ES2226847T3 - Motor de combustion interna de turbina y rotor. - Google Patents

Abstract

Un motor de combustión interna rotativo de turbina, que comprende un rotor (1), que tiene una aleta longitudinal que está montada de forma oscilante o articulada en el rotor, en la zona del diámetro externo del mismo, a lo largo del eje de rotación y separando uno de otro unos espacios situados a ambos lados de cada una de las aletas, estando situado dicho rotor dentro de un cuerpo cilíndrico en cuya pared de cara de extremo se ha dispuesto una guía cerrada (9), en contacto con unos elementos de soporte (10) de las aletas, y un conducto (15) para el intercambio de gas entre los espacios existentes a ambos lados de las aletas, caracterizado porque dicha guía, dispuesta sobre la pared de cara de extremo del cuerpo, se ha confeccionado en la forma de una guía anular, y su eje longitudinal se sitúa con una cierta excentricidad con respecto al eje de rotación del rotor, y cada elemento de soporte se ha confeccionado con la forma de un codo de cigüeñal (19), dispuesto en el exterior de dicha pared y unido rígidamente a una aleta, de tal modo que los ejes de rotación del codo de cigüeñal y de la articulación de la aleta coinciden, y un segundo extremo del codo de cigüeñal está en contacto con la guía.

Description

Motor de combustión interna de turbina y rotor.

La invención se refiere a motores de combustión interna y, en particular, a motores rotativos cuyos miembros de trabajo realizan movimientos oscilatorios alrededor de un eje fijo en un rotor.

Se conoce el motor de combustión interna rotativo, el cual comprende un rotor que tiene puntales o pilares radiales-longitudinales y hojas longitudinales montadas de forma oscilante o articulada en la superficie de su diámetro exterior, de tal forma que dichas hojas tienen elementos portadores o de soporte que contactan con unos medios de guía, estando el rotor situado en un cuerpo cilíndrico limitado, en sus caras de extremo, por paredes laterales, y que tiene una abertura de entrada y una abertura de salida, quedando definida una cámara de trabajo por la superficie exterior de una hoja longitudinal, por la superficie cilíndrica del cuerpo y por las paredes laterales del cuerpo. Se ha dispuesto un árbol coaxial accionado, el cual tiene pilares radiales adicionales y codos de cigüeñal acampanados que se articulan en las hojas de trabajo del rotor (Certificado de Inventor de la URSS Nº 1518555, IPC (Clasificación Internacional de Patentes) F 02 B 53/00, publicado en 1989).

El aire contenido en el motor es comprimido por la rotación de las hojas adyacentes del rotor y por la rotación del árbol accionado alrededor de los pilares cuando una leva se somete al movimiento de rodadura sobre ella de un rodillo seguidor de la articulación de las hojas adyacentes.

Una desventaja de la invención conocida es la presencia de un árbol accionado auxiliar, que, además, gira a una velocidad variable con respecto al ángulo de rotación del árbol de accionamiento, lo que hace compleja la construcción de este dispositivo. Es de destacar que, en esta solución, como en muchos motores de combustión interna, únicamente la cara externa de las hojas (una de las caras de un cilindro en los motores de combustión interna de pistones) participa en el ciclo de trabajo. Desde el punto de vista del ciclo de trabajo, el espacio situado por debajo de las hojas no se utiliza.

Esta desventaja se elimina en otra solución técnica, a saber, en un motor de combustión interna rotativo que comprende un rotor que tiene aletas longitudinales que se montan de forma oscilante o articulada en el mismo, en la zona del diámetro externo, a lo largo de su eje de rotación, y que separan unos de otros los espacios existentes en su interior, a ambos lados de cada aleta, instalándose dicho rotor en un cuerpo cilíndrico en cuya pared de cara de extremo se ha dispuesto una guía con forma oval y cerrada, en contacto con los elementos de soporte de las aletas, así como un conducto para el intercambio de gases entre los espacios situados a ambos lados de las aletas. Las superficies de cara de extremo de las aletas y las superficies de los pilares adyacentes que contactan con las superficies de cara de extremo de las aletas, son conjugadas y están en contacto entre sí, de tal manera que cada una de las aletas separa el espacio de compresión del espacio de trabajo. Se proporcionan aberturas de aspiración y de escape (Patente norteamericana Nº 5.261.365, NPC 123-241, publicada en 1993; Patente norteamericana Nº 5.345.905, NPC 123-241, publicada en 1994).

Una característica de esta solución que resulta ventajosa es que las dos caras de una aleta participan en el ciclo de trabajo del motor, de tal manera que una de las caras participa como una pared de espacio de compresión y la otra participa como una pared de espacio de trabajo.

Esta solución técnica presenta un cierto número de desventajas substanciales. Los elementos de soporte se fabrican con la forma de pasadores cilíndricos situados en las superficies de cara de extremo de las aletas. Ello da lugar a que, en dicha disposición, se produzca siempre una fuga o escape de gas que tiene lugar entre las ranuras existentes entre la pared del rotor y la pared del cuerpo. Un intento de reducir estas fugas, en la Patente norteamericana Nº 5.261.365, NPC 123-241, publicada en 1993, y en la Patente norteamericana Nº 5.345.905, NPC 123-241, publicada en 1994, mediante el engrosamiento de la pared de las aletas, da lugar a una reducción de los espacios de trabajo y de los espacios de compresión.

Como consecuencia del hecho de que los pasadores de elemento de soporte están fijos a las aletas (están fabricados como parte integral de las aletas) y la transmisión de las fuerzas de trabajo al motor se efectúa a través de estos pasadores, su diseño ha de ser, por tanto, más robusto y tienen que colocarse, necesariamente, a ambos lados de las aletas. De otro modo, si los pasadores se situasen únicamente en uno de los lados, habrían de fabricarse de un tamaño mucho mayor, lo que produciría unas fugas incrementadas. Además, en el caso de que los pasadores se colocasen en uno de los lados de una cara de extremo de aleta, la aleta podría verse afectada por tendencias al ladeamiento, agarrotamientos o gripados, e incluso podría sobrevenir un fallo del motor. El refuerzo de los pasadores y el aumento de la rigidez de las aletas aumentando su tamaño es también inaceptable aquí, puesto que ello daría lugar a una reducción de los volúmenes de trabajo del motor.

Otra desventaja es que, en dicho motor, el elemento de soporte se encuentra situado en una zona de elevada temperatura, no puede ser refrigerado adecuadamente y no es posible proporcionar condiciones de trabajo aceptables para el par de fricción formado por el elemento de soporte y la acanaladura de guía.

Una desventaja de gran relevancia de las soluciones descritas en la Patente norteamericana Nº 5.261.365, NPC 123-241, publicada en 1993, y en la Patente norteamericana Nº 5.345.905, NPC 123-241, publicada en 1994, es que la guía para los elementos de soporte, que se realiza en la forma de acanaladuras practicadas en las paredes de cara de extremo del cuerpo, tiene una forma compleja. Esto da lugar a que, con dicha acanaladura:

a) es prácticamente imposible lograr una frecuencia lo suficientemente elevada de la rotación del rotor del motor;

b) tecnológicamente, es difícil alcanzar una alta precisión en la fabricación y una alta calidad en la superficie de la acanaladura. El material del que ha de fabricarse esta parte deberá, por una parte, ser fácil de mecanizar y ser lo suficientemente dúctil, por cuanto que será sometido a cargas de impacto, y, por otra parte, deberá presentar una dureza muy elevada, de tal manera que pueda ser capaz de trabajar durante un periodo de tiempo más largo bajo las condiciones de la fricción continua del par formado por la acanaladura y el elemento de soporte.

El objeto de la invención es crear una guía con una forma tal, que, a la vez que proporcione una suavidad adecuada en el desplazamiento de un elemento de soporte sobre la misma, sea de fabricación sencilla, con una elevada calidad de las superficies de trabajo. La consecución de este objeto hace posible obtener elevadas frecuencias en la rotación del rotor del motor.

Objetos adicionales de la invención son crear condiciones normales de trabajo en el par formado por el elemento de soporte y la guía por lo que respecta a la temperatura y la calidad de la lubricación, y obtener, además, un par en el rotor del motor que sea también debido a la fuerza de reacción obtenida durante el escape de los gases de desecho (gracias al uso de un efecto de turbo).

Este objeto se alcanza en virtud del hecho de que un motor de combustión interna rotativo de turbina comprende un rotor que tiene aletas longitudinales que están montadas de forma oscilante o articulada en el rotor, en la zona del diámetro exterior, a lo largo de su eje de rotación y separadas una de otra por los espacios dispuestos en su interior, a ambos lados de cada aleta, estando colocado el rotor en un cuerpo cilíndrico en cuya pared de cara de extremo se ha dispuesto una guía cerrada, en contacto con los elementos de soporte de las aletas, así como un conducto para el intercambio de gases entre los espacios dispuestos a ambos lados de las aletas, de tal manera que una guía situada en su interior y que se ha dispuesto sobre la pared de cara de extremo del cuerpo, se ha practicado en la forma de una guía anular, y su eje longitudinal se ha dispuesto con una cierta excentricidad con respecto al eje de rotación del rotor. Este objeto se alcanza también en virtud del hecho de que la guía anular se confecciona en un anillo flotante que es coaxial con la guía y está situado sobre la pared de cara de extremo del cuerpo.

La invención es nueva por cuanto que cada elemento de soporte se fabrica con la forma de un codo de cigüeñal situado en el exterior de la pared y que está unido rígidamente a la aleta, de tal forma que los ejes de rotación del codo de cigüeñal y de la articulación de la aleta coinciden, y un segundo extremo del codo de cigüeñal está en contacto con la guía.

Además, la invención puede dotarse de las siguientes características:

a) una segunda cara de extremo del rotor se fabrica de tal manera que entre directamente en contacto con la segunda pared de cara de extremo del cuerpo, habiéndose provisto dicha pared de una abertura de succión o aspiración que está en comunicación con un espacio situado bajo una aleta, y habiéndose provisto adicionalmente de una entrada y una salida del conducto de intercambio de gases, de tal manera que la entrada del conducto de intercambio de gases está dispuesta opuestamente al espacio situado bajo la aleta, en la zona de la distancia mínima entre la aleta y el eje de rotación del rotor, y la salida del conducto de intercambio de gases está dispuesta opuestamente al espacio situado por encima de la aleta, habiéndose dispuesto la abertura de aspiración en una posición angular situada en el área o zona de máximo desplazamiento del perfil de guía con respecto al eje de rotación del rotor; habiéndose dispuesto la entrada y la salida del conducto de intercambio de gases, y también una abertura de escape, en una posición angular situada en el área de desplazamiento mínimo del perfil de guía con respecto al eje de rotación del rotor;

b) el motor se fabrica como una unidad formada por dos motores individuales situados enfrentados entre sí a través de las paredes de cara de extremo de los cuerpos, de tal manera que las paredes están directamente en contacto con las caras de extremo de los rotores y los árboles de los rotores están unidos rígidamente entre sí, y en él las paredes de los cuerpos forman una pared de cara de extremo integral de la unidad, estando las excentricidades de los ejes longitudinales de las guías de los dos motores orientadas según direcciones que son opuestas al eje de rotación de los rotores;

c) se ha formado un espacio adicional sobre la pared del rotor, bajo cada una de las aletas, que se comunica con el espacio ya existente, y se ha practicado en la pared del espacio adicional una abertura pasante que se encuentra en comunicación con el conducto de intercambio de gases;

d) la entrada del conducto de intercambio de gases situada en la pared de cara de extremo del cuerpo, está provista de un segmento de acanaladura que está orientado en el sentido opuesto al sentido de rotación del rotor;

e) el rotor está provisto, a lo largo de su diámetro exterior, de unas aberturas tangenciales de pared, por ejemplo, con la forma de boquillas de ranura, que se han practicado en la pared;

f) la abertura de aspiración se fabrica arqueada y se extiende en un sentido que es opuesto al sentido de rotación del rotor.

El hecho de hacer la guía anular posibilita alcanzar las frecuencias más altas posibles de la rotación del rotor en dicho motor, lográndose dichas frecuencias gracias a la suavidad del movimiento de rodadura del perfil de guía y debido a la calidad de las superficies de trabajo de la guía. Se garantizan fácilmente, en este caso, la elevada precisión de la fabricación, un alto grado de acabado superficial y la calidad de la capa de superficie por lo que respecta a su dureza y revestimientos.

La colocación del eje longitudinal de la guía anular con una cierta excentricidad con respecto al eje de rotación del rotor proporciona un giro o volteo cíclico de las aletas cuando se hace uso de una guía que es la más sencilla en términos de tecnología. Cada aleta, al utilizar para ella un elemento de soporte que rueda sobre una guía que está situada con una cierta excentricidad con respecto al eje de rotación del rotor, realizará, para una revolución completa del motor, por medio de su cara exterior, una compresión del aire situado por encima de la aleta y una expansión del aire caliente, y la cara interna de la aleta garantizará la aspiración del aire, una ligera compresión previa del mismo y la transferencia de este aire previamente comprimido de modo que se impulse hasta el espacio situado por encima de la aleta y llene este espacio con aire para la compresión adicional en su interior. En una revolución completa del rotor, la aleta hace posible realizar el ciclo completo de un motor de dos tiempos. El número de dichos ciclos completos durante una revolución del rotor será igual al número de aletas dispuestas sobre el rotor.

La fabricación de la guía anular en un anillo flotante que es coaxial con la guía y que está dispuesto sobre la pared de cara de extremo del cuerpo hace posible, como consecuencia de la rotación circular de este anillo, que regiones hasta ahora nuevas del anillo entren en contacto con el segundo extremo del elemento de soporte, lo cual incrementa su vida útil. La rotación del anillo flotante con respecto al cuerpo reduce la velocidad relativa del extremo del elemento de soporte y de la guía. Es más, el anillo flotante es un excelente amortiguador. Puede hacerse fácilmente en este anillo una acanaladura anular, que constituirá la guía.

La fabricación de cada elemento de soporte en la forma de un codo de cigüeñal situado en el exterior de la pared lateral del rotor, de tal manera que uno de los extremos del codo de cigüeñal entra en contacto con la acanaladura de guía, y tanto el propio codo de cigüeñal como el punto de contacto con la guía estarán situados en la zona de temperaturas relativamente bajas, hace posible disponer en esta posición una refrigeración fiable por aceite. En dicha disposición, la pared lateral del rotor cubre ahora de forma fiable la zona de temperaturas elevadas.

La unión rígida del codo de cigüeñal a una aleta, de tal manera que sus ejes de rotación coincidan, hace que el par ejercido desde la aleta sobre el codo de cigüeñal sea ahora transmitido a través del eje de articulación, quedando dicho codo de cigüeñal fácilmente obturado. No será difícil el refuerzo de este conjunto, ya que incluso un reforzamiento substancial de la articulación provocará una reducción mínima de los volúmenes de trabajo de los espacios del motor. La posibilidad de transmitir grandes pares a través de un sistema de codos de cigüeñal, dispuestos en uno de los lados del rotor, liberará la segunda pared del cuerpo y hará posible el uso de ésta para otros propósitos que son muy importantes para el motor.

El hecho de fabricar la segunda cara de extremo del rotor en contacto directo con la pared de cara de extremo del cuerpo, hace que la segunda pared de cara de extremo del cuerpo se convierta en una porción de los espacios situados por encima y por debajo de cada una de las aletas, y, en consecuencia, resulta sencillo fabricar la abertura de aspiración, al disponer del área de trabajo necesaria, así como la entrada y la salida del conducto de intercambio de gases situado en esa pared.

La práctica de disponer la entrada del conducto de intercambio de gases en posición opuesta al espacio situado bajo la aleta, en la zona de la distancia mínima entre ésta y el eje de rotación del rotor, y su salida -opuesta al espacio situado por encima de la aleta- y de volver la abertura de succión en una posición angular situada en la zona de la excentricidad o desplazamiento máximo del perfil de guía con respecto al eje de rotación del rotor, así como el hecho de disponer la entrada y la salida del conducto de intercambio de gases, así como la abertura de escape, en la zona de excentricidad o desplazamiento mínimo del perfil de guía con respecto al eje de rotación del rotor, hace posible llevar a cabo el ciclo seleccionado de funcionamiento del motor propuesto, es decir, el ciclo de dos tiempos.

El hecho de fabricar la unidad de tal modo que consiste en dos motores situados uno frente al otro y unidos por las paredes de cara de extremo de los cuerpos, que están directamente en contacto con las caras de extremo de los rotores, y de unir rígidamente los árboles de los rotores uno con otro, permite obtener una única pared de cara de extremo para la unidad. Al tener dicha pared de cara de extremo única de la unidad, esta pared se encuentra en contacto directo con los dos rotores que componen un todo único, y al orientar las excentricidades de los ejes longitudinales de las guías de estos motores en direcciones que son opuestas al eje de rotación de los rotores, se proporciona un sistema prácticamente equilibrado de dos rotores. En este sistema, el desequilibro de fuerzas en uno de los rotores, que se produce durante el funcionamiento del motor, es compensado por el desequilibrio de fuerzas en dirección opuesta del otro rotor, que se produce como consecuencia del movimiento de las aletas. Además, se elimina la necesidad de instalar dos contrapesos de ruedas de volante, como en el motor Wankel.

Al proporcionarse un espacio adicional sobre la pared del rotor, por debajo de cada una de las aletas, espacio que se encuentra en comunicación con el espacio ya existente y tiene una abertura pasante practicada en la pared del mismo, de tal forma que la abertura está en comunicación con la entrada del conducto de intercambio de gases, hace que se forme un espacio gracias al cual puede ajustarse la presión de compresión previa en el espacio situado bajo la aleta. Esta presión debe ser seleccionada durante el desarrollo operativo del motor, tomando en consideración que esta presión ha de ser mínima porque hace que se consuma energía, pero que debe ser suficiente como para proporcionar una impulsión garantizada de los gases residuales o de escape desde el espacio situado por encima de la aleta, de manera que éste se llene con aire limpio.

El hecho de dotar a la entrada del conducto de intercambio de gases, situada en la pared de cara de extremo del cuerpo, de un segmento de acanaladura dirigido opuestamente al sentido de rotación del rotor, hace posible ajustar la presión de compresión previa en el espacio situado bajo la aleta. Esto llega a ser posible en virtud del hecho de que el aire de impulsión se toma inicialmente de zonas que tienen una presión de aire inferior.

El hecho de dotar al rotor, en su diámetro exterior, de una pared que tiene aberturas tangenciales posibilita que se obtenga también un par ejercido sobre el rotor, en virtud de la fuerza reactiva que aparece durante la impulsión o escape del gas caliente a través de estas aberturas, es decir, existe la posibilidad de utilizar el efecto de turbina y tener una expansión casi completa de los gases calientes hasta alcanzar la presión atmosférica. El efecto de turbina se incrementa cuando las aberturas tangenciales se fabrican con la forma de boquillas de ranura.

La práctica de fabricar la abertura de aspiración arqueada y de forma que se extiende en el sentido opuesto al sentido de rotación del rotor, conjuntamente con el incremento del área de aspiración, hace que la aspiración pueda comenzar prácticamente inmediatamente después de que el aire comprimido haya sido evacuado del espacio situado bajo la aleta para su impulsión, y esto significa que no existirá una presión negativa (vacío) bajo la aleta, de tal modo que no se requerirá gasto de energía alguno para
esto.

La Figura 1 muestra un corte longitudinal del motor propuesto, tomado a lo largo de la línea B-B, en el cual se muestra una guía con la forma de una acanaladura anular dispuesta sobre la pared de cara de extremo del cuerpo;

La Figura 2 muestra un corte longitudinal del motor, tomado a lo largo de la línea B-B, con una guía anular con la forma de un anillo flotante;

La Figura 3 muestra una sección transversal del motor, tomada a lo largo de la línea A-A, en la zona de las aletas;

La Figura 4 ilustra un corte transversal del motor, tomado a lo largo de la línea C-C, en la zona de un codo de cigüeñal;

La Figura 5 muestra un corte transversal de una unidad de motor;

La Figura 6 muestra un corte transversal del motor, tomado a lo largo de la línea D-D, en el cual se ha formado, a lo largo del diámetro externo del rotor, una pared que tiene aberturas tangenciales con la forma de boquillas de ranura.

Un motor de combustión interna rotativo de turbina comprende un rotor 1, que tiene aletas longitudinales 2 fijadas utilizando articulaciones 3 y dispuestas en la zona exterior del rotor 1, a lo largo de su eje de rotación 4. Cada aleta 2 separa, uno del otro, un espacio 5 situado bajo una aleta, de un espacio 6 situado sobre la aleta. El motor 1 está montado en un cuerpo cilíndrico 7, en cuya pared de cara de extremo 8 se ha dispuesto una guía anular cerrada 9 que entra en contacto con unos elementos de soporte 10 de las aletas 2. El eje longitudinal 11 de la guía 9 está montado con una cierta excentricidad "e" con respecto al eje de rotación 4 del rotor 1. En esta realización, el eje longitudinal 11 de la guía 9 está desplazado o descentrado verticalmente hacia arriba con respecto al eje de rotación 4 del rotor 1, si bien, por lo que respecta al motor, la dirección de la excentricidad no es de importancia. Una segunda pared de cara de extremo del cuerpo 7 se ha fabricado con la forma de una cubierta retirable o desmontable 12 que se encuentra en contacto directo con una cara de extremo 13 del rotor 1, tiene una abertura de aspiración 14, dispuesta en una cierta posición angular en la zona del máximo desplazamiento o excentricidad del perfil de la guía 9 con respecto al eje de rotación 4 del rotor 1, y que está conectada con los espacios 5 situados bajo las aletas 2. La abertura de aspiración 14 puede ser de forma arqueada y extenderse en el sentido opuesto al sentido de rotación del rotor 1. Se ha dispuesto también en la cubierta 12 un conducto 15, destinado a llevar a cabo el intercambio de gases entre los espacios 4 y 5. Una entrada 16 del conducto 15 de intercambio de gases se encuentra situada opuestamente al espacio 5 bajo la aleta 2, en la zona de su distancia mínima desde el eje de rotación 4 del rotor 1, y se ha situado una salida 17 opuestamente al espacio 6 existente sobre la aleta 2. En él, la entrada 16 y la salida 17 del conducto 15 de intercambio de gases están dispuestas en una cierta posición angular en la zona de excentricidad mínima del perfil de la guía 9 con respecto al eje de rotación 4 del rotor 1. La otra cara de extremo del rotor 1 está dotada de una pared de cara de extremo 18. Cada elemento de soporte 10, que sirve para hacer girar su aleta 2 con respecto a la articulación 3, está confeccionado con la forma de un codo de cigüeñal 19, situado fuera de la pared 18 y unido rígidamente a la aleta 2 en el área de la articulación 3, de tal forma que tanto el codo de cigüeñal 19 como la aleta son capaces de girar alrededor de un eje 20 de la articulación 3. La guía 9 se encuentra en contacto con otro extremo 21 del codo de cigüeñal 19. La guía anular 9 puede confeccionarse con la forma de una acanaladura 22 dispuesta en un anillo flotante 23 que es coaxial con la guía y está situado, con respecto a su diámetro interno, sobre un casquillo 24 adaptable en su forma y resistente al desgaste, que, a su vez, está fijado rígidamente a la pared de cara de extremo 8 del cuerpo 7. La acanaladura anular 22 tiene dos superficies de trabajo anulares 25 y 26 que están en contacto con los extremos 21 del codo de cigüeñal 19. Se ha formado un espacio 27 para aceite entre la pared 18 del rotor 1 y la pared de cara de extremo 8 del cuerpo 7. Existen lumbreras 28 de suministro de aceite, dispuestas en el casquillo 24 adaptable en su forma, bajo el anillo flotante 23. Las lumbreras 28 se encuentran acopladas a lumbreras 29 de suministro de aceite pertenecientes al cuerpo 7, las cuales, a su vez, están acopladas a un sistema de alimentación de aceite. Existe una abertura de escape 30, dispuesta en una cierta posición angular en el cuerpo 7, en la zona de la excentricidad mínima del perfil de la guía 9 con respecto al eje de rotación 4 del rotor 1. Se ha montado una bujía 31 en el cuerpo 7, dentro de él y en posición opuesta a los espacios 6. La bujía está montada en una cierta posición angular, en la zona de la excentricidad máxima del perfil de la guía 9 con respecto al eje de rotación 4 del rotor 1.

Se disponen fácilmente dos motores formando una unidad integral. En la unidad, dos motores independientes están situados uno frente al otro a través de las cubiertas 12, cubiertas que, en este caso, forman una pared de cara de extremo integral 32. Las excentricidades "e" de los ejes longitudinales 11 de las guías 9 de estos dos motores están orientadas en direcciones opuestas al eje de rotación 4 del rotor 1. La unidad tiene un espacio de aceite común 33, y sus dos rotores tienen un árbol común 34. Existen dos aberturas de aspiración 14, practicadas en la pared integral 32 y con conductos de entrada radiales 35 que sirven para suministrar aire al interior de los motores izquierdo y derecho.

Un espacio adicional 37, dispuesto en comunicación con el espacio 5 y que tiene, en su pared, una abertura pasante 38 que está en comunicación con la entrada 16 del conducto de intercambio de gases 15, puede estar formado en la pared 36 del rotor 1, bajo cada una de las aletas 2.

La entrada 16 del conducto de intercambio de gases, situada en la cubierta 12, puede estar dotada de un segmento de acanaladura 39, dirigido en el sentido opuesto al sentido de rotación del rotor 1.

El rotor 1 puede estar dotado, en su diámetro exterior, de una pared 20 en la que se han practicado aberturas tangenciales 41 con la forma de, por ejemplo, boquillas de ranura.

La guía anular 9 puede hacerse también del modo más sencillo, en particular, con la forma de una acanaladura anular 42 situada en la pared de cara de extremo 8 del cuerpo 7 (Figura 1).

El motor funciona de la siguiente manera.

Cuando la aleta 2 se encuentra en su posición superior o más elevada, el aire atmosférico entra, a través de la abertura de aspiración 14, en el espacio 5 situado bajo la aleta 2, y, cuando gira el rotor, se produce la compresión previa del aire. Se alcanza la máxima compresión previa cuando el rotor 1 gira media vuelta. Cuando la aleta 2 se encuentra en la zona de la posición más elevada, el aire contenido en el espacio 6 situado por encima de la aleta 2 es comprimido en grado máximo. En este instante, se inyecta combustible en el espacio 6, se produce su combustión y la mezcla gaseosa, que tiene una energía elevada, comienza a actuar sobre la aleta 2, incrementando el volumen del espacio 6 situado por encima de la aleta 2. Cuando el rotor 1 gira media vuelta, el espacio 5, que, en ese momento contiene el aire comprimido en su interior, se encuentra en una posición opuesta a la entrada 16 del conducto 15 de intercambio de gases, y este aire, a través del conducto 15 y a través de su salida 17, se introduce en el espacio 6, que tiene, en ese momento, un volumen máximo y, en consecuencia, una presión mínima. El gas residual es empujado fuera del espacio 6, y el espacio se llena con aire limpio procedente del espacio 5. El gas desplazado se descarga a la atmósfera a través de la abertura de escape 30. Al continuar la rotación del rotor 1, comienza la compresión del aire en el espacio 6 y el aire, comprimido al máximo, se sitúa en el punto más elevado. Se arrastra aire atmosférico al interior del espacio 5 a través de la abertura de aspiración arqueada 14. La aleta 2 se encuentra, una vez más, en el punto más superior, y se repite el ciclo de trabajo. Puesto que hay un número relativamente elevado de aletas en un motor, se producen tantos ciclos, en el curso de una rotación del rotor, como aletas hay sobre el
rotor.

En el rotor 1, que presenta la pared 40 en su diámetro exterior, el gas procedente del espacio 6 que se somete a impulsión, y el aire que lleva a cabo su impulsión y llega desde el espacio 5, con el rotor 1 en la posición más baja, son dirigidos hacia las aberturas tangenciales 41 practicadas en la pared, creando el efecto de "turbina" en el rotor y obteniéndose un par adicional en el rotor.

La unidad compuesta de dos motores, dispuestos uno frente al otro a través de las cubiertas 13 y formando, en ese caso, una pared de cara de extremo integral 32, trabajan de tal forma que, cuando los rotores giran, sus desequilibrios forzados son dirigidos en direcciones opuestas, y se obtiene un sistema de dos rotores prácticamente equilibrado. De esta forma, se elimina la necesidad de instalar dos contrapesos de ruedas de volante, como, por ejemplo, en el motor Wankel.

El espacio adicional 37, formado en la pared 36 del rotor 1, bajo cada aleta 2, y que tiene una abertura pasante 38 que se encuentra en comunicación con la entrada 16 del conducto 15 de intercambio de gases, controla, por medio de su volumen, la compresión previa que tiene lugar en el espacio 5 situado bajo la aleta 2. El segmento de acanaladura 39 situado en la cubierta 13, que comienza en la entrada 16 del conducto 15 de intercambio de gases y está orientado en el sentido opuesto al sentido de rotación del rotor 1, lleva a cabo la misma función.

De esta forma, la guía anular hace posible que el codo de cigüeñal se desplace suavemente sobre su superficie trabajada con una alta calidad, lo cual permite obtener una frecuencia de rotación del rotor lo suficientemente elevada. Como es evidente a partir del ejemplo proporcionado en lo anterior, puede efectuarse fácilmente un ciclo de un motor de dos tiempos que tiene un excelente sistema de impulsión de los gases residuales, en el que se llenan los espacios de trabajo con aire fresco, y en el que se produce, adicionalmente, una compresión previa.

Las aberturas tangenciales de la pared externa del rotor hacen posible accionar el rotor hasta una velocidad correspondiente al flujo a su través de los gases de escape hacia el exterior. De esta forma, aparece una etapa de turbina en el motor, lo que genera un par adicional. A la vista de esta circunstancia, el título de esta invención es motor rotativo de turbina.

Figura 1

18-

pared de cara exterior

12-

cubierta retirable o desmontable

14-

abertura de aspiración

1-

rotor

13-

cara de extremo

4-

eje de rotación

16-

entrada de conducto

15-

conducto de intercambio de gases

21-

extremo del codo de cigüeñal 19

10-

elemento de soporte

8-

pared de cara de extremo

19-

codo de cigüeñal

20-

eje de articulación

Figura 2

21-

el otro extremo del codo de cigüeñal 19

23-

anillo flotante

24-

casquillo adaptable en su forma

4-

eje

11-

eje longitudinal

29-

lumbreras para el suministro de aceite, dispuestas en el cuerpo

28-

lumbreras para el suministro de aceite

8-

pared de cara de extremo

10-

elemento de soporte

Figura 3

31-

bujía

40-

posición más baja

5-

espacio

6-

espacio

2-

aleta

7-

cuerpo

3-

articulaciones

36-

pared de rotor

37-

espacio adicional

38-

aberturas

39-

segmento de acanaladura

44-

posición más elevada

16-

entrada de conducto

17-

salida de conducto

43-

zona de posición más elevada

42-

inyección

41-

recorrido operativo

14-

abertura de aspiración

Figura 4

22-

acanaladura

11-

eje longitudinal de guía

9-

guía anular

4-

eje

19-

codo de cigüeñal

Figura 5

14-

abertura de aspiración

35-

canal de entrada

33-

espacio para aceite

34-

árbol

35-

conducto de entrada

32-

pared de cara de extremo

Figura 6

31-

bujía

30-

abertura de escape

40-

pared

Claims (9)

1. Un motor de combustión interna rotativo de turbina, que comprende un rotor (1), que tiene una aleta longitudinal que está montada de forma oscilante o articulada en el rotor, en la zona del diámetro externo del mismo, a lo largo del eje de rotación y separando uno de otro unos espacios situados a ambos lados de cada una de las aletas, estando situado dicho rotor dentro de un cuerpo cilíndrico en cuya pared de cara de extremo se ha dispuesto una guía cerrada (9), en contacto con unos elementos de soporte (10) de las aletas, y un conducto (15) para el intercambio de gas entre los espacios existentes a ambos lados de las aletas, caracterizado porque dicha guía, dispuesta sobre la pared de cara de extremo del cuerpo, se ha confeccionado en la forma de una guía anular, y su eje longitudinal se sitúa con una cierta excentricidad con respecto al eje de rotación del rotor, y cada elemento de soporte se ha confeccionado con la forma de un codo de cigüeñal (19), dispuesto en el exterior de dicha pared y unido rígidamente a una aleta, de tal modo que los ejes de rotación del codo de cigüeñal y de la articulación de la aleta coinciden, y un segundo extremo del codo de cigüeñal está en contacto con la guía.

2. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la guía anular está hecha en un anillo flotante que es coaxial con la guía anular y está dispuesto en la pared de cara de extremo del cuerpo.

3. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una segunda cara de extremo del rotor se ha confeccionado de tal forma que contacta directamente con la pared de cara de extremo del cuerpo, habiéndose dotado a dicha pared de una abertura de aspiración conectada a un espacio situado bajo una aleta, así como de una entrada y de una salida del conducto de intercambio de gases, estando dispuesta la entrada del conducto de intercambio de gases en posición opuesta al espacio situado bajo la aleta en la zona de la distancia mínima entre ésta y el eje de rotación del rotor, y habiéndose dispuesto la salida de dicho conducto en posición opuesta al espacio situado por encima de la aleta, de tal manera que la abertura de aspiración se dispone en una cierta posición angular, en la zona del máximo desplazamiento del perfil de guía con respecto al eje de rotación del rotor, y de tal modo que la entrada y la salida del conducto de intercambio de gases, y también la abertura de escape, se han dispuesto en una cierta posición angular, en la zona del desplazamiento mínimo del perfil de guía con respecto al eje de rotación del rotor.

4. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se ha confeccionado como una unidad compuesta de dos motores dispuestos uno frente al otro a través de las paredes de cara de extremo de los cuerpos, de tal manera que las paredes contactan directamente con las caras de extremo de los rotores y los árboles de los rotores están unidos rígidamente entre sí, en el cual las paredes de dichos cuerpos forman una única pared de cara de extremo de la unidad, y las excentricidades de los ejes longitudinales de las guías de los dos motores están orientadas en direcciones que son opuestas al eje de rotación de los rotores.

5. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque se ha formado en la pared del rotor, bajo cada una de las aletas, un espacio adicional, que se comunica con el espacio existente, y se ha practicado, en la pared del espacio adicional, una abertura pasante que se comunica con la entrada del conducto de intercambio de gases.

6. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque la entrada del conducto de intercambio de gases, situada en la pared de cara de extremo del cuerpo, tiene un segmento de acanaladura, orientado en el sentido opuesto al sentido de rotación del rotor.

7. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el rotor está provisto, a lo largo de su diámetro exterior, de una pared que tiene aberturas tangenciales.

8. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque las aberturas tangenciales están hechas con la forma de boquillas de ranura.

9. Un motor rotativo de turbina de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la abertura de aspiración está hecha con forma arqueada y se extiende en un sentido que es opuesto al sentido de rotación del rotor.