BR102012010107A2 - Dispositivo lubrificante de motor e sistema de tratamento de lubrificação de motor radial - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO LUBRIFICANTE DE MOTOR E SISTEMA DE TRATAMENTO DE LUBRIFICAÇÃO DE MOTOR RADIAL É revelado um dispositivo lubrificante de motor radial. O dispositivo inlcui pelo menos uma bomba de suprimento de lubrificante e um cárter. O cárter tem uma primeira cavidade e uma segunda cavidade. O dispositivo inclui uma primeira via de fluxo se estendendo através de pelo menos uma haste mestra de um conjunto rotativo. O lubrificante é suprido de uma bomba de suprimento de lubrificante, através da primeira via de fluxo e sai na primeira cavidade. Uma segunda via de fluxo se estende internamente através de pelo menos uma parede do cárter e o dispositivo inclui adicionalmente pelo menos um embornal/dreno se estendendo na primeira cavidade e conectando fluidicamente a primeira cavidade com a segunda cavidade.

Description

DISPOSITIVO LUBRIFICANTE DE MOTOR E SISTEMA DE TRATAMENTO DE

LUBRIFICAÇÃO DE MOTOR RADIAL

CAMPO TÉCNICO

A presente descrição diz respeito a um sistema de lubrificação fluidodinâmica de geração de energia radial aprimorado. Especificamente, é descrito um sistema de lubrificação para arrefecimento e fluxo aprimorados do lubrificante dentro de um motor radial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Motores radiais têm sido comumente utilizados em uma variedade de aplicações envolvendo transporte. Motores radiais são geralmente arrefecidos a ar externamente com um tanque reservatório de lubrificante externo remoto e um arrefecedor. O lubrificante geralmente flui em um ciclo fechado contínuo através do arrefecedor, tanque e diretamente de volta para os componentes internos do motor. Um motor radial geralmente tem um virabrequim localizado de modo centralizado e um conjunto de haste mestra e articulação. O conjunto de haste inclui uma haste mestra que é acoplada diretamente ao virabrequim, e uma pluralidade de hastes acopladas à haste mestra e dispostas em uma relação radial sobre o virabrequim. As hastes são dispostas para engajar o virabrequim de modo que haja correspondência entre a rotação do virabrequim e o movimento de reciprocação de uma pluralidade de pistões presos às hastes e posicionados dentro de uma pluralidade dos cilindros correspondentes. Geralmente, o lubrificante flui no motor através do virabrequim e da galeria de elevador não integral e drena para fora através do cárter para o arrefecedor e o tanque.

O conjunto de haste mestra e articulação, geralmente inclui um rolamento mestre/principal que é posicionado entre o virabrequim e a conexão da haste mestra. O rolamento mestre suporta o conjunto de haste mestra e articulação sobre o virabrequim. Motores radiais anteriores tem sido importunados com problemas de fadiga e desgaste. O superaquecimento do lubrificante também é problemático e pode resultar, em ultimo caso, na falha precoce do rolamento e

conjunto rotativo.

Portanto, existe uma necessidade por um sistema de lubrificação aprimorado para evitar falha precoce do conjunto rotativo, bem como minimizar custos de manutenção aumentando o Tempo entre Revisões Gerais (TBO).

RESUMO

É revelado um dispositivo lubrificante de motor. O dispositivo pode incluir pelo menos uma bomba de suprimento de lubrificante, um cárter tendo uma primeira cavidade e uma segunda cavidade, uma primeira via de fluxo se estendendo através de pelo menos uma haste mestra de um conjunto rotativo, uma segunda via de fluxo se estendendo internamente através de pelo menos uma parede do cárter, e pelo menos um emborns!/dreno (scupper) se estendendo na primeira cavidade e conectando fluidicamente a primeira cavidade com a segunda cavidade. O lubrificante pode ser suprido de pelo menos uma bomba de suprimento lubrificante e através da primeira via de fluxo saindo na primeira

cavidade.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS Embora as reivindicações não estejam limitadas aos exemplos ilustrados,

uma apreciação dos vários aspectos é conseguida melhor através da discussão dos seus vários exemplos. Referindo-se agora às figuras, exemplos ilustrativos são mostrados em detalhes. Embora as figuras representem os vários exemplos, as figuras não estão necessariamente em escala e certas características podem estar exageradas para melhor ilustrar e explicar um aspecto inovador de um exemplo. Adicionalmente, os exemplos descritos aqui não são destinados a serem exaustivos ou de algum outro modo Iimitantes ou restritivos à forma precisa e configuração mostrada nas figuras e revelada na seguinte descrição detalhada. Ilustrações exemplares da presente invenção são descritas em detalhes pela

referência aos desenhos como a seguir.

Fig. 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma unidade de geração de energia radial/motor radial associado com componentes de motor associado instalados;

Fig. 2 ilustra uma vista em perspectiva de um motor radial exemplar com

um cabeçote de cilindro e componentes associados;

Fig. 3 ilustra uma vista traseira de uma lateral de elevador de motor radial exemplar de um cárter de motor radial com um conjunto de cilindro único instalado;

Fig. 3B ilustra vista parcial do cilindro na fig. 3A acoplado ao cárter com um recorte de um elevador hidráulico, tubulação de galeria de lubrificante e ressalto

de elevador de cárter;

Fig. 3C ilustra uma vista detalhada da Fig. 3B, demonstrando a relação e

localização do elevador hidráulico, ressalto de elevador do cárter e tubulação de galeria de lubrificante;

Figs. 4A e 4B ilustram vistas frontal e traseira de um cabeçote de cilindro

exemplar tendo aberturas traseiras de dreno de lubrificante; Fig. 5 ilustra uma haste de empurre exemplar com cada extremidade em seção parcial demonstrando a passagem de fluido se estendendo longitudinalmente através da haste de empurre;

Figs. 6A-6C ilustram um balancim exemplar posicionado em um cabeçote de cilindro, o balancim inclui uma passagem de lubrificante para direcionar o fluido;

Fig. 7 ilustra uma vista em perspectiva exemplar de um conjunto rotativo de motor radial posicionado em um cárter seccionado com mangas de cilindro

posicionadas no cárter; Fig. 8A ilustra uma vista de extremidade de um sistema de montagem de

virabrequim exemplar e uma localização do "barco" de contrapeso;

Fig. 8B ilustra uma vista lateral do virabrequim exemplar da fig. 8A seccionado ao longo de uma linha central longitudinal e uma via de lubrificante através do virabrequim; Fig. 9 ilustra uma vista frontal de um conjunto rotativo seccionado

transversal exemplar configurado em um cárter seccionado;

Figs. 10A-10E ilustram uma vista transversal do conjunto rotativo e a conexão das bielas à haste mestre, bem como vistas detalhadas das vias de lubrificante de cada haste; Fig. 11A ilustra uma vista frontal de uma haste mestre exemplar;

Fig. 11B ilustra uma vista transversal da haste mestra exemplar da Fig; 11A e a via de fluxo de lubrificante de hastes mestras;

Fig. 12A ilustra uma vista frontal de uma biela exemplar;

Fig. 12B ilustra uma vista transversal da biela exemplar da fig. 12A e a via de fluxo de lubrificante das bielas;

Fig. 13A ilustra uma vista exemplar de um cárter configurado com uma pluralidade de embornais/drenos posicionados sobre uma parede interior do cárter que separa a cavidade de cárter da cavidade de elevador;

Fig. 13B ilustra uma vista detalhada exemplar dos embornais/drenos da Fig. 13A;

Fig. 14A ilustra uma vista parcial da parede exemplar dividindo a cavidade do cárter da cavidade do elevador e um embornal/dreno seccionado;

Fig. 14B ilustra uma vista detalhada exemplar do embornal/dreno seccionado da fig. 14A e a via de fluxo de lubrificante da cavidade de cárter para

a cavidade de elevador;

Fig. 15 ilustra um sistema de lubrificação geral de motor radial exemplar; Fig. 16 ilustra uma via de fluxo exemplar e componentes associados do

sistema de lubrificação geral exemplar; e

Fig. 17 ilustra um conjunto de geração de energia exemplar tendo uma unidade de geração de energia radia! conectada operacionalmente a um gerador e equipamento associado.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Referindo-se agora à discussão que segue e também às figuras, abordagens ilustrativas para os aparatos revelados e métodos são mostrados em detalhes. Embora os desenhos representem algumas abordagens possíveis, as figuras não estão necessariamente em escala e certas características podem ser exageradas, removidas ou parcialmente seccionadas para ilustrar e explicar melhor o dispositivo revelado. Além disso, as descrições exibidas aqui não são destinadas a serem exaustivas ou de outro modo limitadas ou restritas às reivindicações para formas precisas e configurações mostradas nos desenhos e

reveladas na seguinte descrição detalhada.

É revelado um sistema de lubrificação para um motor radial. Para fins de clareza, será descrito um motor radial, configurado como uma unidade de geração de energia com um gerador elétrico associado. Porém, deve ser conhecido que o sistema de lubrificação aprimorado revelado pode ser utilizado em várias aplicações de motor radial, tal como, mas não limitado ao avião de asa fixa, avião rotativo, automóveis, motocicletas, barcos e outros usos aplicáveis de um motor radial. Adicionalmente, o sistema lubrificante revelado pode ser utilizado em várias orientações e configurações, tais como, mas não limitadas à vertical, horizontal e outras posições inclinadas como seria adequado para um motor radial.

O sistema de lubrificante aprimorado pode incluir um suprimento externo aprimorado e sistema de retorno/recirculação, incluindo uma bomba de lubrificante eletrônica com uma pluralidade de válvulas e tubulações de alimentação de lubrificante adentrando o motor radial para garantir pressão de lubrificante geralmente instantânea. A bomba de lubrificante pode ser usada para escorvar e pressurizar os sistemas para prover lubrificante ao conjunto rotativo antes e durante o arranque. Uma válvula de desvio de arrefecedor de lubrificante controlado pode ser usada para aprimorar eficiência e geração de energia no arranque. A porção de recirculação externa pode incluir pelo menos uma bomba de retorno para a remoção do lubrificante das áreas internas do motor radial após o fechamento para evitar vazamento dos cilindros. Como é discutido em detalhes abaixo, a bomba de lubrificante conecta diretamente o sistema de suprimento externo com vias de fluxo interno dentro de um conjunto rotativo. Especificamente, uma via de fluxo se estende da bomba através do virabrequim. O virabrequim pode ser conectado fluidicamente à haste 5 de conexão mestre, que pode ser conectada fluidicamente por meio de uma via de fluxo interno às bielas na primeira extremidade. Tanto a haste de conexão mestre quanto as bielas incluem vias de fluxo interno se estendendo longitudinalmente que se estendem da primeira extremidade para uma segunda extremidade. As segundas extremidades incluem adicionalmente bocais de 10 pulverizadores de pistão que provêem fluxo elevado e direcionado para o lado de baixo dos pistões.

Uma via de fluxo adicional pode ser criada através da bomba de lubrificante que pode ser conectada fluidicamente às tubulações de galeria de lubrificante. As tubulações de galeria de lubrificante são internas ao cárter e provêem um suprimento de lubrificante de pressão inferior para um elevador hidráulico. O elevador hidráulico pode ser fluidicamente conectado a um balancim através de uma haste de empurre oca. A haste de empurre oca transfere tanto movimento linear quanto lubrificante para o balancim a partir do elevador hidráulico. O balancim desvia o lubrificante para as partes moventes dentro da caixa do balancim acopladas ao cabeçote que aloja os sistemas de admissão e exaustão, bem como uma vela de ignição e pode ser acoplado a uma manga de cilindro para criar uma câmara de combustão. O sistema de admissão e exaustão dentro do cabeçote inclui uma válvula de admissão e uma válvula de exaustão que podem ser isoladas do lubrificante através de uma vedação do eixo da válvula. O cabeçote também inclui uma pluralidade de aberturas traseiras de dreno lubrificante para direcionar o lubrificante usado ou a uma montagem de cilindro adjacente, para um reservatório de óleo ou para o lado do came e elevador do cárter e caixa de câmbio. O cárter pode ser vedado fluidicamente durante a operação e transfere lubrificante através de tubulações de lubrificante e passagens de lubrificantes que podem ser conectadas fluidicamente a pelo menos uma bomba.

Durante a operação do motor radial, a montagem rotativa inclui um virabrequim, haste de conexão mestre, Iigantes conectando hastes e pistões. Como discutido acima, o lubrificante flui através desses componentes e pode ser liberado ou drena para o cárter. À medida que o conjunto gira, o lubrificante pode ser forçado radialmente para fora através de forças centrífugas, que resultam no lubrificante sendo agitado fortemente e aerado a um ponto onde o lubrificante pode ser quebrado ou cisalhado, resultando em superaquecimento. Um elemento usado para reduzir a agitação forte e a aeração pode ser uma abertura, ou embornal/dreno, que projeta para dentro em direção ao conjunto rotativo e para 5 longe da parede separando a área interna do cárter do lado do came e do elevador do cárter.

Como é discutido adicionalmente abaixo, os embornais/drenos trabalham para defletir o lubrificante, que pode estar fluindo sobre o cárter, e puxá-lo para a área de elevador. Essa ação pode reduzir a ação do vento e aeração do lubrificante, que pode levar a uma qualidade e condições de funcionamento melhores, bem como reduzir a geração de calor. A deflexão e remoção podem permitir o lubrificante ser retornado por meio de uma bomba de retorno que puxa o lubrificante para fora do cárter e para o sistema de limpeza externa para arrefecimento, armazenamento ou reintrodução na via de fluxo do motor radial. A remoção do lubrificante pode ajudar a reduzir o volume do lubrificante necessário no cárter, bem como reduzir o potencial de inundação nos cilindros inferiores. Criando uma via de fluxo do cárter para o alojamento de campainha (Bell housing) ou lado de elevador do revestimento, os embornais/drenos criam uma via adicional para ventilação. Adicionalmente, injetando continuamente lubrificante arrefecido tratado de volta no processo, o lubrificante pode ajudar a evitar falha prematura e estender a vida do conjunto rotativo.

Adicionalmente, mediante desligamento do motor radial, a porção de retorno do sistema de tratamento de lubrificante externo começa arrastar o lubrificante remanescente para fora dos dois lados do cárter. Isso pode ser feito 25 para eliminar qualquer sobra de lubrificante para garantir que o reservatório de óleo seja seco após o desligamento, minimizando ou eliminando qualquer migração de lubrificante para a câmara de combustão dos cilindros mais inferiores.

Voltando-se para modalidades ilustrativas, fig. 1 é uma vista em 30 perspectiva de uma unidade de geração de energia radial exemplar 100. Unidade de geração de energia radial é um motor radial acionado por pistão estruturado e disposto para produzir pelo menos uma saída de energia rotacional da combustão ou pelo menos um combustível. O motor radial 100 pode incluir uma pluralidade de cilindros 140 interconectados com e se estendendo para um cárter bipartido 35 186. Os cilindros podem incluir espaçamento de aproximadamente 40 graus de cada centro de cilindro 140. Deve ser conhecido que outras disposições de espaçamentos podem ser usadas dependendo da aplicação. O cárter 186 aloja um conjunto rotativo interno 153, (ver figs. 2 e 7) e pode prover um ponto de montagem para cada cilindro 140 e quaisquer componentes associados, que serão discutidos em maiores detalhes abaixo.

Como ilustrado, os cabeçotes de cilindro 151 podem incluir portas de

admissão 264 e portas de exaustão 270. As portas de admissão 264 podem ser conectadas fluidicamente a um misturador de ar a gás 256 através de pelo menos um tubo de admissão 274. As portas de exaustão 270 podem ser conectadas fluidicamente a um silencioso ou silenciador de exaustão 214 (ver fig. 17) através 10 de pelo menos um tubo de exaustão 278. A tubulação de admissão 274 e tubulação de exaustão 278 podem ser interconectadas através de pelo menos um compressor turbo 160 e inter-arrefecedor (intercooler) 162 dependendo da aplicação. Os cabeçotes de cilindro 151 podem incluir coberturas de balancins 192 afixados a uma superfície superior do cabeçote 151 para auxiliar na redução 15 de detritos estranhos adentrando a área do balancim bem como evitar o vazamento de lubrificante 120.

Voltando-se para as figs. 2 - 3C, uma porção de conjunto rotativo interno exemplar 153 pode ser observada se estendendo do cárter 186. Especificamente, uma pluralidade de pistões 156 e uma pluralidade de bielas 170 são projetadas da 20 cavidade interna do cárter 190. O cárter 186 pode incluir pelo menos um ressalto usinável 180. Cada ressalto 180 pode ser formado diretamente no cárter 186 e pode ser configurado para receber um elevador hidráulico 164, pelo menos um elevador 164 por cilindro 140. O cárter 186 pode ser construído de qualquer material rígido, tal como, mas não limitado a ferro dúctil fundido/nodular, alumínio, 25 aço e composto. No entanto, em relação ao material e processo utilizado para construir o cárter 186, pelo menos uma tubulação de galeria de lubrificante integrada 168 pode ser formada internamente nas paredes 188 do cárter 186. Adicionalmente, uma área de acesso (não mostrada) pode ser usinada dentro do cárter 186 para permitir a limpeza e inspeção da tubulação de galeria de 30 lubrificante 168. A tubulação de galeria integral 168 elimina a necessidade por fundição separada e um anel de elevador interno usinado de precisão (não mostrado).

Tubulação de galeria integrada 168 pode prover lubrificação e pressão hidráulica de pelo menos uma bomba 172 para os elevadores hidráulicos 164. O lubrificante 120 suprido para a tubulação de galeria de lubrificante 168 pode ser mantido em aproximadamente 30-80 PSI e ter uma taxa de fluxo de aproximadamente 6-11 GPM embora o lubrificante 120 que pode ser suprido através de pelo menos uma bomba 172 que pode ser conectada fluidicamente a um virabrequim 210 (ver figs. 7-8B) do conjunto rotativo interno 153, pode ser mantido sobre uma faixa de pressão de aproximadamente 90-125 PSI com uma 5 taxa de fluxo de aproximadamente 6-14 GPM. Elevadores hidráulicos 164 provêm redução de ruído do trem de válvulas, bem como reduz o desgaste associado com o trem de válvula (não mostrado) enquanto que provendo um fechamento para folga de válvula constante (não mostrado) em todas as faixas de temperatura de operação. No entanto, deve ser conhecido que tubulações de 10 galeria alternativas 168 podem ser providas, tais como, mas não limitadas às tubulações externas ou tubulações internas para cavidade interna 190 de cárter 186 e não integral ao cárter 186.

Figs. 3A -3C ilustram adicionalmente, uma disposição exemplar do cilindro 140 com o cabeçote 151, cilindro aletado 152 e cárter 186 interconectados. Especificamente, um único cilindro aletado 152 e cabeçote de cilindro acoplado 151 podem ser afixados ao cárter 186. Os cilindros 140 podem ser afixados ao redor de uma superfície externa do cárter 186, utilizando pelo menos um dispositivo de acoplamento, tal como, mas não limitado ao parafuso, haste rosqueada ou porca. Quando o cabeçote 151 e cilindro 152 estão interconectados, um sistema de vedação (não mostrado) comprime entre os dois para eliminar qualquer contaminação ou perda de fluido entre a conexão do cilindro 152 e o cabeçote 151. O sistema de vedação pode ser integral ao pelo menos um dos cabeçotes 151 ou cilindro 152 e pode ser construído de um material compressível, tal como, mas não limitado ao cobre, latão, alumínio e bronze ou outro material compressível ou característica usinada.

Como ilustrado, o cárter 186 inclui o elevador hidráulico 164 posicionado no ressalto 180 no lado do elevador/came do cárter 186. O elevador 164 pode ser ativado por um came rotativo internamente (não mostrado) conectado rotativamente ao virabrequim 210. O came pode transitar ao longo de uma 30 circunferência externa da cavidade interna 190 para engajar o elevador 164, resultando na ativação de uma haste de empurre 222 (ver fig. 5). A haste de empurre 222 pode ser alojada dentro de um tubo de haste de empurre 290 para conectar operativamente e fluidicamente o elevador hidráulico 164 com o balancim 224. Geralmente, os balancins 224 são encerrados por coberturas de 35 balancins 192 afixadas ao cabeçote 151. Na operação, o lubrificante 120 pode ser provido de um reservatório 276, utilizando a bomba 172, e através da tubulação de galeria 168 para o elevador hidráulico 164. O elevador hidráulico 164 pode ser conectado fluidicamente à haste de empurre 222, que provê lubrificante 120 para os balancins 224 através de um canal que se estende longitudinalmente 226. Uma vez que o lubrificante 120 atinge os balancins 224, ele pode fluir de volta 5 para a cavidade interna do cárter 190 através de uma abertura traseira de dreno de lubrificante primário 202 e até o tubo da haste de empurre 290 (ver fig. 4A). Alternativamente, o lubrificante 120 pode fluir através de uma abertura traseira de dreno de lubrificante secundária 204 e para um tubo montado externamente (não mostrado) que pode ser ligado entre cada cabeçote 151 (ver fig. 4B). As aberturas 10 traseiras de dreno múltiplas 202, 204 permitem remoção efetiva do lubrificante 120 quando o motor radial 100 pode estar em várias posições, reduzindo a possibilidade de vazamento da área de balancim no cabeçote 151.

Voltando-se à fig. 3B, o cilindro 152 inclui uma zona de saia (skirt section) 206 que, quando o cilindro 152 pode ser acoplado ao cárter 186, se estende até a cavidade interna 190 dentro do cárter 186. Esse tamanho extra para o cárter 186 auxilia na redução de aeração do lubrificante 120 bem como direciona o fluxo do lubrificante para a base do cárter 186.

Voltando-se às figs. 6A-6C, o balancim 224 pode ser alimentado por pressão do elevador hidráulico 164 através da haste de empurre oca 222. O lubrificante 120 pode ser direcionado através de um canal 228 dentro do balancim 224 e pode ser espalhado em uma mola (não mostrada).

Adicionalmente, o cabeçote 151 inclui o uso de vedantes de válvula 232 para reduzir consumo de lubrificante 120 devido ao retorno ao longo de uma haste de válvula de ignição ou exaustão (não mostrada) para a câmara de combustão (não mostrada).

Fig. 7 ilustra uma vista de recorte exemplar do motor radial 100. Especificamente, a vista provê uma disposição exemplar do conjunto rotativo interno 153. O conjunto rotativo 153 pode incluir um virabrequim 210 e uma haste de conexão mestre 158 tendo uma primeira extremidade 230 e uma segunda 30 extremidade 234; a primeira extremidade 230 pode ser conectada rotativamente ao virabrequim 210 e conectada rotativamente a um pistão 156 em uma segunda extremidade 234. Adicionalmente, pelo menos uma biela de conexão 170, tendo uma primeira extremidade 230 e uma segunda extremidade 234, pode ser conectada rotativamente à haste de conexão mestre 158 em uma periferia 35 externa da primeira extremidade 230 e conectada rotativamente em uma segunda extremidade 234 a um pistão 156. Como ilustrado especificamente nas Figs. 7 e 8, o virabrequim 210 pode ser um tipo de braçadeira-bipartida, permitindo assim a haste mestre 158 ser configurada como um desenho contínuo único. O conjunto de haste mestra e de articulação 133 pode ser montado com um rolamento principal 238 que pode ser posicionado dentro da primeira extremidade 230 da haste mestra 158 antes de deslizar o conjunto de haste mestre e de articulação sobre um pino de manivela 236. Como discutido acima, as bielas 170 podem ser posicionadas na periferia externa da primeira extremidade 230 da haste mestra 158, de modo que as bielas 170 sejam configuradas para girar. Após as hastes 170 serem todas juntadas sobre a haste mestra 158, a primeira extremidade 230 pode ser engajada de modo deslizante sobre o pino de manivela 236. Deve ser notado que o pino de manivela 236 pode incluir várias características para aprimorar a longevidade do rolamento principal 238. Especificamente, a superfície inclui um acabamento superficial de micro polimento com uma conicidade máxima permissível pela superfície do pino de manivela 236 que pode ser aproximadamente 0,0025mm - 0,015mm; uma troca de superfície máxima permissível pode ser aproximadamente 0,001 mm-0,005 mm dentro de 10° de rotação; um máximo de aproximadamente 7-20 trocas de lobo são permitidas com nenhuma troca de alturas de mais do que aproximadamente 0,0010 mm-0,0020 mm; e uma leitura indicada do total máximo permitido (TIR) pode ser aproximadamente 0,0025 -

0,0075. Adicionalmente, deve ser conhecido que a Dureza Rockwell no pino de manivela 236 deveria ser aproximadamente RC 55-63, com uma dureza casual de aproximadamente 1 a 4 mm e um núcleo de Dureza Brinell de aproximadamente HBS 280-340. Adicionalmente, o pino de manivela 236 inclui uma faixa de 25 diâmetro elevada de aproximadamente 82 mm a 97 mm com uma faixa de comprimento de aproximadamente 73 mm a 84 mm.

Uma vez que a haste mestra 158 pode ser posicionada no pino de manivela 236, a face de virabrequim 237 e “barcos” de contra peso do chanfrado associados 250 são afixados ao pino de manivela 236. Especificamente, a face de 30 virabrequim 237 pode ser abraçada por engajamento rosqueado do parafuso para engajar as faces 237 ao redor do pino de manivela 236. Os barcos de contra peso 250 podem ser acoplados livremente às faces do virabrequim 237 usando um sistema de pino e parafuso. Esse encaixe livre permite aos barcos de contra peso 250 moverem-se e permanecerem equilibrados durante a rotação amortecedora 35 harmônica de pêndulo dos componentes do motor radial 100. Os barcos de contra-peso 250 podem ser feitos de ferro fundido ou outro material conhecido para construção de contra pesos. Os barcos 250 foram usinados para uma configuração de chanfrado (buli nose), que inclui filetes e rodas, provendo uma superfície externa polida removendo, assim, qualquer ponta ou pontas cegas dos “barcos” de contra peso 250. As pontas polidas e arredondadas auxiliam a 5 minimizar qualquer aeração ou cisalhamento do lubrificante 120 durante funcionamento normal do motor radial 100. A configuração de chanfrado permite o “barco” de contra peso 250 flutuar essencialmente através do líquido à medida em que o conjunto rotativo 153 se move radialmente através do ciclo de motor.

Para prover lubrificante 120 para o conjunto rotativo 153, e outras partes moventes com o motor radial 100, o virabrequim 210 pode ser configurado com uma passagem de lubrificante interna 243. Adicionalmente, a haste mestra 158 e biela 170 também podem ser configuradas com passagens de lubrificante correspondentes 253, 255 para encaixar com as passagens de lubrificante 243 do virabrequim 210. Como ilustrado especificamente na fig. 8A, a passagem de lubrificante 243 do virabrequim 210 pode se estender longitudinalmente através de uma porção de eixo 254 das faces do virabrequim removíveis 237. A passagem de lubrificante 243 pode se estender para e conectar com uma passagem de lubrificante correspondente 243’ dentro do pino de manivela 236. A passagem do virabrequim 243 pode terminar em uma pluralidade de aberturas de descarga 245 de lubrificante 120 na superfície de pino de manivela 239. Adicionalmente, a haste mestra 158 e passagens de lubrificante 253, 255 das bielas 170 são conectadas fluidicamente às aberturas de descarga 245 de lubrificante 120 do pino de manivela 236. Deve ser prestada atenção cuidadosa quando posicionar a haste mestra 158 sobre o pino de manivela 236 para garantir engajamento completo do rolamento principal 238 e alinhamento das passagens 243, 253 para corresponderem entre si.

Como ilustrado nas figs. 9-12B, o conjunto rotativo 153 pode ser conectado fluidicamente em cada ponto de contato nas extremidades e pino de manivela 230, 234, 236. Essa conexão fluida na primeira extremidade 230 e o pino de 30 manivela 236 pode ser a principal entrada para a haste mestre 158 e biela 170 para prover fluido a uma área da parte inferior do pistão 156. Isso pode ser visto melhor na fig. 10B, onde a conexão entre a haste mestra 158, o pino de manivela 236 e as bielas 170 são todas conectadas fluidicamente através de várias passagens de lubrificante 243, 245, 253, 255. Especificamente, o lubrificante 120 35 irá adentrar a haste mestra 158 na passagem 253, fluir longitudinalmente através da haste mestra 158 e sair na segunda extremidade 234 na parte inferior do pistão 156. Adicionalmente, o lubrificante pode fluir através da passagem de lubrificante 253 e sair na passagem adjacente 255 em cada biela para prover cada segunda extremidade 230 e pistão 156 com lubrificante 120. Como discutido anteriormente, a passagem de entrada 243 de lubrificante 120 pode ser 5 pressurizada devido ao uso da bomba 172. A alimentação de pressão do lubrificante 120 para a primeira e a segunda extremidades 230, 234 reduz dramaticamente o risco de falha no rolamento. A alimentação de pressão permite o lubrificante penetrar a segunda extremidade 234 em uma cavilha (não mostrada) usada para conectar o pistão 156 à haste de conexão mestre e biela 10 158, 170. Adicionalmente, um pulverizador de pistão 258 (fig. 10C) pode ser utilizado no lado de saída ou segunda extremidade 234 das passagens de lubrificante 253, 255 se estendendo longitudinalmente através da biela e haste mestra 158, 170 e saindo na segunda extremidade 234. O pulverizador de pistão 258 pode auxiliar na redução de provável capa de pré-ignição e detonação por 15 arrefecimento de uma manivela ou superfície superior do pistão, enquanto adicionalmente aumentando a longevidade dos pistões e anéis (não mostrado).

Durante a operação do motor radial 100, conjunto rotativo 153 pode ser pressurizado com lubrificante 120 para prolongar a vida do motor radial 100. Como discutido acima, o lubrificante 120 flui através de componentes dos 20 conjuntos rotativos 153 para ejetar ultimamente para fora da porção inferior de cada pistão 156. Uma vez que o lubrificante 120 é liberado ele se torna uma massa fluente livre que pode ser forçada radialmente para fora ou arremessada por toda a cavidade interna do cárter 190. As forças rotativas presentes dentro da cavidade 190 podem evitar o lubrificante 120 de fluir naturalmente para baixo para 25 pelo menos uma abertura de dreno (não mostrada) na base do cárter 186. Assim, à medida que o conjunto rotativo gira o lubrificante 120 pode ser agitado fortemente e aerado até um ponto onde o lubrificante 120 possa ser quebrado ou cisalhado resultando no superaquecimento. Um elemento usado para combater tal resultado é uma pequena abertura ou embornal/dreno 194,

Voltando-se especificamente para as Figs. 14A e 14B, um embornal/dreno

exemplar 194 é ilustrado. Pelo menos um embornal/dreno 194 pode ser formado diretamente na parede 188 do cárter 186. Quando formado, o embornal/dreno 194 pode ser uma parte contínua sólida da parede 188 e pode ir através de um processo de usinagem para criar uma porção de vertedouro 182 que pode agir 35 como um acesso ou via provendo comunicação fluida entre as duas cavidades 190, 184 do cárter 186. O embornal/dreno 194 projeta para dentro em direção ao conjunto rotativo 153 para a cavidade interna de cárter 190 e longe da parede 188 separando a cavidade interna de cárter 190 do came e cavidade lateral de elevador 184 do cárter 186. O embornal/dreno 194 trabalha para defletir o lubrificante 120, que pode estar fluindo sobre o cárter 186, na cavidade de 5 elevador 186 onde gravidade permite o lubrificante 120 para drenar para baixo adequadamente. A ação pode reduzir a ação do vento e aeração do lubrificante 120, que pode levar à melhor qualidade e condições de cooperação, bem como, geração de calor reduzida. Deflexão do lubrificante 120 a ser limpo por meio de uma bomba de retorno 320 que puxa o lubrificante 120 para fora da cavidade de 10 área do cárter 190, 184 e no sistema de filtragem de lubrificante externo 318 para arrefecimento, armazenamento ou re-indução para a via de fluxo do motor radial 100. Criando uma via de fluxo da cavidade interna do cárter 190 para a cavidade lateral de elevador 184 do cárter 186, os embornais/drenos 194 criam uma via adicional para ventilar gases dentro do cárter 186. A remoção do lubrificante 120 15 pode ajudar a reduzir o volume do lubrificante 120 exigida no cárter bem como reduzir o potencial de vazamento nos cilindros inferiores. Adicionalmente, injetando continuamente lubrificante tratado a frio 120 de volta no processo o lubrificante 120 pode ajudar a evitar falha prematura e estender a vida do conjunto rotativo.

Voltando-se para a fig. 15 é ilustrada e revelada uma disposição exemplar

de um sistema de filtragem de lubrificante externo 318. O sistema de filtragem de lubrificante externo 318 pode prover uma via e armazenamento de lubrificante 120 para arrefecimento secundário do motor radial exemplar 100. O sistema de filtragem de lubrificante externo 318 pode ser parte de um sistema de lubrificação 25 geral que também pode incluir o sistema de fluxo de lubrificante interno como discutido acima, que inclui a via de fluxo da galeria de lubrificante e a via de fluxo do conjunto rotativo 153.

O sistema de filtragem de lubrificante externo 318 pode ser configurado com uma seção de pressão de bomba de lubrificante 320 e uma seção de retorno 30 de bomba de lubrificante 322. O sistema de filtragem de lubrificante externo 318 pode incluir uma bomba escorvante 324, pelo menos uma de um filtro de lubrificação de fluxo total montado remotamente 378, arrefecedor de lubrificante 280 e reservatório de lubrificante 276, como mostrado. Uma válvula de retenção alimentada por lubrificante do cárter 326, uma válvula de retenção de vale de 35 elevador 328, tanque de reservatório de óleo 330, bomba de retorno elétrica 322 e válvula de desvio 334 estão incluídos. A válvula de retorno 334 pode ser válvula controlada por temperatura para aprimorar eficiência de sistema e quando não está em uso, permite o lubrificante atingir temperatura de operação mais rápido, o que, por sua vez, permite capacidade de geração de energia total mais rápida. Cada componente do sistema de filtragem de lubrificante externe 318 pode ser 5 acoplado por um conjunto de tubulações de distribuição de lubrificante 336 permitindo comunicação fluida com uma bomba de circulação de lubrificante acionada por motor 172 da unidade de geração de energia radial 100. Sistema de filtragem de lubrificante 318 funciona como uma extensão do sistema de lubrificação de motor interno do motor radial 100, que pode incluir a bomba de 10 pressão 320 e bomba de retomo 322, tubulações de distribuição de lubrificante 336 e etc. Arrefecedor de lubrificante 174 pode incluir arrefecimento ativo através de pelo menos um ventilador motorizado 338 operado por pelo menos uma fonte de corrente direta (DC) de 12 e 24 volts.

Mediante o desligamento do motor radial 100, a porção de retorno 322 do 15 sistema de tratamento de lubrificante externo começa a arrastar o lubrificante remanescente 120 para fora de ambas as cavidades 190, 184 do cárter 186. A remoção do lubrificante 120 pode ajudar a reduzir o volume do lubrificante 120 exigido no cárter 186 durante operação normal, bem como reduzir o potencial de vazamento nos cilindros inferiores 140 antes do arranque. A remoção do 20 lubrificante 120 ajuda a minimizar qualquer migração de lubrificante 120 para a câmara de combustão dos cilindros mais inferiores 140 após o desligamento. Adicionalmente, como discutido acima, as válvulas de retenção 326, 328 ajudam a eliminar lubrificante 120 do vazamento depois das bombas 320, 332 e no cárter 186.

Um diagrama de fluxo exemplar do sistema de lubrificação geral 110 é

ilustrado na fig. 16. O sistema de lubrificação geral 110, ilustra a via de fluxo possível e componentes que podem estar presentes dentro do sistema bem como a via de circuito direta de volta para o reservatório de lubrificante 120. O sistema de lubrificação geral 110 pode incluir também um dispositivo de monitoramento de 30 falha previsível remoto que permite o operador monitorar as condições atuais do motor radial 100. Especificamente, o dispositivo de monitoramento pode monitorar o volume do lubrificante 120 no sistema e a temperatura do lubrificante 120 quando este entra e sai do motor radial 100. O dispositivo de monitoramento também pode verificar a viscosidade do lubrificante, limpeza e o estado atual dos 35 elementos presentes dentro do lubrificante 120, tal como pacote de aditivo, modificadores de atrito e os íons de metal presentes dentro do lubrificante 120. Essas condições podem indicar quando o lubrificante 120 pode precisar ser substituído ou modificado.

Voltando-se para a fig. 17 o motor radial 100 é ilustrado como um cabeçote de energia configurado para prover energia rotativa para, e operacionalmente 5 acoplado com, pelo menos um gerador elétrico 310. Essa disposição é meramente exemplar, à medida que o motor radial 100 pode ser configurado para uma multiplicidade de usos, como discutido acima.

Especificamente, a fig. 17 ilustra uma disposição exemplar na forma de um conjunto de geração de energia 302. O conjunto de geração de energia 302 geralmente inclui o motor radial 100 acoplado a e disposto diretamente a frente do gerador elétrico 310. O conjunto de geração de energia 302 geralmente inclui um sistema de controle elétrico (não mostrado), tubulação de arrefecimento de ventilador 208, uma unidade de transmissão de torque 212, uma admissão de ar 116, um sistema de filtragem de lubrificante externo 318 (ver fig. 3), um sistema de entrega de combustível 322 e um silenciador de exaustão/silencioso 214. O motor radial 100 e equipamento associado podem ser afixados a uma moldura estrutural 240 para facilitação do transporte. Deve ser conhecido que o motor radial 100 pode ser suportado adicionalmente por um berço (não mostrado) tendo isoladores de amortecimento de vibração (não mostrados) em uma conexão entre o motor radial 100 e a moldura estrutural 240. Os isoladores podem ser feitos de qualquer material conhecido tendo um durômetro rígido predeterminado para suportar a carga do motor radial 100, bem como um durômetro de absorção de choque predeterminado. O berço pode ser configurado para transferir cargas verticais, tal como o peso do motor radial 100, além de cargas de torque geradas pelo motor radial 100 durante a operação. O berço e moldura estrutural 240 podem ser feitos de qualquer material estrutural conhecido, tal como, mas não limitado ao aço, alumínio, ferro e composto.

Como discutido acima, 17 ilustra uma tubulação de arrefecimento de ventilador 208. Alternativamente, sob certas aplicações, a tubulação de 30 arrefecimento de ventilador 208 podem não ser econômicas ou viáveis devido à aplicação do sistema e onde o alcance pode ser limitado. Onde a tubulação de arrefecimento 208 pode ser limitada, métodos de arrefecimento alternativos podem ser empregados, tais como, mas não limitados ao uso de cabeçotes arrefecidos de liquido e conjuntos de blocos. Quando utilizando arrefecimento 35 líquido, um radiador (não mostrado) ou o interarrefecimento 162 pode ser usado para arrefecer o líquido. No entanto, como ilustrado, o uso de uma disposição de ventilador/rotor exemplar pode ser descrito em maiores detalhes abaixo.

Especificamente, a tubulação de arrefecimento 208 provê uma fonte para arrefecer motor radial primário 100. Ar pode ser arrastado através de um ventilador auxiliar ou rotor através da tubulação de arrefecimento 208 e através de uma pluralidade de cabeçotes de cilindro 151. O ventilador/rotor pode ser posicionado axialmente ou a frente ou para trás do motor radial 100 para arrastar ar através e ao redor do motor radial 100. O ventilador/rotor pode ser configurado como uma pluralidade de pás rotativas que são acionadas por pelo menos um de um motor elétrico, um motor hidráulico ou através de uma conexão direta com o conjunto rotativo interno 153 do motor radial 100. Os cabeçotes de cilindro 151 e cilindro 152 podem incluir barbatanas de arrefecimento 154, para aumentar a área de superfície para dissipação de calor à medida que o ar se move sobre a superfície externa do motor radial 100 e através de pelo menos um inter- arrefecedor 162 de compressor turbo 160.

Em relação aos processos, sistemas, métodos, heurísticos etc, descritos aqui, deve ser compreendido que, embora as etapas de tais processos e etc tenham sido descritas como ocorrentes de acordo com uma certa seqüência, tais processos poderiam ser praticados com as etapas descritas realizadas em uma 20 ordem diferente da ordem descrita aqui. Deve ser compreendido adicionalmente que certas etapas poderiam ser realizadas simultaneamente, que outras etapas poderiam ser adicionadas ou que certas etapas descritas aqui poderiam ser omitidas. Em outras palavras, as descrições dos processos aqui são providos para fins de ilustração de certas modalidades e de maneira alguma devem ser 25 interpretados como Iimitativos da invenção reivindicada.

Conseqüentemente, deve ser compreendido que a descrição acima é destinada para ser ilustrativa e não restritiva. Muitas modalidades e aplicações que não os exemplos providos poderiam ocorrer após a leitura da descrição acima. O escopo da invenção deve ser determinado, não com referência à 30 descrição acima, mas deve, de outro modo, ser determinado com relação às reivindicações em anexo, junto com todo o escopo de equivalentes aos quais tais reivindicações são intituladas. Antecipa-se e pretende-se que futuros desenvolvimentos ocorrerão nas técnicas discutidas aqui e que os sistemas revelados e métodos sejam incorporados em tais modalidades futuras. Em suma, 35 deve ser compreendido que a invenção é capaz de modificação e variação e é limitada apenas pelas reivindicações seguintes. Todos os termos usados nas reivindicações pretendem ser dados em sua máxima interpretação razoável e seus significados comuns como entendidos por aqueles versados na técnica a menos que haja explícita indicação ao contrário. Em especial, o uso de artigos singulares tais como “um”, “o”, “a” etc deve ser lido para recitar um ou mais dos elementos indicados a menos que a reivindicação indique uma limitação explícita ao contrário.

Claims (20)

1. Dispositivo lubrificante de motor, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos uma bomba de suprimento de lubrificante; um cárter tendo uma primeira e uma segunda cavidade; ums primeira via de fluxo se estendendo através de pelo menos uma haste mestra de um conjunto rotativo, em que lubrificante é suprido da pelo menos uma bomba de suprimento lubrificante, através da primeira via de fluxo na primeira cavidade; uma segunda via de fluxo se estendendo internamente através da pelo menos uma parede do cárter; e pelo menos um embornal/dreno se estendendo na primeira cavidade e conectando fluidicamente a primeira cavidade com a segunda cavidade.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o embornal/dreno está integral com o cárter e inclui um vertedouro para direcionar o lubrificante da primeira cavidade para a segunda cavidade.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira via de fluxo tem uma taxa de fluxo e pressão de fluxo maior do que uma taxa de fluxo e pressão de fluxo na segunda via de fluxo.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a taxa da primeira via de fluxo varia de 6 - 14 GPM com uma taxa de pressão de 90- 125 PSI, e a taxa da segunda via de fluxo varia de 6 -11 GPM com uma taxa de pressão de 30 - 80 PSI.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto rotativo inclui um cárter, conectado rotativamente a uma primeira extremidade da haste mestra, pelo menos uma haste de ligação conectada rotativamente à primeira extremidade e uma pluralidade de pistões conectados rotativamente a uma segunda extremidade da haste mestra e uma segunda extremidade na pelo menos uma biela, os pistões do conjunto rotativo configurados para posicionarem dentro de uma pluralidade de cilindros acoplados radialmente para fora para a primeira cavidade do cárter.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um pulverizador de pistão configurado na segunda extremidade.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema de tratamento lubrificante externo fluidicamente conectado a pelo menos um conjunto rotativo e a galeria de lubrificante, o sistema externo de tratamento de lubrificante incluindo pelo menos um de um reservatório, conectado fluidicamente a um elemento de arrefecimento, pelo menos uma válvula de desvio, pelo menos uma bomba escorvante, pele menos uma bomba de retorno e pelo menos uma válvula de retenção.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma válvula de desvio é uma válvula de desvio controlada por temperatura, a válvula de desvio direciona lubrificante em uma temperatura predeterminada no elemento de arrefecimento.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a segunda via de fluxo conecta fluidicamente pelo menos um elevador hidráulico a um balancim configurado em um cabeçote de cilindro para o cilindro.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um “barco” de contrapeso do chanfrado configurado para acoplamento flutuante no virabrequim.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um ressalto de elevador hidráulico integral formado integralmente sobre o cárter e usinado adjacente à segunda cavidade no cárter.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o pino de manivela inclui um acabamento superficial de micro-polimento.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pino de manivela inclui pelo menos uma de uma conicidade máxima permissível através do pino na faixa de 0,0025mm-0,015mm e uma alteração superficial máxima permissível na faixa de 0,001 mm-0,005mm dentro de 10° de rotação.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pino de manivela inclui uma faixa de diâmetro de pino de manivela de aproximadamente 82 mm a 97 mm.

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pino de manivela inclui uma faixa de comprimento de pino de manivela de aproximadamente 73 mm a 84 mm.

16. Sistema de tratamento de lubrificação de motor radial, caracterizado pelo fato de que compreende: um cárter de motor radial tendo uma primeira cavidade e uma segunda cavidade, o motor radial incluindo uma parede dividindo a primeira cavidade e a segunda cavidade; um conjunto rotativo configurado para engajar uma pluralidade de aberturas posicionadas em uma circunferência de cárter externo, a circunferência externa é configurada para receber uma pluralidade de conjuntos de cilindros; em que o conjunto rotativo inclui pelo menos uma via de fluxo se estendendo através de um virabrequim e saindo através de uma segunda extremidade de pelo menos uma haste acoplada rotativamente ao virabrequim; e pelo menos um embornal/dreno na parede, o embornal/dreno configurado para conectar fluidicamente e ventilar a primeira cavidade para a segunda cavidade.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende: um reservatório de suprimento externo; pelo menos uma válvula de retenção lateral de suprimento conectada fluidicamente ao reservatório; pelo menos uma bomba escorvante conectada fluidicamente a uma válvula lateral de suprimento e o reservatório; pelo menos uma bomba de entrega conectada fluidicamente a pelo menos uma das válvulas laterais de suprimento, o reservatório e a bomba escorvante; pelo menos uma tubulação de entrega conectada fluidicamente ao virabrequim e à bomba de entrega e uma tubulação de galeria de lubrificante; e pelo menos uma bomba de retorno de lubrificante.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o virabrequim inclui um pino de manivela tendo um máximo de aproximadamente 7-20 alterações de lobos permitidas sem alteração de altura maior do que aproximadamente 0,0010 mm - 0,0020 mm.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos uma porta de acesso à galeria de óleo configurado no cárter.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um “barco” de contrapeso do chanfrado configurado para acoplamento flutuante no virabrequim.