IT201900005532A1 - Macchina perfezionata rotativa a combustione - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:

MACCHINA PERFEZIONATA ROTATIVA A COMBUSTIONE

La presente invenzione riguarda, genericamente, una macchina perfezionata rotativa a combustione interna, del tipo a pistoni orbitanti, adatta ad assumere tipicamente la configurazione di macchina motrice – quale una turbina idraulica oppure, per esempio, un motore a scoppio a quattro o due tempi – che, come noto, nell’ambito delle macchine a fluido, fornisce energia meccanica in uscita all'albero della macchina a spese dell'energia del fluido operativo elaborato (miscela aria-combustibile).

Come noto, i motori alternativi a combustione interna sono macchine motrici alquanto diffuse che consentono di convertire l'energia chimica, posseduta da una miscela aria-combustibile (quale benzina, gasolio, gas propano liquido (gpl) o metano) in lavoro meccanico reso disponibile all'albero motore e, più in generale, al sistema di trasmissione: esse sono impiegate particolarmente per la propulsione di veicoli quali, per esempio, le automobili ad uso civile, le automobili da competizione, le motociclette, i treni, i ciclomotori, le macchina agricole o le macchine da giardinaggio (tosaerba, per citarne una).

È, altresì, noto che il rendimento energetico di questi tipi di motore dipende sia da fattori di perdita termodinamici sia da fattori di perdita cinematici e dinamici: i fattori termodinamici sono legati, a seconda del tipo di ciclo termodinamico che realizzano, alle condizioni di combustione nonché alle dispersioni termiche.

Per parte loro, i fattori di perdita cinematici e dinamici sono legati alla configurazione tipica di questo tipo di motori, contraddistinta da pistoni scorrevoli in cilindri ed adatti a trascinare in rotazione l'albero motore attraverso un classico cinematismo biella-manovella.

Inoltre, i dispositivi di distribuzione appartenenti a tali motori alternativi – comprendenti ad esempio, alberi a camme che comandano valvole a fungo di aspirazione e di scarico – generano perdite meccaniche che sottraggono una quota parte dell'energia assorbita dal motore per il suo funzionamento, riducendo in tal modo l'energia utile resa disponibile dal motore per l'utilizzatore.

Analogamente, le macchine operatrici, quali pompe, ventilatori e compressori, presentano la medesima struttura delle macchine alternative a pistoni ma, in esse, le perdite meccaniche sono direttamente imputabili all'efficienza dinamica di tale configurazione.

È, altresì, nota, secondo gli insegnamenti tecnici proposti dal Brevetto Italiano nr.

1263709, una rivoluzionaria macchina motrice/operatrice, che operativamente è di tipo rotativo ed è adatta a configurarsi come motore a ciclo termodinamico, sia ad accensione comandata (comunemente noto anche come motore a scoppio) che spontanea, a combustione interna o esterna, sia come pompa, ventilatore o compressore.

Tale macchina presenta uno statore avente una camera toroidale che circonda almeno due rotori, coassiali e solidali, ciascuno, a rispettivi pistoni scorrevoli in tale camera toroidale.

I rotori sono collegati, tramite una trasmissione meccanica, ad un albero primario, che funge da albero motore o da albero condotto, a seconda che la macchina sia in configurazione di macchina operatrice o di macchina motrice, rispettivamente. La trasmissione meccanica appena citata prevede due ruote dentate a profilo ellittico, ognuna delle quali connessa ad uno dei rotori: le ruote dentate ingranano ognuna con un’ulteriore ruota dentata appartenente ad una coppia di ruote dentate ancora a profilo ellittico, calettate solidalmente al suddetto albero primario, in modo tale da presentare i loro semiassi maggiori sostanzialmente perpendicolari. In questo modo, i rotori trascinano i pistoni secondo un moto pulsante alternato che li porta ad avvicinarsi e ad allontanarsi durante il loro moto di rotazione e ad inseguirsi nella camera toroidale.

Il volume compreso tra pistoni successivi che ruotano inseguendosi nella camera toroidale dello statore varia in modo continuo tra un valore minimo ed un valore massimo, in modo analogo al volume delimitato nel cilindro dal pistone durante il funzionamento di una macchina alternativa.

I vantaggi più evidenti ottenuti da tale macchina motrice/operatrice rotativa rispetto alle macchine alternative dell’allora tecnica nota sono determinati dall'equilibratura dinamica che essa presenta.

Infatti, le masse in movimento ruotano attorno ad assi longitudinali rispetto ai quali le masse stesse sono disposte in modo sostanzialmente simmetrico.

Per quanto apprezzata, una macchina di questo tipo risulta però suscettibile di miglioramenti, in quanto le ruote dentate a profilo ellittico sono più complesse e di fabbricazione più complicata rispetto alle ruote a sezione circolare, proprio a causa della loro dissimmetria assiale.

Inoltre, la trasmissione, prevedendo l'ingranaggio delle corrispondenti ruote dentate, impone il disassamento dell'albero primario rispetto all'asse di rotazione dei rotori, a tutto svantaggio della compattezza della macchina.

A tali inconvenienti pone rimedio un perfezionamento di macchina di tipo rotativo, come descritta nel Brevetto Italiano nr. 1378900 rilasciato al medesimo richiedente la presente invenzione, provvista in particolare di pistoni cosiddetti orbitanti: tale macchina, infatti, si propone con successo di essere dinamicamente equilibrata almeno quanto le macchine rotative dello stesso tipo allora note, pur limitando l’ingombro rispetto alle stesse.

Inoltre, la macchina rotativa di cui al Brevetto Italiano nr. 1378900 è realizzabile con elementi meccanici strutturalmente più semplici e di meno articolata fabbricazione rispetto agli elementi impiegati nelle macchine motrici/operatrici dello stesso tipo della relativa tecnica nota.

In aggiunta, la macchina rotativa a pistoni orbitanti descritta e rivendicata nel Brevetto Italiano nr. 1378900 presenta ulteriori rilevanti svantaggi, rispetto allo stato dell’arte che la precede, riassumibili nei seguenti:

� riduzione della potenza (in termini di cavalli vapore o kilowatt) necessari per alimentare e porre in funzionamento la macchina, in particolare i pistoni che agiscono sul fluido operativo (comburente – tipicamente aria – oppure una miscela comburente-combustibile);

� eliminazione del sistema di distribuzione, tipico delle macchine alternative; � in configurazione di macchina motrice, elaborazione (bruciamento) del fluido operativo tramite fasi fisicamente e totalmente distinte, indipendenti e separate l’uno dall’altra, grazie alla concezione costruttiva dello statore e del rotore che supporta i pistoni orbitanti scorrevoli nella camera interna anulare, sostanzialmente a forma di toroide: in sostanza, in ogni settore ben definito della camera interna anulare ricavata nello statore è sede di una sola, distinta e precisa fase di un motore a due o a quattro tempi, diversamente a quanto avviene nei comuni e tradizionali motori alternativi;

- in configurazione di macchina motrice, almeno due, di preferenza quattro, accensioni (o scoppi) ad ogni rivoluzione dei rotori nello statore (o ad ogni giro dell’albero primario o albero motore), al contrario di quanto avviene nei motori tradizionali in cui, per ottenere ciò, occorrono rispettivamente quattro o otto attuatori pneumatici (e dunque otto cilindri con relativi otto pistoni);

- spinta continua, costante e consecutiva dei pistoni orbitanti sul fluido operativo;

- sviluppo di una coppia meccanica elevatissima;

- facilità di azionamento, con fase di aspirazione e fase di scarico più agevoli; - distribuzione e dissipazione in tempo reale, da parte degli stessi pistoni mentre sono in movimento orbitale nella camera anulare toroidale, del calore prodotto dalla compressione del fluido operativo e, in configurazione di macchina motrice, dalla combustione.

Malgrado tutti questi benefici e la sua efficienza operativa, la macchina rotativa a pistoni orbitanti di cui al Brevetto Italiano nr. 1378900, quando configurata come macchina motrice, presenta, come principale inconveniente, il fatto che il settore, sagomato a forma di tratto di toro, della camera anulare interna nel quale avviene l’espansione del fluido operativo conseguente all’accensione – e che, da un punto di vista termico, è inevitabilmente più sollecitato rispetto agli altri settori, con conseguenti dilatazioni che si differenziano dai settori restanti di tale camera interna anulare ricavata nello statore – non è adeguatamente raffreddato.

Un ulteriore inconveniente della tecnica nota qui di pertinenza, diretta conseguenza dell’inconveniente appena evidenziato, deriva dal fatto che il calore prodotto dall’innesco del fluido operativo e dalla sua successiva combustione nella fase di espansione viene sostanzialmente e negativamente sprecato, da un lato, in quanto destinato alla dispersione in ambiente e, dall’altro lato, assorbito dal motore che in tal modo si surriscalda.

Partendo, dunque, dalla consapevolezza degli inconvenienti suddetti, pur sempre esistenti anche nell’arte nota più evoluta, la presente invenzione intende porvi compiuto rimedio.

In particolare, scopo principale dell’invenzione è fornire una macchina perfezionata rotativa a combustione, del tipo a pistoni orbitanti, che permetta di raffreddare in modo efficace il settore toroidale della camera interna anulare dello statore nel quale avviene l’espansione del fluido operativo.

In altre parole, scopo precipuo dell’invenzione è ideare una macchina perfezionata rotativa a combustione che sia provvista di un sistema di raffreddamento delle temperature che si sviluppano durante la fase di espansione del fluido operativo nel settore a forma di toro della camera interna anulare dello statore.

Nell’ambito di tale scopo, è compito della presente invenzione creare una macchina perfezionata rotativa a combustione che, rispetto alle macchine rotative di tipo noto tecnicamente più evolute (descritte, in particolare, nel Brevetto Italiano nr. 1378900) presenti un maggiore equilibrio termico nello smaltimento del calore che viene generato dalla combustione del fluido operativo, meccanicamente realizzata dai pistoni orbitanti mentre scorrono in rotazione nella camera interna anulare a forma di toroide ricavata nello statore.

È un altro compito dell’invenzione indicare una macchina perfezionata rotativa a combustione che permetta di diminuire rispetto all’arte nota più vicina – costituita, come più volte detto, dal Brevetto Italiano nr. 1378900 – la temperatura per ottenere l’espansione del fluido operativo rispetto.

È un ulteriore scopo dell’attuale invenzione concretizzare una macchina perfezionata rotativa a combustione che permetta di recuperare il calore prodotto durante la combustione del fluido operativo nella fase di espansione, conseguente alla sua accensione, nel settore toroidale della camera interna anulare dello statore, evitandone la sua sconveniente dispersione attualmente riscontrabile nelle macchine equivalenti dell’arte anteriore.

È un non ultimo scopo della presente invenzione rendere disponibile una macchina perfezionata rotativa a combustione che consenta di ridurre rispetto alle macchine simili della tecnica nota il sempre indesiderato surriscaldamento dei propri componenti.

Gli scopi detti vengono raggiunti tramite una macchina perfezionata rotativa a combustione secondo la rivendicazione 1 allegata, cui si rimanda per brevità di esposizione.

Ulteriori caratteristiche tecniche di dettaglio della macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione sono riportate nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti.

Le suddette rivendicazioni, nel seguito specificatamente e concretamente definite, s’intendono parte integrante della presente descrizione.

Vantaggiosamente, la macchina perfezionata rotativa a combustione dell’attuale invenzione consente di efficacemente di raffreddare il settore toroidale della camera interna anulare dello statore direttamente interessato dall’espansione del fluido operativo.

Ciò grazie opportunamente al fatto che la macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione comprende un circuito di iniezione, cooperante con lo statore in maniera tale da convogliare all’interno del settore di espansione della camera interna di combustione un fluido di raffreddamento in pressione, in forma nebulizzata o polverizzata, contenuto in un serbatoio di servizio appartenente al circuito di iniezione medesimo, non appena la combustione del fluido operativo ad opera dei mezzi di innesco è avvenuta e durante la rotazione dei mezzi di trasmissione meccanica e dei uno o più rotori attorno all’asse lineare definito dai mezzi di trasmissione meccanica.

Ancora vantaggiosamente, la macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione consente di abbassare, rispetto alla tecnica nota equivalente, il valore delle temperature sviluppate durante la fase di espansione del fluido operativo nel settore a forma di toro della camera interna anulare dello statore, immediatamente dopo la sua combustione ad opera dei mezzi di innesco, a tutto vantaggio della durata dell’integrità strutturale degli organi della macchina stessa. Altrettanto vantaggiosamente, la macchina perfezionata rotativa a combustione dell’attuale invenzione consegue un equilibrio termico nello smaltimento del calore prodotto dalla combustione del fluido operativo determinata dai pistoni orbitanti mentre ruotano nella camera interna anulare toroidale dello statore migliore di quello ottenibili con macchine equivalenti di tipo noto, per esempio la macchina descritta nel Brevetto Italiano nr. 1378900.

Sempre vantaggiosamente, la macchina perfezionata rotativa a combustione della presente invenzione permette di recuperare il calore prodotto dalla combustione del fluido operativo nella fase di espansione, conseguente alla sua accensione, nel relativo settore toroidale della camera interna anulare dello statore, evitandone la sua sconveniente dispersione in ambiente ed il suo assorbimento da parte degli organi della macchina, attualmente riscontrabili in macchine simili note: ne consegue, alquanto vantaggiosamente, che l’operatività del circuito di iniezione del fluido di raffreddamento, previsto nella macchina dell’invenzione, determina un maggior apporto energetico con una diminuzione del “consumo specifico”, inteso come rapporto tra energia fornita dal carburante ed energia ottenuta dall’espansione.

In sostanza, pertanto, l’energia termica prodotta nella camera di espansione della macchina rotativa dell’invenzione, altrimenti destinata allo scarico, sprecata o assorbita dagli organi della macchina stessa, viene trasformata dal fluido di raffreddamento polverizzato “sparato” direttamente nel settore di espansione della camera di combustione in energia meccanica che, convenientemente, si somma all’energia meccanica ottenuta dalla conversione dell’energia del carburante, aumentando così l’energia meccanica fornita all'albero della macchina, a parità di numero e dimensioni dei pistoni orbitanti.

In maniera vantaggiosa, inoltre, a parità di potenza fornita all’albero della macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione, è possibile riscontrare nei gas di scarico una maggiore quantità di acqua ed una conseguente diminuzione di anidride carbonica rispetto alle macchine a combustione tradizionali ad essa paragonabili, con ulteriore maggiore beneficio per l’ambiente rispetto a queste ultime.

Gli scopi ed i vantaggi detti risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue, relativa ad una preferita forma esecutiva della macchina perfezionata rotativa a combustione interna dell’invenzione, data a titolo indicativo ed illustrativo, ma non limitativo, con l’ausilio delle allegate tavole di disegno in cui: - la figura 1 è una vista laterale schematica, semplificata e parzialmente in spaccato della macchina perfezionata rotativa a combustione interna dell’invenzione;

- la figura 2 è una vista assonometrica esplosa e parziale della macchina rotativa di figura 1;

- le figure 3, 4 e 5 sono tre distinte viste frontali, semplificate, schematiche ed esplicative della sequenza di funzionamento dei rotori della macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione;

- le figure 3a, 4a e 5a sono tre distinte viste frontali, semplificate, schematiche ed esplicative della sequenza di funzionamento degli organi dei mezzi di trasmissione meccanica della macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione, ognuna delle quali mostra la posizione assunta dai mezzi di trasmissione meccanica quando il rotore assume la corrispondente posizione mostrata nella rispettiva vista frontale delle figure 3, 4 e 5.

La macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione, tipicamente un motore a scoppio, a quattro tempi e ad accensione comandata, funzionante secondo un ciclo Otto, è illustrata in modo schematico in figura 1, dove viene globalmente numerata con 1.

Come si osserva, tale macchina rotativa a combustione 1 comprende, peraltro secondo gli insegnamenti tecnici proposti dal Brevetto Italiano nr. 1378900 qui integralmente richiamati e riproposti per riferimento:

- uno statore 2 in cui si individua una camera interna di combustione 3, avente un profilo anulare o sostanzialmente toroidale e presentante una luce di aspirazione 4 per l’introduzione di un fluido operativo, quale una miscela comburente-combustibile, nella camera interna stessa ed una luce di scarico 5 per la fuoriuscita del fluido operativo dalla predetta camera interna di combustione 3;

- una pluralità di pistoni orbitanti 6, di profilo sostanzialmente a forma di tratto di toro, connessi in questo caso a due rotori 7a, 7b coassiali alla camera interna 3 e resi scorrevoli in rotazione nella camera interna 3 stessa in maniera tale che, come si ricava dal combinato disposto delle figure 3, 4 e 5, una coppia variabile di pistoni orbitanti 6 tra loro adiacenti suddivida dinamicamente e consecutivamente la camera interna 3 in un settore di aspirazione A del fluido operativo, un settore di compressione C del fluido operativo, un settore di espansione E dei gas combusti ed un settore di scarico S dei gas combusti all’esterno attraverso la luce di scarico 5 (settori nei quali si realizza la rispettiva fase di un ciclo Otto);

- mezzi di innesco, nel complesso indicati con 8, utili alla combustione del fluido operativo, interposti tra il settore di compressione C ed il settore di espansione E della camera interna di combustione 3, con i quali comunicano;

- mezzi di trasmissione meccanica, nell’insieme segnalati con 9, collegati ai rotori 7a, 7b e ad un albero primario 10 cui trasmettono il moto, adatti ad essere posti dal suddetto fluido operativo in rotazione attorno ad un asse lineare Y , in modo tale che i pistoni orbitanti 6 scorrano in rotazione all’interno della camera interna 3, l’uno inseguendo l’altro, contestualmente alla rotazione dei mezzi di trasmissione meccanica 9 e dei rotori 7a, 7b attorno all’asse lineare Y .

In accordo con l’invenzione, la macchina perfezionata rotativa a combustione 1 comprende un circuito di iniezione, nel complesso numerati con 11, cooperante con lo statore 2 in maniera tale da convogliare all’interno del settore di espansione E della camera interna di combustione 3 un fluido di raffreddamento L (quale tipicamente acqua) in pressione, in forma nebulizzata o polverizzata, contenuto in un serbatoio di servizio 12 appartenente al circuito di iniezione 11, una volta avvenuta la combustione del fluido operativo ad opera dei mezzi di innesco 8 e durante la rotazione dei mezzi di trasmissione meccanica 9 e dei rotori 7a, 7b attorno all’asse lineare Y .

In modo particolare ma a puro titolo di esempio, il circuito di iniezione 11 comprende una tubazione principale di mandata 13 collegata alla parte superiore P del settore di espansione E della camera interna di combustione 3 definita nello statore 2.

In aggiunta, il circuito di iniezione 11 comprende opportunamente anche mezzi di pompaggio, quali almeno una pompa volumetrica 14, adatta a prelevare il fluido di raffreddamento L dal serbatoio di servizio 12 e ad immetterlo in pressione nel settore di espansione E della camera interna di combustione 3.

Preferibilmente ma non necessariamente, il circuito di iniezione 11 include un ugello di spruzzatura, non raffigurato nelle figure allegate, affacciato al settore di espansione E della camera interna di combustione 3 ed adatto a nebulizzare o polverizzare il liquido di raffreddamento L.

Più in dettaglio, il suddetto ugello di spruzzatura è disposto in corrispondenza di una prima estremità 13a della tubazione principale di mandata 13, quella direttamente rivolta verso (e comunicante con, oppure affacciata a) il settore di espansione E della camera interna di combustione 3.

Vantaggiosamente, il circuito di iniezione 11 comprende anche una valvola di non ritorno 15 disposta a valle della pompa volumetrica 14 e a monte della prima estremità 13a della tubazione principale di mandata 13.

A titolo preferito ma non vincolante, la valvola di non ritorno 15 è disposta in corrispondenza di una seconda estremità 13b della tubazione principale di mandata 13, opposta alla prima estremità 13a appena sopra definita.

In maniera preferita ma non esclusiva, il circuito di iniezione 11 del liquido di raffreddamento L comprende, altresì, un compensatore 16 disposto a valle della pompa volumetrica 14, in linea a questa nel condotto iniziale 32 del circuito di iniezione 11.

Preferibilmente ma non esclusivamente, il circuito di iniezione 11 comprende anche una tubazione ausiliaria di ritorno 17 provvista di mezzi valvolari, quale una elettrovalvola, che assumono normalmente una posizione aperta, quando il fluido di raffreddamento L viene immesso in pressione nel settore di espansione E della camera interna di combustione 3 dalla pompa volumetrica 14, ed una posizione chiusa quando il fluido di raffreddamento L deve rimanere nel serbatoio di servizio 12 per qualsiasi ragione.

S econdo la preferita forma esecutiva qui descritta dell’invenzione, i mezzi di trasmissione meccanica 9 sono del tipo indicato nel Brevetto Italiano nr. 1378900, comprendendo:

- una ruota dentata solare fissa 19 (che funge da corona di un ingranaggio), solidale allo statore 2 e, in particolare, coassiale alla camera interna di combustione 3;

- un rotore planetario di sostegno 20 solidale all’albero primario 10 ed adatto ad essere posto in rotazione attorno all’asse lineare Y coassialmente alla ruota dentata solare 19;

- una pluralità di ruote dentate satelliti 21 (che fungono ciascuna da pignoni di un ingranaggio e che, in questo caso preferito, sono in numero quattro, in quanto garantiscono la massima bilanciatura dell’assieme strutturale): le ruote dentate satelliti 21 sono imperniate sul rotore planetario di sostegno 20 e ingrananti nella ruota dentata solare 19 da parti a due a due contrapposte e simmetricamente disposte rispetto all’asse lineare Y ;

- due mozzi di interconnessione 23, 24, ognuno associato e coassiale ad uno dei rispettivi rotori 7a, 7b ed accoppiati a due leve trasversali di collegamento 25, 26, coassiali ai rotori 7a, 7b ed interposte tra i mozzi di interconnessione 23, 24 e le ruote dentate satelliti 21, ognuna di tali leve trasversali 25, 26 presentando una coppia di camme radiali asolate 27, 28 adatte ad accogliere scorrevolmente mezzi eccentrici, nell’insieme indicati con 29, che collegano tra loro i mozzi di interconnessione 23, 24 e le ruote dentate satelliti 21.

In pratica, le leve trasversali 25, 26 si sviluppano in direzione trasversale all’asse lineare di rotazione definito dall’albero primaio 10 dei mezzi di trasmissione meccanica 9 e sono disposte l’una assialmente a ridosso dell’altro su piani tra loro distinti quantunque paralleli, definendo direzioni longitudinali di sviluppo sfalsate tra loro secondo una configurazione a croce.

La figura 2 evidenzia che, di preferenza, i mezzi eccentrici 29 sporgono longitudinalmente ed ortogonalmente da una faccia laterale 21a di ciascuna delle ruote dentate satelliti 21 sul diametro primitivo delle quali sono posizionati, in un punto diverso dal centro delle ruote dentate satelliti 21: da questa concezione costruttiva si genera l’eccentricità con la quale i mozzi di interconnessione 23, 24 sono connessi alle ruote dentate satelliti 21.

Inoltre, i mezzi eccentrici 29 comprendono, preferenzialmente ma non esclusivamente, due perni aggettanti 30, 31 innestati nelle rispettive camme radiali asolate 27, 28 all’interno delle quali i perni aggettanti 30, 31 medesimi scorrono durante la rotazione dei mozzi di interconnessione 23, 24 e dei rotori 7a, 7b attorno all’asse lineare Y , come si ricava dal combinato disposto delle figure 3a, 4a e 5a.

In funzione di quanto sopra evidenziato, lo scorrimento dei pistoni orbitanti 6 nella camera interna di combustione 3 è contestuale alla rotazione dei due rotori 7a, 7b, del rotore planetario di sostegno 20 e dei mozzi di interconnessione 23, 24 attorno all’asse lineare Y e alla rotazione eccentrica delle ruote dentate satelliti 21 attorno alla ruota dentata solare fissa 19 ed allo scorrimento dei mezzi eccentrici 29 nelle camme asolate radiali 27, 28.

Per quanto concerne i mezzi di innesco 8, essi comprendono di preferenza una candela di accensione 22 di tipo tradizionale, ben visibile alle figure 2, 3, 4 e 5. Per altri dettagli costruttivi della preferita forma esecutiva dei mezzi di trasmissione meccanica 9 appartenenti alla macchina rotativa a combustione interna 1 della presente invenzione si rimanda, per semplicità espositiva, alla descrizione del Brevetto Italiano anteriore nr. 1378900 qui incorporata interamente per riferimento. Si evidenzia che in ulteriori varianti esecutive della macchina perfezionata rotativa a combustione dell’invenzione, non accompagnate da disegni di riferimento, i mezzi di trasmissione meccanica potranno comprendere un numero di mozzi di interconnessione e di leve trasversali di collegamento differente da quello descritto in precedenza e mostrato nelle figure allegate: tale numero varia conformemente al numero di rotori previsto nella macchina rotativa a combustione dell’attuale invenzione.

Operativamente, la macchina perfezionata rotativa a combustione interna 1 dell’invenzione funziona esattamente come la macchina del Brevetto Italiano nr.

1378900, quando configurata come macchina motrice, con l’unica comunque rilevante e significativa eccezione del fatto che, quando il fluido operativo ha subito l’accensione da parte dei mezzi di innesco 8 e l’espansione nel settore di espansione E della camera interna di combustione 3 (configurazione mostrata in figura 4), il circuito di iniezione viene attivato da opportuni comandi per introdurre il fluido di raffreddamento L in forma polverizzata o nebulizzata in tale settore di espansione E .

In tal modo, il calore sprigionato con la combustione si trasforma in vapore ed energia meccanica prelevata dai pistoni orbitanti 6 in scorrimento rotazionale nella camera interna di combustione 3 e trasferito all’albero motore 10 della macchina rotativa 1, assieme all’energia meccanica ottenuta dalla trasformazione dell’energia propria del fluido operativo (come detto, costituita in genere da una miscela comburente-combustibile), a tutto vantaggio dell’incremento del rendimento della macchina rotativa dell’invenzione rispetto a quello delle macchine equivalenti di tipo noto.

Sulla scorta della descrizione appena fornita, si comprende, pertanto, che la macchina perfezionata rotativa a combustione della presente invenzione raggiunge gli scopi e realizza i vantaggi menzionati in precedenza.

In fase esecutiva, potranno essere apportate modifiche alla macchina perfezionata rotativa a combustione dell’attuale invenzione, consistenti, per esempio, in un numero di rotori diverso da quello precedentemente descritto e visibile nelle figure allegate, potendo tale numero variare a seconda delle scelte costruttive a partire da uno.

In aggiunta, potranno sussistere altre varianti esecutive della macchina perfezionata rotativa a combustione che è qui oggetto di rivendica, peraltro non accompagnate da figure esplicative di riferimento, nelle quali i mezzi di trasmissione meccanica presentano concezione costruttiva diversa da quella già descritta e riscontrabile nelle figure che seguono, il che non inficia il vantaggio apportato dalla presente invenzione.

È chiaro, infine, che numerose altre varianti possono essere apportate alla macchina perfezionata rotativa a combustione in esame, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell’idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze, e potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Ove le caratteristiche costruttive e le tecniche menzionate nelle successive rivendicazioni siano seguite da segni o numeri di riferimento, tali segni di riferimento sono stati introdotti con il solo obiettivo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni stesse e, di conseguenza, essi non presentano alcun effetto limitante sull’interpretazione di ciascun elemento identificato, a titolo puramente di esempio, da tali segni di riferimento.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina perfezionata rotativa a combustione (1) comprendente: - uno statore (2) in cui si individua una camera interna di combustione (3), avente un profilo anulare o sostanzialmente toroidale e presentante almeno una luce di aspirazione (4) per l’introduzione di un fluido operativo in detta camera interna (3) ed almeno una luce di scarico (5) per la fuoriuscita di detto fluido operativo da detta camera interna (3); - una pluralità di pistoni orbitanti (6), connessi ad uno o più rotori (7a, 7b) coassiali a detta camera interna (3) e resi scorrevoli in rotazione in detta camera interna (3) in maniera tale che una coppia variabile di pistoni orbitanti (6) tra loro adiacenti suddivida dinamicamente e consecutivamente detta camera interna (3) in un settore di aspirazione (A) di detto fluido operativo, un settore di compressione (C ) di detto fluido operativo, un settore di espansione (E ) dei gas combusti ed un settore di scarico (S ) di detti gas combusti; - mezzi di innesco (8) della combustione di detto fluido operativo, interposti tra detto settore di compressione (C ) e detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3); - mezzi di trasmissione meccanica (9), collegati a detti rotori (7a, 7b) e ad un albero primario (10) cui trasmettono il moto, atti ad essere posti da detto fluido operativo in rotazione attorno ad un asse lineare (Y ), in modo tale che detti pistoni orbitanti (6) scorrano in rotazione all’interno di detta camera interna (3), l’uno inseguendo l’altro, contestualmente alla rotazione di detti mezzi di trasmissione meccanica (9) e di detti rotori (7a, 7b) attorno a detto asse lineare (Y ), caratterizzata dal fatto di comprendere un circuito di iniezione (11), cooperante con detto statore (2) in maniera tale da convogliare all’interno di detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3) un fluido di raffreddamento (L) in forma nebulizzata o polverizzata, contenuto in un serbatoio di servizio (12) appartenente a detto circuito di iniezione (11), una volta avvenuta detta combustione di detto fluido operativo ad opera di detti mezzi di innesco (8) e durante detta rotazione di detti mezzi di trasmissione meccanica (9) e di detti rotori (7a, 7b) attorno a detto asse lineare (Y ).
2. 2. Macchina (1) come alla rivendicazione 1), caratterizzata dal fatto che detto circuito di iniezione (11) comprende una tubazione principale di mandata (13) collegata alla parte superiore (P) di detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3).
3. 3. Macchina (1) come alla rivendicazione 1) o 2), caratterizzata dal fatto che detto circuito di iniezione (11) comprende almeno una pompa volumetrica (14) atta a prelevare detto fluido di raffreddamento (L) da detto serbatoio di servizio (12) e ad immetterlo in pressione in detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3).
4. 4. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto circuito di iniezione (11) include un ugello di spruzzatura affacciato a detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3) ed atto a nebulizzare o polverizzare detto liquido di raffreddamento (L).
5. 5. Macchina (1) come alla rivendicazione 4) quando dipendente dalla rivendicazione 2), caratterizzata dal fatto che detto ugello di spruzzatura è disposto in corrispondenza di una prima estremità (13a) di detta tubazione principale di mandata (13), quella rivolta verso detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3).
6. 6. Macchina (1) come alla rivendicazione 3), caratterizzata dal fatto che detto circuito di iniezione (11) comprende una valvola di non ritorno (15) disposta a valle di detta pompa volumetrica (14).
7. 7. Macchina (1) come alla rivendicazione 6) quando la rivendicazione 3) dipende dalla rivendicazione 2), caratterizzata dal fatto che detta valvola di non ritorno (15) è disposta in corrispondenza di una seconda estremità (13b) di detta tubazione principale di mandata (13), opposta ad una prima estremità (13a) rivolta verso detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3).
8. 8. Macchina (1) come alla rivendicazione 3), caratterizzata dal fatto che detto circuito di iniezione (11) comprende un compensatore (16) disposto a valle di detta pompa volumetrica (14).
9. 9. Macchina (1) come alla rivendicazione 3), caratterizzata dal fatto che detto circuito di iniezione (11) comprende una tubazione ausiliaria di ritorno (17) provvista di mezzi valvolari (18) che assumono normalmente una posizione aperta quando detto fluido di raffreddamento (L) viene immesso in pressione in detto settore di espansione (E ) di detta camera interna di combustione (3) ed una posizione chiusa quando detto fluido di raffreddamento (L) deve rimanere in detto serbatoio di servizio (12).
10. 10. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di trasmissione meccanica (9) comprendono: - almeno una ruota dentata solare fissa (19), solidale a detto statore (2) e coassiale a detta camera interna di combustione (3); - un rotore planetario di sostegno (20) solidale a detto albero primario (10) ed atto ad essere posto in rotazione attorno a detto asse lineare (Y ) coassialmente a detta ruota dentata solare (19); - una pluralità di ruote dentate satelliti (21), imperniate su detto rotore planetario (20) e ingrananti in detta ruota dentata solare (19) da parti a due a due contrapposte e simmetricamente disposte rispetto a detto asse lineare (Y ); - uno o più mozzi di interconnessione (23, 24), ognuno associato e coassiale ad uno di detti rotori (7a, 7b) ed accoppiati ad una o più leve trasversali di collegamento (25, 26), coassiali a detti rotori (7a, 7b) ed interposte tra detti mozzi di interconnessione (23, 24) e dette ruote dentate satelliti (21), ognuna di dette leve trasversali (25, 26) presentando una coppia di camme radiali asolata (27, 28) atte ad accogliere scorrevolmente mezzi eccentrici (29) che collegano detti mozzi di interconnessione (23, 24) a dette ruote dentate satelliti (21).
11. 11. Macchina (1) come alla rivendicazione 10), caratterizzata dal fatto che detti mezzi eccentrici (29) sporgono longitudinalmente ed ortogonalmente da una faccia laterale (21a) di ciascuna di dette ruote dentate satelliti (21) sul diametro primitivo delle quali sono posizionati, in un punto diverso dal centro di dette ruote dentate satelliti (21).
12. 12. Macchina (1) come alla rivendicazione 10) o 11), caratterizzata dal fatto che detti mezzi eccentrici (29) comprendono una coppia di perni aggettanti (30, 31), ognuno dei quali innestato in una rispettiva di dette camme radiali asolate (27, 28) all’interno delle quali detti perni aggettanti (29, 30) scorrono durante la rotazione di detti mozzi di interconnessione (23, 24) e di detti rotori (7a, 7b) attorno a detto asse lineare (Y ).
13. 13. Macchina (1) come una qualsiasi delle rivendicazioni da 10) a 12), caratterizzata dal fatto che lo scorrimento di detti pistoni orbitanti (6) in detta camera interna di combustione (3) è contestuale alla rotazione di detti rotori (7a, 7b), di detto rotore planetario (20) e di detti mozzi di interconnessione (23, 24) attorno a detto asse lineare (Y ) e alla rotazione di dette ruote dentate satelliti (21) attorno a detta ruota dentata solare fissa (19) ed allo scorrimento di detti mezzi eccentrici (29) in dette camme asolate radiali (27, 28).