ES2282696T3 - Dispositivo de motor termico de piston rotativo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de motor térmico de pistones rotativos (100), compuesto de dos unidades (I, II), cada una con dos pistones (1, 2) alojados de manera movible uno contra otro, que están alojados cada uno en un cilindro (3, 3¿) de manera giratoria, discurriendo los ejes longitudinales (4, 4¿) de los pistones (1, 2) y de los cilindros (3, 3¿) colinealmente, y los pistones (1, 2) están alojados de tal manera que son movibles uno contra otro, estando formada una pluralidad de cilindradas (8, 9, 11, 12) eficaces cada una entre dos superficies límite radiales (10, 20) de los dos pistones (1, 2) respectivos, que efectúan durante el funcionamiento del motor (100) un movimiento oscilante referidos uno al otro, y está previsto al menos un dispositivo (110), que provoca que al movimiento oscilante esté superpuesto un movimiento circular de los dos pistones (1, 2), donde cada unidad contiene un árbol (6, 6¿) respectivo que acciona un dispositivo de entrega de fuerza de rotación (5 ó 5¿, 5¿), y donde un dispositivo de calentamiento y un dispositivo de refrigeración están previstos en conexión con un sistema de tuberías, por medio del cual están conectadas unas a otras ranuras de entrada (130, 130¿; 131, 131¿) y ranuras de salida (140, 140¿; 141, 141¿) de las cilindradas de los cilindros (3, 3¿) de las unidades (I, II), caracterizado por el hecho de que está previsto un elemento de compensación, que provoca en caso de un posible desplazamiento de fase en el ritmo de las dos unidades (I, II) una compensación de la posición de los pistones respectivos de las dos unidades (I, II), para a través de esto provocar un desarrollo de fase óptimo, donde el elemento de compensación (120) es ajustable discretamente y está formado por una correa dentada dispuesta alrededor de los árboles de las dos unidades (I, II) realizados como dispositivos de entrega de fuerza de rotación (5¿, 5¿), que está alojada de manera desplazable alrededor de uno o más dientes para un proceso de compensación.
Description
Dispositivo de motor térmico de pistón
rotativo.
La invención se refiere a un dispositivo de
motor térmico de pistones rotativos, compuesto de dos unidades cada
una con dos pistones alojados de manera movible uno contra el otro,
que están alojados de manera giratoria cada uno en un cilindro,
donde los ejes longitudinales de los pistones y de los cilindros
discurren colinealmente, y los pistones están alojados de modo que
son movibles uno contra el otro, donde está configurada una
pluralidad de cilindradas eficaces cada una entre dos superficies
límite radiales de los dos pistones respectivos, que durante el
funcionamiento del motor realizan un movimiento oscilante referidos
uno al otro, donde está previsto al menos un dispositivo que
provoca que al movimiento oscilante esté superpuesto un movimiento
circular de los dos pistones, conteniendo cada unidad un árbol
respectivo que acciona un dispositivo de entrega de fuerza de
rotación, y donde están previstos un dispositivo de calentamiento,
un dispositivo acumulador de calor y un dispositivo refrigerador en
conexión con un sistema de tuberías, por medio del que ranuras de
entrada y ranuras de salida de las cilindradas de los cilindros de
las unidades están conectadas unas con otras.
Como motores de pistones rotativos son conocidos
por ejemplo motores de Wankel. En estos motores, un pistón
realizado con una pluralidad de superficies redondeadas está
alojado en un cilindro, cuya pared interior no está configurada con
forma circular, sino que presenta una pluralidad de escotaduras
cóncavas. Las cámaras de combustión de este motor son formadas en
este caso cada una entre las superficies redondeadas del pistón y
las correspondientes escotaduras del cilindro. La desventaja del
motor de Wankel sobre todo es su ensamblaje complicado que requiere
elevados gastos de fabricación. Otro problema lo constituye la
estanqueidad del motor. Ya las inestanqueidades muy pequeñas
conducen a una reducción de la potencia del motor, a un aumento de
las partes tóxicas en los gases de escape y a un elevado consumo de
combustible y aceite.
Un motor de pistones rotativos del tipo
inicialmente mencionado es conocido de la DE 197 40
133.3-15. Este motor de pistones rotativos presenta
un volumen de un cilindro o sea cilindrada, que está aumentada con
respecto a la del motor de Wankel y presenta la ventaja que sus
cámaras de combustión son hermetizables fácilmente, rellenables y
vaciables fácilmente, y la energía de expansión de los gases de
combustión o gases de trabajo se transforma en una alta proporción
en energía cinética.
Además, en el estado de la técnica se conocen
los llamados motores Stirling. En este caso, se trata de máquinas
de fuerza térmica, en los que al menos un pistón alojado
reversiblemente en un cilindro es movido por gases, cuya
temperatura se modifica cíclicamente mediante un dispositivo de
calentamiento, un dispositivo acumulador de calor y un dispositivo
refrigerador. Desventajoso en motores de este tipo son las pérdidas
de calor que se producen a causa de los cambios de temperatura
cíclicos de los gases en combinación con la estanqueidad de los
gases difícilmente producible, debido a las altas presiones
predominantes en los motores. La duración de motores de este tipo
es además muy limitada debido a una alta carga y un desgaste rápido
relacionado con ello de los componentes constructivos del motor. El
grado de eficacia de la mayoría de los motores Stirling conocidos
hasta ahora está limitado además por el grado de eficacia del
regenerador de una manera física.
Es tarea de la invención perfeccionar un
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos del tipo
inicialmente mencionado basado en el principio del motor Stirling
de manera que sea posible una adaptación a una pluralidad de
diferentes estados de funcionamiento como diversas relaciones de
temperatura y de presión en los cilindros, de modo que las
posibilidades de aplicación del dispositivo sean ampliadas. Esto es
equivalente a la tarea de perfeccionar un dispositivo de motor
térmico de pistones rotativos del tipo inicialmente mencionado de
tal manera que se dé un mayor grado de eficacia en un estado de
funcionamiento predeterminado, es decir, que con el dispositivo
según la invención sea posible por un lado un funcionamiento más
efectivo con respecto a los dispositivos conocidos, pero que también
sea posible por otra parte un control activo de la potencia del
motor.
Para un motor de pistones rotativos del tipo
inicialmente mencionado es resuelta esta función a través de que
esté previsto un elemento de compensación que provoque una
compensación de la posición del pistón respectivo de las dos
unidades en caso de un posible desplazamiento de fase en el ritmo
de las dos unidades, para provocar a través de ello un desarrollo de
fase óptimo.
Configuraciones preferidas de la invención son
objeto de las reivindicaciones secundarias.
En el dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la invención se consigue a través de que esté
previsto un elemento de compensación que provoque una compensación
de la posición de los respectivos pistones de las dos unidades en
caso de un posible desplazamiento de fase en el ritmo de las dos
unidades, para provocar a través de ello un desarrollo de fase
óptimo, que sea creado un dispositivo en el que se posibilite una
compensación del momento de rotación entre las dos unidades a
través de un desplazamiento de fase del ritmo de las dos unidades
concernientes. El dispositivo según la invención además presenta en
este caso la ventaja importante con respecto al estado de la
técnica que se posibilita de una manera predeterminada un
posicionamiento arbitrario del ángulo de rotación de un pistón
respectivo de las unidades, para lograr así una optimización del
grado de eficacia o de la potencia del dispositivo de motor.
A continuación, se describe en primer lugar la
estructura y el funcionamiento del dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según la invención, y a continuación una
explicación de la estructura y de la función del elemento de
compensación reivindicado.
En comparación con motores Stirling
convencionales, el motor según la invención presenta una estructura
constructiva más sencilla. Para regular el mando del motor no se
necesitan piezas como válvulas, árbol de levas o cigüeñal. Todos
los componentes esenciales del motor tienen superficies cilíndricas
bien rectificables y pueden ser fabricados con alta precisión con
bajos costes. La impermeabilización del motor tampoco causa
problemas. Con elementos de estanqueización convencionales puede
lograrse una estanqueidad casi absoluta. A través de esto, es
posible bajar considerablemente los gastos de fabricación. Otras
ventajas del motor son sus reducidas dimensiones, una configuración
especialmente eficaz de un regenerador, del curso del gas y las
posibilidades de optimización mediante las variaciones de la
velocidad de pistonada, e interferencias intencionadas en la
marcha.
El motor según la invención es un motor de
pistones rotativos que trabaja en un proceso circular, que es
equipable opcionalmente con una pluralidad de espacios de
trabajo.
Según una forma de realización preferida del
motor de pistones rotativos según la invención, dos unidades,
compuestas de un pistón, un cilindro y lados frontales de cilindro,
están conectadas una a la otra a través de un dispositivo de
mando.
En este caso están previstos preferiblemente en
cada unidad del motor según la invención dos pistones cada uno con
dos palas de pistón, donde entre las respectivas superficies límite
de las en total cuatro palas de pistón de cada unidad están
formados cuatro espacios de trabajo, y en una rotación del árbol de
trabajo están previstos cuatro procesos de trabajo dobles.
En el motor según la invención se compensan
preferiblemente diferentes masas de los pistones mediante
escotaduras y/o masas adicionales en los pistones y/o en las ruedas
dentadas. A través de esto, aumenta la estabilidad de
funcionamiento del motor y se reduce la carga de los
componentes.
En el motor térmico de pistones rotativos según
la invención, en cada unidad el eje de un pistón preferiblemente
está conformado como barra completa y el eje del otro pistón está
configurado como barra hueca, cuyo diámetro interior está
dimensionado de tal manera que la barra completa de un pistón está
alojada de manera movible orientada colinealmente en ella. De esta
manera, se logra que se establezca una movilidad recíproca de los
dos pistones con ejes que discurren colinealmente de una manera
sencilla y al mismo tiempo robusta.
El dispositivo para provocar un movimiento
circular solapado al movimiento oscilante (aproximadamente 60º) de
los pistones presenta preferiblemente seis ruedas dentadas
ovaladas, cuyos ejes principales están dispuestos cada uno a pares
situados unos sobre otros verticalmente. En este caso,
preferiblemente cada dos ruedas dentadas ovaladas situadas una sobre
otra verticalmente están asignadas a un cilindro correspondiente, y
las dos otras ruedas dentadas ovaladas situadas una sobre otra
verticalmente están asignadas a un árbol de trabajo para la entrega
de la potencia del motor. Las cuatro ruedas dentadas ovaladas de
los cilindros están cada una en este caso unidas a correspondientes
ruedas dentadas ovaladas del árbol de trabajo, cada una dispuesta
fija sobre ellas verticalmente. Especialmente ventajoso es en este
caso si el eje de un pistón está unido a una primera rueda dentada
ovalada y el eje del otro pistón está unido a una segunda rueda
dentada ovalada, estando dispuestas estas ruedas dentadas ovaladas
en serie una detrás de otra de manera colineal y estando los ejes
principales de estas ruedas dentadas ovaladas situados
verticalmente uno sobre otro. En este caso, preferiblemente están
unidas una a otra la primera y segunda rueda dentada ovalada por
medio de una tercera y cuarta rueda dentada ovalada, estando
dispuestas la tercera y cuarta rueda dentada ovalada de manera
colineal una detrás de otra sobre un eje, donde los ejes
principales de la tercera y cuarta rueda dentada ovalada están
situados verticalmente uno sobre otro.
Preferiblemente, a cada unidad está asignada una
pluralidad de ranuras de entrada y de salida.
Preferiblemente, los dos cilindros del motor
según la invención presentan secciones de pared de cilindro
dimensionadas de manera diferente y dispuestas de diferente manera
entre los respectivos orificios de entrada y de salida. En un
primer cilindro del motor según la invención, está prevista
preferiblemente entre una primera ranura de entrada de un par de
ranuras de entrada y una primera ranura de salida adyacente de un
par de ranuras de salida una pared de cilindro, que rodea sólo
pocos grados de ángulo, y entre la misma ranura de entrada del par
de ranuras de entrada y la otra ranura de salida del par de ranuras
de salida está prevista una pared de cilindro, que rodea
aproximadamente 60 grados de ángulo.
En un segundo cilindro del motor según la
invención además está prevista preferiblemente entre una primera
ranura de entrada de un par de ranuras de entrada y una primera
ranura de salida adyacente de un par de ranuras de salida una pared
de cilindro que rodea aproximadamente 30 grados de ángulo, y entre
la misma ranura de entrada del mismo par de ranuras de entrada y
otra ranura de salida del par de ranuras de salida está prevista una
pared de cilindro, que rodea también aproximadamente 30 grados de
ángulo.
La asimetría entre los orificios de entrada y de
salida del primer cilindro y del segundo cilindro ocasiona en el
motor según la invención un transporte en tiempo correcto del gas de
trabajo de un cilindro al otro. Este proceso genera la potencia de
trabajo del motor.
La posición angular respectiva de las ranuras
preferiblemente está prevista de tal manera que cada una coincida
con la posición de la cámara de combustión correspondiente, que
está formada por las respectivas superficies límite de las
secciones de las palas de pistón, de manera que se provoca un
llenado o vaciado temporalmente correcto de los espacios de
trabajo.
Las superficies límite de los pistones están
cada una realizada preferiblemente también rectilíneas, con lo cual
entre partes adyacentes de superficies límite opuestas de los
pistones están previstas cada vez las mismas distancias.
Con la formación rectilínea de la ranura de
entrada y de la ranura de salida, en combinación con una
configuración rectilínea de las superficies límite de los pistones,
se provoca un comportamiento oscilante de los pistones en el
interior del cilindro, en el que las respectivas cámaras de trabajo
se expanden de tal manera que primero en la primera cadencia oscila
el primer pistón por aproximadamente 60º en dirección hacia
delante, y el segundo pistón oscila por aproximadamente 120º en
dirección hacia delante, después de lo cual en una segunda cadencia
oscila el primer pistón por aproximadamente 120º en dirección hacia
delante y el segundo pistón oscila por aproximadamente 60º en
dirección hacia delante.
Con este comportamiento oscilante acompaña una
configuración de cada una de la primera y segunda rueda dentada
ovalada de tal manera que la relación de la longitud del eje
longitudinal con la longitud del eje de anchura de cada rueda
dentada asciende aproximadamente a 1,7:1. Alternativamente es
posible conformar un par de ruedas dentadas redondas, y en su
compensación proveer el otro par de ruedas dentadas de una relación
de la longitud del eje longitudinal con la longitud del eje de
anchura de aproximadamente 3,5:1.
En caso de una variación voluntaria de la zona
del ángulo de pistonada, debe realizarse un cambio de la ovalicidad
de las ruedas dentadas y se tienen que adaptar las ranuras de
entrada y de salida a las superficies límite del pistón.
En el motor según la invención están unidas una
a otra la primera y segunda rueda dentada ovalada preferiblemente
por medio de una tercera y cuarta rueda dentada ovalada
respectivamente, que están dispuestas de manera colineal una detrás
de otra sobre un eje y cuyos ejes principales están uno sobre otro
verticalmente.
En el motor según la invención las superficies
límite de los pistones están conformadas preferiblemente
rectilíneas, de tal manera que entre las partes adyacentes de
superficies límite opuestas de los pistones estén prefijadas cada
vez distancias iguales.
En el motor según la invención, la respectiva
posición angular de los orificios de entrada preferiblemente está
prevista de tal manera que coincida cada vez con la posición de la
cilindrada respectiva, que está formada por las respectivas
superficies límite de las secciones concernientes de la pala de
pistón, de manera que se cause un llenado correcto temporalmente de
las cámaras de trabajo.
En el motor según la invención, la posición
angular respectiva de los orificios de salida está prevista
preferiblemente de tal manera que coincida cada vez con la posición
de la respectiva cilindrada, que está formada por las respectivas
superficies límite de las secciones concernientes de la pala de
pistón, de manera que se provoque un vaciado correcto temporalmente
de las cámaras de trabajo.
En el motor según la invención, los por ejemplo
cuatro pistones alojados de manera movible unos contra otros están
alojados preferiblemente en dos diferentes cilindros de manera
giratoria.
En el motor según la invención, con el fin de
una disminución del efecto o aumento del efecto efectivo y rápido
de manera correspondiente a una reducción de fuerza o aumento de la
fuerza del motor, es ventajoso prever un conducto de puenteado
entre un conducto caliente y un conductor frío del motor según la
invención, que es activable o inactivable a través de un mecanismo
de válvula.
Según otra forma de realización preferida del
motor según la invención, un empalme de tubo está formado entre las
cilindradas como sistema de circuito doble.
El conducto caliente y el conducto frío del
sistema de tuberías pueden estar realizados separadamente en el
motor según la invención.
El motor según la invención puede presentar el
esquema constructivo de un motor Stirling controlado por válvulas
sin componentes adicionales.
El gas de trabajo en el motor según la invención
ocupa preferiblemente siempre la misma dirección de flujo en una
respectiva sección de tubo.
El motor según la invención es utilizable con
suministro de energía mecánica como bomba de calor.
El motor según la invención es utilizable además
con suministro de energía mecánica también como máquina
refrigeradora.
El motor según la invención es utilizable
también como máquina tipo Vuilleumier.
A continuación, se describen la estructura y el
funcionamiento de formas de realización preferidas del elemento de
compensación según la invención.
Según una primera forma de realización preferida
del dispositivo según la invención está previsto que el elemento de
compensación sea ajustable de manera discreta. Esto tiene la
ventaja que una modificación de fases de los respectivos pistones
de las dos unidades es realizable con medios constructivos
sencillos. El elemento de compensación en este caso puede estar
formado por ejemplo de una correa dentada colocada alrededor de los
árboles de ambas unidades, que esté alojada de manera desplazable
alrededor de uno o varios dientes para un proceso de
compensación.
El elemento de compensación en este caso está
formado preferiblemente por un dispositivo de fijación, en el que
los respectivos árboles de las unidades que accionan un dispositivo
de entrega de fuerza de rotación están alojados fijados en
diferentes posiciones, donde en cada una de estas posiciones está
asegurado un engranaje de las ruedas dentadas del dispositivo de
entrega de fuerza de rotación con las respectivas ruedas dentadas de
los árboles. En este caso, el dispositivo de fijación está formado
preferiblemente por una caja de engranajes o una placa de sujeción,
en la que los respectivos árboles de las unidades que accionan el
dispositivo de entrega de fuerza de rotación están alojados fijados
en diferentes posiciones, donde en cada una de estas posiciones
está asegurado un engranaje de las ruedas dentadas del dispositivo
de entrega de fuerza de rotación con las respectivas ruedas de
engranaje de los árboles.
Los respectivos árboles que accionan el
dispositivo de entrega de fuerza de rotación de las unidades están
dispuestos preferiblemente situados uno respecto de otro en un
ángulo fijo de 135º o 125º, donde a cada árbol para cada una de
estas disposiciones angulares está asignada una perforación
respectiva A, A' o B, B'.
Según una segunda forma de realización preferida
del dispositivo según la invención está previsto que el elemento de
compensación sea ajustable continuamente. A través de esto, se
posibilita una modificación de fases muy rápida de los respectivos
pistones de las dos unidades y una variación de la potencia
relacionada con ella del dispositivo según la invención. Además, se
permite a través de esto un frenado del motor, produciendo un
desplazamiento de fase erróneo suficientemente grande mediante un
dispositivo de ajuste controlable.
En esta forma de realización, el elemento de
compensación preferiblemente está conformado como dos rodillos
desplazables, que están dispuestos entre los dos dispositivos de
entrega de fuerza de rotación de las dos unidades y que están
unidos accionando a través de una correa dentada con los
dispositivos de entrega de fuerza de rotación, donde los rodillos
desplazables son desplazables reversiblemente con una distancia
cambiable mutuamente en una dirección verticalmente a la línea de
unión de los dispositivos de entrega de fuerza de rotación. Los dos
rodillos desplazables pueden estar realizados particularmente como
rodillos excéntricos.
Preferiblemente está previsto en este caso que
una primera ranura de entrada de un primer par de ranuras de
entrada diametralmente opuestas de un primer cilindro y una primera
ranura de salida de un primer par de ranuras de salida
diametralmente opuestas del primer cilindro están separadas una de
otra entre 1º y 5º y una segunda ranura de entrada del primer par
de ranuras de entrada diametralmente opuestas y una segunda ranura
de salida del primer par de ranuras de salida diametralmente
opuestas están separadas una de otra en una distancia angular de
aproximadamente entre 55º y 95º. De este modo, se posibilita un
funcionamiento de energía optimizada del dispositivo según la
invención.
En especial, una primera ranura de entrada del
primer par de ranuras de entrada diametralmente opuestas y una
primera ranura de salida del primer par de ranuras de salida
diametralmente opuestas están preferiblemente separadas 4º una de
otra.
En especial también en este caso preferiblemente
están separadas una de otra una segunda ranura de entrada del
primer par de ranuras de entrada diametralmente opuestas y una
segunda ranura de salida del primer par de ranuras de salida
diametralmente opuestas en una distancia angular de aproximadamente
77º.
Preferiblemente está previsto también que una
primera ranura de entrada de un segundo par de ranuras de entrada
diametralmente opuestas de un segundo cilindro y una primera ranura
de salida de un segundo par de ranuras de salida diametralmente
opuestas del segundo cilindro están separadas una de otra en una
distancia angular de aproximadamente entre 25º y 45º y una segunda
ranura de entrada del segundo par de ranuras de entrada
diametralmente opuestas y una segunda ranura de salida del segundo
par de ranuras de salida diametralmente opuestas están separadas
una de otra en una distancia angular de aproximadamente entre 30º y
60º, para posibilitar un funcionamiento de energía optimizada del
dispositivo según la invención.
En especial, una primera ranura de entrada del
segundo par de ranuras de entrada diametralmente opuestas y una
primera ranura de salida del segundo par de ranuras de salida
diametralmente opuestas están preferiblemente separadas una de otra
en una distancia angular de aproximadamente 34º.
También en especial, una segunda ranura de
entrada del segundo par de ranuras de entrada diametralmente
opuestas y una segunda ranura de salida del segundo par de ranuras
de salida diametralmente opuestas están preferiblemente separadas
una de otra en una distancia angular de aproximadamente 47º.
Según una forma de realización preferida
importante del dispositivo según la invención, está previsto que
todas las ranuras de entrada y ranuras de salida estén formadas en
la cabeza de cilindro de su respectivo cilindro.
Según otra forma de realización preferida del
dispositivo conforme a la invención, está previsto que las dos
unidades estén dispuestas de tal manera que una parte del
dispositivo, del que es recogible la fuerza de rotación del motor
de pistones rotativos, sea accionada por las dos unidades, y que un
dispositivo de calentamiento, un dispositivo acumulador de calor y
un dispositivo refrigerador están previstos en combinación con un
sistema de tuberías, por medio del que están unidas unas a otras
ranuras de entrada y ranuras de salida de las cilindradas del al
menos un cilindro de las unidades.
El dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la invención es adecuado con suministro de energía
de rotación sobre los dispositivos de entrega de fuerza de rotación
en especial también para una utilización como bomba de calor o como
máquinas refrigeradoras.
El dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la invención es descrito a continuación mediante
formas de realización preferidas, que están representadas en las
figuras del dibujo. En las mismas se muestran:
Fig. 1 una forma de realización preferida del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención, inclusive cambiadores de calor y empalmes de tubo, en
una primera posición de trabajo, en una vista en sección
transversal;
Fig. 1a la forma de realización representada en
la figura 1 del dispositivo de motor térmico de pistones rotativos
según la invención en otra posición de trabajo, igualmente en una
vista en sección transversal;
Fig. 2 los cilindros del dispositivo de motor
térmico de pistones rotativos representado en la Fig. 1 en una
vista parcialmente interrumpida desde arriba oblicuamente;
Fig. 2a una primera mitad de pistón de un
cilindro del dispositivo de motor térmico de pistones rotativos
representado en la figura 1 en una vista desde abajo
oblicuamente;
Fig. 2b una segunda mitad de pistón de un
cilindro del dispositivo de motor térmico de pistones rotativos
representado en la figura 1 en una vista desde arriba
oblicuamente;
Fig. 3 un diagrama de bloques funcional del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos representado en
la figura 1;
Fig. 4 otra forma de realización preferida del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención en una primera posición de trabajo, en una vista en
sección transversal;
Fig. 4a el dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según la invención representado en la figura 4
en otra posición de trabajo, en una vista en sección
transversal;
Fig. 5 los dos cilindros de un dispositivo de
motor térmico de pistones rotativos según la invención según la
figura 1 o figura 4, en una vista en sección transversal, de la
cual es reconocible la posición relativa de los árboles de pistón y
del dispositivo de entrega de fuerza de rotación;
Fig. 6 una tabla con anexos 1 a 4, de la cual
son reconocibles las variaciones de estado del gas de trabajo
durante un ciclo oscilante del dispositivo de motor;
Fig. 7 un primer anexo a la tabla representada
en la figura 6 para la ilustración de la temporización de un gas de
trabajo;
Fig. 8 otro anexo a la tabla representada en la
figura 6 para la ilustración de la temporización de un gas de
trabajo;
Fig. 9 otro anexo a la tabla representada en la
figura 6 para la ilustración de la temporización de un gas de
trabajo;
Fig. 10 otro anexo a la tabla representada en la
figura 6 para la ilustración de la temporización de un gas de
trabajo;
Fig. 11 una primera forma de realización
preferida de un dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de
motor térmico de pistones rotativos según la invención en una vista
desde detrás;
Fig. 12 una segunda forma de realización
preferida de un dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de
motor térmico de pistones rotativos según la invención en una vista
desde delante oblicuamente; observa en este caso el árbol 5
Fig. 12A los árboles de la forma de realización
preferida representada en la figura 12 del dispositivo de ajuste
discreto del dispositivo de motor térmico de pistones rotativos
según la invención en una vista desde detrás; observa en este caso
el árbol 5
Fig. 13 una primera forma de realización
preferida de un dispositivo de ajuste continuo del dispositivo de
motor térmico de pistones rotativos según la invención en una vista
desde detrás;
Fig. 14 las cabezas de cilindro inclusive
ranuras de entrada y ranuras de salida de un primer cilindro del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención en una vista en dirección de la flecha P en la figura
13;
Fig. 14A las cabezas de cilindro inclusive
ranuras de entrada y ranuras de salida del primer cilindro del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención,i en una vista en sección transversal;
Fig. 14B las cabezas de cilindro incluidas
ranuras de entrada y ranuras de salida del primer cilindro del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención en una vista en dirección de la flecha P' en la figura
13;
Fig. 15 las cabezas de cilindro inclusive
ranuras de entrada y ranuras de salida de un segundo cilindro del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención en una vista en dirección de la flecha P en la figura
13;
Fig. 15A las cabezas de cilindro inclusive
ranuras de entrada y ranuras de salida del segundo cilindro del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención en una vista en sección transversal;
Fig. 15B las cabezas de cilindro inclusive
ranuras de entrada y ranuras de salida del segundo cilindro del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención en una vista en dirección de la flecha P' en la figura
13;
Fig. 16 una unidad de temperatura TA de la forma
de realización preferida representada en la figura 11 de un
dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según la invención en una vista en sección
transversal;
Fig. 17 las unidades I y II inclusive el
elemento de compensación (correa 120 inclusive las ruedas de correa
32, 32') de la forma de realización preferida representada en la
figura 11 de un dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de
motor térmico de pistones rotativos según la invención en una vista
desde detrás oblicuamente;
Fig. 18 las unidades I y II con su respectiva
unidad de temperatura TA y TB acopladas térmicamente entre sí de la
forma de realización preferida representada en la figura 11 de un
dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según la invención en una vista desde
delante;
Fig. 18a las unidades I y II con su respectiva
unidad de temperatura TA y TB acopladas térmicamente entre sí de la
forma de realización preferida representada en la figura 11 de un
dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según la invención en una vista desde
arriba;
Fig. 18b las unidades I y II con su respectiva
unidad de temperatura TA y TB acopladas térmicamente entre sí de la
forma de realización preferida representada en la figura 11 de un
dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según la invención en una vista lateral;
Fig. 19 una unidad II de la unidad de
temperatura TB de un dispositivo de ajuste discreto del dispositivo
de motor térmico de pistones rotativos según la invención en una
vista fraccionada;
Fig. 20 una unidad 1 de una unidad de
temperatura TA de un dispositivo de ajuste discreto del dispositivo
de motor térmico de pistones rotativos según la invención en una
vista desde arriba oblicuamente;
En el dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos 100 según la invención representado en las figuras 1 a 10
están alojados dos pistones 1, 2 de manera giratoria en un cilindro
3, donde los ejes de simetría 14,15 del pistón 1, del pistón 2 y
del cilindro 3 están orientados colinealmente. El eje 6 de un pistón
1 en este caso está configurado como barra completa 6, y el eje 7
del otro pistón 2 está configurado en este caso como barra hueca,
cuyo diámetro interior está dimensionado de tal manera que la barra
completa 6 está alojada de manera giratoria en la barra hueca 7.
Los pistones 1, 2 presentan cada uno superficies límite 10, 20,
donde entre piezas adyacentes de superficies límite 10, 20 opuestas
están predeterminadas cada vez distancias iguales. Entre las
respectivas superficies límite 10, 20 está configurada una
pluralidad de cilindradas eficaces 8, 9, 11, 12, que están
delimitadas hacia fuera por el cilindro 3 y en los extremos están
delimitadas por la cabeza de cilindro 33 y la placa de cubierta
30.
Además, en el dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos 100 según la invención representado en las
figuras 1 a 6 están alojados de manera giratoria dos pistones 1',
2' en un cilindro 3', donde los ejes de simetría 14', 15' del
pistón 1', del pistón 2' y del cilindro 3' están orientados
colinealmente. El eje 6' de un pistón 1' está configurado en este
caso como barra completa 6', y el eje 7' del otro pistón 2' está
configurado en este caso como barra hueca, cuyo diámetro interior
está dimensionado de tal manera que la barra completa 6' esté
alojada de manera giratoria en la barra hueca 7'. Los pistones 1',
2' presentan cada uno superficies límite 10', 20', donde entre
partes adyacentes de superficies límite 10', 20' opuestas están
predeterminadas cada vez distancias iguales. Entre las respectivas
superficies límite 10', 20' respectivamente está configurada una
pluralidad de cilindradas eficaces 8', 9', 11', 12', que están
delimitadas hacia fuera por el cilindro 3', y en los extremos están
delimitadas por la cabeza de cilindro 33' y la placa de cubierta
30'.
Los dos cilindros del dispositivo de motor según
la invención presentan secciones de pared de cilindro dimensionadas
de diferente manera y dispuestas de diferente manera entre los
respectivos orificios de entrada y de salida. En un primer cilindro
del motor según la invención está previsto entre una primera ranura
de entrada de un par de ranuras de entrada y una primera ranura de
salida adyacente de un par de ranuras de salida una pared de
cilindro, que sólo rodea pocos grados de ángulo, y entre la misma
ranura de entrada del par de ranuras de entrada y otra ranura de
salida del par de ranuras de salida está prevista una pared de
cilindro, que rodea aproximadamente 60 grados de ángulo.
En un segundo cilindro del dispositivo de motor
según la invención, entre una primera ranura de entrada de un par
de ranuras de entrada y una ranura de salida primera adyacente de
un par de ranuras de salida está prevista una pared de cilindro,
que rodea sólo aproximadamente 30 grados de ángulo, y entre la
misma ranura de entrada del par de ranuras de entrada y otra ranura
de salida del par de ranuras de entrada está prevista una pared de
cilindro, que rodea también aproximadamente 30 grados de ángulo.
La asimetría entre los orificios de entrada y de
salida del primer cilindro y del segundo cilindro provocan un
transporte correcto en tiempo del gas de trabajo de un cilindro al
otro, de tal manera que el motor está en situación de proveer una
potencia de trabajo.
Un dispositivo 110 representado en la figura 2
en el dispositivo de motor térmico de pistones rotativos 100 según
la invención provoca que el movimiento oscilante de los pistones 1
y 2, así como de los pistones 1' y 2', es solapado por un
movimiento circular.
El dispositivo 110 presenta seis ruedas dentadas
ovaladas 101, 102, 103, 104, 101' y 104', cuyos ejes principales
111, 112, 113, 114, 111' y 114' están dispuestos cada uno a pares
situados uno sobre otro verticalmente. En el dispositivo 110, el
eje 7 del otro pistón 2 está unido a una primera rueda dentada
ovalada 101, y el eje 6 de un pistón 1 está unido a una segunda
rueda dentada ovalada 104, con lo cual estas ruedas dentadas
ovaladas 101,104 están dispuestas una detrás de otra de manera
colineal y los ejes principales 111, 114 de estas ruedas dentadas
ovaladas 101, 104 están dispuestos situados uno sobre otro
verticalmente. La primera rueda dentada ovalada 101 y la segunda
rueda dentada ovalada 104 están unidas una a otra en este caso a
través de una tercera rueda dentada ovalada 102 y una cuarta rueda
dentada ovalada 103, donde las ruedas dentadas 102 y 103 están
dispuestas una detrás de otra de manera colineal sobre un árbol 5,
con lo cual los respectivos ejes principales 112, 113 de las ruedas
dentadas 102, 103 están dispuestos situados verticalmente uno sobre
otro.
Además, en el dispositivo 110 está unido el eje
7' del otro pistón 2' con una primera rueda dentada ovalada 101', y
el eje 6' de un pistón 1' está unido con una segunda rueda dentada
ovalada 104', donde estas ruedas dentadas ovaladas 101', 104' están
dispuestas una detrás de otra de manera colineal y los ejes
principales 111', 114' de estas ruedas dentadas ovaladas 101', 104'
están dispuestos situados verticalmente uno sobre otro. La primera
rueda dentada ovalada 101' y la segunda rueda dentada ovalada 104'
están unidas una a otra en este caso a través de una tercera rueda
dentada ovalada 102 y una cuarta rueda dentada ovalada 103, donde
las ruedas dentadas 102 y 103 están dispuestas una detrás de otra de
manera colineal sobre un árbol 5, donde los respectivos ejes
principales 112, 113 de las ruedas dentadas 102, 103 están
dispuestos situados verticalmente uno sobre otro.
Con dicha disposición son accionadas las ruedas
dentadas 102 y 103, así como los árboles 5', 5'' de las dos
unidades (cilindro 3, y 3'). El árbol 5 denominado más arriba está
representado en este caso en dos unidades de temperatura separadas,
y por ello está denominado como árbol 5' en una primera unidad de
temperatura y como árbol 5'' en una segunda unidad de
temperatura.
Una disposición tal coincide por ejemplo en un
ensamblaje, como está representado en las figuras 3, 12 y 12a.
Otro tipo del montaje está representado en las
figuras 11, 13 y 16 hasta 18b. En este caso, son entrelazadas unas
con otras ocho ruedas dentadas no circulares (101, 102, 103, 104,
101', 102', 103', 104') realizadas como ruedas dentadas ovaladas a
través de los árboles 5' y 5'', así como un elemento de unión
(acoplamiento, correa dentada, cadena o similares).
Las ruedas dentadas ovaladas 101 a 104 así como
101' y 104' presentan una proporción de 1,7/1 en lo referente a la
longitud de sus ejes longitudinales con respecto a la de sus ejes
transversales 1.
Durante el funcionamiento del dispositivo de
motor térmico de pistones rotativos 100 según la invención una
expansión de un gas de trabajo calentado provoca por ejemplo en la
cilindrada 9 del cilindro 3 un movimiento de los pistones 1, 2 en
dirección de separación el uno del otro. La rueda dentada ovalada
101 unida al eje 7 del pistón 2 se mueve en este caso en la
dirección de aquella flecha que está representada en la figura 2
sobre su superficie. En la posición de salida representada en la
figura 2, un giro de la rueda dentada 104 alrededor de una pequeña
desviación angular provoca una desviación angular relativamente
grande de la rueda dentada 103 dispuesta sobre el árbol 5. La rueda
dentada 102 dispuesta igualmente sobre el árbol 5 transmite este
movimiento a la rueda dentada 101 unida con otro agrandamiento de
la desviación angular del eje 7 del pistón 2.
La transmisión de fuerza diferente, que cambia
localmente, de las ruedas dentadas 101, 104 respectivamente provoca
en este caso que al movimiento oscilante de los pistones 1, 2 se
superponga un movimiento circular. El árbol de trabajo 5 rota con
el número de revoluciones medio de ambos pistones 1 y 2. En la
prolongación del árbol de trabajo 5 ó 5' ó 5'', la energía de
rotación del motor es reducible con velocidad angular constante. En
la prolongación del árbol 6, la energía de rotación del motor es
reducible con velocidad angular que varía cuatro veces por
rotación, como es deseable por ejemplo para accionar
compresores.
Lo correspondiente es válido para la unidad del
cilindro 3'.
Las figuras 1 y 1a muestran una forma de
realización del dispositivo de motor según la invención, en la que
están acoplados uno a otro dos cilindros 3, 3' con pares de
pistones 1, 2 ó 1', 2' respectivos a través de un correspondiente
sistema de tuberías 201, 201', 202, 202', 203, 203' y 204, 204' por
medio de un calentador 300, un refrigerador 400 y un regenerador o
cambiador de calor 200.
Al principio de un ciclo de trabajo fluye gas de
trabajo calentado por el calentador 300 a través del sistema de
tuberías 202, 202' a los orificios de entrada 130, 130' del
cilindro 3. El gas de trabajo caliente fluye a continuación al
espacio intermedio entre los pistones 1, 2, a través de lo cual
estos pistones son separados a presión. De esta manera, se comprime
el espacio intermedio entre las superficies de pistón de los
pistones 1, 2, que se encuentran en los alrededores de los
orificios de salida 140, 140' del cilindro 3, de manera que el gas
de trabajo que se encuentra allí escapa a través del sistema de
tuberías 203, 203'. A través del sistema de tuberías 203, 203', el
gas de trabajo salido del cilindro 3 llega a través de un cambiador
de calor 200, al que entrega su calor, a través de un refrigerador
400, en el que es más enfriado, al sistema de tuberías 204, 204'
del cilindro 3'.
Desde el sistema de tuberías 204, 204', el gas
de trabajo desde ahora enfriado llega a través de los orificios de
entrada 131, 131' del cilindro 3' a los espacios intermedios que se
encuentran en los alrededores de estos orificios de entrada entre
los pistones 1' y 2', con lo cual son aumentados estos espacios
intermedios de pistón, y son disminuidos los espacios intermedios,
que delimitan con las respectivas superficies de pistón opuestas de
los pistones 1', 2', de manera que gas de trabajo que se encuentra
allí es presionado a través de los orificios de salida 141, 141' al
exterior del cilindro 3' al interior del sistema de tuberías 201,
201'. Por medio del sistema de tuberías 201, 201' sigue fluyendo
este gas de trabajo a través del regenerador o cambiador de calor
200, donde absorbe calor de aquel gas de trabajo que sale del
sistema de tuberías 203, 203' a través del cambiador de calor
200.
Tras la salida del cambiador de calor 200, sigue
fluyendo el gas de trabajo calentado ahora, proveniente del sistema
de tuberías 201, 201', a través de un calentador 300, en el que
sigue siendo calentado. Desde allí fluye al interior del sistema de
tuberías 202, 202', desde donde se repite el ciclo.
En el motor Stirling según la invención
representado en las figuras 4 y 4a están acoplados uno a otro dos
cilindros 3, 3' a través de un correspondiente sistema de tuberías
a través de dos calentadores 300 ó 300', dos regeneradores o
cambiadores de calor 200, 200' y dos refrigeradores 400 ó 400'.
Al principio de un ciclo de rotación de este
motor fluye gas de trabajo calentado a través de los respectivos
calentadores 300, 300' a través de los respectivos tubos 202, 202'
al interior de los orificios de entrada 130, 130' del cilindro 3. A
través de los orificios de entrada 130, 130', entra el gas de
trabajo caliente en los espacios intermedios situados debajo de
aquellos entre los pistones 1, 2, y separa estos pistones a
presión. A través de esto, son comprimidos los espacios intermedios
formados por las respectivas superficies de pistón opuestas 10, 20
entre los pistones 1, 2, y el gas de trabajo que se encuentra allí
es presionado a través de los orificios de salida 140, 140' al
interior de los respectivos tubos 203, 203'.
El gas de trabajo presionado al interior del
tubo 203 pasa en serie a través del regenerador 200 y del
refrigerador 400 y al interior del tubo 204, que desemboca en la
abertura de entrada 131 del cilindro 3', y el gas de trabajo
presionado al interior del tubo 203' llega a través del regenerador
200' y del refrigerador 400' al interior del tubo 204' que
desemboca en el orificio de entrada 131'. El gas de trabajo
entrante en el orificio de entrada 131 del cilindro 3' ha entregado
por consiguiente una parte de su calor al regenerador 200 y ha sido
más enfriado a continuación por el refrigerador 400, de modo que
esté presente en el orificio de entrada 131 con una temperatura muy
rebajada con respecto al tubo 203.
El gas de trabajo aplicado al orificio de
entrada 131' ha entregado una gran parte de su calor al regenerador
200' y a continuación ha sido más enfriado por el refrigerador
400', de manera que esté presente en el orificio de entrada 131'
del cilindro 3' en forma muy refrigerada con respecto al tubo 203'.
A través de los orificios de entrada 131, 131' del cilindro 3' entra
por consiguiente gas de trabajo frío en los espacios intermedios
que se encuentran debajo de estos orificios de entrada entre los
pistones 1' y 2', con lo cual los espacios intermedios entre estos
pistones son aumentados y los espacios intermedios formados por las
respectivas superficies de pistón opuestas 10', 20' de los pistones
1', 2', que se encuentran por debajo de los orificios de salida
141, 141' del cilindro 3', son reducidos. Mediante la compresión de
estos espacios intermedios de pistones, los gases de trabajo que se
encuentran en ellos son presionados a través de los orificios de
salida 141, 141' al interior del tubo 201 y del tubo 201'
respectivamente.
El gas de trabajo que se encuentra en el tubo
201 es precalentado primero por el regenerador 200 y recalentado a
continuación por el calentador 300, desde donde entra en el tubo
202. El gas de trabajo situado en el tubo 201' es precalentado por
el regenerador 200' y a continuación es recalentado por el
calentador 300', desde donde entra en el tubo 202'. El ciclo arriba
descrito se repite en serie.
La secuencia de funcionamiento ocurre en los
dispositivos de motor según la invención representados en la figura
1 así como en las figuras 1a y 4 y 4a de manera idéntica.
Principalmente, el gas de trabajo situado en el sistema de tuberías
y en los cilindros sufre en este caso cuatro variaciones de estado,
que están prefijadas a través de los correspondientes ciclos de
trabajo de los pistones de los cilindros 3, 3'.
En un primer ciclo de trabajo del motor según la
invención, se comprime gas de trabajo en los respectivos espacios
intermedios entre los pistones 1, 2, 1', 2' de los cilindros 3, 3'
mediante un movimiento recíproco de los respectivos pistones.
En un segundo ciclo de trabajo del motor según
la invención, el gas de trabajo calentado de esta manera, que ha
sido presionado a través del orificio de salida 141 del cilindro 3'
al interior del tubo 201 o a través del orificio de salida 141' del
cilindro 3' al interior del tubo 201', es recalentado más por los
regeneradores 200' ó 200 y los calentadores 300' ó 300, a través de
lo cual la presión predominante en el gas de trabajo aumenta más.
En el tubo 202 detrás del calentador 300 o en el tubo 202' detrás
del calentador 300' domina por lo tanto una presión máxima en total
del gas de trabajo en todo el sistema de tuberías.
A través de los orificios de entrada 130, 130'
entra por lo tanto gas de trabajo bajo alta presión en el cilindro
3 y llega entre correspondientes espacios intermedios entre los
pistones 1, 2 y separa estos pistones con alta presión. Esto se
corresponde con un tercer ciclo de trabajo del motor según la
invención. La energía térmica del gas de trabajo es transformada en
este ciclo de trabajo del motor según la invención en energía de
rotación de estos pistones, a través de una separación a presión de
los espacios intermedios entre los pistones 1, 2 del cilindro 3. El
gas de trabajo se enfría en este caso en una tercera modificación
de estado.
En un cuarto ciclo de trabajo del motor según la
invención, el gas de trabajo relajado de esta manera es presionado
a través de los orificios de salida 140, 140' al exterior del
cilindro 3, siendo comprimidos los correspondientes espacios
intermedios entre los pistones 1, 2 a causa de una expansión de los
espacios intermedios siguientes en dirección de rotación del motor
entre estos pistones. El gas de trabajo sufre a continuación de esto
una cuarta variación de estado, siendo aquel más enfriado por los
regeneradores 200 y 200' y los refrigeradores 400 y 400', de modo
que esté presente en los tubos 204 y 204' en un estado muy
enfriado.
Con el momento de la entrada en los orificios de
entrada 204' y 204 y tras la entrada en los orificios de entrada
204' y 204 se sigue comprimiendo el gas de trabajo.
El estado del gas de trabajo, definido por su
presión y su temperatura, es resumido de manera sinóptica sumaria
en la tabla 1.
Para una rápida disminución del efecto o un
rápido aumento del efecto conforme a una disminución de la potencia
o un aumento de la potencia del motor según la invención es posible
activar o desactivar por medio de una válvula un conducto de
puenteado entre un conducto caliente y un conductor frío del motor
según la invención.
La figura 2 y la figura 5 muestran una
representación esquemática de la disposición espacial de los
árboles 6, 7 ó 6', 7' o ejes de los cilindros 3, 3' y del eje de
trabajo 105 del motor según la invención. Para lograr un transporte
en tiempo correcto del gas de trabajo de un cilindro a otro, en el
que el motor según la invención provee una potencia de trabajo, los
ejes de los dos cilindros están dispuestos de manera que forman un
triángulo isósceles con el eje del árbol de trabajo, del cual es
recogible la potencia del motor, con lo cual el ángulo entre los
catetos asciende aproximadamente a 135º y el ángulo de la
hipotenusa a un cateto asciende aproximadamente a 22,5º.
En las figuras 11 a 20 está representada la
estructura y la función del elemento de compensación según la
invención.
En la forma de realización preferida
representada en las figuras 11 a 12A del dispositivo según la
invención, el elemento de compensación es ajustable
discretamente.
Como está representado en las figuras 1 y 1A, el
elemento de compensación en este caso está formado por una correa
dentada colocada alrededor de los árboles de ambas unidades, que
está alojada de manera desplazable alrededor de uno o más dientes
para un proceso de compensación.
Como muestra la figura 2, el elemento de
compensación está formado por un dispositivo de fijación, en el
cual los respectivos árboles que accionan un dispositivo de entrega
de fuerza de rotación de las unidades están alojados fijados en
diferentes posiciones, con lo cual en cada una de estas posiciones
está asegurado un engranaje de las ruedas dentadas del dispositivo
de entrega de fuerza de rotación con las respectivas ruedas de
engranaje de los árboles.
El dispositivo de fijación a su vez está formado
por una caja de engranajes, en la que los respectivos árboles que
accionan el dispositivo de entrega de fuerza de rotación de las
unidades están alojados fijados en diferentes posiciones, con lo
cual en cada una de estas posiciones está asegurado un engranaje de
las ruedas dentadas del dispositivo de entrega de fuerza de
rotación con las respectivas ruedas dentadas de los árboles.
Como están representados en las figuras 12 y
12A, los respectivos árboles que accionan el dispositivo de entrega
de fuerza de rotación de las unidades están dispuestos situados uno
respecto de otro en un ángulo fijo de 135º, con lo cual a cada
árbol está asignado una perforación A, A' correspondiente para cada
una de estas disposiciones angulares. Las perforaciones B, B' en
este caso conciernen otro ángulo de 120º.
En la forma de realización preferida
representada en las figuras 13 a 15A del dispositivo según la
invención, el elemento de compensación es ajustable
continuamente.
El elemento de compensación está configurado en
este caso como dos rodillos desplazables, que están dispuestos
entre los dos dispositivos de entrega de fuerza de rotación de las
dos unidades y están unidos uno a otro accionando con los
dispositivos de entrega de fuerza de rotación a través de una
correa dentada, con lo cual los rodillos desplazables son
desplazables de manera reversible con distancia variable mutuamente
en una dirección vertical a la línea de unión de los dispositivos
de entrega de fuerza de rotación.
Como están representadas en la figura 14, una
primera ranura de entrada de un primer par de ranuras de entrada
diametralmente opuestas de un primer cilindro y una primera ranura
de salida de un primer par de ranuras de salida del primer cilindro
están separadas una de otra 4º, y una segunda ranura de entrada del
primer par de ranuras de entrada diametralmente opuestas y una
segunda ranura de salida del primer par de ranuras de salida
diametralmente opuestas están separadas una de otra en una distancia
angular de aproximadamente 77º.
Como están representadas en la figura 14A, una
primera ranura de entrada de un segundo par de ranuras de entrada
diametralmente opuestas de un segundo cilindro y una primera ranura
de salida de un segundo par de ranuras de salida diametralmente
opuestas del segundo cilindro están separadas una de otra en una
distancia angular de aproximadamente 35º, y una segunda ranura de
entrada del segundo par de ranuras de entrada diametralmente
opuestas y una segunda ranura de salida del segundo par de ranuras
de salida diametralmente opuestas están separadas una de otra en
una distancia angular de aproximadamente 47º.
Todas las ranuras de entrada y ranuras de salida
están configuradas en este caso en la cabeza de cilindro de un
cilindro respectivo.
Las dos unidades están dispuestas de tal manera
que una parte del dispositivo, del que es recogible la fuerza de
rotación del motor de pistones rotativos, es accionada por las dos
unidades, y un dispositivo de calentamiento, un dispositivo
acumulador de calor y un dispositivo refrigerador están previstos
en combinación con un sistema de tuberías, a través del que están
unidas unas a otras ranuras de entrada y ranuras de salida de las
cilindradas del al menos un cilindro de las unidades.
La figura 16 muestra una unidad de temperatura
TA de la forma de realización preferida representada en la figura
11 que presenta dos correspondientes unidades de temperatura TA, TB
de un dispositivo de ajuste discreto del dispositivo de motor
térmico de pistones rotativos según la invención en una vista de
sección transversal. Esta unidad presenta en este caso cuatro
ruedas dentadas ovaladas, es decir, las ruedas dentadas ovaladas
103, 104 que engranan entre sí así como las ruedas dentadas ovaladas
101,102 que engranan entre sí. El árbol 6 está configurado en una
sola pieza con el pistón 1. Las ruedas dentadas ovaladas 102 y 103
están dispuestas en este caso sobre un árbol 5'. La rueda dentada
ovalada 101 está unida a prueba de torsión con el pistón 2 y la
rueda dentada ovalada 104 está unida con el pistón 1 por medio del
árbol 6 a prueba de torsión. Los respectivos pistones están
representados en detalle en las figuras 2a y 2b. Las ruedas dentadas
de engranaje 101, 102, 103 y 104 están alojadas dentro de una caja
de engranajes 28 de tal manera, que estas ruedas dentadas engranan
entre sí, y también las ruedas dentadas de engranaje 101', 102',
103' y 104' están alojadas en una caja de engranajes 28' de tal
manera que estas ruedas dentadas engranan entre sí.
El transcurso del trabajo es correspondiente en
este caso al que está representado en las figuras 1 a 10 a
excepción de la figura 2.
La figura 17 muestra las unidades I y II,
inclusive el elemento de compensación conformado como correa 120,
inclusive las ruedas de la correa 32, 32' de la forma de
realización preferida del dispositivo de ajuste discreto,
representada en la figura 11, del dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según la invención en una vista desde detrás
oblicuamente, y la figura 18 muestra en este caso las unidades I y
II con sus respectivas unidades de temperatura TA y TB acopladas
térmicamente una a otra en una vista desde delante.
La figura 18 muestra las unidades I y II con sus
respectivas unidades de temperatura TA y TB acopladas térmicamente
una a otra, en una vista desde delante, la figura 18a muestra las
mismas unidades I y II en una vista desde arriba y la figura 18b
muestra las mismas unidades I y II en una vista lateral. En el área
de las ranuras de orificio 131, 131'; 141, 141' de una tapa de
cilindro 33 así como de las ranuras de orificio 130, 130'; 140, 140'
de una tapa de cilindro 33' están unidas unas a otras en este caso
a través de uniones de comunicación de gas 300, 400.
La figura 19 muestra una unidad II de la unidad
de temperatura TB de un dispositivo de ajuste discreto del
dispositivo de motor térmico de pistones rotativos según la
invención en una vista fraccionada y la figura 20 muestra una
unidad 1 de una unidad de temperatura TA de un dispositivo de
ajuste discreto del dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la invención en una vista desde arriba
oblicuamente.
Los ejemplos de realización de la invención
arriba descritos sirven únicamente al objetivo de una comprensión
mejor de la teoría según la invención definida por las
reivindicaciones, que no están limitadas como tales por los
ejemplos de realización.
Claims (17)
1. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos (100), compuesto de dos unidades (I, II), cada una con
dos pistones (1, 2) alojados de manera movible uno contra otro, que
están alojados cada uno en un cilindro (3, 3') de manera giratoria,
discurriendo los ejes longitudinales (4, 4') de los pistones (1, 2)
y de los cilindros (3, 3') colinealmente, y los pistones (1, 2)
están alojados de tal manera que son movibles uno contra otro,
estando formada una pluralidad de cilindradas (8, 9, 11, 12)
eficaces cada una entre dos superficies límite radiales (10, 20) de
los dos pistones (1, 2) respectivos, que efectúan durante el
funcionamiento del motor (100) un movimiento oscilante referidos
uno al otro, y está previsto al menos un dispositivo (110), que
provoca que al movimiento oscilante esté superpuesto un movimiento
circular de los dos pistones (1, 2), donde cada unidad contiene un
árbol (6, 6') respectivo que acciona un dispositivo de entrega de
fuerza de rotación (5 ó 5', 5''), y donde un dispositivo de
calentamiento y un dispositivo de refrigeración están previstos en
conexión con un sistema de tuberías, por medio del cual están
conectadas unas a otras ranuras de entrada (130, 130'; 131, 131') y
ranuras de salida (140, 140'; 141, 141') de las cilindradas de los
cilindros (3, 3') de las unidades (I, II), caracterizado por
el hecho de que está previsto un elemento de compensación, que
provoca en caso de un posible desplazamiento de fase en el ritmo de
las dos unidades (I, II) una compensación de la posición de los
pistones respectivos de las dos unidades (I, II), para a través de
esto provocar un desarrollo de fase óptimo, donde el elemento de
compensación (120) es ajustable discretamente y está formado por
una correa dentada dispuesta alrededor de los árboles de las dos
unidades (I, II) realizados como dispositivos de entrega de fuerza
de rotación (5', 5''), que está alojada de manera desplazable
alrededor de uno o más dientes para un proceso de compensación.
2. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que el elemento de compensación está formado por un
dispositivo de fijación (122), en el que los respectivos árboles (6,
6') que accionan un dispositivo de entrega de fuerza de rotación
(5), de las unidades (I, II) están alojados fijados en diferentes
posiciones, donde en cada una de estas posiciones está asegurado un
engranaje de las ruedas dentadas del dispositivo de entrega de
fuerza de rotación con las respectivas ruedas dentadas de los
árboles (Figura 12).
3. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la reivindicación 2, caracterizado por el
hecho de que el dispositivo de fijación está formado por una caja
de engranajes, en la que los respectivos árboles (6, 6') que
accionan el dispositivo de entrega de fuerza de rotación (5, 5',
5'') de las unidades están alojados fijados en diferentes
posiciones, donde en cada una de estas posiciones está asegurado un
engranaje de las ruedas dentadas del dispositivo de entrega de
fuerza de rotación con las ruedas dentadas respectivas de los
árboles.
4. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos (100) compuesto de dos unidades (I, II) cada con dos
pistones (1, 2) alojados de manera movible uno contra el otro, que
están alojados de manera giratoria cada uno en un cilindro (3, 3'),
donde los ejes longitudinales (4, 4') de los pistones (1, 2) y de
los cilindros (3, 3') discurren colinealmente, y los pistones (1,
2) están alojados de tal forma que son movibles uno contra el otro,
donde está configurada una pluralidad de cilindradas eficaces (8,
9, 11, 12) cada una entre dos superficies límite radiales (10, 20)
de los dos pistones (1, 2) respectivos, que durante el
funcionamiento del motor (100) realizan un movimiento oscilante
referidos uno al otro, y está previsto al menos un dispositivo
(110) que provoca que al movimiento oscilante esté superpuesto un
movimiento circular de los dos pistones (1, 2), donde cada unidad
contiene un árbol (6, 6') respectivo que acciona un dispositivo de
entrega de fuerza de rotación (5 ó 5', 5''), y donde un dispositivo
de calentamiento y un dispositivo de refrigeración están previstos
en conexión con un sistema de tuberías, a través del que ranuras de
entrada (130, 130'; 131, 131') y ranuras de salida (140, 140'; 141,
141') de las cilindradas de los cilindros (3, 3') de las unidades
(I, II) están conectadas unas a otras, caracterizado por el
hecho de que está previsto un elemento de compensación, que provoca
en caso de un posible desplazamiento de fase en el ritmo de las dos
unidades (I, II) una compensación de la posición de los pistones
respectivos de las dos unidades (I, II), para a través de esto
provocar un desarrollo de fase óptimo, donde el elemento de
compensación (240, 241) es ajustable de forma continua y está
configurado como dos rodillos desplazables (240, 241), que están
dispuestos entre los dos dispositivos de entrega de fuerza de
rotación (5', 5'') de las dos unidades (I, II) y que están unidos
accionando por medio de una correa dentada con los dispositivos de
entrega de fuerza de rotación (5', 5''), donde los rodillos
desplazables (240, 241) son desplazables reversiblemente con una
distancia cambiable mutuamente en una dirección perpendicular a la
línea de unión de los dispositivos de entrega de fuerza de rotación
(5', 5'').
5. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una de las reivindicaciones 3 ó 4,
caracterizado por el hecho de que los respectivos árboles
(6, 6') que accionan el dispositivo de entrega de fuerza de
rotación (5, 5', 5'') de las unidades están dispuestos de manera
fija uno respecto de otro en un ángulo fijo de 135º o 125º, donde a
cada árbol (6, 6') está asignada para cada una de estas
disposiciones angulares una perforación respectiva A, A' o B,
B'.
6. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que los dos rodillos desplazables (240, 241) están
realizados como rodillos excéntricos.
7. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado por el hecho de que una primera ranura de
entrada (130) de un primer par de ranuras de entrada (130, 130')
diametralmente opuestas de un primer cilindro (3) y una primera
ranura de salida (140) de un primer par de ranuras de salida (140,
140') diametralmente opuestas del primer cilindro (3) están
separadas una de la otra entre 0'5º y 8º y una segunda ranura de
entrada (130') del primer par de ranuras de entrada (130, 130')
diametralmente opuestas y una segunda ranura de salida (140') del
primer par de ranuras de salida (140, 140') diametralmente opuestas
están separadas una de la otra en una distancia angular de
aproximadamente entre 55º y 95º.
8. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la reivindicación 7, caracterizado por el
hecho de que una primera ranura de entrada (130) del primer par de
ranuras de entrada (130, 130') diametralmente opuestas y una
primera ranura de salida (140) del primer par de ranuras de salida
(140, 140') diametralmente opuestas están separadas una de la otra
4º.
9. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una de las reivindicaciones 7 u 8,
caracterizado por el hecho de que una segunda ranura de
entrada (130') del primer par de ranuras de entrada (130, 130')
diametralmente opuestas y una segunda ranura de salida (140') del
primer par de ranuras de salida (140, 140') diametralmente opuestas
están separadas una de la otra en una distancia angular de
aproximadamente 77º.
10. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado por el hecho de que una primera ranura de
entrada (131) de un segundo par de ranuras de entrada (131, 131')
diametralmente opuestas de un segundo cilindro (3') y una primera
ranura de salida (141) de un segundo par de ranuras de salida (141,
141') diametralmente opuestas del segundo cilindro (3') están
separadas una de la otra en una distancia angular de
aproximadamente entre 25º y 45º y una segunda ranura de entrada
(131') del segundo par de ranuras de entrada (131, 131')
diametralmente opuestas y una segunda ranura de salida (141') del
segundo par de ranuras de salida (141, 141') diametralmente
opuestas están separadas una de la otra en una distancia angular de
aproximadamente entre 30º y 60º.
11. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según la reivindicación 10, caracterizado por el
hecho de que una primera ranura de entrada (131) del segundo par de
ranuras de entrada (131, 131') diametralmente opuestas y una
primera ranura de salida (141) del segundo par de ranuras de salida
(141, 141') diametralmente opuestas están separadas una de la otra
en una distancia angular de aproximadamente 34º.
12. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una de las reivindicaciones 10 u 11,
caracterizado por el hecho de que una segunda ranura de
entrada (131') del segundo par de ranuras de entrada (131, 131')
diametralmente opuestas y una segunda ranura de salida (141') del
segundo par de ranuras de salida (141, 141') diametralmente
opuestas están separadas una de la otra en una distancia angular de
aproximadamente 47º.
13. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una de las reivindicaciones 7 a 12,
caracterizado por el hecho de que todas las ranuras de
entrada y ranuras de salida están configuradas en la cabeza de
cilindro (33, 33') de un cilindro respectivo (3, 3').
14. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una o varias de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que está previsto
adicionalmente un dispositivo acumulador de calor, que está
acoplado con el dispositivo de calentamiento y el dispositivo de
refrigeración.
15. Dispositivo de motor térmico de pistones
rotativos según una o varias de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que las dos unidades están
dispuestas de manera que una parte del dispositivo (5, 102, 103),
del que es recogible la fuerza de rotación del motor de pistones
rotativos (100), es accionada por las dos unidades (I, II), y un
dispositivo de calentamiento, un dispositivo acumulador de calor y
un dispositivo de refrigeración están previstos en conexión con un
sistema de tuberías, por medio del que están conectadas unas a
otras ranuras de entrada y ranuras de salida de las cilindradas del
al menos un cilindro (3) de las unidades (I, II).
16. Uso de un dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según una de las reivindicaciones anteriores
como bomba de calor, con suministro de energía de rotación sobre
los dispositivos de entrega de fuerza de rotación (5, 5', 5'').
17. Uso de un dispositivo de motor térmico de
pistones rotativos según una de las reivindicaciones anteriores
como máquina refrigeradora, con suministro de energía de rotación
sobre los dispositivos de entrega de fuerza de rotación (5, 5',
5'').
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