixa domotor por 360 graus de rotação de CA, o motor pode gerar umapotência de deslocamento e um torque muito elevados dentro deum volume do motor e um peso de massa pequenos.
Por exemplo, para um motor com oito câmaras decombustão no rotor, o motor irá prover oito pulsos depotência por 360 graus de rotação da manivela.
Relação de Compressão de Injeção de Água Variável
Embora o uso de um SVC no motor de G-ciclo dehidrogênio permita que uma cavidade de combustão sejaeliminada completamente do motor, tal cavidade ajuda acontrolar as propriedades de estratificação do hidrogênio e da água para melhorar a ignição e gerar turbulência para umamelhor mistura da reação de combustão. No entanto, o uso deum rebaixo da cavidade de combustão gera mais volume dacâmara que causa um impacto negativo na relação de compressãoda câmara ao aumentar o volume da câmara que não pode serfacilmente comprimido com base na interação da geometria dorotor com a superfície do estator do invólucro exterior. Nomotor de G-ciclo, a injeção de água é separadageometricamente da injeção de combustível. Duas injeções deágua ficam localizadas anteriormente no curso de compressãono ponto quando uma pá da câmara do rotor posterior limpa aporta de entrada. Isto permite uma carga completa de ar deentrada fresco antes que as injeções de água ocorram. A águaaquecida do sistema de refrigeração ativo é injetada nessemomento na câmara do rotor por dois injetores de água nos lados do invólucro do estator do rotor. A injeção de água édirigida para a frente com a direção de rotação do rotor comcada injetor injetando a água em cada lado do rotor e nacâmara do rotor perto das vedações axiais. A temperatura daágua é de 250 a 350 graus C perto do ponto de vapor. À medidaque o rotor revolve no estator do invólucro interno, a águainjetada se estratifica na metade traseira da câmara do rotorpelas forças centrífuga e de inércia. A câmara do rotor éentão estratifiçada com ar fresco na metade dianteira e aágua injetada na metade traseira. Neste momento, a água étratada como um fluido incompressível e reduz bastante ovolume eficaz da câmara. O combustível de hidrogênio é entãoinjetado diretamente na metade dianteira central da câmara dorotor. A água adicionada ajuda a controlar o pico detemperatura de combustão e também aumenta a relação eficaz decompressão para ajudar a colocar o combustível em ignição. Aestratificação da água e do combustível na câmara tambémajuda o combustível a entrar em ignição mais rapidamente semdiluição de água, melhorando o desempenho da combustão. Aestratificação da água e do combustível também mantém areação de combustão na seção dianteira da câmara do rotor.Isso também melhora o nivelamento para diante das forças decombustão. Sem essa estratificação, o combustível também devetender a estratificar na câmara rumo à metade traseira dacâmara do rotor, minimizando as forças vetoriais de combustãodesejadas. Uma vez que o combustível de hidrogênio entra emignição, uma quantidade muito pequena de calor de combustão énecessária para vaporizar a água como vapor superaquecido.
Esse vapor superaquecido segue para diante na direção darotação com um movimento muito forte de explosão gerando uma'turbulência tremenda da câmara para misturar com ocombustível de combustão. Essa reação altamente turbulenta decombustível/água superaquecida passa então sobre a superfícieda combustão da câmara de vapor de sódio com uma temperaturade superfície de 1.800°K ou 1.526 graus C. Essa seçãogeométrica do motor de G-ciclo tem um volume muito grande dacâmara da área de superfície do invólucro e ajuda a melhorara taxa de combustão e a completar a combustão do combustível.A quantidade de água injetada no curso da compressão pode servariada para mudar a relação eficaz da compressão de modo aotimizar o desempenho e a eficiência do motor sob condiçõesde rpm diferentes.
Por exemplo, um volume de admissão geométrico de400 cc pode ser comprimido até 4 0 cc com uma relação decompressão de 10:1. No entanto, se 20 cc de águaincompressível forem injetados, o volume eficaz da compressãodo gás é de 20 cc com uma relação de compressão de 20:1. Aquantidade de água pode ser regulada para ajustar a relaçãoeficaz da compressão às condições operacionais ideais domotor.
Perdas de Combustão Invertidas
A relação da compressão é ajustada de modo que atemperatura da pré-mistura de hidrogênio/água/ar fique muitoperto de 585 graus C, isto é, a temperatura de auto-ignição.O hidrogênio é um combustível muito difuso e formarapidamente uma carga homogênea com a água. O calor da câmarade vapor de sódio coloca a mistura de hidrogênio/água/ar emignição. Ao utilizar a área de superfície do invólucro parainflamar a mistura, a câmara de combustão inteira ésimultaneamente colocada em ignição. Pouca energia dacombustão é perdida devido à temperatura da pré-mistura dehidrogênio/água/ar que está em equilíbrio com a temperaturade auto-ignição. Uma vez que o invólucro inteiro é utilizadopara colocar a mistura em ignição, há uma energia decombustão muito pequena perdida da troca da parte dianteirada chama com o combustível e o ar não reagidos. Uma vez que amistura de combustão consiste somente em hidrogênio, água ear, os produtos e os reagentes ficam limitados apenas a esseselementos. Isto reduz as perdas de energia cinética dacombustão associadas com o rompimento das ligaçõesmoleculares de combustíveis com cadeias de hidrocarbonetomaiores. Com uma mistura homogênea de hidrogênio/água/ar, aágua fica nas proximidades do hidrogênio e ajudar a conter areação de combustão, convertendo a energia de calor emenergia energizada de pressão de vapor elevada para executaro trabalho. O aquecimento do vapor de água na reação decombustão é uma reação mais reversível onde o calor decombustão pode ser transferido ou conduzido entre outrasmoléculas de água com pouca destruição de energia.
Aplicação Incrementada de Combustível de Hidrogênio
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um maior desempenho de aplicação e ignição decombustível hidrogênio em relação aos motores existentes. Omotor de G-ciclo não somente utiliza e recicla todo o calorda reação de combustão, mas também utiliza um sistema derefrigeração ativo de água que captura o calor do atritomecânico do motor, da compressão do ciclo e do fluxo do gásde exaustão. A água aquecida do sistema de refrigeração ativoé utilizada para a pré-mistura com o hidrogênio gasoso antesda injeção, a injeção de água dos estágios inicial e finalnas zonas de combustão/expansão. Os sistemas de armazenagemde hidrogênio comprimido estão utilizando tanques comcapacidade de pressões de 10.000 a 15.000 libras por polegadaquadrada. O motor de G-ciclo utiliza reguladores para injetaro hidrogênio com pressão nas cavidades de combustãorotativas. Quando um gás comprimido passa da alta pressão àbaixa pressão, ocorre um calor que é absorvido da expansão dogás. Se a diferença da pressão e a taxa do uso de gás foremsuficientemente altas, isto pode resultar em congelamento ena falha dos reguladores e do sistema. O motor de G-cicloutiliza a água aquecida do sistema de refrigeração ativo pré-misturada com o hidrogênio gasoso antes de penetrar na câmarade combustão do motor, e supre o calor necessário na expansãode gás para impedir que os reguladores congelem. Com ohidrogênio que tem uma alta temperatura de auto-ignição de585 graus C, é importante elevar rapidamente a suatemperatura mais ainda para a combustão apropriada.
Compressão Elevada
Um outro objetivo adicional da presente invençãoconsiste na obtenção de um motor com uma compressão deadmissão operacional mais elevada. 0 hidrogênio tem acapacidade de relações de compressão muito elevadas que podemser tão elevadas quanto 33:1. Ao pré-misturar o hidrogêniocom a água, o motor da presente invenção pode produzirrelações mais elevadas de compressão > de 14:1, com umpotencial reduzido para a ocorrência de paradas ou de pré-ignição. A presente invenção utiliza uma relação decompressão que coloca a pré-mistura de hidrogênio/água/ar atéuma temperatura perto de 585 graus C, próxima da temperaturade autoignição. Esse equilíbrio da combustão ajuda a reduziras perdas de calor da reação de combustão cinética paracolocar a pré-mistura de combustível em ignição.
Faixa Operacional de Equivalência de Combustível/ArMais Ampla
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um motor de hidrogênio que tem a capacidade deoperar com sucesso com uma faixa mais ampla de misturas decombustível Phi e ar que podem ser ajustadas de muito magrasa estequiométricas ou (> = 0,4 <= 1,0) para otimizar a reaçãode combustão para um alto desempenho de potência. 0hidrogênio e o ar de entrada são concentrados em conjuntopara uma ignição excelente até mesmo a baixas relações deequivalência. A injeção de água pode criar uma elevadacompressão que pode melhorar o desempenho da ignição. A altatemperatura da superfície interna do estator irá incrementarainda mais a ignição da mistura de combustível magra ecompletar a combustão.Menores Emissões de NOxUm objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de emissões mais baixas de NOx incrementadas comum melhor desempenho de saída de potência em relação aosmotores de comnbustão interna existentes. A pré-misturação dehidrogênio com água dilui a mistura de combustível e reduz econtrola a temperatura de pico a aproximadamente 1.800 grausK, à qual emissões muito pequenas de NOx são formadas.Ignição de Hidrogênio, Duração da Combustão, ePressão Eficaz MédiaUm outro objetivo adicional da presente invençãoconsiste na obtenção de um sistema de ignição que utilizamenos energia elétrica e provê uma combustão mais instantâneae completa em relação aos sistemas de motores existentes.Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma reação de combustão que melhora odesempenho completo da combustão, melhora a turbulência dareação de combustão, melhora a velolcidade da reação decombustão, e aumenta a duração da combustão em relação aosmotores de combustão interna existentes.Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um ciclo de combustão com uma pressão eficazmédia (MEP) mais alta em relação aos sistemas de motoresexistentes.O hidrogênio tem um baixo limite de extinção e areação de combustão será extingüida ou eliminada se perderdemasiado calor através da área de superfície do invólucro. Omotor de pás rotativas da presente invenção é projetado comuma zona de combustão/expansão expandida que resulta em umacavidade de combustão com uma elevada relação entre asuperfície e o volume. Nos motores típicos isso irá gerarperdas elevadas de calor de combustão através da superfíciedo invólucro, resultando na extinção da reação de combustãocom uma combustão incompleta, uma eficiência de combustívelpobre, e emissões de combustível puro. No motor da presenteinvenção, uma grande área de superfície em relação ao volumeé um grande benefício devido à integração da câmara de vaporde sódio ao longo da zona de combustão/expansão. Uma ou duasvelas de ignição colocam a pré-mistura de hidrogênio/ar/águaem ignição durante a partida. Uma vez que as superfícies domotor tenham alcançado a temperatura operacional, as velas deignição são desligados para economizar energia elétrica, e ocalor da câmara de vapor de sódio através da superfícieinterna do invólucro é utilizado para colocar a mistura decombustível em ignição. O hidrogênio tem uma temperatura deautoignição de 585 graus Cea câmara de vapor de sódio temuma temperatura operacional de 600 graus C. Uma vez que apré-mistura de hidrogênio/ar/água gira para a zona onde acâmara de vapor de sódio se encontra, ela irá colocar amistura de combustível em ignição instantaneamente. A elevadarelação entre a superfície e o volume também cria umaturbulência elevada do gás devido às forças de cisalhamentocom a superfície interna do invólucro do estator. Istoresulta em um maior desempenho da combustão completo e emtransferência de calor com a câmara de vapor de sódio. Ovapor de água tem uma densidade mais alta do que o ar e comas forças centrífugas de rotação elevadas ele tende a migrarao longo do estator do invólucro interno onde a câmara devapor de sódio reside. A água que se move ao longo da grandeárea de superfície interna do invólucro do estator melhora atransferência de calor da câmara de vapor de sódio para ascavidades de combustão. Isso também continua a manter aspressões elevadas do vapor de água e o trabalho de MEPatravés de todo o comprimento da zona de combustão/expansãoexpandida. A elevada pressão do vapor de água também ajuda aimpedir que o hidrogênio penetre atrás do sistema de vedaçãorumo ao compartimento interno do motor.
Sistema de Vedação da Câmara de CombustãoUm outro objeto ainda da presente invenção consistena obtenção de um meio para vedar as câmaras de combustão dosmotores de combustão interna de pás rotativas que atinge umelevado desempenho de vedação, desgaste de atrito diminuído,acúmulo de calor de atrito diminuído, e maior resistência edurabilidade em relação às vedações existentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma vedação da câmara de combustão que reagecom as mudanças no tamanho da deformação térmica do estatordo invólucro interno, utiliza gases da câmara de combustãopara manter forças de vedação, reage rapidamente às pressõesde ar/gás, e mantém, independentemente a vedação da câmara decombustão dianteira e traseira ideal sob forças dinâmicasdiferentes da câmara de combustão para conferir um desempenhode vedação incrementado em relação às vedações existentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um sistema incrementado de interface devedação da câmara de combustão que provê interfaces devedação incrementadas entre as vedações de pás divididasdeslizantes, vedações axiais, e vedações de face de pá emrelação às vedações existentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma vedação incrementada da câmara decombustão que reduz a deformação de flexão de pá em relaçãoàs vedações existentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma vedação incrementada da câmara decombustão que minimiza os danos de marcas de vibração devedação à superfície interna do invólucro do estator ediminui as vibrações operacionais e as tensões de rigidez emrelação às vedações existentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma vedação incrementada da câmara decombustão que cria turbulência do gás da câmara de combustãopara melhorar as reações de combustão em relação às vedaçõesexistentes.
A vedação da câmara de combustão é um aspectoimportante da presente invenção. As pás deslizantes devemsustentar a pressão elevada da compressão e da combustão paraimpedir vazamento através de suas deformações de flexão paradiante e para trás através de todos os ciclos. 0 atrito devedação também desempenha um papel crítico na eficiência domotor da presente invenção. No entanto, a criação de maisforça de vedação também gera geralmente perdas maiores deenergia de atrito e desgaste. 0 projeto da vedação da câmarade combustão resolve as interfaces de superfícies geométricascomplexas associadas com tamanhos de câmara variadoscontínuos. 0 sistema de vedação da câmara de combustão écomposto por três subsistemas principais de vedação: vedaçõesentre a pá deslizante e o invólucro do motor, entre a pádeslizante e o rotor, e entre o rotor e o invólucro do motor.A qualidade desse sistema de vedação é essencial para apotência, a eficiência, a durabilidade, e as emissões domotor.
0 sistema de motor de G-ciclo utiliza um sistema devedação dividida de pá especial onde cada pá contém duasvedações divididas. As forças centrífugas de rotação e apressão do gás ajudam a forçar a vedação contra a superfícieinterna do invólucro do estator. Cada vedação dividida da pátem perfurações de passagem de gás que permitem quequantidades pequenas de gás penetrem debaixo das vedaçõespara força as vedações para fora de encontro à superfícieinterna do invólucro do estator. A carga de gás das vedaçõesda pá permite que a força de vedação de cada câmara equilibreas forças de vedação sem gerar um atrito adicional. O uso deduas vedações para cada pá resulta em um sistema de vedaçãodupla que reduz ainda mais as perdas de sopro da câmara. Noentanto, o sopro da câmara entre as câmaras não é parasíticoao ciclo do motor. Qualquer sopro de gás que ocorrer seráainda utilizado positivamente nessa câmara.
As vedações divididas da pá formam interfaces pormeio das vedações curvadas da face da pá que vedam entre asuperfície da face da pá e o rotor e as vedações axiaislaterais que vedam entre o rotor e o invólucro lateral. Todasjuntas, as vedações divididas da pá, as vedações da face e asvedações axiais vedam cada uma das câmaras do rotor.
As vedações da face da pá e axiais também sãopreviamente carregadas com uma mola corrugada. Uma vez que omotor começa a operação, os gases da câmara também irãopressurizar as vedações. As vedações da face da pá e axiaistambém contêm uma tira pequena de vedação ao longo de suassuperfícies de vedação. Quaisquer vibrações fortes dacombustão que vibrarem essas vedações podem resultar emvazamentos de gás. Essas tiras de vedação pequenas irãopropiciar uma proteção de vedação adicional.
Vedações de Pá Divididas
Ainda de acordo com os objetivos acima mencionados,a presente invenção apresenta vedações de pá divididas presasde maneira deslizável ao longo dos perímetros exteriores depás deslizantes em forma de U geralmente semicircularesdentro de um motor de combustão interno de pás rotativas.Cada vedação de pá dividida contém duas vedações de pá quesão contornados para maximizar o contato da área desuperfície com a superfície interna do invólucro do estatordo motor. A grande superfície contornada de cada anel devedação forma uma área de superfície maior de vedação decontato versus os sistemas de vedação de ápice de borda finaexistentes. Desse modo, ela propicia um melhor desempenho devedação sob altas pressões da combustão e velocidades derotação. A grande superfície contornada de cada vedação de pátambém distribui as forças de contato de vedação através detodas as superfícies dianteira, de topo e traseira de cadavedação de pá à medida que a vedação de pá dividida varre emtorno da superfície interna do estator. Essa distribuição deforças de contato de vedação minimiza o desgaste de atritoconstante em qualquer ponto e ajuda a estender bastante avida útil, a durabilidade e o desempenho de vedação dasvedações de pá.Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de vedações de pá que comutam para a frente epara trás para propiciar um contato de vedação melhor com osângulos de contato de superfície de mudança do estator doinvólucro interno.O movimento de comutação de cada vedação de pá éfacilitado por rolamentos de roletes localizados dentro decanais de rolamentos de pá imprensados entre as duas vedaçõesde pá dentro de cada vedação de pá dividida, bem como entrecada vedação de pá e a sua seção adjacente do rotor. Essesrolamentos de roletes pequenos encaixados nas superfíciesinterna e externa das vedações de pá ajudam a comutar asvedações de pá para a frente e para trás enquanto elas giramao redor dentro do estator.Ponta de Vedação de Nariz ArrebitadoUma ponta de vedação de pá inclui uma ponta denariz arrebitado que forma uma pequena ponta arredondadacontornada no topo da vedação de pá que pode deslizarsuavemente através do perfil da superfície interna do estatordo invólucro. A pequena ponta de nariz arrebitado é maisconcentrada como um anel de pistão para minimizar o contatode vedação de superfície excessivo. Durante a combustão, sãocriadas grandes forças de tensão e vibração. As passagens degás de vedação irão ajudar a absorver e compensar essasforças. No entanto, a vedação de nariz arrebitado pode servibrada fora da superfície interna do estator do invólucro.Essa ação pode resultar em danos de marcas de vibração nasuperfície do estator. No entanto, ao formar a vedação denariz arrebitado ligeiramente mais larga, as forças deimpacto serão distribuídas sobre uma área de superfícieligeiramente maior e terão menos probabilidade de resultar emdanos de marcas de vibração. A ponta de nariz arrebitadotambém é revestida com um lubrificante de óxido e o restanteda superfície da ponta de vedação estendida é revestido comum revestimento de barreira térmica. Uma outra vantagem daponta de vedação de nariz arrebitado é que ela pode transitardo centro superior da pá aos lados externos da seção da pá daseção inferior que forma uma superfície plana ideal deinterface de contato com as vedações axiais e de face da pá.
Borda de Ponta Estendida
Adicionalmente, as superfícies laterais de cadaborda de vedação dividida de pá se alargam para fora ou seestendem perto do topo, formando uma superfície para os gasesde combustão empurrarem para fora cada vedação de pá para asuperfície interna do estator. Essa ponta estendida irá agircomo um reforço de estrutura de ponta de pá de viga "I" deaço para ajudar a impedir que a vedação de pá seja torcida oudeformada enquanto gira em torno do perfil interno do estatordo invólucro e seja influenciada por forças de combustão.
Passagens de Gás de Vedação de Pá
Cada uma das vedações de pá irá passar sobre o topode uma nervura da pá que ajuda a impedir que cada vedação depá seja forçada fora da posição enquanto se move através dasuperfície interna do estator do invólucro. Cada vedação depá também pode se mover para dentro e para foraperpendicularmente ao eixo do rotor ao longo dos lados decada pá deslizante em um movimento de comutação. Istopropicia um contato de superfície incrementado com asuperfície interna do estator do invólucro enquanto ele semove em torno da superfície interna do estator do invólucrocom um ponto de contato alterado. À medida que as vedações depá comutam para dentro e para fora no topo de cada pádeslizante, os canais de passagem de gás posicionadas dentrode cada vedação de pá permitem que o gás das câmaras decombustão flua debaixo das partes de cada vedação de pá sobrea nervura da pá, forçando desse modo cada vedação de pá a umcontato mais próximo com a superfície interna do estator, bemcomo equilibrando as forças de vedação necessárias com apressão de gás de câmara de combustão. Uma vedação de mola denervura da pá será colocada perto da base da seção lateral davedação inferior para ajudar a manter pressões apropriadas depassagem de gás e impedir que o gás vaze para fora da base davedação de pá.
Vedações de Pá Divididas Axiais Dinâmicas
Um outro aspecto dinâmico da vedação de pá é queela é dividida em uma seção central semicircular superior eem dois segmentos laterais retos inferiores, em que cadasegmento lateral que tem a liberdade de movimento em direçõesparticulares tais que as câmaras de combustão permanecemfirmemente vedadas. Ambos os segmentos são livres para semover para dentro e para fora radialmente ao longo do planode rotação do rotor. Os segmentos laterais inferiores tambémsão livres para se mover para dentro e para fora axialmente,em uma direção um pouco paralela ao eixo do rotor. Um pequenocanal de gás segue abaixo do interior de cada um dossegmentos laterais inferiores. Os canais de gás conectam comas passagens de gás na seção central semicircular superior. 0gás da câmara de combustão segue através da passagem de gásda vedação de pá para ajudar a pressão a equalizar a vedaçãoradialmente ao longo da superfície interna do invólucro. Ogás flui então ao longo dos canais de gás laterais inferiorespara a pressão equalizar a vedação axialmente ao longo dassuperfícies internas laterais do estator do invólucro. Umavedação de mola do canal de gás ajuda a manter pressõesapropriadas do canal de gás e a impedir que os gases vazempara fora da base da vedação de pá. O movimento dinâmico dos segmentos de vedação de pá centrais e laterais propicia umafaixa de vedação adicional de movimento e capacidade dereagir às mudanças da expansão térmica de um perfil deinvólucro termicamente assimétrico. Esses novos desenhosfornecem o meio para vedar eficazmente cada câmara de combustão.
Vedações Axiais de Rotor Dinâmicas
A vedação axial de rotor dinâmica veda ao longo dolado do rotor e da superfície interna do estator doinvólucro. Cada vedação axial do rotor dinâmica compreende uma vedação axial maior e uma tira menor de vedação quereside em um sulco pequeno na vedação axial maior ao longo dasuperfície de contato de vedação com o estator do invólucrointerno. A vedação axial maior é dividida em uma seçãocentral e duas seções de extremidade. Elas são conectadas entre si ao longo de uma superfície angular onde a seção devedação axial central utiliza uma extensão de língua e asseções axiais de extremidade utilizam um rebaixo sulcado. Aseção de vedação axial central é inclinada para fora do rotorpela pressão de gás da câmara de combustão e por uma molacorrugada para fazer contato de vedação com a superfícieinterna do estator do invólucro. À medida que a pressão degás e a mola corrugada impele a vedação maior para fora elatambém impele os segmentos axiais de extremidade para fora ouco-radialmente para aplicar a pressão de vedação nasuperfície interna do estator do invólucro e na seçãoinferior da vedação de pá deslizante. Uma pequena tira devedação menor encaixa em um sulco pequeno que segue atravésda face dos segmentos axiais e de extremidade centraismaiores. A tira de vedação menor forma uma superfície devedação contínua através dos segmentos de vedação axiaismaiores e ajuda a impedir qualquer sopro de gás em torno davedação axial maior. As superfícies da face de vedação dasvedações axiais maiores são revestidas com um lubrificantesólido para reduzir o desgaste de atrito e de vedação.
Vedações de Face de Pá
De acordo ainda com os objetivos acima mencionados,a presente invenção apresenta vedações de face de pá quecriam uma vedação apertada entre o rotor e a face de cada pádeslizante, bem como propicia suporte às vedações deextremidade axiais maiores. As vedações de face de pá sãoestruturadas como uma tira de vedação maior e vedação menorcombinada de dois estágios. As vedações de face de pá maioressão impelidas para fora de encontro à superfície da face dapá da pressão de gás da câmara de combustão e uma molacorrugada localizada atrás das mesmas para pressionar avedação maior. A tira de vedação menor forma uma superfíciede vedação contínua através dos segmentos da vedação de facede pá maior e ajuda a impedir qualquer sopro de gás além davedação de face de pá maior. A superfície da face de vedaçãoda vedação de face de pá maior é revestida com umlubrificante sólido para reduzir o desgaste de atrito e devedação.
Estrutura da Pá
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma estrutura de pá mais leve e mais forte queseja menos suscetível às tensões térmicas e às deformaçõesmecanicas.
O estator do invólucro interno radial, o rotor e aspás utilizam um perfil geométrico semicircular em vez doperfil geométrico quadrado típico. Isso permite que a pá seestenda do rotor e que o rotor propicie um suporte forte aocentro da pá que combina com o perfil de curvaturasemicircular da pá. Isto confere um excelente suporte para operímetro da pá onde as vedações pressionam de encontro àsuperfície interna do estator do invólucro. Esse suporte dorotor na pá ajuda a minimizar as deformações da pá e davedação das forças de combustão e de vedação.
A redução da massa da pá reduz bastante as forçasde deslizamento centrífugas ao longo do estator do invólucrointerno que pode resultar em deformações. A forma da pá é umaestrutura em forma de U virado para baixo com uma bordasuperior semicircular onde as vedações de pá residem paravedar ao longo da superfície interna do estator do invólucro.O centro da pá é cortado com apenas uma barra transversal desuporte de interfaces vertical e horizontal. Grandes furossão colocados na seção horizontal da barra de suporte parareduzir ainda mais a massa de material da pá.
A pá é feita preferivelmente de um material depouco peso de alta resistência que também é resistente aaltas temperaturas, tal como Haynes 23 0. A parte dianteira ea face traseira da pá são pref erivelmente revestidas com umrevestimento de barreira térmica para impedir danos térmicosà estrutura da pá que podem resultar na expansão térmica ouem uma deformação excessiva.
Refrigeração de Tubulação de Calor/Transferência de
Calor das Pás
As pás também contêm um sistema de canal detubulação de calor debaixo da superfície de vedação doperímetro. O canal de tubulação de calor tem preferivelmenteum perfil da pá parecido com um formato de U virado parabaixo e utiliza preferivelmente a água como fluidooperacional. A tubulação de calor opera principalmente porelevadas forças centrífugas G. As forças centrífugas fazemcom que a água se mova para a ponta da pá debaixo dasvedações na zona do evaporador. 0 calor das vedações étransferido ao canal de tubulação de calor e a água éaquecida e muda de fase de um líquido para um gás. 0 gás fluientão através do canal da tubulação de calor para uma dasduas extremidades laterais onde transfere o calor aoscondensadores e muda de fase outra vez de um gás para umlíquido. O líquido circula então de volta à ponta da pá ou dazona do evaporador para começar outra vez o ciclo. O sistemade refrigeração ativo asperge a água no rotor e através doscondensadores exteriores da pá para transferir o calor da pána água ao sistema de refrigeração ativo. A água aquecida éentão injetada e reciclada de volta ao ciclo do motor. Umaestrutura de absorção em forma de U virado para baixo porosafica preferivelmente no canal da tubulação de calor paraajudar a absorver ou transferir a água e o gás dentro datubulação de calor e também para impedir que proteção contraa temperatura fria da expansão da água congele. 0 canal datubulação de calor da pá reduz bastante a temperatura dasestruturas da pá e de vedação, permitindo que elas mantenhama sua integridade estrutura e um desempenho ideal.
Sistema de Correias Anti-Centrifugas das PásAinda de acordo com os objetivos acima mencionados,a presente invenção apresenta sistemas anti-centrífugos daspás para diminuir o atrito gerado entre as vedações de pádivididas nas pás deslizantes e na superfície interna doestator. Os sistemas de força centrípeta da pá incluem umsistema de correia da pá que aplica uma força centrípeta paraneutralizar a força centrífuga gerada pela rotação rápida daspás deslizantes. Placas da correia da pá arqueadas podem serutilizadas para reduzir as tensões nas correias das pás.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um sistema de correias de força anti-centrífuga da pá deslizante aperfeiçoado que tem uma faixa demovimento operacional e uma faixa aumentada de velocidade emrpm operacional em relação aos sistemas centrípetos de páexistentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um sistema de correias de força anti-centrífuga da pá deslizante aperfeiçoado que tem um desgastede atrito diminuído, um acúmulo de calor de atrito diminuído,vibrações operacionais diminuídas, e maior resistência edurabilidade em relação aos sistemas centrípetos de pádeslizante existentes.
Enquanto as pás giram em torno do estator doinvólucro interno, as forças centrífugas forçam as pás e asvedações contra a superfície interna do estator do invólucroaplainam. À medida que as velocidades em rpm aumentam, asforças centrífugas são ampliadas e resultam em forças deatrito elevadas que ficam tão grandes que as forças de atritopodem se igualar ou ficar maiores do que as forças da pressãoda câmara de combustão que impelem o motor. Essa condiçãolimita bastante a densidade de potência do motor e aeficiência térmica de frenagem. Há uma série de maneiras parase contrapor ao atrito centrífugo da pá. Uma maneira consisteem reduzir o peso da massa da pá e das vedações. Isso reduz acarga de força total das forças centrífugas. Uma outramaneira consiste em utilizar anéis e hastes de conexão queconectam as pás ao eixo motor principal. Isso permite que aspás girem a uma distância fixa ou constante da superfícieinterna do estator do invólucro. Esse método ajuda asolucionar o problema de atrito centrífugo da pá e davedação, mas só funciona com perfis geométricos de formatooval do estator do invólucro interno. Isso limita a duraçãode combustão/expansão a apenas 90 graus da rotação CA daignição do TDC. Um outro método utiliza um elo rômbico que éconectado às bases das pás. A vantagem do sistema de elosrômbicos é que as forças centrífugas da pá e da vedação sãotransformadas em forças centrípetas através do elo parabalancear ou deslocar as forças centrífugas. O elo rômbicoopera como um sistema de tesouras que se ajustaautomaticamente enquanto as pás giram em torno do perfil doestator do invólucro interno. Enquanto duas pás opostasseguem o perfil e se estendem para fora, elas fazem com queoutras duas pás retraiam para dentro. O problema com o elorômbico é outra vez que o estator do invólucro interno deveter um perfil oval que resulta em apenas 90 graus de duraçãode combustão/expansão. O elo rômbico também utiliza um grandenúmero de pinos e elos que são suscetíveis ao atrito e aodesgaste. Eles também não podem ser ajustados ou re-tensionado quando o desgaste ocorre, resultando em falha dosistema. Um outro método consiste em adicionar carnes grandesàs bases das pás e em cortar um sulco do came no invólucrointerno que segue o perfil da rotação. O atrito centrífugo étransferido das pontas das pás e das vedações aos carnes nocanal de came. Os carnes da pá e o canal de came são bemlubrificados com óleo e podem até mesmo utilizar sistemaselaborados de rolamentos de roletes. Isso permite que as pásutilizem um perfil de geometria estendida com duração decombustão/expansão de mais de 90 graus CA do TDC. 0 problemacom esse sistema é que é difícil velar e lubrificar com óleoo canal de came. Esse sistema de canal de came também nãopermite nenhum tipo de ajuste, devido ao desgaste do sistema.Ele apenas melhora ligeiramente o problema do atreitocentrífugo ao transferir as forças de carga a um came e aocanal de carne que são projetados para reduzir as cargas deatrito elevadas. 0 carne de pá adiciona peso de massa à pá eatrito adicional no canal de carne que desloca os níveis deatrito que eles estavam tentando reduzir.
o sistema anti-centrífugo de pá e vedação dapresente invenção utiliza uma série de correias que sãoconectadas a um sistema de comutação unido à base de cada umadas pás. Duas séries de correias são formadas onde as duascorreias são divididas entre pás alternadas. Uma correia segue ao longo do centro radial do motor e em torno do eixomotor e a outra correia é dividida na metade e segue na parteexterna da correia central. Cada uma das correias externas émetade da largura da correia central. A operação do sistemade correia opera similarmente ao conjunto de berço de gato decordão/dedo onde os jogadores utilizam um laço de cordão parafazer formas de cordão criativas ao distorcer o laço com seusdedos. Para manter a forma criativa do cordão, os jogadoresdevem utilizar ambas as mãos e puxá-las afastando uma daoutra para aplicar tensão na corda. Os jogadores podem mudara forma ou a posição do cordão ao ajustar o cordão com seusdedos, mas devem manter uma tensão constante no cordão comtodos os dedos. A presente invenção opera de uma maneirasimilar. Em um sistema de motor de oito pás, quatro pásalternadas são conectadas ao sistema da correia central, equatro pás são conectadas ao sistema da correia externa. Emcada sistema de correia, quando duas pás seguem o perfil doestator do invólucro interno e começam a se estender docentro do rotor, elas puxam outras duas pás de volta aorotor. Esse sistema também opera muito parecido com o sistemade elo rômbico ao balancear as forças centrífugas da pá e davedação com forças centrípetas das outras pás e vedações. Avantagem da presente invenção é que ela também utiliza umsistema de comutação de correia de pá e uma correia de perfilque permite que as pás e as vedações sigam os perfis doinvólucro interno assimétricos onde a combustão/expansão émaior do que 90 graus CA do TDC. As comutações permitem queos segmentos da pá sejam estendidos ou encurtados para seajustar às distorções do perfil do invólucro interno. Umsistema de correias de perfil é um terceiro sistema decorreias que compreende duas correias menores que seguem operímetro externo dos dois sistemas de correias internos. Osistema de correias de perfil conecta os sistemas de correiascentral e externo em conjunto como um sistema unificado e agecomo um canal de carne dinâmico para ajudar a manter as pás eas vedações na posição apropriada com a superfície interna doestator do invólucro enquanto eles giram em torno de umperfil do estator do invólucro interno oval assimétrico oudistorcido. Uma outra vantagem da invenção proposta é quecada um dos sistemas de comutação da pá é conectado a umabarra de tensão ajustável que pode ajustar a tensão dacorreia de qualquer desgaste do sistema ou estiramento dacorreia.
Utilizando um sistema de refrigeração ativo paraaspergir a água no centro do rotor, a temperatura em torno dosistema de correias pode ser mantida em aproximadamente 100graus C ou 212 graus F. A essa temperatura, uma grandevariedade de materiais diferentes pode ser utilizada comomaterial de correias. Esses materiais incluem vidro trançadoNextel 610 e 933-S2 da AGY, fibra de vidro, fibras decarbono, ou cabo de aço inoxidável. 0 material de correiaspreferido consiste em fibras de alta resistência à tração quesão trançadas como segmentos lisos de correia e conectadas àscomutações das pás. As correias da pá irão passar sobre osarcos da correia localizados entre duas pás conectadas. Osarcos da correia irão conter rolamentos de roletes paraajudar ainda mais no movimento das correias através dos arcosda pá. Os rolamentos de roletes também são conectados a umsistema de mola que comprime a altas velocidades de mais de1.000 rpm. A essas velocidades, os rolamentos de roletesrompem o contato com as correias da pá e as correias deslizamatravés de pequenas superfícies arredondadas do arco dacorreia que foram revestidas com um lubrificante sólido. 0lubrificante sólido permite um movimento muito elevado dacorreia da pá através do arco da correia com atrito edesgaste muito baixos. As próprias correias também podem ser revestidas com um lubrificante sólido para reduzir ainda maiso atrito e o desgaste.
Estrutura do Rotor
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma estrutura de rotor incrementada que seja mais leve e mais resistente do que outros sistemas de rotor.
O rotor do motor é composto por oito ou seissegmentos, dependendo do tamanho e da configuração do motor.O eixo motor é preferivelmente de formato octagonal ouhexagonal para combinar com oito ou seis segmentos do rotor, respectivamente. A base de cada um dos segmentos do rotor épreferivelmente apoiada em uma das superfícies planas do eixomotor. Placas de travamento redondas deslizam sobre cada umadas extremidades do eixo motor e travam todos os segmentosdiferentes do rotor uns nos outros para formar um único rotor. O rotor tem preferivelmente um formato semicircular detopo que combina com o perfil do invólucro interno. O topo dorotor é conectado a duas placas laterais que transformam orotor em um formato de U virado para baixo tal como a pá eforma um grande espaço aberto sob a superfície do rotor. O formato semicircular de topo age como um arco forte e confereuma grande resistência ao rotor e permite o grande espaçoaberto embaixo. Isso reduz o peso do motor e o custo materialde manufatura do rotor. Ele também provê espaço para aoperação de modo que o sistema de correias anti-centrlfugo dapá opere.
Turbulência de Vórtice da Cavidade de Combustão
A cavidade de combustão forma um formato de lua crescente e é mais estreitas do que as câmaras de combustãotípicas.o hidrogênio tem uma velocidade de chama muito maiselevada do que a gasolina e os combustíveis diesel. Isso gerao cisalhamento da superfície com os gases da câmara e a águacom a superfície externa do invólucro para gerar uma10 turbulência mista para melhorar a propagação da frente daflama através de toda a câmara. Com uma temperatura desuperfície do invólucro interno elevada, a turbulência decisalhamento através dessa superfície aquecida irá acelerarainda mais a combustão e a propagação da frente da flama.
O rebaixo da combustão é principalmente paraestratificar ligeiramente o hidrogênio e a água. Isso ajuda aobter uma ligeira seção de combustão homogênea de hidrogênioseparada da água que irá ficar nas laterais e na parte detrás. A curvatura do rebaixo da combustão também ajuda agerar a turbulência da câmara para melhorar a combustão dohidrogênio e então a mistura com a água.
Uma vez que o hidrogênio é inflamado na partedianteira da câmara, a água é estratifiçada para a seção detrás da câmara. Uma vez que o rotor gira através de 9 0 grausCA de TDC, a curvatura do rebaixo de combustão permite que aágua chapinhe e esguiche através desse ponto de compressãomais facilmente e de maneira suave sem estar em uma posiçãotravada da compressão na parte de trás da câmara. A águatambém está se deslocando para a frente a uma alta velocidadepara melhorar a turbulência do gás e para a mistura com ohidrogênio da combustão.
Controle Térmico do Rotor e
Refrigeração/Transferência de Calor da Câmara de Vapor deÁgua
Um objetivo adicional da presente invenção é aminimização da penetração de calor no rotor e a obtenção deum sistema de refrigeração de rotor incrementado para removertal penetração de calor.
A superfície superior do rotor e a superfície dostrês rebaixos da cavidade de combustão são revestidaspreferivelmente com um revestimento de barreira térmica(TBC), tal como zircônio estabilizado com ítrio YSZ. 0 TBCimpede que o calor devido à combustão penetre na superfíciedo rotor e em componentes internos do rotor. Uma câmara devapor de água localizada debaixo da superfície do rotorcaptura todo o calor que passa através do TBC da superfície epenetra no rotor. A câmara de vapor de água do rotor ajuda aisolar termicamente a superfície ao rotor e propicia umadistribuição mais uniforme de calor através da superfíciepara ajudar a estabilizar a reação de combustão. A câmara devapor do rotor opera similarmente ao sistema de tubulação decalor da pá. A câmara de vapor do rotor utiliza a água comoum fluido de trabalho até uma temperatura de 2 02 graus C. Acâmara do vapor é um sistema de circulação de gravidade queutiliza elevadas forças de G-rotação para circular a águaentre a seção do evaporador que está sob a superfícieexterior da cavidade de combustão dos rotores e doiscondensadores laterais. A câmara de vapor do rotor tambémutiliza preferivelmente uma camada fina e espessa de malha deabsorção para melhorar a distribuição da água através de todaa área de superfície do rotor e melhorar a circulação da águaentre o evaporador e o condensador. Dois tubos de absorçãoporosos também são colocados na câmara de vapor do rotor paramelhorar a circulação do fluido de trabalho e para ajudar aimpedir danos de expansão do congelamento da água ao rotore/ou à câmara de vapor de água. Um envoltório poroso écingido em torno da seção semicircular do rotor axialmente deum condensador lateral ao outro condensador lateral. O outroenvoltório poroso passa através do centro da câmara de vaporde água radialmente. A água do sistema de refrigeração ativoé aspergida no invólucro do motor de ambos os lados e atravésdos condensadores laterais do rotor. O calor da câmara devapor de água do rotor é transferido através do condensadorna água do sistema de refrigeração ativo. A água aquecida éentão circulada para fora do invólucro do motor e injetada devolta na cavidade da combustão ou misturada com o hidrogêniocomo uma pré-mistura.
Sistema de Rolamento Tangencial da Pá
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um sistema de rolamento tangencial de pádeslizante incrementado que tem uma velocidade operacionalaumentada, um desgaste de atrito diminuído, um acúmulo decalor de atrito diminuído, e resistência e durabilidadeincrementadas em relação aos sistemas de rolamentostangenciais de pá deslizante existentes.
Na passagem da pá do rotor ao longo da superfícieanterior do rotor, pequenas superfícies em ziguezaguelevantadas preferivelmente revestidas com um lubrificante deóxido são utilizadas para ajudar as pás a deslizar deencontro e transferir a sua força de combustão capturada aorotor. As superfícies em ziguezague levantadas minimizam aárea de superfície de contato, e o lubrificante de óxidominimiza o atrito de deslizamento. As superfícies emziguezague levantadas também agem como pequenos canais devapor. A água do sistema de refrigeração do rotor internoentra nos canais em ziguezague e é convertida em vapor dealta pressão das pás enquanto elas são retraídas de volta norotor através da passagem da pá. O vapor cria a pressão queforça alguma carga da pá para fora da superfície levantadapara minimizar o atrito deslizante da pá. Com o vaporexercendo pressão igualmente em todas as direções, ele tambémtransfere algumas das forças de combustão da pá ao rotor paraimpelir o motor. Pequenos rolamentos de roletes posicionadosnos rebaixos nas passagens da pá do rotor transferem asforças de combustão da pá ao rotor e minimizam o atritodeslizante da pá. Os rolamentos de roletes são utilizadosprincipalmente durante as operações a rpm mais baixas a 1.000rpm ou menos. A velocidades a rpm mais altas, os rolamentosde roletes são conectados a pequenas molas de rolamento quese comprimem devido às forças centrífugas da rotação,retraindo o rolamento de roletes na passagem do rolamento dorotor. Nesse ponto, a pá está se estendendo e retraindo dorotor tão rapidamente que os rolamentos de roletes só devemestar adicionando atrito inercial e reduzindo a eficiência domotor. Quando a velocidade do motor caem para menos de 1.000rpm, as molas do rolamento de rolo se descomprimem epressionam o rolamento de roletes para fazer contato diretocom a superfície da pá deslizante e acarretar benefíciospositivos de eficiência para reduzir o atrito da pádeslizante e transferir forças da combustão da pá ao rotor.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um sistema de amortecimento de rolamentotangencial de pá deslizante que tem uma maior capacidade deabsorção de vibração do que os sistemas de amortecimento derolamento tangencial de pá deslizante existentes.
A combinação dos canais de água/vapor em ziguezaguelevantados reduz não somente o atrito deslizante da pá etransfere as forças da combustão da pá ao rotor, mas tambémreduz bastante as vibrações ásperas dos pulsos da combustão eos movimentos de extensão e retração das pás. Isso minimizaas tensões de NVH para todos os outros componentes do motor emelhora a operação e a durabilidade do motor.Invólucro do Motor
Uma vez que o motor da presente invenção opera atemperaturas muito mais altas do que os motores padrão, eleincorpora a seguinte combinação singular de elementos paraminimizar o acúmulo de calor em áreas criticas: lubrificantesde óxido, revestimentos de barreira térmica, sistemas decâmaras de vapor, e um sistema de refrigeração a água ativopara transportar eficientemente o excesso de calor para aisotermalização do invólucro exterior do motor. 0 invólucro eos componentes do motor são fabricados mediante o emprego deligas de alta temperatura e revestimentos de barreira térmicaque são resistentes à tensões térmicas e às deformações. 0invólucro exterior do motor é coberto preferivelmente com umamanta térmico espessa para minimizar a perda de calor e parareduzir o ruído do motor.
Geometria do Estator do Invólucro Interno OvalDistorcida
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de um perfil de geometria que maximize ou super-expanda a zona de combustão/expansão e minimize a zona deadmissão/compressão, enquanto é obtido um desempenho ideal deciclo termodinâmico em relação aos sistemas de motorexistentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma geometria do estator do invólucro internoincrementada que minimize as deformações da pá e da vedaçãoem relação aos sistemas de motor existentes.
A presente invenção utiliza um perfil de geometriado estator do invólucro interno onde a zona decombustão/expansão se expande gradualmente do TDC a umtamanho máximo a um ângulo de manivela de aproximadamente 14 5graus do TDC, que também é a extremidade do ponto deexpansão. Isso propicia 61% a mais de duração dacombustão/expansão em relação aos motores de pás rotativasexistentes e permite que mais do calor termodinâmico cinéticoseja convertido em trabalho mecânico. A porta de exaustãoserá localizada pela pá deslizante da câmara dianteira quandoa pá traseira da mesma câmara atingir a extremidade do pontode expansão. Quando a zona de combustão/expansão se expandegradualmente, ela reduz bastante as tensões da combustão noscomponentes da pá e da vedação. Imediatamente depois dalocalização do TDC, as forças de combustão e as pressõesestão no seu valor mais elevado. Nessa localização, as pás eas vedações são recuadas para o rotor de modo a não ficarbastante expostas às forças intensas que podem resultar nadeformação e danos à pá e à vedação. Enquanto as pás giram emtorno da zona de combustão/expansão, elas se estendemgradualmente do rotor à vedação ao longo da superfícieinterna do estator do invólucro. As pás atingem a suaextensão máxima do rotor quando alcançam a extremidade doponto de expansão. Nesse ponto, as pressões da câmara decombustão são muito menores e o risco de deformação da pá eda vedação é muito menor. Após a extremidade do ponto deexpansão, a geometria do invólucro interno encolherapidamente para melhorar a limpeza de exaustão. As portas deexaustão são localizadas radialmente ao longo do eixo domotor para permitir que as forças centrífugas de rotaçãosejam utilizadas para esgotar fácil e completamente os gasesde vapor de água mais pesados através da porta de exaustão.Há uma única abertura de comprimento da câmara de combustãoentre a pá traseira da câmara pela porta de exaustão e da pádianteira pela porta de entrada. A porta de entrada também élocalizada radialmente ao longo do eixo do motor parapermitir que o ar de entrada fresco entre diretamente nascâmaras de combustão girando. Durante o curso de entrada, apá dianteira da câmara irá alcançar o seu ponto máximo deexpansão de entrada quando a pá traseira da mesma câmaratermina de passar através da porta de entrada. Uma vez queesse ponto é alcançado, o perfil do estator do invólucrointerno é reduzido rapidamente ao longo da zona decompressão. Quando o curso de compressão é iniciado, e aspressões da câmara de combustão começam a se elevar, as páscomeçam a retrair de volta ao rotor. Isso ajuda a minimizaras deformações da pá e da vedação das forças de compressão.
Temperaturas de Operação do Invólucro Mais Altas
Ainda um outro objetivo da presente invençãoconsiste na obtenção de uma reação de combustão que opere atemperaturas de operação de combustão mais altas em relaçãoaos motores de combustão interna existentes. Embora atemperatura do gás de combustão de motores diferentes possaser similar àquela no motor da presente invenção, osmateriais do motor utilizados precisam ser refrigerados atéuma temperatura de 350 a 450 graus F. Essa refrigeraçãoresulta no fato que aproximadamente 27% do calortermodinâmico da combustão são perdidos para o sistema derefrigeração. Os motores diesel perdem somenteaproximadamente 20% de seu calor de combustão para o sistemade refrigeração devido a uma relação muito maior entre ovolume e a área de superfície do cilindro, e mais da energiado calor de combustão é convertida em trabalho. 0 motor dapresente invenção utiliza ligas resistentes a altastemperaturas, tal como Haynes 230, que permitem temperaturasdo invólucro de pico de até 900 graus C. Não obstante,temperaturas operacionais de expansão do invólucro deaproximadamente 600 graus C são empregadas para otimizar odesempenho do ciclo termodinâmico com a câmara de vapor desódio. A temperaturas de mais de 600 graus C, há umaquantidade maior de transferência de calor através doinvólucro externo e da câmara de vapor de sódio epotencialmente perdido ao meio ambiente. Também há umaquantidade maior de tensão térmica exercida no invólucro domotor e nos componentes mecânicos que pode resultar emdeformações térmicas, desgaste e danos.
Lubrificantes de Nanocompósitos de Óxido Sólidos e
Superduros
Ainda um outro objetivo da presente invençãoconsiste na eliminação do uso de lubrificação de óleo e parafazer uso completamente de lubrificantes sólidos. Oslubrificantes de óxidos binários, lubrificantes sólidos auto-lubrificantes, revestimentos do tipo de diamante erevestimentos de carbono quase sem atrito serão utilizados emvários componentes do motor para reduzir o atrito, melhorar adurabilidade dos componentes, e reduzir as emissões de HC emrelação aos motores que utilizam óleo.
o motor de G-ciclo não utiliza lubrificantes deóleo. Todas as superfícies de contato de vedação sãorevestidas preferivelmente com um lubrificante de óxido, talcomo o Plasma Spray PS 304 desenvolvido na NASA Glenn. olubrificante de óxido PS 304 provê o mesmo coeficiente denível de atrito que uma superfície com óleo para temperaturasde até 900 graus Celsius. Alternativamente, um revestimentode lubrificante Superhard Nanocomposite (SHNC) que está sendodesenvolvido no laboratório da Argonne National poderia serutilizado. Ambos o OS 304 e o SHNC oferecem um baixocoeficiente de atrito, mais uma durabilidade excepcional demilhões de ciclos de deslizamento.
As camadas de PS 304 ou de SHNC são preferivelmenteaspergidas com plasma em todas as superfícies de contato devedação. Para as vedações divididas da pá, uma camada grossaespecial de PS 304 ou SHNC é pref erivelmente acumulada paracriar uma superfície de vedação de nariz arrebitadoarredondada. A superfície exterior das vedações divididas dapá encontra as maiores forças de vedação e de atrito. Essavedação de nariz arrebatado arredondada mais grossa provê umasuperfície de vedação concentrada para minimizar o desempenhooperacional de atrito e vedação mais longo contra o desgasteda vedação.
Refrigeração/Transferência de Calor de Água Ativa
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de menos perda de calor do invólucro incrementadoem relação aos motores de combustão interna existentes.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de sistemas de refrigeração/transferência decalor de rotor e pá aperfeiçoados em relação aos sistemas derefrigeração/transferência de calor de rotor de motores decombustão interna existentes.
Um sistema de refrigeração/transferência de calorde água ativa é utilizado para refrigerar o invólucroexterior do curso de compressão, a zona do rolamento do eixomotor principal, e o interior do invólucro do motor para orotor e as pás. O calor da compressão e do atrito étransferido desses sistemas para a água circulante. A águaaquecida injeta o calor de volta no ciclo de reação para apré-mistura com hidrogênio, e as injeções da zona decombustão/expansão de estado inicial e final. 0 calor quedeve ser perdido para o sistema de refrigeração e o atrito éde aproximadamente 20% e 10% por cento, respectivamente, e écapturado na água e reutilizado de volta no ciclo do motor.Isto não somente melhora bastante a eficiência térmica dofreio do motor em aproximadamente 30%, mas a água adicionauma grande quantidade de pressão da câmara de combustão aoconverter o calor em vapor de água energizado para melhorar otrabalho do MEP. A água injetada também ajuda a reduzir asperdas do calor de exaustão que são de aproximadamente 3 0%, arefrigeração da reação de combustão de dentro da cavidade decombustão resulta em temperaturas de exaustão baixas, mas comvelocidade muito elevada e alta pressão. A água na exaustãopode ser condensada e circulada de volta ao sistema derefrigeração ativa do motor.
Vazamento de Hidrogênio
Um objetivo adicional da presente invenção consistena redução da ignição do hidrogênio gasoso atrás das vedaçõesda câmara em localizações de componentes do rotor interno ouexalando através do motor. A água do sistema de refrigeraçãoativa é aspergida no centro do motor para refrigerar o rotore as pás. Muita dessa água é direcionada através de canais derefrigeração em ziguezague e debaixo das vedações do rotor. Aágua ajuda a melhorar o desempenho da vedação e impede quequalquer hidrogênio passe pelas vedações. Qualquer hidrogênioque passar pelas vedações é diluído pela água e coletado pelosistema de refrigeração ativa e removido do motor em umsistema de circuito fechado. Qualquer hidrogênio gasosocoletado é utilizado outra vez ao ser injetado de volta nascâmaras com a inj eção de água.
NVH Reduzido
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de uma reação de combustão que reduza asvibrações de pulsos de potência de combustão em relação aosmotores de combustão interna existentes.
Quando o hidrogênio é pré-misturado com a água e éinjetada água na cavidade de combustão, a temperatura de picoda combustão é reduzida. Ela transforma o perfil da pressãode pico de modo que o seu nível da pressão de pico seja maisbaixo e seja distribuído suavemente em mais graus de ângulode manivela, aumentando desse modo a pressão eficaz médiapara executar o trabalho (MEP). Isso reduz os pontos de pulsode potência elevados que resultam em choques ásperos etensões nos componentes de motor e produz um funcionamentomais suave do motor.
A câmara de vapor de sódio isola termicamente azona de combustão/expansão ao absorver as temperaturas decombustão de pico na zona da combustão e ao transferir ocalor de volta às câmaras de combustão ao longo da zona deexpansão. Isso também estabiliza a temperatura do invólucro,minimizando desse modo as deformações do invólucro.
Um objetivo adicional da presente invenção consistena obtenção de sistemas de redução de ruído no invólucroexterior incrementados em relação aos motores de combustãointerna existentes.
O invólucro exterior do motor ao longo da zona decombustão/expansão sobre a câmara de vapor de sódio serácoberto com uma manta de isotermalização grossa ou uma espuma metálica para minimizar a perda de calor e para ajudar areduzir o ruído do motor.
Portas de Entrada/Exaustão com Nervuras de Suportede Vedação de Pá
Um objetivo adicional da presente invenção consistena minimização da deformação da pá e da vedação enquanto elaspassam sobre as portas de entrada e de exaustão.
As portas de entrada e de exaustão são localizadasradialmente com a rotação do rotor e da pá e das vedações. Asaberturas das portas envolvem em torno do invólucrosemicircular axialmente. Isto provê a melhor orientação paraa troca de gás e permite grandes tamanhos de aberturas deportas. As portas são divididas abaixo do centro radial com aseção de retenção das duas metades do motor. Uma nervura desuporte adicional é transposta através do meio de cada metadede porta e é ligeiramente angulada na abertura da porta. Aseção de retenção central e duas nervuras de suporte conferemsuporte à pá e à vedação enquanto elas passam sobre asaberturas da portas para impedir a deformação. A angulaçãodas nervuras de suporte na porta distribui o ponto de contatocom a pá e as vedações em uma área maior de modo que nemsempre ocorre na mesma localização. As aberturas de portassão anguladas ligeiramente, de modo que as pás e as vedaçõestêm um efeito de tesourar sobre as bordas da porta. Istoimpede qualquer dano se as pás e as vedações foremesquadrinhadas com as aberturas da portas e qualquerdeformação ocorrer e as pás e as vedações colidirem com asbordas das aberturas das portas. A velocidade de rotação criaas forças centrífugas do gás que incrementam ainda mais aexaustão do gás. O perfil da geometria do estator doinvólucro interno se estreita até nenhum espaço enquantopassa na porta de exaustão. Isto ajuda a melhorar a remoçãocompleta e assegura que todos os gases da câmara de combustão são esgotados através da porta de exaustão. O perfil dageometria do estator do invólucro interno se abre bastantedepois da porta de entrada. Isto confere um efeito de sucçãode Venturi que ajuda bastante a puxar o ar de entrada frescopara a câmara de combustão através da porta de entrada.
Câmaras de Vapor de Água do Invólucro
Um objetivo adicional da presente invenção consistena minimização das deformações térmicas do invólucro emrelação aos sistemas de motor existentes.
A câmara de vapor de sódio estabiliza a temperatura do invólucro em torno da zona de combustão/expansão e osistema de refrigeração de água ativa estabiliza atemperatura das outras seções principais do invólucro. Há umgrande intervalo da temperatura entre esses dois sistemas. Acâmara de vapor de sódio opera a uma temperatura de 60 0 graus Ceo sistema de refrigeração ativa opera a uma temperaturaentre 25 e 98 graus C. Essa diferença da temperatura poderesultar em deformações térmicas do invólucro que podemdanificar componentes internos do rotor, da vedação e da pá.Ligas resistentes a altas temperaturas, tal como Haynes 230,que têm um baixo coeficiente de expansão térmica sãopreferivelmente utilizadas para a seção da câmara de vapor desódio. A água a uma temperatura mais baixa e ligasresistentes a hidrogênio tais como o aço inoxidável 316L ou330 são utilizadas preferivelmente para outras seções doinvólucro do motor. Um revestimento de barreira térmicatambém é aspergido com plasma entre as duas seções deretenção para minimizar a transferência de calor da seção dacâmara de vapor de sódio para as outras seções do invólucrodo motor. As câmaras de vapor de água também são utilizadasna seção principal do invólucro que une a abertura entre asduas zonas de temperatura. As câmaras de vapor de água operama 202 graus C e ajudam a isolar termicamente ou estabilizar atemperatura do invólucro para minimizar as deformaçõestérmicas do invólucro entre a câmara de vapor de sódio e azona principal do invólucro com o sistema de refrigeraçãoativo. A isotermalização estável da câmara de vapor de sódioe das seções principais do invólucro permite modelos deexpansão térmica exatos para calcular o ajuste para a câmarade vapor de sódio e as geometrias do invólucro principal quepodem levar essas expansões térmicas em consideração paraminimizar as deformações do invólucro durante o funcionamentodo motor.
Materiais de Pouco Peso, Durabilidade e Custo
Ainda um outro objetivo da presente invençãoconsiste na obtenção de um motor de combustão interna de pásrotativas de hidrogênio poderoso, de pouco peso, durável econfiável que possa ser manufaturado economicamente.
Com a redução drástica no volume e na massa domotor, o motor de G-ciclo pode utilizar ligas mais avançadase mais caras. O motor de G-ciclo emprega preferivelmenteligas baseadas em cobalto/níquel, tal como Haynes 230, paracomponentes da zona de alta temperatura. Ligas de açoinoxidável tais como 316L, 330, e alumínio sãopreferivelmente utilizadas para componentes de temperaturamais baixa. O uso dessas ligas avançadas também reduz a massa do motor e melhora bastante a potência do motor, adurabilidade, e minimiza as deformações térmicas. Essas ligastambém são resistentes à permeação de hidrogênio e àfragilidade. Ao adaptar sábia e estrategicamente osbenefícios das ligas às áreas e aos componentes estruturaischaves específicos do motor de G-ciclo, as quantidades dessasligas são reduzidas ainda mais, minimizando os custos emaximizando os seus benefícios de propriedades do materialpara o motor.
A durabilidade do motor é baseada no uso de materiais avançados e desenho dos componentes. As superligastais como Haynes 23 0 podem suportar temperaturas e pressõeselevadas com aproximadamente 30.000 horas de vida útil. Istoé protegido por um revestimento de barreira térmica em áreascríticas. Os lubrificantes de oxido podem propiciar milhõesde deslizamentos sem virtualmente nenhum desgaste. Asvedações são projetadas de modo que permitam o desgaste dolubrificante e ajustem dinamicamente para manter o desempenhoda vedação. A análise mecânica térmica e a análise de falhaconstituem um aspecto importante da pesquisa. Estudos adicionais com nanomateriais com essas ligas e óxidos irãoincrementar ainda mais o seu desempenho e durabilidade.
Conversor Termoelétrico de Metal Alcalino
Ainda um outro objetivo da presente invençãoconsiste na obtenção de uma fonte direta de eletricidade. Apresente invenção apresenta sistemas de câmara de vapor desódio para remover o calor excessivo ao longo da zona decombustão e para transferir o mesmo ao longo da zona deexpansão. 0 perfil de transferência de calor de circulação dofluido de trabalho de sódio é idêntico para a utilização deum conversor termoelétrico de metal alcalino (AMTEC) paragerar a eletricidade. 0 AMTEC utiliza o sódio como um fluidode trabalho que é aquecido e pressurizado contra um eletrodosólido de beta-alumina (BASE) onde o sódio é convertido de umlíquido em um gás e os Ions sódio passam através do BASE,gerando eletricidade.BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSAs características e as vantagens das realizaçõesserão apreciadas, bem como os métodos de operação e a funçãodas partes relacionadas, de um estudo da seguinte descriçãodetalhada, das reivindicações anexas, e dos desenhos, todosos quais fazem parte do presente pedido. Nos desenhos:A FIGURA 1 é uma vista elevacional lateral do motorde G-ciclo de hidrogênio.A FIGURA 2 é uma vista superior em perspectiva domotor de G-ciclo de hidrogênio.A FIGURA 3 é uma vista em perspectiva destacadaparcial do motor de G-ciclo de hidrogênio.A FIGURA 4 é uma vista em seção transversal lateraldo invólucro do motor de G-ciclo que mostra as câmaras dorotor e do motor pelo ângulo da manivela.A FIGURA 5 ilustra a passagem de retorno da água doinvólucro do motor interno com componentes de retorno da águaexplodidos.A FIGURA 6 ilustra uma vista de planta destacada domotor de G-ciclo de hidrogênio.A FIGURA 7 ilustra uma vista em perspectiva devedações da câmara de combustão.As FIGURAS 8 a 10 ilustram vistas detalhadaslaterais, superior e inferior em perspectiva das vedações dacâmara de combustão.As FIGURAS 11 a 13 ilustram a parte dianteira, ofundo e a parte traseira do conjunto de pás deslizantes comas vedações de pás divididas fixadas.
A FIGURA 14 ilustra um destaque em seçãotransversal detalhado lateral de vedações de pás divididas, evedações da face da pá.
As FIGURAS 15 a 17 ilustram as vistas emperspectiva anterior, lateral e superior da pá deslizante eda vedação de pá dividida com duas vedações de pásexplodidas.
As FIGURAS 18 a 21 ilustram as vistas emperspectiva anterior, superior, inferior e lateral da pádeslizante e do conjunto de vedação de pá dividida.
As FIGURAS 22 e 23 ilustram vistas em seçãotransversal superiores da pá deslizante, da vedação de pádividida, e do conjunto de comutação de correia da pá.
A FIGURA 24 ilustra uma vista em seção transversalinferior da pá deslizante e da vedação de pá dividida.
As FIGURAS 25 e 26 ilustram vistas em seçãotransversal laterais da pá deslizante e da vedação de pádividida.
A FIGURA 27 ilustra uma vista em seção transversalanterior da pá deslizante e da vedação de pá dividida.
A FIGURA 2 8 ilustra uma vista explodida de uma pádeslizante e conjuntos de vedações de pás divididas.
A FIGURA 29 ilustra uma vista em perspectivadestacada do invólucro do motor com pás deslizantes e dosistema de correias anti-centrífugo.
As FIGURAS 30 e 31 ilustra vistas em perspectivalaterais do rotor e do sistema de correias anti-centrífugo depás deslizantes.
As FIGURAS 32 a 37 ilustram vistas em perspectivadetalhadas do sistema de correias anti-centrífugo deslizantede pás deslizantes e de arco de correia.As FIGURAS 38 e 39 ilustram vistas em perspectivalaterais de um conjunto de arco de correia simples e duplo.
A FIGURA 40 ilustra a vista lateral de um segmentode rotor montado.
As FIGURAS 41 e 42 ilustram vistas lateral eanterior do conjunto do segmento do rotor.
A FIGURA 43 ilustra uma vista em seção transversalanterior do conjunto do segmento do rotor.
A FIGURA 44 ilustra uma vista anterior em seçãotransversal descentralizada do conjunto do segmento do rotor.
A FIGURA 45 ilustra uma vista em seção transversallateral do conjunto do segmento do rotor.
A FIGURA 46 ilustra uma vista detalhada da mola delimite da correia do perfil da pá.
A FIGURA 47 ilustra uma vista em seção transversallateral do conjunto do segmento do rotor que mostra oconjunto de rolamento de roletes tangencial da pá.
As FIGURAS 48 e 49 ilustram as vistas em seçãotransversal inferiores do conjunto do segmento do rotor.
As FIGURAS 50 e 51 ilustram vistas explodidassuperior e inferior do rotor segmentam o conjunto.
A FIGURA 52 ilustra a vista em perspectiva externasuperior da câmara de vapor de sódio e do AMTEC.
As FIGURAS 53 a 55 ilustram as vistas superiorinterna e lateral do conjunto da câmara de vapor de sódio edo conversor termoelétrico de metal alcalino.
As FIGURAS 56 a 61 ilustram as vistas lateralexterna, em seção transversal lateral e em seção transversalanterior do conjunto da câmara de vapor de sódio e doconversor termoelétrico de metal alcalino.
As FIGURAS 62 a 64 ilustram as vistas explodidaslateral, inferior e superior do conjunto da câmara de vaporde sódio e do conversor termoelétrico de metal alcalino.As FIGURAS 65 a 67 ilustram as vista superior,lateral e inferior do invólucro inferior do motor comcomponentes explodidos da câmara de vapor de água.
A FIGURA 68 ilustra uma vista em perspectivalateral do conjunto de motor com a tampa de isolamento dacâmara de vapor de sódio e do conversor termo elétrico demetal alcalino explodida.
As FIGURAS 69 e 70 ilustram vistas em seçãotransversal lateral e anterior do conjunto do motor inteiro.
A FIGURA 71 ilustra processos do motor de pásrotativas de G-ciclo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Visão Geral do Funcionamento do MotorO motor de G-ciclo 1 inclui um invólucro exterior 2que tem uma superfície interna 3 7 do invólucro em um formatooval distorcido dentro do qual gira um conjunto de rotor 183no sentido horário. Vide as figuras 3 e 4. O invólucro 2inclui uma câmara de vapor de sódio 229 separada e não emcomunicação com as zonas de compressão, combustão e expansão31, 32 e 33, respectivamente, do motor 1. Desse modo, asuperfície interior 3 7 do invólucro 2 inclina de maneiraarqueada para dentro rumo a um eixo motor 18 em torno do qualo rotor 183 gira de um porta de entrada 6 a ângulos demanivela de aproximadamente 0 graus a aproximadamente 105graus para uma localização circunferencial adjacente aoinício da câmara de vapor de sódio 229. A superfície interna3 7 do invólucro 2 adjacente ao início da câmara de vapor desódio 22 9 e ao início da zona de expansão 33 se move demaneira arqueada para fora se afastando do eixo motor 18 para obter uma distância geométrica máxima do centro do eixo motor18 a aproximadamente 14 7 graus além do início da zona deexpansão 33. Desse ponto da distância máxima do centro doeixo motor 18, a superfície interna 37 do invólucro 2estende-se gradualmente de maneira arqueada para dentro rumoao centro do eixo motor 18 através do ângulo de manivelarestante, isto é, através da zona de compressão 31. Dessemodo, o formato interior do invólucro 2 fica sendo um formato oval distorcido ou toro com a câmara de vapor de sódio 229 sesobrepondo à zona de expansão 33 da cavidade de combustão 34.
O rotor 183 inclui, tal como ilustrado na figura 3,oito pás de rotor 116 deslocáveis radialmente para dentro epara fora para o contato de vedação com a superfície interior37 do invólucro 2. As pás 116 são espaçadascircunferencialmente umas das outras, e os segmentos 310 daspás do rotor se estendem entre as pás adjacentes 116. As pás116 têm vedações de pás duplas 8 0 para vedar contra asuperfície interna 3 7 do invólucro 2 por todas as zonas de15 compressão e expansão 31 e 33, respectivamente, e vedações deface de pá laterais 111 para vedar contra os segmentos 310 dorotor.
A câmara de vapor de sódio 229 é uma câmara fechadaque contém sódio, potássio ou enxofre, embora o sódio seja opreferido porque ele maximiza a capacidade de transferênciade calor. Dentro da câmara 229 são dispostas as malhas deabsorção fina, média e grossa 230, 231 e 232, respectivamente(figura 3) . A câmara de vapor de sódio 229 é sobreposta àszonas de combustão e expansão 32 e 33 do início da câmara devapor de sódio até o ponto de expansão máxima da zona deexpansão 33, isto é, adjacente à extremidade da câmara devapor de sódio. A câmara de vapor de sódio 22 9, quando omotor está funcionando, flui o calor das cavidades decombustão 186 do rotor, e distribui esse calor de maneirasubstancialmente uniforme através da câmara de vapor 229enquanto o sódio muda continuamente de fase de um líquidopróximo do ponto de ignição a um vapor. Na porta de entrada6, o ar é fornecido ao motor 1. A uma velocidade, ar, água ecombustível de hidrogênio são comprimidos e auto-inflamadosem uma cavidade de combustão 186 do rotor quando se encontrana zona de combustão 32 adjacente ao início da câmara devapor de sódio 229 sobrejacente. À medida que a zona decombustão aumenta no volume a ângulos de manivela crescentes,as pás 116, sob a força centrífuga, acoplam e vedam deencontro à superfície interior 37 do invólucro 2. Desse modo,a câmara de vapor de sódio 229 absorve o calor da combustãotransferido através do invólucro interno entre a câmara devapor de sódio 229 e a zona de combustão 32 na zona 3 79 doevaporador de sódio e na zona de expansão 3 3 após acombustão, substancialmente sem perda de calor, isto é, ocalor é retornado ao sistema das cavidades de combustão 34 aolongo da zona 380 do condensador da câmara de vapor de sódio.
Por essa isotermalização, o calor é transferido continuamenteà câmara de vapor de sódio 22 9 e de volta à reação decombustão e expansão.
Um sistema de correias da pá é utilizado parareduzir o desgaste da força centrífuga e desse modo a vedaçãoentre as pás 116 e a superfície interna 3 7 do invólucro 2,bem como para balancear as pás 116 quando duas pás estão seestendendo e outras pás estão se contraindo ou retraindo. Porcausa da natureza oval distorcida do invólucro 2, a pressãonão-uniforme das vedações 80 da pá contra a superfície 37 doinvólucro fica na média através do uso do sistema decorreias.
Com referência às figuras 32 e 34, e reconhecendoque o rotor 183 tem preferivelmente oito pás 116, um sistemade correias de pá simples (figura 32) é utilizado paraminimizar as forças centrífugas para um primeiro conjunto dequatro pás ortogonalmente relacionadas, e um sistema decorreias de pás duplas, tal como ilustrado na figura 34, éutilizado para o segundo conjunto de quatro pásortogonalmente relacionadas restantes. Com referência àsfiguras 32 e 11, e ao sistema de correias de pá simples, cadapá 116 inclui um par de suportes 151 da haste da correia dapá de extremidade ao longo das suas extremidades internasbifurcadas montando um sistema de barra de comutação simples142 montado em pivô entre os suportes 151. 0 comutador 142inclui um par de barras 146 da correia da pá (figura 11)montadas em uma haste 145 da correia da pá montada em pivônos suportes 151. Conforme ilustrado na figura 32, os rolamentos de arco 156 da correia de pá simples sãosuportados em pivô por placas de extremidade do rotor emlados opostos do rotor 183 fixados aos segmentos do rotor.Quatro correias 137 de pá simples são fixadas nasextremidades opostas às barras 14 6 da correia da pá das pásadjacentes 116 e se estendem ao longo da superfície internado rolamento de arco 156 entre essas pás. Conseqüentemente,as pás ortogonalmente relacionadas podem se estender ouretrair para combinar a geometria oval distorcida dasuperfície interna do invólucro com as excentricidades da geometria oval distorcida que é acomodada pelos comutadoresem pivô e pelos rolamentos de arco.
Com referência à figura 34, um sistema de correiasde pás duplas é empregado para as quatro pás ortogonalmenterelacionadas 116 restantes. Cada uma das pás de correiasduplas inclui sistemas de barras de comutação duplas 143montados em uma haste da correia carregada em pivô pelossuportes 151 da pá 116. Um par de rolamentos de arco 158(figura 34) tem os rolamentos espaçados axialmente um dooutro e montados para o movimento de pivô em relação àsplacas de extremidade do rotor. Um par de correias 13 8 da páé fixado nas extremidades opostas às barras 143 da correia dapá dos comutadores de pás adjacentes e se estende ao longo dointerior dos rolamentos de arco 158. Uma ação similar éobtida com respeito a essas quatro pás, tal como com osistema de correia de pá simples para combinar as pás aocontorno oval distorcido da superfície interna da parede doestator do invólucro. Deve ser observado que as correias dapá e os conjuntos simples e duplos de sistemas de correias dapá são espaçados axialmente uns dos outros, bem como osrespectivos comutadores e rolamentos de arco.
Com referência às figuras 29 e 36, os sistemas decorreias de pás simples e duplas são unidos por um par decorreias de perfil 13 9 nos lados axialmente opostos dossistemas de correias de pá simples e duplas. Tal como melhorilustrado na figura 36, um par de correias de perfilaxialmente espaçadas 13 9 é montado sobre os pinos 365 dacorreia no sistema de correias de pá simples, que montam nosrolamentos de arco 156, e os pinos 159, que montam no par derolamentos de arco 158 no sistema de correias de pá duplas.Conforme ilustrado na figura 36, o par de correias de perfil13 9 estende-se sobre as partes de extremidade dos pinos 365 e159 dentro das placas de extermidade limite 157. As placas 157 são fixadas aos segmentos 310 do rotor entre as pás 116.
Os detalhes do motor, incluindo a interação entre acâmara de vapor de sódio e a câmara de combustão, assim comoo sistema de correias que permite que a pá se estenda eretraia radialmente, enquanto mantém as vedações contra a superfície interna do invólucro, são apresentados em seguidae nas figuras dos desenhos mencionadas na seguinte discussão.
0 motor 1 de G-ciclo de hidrogênio utiliza injeçõesde água aquecida e hidrogênio gasoso. Com referência àsfiguras 1, 2 e 3, dois reguladores de injeção de água 57 irão fornecer a água aquecida à cavidade de combustão 34 do rotordo motor no início da zona de compressão 31. Dois reguladoresde injeção de hidrogênio 26 fornecem o hidrogênio à cavidadede combustão 34 do rotor do motor em uma zona de compressão31. Duas velas de ignição 29 inflamam a mistura dehidrogênio/ar/água. Um sistema de refrigeração ativo circulaágua deionizada de um tanque de armazenagem de água friaatravés do invólucro inferior 2, da entrada 3 0 e das zonas decompressão 31, do eixo motor zona de expansão 19, e do rotorinterno 183 e do motor 1 e das pás deslizantes 52, e para umtanque de armazenagem de água quente (não mostrado) . A águaaquecida é injetada no motor no início da zona de compressão31 com os injetores de água 57, no estágio inicial decompressão/expansão da câmara de combustão pela injeção 60 eágua fresca é injetada durante o estagio final decompressão/expansão pela injeção 61. Todo o vapor de água nacâmara de combustão 34 do rotor é esgotado do motor 1 atravésda porta de exaustão 9 e da tubulação de exaustão 10 e paraum condensador de água de exaustão (não mostrado) , onde ovapor de água é condensado de um gás em um liquido eretornado ao tanque de armazenagem de água fria, e o ar éesgotado para fora da tubulação de exaustão do condensador.
Para impedir os danos de expansão do congelamento da água aomotor 1 e todos os seus componentes, álcool etíIicoarmazenado em um tanque de armazenagem de álcool etílico (nãomostrado), durante a paralização do motor, quando astemperaturas são menores do que 32 graus F, é circulado emuma mistura de água/álcool etílico por todo o motor 1. Umaunidade de controle eletrônico (ECU) (não mostrada) controlatodos os reguladores e bombas de velocidade variável (nãomostrados). A ECU também monitora uma série de sensores datemperatura e nível de água para ajudar a controlar todos osreguladores e a bomba de velocidade variável para assegurarque o motor 1 fique sempre funcionando corretamente.
Injeção de Hidrogênio/Água
Durante o funcionamento do motor de G-ciclo 1, aágua é injetada na cavidade de combustão 34 do motor 1através dos reguladores de injeção de água 57 e do tubo deágua 308. O hidrogênio gasoso é injetado na cavidade decombustão 34 do motor 1 através de um regulador de injeção dehidrogênio 293 e do tubo de hidrogênio 2 94 e em um reguladorde hidrogênio 280. Do regulador 280, o hidrogênio gasosopassa através dos tubos de hidrogênio 28 e 27 e para osreguladores de injeção de hidrogênio/água 26 e para a câmarade combustão 34 no local de injeção 38 na zona de compressão31.
À medida que o hidrogênio gasoso se expande da
compressão elevada para abaixar a pressão da injeção, eleabsorve a energia calórica que pode resultar em danos decongelamento no regulador de injeção de hidrogênio 293, notubo de hidrogênio 294, e no regulador de hidrogênio 280.Para neutralizar o potencial de congelamento térmico, ágadeionizada aquecida é bombeada na tubulação que é enrolada emtorno da tubulação de hidrogênio 294 perto do regulador dehidrogênio 280. O calor absorvido pela água é liberado etransferido ao hidrogênio gasoso em expansão na tubulação dehidrogênio para ajudar a impedir danos de congelamento noregulador de hidrogênio 280, e no regulador de injeção dehidrogênio 26. 0 regulador de hidrogênio balanceiacorretamente a mistura de hidrogênio e injeta a mistura dehidrogênio através da tubulação de hidrogênio 28 e 27 e paraos reguladores de injeção de hidrogênio 26 e para a cavidadede combustão 34 no local de injeção 3 8 na zona de compressão31.
Sistema de Refrigeração a Água AtivoA água deionizada armazenada em um tanque dearmazenagem de água fria (não mostrado) é utilizada pararefrigerar o invólucro exterior do motor na zona deadmissão/compressão 2, os rolamentos do eixo motor e a zonade expansão 19, e o rotor interno 183 e as pás deslizantes116. A água deionizada é utilizada porque ela é uma formamais pura de água sem contaminadores que pode penetrar noscomponentes do motor 1 e porque tem uma baixa tensãosuperficial para minimizar as forças de atrito enquanto ela ébombeada através dos tubos, se move dentro da cavidadeinterna 363 do rotor, e ao longo da superfície interna 37 doestator do invólucro dos estatores 2 e 4 do invólucro. Para arefrigeração do invólucro exterior 2 do motor 1, da entrada30 e da zona de compressão 31, água de refrigeraçãodeionizada é bombeada do tanque de armazenagem de água friapor uma bomba de água de velocidade variável através datubulação de regrigerante de água 321 e do componente de tuboem forma de T 56 e da tubulação de refrigerante de águadividida 48 e do componente de 90 graus 54 do invólucro paraa entrada de refrigerante 62 das zonas de admissão/compressãodo invólucro e a passagem de refrigerante 63 da zona deadmissão/compressão e através da saída de admissão/compressão64, e então do componente de 90 graus 54 do invólucro, emseguida da tubulação de refrigerante de retorno dividida 49,através do componente de tubo em forma de T 56, e através deuma tubulação de refrigerante de retorno simples 322 e entãoatravés de um filtro de água quente e então para um tanque dearmazenagem de água quente.
Para refrigerar o rolamento de eixo motor 19 dorotor do motor 1 e as zonas de expansão 31, a água derefrigeração deionizada é bombeada do tanque de armazenagemde água fria por uma bomba de velocidade variável através datubulação de refrigeração de água 323 e do componente de tuboem forma de T 56 e então da tubulação de refrigeração de águadividida 50 e do componente reto 55 do invólucro para aentrada de refrigeração de água 65 do rolamento do eixomoto/zona de expansão e através da passagem de refrigeraçãode água 66 do rolamento do eixo motor/zona de expansão eatravés da saída 67 da passagem de refrigeração de água dorolamento do eixo motor/zona de expansão, a seguir ocomponente reto 55 do invólucro, a seguir a tubulação derefrigeração de retorno dividida 51, através do componente detubo em forma de T 56 e então através de uma tubulação derefrigeração de retorno simples 324 e então do filtro de águaquente e para o tanque de armazenagem de água quente.
Para refrigerar o conjunto de rotor interno 183 eas pás deslizantes 116, a água de refrigeração deionizada ébombeada do tanque de armazenagem de água fria por uma bombade velocidade variável através da tubulação de refrigeraçãode água 325 e do componente em forma de T 56 e então datubulação de injeção de refrigeração de água dividida 52 epara o componente de 90 graus 54 do invólucro e através daentrada de injeção de água 334 do rotor interno/pá através docondensador externo 2 02 do rotor e do condensador 13 2 da pádeslizante. A água é coletada ao longo dos lados dasuperfície interna 3 7 do estator do invólucro pelas pásdeslizantes móveis 116 e forçada através do rebaixo deretorno de água 44 do invólucro interno e do entalhe deretorno de água 47 na tampa de retorno de água 4 5 que éparafusada em um rebaixo 2 76 da tampa de retorno de água porum parafuso 4 6 da tampa de retorno de água, tal como mostradona figura 5.
A água retorna então através da saída de água 33 5do rotor interno/pá e para o componente de 90 graus 56 doinvólucro e através da tubulação de retorno de refrigeraçãode água dividida 53 e através do componente de tubo em formade T 56, e então através de uma tubulação de refrigeração deretorno simples 326 e então do filtro de água quente e para otanque de armazenagem de água quente.
A injeção de água 61 da câmara decombustão/expansão no estágio final utiliza a água deionizada320 armazenada no tanque de armazenagem de água fria ebombeada por uma bomba de água de alta pressão através datubulação de alta pressão de água fria 328 e para ocomponente de tubo em forma de T de alta pressão 59 e para atubulação dividida de alta pressão 279 e para o componente deinvólucro de 90 graus de alta pressão 58 e fora do bocal deaspersão de água fria de estágio final 337 para a cavidade decombustão 34 do rotor no local de injeção 61 do estagio finalde compressão/expansão.
Todas as bombas de velocidade variável utilizadasno sistema de refrigeração de água ativo são controladas ereguladas eletricamente para utilizar a quantidade mínima deenergia elétrica necessária para bombear a água.
Injeção de Água Quente
Durante o funcionamento do motor 1, a água aquecidaé injetada no inicio da zona de compressão 31 com o reguladorde injeção de água quente 57 e a injeção 60 no estágioinicial da câmara de combustão/expansão. Para a injeção dazona de compressão de água quente, a água deionizada aquecida320 é bombeada do tanque de armazenagem de água quente poruma bomba de água de alta pressão através da tubulação deinjeção de água quente 3 08 e para o regulador de injeção deágua 57. O regulador de injeção de água 57 regula aquantidade de água aquecida a ser injetada na cavidade decombustão 34 do rotor na zona de compressão 31. A águadeionizada 320 injetada na zona de compressão 31 irá ajustara relação de compressão eficaz e misturar parcialmente amesma com o hidrogênio gasoso injetado 33 6. Para a injeção deágua quente no estágio inicial de combustão/expansão, a águadeionizada aquecida é bombeada do tanque de armazenagem deágua quente por uma outra bomba de água de alta pressão epara a tubulação de alta pressão de água quente 327 e para ocomponente de tubulação em forma de T de alta pressão 59 epara a tubulação dividida de alta pressão 278 e o componentede invólucro de 90 graus de alta pressão 58 e através dapassagem de injeção de água quente 42 do invólucro e do tubode conexão 43 e para fora do bocal de aspersão de água quentede estágio inicial 40 para a câmara de combustão 34 do rotorno local de injeção 60 do estágio inicial decompressão/expansão. No estágio inicial 60, a injeção de águaquente da combustão/expansão na câmara de combustão 34 dorotor interage com a combustão do hidrogênio para ajudar aregular a temperatura de combustão de pico. A água deionizadainjetada também interage e absorve o calor da câmara de vaporde sódio ao longo da superfície 4 do estator do invólucro dacâmara de vapor de sódio, e também confere algumas qualidadesda lubrificação e de vedação às vedações de pás deslizantes118 e de pás divididas 79 enquanto elas se movem através dasuperfície interna 37 do estator do invólucro.
0 vapor de água deionizada tem uma massa maispesada do que outros gases da câmara de combustão 34. Avelocidade de rotação e as forças centrífugas do rotor 183irão forçar o vapor de água deionizada mais pesadoradialmente para fora ao longo da superfície interna 37 doestator do invólucro e para fora através da porta de exaustãoradial 9 e através da tubulação de exaustão 10. Isso ajuda aágua deionizada a fazer um bom contato e na transferência decalor com o estator 4 da câmara de vapor de sódio, e também émuito benéfico no esgotamento completo de todo o vapor deágua deionizada através da porta de exaustão 9 e da tubulaçãode exaustão 10.
Geometria Oval Distorcida do Estator do Invólucro
A figura 4 mostra a vista em seção transversallateral do motor de pás rotativas 1 da presente invenção. Afigura 3 ilustra uma vista em perspectiva destacada do motor1. O motor 1 inclui um estator 37, um rotor 183 e umamultiplicidade de pás deslizantes 116 que se estendem eretraem das passagens 184 de pás do rotor. O invólucro 2 doestator inferior e do estator superior 4 da câmara de vaporde sódio cria uma forma de geometria oval distorcida que temuma superfície interna geralmente lisa 37. O invólucro 2 doestator inferior 2 e o invólucro 4 do estator superior dacâmara de vapor são separados por uma junta de metal 5 paraajudar a prender um encaixe e vedação uniforme entre ossegmentos diferentes do invólucro do motor. As pásdeslizantes 116 utilizam as vedações de pás divididas 79 quecompreendem uma vedação de pá dianteira e traseira 80 paravedar as pás deslizantes 116 ao longo das superfíciesinternas 3 7 do estator. Uma câmara de combustão 34 é definidapor duas pás deslizantes adjacentes 116 e duas vedaçõesaxiais 102 do rotor. O motor 1 também inclui uma porta deentrada 6 para o suprimento de entrada de ar. A zona deentrada 30 começa quando a vedação de pá traseira 80 da pádianteira 116 da câmara de combustão começa a passar sobre aporta de entrada 30 a ângulos de manivela de 0 grau econtinua ao longo do eixo de rotação até que a vedação de pádianteira 80 termine de passar sobre a porta de entrada 30 aum ângulo de rotação de manivela de entrada deaproximadamente 60 graus. A um ângulo de manivela deaproximadamente 60 graus, o invólucro interno 37 do estatorse encontra em sua distância máxima de entrada da superfície185 do rotor e inclina agudamente para dentro de volta para asuperfície 185 do rotor para formar a zona de compressão 31.A zona de compressão 31 provê aproximadameiite 4 5 graus totaisde rotação do ângulo de manivela até a localização da vela deignição 29 a um ângulo de manivela de 105 graus. O centroinoperante superior (TDC) fica a um ângulo de manivela de 110graus. A zona de combustão 32 segue da localização 29 da velade ignição até a injeção de água de estágio inicial 60 a umângulo de manivela de aproximadamente 145 graus. A zona deexpansão 33 continua desse ponto até a vedação de pá traseira80 da pá deslizante dianteira 116 começar a passar sobre oponto máximo de expansão a um ângulo de manivela de 270graus, propiciando um total de aproximadamente 160 graus deângulo de manivela de deslocamento da combustão e daexpansão. O estator interno 3 7 do invólucro inclinagradualmente para fora se afastando da superfície 185 dorotor ao longo das zonas de combustão 32 e de expansão 33 até alcançar a sua distância máxima a um ângulo de manivela deaproximadamente 270 graus. Nesse ponto, a superfície interna3 7 do estator do invólucro inclina agudamente de volta para asuperfície 185 do rotor ao centro inoperante inferior (BDC) aum ângulo de manivela de 338 graus. A injeção de água de estágio final 61 também ocorre a um ângulo de manivela deaproximadamente 275 graus onde a superfície interna 3 7 doestator do invólucro está na distância máxima da superfície185 do rotor. O esgotamento da câmara de combustão 34 ocorrequando a vedação de pá traseira 80 da pá deslizante dianteira 116 da câmara de combustão começa a passar sobre a porta deexaustão 9 a um ângulo de manivela de aproximadamente 28 0graus e continua até que a vedação da pá dianteira 8 0 da pátraseira 116 da câmara de combustão termine de passar sobre aporta de exaustão 9 a um ângulo de manivela de aproximadamente 3 60 graus, provendo um total de 80 graus doângulo de manivela para a exaustão da câmara de combustão 34.Uma vez que a câmara de combustão 34 tenha terminado deesgotar os gases da câmara, a vedação de pá traseira 8 0 da pádianteira 116 da câmara de combustão está pronta para cruzarsobre a porta de entrada 7 e começar o ciclo seguinte.
O estator superior 4 da câmara de vapor de sódiofica localizado ao longo das zonas de combustão 32 e deexpansão 3 3 do ponto do TDC a um ângulo de manivela de 110graus e continua até um ângulo de manivela de 255 graus. Umrevestimento de barreira térmica 3 6 é aplicado à superfícieinterna 37 do estator do invólucro imediatamente antes doslocais de injeção de hidrogênio/água a um ângulo de manivelade 85 e continua até precisamente passar o local de injeçãode água de estágio inicial 60 a um ângulo de manivela deaproximadamente 160 graus.
Estator do Invólucro Interno Com Rotor e PásA figura 3 ilustra a metade inferior do estator 2do invólucro. A metade em seção transversal superior doestator 4 da câmara de vapor de sódio, uma imagem no espelhoda metade 2 do estator inferior, é removida para mostrar aspartes localizadas dentro dos estatores 2 e 4 do invólucro.Um rotor 183 tem uma forma de disco geralmente circular comuma superfície exterior 185 e uma multiplicidade de entalhes184 da pá (figura 4) cortados verticalmente ao longo de seuperímetro. Cada pá deslizante 116 encaixa dentro de umentalhe de pá 184. 0 rotor 183 pode ter seis, oito, nove oudoze entalhes de pá 184 e as pás deslizantes 116, dependendoda escala do motor 1. A realização preferida tem oitoentalhes de pá 184 contendo oito pás deslizantes 116correspondentes. Essa configuração cria oito câmaras decombustão separadas 34 limitadas pela superfície de rotorexterior 185 do rotor 183, pela superfície interna 37 dosestatores 2 e 4 do invólucro, e pelas pás deslizantes 116.Cada pá deslizante 116 tem uma face dianteira e traseirageralmente aplainada com uma forma semi-oval exterior quecorresponde à forma da superfície interna 37 dos estatores 2e 4. Em operação, o rotor 183 gira em torno do eixo motor 18,forçando as pás deslizantes 116 a serem varridas ao longo dasuperfície interna 37 dos estatores 2 e 4 em um movimentocircular contínuo. Esse movimento gira continuamente ascâmaras de combustão 34 em torno do rotor 183. As pásdeslizantes 116 comutam dentro e fora dos entalhes 184 de páspara manter o contato de superfície constante entre o arranjogeralmente circular das pás deslizantes 116 e a formageralmente oval da superfície interna 37 dos estatores 2 e 4do invólucro.
Vedações da Câmara de Combustão
Para que o motor 1 funcione eficaz eeficientemente, a câmara de combustão 34 deve manter avedação entre o estator lateral 37, o rotor 183 e as pásdeslizantes 116, e as pás deslizantes e a superfície interna37 do invólucro do rotor 183 do estator do invólucro. Afigura 7 mostra as vedações 78 da câmara de combustãoutilizadas para isolar cada câmara de combustão individual 34e ajudar a manter as pressões do gás de combustão apropriadasem cada cavidade de combustão 34. As vedações 78 da câmara decombustão incluem as vedações axiais 102, as vedações de facede pá 111, e as vedações de pás divididas 79.
Vedações Axiais
As vedações axiais 102 mostradas nas figuras 3 e 7asseguram a vedação sem folga entre o rotor 183 e o estatorlateral 37 do invólucro. As vedações axiais 102 sãogeralmente segmentos em forma de arco. A vedação axial 102também assegura uma vedação sem folga entre o segmento devedação dividida de pá inferior 82 ao longo da superfície decontato 95 de vedação axial da vedação da pá e do rotor 183.A vedação axial 102 compreende uma seção de vedação axialcentral 103 e duas seções de extremidade de vedação axiais104 que são conectadas uma à outra ao longo da interface devedações axiais central e de extremidade 105 onde a seçãocentral axial 103 contém uma interface de lingüeta 106 e aseção de extremidade axial 104 contém uma interface de sulco107. A interface de vedações axiais central e de extremidade105 é angulada em relação à superfície de vedação dianteira.Isso permite que ambos o segmento central axial 103 e osegmento de extremidade axial 104 se movimentem livremente aolongo da interface 105 e ainda mantenham uma vedação contíguacom a superfície interna 37 do estator. As superfícies dainterface de lingüeta 106 do segmento central axial 103, ondeo sulco adjacente 107 do segmento de extremidade axial 104 seencontra, são revestidas com um lubrificante sólido 35 quecompreende óxidos para um lubrificante de alta temperatura edurabilidade para minimizar o atrito de deslizamento ao longoda interface de segmento axial central e de extremidade 105 eaumentar a velocidade de seu movimento de vedação.
A superfície superior 358 da vedação axial 102 éligeiramente afunilada à medida que segue de volta dasuperfície de vedação dianteira da vedação axial. Issopermite que os gases pressurizados da câmara de combustão 34sigam ao longo dessa superfície afunilada superior 3 58 paraajudar a impelir a vedação axial para fora, fazendo umcontato de vedação com a superfície interna 3 7 do estator doinvólucro.
As molas corrugadas 110 são localizadas atrás dosegmento axial central 103 da vedação axial 102. As molascorrugadas 110 são utilizadas inicialmente para aplicarpressão no segmento de vedação axial central 103, que aplicauma força de deslizamento ao longo da interface de vedaçãoaxial central e de extremidade 105 para forçar o segmento deextremidade de vedação axial 104 axialmente para fora deencontro à superfície interna 37 do estator do invólucro eradialmente de encontro à superfície inferior 95 do segmentode vedação de pá e a vedação de pá dividida inferior 82. Asmolas corrugadas 110 aplicam somente uma quantidade limitadade força para criar uma vedação inicial entre a vedação axialprincipal 102. As pressões do gás da combustão e da câmara 34são a força dominante que determina o seu desempenho devedação para equalizar as forças necessárias para a vedaçãocentral axial 103 e os segmentos de vedação de extremidade104 da vedação axial 102 manter as condições apropriadas devedação contra a superfície interna 37 do estator doinvólucro dos estatores internos 2 e 4 do invólucro.
Uma pequena tira de vedação axial 109 ficalocalizada em um sulco axial 108 da tira de vedação que segueatravés do comprimento total da face de vedação do segmentocentral axial 103 e das vedações de extremidade axiais 104. Atira de vedação axial 109 ajuda a vedar quaisquer gases dacâmara de combustão que passam através da borda de vedaçãoaxial superior acima do sulco de percurso 107 da vedaçãoaxial. A borda traseira superior da tira de vedação axial 109tem um pequeno chanfro 3 51 que segue por todo o comprimentoda tira de vedação axial 109 que irá ajudar a impelir a tirade vedação axial 109 para fora de encontro à superfícieinterna 37 do estator do invólucro. As superfícies de contatoda vedação axial 102 e da tira de vedação axial 109 sãorevestidas com um lubrificante sólido que compreende óxidospara a operação a alta temperatura e durabilidade.
O segmento central axial 103 e os segmentos deextremidade axiais 104 da vedação axial 103, da tira devedação 109 e da mola corrugada 110 são curvados paracombinar com o perfil do rotor 183.
Vedações da Face da Pá
A figura 8 mostra uma vista lateral em perspectivado sistema de vedação da câmara de combustão do sistema devedação de câmara de combustão 78 com uma tira de vedação deface de pá 113 explodida.
As vedações da face da pá 111 ficam localizadas napassagem 184 da pá do rotor para assegurar a vedação semfolga entre o rotor 183 e as pás deslizantes 116. As vedaçõesda face da pá 111 são geralmente em forma de U virado parabaixo semi-oval, que corresponde aproximadamente ao perfil deformato curvo das pontas das pás deslizantes 116. Desse modo,há dezesseis vedações 111 na realização preferida, umaadjacente a cada lado da face 349 da pá, das oito pásdeslizantes 116. As vedações da face da pá 111 têm umasuperfície superior ligeiramente afunilada 359 que segue rumoàs bordas traseiras das vedações 111. Isso permite que apressão do gás de câmara de combustão 34 ajude a impelir parafora as vedações da face da pá 111 para vedar desse modo deencontro à superfície 34 9 da face da pá.
A vedação da face da pá 111 também é impelida parafora por uma mola corrugada 114 posicionada no rebaixo 189 damola de vedação da face da pá do rotor. A vedação da face dapá 111 também contém uma tira de vedação 113 localizada nopequeno sulco 112 da tira de vedação que segue através detodo o comprimento da superfície de vedação da face da pá 111para ajudar a prover mais vedação ao longo da superfície 349da face da pá. A borda traseira superior da tira de vedaçãoda face da pá 113 tem um pequeno chanfro 3 52 que segue portodo o comprimento da tira de vedação da face da pá 113 queajuda a impelir a tira de vedação da face da pá 113 para forade encontro à superfície 349 da face da pá. A superfície devedação de contato da vedação da face da pá 111 e da tira devedação da face da pá 113 é revestida com um lubrificantesólido 35 que compreende óxidos de lubrificação para alubrificação a alta temperatura e durabilidade. Asextremidades da vedação da face da pá 115 se estendem parafora a 90 graus da vedação da face da pá 111 principal paraajudar na interface e na vedação através do segmento devedação axial 82 da pá dividida inferior, fazendo contato devedação com a superfície 95 e para encaixar sobre e ajudar asuportar a peça de extremidade 104 da vedação axial.
A vedação da face da pá 111, a tira 113 da vedaçãoda face da pá e a mola corrugada 114 da vedação da face da pásão geralmente em forma de U virado para baixo semi-oval, quecorresponde aproximadamente à forma das pontas de cada pádeslizante 116.
Vedações de Pás Divididas
Com referência às figuras 8 e 11, uma vedação de pádividida 79 é presa de maneira deslizável ao longo doperímetro exterior 350 de cada pá deslizante 116. As vedaçõesde pás divididas 79 asseguram a vedação sem folga entre aspás deslizantes 116 e a superfície interna 37 do estator dosestatores 2 e 4 do invólucro. As vedações de pás divididas 79são geralmente em forma de U virado para baixo semi-oval,similares na forma total, mas ligeiramente maior do que asvedações da face da pá 111. Cada vedação de pá dividida 7 9tem duas vedações de pá 80 que são imagens no espelho uma da%outra. Desse modo, há dezesseis vedações de pá 80 narealização preferida, duas para cada uma das oito pásdeslizantes 116. Utilizando duas vedações de pá 80 para cadapá deslizante 116, é obtido um desempenho de vedação duplo para a câmara de combustão 34 e as perdas de sopro da vedaçãode pá 80 são minimizadas. Isso também permite que duascâmaras de combustão 34 adjacentes a cada pá deslizante 116tenham as suas forças de vedação otimizadas e balanceadaspara requisitos específicos de vedação de cada câmara aodesempenho maximizado do motor 1 e minimizem o atrito e odesgaste excessivos.
Vedações de Pás Segmentadas
Com referência às figuras 11 a 18, cada uma dasduas vedações de pá 8 0 dentro de cada vedação de pá dividida87 comuta para diante e para trás no topo da pá deslizante116 para combinar com o perfil da superfície interna 3 7 dosestatores 2 e 4 do invólucro para manter condiçõesapropriadas de vedação. No entanto, devido a um perfiltérmico de motor bipolar com uma zona de admissão-compressãoconstantemente mais fresca e uma zona de combustão-expansãomais quente, o segmento de vedação de pá inferior 82 ou umaparte reta lateral de cada vedação de pá dividida 87 precisase expandir para fora para manter as condições apropriadas devedação ao longo do lado axial da pá deslizante 116. Paraexecutar isto, cada vedação de pá dividida 87 é segmentada emum segmento central superior 81 e dois segmentos inferioreslaterais 82. A seção central superior da vedação de pá temdois sulcos de interface base angulados enviesados acopláveis84 em cada extremidade. Cada um dos segmentos inferiores 82tem uma extensão de interface de lingüeta formada baseangulada inclinada acoplável 85. Os segmentos central devedação de pá superior 81 e dois segmentos inferiores 82 decada vedação de pá 80 são intercalados conjuntamente com umainterface de lingüeta e sulco base angulada inclinada 83.Essa interface de segmento de vedação de pá anguladainclinada 83 permite que os segmentos inferiores 82 deslizemligeiramente para dentro e para fora ao longo da interface devedação de pá angulada inclinada 83, vedando desse modo asuperfície interna 37 do estator ligeiramente se contraindo eexpandindo varrida para fora pela pá deslizante 116 enquantoela gira. Os canais de gás laterais 97 atrás do segmento devedação de pá inferior 82 utilizam a pressão de gás da câmarade combustão 34 para pressionar cada segmento de vedação depá inferior 82 de encontro à superfície interna 37 doestator. A segmentação das vedações de pá 80 não somenteajuda a melhorar o desempenho da vedação das pás deslizantes116 das variações no contorno da superfície interna 3 7 doestator, as vibrações da combustão, mas também melhora adurabilidade operacional da vedação de pá 80 devido aodesgaste. Devido ao fato que a superfície exterior dosegmento de vedação de pá inferior pode se desgastar devidoao atrito de deslizamento com a superfície 37 do estator doinvólucro interno, o segmento de vedação de pá inferior 82pode deslizar para fora ao longo da interface 83 do segmentode vedação de pá para continuar a fazer contato de vedaçãocom a superfície interna do estator do invólucro 37. Issoaumenta bastante a durabilidade operacional da vedação de páe reduz o potencial para falha de vedação.
Ponta de Vedação de Pá de Nariz ArrebitadoContornada
Com referência às figuras 9 e 14, a ponta 80 davedação de pá inclui uma ponta de nariz arrebitado 90 queforma uma ponta arredondada contornada pequena que podedeslizar suavamente através do perfil da superfície internado estator do invólucro. A pequena ponta de nariz arrebitado 90 é mais concentrada para minimizar o contato de superfíciede vedação excessivo. Durante a combustão, as grandes forçasde tensão e de vibração são criadas. No entanto, a vedação denariz arrebitado pode ser vibrada fora da superfície internado estator do invólucro. Essa ação pode resultar em danos de marca de vibração à superfície interna 37 do estator doinvólucro. No entanto, quando se tem a vedação de narizarrebitado 90 ligeiramente mais larga, as forças de impactosão distribuídas sobre uma área de superfície ligeiramentemaior e tem menos probabilidade de resultar em danos de marca de vibração. 0 contorno curvo da ponta de nariz arrebitado 90faz um bom contato com os ângulos variáveis da superfícieinterna 37 do estator do invólucro, enquanto as pásdeslizantes 116 e o rotor 183 revolvem em torno dos estatoresinternos 2 e 4 do invólucro. Isso também distribui o ponto de vedação de contato através da superfície contornada curva daponta de nariz arrebitado 90, o que ajuda a estender adurabilidade operacional da vedação de pá 8 0 e a minimizar afalha de vedação. A ponta da vedação de nariz arrebitado 90curva em torno do perfil central superior do segmento devedação de pá central 81 e da vedação de pá 8 0 e transitapara os lados externos 92 da vedação de pá ao longo da seçãoinferior de vedação de pã 82 da vedação de pá 80. A vedação lateral de nariz arrebitado 92 propicia uma boa vedação axialdo segmento inferior 82 da vedação de pá e da superfícieinterna lateral 3 7 do estator do invólucro 2 e 4 do estator.Ela também permite que a vedação de pá 80 forme uma interfacede vedação com a vedação axial 102 e a vedação de face de pá 111. A superfície de face de segmento de vedação de páinferior plana 95 forma uma superfície de interface decontato plana com os segmentos de extremidade de vedaçãoaxiais 104 e as extensões de interface de vedação de face depá 115. Para impedir que os gases sejam soprados pela ponta de vedação de nariz arrebitado 90 e sigam entre as duasvedações de pá 8 0 para não irem para as seções internas dorotor 183, a superfície de vedação de nariz arrebitado irácontinuar a enrolar em torno da borda inferior 93 dasvedações de pá 80. Então a superfície 90 da vedação de nariz arrebitado também enrola de volta ao longo da borda interna94 da vedação de pá onde as duas vedações de pá 8 0 seencontram e deslizam em conjunto. Essa borda interna curta 94da vedação de nariz arrebitado é suficientemente longa demodo que, quando as vedações de pá 80 comutam, elas ainda se sobrepõem uma à outra para impedir que quaisquer gasesinternos de vedação de pã escapem para fora das aberturas nofundo das vedações de pá 80. A água do sistema derefrigeração ativo e as injeções de água migram entre aspontas 90 da vedação de nariz arrebitado e ajudam a obter a lubrificação de deslizamento para as vedações de narizarrebitado e as superfícies internas 2 e 4 do estator doinvólucro. Uma parte da água também é convertida em vapor queenche e pressuriza o espaço entre as duas vedações de narizarrebitado 90. Isso ajuda a impedir o sopro entre as câmarasde combustão 34 adjacentes.As pontas da vedação de pá superior de narizarrebitado 90, as bordas laterais 92, as bordas inferiores93, as bordas internas 94, e as superfícies de face planas 95das vedações de pá 8 0 são revestidas com um lubrificantesólido 35 que compreende óxidos para a lubrificação a altatemperatura e durabilidade.Impulsão do Gás da Vedação de PáCom referência à figura 14, durante a funcionamentodo motor 1, os gases de combustão na câmara de combustão 34tendem a passar para as aberturas de gás 355 entre asvedações de pá 80 e a superfície interna 37 do estator,forçando as vedações de pá 8 0 a se afastar da superfícieinterna 37, comprometendo desse modo a vedação das câmaras decombustão 34. Para se opôr eficazmente a essas forças decombustão muito intensas, cada vedação de pá 80 épreferivelmente impelida por gás para a utilização rápida dosgases de combustão para equalizar as forças que separam asvedações de pá 8 0 da superfície interna 3 7 do estator. Narealização preferida, essa impulsão pelo gás é obtida de duasmaneiras, mediante o emprego de uma ponta estendida 91 davedação de pá com uma superfície angular 256 e o fundo 257, emediante o emprego das passagens de gás de vedação de pá 96das vedações de pá 80.Ponta Estendida Angulada da Vedação de PáCom referência outra vez à figura 14, o primeirométodo de impulsão de gás para se opôr às forças do gás nasaberturas de gás 355 utiliza uma ponta estendida 91 davedação de pá com uma superfície lateral exterior angular 356e a superfície inferior 357 em cada vedação de pá 80. Oslados externos angulados 3 56 aumentam a largura de cadavedação de pá 80 quando uma se move mais perto da superfícieinterna 3 7 do estator. As pontas estendidas 91 da vedação depá, os lados externos angulados 356 e a superfície inferior357 formam desse modo áreas de superfície que são anguladaspara fora, de maneira tal que os gases de combustão emexpansão tendem a empurrar as vedações de pá 8 0 para asuperfície interna de estator 37 dos estatores 2 e 4, dessemodo vedando cada câmara de combustão 34 mais eficazmente.
Um revestimento de barreira térmica (TBC) 36 éaplicado às superfícies superiores da ponta estendida 91 de vedação de pá e aos lados externos angulados 356 das vedaçõesde pá 8 0 para minimizar as tensões e deformações térmicas davedação de pá dividida 79, de modo a melhorar o desempenho devedação da vedação de pá dividida 79 com a superfície interna3 7 do estator do invólucro e estende a sua operação,durabilidade e vida útil.
Passagens de Gás da Vedação de Pá
Com referência ainda à figura 14, o segundo métodode impulsão de gás para se opôr às forças do gás de combustãonas aberturas de gás 355 consiste no uso das passagens de gás 96. Múltiplas passagens de gás 96 perfuram cada vedação de pá8 0 da superfície angulada 3 56 da vedação de pá no local ondea vedação de pá 8 0 toca na superfície interna 3 54 da vedaçãode pá acima da nervura de suporte 118 da pá deslizante 116.As passages de gás 96 suportam a nervura 118 da pá deslizante116, criando desse modo uma superfície para que os gases decombustão impulsionem a vedação de pá 80 para cima para asuperfície interna 37 do estator, e vedando desse modo acâmara de combustão 34 mais eficazmente. As passagens de gás96 são distribuídas ao longo de toda a seção central curva da vedação de pá 81 das vedações de pá 8 0 tal como mostrado nasfiguras 11 a 13. Qualquer um ou ambos desses métodos deimpulsão de gás podem ser utilizados.
Os canais de gás axiais 97 cortam nas vedações depá 80 para dirigir os gases de combustão através do topo parao lado das nervuras de suporte 118 da pá atrás do segmentoinferior de vedação de pá 82 da pá deslizante 116. Isso forçao segmento inferior de vedação de pá 82 para fora de encontroao lado da superfície interna 37 do estator do invólucro,fazendo um contato de vedação mais apertado entre as vedaçõesde pá 82 da pá deslizante 116 e a superfície interna deestator 37 dos estatores 2 e 4 do invólucro. Esse contato devedação mais apertada ajuda a minimizar os vazamentos do gásde combustão através das vedações de pá divididas 87. Eletambém cria um pouco de força de atrito que ajuda a reduzir omovimento abrupto das vedações de pá divididas 87 devido aoselevados surtos de energia rápidos dos gases da combustão.
Um benefício do uso das vedações de pá divididas 87com as passagens de gás 96 e os canais de gás laterais 97 éque elas não somente propiciam um desempenho de vedaçãosuperior, mas permitem que cada vedação de pá 80 dentro deuma vedação de pá dividida 87 seja isolada para cada câmarade combustão 34 adjacente e crie uma força de vedação baseadaem condições de pressão individuais dessa câmara de combustão34. Desse modo, cada uma das câmaras de combustão anterior eposterior 34 das pás deslizantes 116 pode ter requisitos depressão e de vedação diferentes, e as vedações de pádivididas 87 com as passagens de gás 96 e os canais de gáslaterais 97 ajustam automaticamente as forças de vedação paracombinar esses requisitos de pressão e de vedação. Obalanceamento das forças de vedação da câmara com pressões dogás da câmara de combustão 34 assegura que somente uma forçade vedação apenas suficiente será aplicada contra asuperfície interna 37 do estator do invólucro para vedarcorretamente a câmara de combustão 34, mas não uma força devedação em demasia para resultar em um atrito de vedaçãoexcessivo que pode reduzir o potencial de desempenho do motor1 e aumentar o desgaste da vedação de pá 80 e da superfície37 do estator do invólucro. As passagens de gás 96 e oscanais de gás axiais 97 do gás da vedação de pá 80 irãoajudar a absorver e compensar as forças de ignição dacombustão intensas que poderiam resultar em marcas devibração na superfície interna 37 do estator do invólucro quetambém poderia danificar as vedações de pá 80. A impulsão dogás das vedações de pá 80 ajuda a otimizar o desempenho devedação da câmara de combustão 34 com operação deslizantesuave que estende a durabilidade da vedação de pá 80 e dasuperfície interna 37 de estatores de invólucro dos estatores2 e 4 do invólucro.
Ação de Comutação da Vedação de Pá
Em operação, as duas vedações de pá 80 em cadavedação de pá dividida 79 deslizam uma contra a outra em ummovimento alternado de uma em relação à outra, enquantocomutam para dentro e para fora lateralmente em relação aorotor 183 dentro do plano do rotor geralmente em forma dedisco 183. Essa ação de comutação complementa a ação decomutação das próprias pás deslizantes 116, conferindo àcâmara de combustão 34 uma capacidade de vedação adicional aocombinar melhor o perfil geométrico da superfície interna 37.
Rolamentos de Roletes de Pás Divididas
A figura 15 mostra o conjunto de pás deslizantes116 com as vedações de pá 80 da vedação de pá dividida 79explodidas, mostrando desse modo o conjunto de vedações de páinterno 351 e o conjunto de vedações de pá externo 352. Paraajudar a facilitar a ação de comutação das pás 80 da vedaçãode pá dividida 79, um conjunto de rolamentos interno devedações de pá 351 e um conjunto de rolamento externo devedações de pá 352 são utilizados. Para o rolamento interno,o conjunto 351 compreende rolamentos de roletes pequenos 98que ficam localizados nos canais de rolamentos de roletesinternos de vedação de pá 99 encaixados nas vedações de pádivididas 79 ao longo da superfície interna 353 de vedação depá onde as duas vedações de pá 8 0 em cada vedação de pádividida 7 9 se emcontram e comutam conjuntamente. O conjunto de rolamentos externo de vedação de pá 352 compreenderolamentos de roletes pequenos 100 que são menores do que orolamento de roletes interno 98, e são posicionados noscanais de rolamentos externos de vedação de pá nas vedaçõesde pá divididas 79 ao longo da superfície externa 354 davedação de pá que faz contato com a superfície de sulco de páinterna 117 da pá deslizante 116.
A localização dos rolamentos de roletes internos 98e dos canais internos de rolamentos de roletes 99 ficadeslocada dos rolamentos de roletes externos 100 e dos canaisexternos de rolamentos de roletes 101 na vedação de pá 80 demodo a não enfraquecer a resistência estrutural da vedação depá 80.
As superfícies internas de vedação de pá 353 dasvedações de pá 80 são revestidas com um lubrificante sólido3 5 que compreende óxidos para a lubrificação a altastemperaturas e durabilidade. 0 lubrificante sólido 35 tambémajuda com a ação de comutação das vedações de pá 8 0 aoreduzir o atrito ao longo de suas superfícies de contatointernas de vedação de pá 353. O lubrificante sólido 35 que compreende óxidos também é aplicado à superfície do lado desaída das nervuras de suporte de vedação de pá dividida 118da pá deslizante 116 para reduzir ainda mais o atrito decomutação entre as vedações de pá 80 e a pá deslizante 116.
Nervuras de Suporte de Vedação de Pá
Tal como mostrado nas figuras 14, 15 e 16, duasnervuras de suporte de vedação de pá 118, separadas por umsulco de vedação de pá dividida 117, ficam localizadas aolongo do perímetro externo 350 de cada pá deslizante 116. Asnervuras de suporte 118 seguem por todo o comprimento doperímetro exterior em forma de U semi-oval alongado 350 decada pá deslizante 116, ajudando a manter cada vedação de pádividida 7 9 presa de maneira deslizável ao longo do perímetroexterior 350 de cada pá deslizante 116. Sem as nervuras desuporte 118, a vedação de pá dividida 79 deve tender a sairda posição enquanto é varrida ao longo da superfície interna37 do estator dos invólucros 2 e 4 do estator.
Sulco de Vedação de Pá e Vedações de Mola de
Nervura
Com referência às figuras 22, 24 e 27, em operação,a borda inferior do segmento inferior de vedação de pá 82 dasvedações de pá 8 0 deve ser fechada para impedir que quaisquergases de combustão localizados debaixo das vedações de pá 80 no sulco de pá dividida 117 e no topo das nervuras de vedaçãode pá 118 penetrem mais profundamente no motor 1. Portanto, aborda interna inferior de um segmento inferior de vedação depá 82 contém uma vedação de mola 86 que é encaixada no canalde rebaixo de vedação de mola 87. A vedação de mola 86 pressiona para dentro na direção da pá deslizante 116 paraajudar a vedar o sulco de fundo de pá dividida 117. Asuperfície de vedação anterior da vedação de mola de sulco depá 86 é revestida com um lubrificante sólido 35 quecompreende óxidos para a lubrificação a altas temperaturas edurabilidade. As nervuras de suporte inferiores de vedação depá dll8 da pá deslizante 116 são vedadas pelas vedações demola de nervura 119 encaixados nos rebaixos de mola denervura 12 0 posicionados perto do fundo das nervuras desuporte de vedação de pá 118. A vedação de mola de nervura119 é empurrada para fora da vedação de nervura de pá 118 deencontro à superfície interna da vedação de pá inferior 82,vedando o canal de gás axial 97 para impedir que os gases decombustão do canal de gás 97 passem para fora do fundo davedação de pá inferior 82 e para as seções internas do rotor183. A superfície de vedação da vedação de mola de nervura119 também é revestida com um lubrificante sólido 35 quecompreende óxidos para a operação a altas temperaturas edurabilidade.Passagem de Dreno de ÁguaCom referência à figura 18, a borda inferior daspás deslizantes 8 0 da vedação de pá dividida 7 9 é angulada devolta para essa pá deslizante 116. Isso ajuda a assegurar queas vedações de pá deslizantes 80 permaneçam assentadas na pádeslizante 116 e não se estendam para fora do topo da pádeslizante 116. Isso também cria uma passagem de dreno de 125água onde uma pequena quantidade de água deionizada 320 daárea de refrigeração de rotor interno e pá 361 do sistema derefrigeração ativo 362 pode ficar debaixo do fundo dasvedações de pá 8 0 ao longo das nervuras de suporte de pá 118até atingir a vedação de mola de nervura de pá 119 que veda ogás de combustão na superfície superior e a água deionizada320 do fundo. A água deionizada 320 do sistema derefrigeração ativo 3 62 dentro da passagem de dreno de água125 também ajuda a amortecer os choques e a vibração nasvedações de pá 8 0 das vedações de pá divididas 79 das forçasde combustão, o contato de deslizamento com a superfícieinterna 3 7 do estator do invólucro dos estatores 2 e 4 doinvólucro, e enquanto as vedações de pá comutam para diante epara trás. Isso resulta em uma operação mais suave do motor emelhora o desempenho de vedação e a durabilidade da vedaçãode pá 80.Lubrificantes SólidosCom referência às figuras 8 a 28, lubrificantessólidos baseados em materiais de óxidos são aplicados àssuperfícies de contato de carga de todas as vedações 78 dacâmara de combustão. Isso ajuda a reduzir o atrito entretodas as peças móveis, reduzindo desse modo o acúmulo decalor. Também provê um sistema de lubrificação que não semistura nem contamina a reação de combustão dentro da câmarade combustão 34. Óxidos binários especiais e o revestimentode lubrificante Superhard Nanocomposite (SHNC) que está sendodeselvolvido no Argonne National Laboratory podem serutilizados para essa aplicação. Preferivelmente, podem serutilizados lubrificantes sólidos de óxidos do tipo óxidosaspergidos por plasma P5304 que têm uma faixa de operaçãomáxima de 900 graus Celsius.
Estrutura de Pá Deslizante
Com referência às figuras 18 a 27, a pá deslizante116 é geralmente em forma de U virado para baixo semi-oval,similar na forma total ao perfil de geometria da superfícieinterna de estator de invólucro 37 dos estatores internos 2 e3 do invólucro. A pá deslizante tem um sulco de pá dividida
117 para prender as pás de vedação 80 da vedação de pádividida 7 9 e as nervuras de suporte de vedação de pá 118para ajudar a impedir que as vedações de pá 8 0 da vedação depá dividida 79 fiquem tortuosas e/ou se deformem fora daposição apropriada de contato de vedação com a superfícieinterna 37 de estator de invólucro 37 dos estatores 2 e 4 doinvólucro.
Seção Central em Forma de U virado para baixo
Com referência à figura 18, a seção em forma de Uvirado para baixo ou invertido central 360 da pá deslizante116 é destacada para iluminar a massa de material da pádeslizante. Enquanto a pá deslizante 116 revolve em torno dasuperfície interna 37 do estator do invólucro, o peso damassa da pá deslizante pode exercer uma força centrífugaconsiderável nas vedações de pá divididas 79 e na superfícieinterna 3 7 do estator do invólucro que pode resultar emforças de atrito excessivas, resultando em um menordesempenho do motor 1, deformação da pá deslizante 116 edesgaste da vedação de pá dividida 78. A remoção dessa seçãoem forma de U virado para baixo central 360 da pá deslizante116 reduz bastante o pesso de massa desnecessário da pádeslizante 116 peso maciço e as forças de atrito excessivaspara melhorar o desempenho do motor 1, a durabilidade da pá116 e o desempenho de vedação e durabilidade da vedação de pádividida 78. Para assegurar que a estrutura da pá deslizante116 não deforme devido à remoção da grande seção em forma deU invertido 360, pequenas barras de suporte verticais 121 ehorizontais 122 são colocadas através da abertura em forma deU invertido 360 da estrutura de pá deslizante 116. A barra desuporte horizontal 122 da pá deslizante 116 tem múltiplosfuros 123 perfurados através sua superfície para reduzir opeso de massa da estrutura de suporte horizontal 123 e tambémpara permitir o movimento livre da água deionizada 320 daárea do rotor interno e da pá deslizante 361 do sistema derefrigeração de água ativo 362. As superfícies de extremidadeinferior 126 da pá deslizante são anguladas ou inclinadas docentro da pá deslizante 116 para fora rumo aos invólucroslaterais 2 e 4 do estator, o que permite que a águadeionizada 320 do sistema de refrigeração ativo 362 dentro docentro do rotor 183 seja desviada para fora para os rebaixosde retorno de água laterais 44 do invólucro internolocalizados em ambos os lados dos estatores internosinferiores 2 do invólucro e então rumo ao tanque dearmazenagem de água quente 300.
Revestimento de Barreira Térmica
Com referência às figuras 18 a 28, um revestimentode barreira térmica (TBC) 36 é aplicado às faces dianteira etraseira 349 das pás deslizantes 116. O TBC 36 protege as pásdeslizantes contra as altas temperaturas do gás de combustãoque provém da câmara de combustão 34 que podem danificar ouamolecer as pás deslizantes 116 e resultar em deformaçõestérmicas. As deformações térmicas das pás deslizantes 116podem ficar ainda mais intensas devido às forças de combustãoda câmara de combustão 34 e do contato da pá deslizante com asuperfície interna de estator de invólucro 3 7 dos estatores 2e 4 do invólucro. Isso pode fazer com que as vedações de pá80 fiquem desalinhadas com a superfície interna 37 doinvólucro e cause os danos às vedações de pá 80 e/ou àsuperfície interna 3 7 do estator do invólucro, ou falha de vedação. O TBC 3 6 ajuda a proteger a pá deslizante 116 dasaltas temperaturas de combustão que podem resultar emdeformações térmicas. Isso ajuda melhorar a vedação dasvedações de pá 8 0 da pá deslizante 116 e o desempenho devedação da vedação de pá dividida 7 9 da câmara de combustão34 ao longo da superfície interna de estator de invólucro 3 7dos estatores 2 e 4 do invólucro.
Os revestimentos de barreira térmica 3 6 tambémajudam a impedir a oxidação do material do substrato. Osrevestimentos de barreira térmica de baixa condutividade térmica feitos de zircônio estabilizado com ítrio (YSZ)dopado com óxidos adicionais que são escolhidos para criarestruturas de retícula termodinamicamente estáveis altamentedefletivas com faixas costuradas de tamanhos de aglomeradosde defeitos adaptados para reduzir a condutividade térmica e para melhorar a aderência de ligação com a superfície dorotor. O TBC de YSZ de aglomerado de defeitos tem umacondutividade térmica de 1,55 a 1,65 watts por metro graucentígrado entre 400 e 1.400 graus centígrados.
Canal de Tubulação de Calor
Com referência às figuras 18 a 27, cada uma das pásdeslizantes 116 contém um canal interno de tubulação de calor127 que tem uma forma de U invertido e é similar ao perímetro350 da pá deslizante e localizado imediatamente sob o sulco117 da vedação de pá. 0 canal interno 127 da tubulação decalor da pá é ligeiramente preenchido com água como fluido detrabalho que transfere o calor da área 129 do evaporador datubulação de calor da pá em torno do perímetro 350 da pádeslizante ao condensador interno 130 da tubulação de calorda pá. Ao permitir que a água de trabalho flua para mudarcontinuamente de um líquido em um gás e então de volta em umlíquido permite outra vez que grandes quantidades de calorsejam transferidas a velocidades sônicas. 0 canal 127 datubulação de calor da pá opera entre 24 e 202 grauscentígrados, ou 75 e 397 graus Fahrenheit, e quanto maior adiferença da temperatura entre a área 129 e o condensadorinterno 130 do evaporador da tubulação de calor da pá maisrápida a velocidade de transferência de calor.
A área do evaporador da tubulação de calor ajuda aabsorver e transferir o calor da câmara de combustão 34 queimpacta o perímetro de pá deslizante 350 da pá deslizante116, os vedações de pá 80 das vedações de pá divididas 79, asnervuras 118 da vedação de pá, e o sulco de vedação de pádividida 117. Também ajuda a transferir o calor que passaatravés do TBC 36 ao longo das superfícies de faces dianteirae traseira 349 das pás deslizantesll6. 0 calor que étransferido desses componentes ajuda a impedir danos térmicose deformações que podem danificar a pá deslizante 116 e asvedações de pá divididas 78, a superfície interna 37 doestator do invólucro, e resultam em falha na vedação doscomponentes.
Durante a operação do canal 127 da tubulação decalor da pá, o calor da câmara de combustão 34 é absorvidopela área 129 do evaporador da câmara da tubulação de calorao longo do topo da seção de perímetro curva de pá 350 da pádeslizante 116 onde o calor das superfícies de face dianteirae traseira 349 da pá deslizante 116, das vedações de pádivididas 79, das nervuras de suporte de pá 118, e do sulcode vedação de pá dividida 117 é transferido para o canal 127da tubulação de calor de modo que o fluido de trabalho deágua muda de um líquido a um gás ao longo da superfície daárea 129 do evaporador da tubulação de calor da pá. O vaporde gás aquecido é transferido através do canal da tubulaçãode calor da pá a um dos dois condensadores internos 126localizados nos cantos inferiores da pá deslizante 116 onde ocalor do gás é transferido ao condensador interno datubulação de calor e o gás muda de fase de volta à água e écirculada de volta à área 129 do evaporador da tubulação decalor. O calor no condensador interno da tubulação de calorda pá é transferido pela condução a um condensador exteriorda tubulação de calor da pá onde transfere o calor pelacondução à água deionizada 320 que é aspergida na área 361 dorotor interno e da pá do sistema de refrigeração ativo 362. Aágua aquecida 320 é coletada em um canal de retorno de água44 do invólucro interno 44 e circulada através da tubulaçãode retorno 326 do invólucro interno e da pá e para o tanquede armazenagem de água quente 300.
A água deionizada 320 é o material de trabalhopreferido para dentro do canal 127 da tubulação de calor dapá. As tubulações de calor são operadas tipicamente medianteo emprego da gravidade ou um sistema de absorção. No sistemada gravidade, o calor é absorvido no evaporador do canal datubulação de calor da pá inferior, fazendo com que o materialde trabalho interno mude de um sólido ou um líquido em umvapor de gás que se eleva até o condensador superior do canalda tubulação de calor da pá pela convecção para desse modotransferir e liberar o seu calor. No entanto, na pádeslizante 116 da presente invenção, o canal 127 da tubulaçaode calor da pá está girando no rotor 183, o que gera intensasforças centrífugas que criam elevadas G-forças que invertem adireção de operação da gravidade de transferência de calor nocanal 127 da tubulação de calor da pá de modo que a direçãoideal de transferência de calor possa ocorrer do perímetroexterior ou das superfícies superiores 350 da pá deslizante116 ao longo da área 129 do evaporador da tubulação de calorda pá e para as extremidades inferiores laterais internas dapá deslizante 116 para os condensadores internos 13 0 do canalda tubulação de calor da pá que também é rumo ao centro dorotor 183 acima do eixo motor 18.
O canal 127 da tubulação de calor da pá é envolvidoem torno da superfície 349 do perímetro da pá deslizante 116onde intensas forças da combustão e de contato da superfíciecom a superfície interna 3 7 do estator podem resultar emtensões térmicas e mecânicas ao longo dessa superfície 349 doperímetro. O canal da tubulação de calor da pá ajuda acontrolar as tensões térmicas ao refrigerar a pá deslizante116, mas também pressuriza o canal 127 da tubulação de calorda pá para adicionar força estrutural à pá deslizante 116.Enquanto a água dentro da tubulação de calor da pá éaquecida, ela muda seu estado de fase em um gás a uma pressãomais alta, o que eleva a pressão interna do canal 127 datubulação de calor da pá para melhor combinar com as pressõesda câmara de combustão exterior 34. Isso permite que massaadicional seja reduzida ainda mais da pá deslizante 116 pelainclusão do canal da tubulação de calor da pá sem afrouxarnenhuma integridade estrutural.
Condensadores Internos e Externo do Canal da
Tubulação de Calor da Pá
Com referência à figura 27, o condensador interno130 do canal da pá é construído preferivelmente de materiaisaltamente condutores de calor, tal como o alumínio, quetambém é resistente à oxidação da água e do hidrogênio e éabrasado nas extremidades dos canais da tubulação de calor dapá para vedar e envolver completamente o sistema 127 do canalda tubulação de calor da pá. O condensador interno 130 docanal da pá transfere o calor ao condensador externo 132 datubulação de calor da pá pela condução. A superfície de facedianteira do condensador externo 132 do canal da tubulação decalor da pá é coberta com nervuras e sulcos angulados 134. Ocalor é transferido então para a água deionizada 320 dosistema de refrigeração ativo 362.
O condensador externo do canal da tubulação decalor da pá também é preferivelmente construído de materialaltamente condutor, tal como o alumínio, que é abrasado àseção 131 da nervura e do sulco do condensador interno datubulação de calor da pá. A superfície inferior docondensador exterior 132 da pá é angulada ou inclinada parafora para os lados dos estatores internos 2 e 4 do invólucro.Isso ajuda a desviar a água deionizada 320 do sistema derefrigeração ativo 362 que fica dentro da seção centralinterna do rotor 183 para ser desviada para ambos os ladosdos estatores internos 2 e 4 para ser coletada pelos rebaixosde retorno de água 44 do invólucro localizados nos estatoresinternos inferiores 2 do invólucro. Essa superfície anguladainferior do condensador externo da tubulação de calor da pácombina com a superfície angulada inferior 126 da pádeslizante 116 de modo que a água deionizada 320 possa serdesviada suavemente através de ambas as superfíciescontiguamente aos dois estatores internos laterais 2 e 4 doinvólucro.
Tubo de Absorção/Congelamento Poroso de Canal daTubulação de Calor da Pá
Com referência outra vez à figura 27, dentro docanal 127 da tubulação de calor da pá é colocado um tubo deabrosção/congelamento poroso 128 que é enrolado em torno detodo o comprimento para o canal 127 da tubulação de calor dapá de um condensador interno 13 0 da tubulação de calor aooutro condensador 13 0 da tubulação de calor. O tubo deabrosção/congelamento poroso 128 é feito de malha de açoinoxidável ou preferivelmente de ligas de metais de forma(SMA) feitas de liga de cobre, zinco e alumínio (CuZnAl) quesão trançadas umas nas outras e abrasadas ou soldadas porpontos em uma forma de tubo. Uma vez que o canal 127 datubulação de calor da pá é completamente vedado com fluido detrabalho de água em seu interior, ele é suscetível aos danosde expansão por congelamento da água em tempos frios quando omotor 1 é exposto às temperaturas de 32 graus F e maisbaixas. Para se opôr à expansão pelo congelamento da água, otubo poroso isola parte do fluido de trabalho de água dentrodo centro do tubo de absorção/congelamento poroso 128. Quandofluido de trabalho começa a congelar e se expandir, o fluidode trabalho de água não congelado no centro do tubo deabsorção/congelamento poroso é absorvido ao longo do tubo deabsorção/congelamento poroso 128. Isso permite que o fluidode trabalho de água se expanda ao implodir para dentro aoinvés de explodir para fora, e elimina as pressões daexpansão que poderiam resultar em danos ao canal da tubulaçãode calor da pá 127 ou à pá deslizante 116. Utilizando um SMApara o tubo de absorção/congelamento poroso 128, a seçãoinferior do tubo de absorção/congelamento poroso 12 8 pode serdeformada enquanto o fluido de trabalho de água se expande eimplode o tubo de absorção/congelamento poroso 127. Uma vezque temperatura da câmara 127 da tubulação de calor da pá seeleva até aproximadamente 32 graus F, e o fluido de trabalhomuda de fase de gelo de volta em um líquido, o tubo deabsorção/congelamento poroso retorna de volta à sua formaoriginal.
Quando o rotor 183 está em uma posição parada, aspás deslizantes 116 são orientadas em vários ângulos queempoçam o fluido de trablaho de água em um de dois locais. Oprimeiro é ao longo dos dois condensadores internosinferiores 130 da tubulação de calor da pã e o outro é aolongo da superfície da área 129 do evaporador da tubulação decalor. Com o tubo de absorção/congelamento poroso 129enrolado em torno de todo o comprimento do canal 127 datubulação de calor da pá, as extremidades do tubo deabsorção/congelamento poroso controlam qualquer fluido detrabalho de congelamento que é empoçado pelos dois condensadores internos da tubulação de calor da pá. Quando omaterial poroso enrola em torno do canal 127 da tubulação decalor da pá, ele faz contato direto com a superfície superiorou externa do meio da área 129 do evaporador da tubulação decalor. Isso controla qualquer fluido de trabalho de congelamento que empoçar ao longo da área 129 do evaporadorda tubulação de calor para ser absorvido em duas direções docentro do tubo absorção/congelamento poroso 128 para as duasextremidades do tubo absorção/congelamento poroso 12 8. Issopermite que a água do fluido de trabalho empoçada em qualquer ângulo de orientação no rotor 183 seja controlada pelo tuboabsorção/congelamento poroso 128.
Sistema de Comutação de Correia de PáCom referência às figuras 18, 25, 27, e 29, a seçãoinferior na abertura em forma de U invertido de pá deslizante 116 contém um sistema de barra de comutação de correia de pá363 que pode ser um único de barra de comutação de correiasimples 142 para uma única correia de pã central 137 dosistema de correias de pá 136, ou um sistema de barras decomutação de correias duplas 14 3 para duas correias de pá externas 138 do sistema de correias de pá 136. Os sistemas debarras de comutação simples 142 e duplas 143 conectam ascorreias de pás simples 137 e duplas 138 do sistema decorreia de pá 136 às pás deslizantes. A ação de comutação dossistemas de barras de comutação simples 142 e duplas 143confere ao sistema de correias de pá 136 uma faixa mais largade extensão e retração de correia 142 e correias duplas 143para melhor combinar com a forma oval distorcida geométricainterna do perfil interno 37 da superfície do invólucro dosestatores 2 e 4 do invólucro. O sistema de barra de comutaçãode correia de pá 363 compreende uma haste de correia desuporte central 145, a qual prende um conjunto simples ou umconjunto duplo de elos de comutação de correia 147 atravésdos furos de barra de comutação centrais 144. Os elos decomutação mantêm duas barras de correia menores 14 6 da páunidas aos elos de comutação 147 através dos furos 14 8 debarra de correia de pá localizados nas extremidades de cadaum dos elos de barra de comutação 147. Uma bucha de barra decomutação 149 desliza sobre as barras de correia de pá 146. Abucha de barra de metal 149, ao invés das interfaces decircuito de correia 367 das correias de pá simples 137 eduplas 138, leva a maior parte do desgaste do movimento decomutação. Os furos de barras de comutação centrais 144 e asbarras de correia de pá menores 146 são revestidos com um
lubrificante sólido, que compreende preferivelmente umlubrificante de carbono do tipo carbono quase sem atrito oudiamante para melhorar ainda mais a ação de comutação a altavelocidade e para reduzir o desgaste dos elos de correia depá 147 e o movimento de rotação das buchas de barra de pá demetal 148.
A fixação de segmentos de correias de pás simples140 e duplas 141 às buchas de barra de correia de pá 148 daspás deslizantes alternadas 116 une umas às outras para criarum sistema de correia de circuito fechado de correias de pássimples 137 ou duplas 13 8 para ajudar a controlar as posiçõesdas pás deslizantes 116 enquanto elas giram com o rotor 183dentro da superfície interna 37 do estator. Os sistemas decomutação de correias de pás simples 142 e duplas 143permitem que as extremidades dos segmentos de correias de pássejam conectadas como um sistema de correia contínua semrequerer que a correia seja construída apenas como umsegmento da correia. Isso deve requerer que as correias de pásimples 137 e duplas 138 façam uma curvatura muito apertadadebaixo de cada pá deslizante 116 dentro da passagem estreita184 da pá do rotor que poderia resultar em tensão e rupturada correia.
Sistema de Ajuste de Tensão de Correia de Pá
Com referência outra vez às figuras 18, 27 e 29,para manter a tensão apropriada em qualquer uma das correiasde pá simples 13 7 ou duplas 13 8 do sistema de correias de pá13 6, as seções laterais inferiores na abertura em forma de U invertido interna 360 da pá deslizante 116 contêm um sistemade ajuste de tensão de correia de pá 150 que pode ajustar aposição da haste principal da correia, e desse modo a tensãodas correias de pá simples 136 ou duplas 138 conectadas. Ahaste principal 14 5 da correia da pá é conectada a dois retentores da haste da correia da pá de suporte deextremidade 151 através dos furos 152 da haste da correia dapá de suporte. Os dois retentores 151 da haste da correia dapá são assentados no fundo dos canais de ajuste da tensão dacorreia da pá posicionados em ambos os lados da abertura emforma de U invertido central inferior interna 3 60 da pádeslizante 116. Dois parafusos de ajuste de tensão 153 sãoinseridos através dos furos de parafuso de ajuste de tensão154 no fundo da pá deslizante 116, da haste da correia da pá,e dos retentores 151 da haste da correia da pá deextremidade. Os parafusos de ajuste de tensão de pá 155 giramlivremente nos furos de parafuso não roscados 154 da pádeslizante 116, mas utilizam os furos de parafuso roscados154 na haste 14 5 da correia da pá e nos retentores 151 dahaste da correia da pá de extremidade para ajustar a suaposição em cima e em baixo dentro do canal 124 de ajuste datensão da correia da pá. Uma vez que a tensão da correiaapropriada tenha sido ajustada, o parafuso de ajuste detensão 153 é travado no lugar com uma contraporca 155 doparafuso de tensão. Um sistema de ajuste da tensão da correiada pá alternativo seria o uso de conjuntos diferentes deretentores 151 da haste da correia da pá de extremidade quetêm posições diferentes de tensão da haste 145 da correia dapá. Calços pequenos podem ser colocados sob o retentor 151 dahaste da correia para travar ainda mais a tensão no lugar.
Sistemas Anti-Centrifugos de Pá
Sistema de Correia de Pá
Com referência à figura 29, o sistema de correiasde pá anti-centrífugas 136 propicia a capacidade de girar emtorno de um perfil de geometria oval assimétrico oudistorcido da superfície interna 37 do estator do invólucro ede minimizar as forças centrífugas de vedação excessivas dapá deslizante 116. Independentemente da velocidade em rpm domotor 1, a força de vedação da pá deslizante 116 de encontroà superfície interna 3 7 do estator do invólucro permanecerelativamente constante em torno de todo o perímetro.
Esse sistema de correia de pá 13 6 compreende umacorreia central simples 137, correias externas duplas 138, esistemas de correias de perfil 139. Com referência à figura44, a correia central simples 137 da pá é conectada às buchasde barra de correia de pá 14 8 dos sistemas de comutação deuma correia simples 142 de quatro pás deslizantes alternadas116. Com referência à figura 46, as correias externas duplas13 8 da pá são meio tão largas quanto a correia centralsimples 13 7 da pá e são conectadas às buchas de barra decorreia de pá 14 8 dos sistemas de comutação de correiasduplas de pá 14 3 das outras quatro pás deslizantes alternadas
116. Durante a operação do sistema de correias de pá 136, acorreia central simples 13 7 da pá segue no centro da rotaçãoradial do rotor 183 e as duas correias externas 138 da pá sãooperadas fora de ambos os lados da correia central interna137 da pá de modo que a correia central simples 137 da pá eas correias externas duplas 13 8 da pá não interferem umas nasoutras e mantêm o balanço apropriado.O sistema de correias de pá 13 6 é extremamentedinâmico na combinação do perfil de geometria oval distorcidode rotação da superfície interna 3 7 do estator do invólucro.A comutação 142 da correia simples da pá e a comutação 143das correias duplas da pá permitem para a correia simples 13 7e as correias duplas 13 8, respectivamente, uma faixa deoperação mais ampla da extensão da correia do rotor e ajuda aretrair de volta as pás no rotor, reduzindo a tensão da pádeslizante 116.Com referência às figuras 2 9 a 36, durante aoperação do sistema de correia central simples 137 ou decorreias externas duplas 138, uma vez que uma ou mais dasquatro pás deslizantes conectadas por correias 116 seestendem para fora do centro do rotor 183, outras pásdeslizantes conectadas por correias 116 são puxadas de voltapara dentro rumo ao centro do rotor 183, balanceando asforças centrífugas externas com as forças centrípetasinternas das pás deslizantes 116 para obter uma força devedação externa relativamente constante contra a superfícieinterna 3 7 do estator do invólucro. No entanto, elevadasforças centrífugas de pico ainda podem resultar no ponto ondeas pás deslizantes 116 são estendidas ao máximno a partir dorotor 183, o que ocorre na posição máxima de expansão 33.Para ajudar a minimizar esse ponto de força de pico, duaspequenas correias de perfil 13 9 são unidas aos rolamentos decorreia de perfil 175 que são unidos nas extremidadeslaterais externas de ambas barras de suporte de arco 159 dascorreias simples 13 7 e duplas 13 8 alternadas da pá, tal comomostrado nas figuras 41 e 48. As duas correias de perfil 139ligam o movimento de ambos os sistemas de correia simples 137da pá e de correias duplas 13 8 da pá conjuntamente como umsistema de correias unificadas 13 6 da pá. Ele ainda permiteque ambas as correias operem independentemente ao estender eretrair as pás deslizantes 116 para combinar com a superfícieinterna 3 7 do estator do invólucro, mas de uma maneira maisrestrita ou na média que combina mais suavemente o perfilinterno da superfície interna 37 do estator do invólucro. Emvez de utilizar apenas quatro pás deslizantes alternadas 116para combinar com a superfície interna 3 7 do estator doinvólucro, as correias de perfil 139 podem ligar e utilizar todas as oito pás deslizantes 116 dos sistemas de correiasimples 13 7 e correias duplas 13 8 para melhor combinar com operfil interno da superfície 37 do estator do invólucro. Issoreduz bastante a força centrífuga de pico no local deextensão mais distante. No entanto, as forças centrífugas de pico ainda podem ser suficientemente fortes para puxar edistorcer o sistema de correias 136 inteiro para esse pontode extensão mais distante. Com referência à figura 29, paracontrolar isto, as molas de limite de arco de correia 212 sãoencaixadas na cavidade interna 3 63 do rotor que alinha com oarco lateral 176 da correia de perfil que é unido àsextremidades de cada uma das barras de suporte de arco decorreia 159. As molas de limite de arco de correia 169 ficamem uma posição fixa que corresponde ao ponto máximo deextensão das pás deslizantes 116 enquanto elas revolvem e deslizam através da superfície interna 37 do estator doinvólucro. Cada arco lateral 176 da correia de perfil temduas molas de limite de arco de correia 212 em cada barra desuporte de arco de correia 15 9 para um total de quatro molasde limite de arco de correia 212 para cada barra de suportede arco de correia 159. Há uma barra de suporte de arco decorreia 159 que é orientada debaixo de cada uma das pásdeslizantes 116. Uma vez que as pás deslizantes rotativas 116alcançam o ponto mais estendido na zona de expansão 33, osdois arcos laterais 176 da correia de perfil comprimem asquatro molas de limite de arco de correia 212 combinadas paralimitar a extensão das barras de suporte de arco de correia159 e a pá deslizante correspondente 116. Isso mantém todasas pás deslizantes 116 em equilíbrio com uma força centrífugaconstante que é aplicada uniformente ao longo da superfícieinterna 37 do estator do invólucro dos estatores 2 e 4 doinvólucro durante toda a rotação do rotor 183,independentemente da velocidade do motor em rpm. Essa forçacentrífuga constante reduz significativamente o atrito dedeslizamento total das pás deslizantes 116 com respeito àsuperfície interna 3 7 do estator do invólucro, o que éespecialmente útil durante os estágios finais de combustão eexpansão quando as pressões de gás estão caindo e as pásdeslizantes 116 são estendidas ao máximo para fora do rotor183 onde as forças centrífugas estão em seu nível maiselevado.
As molas de limite de arco de correia 212 tambémajudam a absorver e amortecer as forças de vibração intensasnas pás deslizantes 116 e no sistema de correias de pá 136.
Suporte Arqueado de Correia de Pá
Com referência às figuras 32 e 34, na conexão daspás deslizantes alternadas 116 umas às outras, as correiassimples 137 e duplas 138 da pá devem flexionar 90 graus entreduas pás deslizantes 116 conectadas adjacentes. Um dosproblemas associados com o conceito de correias da pá é que omaterial das correias precisa ser dobrado em torno dos cantosa altas velocidades. Para que isso seja realizado, sistemasde rolamenrtos de arcos simples 156 e duplos 157 sãoutilizados para os sistemas de correias simples 137 e duplas138 de pá, respectivamente.
Com referência às figuras 38 e 39, os sistemas derolamentos arqueados de correia simples 137 e duplas 138 depá compreendem preferivelmente o suporte de correia de páarqueado central 158, uma série de múltiplos rolamentos deroletes 178 de correia da pá e nervuras deslizantes 161.
Suporte de Arco Central
Cada uma das superfícies superiores do suporte dearco de correia simples e correias duplas da pá 158 é curvadacom um arco grande que minimiza o ângulo de flexão agudo dascorreias simples 137 e duplas 138 da pá através do ângulo de90 graus entre as pás deslizantes 116 alternadas. Cada um dossuportes de arco também contém três rebaixos 160 derolamentos de roletes que prendem os rolamentos de roletes178 da correia e quatro nervuras deslizantes 161 da correiada pá entre cada um dos rolamentos de roletes 178, e furos dedrenagem de água para drenar a água deionizada 320 dacavidade interna 363 do rotor do sistema de refrigeraçãoativo 362 para impedir que a água se acumule no rebaixo 160do rolamento de roletes. A água deionizada 320 propiciaalguma lubrificação e refrigeração ao sistema de correias 136da pá e aos rolamentos de roletes da correia da pá. Issoajuda a reduzir o atrito da correia e a aumentar adurabilidade e a resistência das correias.
Placas de Travamento de Arcos Laterais
Cada suporte de arco de correia de pá 158 tem duasplacas de travamento de arcos laterais 163 que são fixadas aosuporte de arco de correia de pá 158 por quatro rebites 166que seguem através do suporte de arco de correia de pá 158.
As placas de travamento de arcos laterais 163 e os rebites166 adicionam força estrutural ao arco de suporte 158. Asbordas superiores das placas de travamento de arcos laterais163 são estendidas mais alto do que a superfície do suportede arco de correia de pá 158 para formar dentes arredondados164 da correia da pá para ajudar a manter as correias simples137 e duplas 13 8 da pá móveis na posição de alinhamentoapropriada enquanto elas se movem através dos arcos desuporte de correia de pá 158.
Rolamentos de Roletes de Arco da Correia da PáO uso dos rolamentos de roletes 178 da correia dapá no topo do suporte de arco de correia 158 irá melhorar omovimento das correias 13 6 da pá. Os rolamentos de roletes178 da correia da pá compreendem um rolamento de roletes 18 0que tem um diâmetro pequeno que reduz as forças de inércia deaceleração e desaceleração de massa para ajudar a melhorar omovimento da correia através do suporte de arco 158 dacorreia. Os rolamentos de roletes externos 18 0 têm furospequenos 181 perfurados através do rolamento para permitirque a água deionizada 320 ajude a lubrificar e refrigerar orolamento de roletes 180 da correia da pá e o eixo 179 dorolamento de roletes. O eixo 179 também é revestido com umlubrificante sólido 35 tal como de carbono quase sem atritoou de carbono do tipo diamante. As extremidades do eixo 179são parafusadas nos suportes de mola 182 do rolamento deroletes que são assentados nas aberturas 165 de suporte de mola de rolamento nas placas de travamento de arcos laterais163 localizadas em cada lado do suporte 158 do arco dacorreia da pá. As aberturas 165 do suporte de mola derolamento são posicionadas nas placas de travamento de arcoslaterais 163 para orientar corretamente os rolamentos deroletes 180 dentro do rebaixo 160 do rolamento de roletes epara fazer um contato bom com as correias simples 137 eduplas 13 8 da pá.
Durante o funcionamento do motor, a velocidadesbaixas em rpm de menores ou iguais a aproximadamente 1.000rpm, as correias simples 137 e duplas 138 da pá do sistema decorreias de pá 136 fazem contato com a superfície dosrolamentos de roletes 180 da correia da pá para ajudar amelhorar a velocidade do movimento e a reduzir o atrito domovimento das correias simples 137 e duplas 138 da pá paradiante e para trás através dos suportes de rolamento de arco158 da correia da pá. Os suportes 182 da mola do eixo dorolamento da correia da pá também ajudam a amortecer todas asvibrações nas correias simples 137 ou duplas 138 da pá paraum movimento com operação suave.
A velocidades operacionais mais elevadas de mais deaproximadamente 1.000 rpm, a massa do rolamento de roletesresulta em uma grande aceleração e forças de inércia queimpedem que as correias simples 137 e duplas 138 da pá semovam. No entanto, durante operações do motor a velocidadesmaiores, os suportes de mola do eixo do rolamento de roletesda correia da pá se comprimem devido a forças de rotaçãomaiores centrífugas do rotor 183 e permitem que as correiassimples 137 e duplas 138 da pá se movam através do suporte dearco de correia de pá 158 sem fazer nenhum contato com osrolamentos de roletes 180. Durante a operação à altavelocidade, os rolamentos de roletes 180 da correia da pápermanecem comprimidos dentro do rebaixo 160 do rolamento deroletes do suporte de arco 158 até que a velocidade deoperação do motor desacelere até menos ou igual aaproximadamente 1.000 rpm, onde os rolamentos de roletes dacorreia da pá recuperam o contato dominante com as correiassimples 137 e duplas 138 móveis da pá do sistema de correias136 da pá. Para continuar a melhorar o movimento das correiassimples 137 e duplas 138 da pá e reduzir o atrito através dosuporte de arco de correia de pá 158, são utilizadas asnervuras deslizantes 161 da correia da pá.Nervuras Deslizantes da Correia da Pá
Com referência às figuras 38 e 39, à medida que ascorreias simples 137 e duplas 138 da pá se deslocam à altavelocidade sobre o topo do suporte de arco de correia de pá158, os rolamentos de roletes 80 da correia da pá sãocomprimidos nos rebaixos 160 e as correias simples 137 eduplas 13 8 da pá se movem através das nervuras deslizantes161. As nervuras deslizantes 161 são revestidas com umlubrificante sólido 35 que compreende o carbono quase sematrito ou carbono do tipo diamante para a lubrificação, oupreferivelmente um revestimento de lubrificante SuperhardNanocomposite (SHNC) que está sendo desenvolvido no ArgonneNational Laboratory poderia ser utilizado. As nervurasdeslizantes 161 e os rebaixos do rolamento de roletes criamum fluxo de ar turbulento que, por sua vez, cria uma almofadade ar entre as correias simples 137 e duplas 138 da pá e asuperfície superior do suporte arqueado 158. Isso permite queas correias simples 13 7 e duplas 13 8 se movam a velocidadesainda mais elevadas com um atrito de contato muito baixoatravés das nervuras deslizantes 161 da correia da pá.
Barra de Suporte de Arco Dinâmico
A barra de suporte de arco 15 9 prende os rolamentosde arco de correias simples 157 ou duplas 157 da pá. Osrolamentos de arco de correias simples 157 ou duplas 157 dapá são presos na posição apropriada na barra de suporte dearco 159 por um grampo de suporte de arco 172 que fica em umrebaixo 173 do grampo de arco localizado em ambos os ladosdos suportes de rolamento de arco de correias simples 157 ouduplas 157 da pá.
As extremidades de cada uma das barras de suportede arco 159 prendem uma arruela 174 da correia de perfil paraajudar a prender as correias de perfil 139 na posição aolongo da borda interna do rolamento 175 da correia de perfilque permite que as correias de perfil 13 9 se movam livrementeradialmente sobre as superfícies de rolamento 175 da correiade perfil. Um arco 176 da correia de perfil prende ascorreias de perfil 13 9 na posição ao longo da borda exteriordo rolamento 175 da correia de perfil.
Durante a operação à alta velocidade do motor 1,onde as rpm do rotor 183 são iguais ou maiores do queaproximadamente 1.0 00 rpm, as molas de suporte de arco decorreia 169 se comprimem e a barra de suporte de arco 158 semove para baixo na abertura 168 da barra de suporte de arconas placas de suporte de arco laterais 163 e no canal 368 dabarra de suporte de arco, permitindo que os suportes de arcodas correias simples 157 ou duplas 157 da pá se estendam parafora para permitir que as nervuras deslizantes 161 da correia da pá mantenham o contato apropriado com as correias simples13 7 e duplas 13 8 da pá. Quando a velocidade operacional domotor 1 desacelera até aproximadamente 1.000 rpm ou menos, asmolas de suporte de arco de correia 169 se expandem, assimcomo as molas de suporte 182 de rolamento de roletes da correia da pá salta, e a barra de suporte de arco 159 se movepara cima nas aberturas 168 da barra de suporte de arco nasplacas de suporte de arco laterais 163 e no canal 368 dabarra de suporte de arco, permitindo que os rolamentos deroletes 180 da correia de pá façam um contato preliminar comas correias simples 137 e duplas 138 da pá. As molas desuporte de arco de correia 169 também ajudam a amortecer avibração da operação intensa e ajudam a obter uma operaçãosuave do sistema de correias 13 6 da pá.
Materiais da Correia da Pá
Com referência à figura 36, as correias 137 e 138da pá são feitas preferivelmente de fibras finas de elevadaresistência à tração que são trançadas como uma correia.Nextel 610 e o vidro 933-S2 da AGY são fibras potenciais quepoderiam ser utilizadas. As fibras são trançadas comocorreias de superfície plana lisa com dois laços em cadaextremidade 3 67 para formar interface com a bucha decomutação 14 8 da correia da pá da pá dividida 116 do sistemade comutação de correias simples 142 ou duplas 143. Com osistema de refrigeração ativo 262 circulando a águadeionizada 320 para a cavidade 363 do rotor interno, osistema de correias 13 6 da pá tem uma temperatura operacionalde pico que é de aproximadamente 250 graus F. Isso ajuda amanter a resistência da fibra e minimiza a expansão térmicada fibra. Alternativamente, fibra de vidro ou fibras deKevlar podem ser trançadas como correias para o sistema decorreias 136 da pá. Esses materiais são de pouco peso e têmuma elevada resistência à tração, um baixo alongamento, comuma temperatura operacional contínua máxima de 450 graus F.
Para melhorar o desempenho e a durabilidade dascorreias, as correias 13 7 e 13 8 da pá são preferivelmenteconstruídas com camadas múltiplas de fibras e entãocosturadas umas nas outras. A camada superior principal é acamada de resistência 16 9 que contém fibras de tamanhogrande, e em conseqüência disto tem uma textura trançada detrama e urdidura mais graúda. Essa textura gera quantidadesmaiores de atrito, de vibração e de desgaste enquanto deslizaatravés da estrutura da nervura de arco de suporte 161. Paraincrementar o desempenho de deslizamento, uma camada dematerial de cisalhamento inferior 171 é preferivelmentecosturada junto com a camada de resistência superior. Essacamada de cisalhamento inferior tem preferivelmente umtamanho de fibra mais fino e resulta em uma textura trançadade trama e urdidura mais fina.
As fibras da correia também podem ser revestidascom um lubrificante sólido tal como Teflon ou carbono quasesem atrito para reduzir ainda mais o seu atrito e desgaste. 0revestimento de Teflon PTFE tem um coeficiente de atrito de0,06. 0 carbono quase sem atrito tem um coeficiente de atritode 0,02.Emendas de Articulação de Pino da Correia da PáCom referência às figuras 32 a 36, o rolamento 158da correia de pá arqueada cria uma grande superfície arqueadalisa para que as correias simples 137 ou duplas 138 da pá sedesloquem. Isso reduz bastante as tensões de flexão nomaterial de correia da correia da pá. Para melhorar aindamais as correias simples 13 7 e duplas 138 da pá e também aflexibilidade da correia de perfil, os pinos de ligação 365com as emendas de articulação 366 podem ser colocados nossegmentos de correias simples 140 e duplas 141 da pá e deperfil 364. Os pinos de ligação 365 podem ser de açoinoxidável ou de materiais não-metálicos. Os pinos podem serrevestidos com um lubrificante sólido de Teflon, carbonoquase sem atrito, ou carbono to tipo diamante, para reduzir odesgaste do pino 365 e aumentar a velocidade do movimento dasarticulações 366 e para reduzir o desgaste. Para obter umadurabilidade extra, as articulações de pino 366 podempreferivelmente ser feitas de aço inoxidável.Com referência às figuras 33, 35 e 37, quando asarticulações de pino 366 são incluídas nas correias, elasadicionam uma pequena superfície de interface que não énivelada com a correia. Essa superfície de interface poderesultar na operação áspera da correia. Para contrabalançaresse deslocamento, uma outra camada de trama de cisalhamento170 pode ser adicionada, a qual combina com a espessura dadobradiça de pino 366. Esta pode ficar localizada entre acamada de resistência superior 169 e a camada de cisalhamentoinferior 171, e todas as três camadas podem ser costuradasumas nas outras. Isso permite que a camada de cisalhamentoinferior opere muito suavemente através das nervuras desuporte de arco 161.
Conexão de Bucha da Correia e Comutação
Para unir as correias simples 137 e duplas 138 dapá aos comutadores simples 142 e duplos 143, as correiascompósitas se enrolam em torno da bucha de rolete de metal149, e são mantidas no lugar por uma tampa de trava de buchade correia 369. Para minimizar a flexão da correia em tornoda bucha 149 da correia, uma pequena cunha triangular 370 dabucha da correia (não mostrada) é inserida para tornar oângulo de fixação da correia mais gradual com menos tensãonas correias.
Estrutura do Rotor
Com referência à figura 3, o conjunto 183 do rotorcompreende seis ou oito conjuntos 310 de segmentos do rotor,dependendo da configuração do motor 1. A realização preferidado motor 1 cosnsite na utilização de oito conjuntos 310 desegmentos do rotor. As pás deslizantes 116 são posicionadasentre cada conjunto 310 de segmento do rotor e formam umapassagem de pá 184 para as pás deslizantes 116 se moverem.
Todos os conjuntos 310 de segmentos do rotor são mantidosunidos pelas placas de travamento laterais 215 para formar orotor 183.
Conjunto de Segmentos do Rotor
Com referência à figura 40, cada conjunto 310 desegmento do rotor compreende um segmento de combustão dorotor superior 311, um sistema de controle térmico do rotor,placas laterais 209 do rotor, abas de travamento 208, tampa210 da placa interna, rolamentos tangenciais 223 da pádeslizante 116, vedações 111 da face da pá, vedações axiais102 do rotor, e as molas de limite 212 da correia de perfilda pá.
Segmento de Combustão do Rotor
A superfície exterior do rotor 185 e os rebaixos decombustão do rotor 18 6 também são revestidos com umrevestimento de barreira térmica. 0 revestimento de barreiratérmica ajuda a impedir que o calor da combustão penetre nosegmento de combustão do rotor 311, na câmara de vapor deágua do rotor 190, e na cavidade interna 363 do rotor,resultando em danos térmicos e deformação no rotor 183, naspás deslizantes 116, ou no sistema de correias 136 da pádeslizante.
Vedações Axiais e da Face da Pá do Rotor
Com referência às figuras 40 e 50, o segmento decombustão do rotor 311 também contém um rebaixo de vedação depá axial 18 7 e um rebaixo de mola axial 378 que se curva aolongo da superfície lateral do segmento de combustão do rotor311 para prender a vedação axial 102 e a mola de vedaçãoaxial 110. Um rebaixo 188 da vedação de face da pá e orebaixo 18 9 da mola de vedação da pá, localizado nas facesdianteira e traseira 371 da pá deslizante do rotor 371 dosegmento de combustão do rotor 311, prende as vedações deface da pá 111 e as molas de vedação da face da pá 114.
Sistema de Rolamento Tangencial da Pá Deslizante
Com referência às figuras 40 e 47, para melhorar omovimento "para dentro e para fora" das pás deslizantes 116do rotor 183, os rolamentos de roletes pequenos 223 sãoencaixados por todas as faces dianteira e traseira 371 da pádeslizante dos segmentos de combustão do rotor 311 que formamos entalhes 184 da pá dezlizante do rotor. Cada rolamento deroletes 223 compreende um eixo de rolamento de roletes 227que é revestido com um lubrificante sólido feito de óxidospara a lubrificação a altas temperaturas e durabilidade. Umrolamento de roletes externo 225 é oco e colocado sobre oeixo 227 do rolamento para fazer um contato direto e girarcom as superfícies de face dianteira e traseira móveis 34 9das pás deslizantes 116. O rolamento de roletes externotambém tem furos pequenos 226 por toda a sua superfície demodo que água/vapor 320 do sistema de refrigeração ativo 362possa ajudar a lubrificar e refrigerar o rolamento tangencialexterno 225 e o eixo 227 do rolamento interno. 0 eixo 227 é preferivelmente feito de uma liga de alta resistência erevestido com um lubrificante de óxido. Os suportes 228 damola do eixo do rolamento de roletes são unidos a cadaextremidade do eixo 227 do rolamento de roletes.
Os rolamentos de roletes 223 são orientados entrequarenta e cinco e noventa graus em relação à rotação dorotor 183, mas pref erivelmente a 45 graus e podem serutilizados para ajudar às pás deslizantes 116 a se mover paradiante e para trás na passagem 184 da pá deslizante do rotor183 . Durante o funcionamento do motor, quando as rpm do rotor 183 são menores ou iguais a aproximadamente 1.000 rpm, osrolamentos de roletes externos 225 irão fazer contato diretocom as superfícies de face dianteira e traseira 34 9 das pásdeslizantes 116 para reduzir o seu atrito de deslizamento edesgaste enquanto se movem para diante e para trás dentro da passagem 184 da pá do rotor. Durante o funcionamento do motorã alta velocidade, quando as rpm do rotor 183 são maiores doque aproximadamente 1.000 rpm, a aceleração e as forças dainércia de rotação rolamento de roletes 225 são muito maissignificativas e adicionam mais atrito às pás deslizantes móveis 116. No entanto, nesse ponto a mola do rolamento deroletes tangencial da pá suporta a compressão e a retraçãodos rolamentos de roletes tangenciais 223 da pá nos rebaixos224 do rolamento de roletes tangencial da pá, rompendo ocontato de superfície do rolamento de roletes tangencialexterno 225 da pá com a superfície de face móvel 349 da pádeslizante 116. Isso permite que as pás deslizantes 116 semovam ao longo das nervuras deslizantes em ziguezague 221 dapá na passagem 184 da pá do rotor a velocidades muito maiselevadas e com atrito mais baixo.
Nervuras Deslizantes em Ziguezague da PáCom referência outra vez à figura 40, para melhorarainda mais o movimento "para dentro e para fora" das pásdeslizantes 116 dentro dos entalhes 184 da pá, há nervuras emziguezague 221 que seguem verticalmente por todas assuperfícies deslizantes de face dianteira e traseira da pá dorotor. Os topos dessas nervuras em ziguezague são revestidoscom um lubrificante sólido que compreende óxidos para alubrificação em altas temperaturas e durabilidade.
Alternativamente, um revestimento de lubrificante SuperhardNanocomposite (SHNC) poderia ser utilizado. 0 lubrificante deóxido cria um coeficiente de atrito que é menor ou igual a0,2 com uma taxa muito baixa de desgaste.
Canais de Água/Vapor
Com referência uma vez mais à figura 40, entre asnervuras em ziguezague há canais de água/vapor 222. Quando apá deslizante 116 se move para dentro e para fora na passagem184 da pá deslizante do rotor 183, as nervuras em forma deziguezague 221 criam uma turbulência elevada dentro doscanais de água/vapor 222, que cria por sua vez uma almofadade ar entre as superfícies de contato. Isso intensifica aindamais o movimento das pás deslizantes 116 e reduz o seuatrito. Enquanto a água deionizada 320 da área 3 61 do rotorinterno e da área da pá deslizante do sistema de refrigeraçãoativo 3 62 entra e flui através do canal de água/vapor 222,ela também flui de encontro às superfícies de face dianteirae traseira 349 das pás deslizantes 116 que foram aquecidasdevido à exposição à combustão na câmara de combustão 34,transformando a água deionizada 320 em vapor. Uma vez que aágua deionizada 320 ajuda a refrigerar as superfícies de facedianteira e traseira 34 9 quentes das pás deslizantes 116, aágua deionizada 320 muda de fase para vapor de alta pressão.Esse vapor de alta pressão ainda se expande nos canais deágua/vapor 222 para elevar ligeiramente as superfícies deface dianteira e traseira 349 das pás deslizantes 116 foradas nervuras deslizantes em ziguezague 221, permitindo queelas se movam mais livremente dentro da passagem 184 da pádeslizante com atrito e desgaste reduzidos. O vapor de água320 também ajuda a absorver vibrações intensas para reduzirainda mais os danos e o desgaste, propiciando umfuncionamento mais suave do motor 1. O vapor aquecido e ou aágua de vapor condensada serão circulados aos ladosexteriores do rotor 183, ao longo dos lados internos 2 e 4 doestator do invólucro, e forçados através do rebaixo deretorno de água/vapor 44 e para o tanque de armazenagem deágua quente do sistema de refrigeração ativo 362.
Sistemas de Controle Térmico do Rotor
Durante o processo da combustão, o calor passaatravés da superfície 183 do rotor e penetra no segmento decombustão do rotor 311 e na cavidade central do rotor 363,que pode resultar em danos térmicos ao sistema de correias136 da pá e aos componentes do segmento de conjunto do rotor310. Para remover ativamente o calor excessivo do segmento dorotor de combustão 311 e da cavidade interna 363 do rotor, éutilizado um sistema 190 da câmara de vapor do rotorconjuntamente com o sistema de refrigeração de água ativo362.
Ligas de Alta temperatura do Rotor
Os materiais de ligas resistentes a altastemperaturas, tais como Haynes 230 ou 188, são utilizadospreferivelmente na construção do segmento de rotor decombustão 311. Esses materiais retêm as suas propriedades deresistência a altas temperaturas e na exposição longa àscondições de combustão de mais de 35.000 horas a 600 grauscentígrados. Essas ligas têm um baixo coeficiente de expansãotérmica em torno de 8.2*10~6 por grau Fahrenheit. Isso ajudaa minimizar as deformações térmicas e a fadiga térmica.
Revestimento de Barreira Térmica do Rotor
Os revestimentos de barreira térmica 3 6 tambémajudam a impedir a oxidação do material do substrato. Osrevestimentos de barreia térmica de baixa condutividadetérmica feitos de YSZ dopado com óxidos adicionais que sãoescolhidos para criar estruturas de retículatermodinamicamente estáveis, altamente defletivas com faixasadaptadas de tamanhos de aglomerados de defeitos para reduzira condutividade térmica e para melhorar a aderência deligação com a superfície do rotor.
O TBC de aglomerado de defeitos de ZircônioEstabilizado com ítrio (YSZ) tem uma condutividade térmica de1,55 a 1,65 watts por metro grau centígrado entre 400 e 1.400graus centígrados.
Sistemas de Câmara de Vapor do RotorCom referência às figuras 43, 44, 45, 47, 48, 49,50 e 51, a construção dos componentes do motor 1 que sãoexpostos diretamente às altas temperaturas da combustão, talcomo o segmento de combustão do rotor 311, com ligas de altatemperatura e a sua cobertura com os revestimentos debarreira térmica 36, reduz bastante os danos térmicos eretardam a penetração do calor na cavidade interna 363 do rotor. No entanto, ainda é necessário remover o calorexcessivo que eventualmente penetra na superfície 183 dorotor e o conduz para a cavidade interna 363 do rotor doconjunto de segmentos do rotor 310. Uma câmara de vapor deágua 190 do rotor é utilizada dentro de cada segmento derotor 310 do rotor 183. As câmaras de vapor de água 190 dorotor ficam localizadas imediatamente sob a superfíciesuperior 185 do rotor e do rebaixo 186 da cavidade decombustão do segmento de combustão do rotor 311. O calor quepenetra nessas superfícies aquece a água dentro das câmarasde vapor de água 190 do rotor ao longo da superfície superiorou exterior 191 do evaporador, que combina com a forma dascurvas de perfil da superfície superior 183 do rotor radial e axialmente. Enquanto a água é aquecida ao longo da superfície191 do evaporador da câmara do vapor do rotor, ela muda afase de um líquido em um gás, absorvendo grandes quantidadesde calor da superfície 191 do evaporador e transferindo ocalor ao gás de vapor de água. As pressões internas da câmara circulam o vapor de água aquecido aos condensadores internosdo rotor localizados em ambos os lados axiais do conjunto desegmentos do rotor 310, onde o vapor de água aquecidotransfere o calor ao condensador interno 200 e a fase muda devolta em um líquido e circula de volta à superfície 191 do evaporador da câmara de vapor do rotor.
A água deionizada 32 0 ê o material de trabalhopreferido para o interior da câmara de vapor 190 do rotor. Aopermitir que a água do fluido de trabalho mude continuamentede fase de um líquido em um gás, e então de volta em umlíquido outra vez, é permitido que grandes quantidades decalor sejam transferidas a velocidades sônicas. A câmara devapor de água 190 do rotor opera entre 24 e 2 02 grauscentígrados, ou 75 e 3 97 graus Fahrenheit, e quanto maior adiferença da temperatura entre a área 191 do evaporador da câmara de vapor do rotor e o condensador interno do rotor200, mais rápida a velocidade de transferência de calor.
A câmara de vapor de água do rotor opera exatamentecomo uma tubulação de calor onde um sistema de gravidade oude absorção é utilizado para circular o fluido de trabalho.
Em um sistema de gravidade, o calor é absorvido ao longo dasuperfície inferior do evaporador da câmara de vapor, fazendocom que o material de trabalho interno se transforme de umsólido ou de um líquido em um vapor de gás que se eleva parao condensador superior da câmara de vapor pela convecção paratransferir e liberar o seu calor. No entanto, no rotor 183 dapresente invenção, a câmara de vapor 190 do rotor estágirando dentro do rotor 183, o que gera intensas forçascentrífugas que criam elevadas G-forças que invertem adireção de operação da gravidade de transferência de calor nacâmara de vapor de água 190. Essa direção invertida detransferência de calor é ideal para o motor 1 da presenteinvenção, permitindo que uma transferência de calor idealocorra da superfície superior 191 do evaporador da câmara devapor 190 do rotor exatamente debaixo da superfície exterior185 do rotor e transfira o calor absorvido para asextremidades de baixo laterais inferiores da câmara de vapor190 do rotor ao condensador interno 2 00 do rotor. Nocondensador interno 200 da câmara de vapor do rotor, o vaporde água de trabalho interno muda de fase de gás em um líquidoenquanto transfere o calor ao condensador interno 200 dorotor. O líquido da água circula então de volta para forapara a superfície 191 do evaporador da câmara de vapor dorotor para recircular outra vez.
Com referência às figuras 44 e 50, para melhorar ofluxo capilar dos fluidos de trabalho de água perto das áreasde superfície externa 191 do evaporador da câmara de vapor deágua 190 do rotor, uma camada de malha de absorção fina 192 épreferivelmente utilizada. Isto permite que pequenas gotas deágua líquidas de alta pressão fluam facilmente ao longo dasuperfície externa 191 do evaporador do rotor e mudem de fasede um líquido em um gás. Uma camada de malha capilar deabsorção grossa 193 será utilizada dos condensadores internos200 do rotor de extremidade ao longo dos lados da câmara devapor 190 do rotor para formar uma interface com a camada demalha fina 193. Isto permite que gotas maiores de águalíquida de baixa pressão fluam facilmente à camada de malhacapilar de absorção fina externa 193 do líquido de trabalhopara qualquer local na câmara de vapor 190 do rotor ao longoda área de superfície externa 191 do evaporador. A malha deabsorção grossa 193 estende-se ligeiramente debaixo da malhade absorção fina 192 na interface de malha 369. Isto permiteque gotas maiores de água se movam mais perto da superfície191 do evaporador da câmara de vapor do rotor. Isso tambémpermite que gotas menores de água sejam absorvidas de voltamais perto do condensador interno 200 da câmara de vapor dorotor. Ambas as malhas de absorção fina 192 e grossa 193 sãocircundadas por uma malha de perímetro fino 194. A malha deabsorção de perímetro fino 194 ajuda a distribuir o fluido detrabalho em torno de todas as superfícies da câmara de vaporde água 190 do rotor. Isso também ajuda a manter o fluido detrabalho ao longo das superfícies de face dianteira etraseira do conjunto de segmentos do rotor 310 para ajudar arefrigerar o calor transferido na passagem 184 da pádeslizante e das vedações 111 da face da pá.
Para melhorar a circulação de gás fluido detrabalho, as nervuras de extensão 196 da câmara de vapor nolado da superfície interna da cobertura 195 da câmara devapor inferior do rotor prendem e comprimem junto as camadasde malha de absorção fina 192 e grossa 193. Elas também criamgrandes espaços vazios da câmara de vapor do rotor ou canais197 entre as nervuras de extensão 196 para que os gasesfluidos de trabalho fluam facilmente.
A câmara de vapor de água do rotor ajuda a manter asuperfície 183 do rotor e a cavidade de combustão 184 em boastemperaturas operacionais. Ela também ajuda a isotermalizar atemperatura dessas superfícies para minimizar todos os pontosquentes térmicos, minimizar os danos térmicos e estabilizaras condições da reação de combustão dentro da câmara decombustão 34.Condensadores Internos e Externos da Câmara deVapor do RotorCom referência às figuras 41, 43, e 50, ocondensador interno 200 da câmara de vapor do rotor éconstruído preferivelmente de materiais altamente condutoresde calor, tal como o alumínio, e abrasado nas extremidades dosegmento de combustão do rotor 311 para vedar e envolvercompletamente o sistema de câmara de vapor de água 190 dorotor. A superfície externa do condensador interno 200 dacâmara de vapor do rotor também é preferivelmente construídade um material altamente condutor tal como o alumínio, econtém as nervuras e os sulcos verticais 201 que sãoutilizados para formar uma interface com as nervuras e ossulcos 203 do condensador externo 202 da câmara de vapor dorotor. A superfície de face dianteira do condensador externa2 02 da câmara de vapor do rotor também é coberta com umacombinação de nervuras e sulcos curvos 2 04 e nervuras esulcos retos radiais 205. Ambas as nervuras e sulcos curvos204 e retilíneos 205 aumentam a área de superfície de contatopara a transferência de calor com água deionizada 320 paraabsorver o calor do condensador externo 2 02 da câmara devapor do rotor.Tubo de Absorção/Congelamento Poroso da Câmara deVapor de Água do RotorCom referência às figuras 43 e 45, os tubos deabsorção/congelamento porosos orientados axial 198 e radial199 serão colocados dentro da câmara de vapor de água 190 dorotor. Os envoltórios dos tubos porosos deabsorção/congelamento axiais através de todo o comprimentopara a câmara de vapor de água 190 do rotor de um condensadorinterno 2 00 da câmara de vapor do rotor do outro lado docondensador interno 200 da câmara de vapor do rotor. 0 tuboporoso de absorção/congelamento radial 199 segue radialmenteatravés da seção central superior da câmara interna de vaporde água 190 do rotor. Os tubos de absorção/congelamentoporosos axial 198 e radial 199 são feitos de malha de fio deaço inoxidável ou preferivelmente de ligas de metais de forma(SMA) feitas de liga de cobre, zinco e alumínio (CuZnAl) quesão trançadas conjuntamente e abrasadas ou soldadas porpontos em uma forma de tubo. 0 tubo poroso radial 199 ajuda aabsorver a água radialmente através da superfície superior dacâmara de vapor de água 190 do rotor. Maispreponderantemente, uma vez que a câmara de vapor de água 190do rotor é completamente vedada com fluido de trabalho deágua no interior, ela é suscetível a danos por expansão pelocongelamento da água quando o motor 1 é exposto àstemperaturas de 32 graus F e mais baixas. Para se opôr àexpansão pelo congelamento da água, o tubo poroso isola umaparte do fluido de trabalho de água dentro dos tubos porososde absorção/congelamento axial 198 e radial 199. Quando ofluido de trabalho começa a congelar e se expandir, o fluidode trabalho de água não congelada no centro dos tubos porososde absorção/congelamento é absorvido ao longo dos tubosporosos de absorção/congelamento axial 198 e radial 199. Istopermite que o fluido de trabalho de água se expanda aoimplodir para dentro nos tubos porosos deabsorção/congelamento ao invés de explodir para fora, gerandoas pressões de expansão que poderiam resultar nos danos àcâmara de vapor de água 190 do rotor ou ao conjunto de rotor310 do rotor 183. Utilizando uma SMA para os tubos porosos deabsorção/congelamento axial 198 e radial 199, as suas seçõesinferiores podem ser deformadas quando o fluido de trabalhode água congela e se expande implodindo os tubos porosos deabsorção/congelamento axial 198 e radial 199. Uma vez que atemperatura da câmara de vapor de água do rotor se eleva atéaproximadamente 32 graus F, e o fluido de trabalho muda defase de gelo de volta a um líquido, os tubos porosos deabsorção/congelamento axial 198 e radial 199 retornam devolta às suas formas originais.
Os tubos porosos de absorção/congelamento axial 198e radial 199 são colocados nas aberturas e perfurações axial264 e radial 265 de canais nas malhas de absorção fina 192,grossa 193, e de perímetro 194. Isto ajuda a manter todos osmateriais e tubos de absorção diferentes em suas posiçõesapropriadas durante o funcionamento do motor 1. Tambémpermite que os tubos axial 198 e radial 199 fiquem por todosos cantos e nas superfícies inferiores onde o fluido detrabalho, a água irá ficar empoçada.
Tampa da Câmara de Vapor de Água do Rotor
Com referência à figura 50, a tampa 195 da câmarade vapor de água do rotor encaixa no fundo do segmento decombustão do rotor 311. A superfície interna do rotor contémas extensões de nervuras 196 que formam os espaços vazios 197da câmara de vapor de água do rotor que permitem o movimentorápido do vapor de gás de água dentro da câmara de vapor deágua 190 do rotor. As nervuras da superfície interna tambémajudam a prender as malhas de absorção internas fina 192 egrossa 193 no lugar durante o funcionamento do motor 1.
As superfícies internas das nervuras 196 da câmarade vapor de água do rotor e dos canais 197 da tampa 195 dacâmara de vapor de água do rotor são revestidas com umrevestimento de barreira térmica 36. 0 revestimento debarreira térmica 36 ajuda a manter o calor dentro da câmarade vapor de água 190 do rotor e impede que o calor sejatransferido através da tampa 195 da câmara de vapor de água epara a área interna 363 da cavidade do rotor.
Placa de Tampa Interna do Rotor
Com referência às figuras 42, 45, e 69, uma placade tampa interna 210 do rotor é soldada ao fundo do segmento311 de cavidade de combustão que segue pela tampa da câmarade vapor de água 197 do rotor sobre a aba de travamento 208 eé soldada ao longo das superfícies internas das placaslaterais 209 do rotor. A tampa 210 do rotor adiciona algumaforça estrutural ao conjunto 310 de segmentos do rotor. Elatambém é utilizada para criar um espaço vazio de isolamentotérmico para impedir que o calor da superfície 185 do rotor eda câmara de vapor de água 190 do rotor penetre na cavidadeinterna 363 do rotor. Ela também é utilizada para fechar as grandes áreas abertas dentro da cavidade interna 3 63 dorotor. Isto ajuda a restribir a água deionizada 320 dosistema de refrigeração ativo 362 a áreas chaves dos canaisde água/vapor 222 ao longo das faces dianteira e traseira 371da pá deslizante das passagens 184 da pá deslizante. Também cria canais de intensa turbulência dentro da cavidade 3 63 dorotor pelo movimento das pás deslizantes móveis 116 e dosistema de correias 13 6 da pá. Essa turbulência intensa ajudaa distribuir a água deionizada 320 e o vapor do sistema derefrigeração ativo 3 62 uniformente por todo o interior da cavidade 3 63 do rotor.
As superfícies externas 211 da placa de tampainterna 210 do rotor serão anguladas do centro da cavidadeinterna 363 do rotor aos lados externos do rotor 183.
Molas de Limite da Correia de Perfil de Pá
Com referência às figuras 42, 48, e 46, as molas delimite da correia de perfil de pá 212 têm as extensõesbásicas 213 que encaixam em um rebaixo base 214 localizado nasuperfície interna da placa lateral 209 do rotor nas áreas dacavidade interna do rotor 363. As extensões base 213 da molade limite de correia de perfil de pá são soldadas compegajosidade no lugar para manter as mesmas presas firmementenos rebaixos base 214 das placas internas laterais 209 dorotor. As molas de limite de correia de pá 212 limitam aextensão máxima dos arcos laterais 176 da correia da pá deperfil para ajudar a manter as correias 139 e o restante doperfil do sistema de correias da pá 136 e as pás deslizantes116 no alinhamento apropriado com a superfície interna 3 7 doestator do invólucro dos estatores 2 e 4 do invólucro.
Sistema de Câmara de Vapor de Sódio
Com referência às figuras 3, 6 e 71 o motor 1utiliza um sistema de transferência de calor 229 da câmara devapor de sódio para transferir o calor das zonas de combustãode alta temperatura 32 aos estágios médio e final das zonasde expansão 33. A câmara de vapor de sódio 229 utiliza osódio como um fluido de trabalho e opera entre 600 e 1.100graus Celsius, mas preferivelmente a 900 graus Celsius. Parao motor 1, a câmara de vapor de sódio 22 9 isotermaliza atemperatura através do estator 4 da câmara de vapor de sódionas zonas de combustão 32 e de expansão 33 até umatemperatura de operação de aproximadamente 600 graus Celsius.Durante a combustão, a mistura de hidrogênio/água/ar entra emcombustão na câmara de combustão 32 e atinge uma temperaturamáxima de aproximadamente 1.8 00 graus Kelvin ou 1.526 grausCelsius. Um revestimemto de barreira térmica 36 é aplicado aum rebaixo 277 do revestimento de barreira térmica ao longoda superfície interna dianteira 37 do estator do estator 4 dacâmara de vapor de sódio para proteger a câmara de vapor desódio contra as temperaturas de carga de calor excessivasconstantes. Uma parte do calor de combustão irá passaratravés do revestimento de barreira térmica 36 e do estator 4da câmara de vapor de sódio e penetra na câmara de vapor desódio 22 9 ao longo da seção 379 do evaporador onde o fluidode trabalho de sódio muda de fase de um líquido em um gás.
Durante os estágios médio e final da combustão-expansão naszonas da câmara de expansão 33, as temperaturas de expansãodo gás podem ficar mais baixas do que a temperatura da câmarade vapor de sódio 229 e o fluido de trabalho de sódio muda defase de um gás em um líquido, transferindo o seu calor dacâmara de vapor de sódio 229 ao longo da zona 380 docondensador através do estator 4 da câmara de vapor de sódio,e de volta para a câmara de combustão 34 para ajudar a manteras altas pressões de gás do estágio final. O líquido de sódioé então absorvido de volta para a zona do evaporador 379através das absorções e da pressão capilar.
Malhas de Absorção da Câmara de Vapor de Sódio
Com referência às figuras 57 a 62, o sistema decâmaras de vapor de sódio 22 9 utiliza uma série de malhas deabsorção para ajudar a mover o fluido de trabalho de sódio.Para melhorar o fluxo capilar do fluido de trabalho de sódiopróximo às áreas de superfície externa 3 79 do evaporador dacâmara de vapor de sódio 229, uma camada de malha 200 deabsorção fina 23 0 é utilizada. Isto permite que pequenasgotas de sódio líquido de alta pressão que fluem facilmenteao longo da superfície externa 3 79 do evaporador da câmara devapor de sódio mudem de fase de um líquido em um gás. Uma camada 232 de malha 100 capilar de absorção grossa éutilizada na extremidade oposta da câmara de vapor de sódio229 ao longo da zona 380 do condensador. Isto permite que asgotas de sódio líquido maiores de baixa pressão fluamfacilmente de volta para a zona 379 do evaporador. Paramelhorar ainda mais a absorção do fluido de trabalho desódio, uma malha 150 capilar de absorção média 231 é colocadaentre as seções fina 23 0 e grossa 232 da malha de absorçãopara formar uma malha de absorção de transição para gotas desódio líquidas de tamanho médio.
Todas as três seções das malhas de absorção fina230, média 231 e grossa 232 são circundadas por uma malha 150de perímetro médio 234. A malha de absorção de perímetro 234ajuda a distribuir o fluido de trabalho por todas assuperfícies da câmara de vapor de sódio 229. Ela também ajudaa melhorar as condições de partida de congelamento de sódioao prover uma pequena poça de sódio líquido na zona 3 79 doevaporador. Os problemas de partida da câmara de vapor edanos podem ocorrer porque não há fluido de trabalhosuficiente na zona do evaporador, resultando em pontos secosque podem superaquecer. No motor 1, a forma curvada da câmarade vapor de sódio 229 empoça o fluido de trabalho de sódiopróximo a ambas as extremidades da câmara de vapor de sódio229, para a extremidade 379 do evaporador e a extremidade 380do condensador. Isto permite que um pouco do sódio fiqueimediatamente disponível na zona 37 9 do evaporador durante apartida, e mediante o emprego de uma malha de absorção deperímetro médio permite que uma parte do fluido de trabalhode sódio seja distribuída em torno da zona 379 do evaporadorda câmara de vapor de sódio e faça contato direto com oestator 4 da câmara de vapor de sódio.
Com referência às figuras 57, 61, e 62, paramelhorar a circulação do gás fluido de trabalho de sódio, asnervuras 252 da câmara de vapor de sódio se estendem do ladoda superfície interna da tampa exterior 251 da câmara devapor de sódio. As extensões 252 das nervuras da câmara devapor de sódio também ajudam a prender as seções de malha deabsorção fina 230, média 231 e grossa 232 em suas posiçõesapropriadas dentro da câmara de vapor de sódio 229. Asextensões 252 das nervuras também criam espaços vazios dacâmara de vapor de sódio ou grandes canais 253 entre asextensões 252 de nervuras para que os gases do fluido detrabalho de sódio fluam facilmente.
Com referência às figuras 52 e 59 a 64, asuperfície externa da tampa 251 da câmara de vapor de sódiotem uma série de nervuras de suporte axiais e radiais 257 queadicionam resistência de reforço estrutural à tampa externa251 da câmara de vapor de sódio. As nervuras de reforço 257também criam um espaço vazio entre a tampa 251 e o materialisolante externo 258 da câmara de vapor de sódio para ajudarainda mais a criar o bloco térmico de calor para impedir aperda de calor através da tampa externa 251 da câmara devapor do sistema de câmaras de vapor de sódio 229.
Câmara de Ruptura de Ajuste da Pressão da Câmara deVapor de Sódio
Com referência às figuras 52, 57, 60 e 62 a 64, osódio é altamente reativo com a água, e, quando aquecido dofuncionamento do motor 1, irá gerar uma elevada pressãodentro da câmara de vapor de sódio 229. Para ajudar a impedirque a câmara de vapor de sódio se rompa do alto impacto de umacidente, ou de uma pressão em demasia dentro da câmara devapor de sódio 229, a superfície externa da tampa 251 dacâmara de vapor de sódio inclui o sistema de câmara deruptura 245. Isto provê um sistema de segurança para aliviara pressão dentro da câmara de vapor de sódio e para impedirque a câmara de vapor de sódio 229 se rompa e libere o sódio.
O sistema de ruptura da câmara de vapor de sódio 245compreende um cilindro de ruptura 246, uma câmara de gás 248,um disco de ajuste de pressão de sódio 247, um disco de sinalde ruptura 249, e um sinalizador de sinal de ruptura 250. 0cilindro de ruptura de ajuste de pressão 24 6 é parafusado natampa superior 251 da câmara de vapor de sódio onde um discode ajuste de pressão 247 é exposto à câmara interna 229 devapor de sódio de trabalho. O topo do cilindro de ruptura 246é fechado por um disco de sinal de ruptura 249 que cria umespaço de gás 248 entre o disco de ajuste de pressão e odisco de sinal de ruptura 249. 0 espaço de gás 248 épreenchido com um gás inerte compressível tal como o argônioou preferivelmente o kriptônio. Se a superfície externa dacâmara de vapor de sódio 229 tiver um impacto elevado, ou sea pressão interna se tornar demasiadamente alta, irápressionar o disco de ajuste de pressão no espaço de gás 24 8e comprimir o gás. O gás de vapor de sódio também irápenetrar na câmara de ajuste de pressão 248 do cilindro deruptura 246, abaixando a pressão interna total da câmara devapor de sódio 229 para impedir uma ruptura de sódio atravésda tampa externa 251 da câmara de vapor de sódio. Se apressão de gás ficar demasiadamente grande, ela irá forçar odisco de sinal de ruptura 249 para fora no meio, o que iráforçar o sinalizador de sinal de ruptura 250 através do furode sinal de ruptura 267 no material isolante externo 258 comoum sinal que o disco de ruptura 247 se quebrou e precisa sersubstituído. A câmara de vapor de sódio 229 ainda vai operar,mas a uma pressão mais baixa mais segura devido ao acesso dosódio ao volume adicionado da câmara de vácuo 248 do sistemade câmara de ruptura 245.
O sistema de ajuste de pressão 245 da câmara devapor de sódio também irá ajudar a manter as condiçõesoperacionais ideais da câmara interna mediante a regulagem dapressão interna da câmara de vapor de sódio. Uma vez que ocalor é transferido para a câmara de vapor de sódio 229 atemperatura e a pressão se elevam. Para manter fluxos ideaisde vapor, uma pressão mais baixa é benéfica. Para fazer isto,o disco de ajuste de pressão 247 irá se estender para ocilindro de ruptura 246 e irá comprimir o gás 248, reduzindodesse modo a pressão de trabalho interna relativa da câmarade vapor de sódio 229.
Conversor Eletrotérmico de Metal Alcalino (AMTEC)
Com referência às figuras 62 a 64, o fluido detrabalho de sódio, a temperatura de operação, e o perfil dacirculação de sódio dentro da câmara de vapor de sódio 229são idênticos para a operação requerida para um conversoreletrotérmico de metal alcalino (AMTEC) 235. O sódio é ummetal líquido que pode mudar de fase de um líquido em um gáse de volta em um líquido dentro da câmara de vapor de sódio229.O sódio também pode passar os seus íons através de umeletrodo sólido de beta-alumina (BASE) 236 para gerareletricidade.O BASE 236 é uma estrutura do tipomicroplaquetas de batata em forma de U com uma superfície deforma corrugada para aumentar a área de superfície do BASE236 e a sua capacidade de gerar eletricidade. As extremidadesdo BASE 236 são fechadas ao longo da superfície exterior 381 para ajudar a conter a alta pressão de gás de sódio debaixodo BASE 23 6 para ajudar os íons de sódio a passar através dasuperfície inferior de cátodo positivo 237 do BASE 236 parasuperfície de ânodo superior 238 do BASE 236. 0 BASE 236 éunido à superfície interna da tampa 251 da câmara de vapor desódio pelo parafuso 241 do BASE que parafusa através do BASE236 e no furo de parafuso 241 na tampa 251 da câmara de vaporde sódio.
Para isolar elétrica e ionicamente o BASE 236, oparafuso 241 do BASE é feito de um material inerte elétrica eionicamente tal como o zircônio, que impede que o BASE 23 6fique em curto circuito. A superfície interna da câmara devapor de sódio também é coberta com um TBC 3 6 tal comozircônio estabilizado com ítrio (YSZ) que também ajuda aisolar elétrica e ionicamente a superfície de ânodo superior238 do BASE 236. Para isolar elétrica e ionicamente asuperfície de cátodo inferior 237 do BASE 236, uma malha deabsorção fina feita de fibras de sílica 233 é colocadadiretamente sob o BASE 23 6 e sobre o topo das seções de malhade absorção fina 230 e média 231. A malha de absorção deperímetro externo 234 também é feita de material elétrica eionicaamente inerte, tais como fibras de sílica ou feltro,para isolar o BASE 236. Ao isolar elétrica e ionicamente oBASE 236, uma maior quantidade de potencial elétrico pode sergerada sem perda ou curtos circuitos pelo contato com assuperfícies dos materiais condutores elétricos ou iônicos.
Com referência às figuras 53, 54 e 59, um conectorelétrico interno 242 desliza para um rebaixo de entalhe 244na borda exterior 3 81 do BASE 23 6. As camadas de cátodoinferior 23 8 e de ânodo superior 237 seguem para o rebaixo deentalhe 244 e a borda inferior do conector elétrico interno242 irá fazer contato com a camada de cátodo 238 e a seçãosuperior do conector elétrico interno 242 faz contato com acamada de ânodo 237, formando um circuito elétrico com o BASE236. 0 conector elétrico interno segue através de um furoconector 23 9 do BASE na tampa 251 da câmara de vapor desódio, e é soldado ou abrasado no lugar para vedar a câmarade vapor de sódio 229. Um conector elétrico externo 244 do BASE forma uma interface com o conector elétrico interno 244do BASE. 0 conector elétrico externo 244 do BASE segue entãoatravés de um furo 266 do conector no isolamento externo 258da câmara de vapor de sódio. Fios são conectados então aoconector elétrico externo do BASE a um inversor de energia elétrica 370 para formar um circuito com o BASE e condicionara energia elétrica gerada pelo BASE 236 do sistema conversortermoelétrico de metal alcalino 235.
Tampa e Isolamento Externo da Câmara de Vapor deSódio
Com referência às figuras 56 a 64, para reduzirainda mais a perda de calor potencial da câmara de vapor desódio 229 à atmosfera ambiente, a superfície interna da tampa251 da câmara de vapor de sódio junto com as extensões denervuras 252 e os canais 253 é revestida com um revestimento de barreira térmica de YSZ 35. 0 zircônio também irá proveruma ação de captação de hidrogênio para absorver todo ohidrogênio livre que puder disassociar ou passar através doestator 4 do invólucro. Adicionalmente, a parte externa datampa 251 da câmara de vapor de sódio é coberta com ummaterial de isolamento térmico grosso 258, tal como uma mantade isolamento, uma espuma de metal ou de cerâmica, ou esferasou pelotas de isolamento que são contidas por um envoltórioexterior. O material de isolamento também ajuda a absorvertodo o ruído e as vibrações que puderem passar através datampa 251 da câmara de vapor de sódio.
Com referência às figuras 53 a 64, a tampa exterior251 da câmara de vapor de sódio é soldada no estator 4 dacâmara de vapor de sódio. Uma pequena junta de arame 254encaixa em um canal de junta de arame 255 que segue em tornodo perímetro exterior da câmara de vapor de sódio 229. Ajunta de arame ajuda a impedir qualquer vazamento de sódio datampa 251 da câmara de vapor de sódio.
Câmaras de Vapor de Água do Invólucro Externo
Com referência às figuras 67 e 70, devido às zonasde entrada-compressão e de combustão-expansão segmentadas, háum gradiente térmico de quente/frio bipolar por todo o motor1 que pode resultar em intensas deformações térmicas dosestatores 2 e 4 do invólucro. A temperatura do estatorsuperior 4 da câmara de vapor de sódio opera aaproximadamente 600 a 900 graus Celsius. O invólucro inferior2 do estator é refrigerado pelo sistema de refrigeração ativoe opera a uma temperatura máxima de 98 graus Celsius. Umrevestimento de barreira térmica é colocado ao longo doparafuso acima da superfície do estator superior 4 da câmarade vapor de sódio para minimizar a transferência de calortérmico ao estator inferior 2 do invólucro. Para ajudar aminimizar a deformação térmica do estator inferior 2 doinvólucro, dois sistemas de câmara de vapor de água 68 doinvólucro são colocados no invólucro inferior 2 do estator aolongo da superfície de conexão com o estator superior 4 dacâmara de vapor de sódio.As câmaras de vapor de água ajudam a isotermalizara superfície inferior do estator 2 do invólucro ao longo daseção de parafuso com o estator superior 4 da câmara de vaporde sódio. Isto ajuda a manter uma temperatura uniforme aolongo da superfície de parafuso para minimizar quaisquerpontos quentes potenciais que puderem causar deformaçõestérmicas.
0 fluido de trabalho de água na câmara de vapor deágua 68 do invólucro absorve o calor ao longo da superfíciesuperior 69 do evaporador que penetra através do TBC 3 6 aolongo da superfície de parafuso do estator 4 da câmara devapor de sódio adjacente e transfere o mesmo à sua superfícielateral inferior 77 do condensador que é adjacente àspassagens de circulação de água de admissão/compressão 63 ede rolamento/expansão 66 do rotor do sistema de circulação deágua de refrigeração ativo 262. Enquanto a água é aquecida aolongo da superfície 69 do evaporador da câmara de vapor doinvólucro, ela muda de fase de um líquido em um gás,absorvendo grandes quantidades de calor da superfície 69 doevaporador e transferindo o calor ao gás de vapor de água. As
pressões internas da câmara circulam o vapor de água aquecidoà superfície 77 do condensador da câmara de vapor de água doinvólucro. Onde o vapor de água aquecido transfere o calor àárea de superfície 77 do condensador, voltando a fase líquidae circula de volta à superfície 69 do evaporador da câmara devapor de água do invólucro.
As câmaras de vapor de água 68 do invólucro operama uma temperatura entre 24 e 202 graus centígrados, ou 75 e397 graus Fahrenheit. Quanto maior a diferença da temperaturaentre a superfície 69 do evaporador da câmara de vapor de
água ao longo do estator 4 da câmara de vapor de sódio e asuperfície 77 do condensador da câmara do vapor de água aolongo das passagens de circulação de água deadmissão/compressão 63 e de rolamento/expansão 66 do rotor dosistema de circulação de água ativo 262, mais rápida avelocidade de transferência de calor.
As câmaras de vapor de água 69 do invólucro têm umformato relativamente longo e estreito. Embora sejaimportante transferir o calor da área de superfície 69 doevaporador através da câmara estreita de vapor de água doinvólucro à área de superfície 77 do condensador, também éimportante transferir o calor ao longo do comprimento dacâmara de vapor de água 68 do invólucro para isotermalizar oestator inferior 2 do invólucro para manter um estatorinferior 2 uniforme 2 do invólucro e para impedir pontosquentes e deformações térmicas. Para melhorar o fluxo capilardo fluido de trabalho de água, uma malha de absorção deperímetro em forma de U 72 envolve as camadas fina 71 egrossa 72 de malhas de absorção capilares. A malha deabsorção de perímetro em forma de U é colocada em contatodireto com a área de superfície 69 do evaporador da câmara devapor de água do invólucro e ao longo de ambas as superfícieslaterais da extremidade da câmara de vapor de água 68 doinvólucro. A malha de absorção de perímetro em forma de U éfeita de malha fina para permitir que pequenas gotas de águalíquida de alta pressão fluam ao longo do comprimento dasuperfície 69 do evaporador da câmara de vapor de água doinvólucro para permitir que o fluido de trabalho de água mudede fase de um líquido em um gás. Uma camada de malha deabsorção fina 71 é utilizada ao longo da superfície inferiordo rebaixo 270 da câmara de vapor de água do invólucro. Istopermite que pequenas gotas de água líquida de alta pressãofluam facilmente ao longo do comprimento da câmara de vaporde água 68 do invólucro e à superfície exterior 69 doevaporador do rotor para permitir que o fluido de trabalho deágua mude de fase de um líquido em um gás. Uma camada demalha de absorção capilar grossa 70 é colocada sobre o topoda camada de malha de absorção fina 71. Isto permite quegotas de água líquida maiores de baixa pressão fluamfacilmente ao longo do comprimento da câmara de vapor de água68 do invólucro e para a camada de malha de absorção capilarfina inferior 71.
Com referência à figura 67, para melhorar acirculação do fluido de tranalho de gás, as nervuras deextensão 74 da câmara do vapor de água do invólucro no lado da superfície interna da tampa 73 da câmara de vapor doinvólucro criam espaços vazios da câmara de vapor de água doinvólucro ou canais 7 5 entre as nervuras de extensão 74 paraque os gases do fluido de trabalho fluam facilmente. Asnervuras 74 da câmara do vapor do invólucro também prendem e pressionam as camadas de malha de absorção fina 71 e grossa70 juntas na posição. As nervuras de extensão 74 do invólucrotêm uma borda maior 3 82 da extensão da nervura para o lado dasuperfície do condensador da câmara de vapor de água doinvólucro, tornando a extensão total da nervura ligeiramenteem forma de L. Essa borda maior 3 82 da extensão da nervuratambém cria uma área vazia atrás das camadas de malha deabsorção fina 71 e grossa 70 e a superfície 77 do condensadorda câmara de vapor de água do invólucro. Isto permite que ovapor de água aquecido faça facilmente contato com a área de superfície 77 do condensador da câmara de vapor de água doinvólucro e libere o seu calor e mude a fase de um vapor degás em um líquido.
Tubos de Absorção/Congelamento da Câmara de Vaporde Água do Invólucro
Com referência às figuras 65 a 67, uma vez que acâmara de vapor de água 76 é completamente vedada com fluidode trabalho de água em seu interior, ela é suscetível a danospor expansão pelo congelamento quando o motor 1 é exposto atemperaturas de 32 graus F e mais baixas. Para se opôr àexpansão pelo congelamento da água, um tubo deabsorção/congelamento poroso 76 é colocado dentro da câmarade vapor de água 68 do invólucro. O tuboabsorção/congelamento poroso 76 é feito de ligas de metais deforma (SMA) que são trançadas juntas e enroladas em forma detubo e abrasadas ou soldadas por pontos umas às outras. Otubo poroso isola uma parte do fluido de trabalho de águadentro do centro do tubo de absorção/congelamento poroso 76de modo que, quando o fluido de trabalho começa a congelar ese expandir, o fluido de trabalho de água não congelada nocentro do tubo de absorção/congelamento poroso é absorvido aolongo do tubo de absorção/congelamento poroso 76. Istopermite que o fluido de trabalho de água se expandaimplodindo para dentro ao invés de explodir para fora,eliminando desse modo as pressões de expansão que poderiamresultar em danos à câmara de vapor de água 68 do invólucroou ao estator inferior 2 do invólucro. Utilizando um SMA parao tubo de absorção/congelamento poroso 76, a seção inferiordo tubo de absorção/congelamento poroso 76 pode ser deformadaenquanto o fluido de trabalho de água se expande e implode otubo de absorção/congelamento poroso 76. Uma vez que atemperatura da câmara de vapor de água 68 do invólucro seeleva até aproximadamente 32 graus Feo fluido de trabalhode água muda de fase de gelo em um líquido, o tubo deabsorção/congelamento poroso 76 retorna de volta à sua formaoriginal sem nenhum dano.
Os tubos de absorção/congelamento porosos sãopresos em uma aberturas de entalhe 268 na malha de absorçãogrossa 70. A malha de absorção grossa 70 irá maisprovavelmente conter gotas grandes de água que irão congelare se expandir. As extremidades dos tubos deabsorção/congelamento porosos também penetram na malha deabsorção de perímetro nas perfurações de furo 269 para chegarmais perto das bordas da superfície inferior da câmara devapor de água 68 do invólucro onde o fluido de trabalho deágua pode empoçar.
Revestimento de Barreira Térmica do Invólucro
Interno
Com referência outra vez à figura 67, devido à altatemperatura operacional dentro da câmara de combustão 34, umrevestimento de barreira térmica 36 é utilizado na superfícieinterna 3 7 do estator de um estator inferior 2 do invólucroao longo das bordas da zona de combustão 32 e das zonas deexpansão 33 para minimizar a transferência de calor excessivoao estator inferior 2 do invólucro e ao sistema de câmara devapor de água 68 do invólucro.
A tampa externa de isolamento térmico 258 tem umaabertura de canal pequena em torno de seu perímetro 260 paraencaixar sobre os topos dos parafusos 13, das porcas 14, edas arruelas de conexão 15 dos estatores 2 e 4 do invólucro.A tampa externa de isolamento térmico 258 é fixada ao motor 1 por uma série de parafusos sextavados 16 que seguem atravésdos furos de parafuso 262 na tampa de isolamento externa 258e nos furos de parafuso 17 ao longo do perímetro das duasbordas inferiores do estator 2 do invólucro. Os rebaixos deparafuso 261 na tampa de isolamento externa 258 permitem que os parafusos sextavados 16 sejam nivelados com a superfícieexterior da tampa de isolamento.
Embora a invenção tenha sido descrita em relação aoque é atualmente considerado como a realização mais prática emais preferida, deve ficar compreendido que a invenção não deve ficar limitada à realização apresentada, mas aocontrário, se presta a cobrir várias modificações e arranjosequivalentes incluídos dentro do caráter e do âmbito dasreivindicações anexas.
Claims (132)
1. MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTÃO INTERNA,caracterizado pelo fato de compreender:. um estator que inclui uma superfície interna quedefine uma cavidade de formato oval distorcida que inclui umazona de entrada, uma zona de compressão, uma zona de expansãoe uma zona de exaustão;um rotor rotativo dentro da cavidade, e que incluiuma superfície externa, e uma pluralidade de cavidades decombustão e uma pluralidade de entalhes localizados ao longode uma periferia do rotor; euma pluralidade de pás radialmente projetadas emóveis dispostas dentro dos entalhes e se estendendo para eacoplando com a superfície interna do estator, de modo aformar uma pluralidade de câmaras rotativas dentro das quaisuma mistura de combustível é comprimida para a ignição napluralidade de cavidades de combustão do rotor;uma câmara de vapor que se sobrepõe a uma parte dacavidade de formato oval e que inclui um fluido para absorvero calor da ignição da mistura de combustível nas cavidades decombustão do rotor e para retornar o calor às cavidades decombustão enquanto elas giram através da zona de expansão; eum sistema de refrigeração ativo para proteger omotor rotativo contra calor excessivo, em que o sistema derefrigeração compreende o estator, a pluralidade de pás e umsistema de refrigeração/transferência de calor localizadodentro do rotor.
2. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umaporta de entrada para a entrada de ar frio em cada câmara dapluralidade de câmaras rotativas, em que a porta de entradaprecede a zona de entrada ao longo de uma periferia dasuperfície externa do estator, e uma porta de exaustão para aexaustão do gás de combustão de cada câmara da pluralidade decâmaras rotativas, em que a porta de exaustão segue a zona deexpansão ao longo da periferia da superfície interna doestator.
3. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umeixo motor em torno do qual gira o rotor.
4. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido da câmara de vapormuda de fase de um líquido a um gás enquanto absorve calordurante a ignição, e de um gás a um líquido enquanto retornao calor às cavidades de combustão.
5. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido de trabalho dacâmara de vapor é um metal alcalino líquido.
6. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o fluido de trabalho dacâmara de vapor é selecionado do grupo de metais alcalinoslíquidos que consistem em sódio, potássio e enxofre.
7. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície interna doestator é substancialmente lisa e a pluralidade de pás acoplade maneira deslizável com a superfície interna do estatorenquanto o rotor gira dentro do estator.
8. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de páscompreende um primeiro grupo de pás deslizantes alternantes eum segundo grupo de pás deslizantes alternantes, em que cadapá tem um formato semi-oval substancialmente liso e alongado,um perímetro exterior, e duas faces.
9. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umapluralidade de vedações entre cada pá da pluralidade de pás ea superfície interna do estator.
10. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de correia de pá para reduzir as forças centrífugasna pluralidade de pás, por meio do que é reduzido o desgastedas vedações entre as pás e a superfície interna do estator.
11. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-10, caracterizado pelo fato de que o sistema de correia de pácompreende primeiro e segundo conjuntos de correias paraajudar a pluralidade das pás a se mover radialmente para seconformar às mudanças em uma distância entre uma periferia dasuperfície externa do rotor e uma periferia da superfícieinterna do estator.
12. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-10, caracterizado pelo fato de que o sistema de correia de pácompreende:uma primeira pluralidade de segmentos de correia depá que liga o primeiro grupo de pás deslizantes alternantes;uma segunda pluralidade de segmentos de correia depá que liga o segundo grupo de pás deslizantes alternantes;uma primeira placa de correia de pá arqueada sobrea qual desliza a primeira pluralidade de segmentos de correiade pá; euma segunda placa de correia de pá arqueada sobre aqual desliza a segunda pluralidade de segmentos de correia de pá.
13. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-12, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmentebarras de pá estendidas que unem os segmentos de correia depá às pás deslizantes.
14. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-12, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:uma primeira mola para aplicar uma pressão naprimeira placa de correia de pá arqueada para forçardinamicamente a primeira placa de correia de pá arqueada paradentro; euma segunda mola para aplicar uma pressão nasegunda placa de correia de pá arqueada para forçardinamicamente a segunda placa de correia de pá arqueada paradentro.
15. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-12, caracterizado pelo fato de que a primeira placa decorreia de pá arqueada e a segunda placa de correia de páarqueada são cobertas pelo menos parcialmente com umapluralidade de nervuras de formato arredondado elevadas erevestidas com um revestimento quase sem atrito.
16. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-15, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de nervurasde formato arredondado elevadas estende as larguras daprimeira placa de correia de pá arqueada e da segunda placade correia de pá arqueada , e em que o revestimento quase sematrito é um revestimento do tipo lubrificante sólido.
17. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-13, caracterizado pelo fato de que os segmentos de correia depá compreendem segmentos de correia de pá centrais esegmentos de correia de pá laterais.
18. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação- 12, caracterizado pelo fato de que a primeira placa decorreia de pá arqueada compreende uma primeira placa decorreia de pá arqueada central e pelo menos uma primeiraplaca de correia de pá arqueada lateral, e em que a segundaplaca de correia de pá arqueada compreende uma segunda placade correia de pá arqueada central e pelo menos uma segundaplaca de correia de pá arqueada lateral.
19. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-12, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:uma pluralidade de eixos alinhados transversais aossegmentos de correia de pá;uma pluralidade de rolamentos de roletes ocossegmentados colocados nos eixos, de maneira tal que osrolamentos de roletes ocos segmentados giram livremente emtorno dos eixos, e os rolamentos de roletes ocos segmentadostocam nos segmentos de correia de pá;uma primeira pluralidade de molas de eixo unidas àprimeiras placa de correia de pá arqueada; euma segunda pluralidade de molas de eixo unidas àsegunda placa de correia de pá arqueada,em que a primeira e a segunda molas de eixo sãoalinhadas paralelas aos segmentos de correia de pá, esuportam os eixos.
20. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-19, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade demolas de eixo é soldada por pontos na primeira placa decorreia de pá arqueada, e em que a segunda pluralidade deolas de eixo é soldada por pontos na segunda placa decorreia de pá arqueada.
21. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-12, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umapluralidade de emendas intercaladas dentro dos segmentos decorreia de pá.
22. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação21, caracterizado pelo fato de que as emendas são emendas depinos.
23. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-21, caracterizado pelo fato de que as emendas são emendas dearticulações.
24. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-13, caracterizado pelo fato de que os segmentos de correia depá compreendem segmentos de correia de pá centrais que têmduas extremidades e segmentos de correia de pá laterais quetêm duas extremidades, e o sistema de correia de pácompreende adicionalmente:uma pluralidade de barras de alavanca centraisunidas às barras de pá estendidas;uma pluralidade de primeiras passagens de barra decorreia de pá cortadas da primeira placa de correia de páarqueada, em que cada uma das primeiras passagens de barra decorreia de pá é alinhada com uma barra diferente das barrasde pá estendidas;uma pluralidade de segundas passagens de barra decorreia de pá cortadas da segunda placa de correia de páarqueada, em que cada uma das segundas passagens de barra decorreia de pá é alinhada com uma barra diferente das barrasde pá estendidas;uma pluralidade de barras de correia de pácentrais, em que duas das barras de correia de pá centraissão unidas a cada uma das barras de alavanca centrais;uma pluralidade de barras de correia de pálaterais, em que dois pares de barras de correia de pálaterais são unidos a cada uma das barras de alavancacentrais;uma pluralidade de buchas de roletes de metal quecobrem as barras de correia de pá centrais e as barras decorreia de pá laterais, em que cada extremidade de cada umdos segmentos de correia de pá centrais é enganchada sobreuma bucha diferente das buchas de roletes de metal que cobremas barras de correia de pá centrais, e cada extremidade decada um dos segmentos de correia de pá laterais é enganchadasobre uma bucha diferente das buchas de roletes de metal quecobrem as barras de correia de pá laterais; euma pluralidade de tiras de isolamento térmicounida a e isolando termicamente as pás deslizantes do sistemade correia de pá.
25. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umasérie exterior de correias localizadas em ambos os lados doprimeiro e do segundo jogos de correias, em que a sérieexterior de correias é apoiada em suportes pequenos de arconas extremidades das barras de suporte de arco de correia queconectam o primeiro e o segundo jogos de correias um aooutro, e a série exterior de correias ajuda o primeiro e osegundo grupos de correias a combinar com o perfil dasuperfície do estator.
26. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que uma distância de umaperiferia da superfície externa do rotor a uma periferia dasuperfície interna do estator varia enquanto o rotor giraatravés da zona de entrada, da zona de compressão, da zona deexpansão, e da zona de exaustão, e em que a pluralidade depás radialmente projetadas se move radialmente para acomodaras mudanças na distância e para continuar desse modo aacoplar de maneira deslizável com a superfície interna doestator enquanto o rotor gira.
27. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de liberação de pressão conectado à câmara de vapor.
28. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a mistura de combustívelcompreende hidrogênio, água e ar.
29. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:um primeiro injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma quantidade deágua que é variada para a finalidade de controlar a relaçãode compressão do motor rotativo;um injetor de combustível para injetar em cadacavidade da pluralidade de cavidades de combustão ocombustível que entrou em ignição nas cavidades;um segundo injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma segundaquantidade de água para resfriar bruscamente parcialmente emcada câmara da pluralidade de câmaras rotativas um gásresultante da ignição do combustível na cavidade de combustãodo rotor localizada dentro da câmara rotativa para reduzir atemperatura do gás na câmara; eum terceiro injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma terceiraquantidade de água para refrigerar o rotor, as pás e asvedações que compreendem a câmara rotativa em resposta aocalor transferido à câmara rotativa da câmara de vaporsobreposta à zona de expansão.
30. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umapluralidade de vedações para vedar cada uma das câmarasrotativas, em que a pluralidade de vedações compreende:primeira e segunda vedações localizadas axialmenteao longo do primeiro e do segundo lados do rotor, em que asvedações axiais são curvadas para combinar com um perfilcircular da superfície externa do rotor;as vedações axiais são segmentadas em uma seçãocentral e duas seções de extremidade; a seção central davedação axial tem uma extensão de lingüeta angular ao longode ambas as extremidades que combina com um rebaixo de sulcoangular dos segmentos de vedação de extremidade axial;cada um dos segmentos da seção central e deextremidade da vedação axial tem uma superfície superior queé inclinada de modo que a pressão de gás da câmara impele avedação axial para a superfície interna do estator;uma superfície de vedação exterior de cada um dossegmentos centrais e de extremidade da vedação axial incluium corte de sulco no comprimento inteiro da vedação axial,criando desse modo um rebaixo para uma tira de vedação axial;euma mola corrugada posicionada atrás do segmentocentral da vedação axial também para impelir para fora asvedações axiais, por meio do que, quando o segmento centralda vedação axial é impelido para fora pela pressão de gás e pela mola corrugada, o segmento central da vedação axialtambém impele para fora os segmentos de extremidade davedação axial para formar um vedação ao longo da superfícieinterna do estator e ao longo do segmento inferior dasvedações de pá localizadas acima do rotor.
31. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-30, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:uma pluralidade de vedações de face de pá paraformar um vedação contínua em uma área de formato de anelsemi-oval substancialmente alongada entre uma face dianteirae uma face traseira de uma pá da pluralidade de pás e umavedação imediatamente adjacente a uma área da superfícieexterna do rotor, euma pluralidade de vedações de pá para formar umavedação contínua entre um perímetro exterior de uma pá da pluralidade de pás e a superfície interna do estator.
32. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-31, caracterizado pelo fato de que cada pá da pluralidade depás inclui uma superfície de vedação de pá curvada, e em queo motor rotativo compreende adicionalmente:uma pluralidade de canaletas de rolamentos deroletes encaixadas entre as vedações de pá e entre cada umadas vedações de pá e uma pá correspondente,uma pluralidade de rolamentos de roletes dispostosdentro das canaletas de rolamentos de roletes,em que cada uma das vedações de pá inclui ladosexteriores angulados para impelir a gás a vedação de pá, pormeio do que a vedação da pá é impelida dinamicamente para asuperfície interna do estator durante a operação do motorrotativo, euma pluralidade de passagens de gás que perfura asvedações de pá, em que a área de cada passagem de gás aumentaà medida que a passagem de gás se estende dinamicamente parafora e é impelida radialmente para a superfície interna doestator durante a operação do motor rotativo.
33. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que cada uma das pás tem umformato semi-oval substancialmente liso e alongado, umperímetro exterior e duas faces, e o perímetro exterior decada pá compreende:um sulco da pá que se estende ao longo de um centrodo comprimento inteiro do perímetro exterior,duas nervuras de suporte que se estendem ao longodo comprimento inteiro do perímetro exterior, o sulco da pá élimitado pelas nervuras de suporte, e as nervuras de suportese projetam radialmente além do sulco da pá, eduas bordas que se estendem ao longo do comprimentointeiro do perímetro exterior, as bordas de suporte sãolimitadas pelas nervuras de suporte, e as bordas de suportese projetam radialmente mais do que o sulco da pá, porémmenos do que as nervuras de suporte.
34. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de passagenslaterais de gás cria canaletas abertas das câmaras àsnervuras de suporte.
35. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que cada uma das vedações depá é dividida por duas interfaces em um segmento centralsuperior e dois segmentos inferiores laterais axialmenteextensíveis.
36. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que os dois segmentosinferiores laterais são impelidos axialmente de modo a seremforçados para a superfície interna do estator e impelidosradialmente de modo a serem forçados para o segmento centralsuperior.
37. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que cada interface compreendepelo menos uma conexão de lingüeta e sulco em forma de fechodeslizante.
38. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada pá da pluralidade depás tem um formato semi-oval substancialmente liso ealongado, um perímetro exterior, e duas faces, e em que omotor rotativo compreende adicionalmente um sistema derolamento para facilitar o movimento radial de cada uma daspás, e o sistema de rolamento compreende:uma pluralidade de canaletas de rolamentos deroletes encaixadas em cada uma das faces da pá, e ascanaletas de rolamentos de roletes são orientadas axialmente,euma pluralidade de rolamentos de roletes dispostosdentro da pluralidade de canaletas de rolamentos de roletes.
39. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o sistema de rolamentoscompreende adicionalmente uma pluralidade de placas de pá dorotor, em que cada placa é unida a um de dois lados de cadaentalhe no rotor em que as pás são dispostas, cada placa depá do rotor é coberta pelo menos parcialmente por nervuras emformato de losango ou nervuras em zigue-zague, e em que cadaface da pluralidade de pás é coberta pelo menos parcialmentepor nervuras em formato de losango ou nervuras em zigue-zague, e as nervuras são cobertas com um revestimento debarreira térmica e um lubrificante oxido.
40. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-39, caracterizado pelo fato de que o sistema de rolamentoscompreende adicionalmente:uma pluralidade de eixos centrais axialmenteorientados,uma pluralidade de rolamentos de roletes ocossegmentados colocados nos eixos centrais, de maneira tal queos rolamentos girem livremente em torno dos eixos, euma pluralidade de molas de suporte de rolamentosde roletes radialmente orientadas unidas a cada placa de pádo rotor, e os eixos centrais são unidos às molas de suportede rolamentos de roletes.
41. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-8, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de correia de pá que compreende uma correia de páexterna unida ao primeiro grupo de pás deslizantesalternantes, e uma correia de pá interna unida ao segundogrupo de pás deslizantes alternantes.
42. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-41, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a correiade pá externa e a correia de pá interna tem uma pluralidadede curvaturas, e em que o sistema de correia de pá compreendeadicionalmente uma pluralidade de rolamentos de roletes quetocam as curvaturas.
43. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-41, caracterizado pelo fato de que o sistema de correia de pácompreende adicionalmente uma pluralidade de pinos de correiade pá que unem a correia de pá externa ao primeiro grupo depás deslizantes alternantes e unem a correia de pá interna aosegundo grupo de pás deslizantes alternantes.
44. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-41, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a correiade pá externa e a correia de pá interna é feita de umapluralidade de fibras de alta resistência à tração conectadaspor pinos e elos.
45. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de transferência de calor do rotor que compreende:uma pluralidade de câmaras de vapor do rotorintercaladas dentro do rotor entre os entalhes de pás;um fluido de trabalho interno de água da câmara devapor do rotor dentro das câmaras de vapor do rotor;uma pluralidade de câmaras de vapor do rotor que seestendem radialmente e que se curvam para combinar com operfil de superfície do rotor exterior, em que cada uma dascâmaras de vapor do rotor compreende uma zona de evaporaçãointerna centrada debaixo da superfície externa do rotor eduas extremidades de condensação axiais internas;uma pluralidade de malhas de transferência finaslocalizadas por toda a seção do evaporador da câmara de vapordo rotor;uma pluralidade de malhas de transferência grossaslocalizadas por todas as seções e interface do condensadorcom uma malha de transferência fina na pluralidade de câmarasde vapor do rotor;uma pluralidade de malhas de transferência médiasde perímetro localizadas ao longo da superfície interna doperímetro da câmara de vapor do rotor que fazem contato com amalha de transferência fina do evaporador e a malha detransferência grossa do condensador;uma pluralidade de nervuras localizadas ao longo datampa interna da câmara de vapor do rotor oposta à superfíciedebaixo da superfície de combustão externa orientada em umapluralidade fileiras que seguem axialmente através da câmarade vapor do rotor;uma pluralidade de espaços vazios da câmara devapor do rotor localizados entre as nervuras da câmara devapor do rotor;uma pluralidade de tubos de congelamento detransferência que seguem radialmente através da câmara devapor do rotor e perfuram a malha de transferência fina doevaporador e a malha de transferência de perímetro;uma pluralidade de tubos de refrigeração detransferência que seguem axialmente através da câmara devapor do rotor de um lado do condensador ao outro, perfurandoa malha de transferência grossa do condensador e a malha detransferência fina do condensador e a malha de perímetro; euma pluralidade de condensadores exteriores dacâmara de vapor do rotor que transferem o calor doscondensadores internos da câmara de vapor do rotor à água derefrigeração do sistema de refrigeração ativo.
46. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-41, caracterizado pelo fato de que o fluido de trabalhointerno da câmara de vapor do rotor compreende a água.
47. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de transferência de calor do estator para proteger omotor rotativo contra calor excessivo.
48. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-47, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umaporta de entrada e uma porta de exaustão, e o sistema detransferência de calor do estator compreende adicionalmenteum sistema de refrigeração líquida do estator, em que osistema de refrigeração líquida do estator compreende:um tubo de refrigeração líquida do estator queentra no motor rotativo perto da porta de entrada, fazmeandros perto da porta de entrada, círculos em torno do eixomotor, e então sai do motor rotativo perto da porta deexaustão;um refrigerante líquido do estator dentro do tubode refrigeração líquida do invólucro;um monitor da temperatura do refrigerante líquidodo invólucro; eum dispositivo para ajustar o fluxo do refrigerantelíquido do invólucro.
49. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o refrigerante líquido doinvólucro compreende a água.
50. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umaporta de entrada, uma porta de exaustão e em que a câmara devapor é um sistema de câmara de vapor de sódio paraisotermalizar as seções de combustão e de expansão do motorrotativo, e o sistema de câmara de vapor de sódio se estendeao longo de uma parte substancial do perímetro do estatorsubstancialmente oposta à porta de entrada e à porta deexaustão.
51. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que a câmara de vapor de sódiocompreende:fluido do sódio contido dentro da câmara de vaporde sódio do estator;uma camada de malha de transferência de graduaçãofina dentro da seção do evaporador da câmara de vapor desódio do estator, em que a camada de malha de transferênciade graduação fina fica localizada na direção das zonas deignição e de combustão do motor;uma camada de malha de transferência de graduaçãogrossa dentro da seção do condensador da câmara de vapor desódio do estator; em que a camada de malha de transferênciade graduação grossa fica localizada na direção da extremidadeda zona de expansão do motor;uma camada de malha de transferência de graduaçãomédia entre as camadas fina e grossa da câmara de vapor desódio do estator; em que a camada de malha de transferênciade graduação média fica localizada no meio da seção deexpansão do motor; euma malha de transferência de graduação média quereveste o perímetro inteiro da câmara de vapor de sódio doestator e que encerra as malhas de transferência fina, médiae grossa.
52. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-51, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umatampa externa da câmara de vapor de sódio do estator, em quea tampa externa compreende:uma pluralidade de nervuras de extensão segmentadaparalelas que cobrem uma superfície interna da tampa e seguempelo comprimento da câmara de vapor de sódio do estator;uma pluralidade de espaços vazios localizadosdentro da câmara de vapor de sódio do estator entre asnervuras de extensão que cobrem a superfície interna da tampaexterna; eum revestimento de barreira térmica que cobre asuperfície interna da tampa externa.
53. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-50, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umacâmara externa de vapor de água do estator em ângulo em tornodo eixo motor dentro do estator, em que a câmara de vapor deágua do estator compreende:fluido de água contido dentro da câmara de vapor deágua do estator;uma camada de malha de transferência fina quereveste o perímetro da câmara de vapor de água do estator;uma camada de malha de transferência fina dentro dacâmara de vapor de água do estator; euma camada de malha de transferência grossa dentroda câmara de vapor de água do estator; euma câmara de água do estator posicionada entre acâmara de vapor de sódio do estator e o canal de água dosistema de refrigeração ativo do estator.
54. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-30, caracterizado pelo fato de que o rotor tem oito entalhesde pá, e o arranjo de vedação tem dezesseis vedações de facede pá e oito vedações de pá.
55. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a mistura de combustível écolocada em ignição por pelo menos uma vela de ignição.
56. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a mistura de combustível écolocada em ignição pela auto-ignição.
57. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uminjetor para injetar diretamente o hidrogênio nas cavidadesde combustão do rotor.
58. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de refrigeração ativo para condensar, filtrar erecircular a água contida no gás de exaustão.
59. MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTÃO INTERNA,caracterizado pelo fato de compreender:um estator que inclui uma superfície interna quedefine uma cavidade de formato oval distorcida que incluipelo menos uma zona de compressão e uma zona de expansão;um rotor rotativo dentro da cavidade, e que incluiuma superfície externa, e uma pluralidade de cavidades decombustão e uma pluralidade de entalhes localizados ao longode uma periferia do rotor; euma pluralidade de pás radialmente móveis dispostasdentro dos entalhes e se estendendo para e acopladas demaneira deslizável à superfície interna do estator, de modo aformar uma pluralidade de câmaras rotativas dentro das quaisuma mistura de combustível é comprimida para a ignição napluralidade de cavidades de combustão do rotor; euma câmara de vapor que se sobrepõe a uma parte dacavidade de formato oval e que inclui um fluido para absorvero calor da ignição da mistura de combustível nas cavidades decombustão do rotor e para retornar o calor às cavidades decombustão enquanto elas giram após a zona de expansão.
60. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umaporta de entrada para a entrada de ar frio em cada câmara dapluralidade de câmaras rotativas, e uma porta de exaustãopara a exaustão do gás de combustão de cada câmara dapluralidade de câmaras rotativas.
61. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de correia de pá para ajudar a pluralidade de pás ase mover radialmente para se conformar às mudanças em umadistância entre uma periferia da superfície externa do rotore uma periferia da superfície interna do estator.
62. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de que uma distância de umaperiferia da superfície externa do rotor a uma periferia dasuperfície interna do estator varia enquanto o rotor giradentro do motor, e em que a pluralidade de pás radialmentemóveis se move radialmente para acomodar as mudanças nadistância e para continuar desse modo a acoplar de maneiradeslizável com a superfície interna do estator enquanto orotor gira.
63. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que a mistura de combustívelinclui hidrogênio, água e ar.
64. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:um primeiro injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma quantidade deágua que é variada para a finalidade de controlar a relaçãode compressão do motor rotativo;um injetor de combustível para injetar em cadacavidade da pluralidade de cavidades de combustão hidrogênioque faz parte do combustível que entrou em ignição nas cavidades;um segundo injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma segundaquantidade de água para resfriar bruscamente parcialmente emcada câmara da pluralidade de câmaras rotativas um gásresultante da ignição do combustível na cavidade de combustãodo rotor localizada dentro da câmara rotativa para reduzir atemperatura do gás na câmara; eum terceiro injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma terceiraquantidade de água para refrigerar o rotor, as pás e asvedações que compreendem a câmara rotativa em resposta aocalor transferido à câmara rotativa da câmara de vaporsobreposta à zona de expansão.
65. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umapluralidade de vedações para vedar cada uma das câmarasrotativas, em que a pluralidade de vedações compreende:primeira e segunda vedações localizadas axialmenteao longo do primeiro e do segundo lados do rotor, em que asvedações axiais são curvadas para combinar com um perfilcircular da superfície externa do rotor;uma pluralidade de vedações de face de pá para formar um vedação contínua em uma área em formato de anelsemi-oval substancialmente alongada entre uma face dianteirae uma face traseira de uma pá da pluralidade de pás e umavedação imediatamente adjacente a uma área da superfícieexterna do rotor, euma pluralidade de vedações de pá para formar umavedação contínua entre um perímetro exterior de uma pá dapluralidade de pás e a superfície interna do estator.
66. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de rolamentos para facilitar o movimento radial decada uma das pás.
67. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de transferência de calor do estator para proteger omotor rotativo contra calor excessivo.
68. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de transferência de calor do rotor para proteger omotor rotativo contra calor excessivo.
69. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de páscompreende oito pás.
70. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de páscompreende um número de pás selecionadas do grupo queconsiste em seis pás, oito pás, nove pás ou doze pás.
71. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de câmarasrotativas compreende um número de câmaras selecionadas dogrupo que consiste em seis câmaras, oito câmaras, novecâmaras ou doze câmaras.
72. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação -59, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de cavidadesde combustão do rotor compreende um número de cavidades decombustão do rotor selecionadas do grupo que consiste em seiscavidades de combustão do rotor, oito cavidades de combustãodo rotor, nove cavidades de combustão do rotor ou doze cavidades de combustão do rotor.
73. MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTÃO INTERNA,caracterizado pelo fato de compreender:um estator do invólucro que inclui uma superfícieinterna que define uma cavidade de formato oval distorcida que inclui pelo menos uma zona de compressão e uma zona deexpansão;um rotor rotativo dentro da cavidade, e que incluiuma superfície externa, e uma pluralidade de cavidades e umapluralidade de entalhes de combustão localizados ao longo deuma periferia do rotor; euma pluralidade de pás radialmente projetadas emóveis dispostas dentro dos entalhes e se estendendo para eacoplando de maneira deslizável com a superfície interna doestator, para formar uma pluralidade de câmaras rotativas dentro das quais uma mistura de combustível é comprimida paraa ignição na pluralidade de cavidades de combustão do rotor;euma câmara de vapor que se sobrepõe a uma parte dacavidade de formato oval e inclui um fluido para absorver ocalor da ignição da mistura de combustível nas cavidades decombustão do rotor e para retornar o calor às cavidades decombustão enquanto elas giram após a zona de expansão.
74. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que as zonas de combustão e deexpansão são maiores do que as zonas de entrada e decompressão, por meio do que os gases de combustão podem seexpandir e executar o trabalho máximo até que as pressõesdentro da câmara de combustão do motor rotativo se igualem àsperdas de atrito de rotação.
75. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-29, caracterizado pelo fato de que o motor rotativo utiliza atransferência de calor de vapor de sódio, a recuperação decalor do sistema de refrigeração a água ativo, o revestimentode barreira térmica, a injeção de água, e um curso deexpansão estendido para atingir uma maior eficiênciatermodinâmica de frenagem.
76. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-9, caracterizado pelo fato de que cada vedação da pluralidadede vedações entre as pás e a superfície interna do estatorinclui uma ponta de nariz arrebitado que é uma ponta pequena,contornada arredondada que pode deslizar suavemente atravésda superfície interna do estator.
77. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o motor inclui um invólucroe em que o motor inclui lubrificantes sólidos quase sematrito, revestimentos de barreira térmica resistentes àstensões térmicas e às deformações, uma pluralidade desistemas de câmara de vapor, e um sistema de refrigeração deágua ativo para transportar o calor excessivo para aisotermalização do invólucro exterior do motor.
78. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o motor inclui um invólucrofeito de ligas de alta temperatura, e em que o invólucro écoberto com uma cobertura térmica grossa para minimizar aperda de calor e para reduzir o ruído do motor.
79. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação- 9, caracterizado pelo fato de que a superfície interna doestator tem uma geometria que minimiza as deformações da pá eda vedação enquanto o motor rotativo é operado.
80. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umapluralidade de vedações entre cada pá da pluralidade de pás ea superfície interna do estator, e em que cada uma das portasde entrada e de exaustão é uma abertura que passa ao redor dasuperfície interna do estator, e cada porta é seccionada emduas metades com as duas metades do motor rotativo, em quecada metade inclui uma nervura de suporte que é transpostaatravés de uma metade de cada meia porta e que é ligeiramenteangulada na abertura da porta para fornecer suporte àpluralidade de pás e de vedações enquanto elas passam sobre aabertura da porta para impedir a deformação.
81. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada pá da pluralidade depás inclui um sistema de barra de balanceio de correia de pápara permitir que a pá balanceie enquanto se move comrespeito à superfície interna do estator para obter umavedação maior de suas câmaras rotativas correspondentes comrespeito à superfície interna do estator.
82. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 81, caracterizado pelo fato de que o sistema de barra debalanceio de correia de pá é um sistema de barra de balanceiode correia simples para uma correia de pá central simples dosistema de correia de pá.
83. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 81, caracterizado pelo fato de que o sistema de barra debalanceio de correia de pá é um sistema de barra de balanceiode correia dupla para duas correias de pá exteriores dosistema de correia de pá.
84. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-10, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de ajuste de tensão de. correia de pá para ajustar atensão de uma correia de pá simples ou uma correia de pádupla utilizada com o sistema de correia de pá.
85. MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTÃO INTERNA,caracterizado pelo fato de compreender:um estator que inclui uma superfície interna quedefine uma cavidade de formato oval distorcida que inclui umazona de entrada, uma zona de compressão, uma zona de expansãoe uma zona de exaustão;um rotor rotativo dentro da cavidade, e que incluiuma. superfície externa, e uma pluralidade de cavidades decombustão e uma pluralidade de entalhes localizados ao longode uma periferia do rotor;um eixo motor em torno do qual gira o rotor;uma pluralidade de pás radialmente projetadas emóveis dispostas dentro dos entalhes e se estendendo para eacoplando com a superfície interna do estator, para formaruma pluralidade de câmaras rotativas dentro das quais umamistura de combustível que inclui o hidrogênio é comprimidapara a ignição na pluralidade de cavidades de combustão dorotor;uma câmara de vapor que se sobrepõe a uma parte dacavidade de formato oval e que inclui um fluido para absorvero calor da ignição da mistura de combustível nas cavidades decombustão do rotor e para retornar o calor às cavidades decombustão enquanto elas giram após a zona da expansão;uma porta de entrada para a entrada de ar frio emcada câmara da pluralidade de câmaras rotativas, em que aporta de entrada precede a zona de entrada ao longo de umaperiferia da superfície externa do estator;uma porta de exaustão para a exaustão do gás decombustão de cada câmara da pluralidade das câmarasrotativas, em que a porta de exaustão segue a zona deexpansão ao longo da periferia da superfície interna doestator;um sistema de correia de pá para reduzir as forçascentrífugas na pluralidade de pás, por meio do que é reduzidoo desgaste das vedações entre as pás e a superfície internado estator;uma pluralidade de vedações para vedar cada uma dascâmaras rotativas;um sistema de refrigeração/transferência de calorde vapor de água para o controle da temperatura do rotor;um sistema de refrigeração a água/transferência decalor ativo para capturar o calor do invólucro exterior domotor rotativo, e do interior do invólucro do motor do cursode compressão, da zona de rolamentos do eixo motor, e dorotor e da pluralidade de pás, e para retornar o calorcapturado para ser reutilizado no ciclo do motor;um primeiro injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma quantidade deágua que é variada para a finalidade de controlar a relaçãode compressão do motor rotativo;um injetor de combustível para injetar em cadacavidade da pluralidade de cavidades de combustão ocombustível que entrou em ignição nas cavidades;um segundo injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma segundaquantidade de água para resfriar bruscamente parcialmente emcada câmara da pluralidade de câmaras rotativas um gásresultante da ignição do combustível na cavidade de combustãodo rotor localizada dentro da câmara rotativa para reduzir atemperatura do gás na câmara; eum terceiro injetor de água para injetar em cadacâmara da pluralidade de câmaras rotativas uma terceiraquantidade de água para refrigerar o rotor, as pás e asvedações que compreendem a câmara rotativa em resposta aocalor transferido à câmara rotativa da câmara de vaporsobreposta à zona de expansão.
86. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umaturbina do turbocarregador de geometria variável que acionaum compressor de entrada que impele o ar tomado pela porta deentrada.
87. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a câmara de vapor sesobrepõe às zonas de combustão e de expansão, por meio do quea câmara de vapor se sobrepõe a uma primeira pluralidade decavidades de combustão do rotor nas quais ocorre a ignição docombustível e uma segunda pluralidade de cavidades decombustão do rotor para as quais a câmara de vapor retorna ocalor absorvido das ignições na primeira pluralidade decavidades de combustão do rotor.
88. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação -1, caracterizado pelo fato de que o calor absorvido pelacâmara de vapor coloca em ignição a mistura de combustível emuma primeira pluralidade de cavidades de combustão do rotorque giram através da zona de combustão, absorve o calor dacombustão resultante da ignição da mistura de combustível na primeira pluralidade de cavidades de combustão do rotor, etransfere o calor de volta para uma segunda pluralidade decavidades de combustão do rotor que giram através da zona deexpansão.
89. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação -29, caracterizado pelo fato de que a refrigeração da câmararotativa pela água injetada pelo terceiro injetor de águarefrigera a superfície da câmara em preparação para um cicloseguinte de entrada.
90. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-29, caracterizado pelo fato de que a quantidade de águainjetada pelo primeiro injetor de água resulta em uma relaçãoeficaz de compressão em que a auto-ignição pode ocorrer.
91. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a superfície interna doestator é revestida com um revestimento de barreira térmicade peroskvita para proteger o estator contra a ignição decombustão constante e para reduzir transferência de calor decombustão para fora do estator.
92. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-28, caracterizado pelo fato de que a mistura de combustível éestratifiçada com uma mistura de hidrogênio e ar em suametade dianteira e de água injetada em sua metade traseira,por meio do que a mistura de hidrogênio e de ar entrafacilmente em ignição.
93. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-29, caracterizado pelo fato de que a refrigeração dossegmentos do rotor, pás e vedações que compreendem a câmararotativa resulta em forças centrífugas causadas pelo rotorgirando dentro da cavidade forçando o refrigerador e gotas deágua mais pesadas contra a superfície interna do estator paraabsorver desse modo o calor da câmara de vapor e acelerar atransferência de calor da parte traseira da câmara de vaporde volta para a câmara rotativa para manter a pressão devapor alta e a pressão eficaz média dentro da câmara rotativapara executar o trabalho.
94. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a câmara de vapor utiliza osódio como fluido para absorver o calor da ignição, e em queo sódio líquido muda de fase, em uma zona do evaporador dacâmara de vapor, para um vapor de gás de sódio quando absorveo calor da zona de combustão, se move à velocidade sônica aolongo da câmara de vapor para uma zona do condensador dacâmara de vapor onde o gás de sódio transfere o calor devolta para as cavidades de combustão do rotor girando aolongo da zona de expansão e muda de fase, na zona docondensador, para um líquido de sódio.
95. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-94, caracterizado pelo fato de que a câmara de vapor de sódiocompreende adicionalmente uma pluralidade de malhas detransferência que propiciam a atividade capilar paratransferir uniformemente o sódio líquido da zona docondensador para a zona do evaporador da câmara de vapor desódio onde o sódio líquido está disponível para absorver ocalor adicional da zona de combustão quente.
96. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o sistema de refrigeraçãode água ativo e a câmara de vapor transferem o calor para ede cada um, desse modo permitindo que uma grande parte docalor produzido pela combustão do motor rotativo da misturade combustível seja transferida continuamente de voltaatravés do motor rotativo para conferir o benefício dotrabalho de energia positivo.
97. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a superfície externa dorotor é coberta com um revestimento de barreira térmica paraproteger o rotor contra os danos do calor de combustão eminimizar a transferência de calor de superfície para orotor.
98. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-97, caracterizado pelo fato de que o rotor compreendeadicionalmente uma câmara de vapor de água localizada sob asuperfície externa do rotor, em que a câmara de vapor de águaabsorve o calor de combustão que passa através dorevestimento de barreira térmica do rotor.
99. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-98, caracterizado pelo fato de que a câmara de vapor de águado rotor é uma zona do evaporador onde um fluido de águaabsorve o calor que passa através do revestimento de barreiratérmica do rotor, e desse modo muda a fase de um liquido paraum gás e transfere o calor absorvido aos condensadoreslocalizados em ambos os lados do rotor.
100. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-99, caracterizado pelo fato de que o sistema de refrigeraçãode água ativo asperge a água através dos condensadores dorotor enquanto o rotor gira para absorver o calor docondensador, por meio do que a água da câmara de vapor dorotor esfria e muda a fase de gás para um líquido e recirculaentão de volta para a zona do evaporador por forçascentrífugas de G elevado.
101. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação98, caracterizado pelo fato de que a câmara de vapor de águado rotor ajuda a isotermalizar a distribuição do caloratravés da superfície externa inteira do rotor.
102. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a superfície interna doestator tem um perfil geométrico, em que as zonas decombustão e de expansão são maiores do que as zonas deentrada e de compressão de modo que o desempenhotermodinâmico do ciclo do motor rotativo é aumentado durantea operação.
103. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema de transferência de calor de refrigeração de pá quecompreende:uma pluralidade de câmaras de tubulação de calor dapá localizadas dentro de cada pá;uma câmara de tubulação de calor de pá com fluidode trabalho interno de água;uma pluralidade de câmaras de tubulação de calor depá que se estendem ao longo do perímetro exterior da pá quese curva para combinar com o perfil exterior da pá, em quecada uma das câmaras de tubulação de calor compreende umazona de evaporação interna centrada debaixo da superfícieexterna da pá e duas extremidades de condensação axiaisinternas localizadas ao longo dos lados axiais do rotorimediatamente abaixo das vedações axiais do rotor;uma pluralidade de tubos de congelamento detransferência que funcionam axialmente através da câmara detubulação de calor de pá de um lado do condensador ao outro;euma pluralidade de condensadores exteriores dacâmara de tubulação de calor de pá que transferem o calor doscondensadores internos da câmara de tubulação de calor de páà água de refrigeração do sistema de refrigeração ativo.
104. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-103, caracterizado pelo fato de que o fluido de trabalhointerno da câmara de tubulação de calor de pá compreende aágua.
105. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-103, caracterizado pelo fato de que na seção do evaporadorcentral da câmara de tubulação de calor de pá o fluido detrabalho de água muda de fase de um líquido para um gásenquanto absorve calor durante a ignição e a combustão e naseção do condensador o fluido de trabalho de água muda defase de um gás para um líquido enquanto transfere o seu calorà água de refrigeração do sistema de refrigeração ativo.
106. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-89, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umsistema deliberação da ruptura de ajuste de pressão da câmarade vapor de sódio que compreende:uma câmara de pressão cheia com um gás compressívelinerte;um disco de ajuste de pressão;um disco de ruptura; euma bandeira de sinal de ruptura.
107. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-106, caracterizado pelo fato de que o gás compressível inerteé o nitrogênio, o argônio, ou de preferência o kriptônio.
108. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-59, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de correiasde pá é de duas e três.
109. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-108, caracterizado pelo fato de que o sistema de duascorreias de pá pode ser construído com uma pluralidade detrês ou quatro pás em cada correia, resultando em um motorcom seis ou oito pás.
110. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-108, caracterizado pelo fato de que o sistema de trêscorreias de pá pode ser construído com uma pluralidade detrês ou quatro pás em cada correia, resultando em um motorcom nove ou doze pás.
111. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-110, caracterizado pelo fato de que no sistema de trêscorreias de pá a terceira correia será uma segunda correiadupla, um arco, e um sistema de alavanca de pá que éorientado exatamente fora do primeiro sistema de correiadupla.
112. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o calor absorvido pela águado sistema de refrigeração ativo é injetado de volta nascâmaras do rotor durante a primeira injeção de água na zonade compressão e a segunda injeção de água logo na zona decombustão/expansão.
113. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação76, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de vedaçõesde nariz arrebitado de formato arredondado é revestida com umrevestimento quase sem atrito.
114. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-113, caracterizado pelo fato de que na pluralidade devedações de nariz arrebitado de formato arredondado orevestimento quase sem atrito é um revestimento do tipolubrificante sólido.
115. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o revestimento de barreiratérmica na superfície do rotor reduz a perda de calor nosistema de refrigeração do rotor.
116. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente umacâmara de vapor que compreende um conversor elétrico térmicode metal alcalino para a geração direta de eletricidade.
117. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-116, caracterizado pelo fato de que o conversor elétricotérmico de metal alcalino compreende uma forma de eletrodosólido de beta alumina.
118. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-117, caracterizado pelo fato de que o eletrodo sólido de betaalumina é feito bem fino com uma forma de grande área desuperfície.
119. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-117, caracterizado pelo fato de que o eletrodo sólido de betaalumina é revestido com um material de cátodo na superfícieinterior para a fonte de calor da câmara do motor e umrevestimento de ânodo na outra superfície externa que ficavoltado para a cobertura exterior da câmara de vapor.
120. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-117, caracterizado pelo fato de que o eletrodo sólido de betaalumina é isolado iônica e eletricamente do fluido detrabalho de sódio liquido e qualquer contato de metal diretocondutor.
121. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-117, caracterizado pelo fato de que o eletrodo sólido de betaalumina também é isolado iônica e eletricamente pelo uso deuma malha de fibra de isolamento de silício ou molibdênioinerte em sua superfície interna e revestimento de barreiratérmica feito de zircônio estabilizado com ítrio em suasuperfície externa e parafusos isolantes e de zircônio inerteque ajudam a prender o eletrodo sólido de beta alumina nolugar dentro da câmara de vapor de sódio.
122. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-117, caracterizado pelo fato de que o eletrodo conversorelétrico de metal alcalino gera corrente de elétrons deeletricidade enquanto o vapor de sódio aquecido passaionicamente através do eletrodo sólido de beta alumina de umasuperfície de cãtodo a uma superfície de ânodo.
123. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-117, caracterizado pelo fato de que o eletrodo conversorelétrico térmico de metal alcalino inclui um conector deelétrodo que forma independentemente interface com umasuperfície de cátodo e uma superfície de ânodo do eletrodosólido de beta alumina, desse modo criando um circuito deconexão elétrica física do cátodo e do ânodo que passaatravés da parte externa da tampa exterior da câmara de vaporde sódio que pode formar interface com um conector elétricoexterior que é conectado a um dispositivo elétrico, criandouma conexão de circuito elétrico direta de cãtodo e de ânodoentre o eletrodo sólido de beta alumina do conversor elétricode metal alcalino e o dispositivo elétrico para suprir umfluxo de eletricidade de elétrons ao dispositivo elétricoatravés da passagem de circuito de cátodo e para retornar umfluxo de eletricidade de elétrons do dispositivo elétrico aoeletrodo sólido de beta alumina do conversor elétrico térmicode metal alcalino através da passagem de circuito de ânodo.
124. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento de barreiratérmica na superfície interior da tampa da câmara de vaporreduz a perda de calor da câmara de vapor para a atmosferaambiente.
125. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 91, caracterizado pelo fato de que o revestimento de barreiratérmica compreende zircônio estabilizado com ítrio.
126. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 125,caracterizado pelo fato de que o zircônio iráadicionalmente absorver o gás de hidrogênio que penetraatravés do estator da cavidade de combustão e desassocia domaterial de liga do invólucro do estator.
127. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que estruturas de malhas detransferência finas, médias e grossas são feitas de fibras deaço inoxidável ou de sílica, ou de preferência de molibdênio,que são tecidas conjuntamente a densidades variadas paraformar estruturas de malhas de transferência finas, médias egrossas.
128. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que estruturas de malhas detransferência finas, médias e grossas são feitas de fibras oude pó sinterizado de liga de metal que compreende níquel-titânio, NiTi7 que podem ser formadas a densidades variadaspara formar estruturas de malhas de transferência finas,médias e grossas para otimizar o fluxo capilar do fluido detrabalho da câmara de vapor de sódio.
129. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação 106, caracterizado pelo fato de que o sistema de liberação deruptura compreende um sistema de ajuste de pressão pararegular continuamente a pressão de vapor dentro da câmara devapor.
130. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-106, caracterizado pelo fato de que o sistema de liberação deruptura de ajuste de pressão da câmara compreendeadicionalmente um controle de ruptura de pressão e um sinalde ruptura.
131. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o tipo de combustívelutilizado pode ser de qualquer tipo que puder ser injetado nacâmara do rotor e entrar em ignição para produzir calor.
132. MOTOR ROTATIVO, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o combustível é depreferência o hidrogênio.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US72152105P | 2005-09-29 | 2005-09-29 | |
| US60/721,521 | 2005-09-29 | ||
| PCT/US2006/037868 WO2007041224A2 (en) | 2005-09-29 | 2006-09-29 | Hydrogen g-cycle rotary internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0617559A2 true BRPI0617559A2 (pt) | 2011-07-26 |
| BRPI0617559B1 BRPI0617559B1 (pt) | 2021-06-15 |
Family
ID=37906706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0617559-7A BRPI0617559B1 (pt) | 2005-09-29 | 2006-09-29 | Motor rotativo de combustão interna |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7707987B2 (pt) |
| EP (1) | EP2126314B1 (pt) |
| JP (1) | JP4824760B2 (pt) |
| KR (1) | KR101059342B1 (pt) |
| CN (1) | CN101316999B (pt) |
| AU (1) | AU2006297265C1 (pt) |
| BR (1) | BRPI0617559B1 (pt) |
| CA (1) | CA2648920C (pt) |
| IL (1) | IL190517A (pt) |
| MX (1) | MX2008004331A (pt) |
| NZ (1) | NZ567804A (pt) |
| RU (1) | RU2448262C2 (pt) |
| WO (1) | WO2007041224A2 (pt) |
| ZA (1) | ZA200803695B (pt) |
Families Citing this family (57)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8523547B2 (en) * | 2005-03-09 | 2013-09-03 | Merton W. Pekrul | Rotary engine expansion chamber apparatus and method of operation therefor |
| US7694520B2 (en) * | 2005-03-09 | 2010-04-13 | Fibonacci International Inc. | Plasma-vortex engine and method of operation therefor |
| US8517705B2 (en) * | 2005-03-09 | 2013-08-27 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane apparatus and method of operation therefor |
| US8800286B2 (en) | 2005-03-09 | 2014-08-12 | Merton W. Pekrul | Rotary engine exhaust apparatus and method of operation therefor |
| US8647088B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-02-11 | Merton W. Pekrul | Rotary engine valving apparatus and method of operation therefor |
| US8360760B2 (en) | 2005-03-09 | 2013-01-29 | Pekrul Merton W | Rotary engine vane wing apparatus and method of operation therefor |
| US8955491B2 (en) * | 2005-03-09 | 2015-02-17 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane head method and apparatus |
| US8360759B2 (en) * | 2005-03-09 | 2013-01-29 | Pekrul Merton W | Rotary engine flow conduit apparatus and method of operation therefor |
| US8689765B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-04-08 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane cap apparatus and method of operation therefor |
| US8833338B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-09-16 | Merton W. Pekrul | Rotary engine lip-seal apparatus and method of operation therefor |
| US9057267B2 (en) | 2005-03-09 | 2015-06-16 | Merton W. Pekrul | Rotary engine swing vane apparatus and method of operation therefor |
| US8794943B2 (en) * | 2005-03-09 | 2014-08-05 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane conduits apparatus and method of operation therefor |
| US9400125B2 (en) * | 2008-07-04 | 2016-07-26 | Heleos Technology Gmbh | Process and apparatus for transferring heat from a first medium to a second medium |
| KR101007850B1 (ko) * | 2008-07-25 | 2011-01-14 | 한국에너지기술연구원 | 히트파이프가 설치된 ａｍｔｅｃ장치 |
| WO2012096642A1 (en) * | 2010-08-11 | 2012-07-19 | Clearvalue Technologies, Inc. | Zero carbon emissions from hydrocarbon fuels |
| US9038594B2 (en) * | 2011-07-28 | 2015-05-26 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Rotary internal combustion engine with pilot subchamber |
| KR101318409B1 (ko) * | 2012-01-19 | 2013-10-16 | 제이엠모터스 주식회사 | 이동이 용이한 간이 소방차 |
| US8905736B2 (en) * | 2012-03-22 | 2014-12-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Port for rotary internal combustion engine |
| JP5315490B1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-10-16 | 武史 畑中 | ロータリー熱機関及びロータリー熱機関駆動発電装置 |
| KR20140008483A (ko) * | 2012-07-10 | 2014-01-21 | 주식회사 만도 | 모터 구조체 |
| US9881706B2 (en) | 2013-08-23 | 2018-01-30 | Global Energy Research Associates, LLC | Nuclear powered rotary internal engine apparatus |
| US9947423B2 (en) | 2013-08-23 | 2018-04-17 | Global Energy Research Associates, LLC | Nanofuel internal engine |
| US11557404B2 (en) | 2013-08-23 | 2023-01-17 | Global Energy Research Associates, LLC | Method of using nanofuel in a nanofuel internal engine |
| US11450442B2 (en) | 2013-08-23 | 2022-09-20 | Global Energy Research Associates, LLC | Internal-external hybrid microreactor in a compact configuration |
| DE102013222047B3 (de) * | 2013-10-30 | 2014-12-31 | Magna Powertrain Ag & Co. Kg | Drehflügelmaschine |
| US9611749B2 (en) | 2014-03-26 | 2017-04-04 | General Electric Company | Face seal with locally compliant hydrodynamic pads |
| US9534502B2 (en) | 2014-03-26 | 2017-01-03 | General Electric Company | Individually compliant segments for split ring hydrodynamic face seal |
| US10202849B2 (en) * | 2014-08-10 | 2019-02-12 | Merton W. Pekrul | Rotary engine vane drive method and apparatus |
| AU2016228841B2 (en) * | 2015-03-10 | 2020-06-18 | Liquidpiston, Inc. | High power density and efficiency epitrochoidal rotary engine |
| US10527007B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-01-07 | Russel Energy Corporation | Internal combustion engine/generator with pressure boost |
| US10047606B2 (en) * | 2015-07-21 | 2018-08-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Vane pump |
| EP3252268A1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-06 | Welltec A/S | Downhole power supply device |
| US10309242B2 (en) * | 2016-08-10 | 2019-06-04 | General Electric Company | Ceramic matrix composite component cooling |
| IT201600123578A1 (it) * | 2016-12-06 | 2018-06-06 | Ruggero Libralato | Motore a vapore, con statore e pistone a doppio centro di rotazione |
| CN107061048B (zh) * | 2017-03-10 | 2018-06-01 | 王明忠 | 双缸双离心板外燃机系列 |
| US10839966B2 (en) * | 2017-05-10 | 2020-11-17 | Westinghouse Electric Company Llc | Vortex driven passive hydrogen recombiner and igniter |
| US10570739B2 (en) * | 2017-06-04 | 2020-02-25 | Robert A Grisar | Circle ellipse engine |
| CN112714862A (zh) | 2018-07-12 | 2021-04-27 | 艾伯林基督大学 | 高温管道中流量的非侵入性测量的装置、系统和方法 |
| CN109765119B (zh) * | 2019-01-14 | 2021-11-26 | 北京工业大学 | 一种用于测量热障涂层系统表面热应力的原位装置 |
| CN109931182B (zh) * | 2019-04-25 | 2024-02-20 | 西安航空学院 | 偏心滑片式燃气轮机 |
| US11128197B2 (en) | 2019-09-20 | 2021-09-21 | Hts Llc | Linear electric device having reciprocating movement linked to rotational movement of a shaped cam |
| KR102318367B1 (ko) * | 2020-02-05 | 2021-10-29 | (주)테너지 | 하우징의 열부하 불균형이 개선된 로터리 엔진 |
| CN111997747B (zh) * | 2020-07-20 | 2022-05-24 | 北京工业大学 | 一种可回收氧气的零排放压燃式二冲程转子机及其控制方法 |
| RU199209U1 (ru) * | 2020-08-09 | 2020-08-21 | Андрей Алексеевич Спиридонов | Двигатель внутреннего сгорания |
| RU199203U1 (ru) * | 2020-08-09 | 2020-08-21 | Андрей Алексеевич Спиридонов | Поршневой двигатель внутреннего сгорания |
| CN112621532B (zh) * | 2020-12-22 | 2021-11-19 | 佛山市拓润精密五金科技有限公司 | 一种增强五金机械加工切割机安装架散热效果装置 |
| WO2023049690A1 (en) | 2021-09-21 | 2023-03-30 | Abilene Christian University | Stabilizing face ring joint flange and assembly thereof |
| CN114934813B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-12-01 | 西北工业大学 | 部分进气轴流冲动涡轮机及其叶顶间隙损失主动控制方法 |
| US12562289B2 (en) | 2023-01-20 | 2026-02-24 | Abilene Christian University | Fission product trap for salt pipe and pump shaft seals and methods of use thereof |
| US12249434B2 (en) | 2023-03-31 | 2025-03-11 | Abilene Christian University | Thermal expansion support system and methods of use thereof |
| CN116183485B (zh) * | 2023-04-25 | 2023-08-15 | 常州市蓝博氢能源科技有限公司 | 一种绿色氢能用储气罐表面氧化程度的检测装置 |
| WO2025015124A2 (en) | 2023-07-11 | 2025-01-16 | Abilene Christian University | Nuclear reactor fluid level control system |
| US12444514B2 (en) | 2023-08-07 | 2025-10-14 | Abilene Christian University | Calibration of power monitors in molten salt reactors |
| US12012827B1 (en) | 2023-09-11 | 2024-06-18 | Natura Resources LLC | Nuclear reactor integrated oil and gas production systems and methods of operation |
| US12500006B2 (en) | 2023-12-05 | 2025-12-16 | Natura Resources LLC | Deployment method and systems for molten salt reactors |
| US12596817B2 (en) | 2023-12-08 | 2026-04-07 | The Texas A&M University System | Secure remote controls package for semi-autonomous systems |
| CN118462371B (zh) * | 2024-05-28 | 2024-11-08 | 浙江启达汽车部件有限公司 | 一种高冷却性的汽车发动机冷却水泵 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU31705A1 (ru) * | 1930-08-22 | 1933-08-31 | М.В. Максимов | Устройство дл охлаждени коловратных двигателей |
| US2382259A (en) * | 1943-04-16 | 1945-08-14 | Fred H Rohr | Rotary combustion engine |
| CH452276A (de) * | 1960-07-11 | 1968-05-31 | Eickmann Karl | Drehkolben-Brennkraftmaschine |
| US3429301A (en) * | 1967-04-28 | 1969-02-25 | Othel W Sandidge | Rotary engine |
| US3745979A (en) * | 1971-09-27 | 1973-07-17 | R Williams | Rotary combustion engine |
| JPS5749741B2 (pt) * | 1972-03-23 | 1982-10-23 | ||
| US3838668A (en) * | 1972-12-26 | 1974-10-01 | L Hays | Combustion engine heat removal and temperature control |
| JPS5083647A (pt) * | 1973-11-30 | 1975-07-07 | ||
| FR2272266A1 (en) * | 1974-05-21 | 1975-12-19 | Marie G R P | Rotary internal combustion engine - runs on oxygen hydrogen mixture obtained from nuclear dissociation of water |
| FR2299509A1 (fr) * | 1974-10-21 | 1976-08-27 | Guiol Jean Paul | Moteur rotatif en metal inoxydable a hydrogene et oxygene pre-comprime |
| DE2927973A1 (de) * | 1979-07-11 | 1981-01-15 | Herbert Ahlgrimm | Kreiskolbenmotor |
| JPS5641409A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-18 | Mazda Motor Corp | Exhaust gas purifying catalyst protector for rotary piston engine |
| DE3045569A1 (de) * | 1980-11-28 | 1982-07-15 | Reinhard Ing.(grad.) 8458 Sulzbach-Rosenberg Eckert | Heissgas-rotationsmotor |
| US5711268A (en) * | 1995-09-18 | 1998-01-27 | C & M Technologies, Inc. | Rotary vane engine |
| US5634783A (en) * | 1995-10-10 | 1997-06-03 | Beal; Arnold J. | Guided-vane rotary apparatus with improved vane-guiding means |
| CN1055517C (zh) * | 1996-03-29 | 2000-08-16 | 唐禾天 | 叶片转子式发动机 |
| RU2120043C1 (ru) * | 1996-12-23 | 1998-10-10 | Юрий Борисович Кашеваров | Роторный двигатель кашеварова рдк-16 |
| FI990083A7 (fi) * | 1999-01-18 | 2000-07-19 | Veikko Kalevi Rantala | Vipumäntäkone |
| DE10058738A1 (de) * | 2000-10-31 | 2002-05-02 | Heinz Anton Selic | Rotationskolbenmotor Verringerung der Leckage |
| ES2222069B1 (es) * | 2002-07-19 | 2006-03-16 | Balbino Fernandez Garcia | Motor rotativo de explosion o de combustion interna. |
| US6776136B1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-08-17 | Shahroukh M Kazempour | Elliptical rotary engine |
| JP2005042563A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Seiji Kubo | 水素エンジン及びその駆動方法 |
| RU2261346C1 (ru) * | 2003-12-15 | 2005-09-27 | Стенин Валерий Александрович | Способ работы двигателя внутреннего сгорания |
| US7055327B1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-06-06 | Fibonacci Anstalt | Plasma-vortex engine and method of operation therefor |
-
2006
- 2006-09-29 BR BRPI0617559-7A patent/BRPI0617559B1/pt active IP Right Grant
- 2006-09-29 JP JP2008533601A patent/JP4824760B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-09-29 AU AU2006297265A patent/AU2006297265C1/en not_active Ceased
- 2006-09-29 RU RU2008114597/06A patent/RU2448262C2/ru active IP Right Revival
- 2006-09-29 CN CN2006800445174A patent/CN101316999B/zh active Active
- 2006-09-29 CA CA2648920A patent/CA2648920C/en active Active
- 2006-09-29 KR KR1020087010418A patent/KR101059342B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2006-09-29 US US12/088,648 patent/US7707987B2/en active Active - Reinstated
- 2006-09-29 NZ NZ567804A patent/NZ567804A/en not_active IP Right Cessation
- 2006-09-29 EP EP06825201.4A patent/EP2126314B1/en active Active
- 2006-09-29 WO PCT/US2006/037868 patent/WO2007041224A2/en not_active Ceased
- 2006-09-29 MX MX2008004331A patent/MX2008004331A/es active IP Right Grant
-
2008
- 2008-03-30 IL IL190517A patent/IL190517A/en active IP Right Grant
- 2008-04-29 ZA ZA200803695A patent/ZA200803695B/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101059342B1 (ko) | 2011-08-24 |
| AU2006297265A1 (en) | 2007-04-12 |
| CN101316999A (zh) | 2008-12-03 |
| WO2007041224A3 (en) | 2007-06-21 |
| AU2006297265B2 (en) | 2010-07-22 |
| KR20080059271A (ko) | 2008-06-26 |
| ZA200803695B (en) | 2009-03-25 |
| US20080247897A1 (en) | 2008-10-09 |
| NZ567804A (en) | 2011-07-29 |
| EP2126314A2 (en) | 2009-12-02 |
| EP2126314B1 (en) | 2019-07-17 |
| JP4824760B2 (ja) | 2011-11-30 |
| AU2006297265C1 (en) | 2010-11-18 |
| IL190517A (en) | 2011-07-31 |
| US7707987B2 (en) | 2010-05-04 |
| MX2008004331A (es) | 2008-10-09 |
| BRPI0617559B1 (pt) | 2021-06-15 |
| RU2008114597A (ru) | 2009-11-10 |
| WO2007041224A2 (en) | 2007-04-12 |
| CN101316999B (zh) | 2011-11-16 |
| JP2009510328A (ja) | 2009-03-12 |
| RU2448262C2 (ru) | 2012-04-20 |
| EP2126314A4 (en) | 2013-11-20 |
| CA2648920A1 (en) | 2007-04-12 |
| IL190517A0 (en) | 2008-11-03 |
| CA2648920C (en) | 2011-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI0617559A2 (pt) | motor rotativo de combustço interna | |
| JP6100201B2 (ja) | 内燃機関 | |
| EP1434967B1 (fr) | Dispositif de regulation thermique pour vehicule automobile | |
| BRPI0707384A2 (pt) | motor de combustão interna | |
| JP5933698B2 (ja) | ハイブリッド内燃機関（その他の同様のデバイス） | |
| CN107256934B (zh) | 一种新能源汽车电池组管理系统及控制方法 | |
| EP1446298B1 (fr) | Systeme de regulation thermique a absorption pour vehicule electrique | |
| US20030163993A1 (en) | Integrated cycle power system and method | |
| JP2014207719A (ja) | 複合発電システム | |
| HK1134334A (en) | Hydrogen g-cycle rotary internal combustion engine | |
| HK1134334B (en) | Hydrogen g-cycle rotary internal combustion engine | |
| JP7148593B2 (ja) | ２ストローク内燃機関 | |
| JP2007023885A5 (pt) | ||
| BR112020018590A2 (pt) | Ciclo termodinâmico de seis fases, e, motor de combustão interna giratório | |
| FR2510183A1 (fr) | Recuperateur d'energie des moteurs a combustion interne | |
| RU16768U1 (ru) | Гравитационно-тепловая электростанция | |
| JP2008297955A (ja) | 複式炭酸ガスエンジン | |
| WO2020065523A1 (en) | Heat accumulator integrated with thermodynamic cycle | |
| JP2008038747A (ja) | 原動機 | |
| JP2008038745A (ja) | 原動機 | |
| ITRM20080597A1 (it) | Dispositivo per l incremento dell efficienza dei motori endotermici | |
| JP2010216254A (ja) | 各種エネルギ保存サイクル合体機関 | |
| JP2002349280A (ja) | 新規熱圧動力変換システムおよびその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B08F | Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette] | ||
| B08G | Application fees: restoration [chapter 8.7 patent gazette] | ||
| B08F | Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette] |
Free format text: REFERENTE A 12A ANUIDADE. |
|
| B08G | Application fees: restoration [chapter 8.7 patent gazette] | ||
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06T | Formal requirements before examination [chapter 6.20 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 29/09/2006, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. PATENTE CONCEDIDA CONFORME ADI 5.529/DF |