BR112015017231B1 - Dispositivo para uma máquina de tipo de deslocamento - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PARA UMA MÁQUINA DE TIPO DE DESLOCAMENTO, ARRANJO DE ENGRENAGEM DE CONTROLE, E, USO DE UM ARRANJO DE ENGRENAGEM DE CONTROLE. Um dispositivo para uma maquina de tipo de deslocamento, que compreende duas peças mutuamente móveis de maneira continua (101, 102) tendo eixos geométricos de rotação coaxiais (155) e movimento mutuamente variável, em que a primeira peça (102) internamente tem pelo menos duas asas direcionadas radialmente para dentro (139) com distancia angular mútua ao longo da parede interior curvada (150) da peça entre as asas (139), em que a segunda peça (101) tem um cubo (146) que tem pelo menos duas asas direcionadas radialmente para fora (147) com distancia angular mútua, em que uma porção do cubo (146) entre as asas da segunda peça está em contato deslizável ou adjacente com uma porção de extremidade curvada livre (157) das asas sobre a primeira peça (102), em que uma porção de extremidade curvada livre (158) de cada asa sobre a outra peça (101) está em contato deslizável ou adjacente com a parede interior curvada (150) sobre a primeira peça (102) que é localizada entre respectivas de duas asas vizinhas (139) sobre a primeira peça (102), em que as asas (147) da segunda peça (101) são móveis entre as respectivas casas vizinhas (139) sobre a primeira peça, de modo que câmaras que são (...).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para uma máquina tipo de deslocamento que compreende: a) um alojamento não rotatória que circunda duas peças mutuamente móveis; b) uma primeira peça que com sua circunferência exterior é controladamente móvel em rotação ao longo de parede interior do alojamento; c) uma segunda peça que é controladamente móvel em relação à face circunferencial interior da primeira peça; e d) pelo menos um orifício de entrada e pelo menos um orifício de saída associados com uma parede do alojamento.

[002] Além disto, a invenção refere-se, em um primeiro aspecto, a um arranjo de engrenagem de controle para provocar movimento contínuo, mutuamente variável de uma primeira peça e uma segunda peça que são coaxiais, e em que ditas primeira e segunda peças estão em cooperação operacional com um eixo de acionamento principal, e em um segundo aspecto refere-se a um arranjo de engrenagem de controle em cooperação operacional com o dispositivo de máquina para controlar duas peças funcionais continuamente rotatórias, mutuamente móveis no dispositivo de máquina, pelo que, provocando movimento contínuo mutuamente variável no dispositivo de máquina de uma primeira peça e uma segunda peça que são coaxiais, ditas primeira e segunda peças e estando em cooperação operacional com um eixo de acionamento principal rotativo que faz peça do arranjo de engrenagem de controle,o eixo de acionamento principal estando em acoplamento de operacional de roda dentada com um primeiro eixo de subacionamento rotativo para a primeira peça com um segundo eixo de subacionamento rotativo para a segunda peça, respectivamente, e dito acoplamento de roda dentada incluindo nele rodas dentadas elípticas que cooperam, e o eixo de acionamento principal rotativo é equipado com uma roda dentada elíptica fixamente afixada.

[003] A invenção refere-se também a um uso de tal arranjo de engrenagem de controle.

[004] Da literatura e como um produto, é conhecido um número muito grande de diferentes tipos de máquinas tipo de deslocamento, tal como motores de combustão, compressores e bombas. Tais máquinas são, contudo, na maior parte das vezes estruturadas com dois eixos geométricos de rotação paralelos ou dois excentricamente localizados.

[005] Melhor conhecido como motor de combustão baseado em mudanças volumétricas com base em geometrias rotatórias é o motor Wankel, e ele ainda está sendo desenvolvido hoje. Contudo, outros motores rotativos de combustão interna baseados em mudanças volumétricas geométricas não encontraram qualquer exploração comercial.

[006] O conhecido motor Wankel tem somente um rotor que gira excentricamente em um alojamento de envolvimento estacionário. Em suas primeiras modalidades ele foi estruturado de tal maneira que o alojamento, em versão bem conhecida hoje, girava ao redor de seu próprio eixo, implicando que esta primeira variante do motor Wankel na realidade apareceu como um motor de dois rotores.

[007] Contudo, o motor Wankel não teve um grande sucesso comercial a despeito de sua capacidade de apresentar faixa de revoluções elevadas por unidade de tempo, uma operação quase sem vibração, tamanho estrutural pequeno e peso baixo. Isto provocado por desvantagem substanciais tal como custos de fabricação relativamente elevados, devido a requisitos relacionados a polimento fino e revestimento de trajeto de movimento da circunferência interior do estator, problemas de vedação significativos entre estator e rotor, em particular no sentido da periferia. Isto devido a estas faces de vedação se tornarem de extremamente estreitas, quase como uma tira, e onde o ângulo de encontro é visivelmente mudado durante rotação. Alguns destes problemas têm, até uma certa medida, sido solucionados de um ponto de vista técnico, porém desafios relacionados à geometria parecem ser sempre insolúveis. Entre outras coisas, a superfície de combustão nas câmaras entre rotor e estator na periferia se torna bastante grande e a relação de compressão é geometricamente bastante pequena. Isto resulta em o motor Wankel apresentar, infelizmente, baixo rendimento e alto consumo de combustível.

[008] Na literatura e em inúmeras Publicações de Patente é, em adição, encontrado um número substancial de propostas relacionadas a máquinas que têm um ou dois rotores que apresentam eixo geométrico de rotação excêntricos.

[009] As Publicações de Patente a seguir são referidas como uma representação da técnica precedente: US 2012/0080006- A1; US 3.430.573-A, US 2004/0187803-A1, WO 03/008764-A1, US 5622149-A, GB 1021626-A, GB 1028098-A, US 3356079-A, e US 3112062-A.

[0010] Máquinas de deslocamento puro ou expansão com geometrias rotatórias aparecem na maior parte das vezes como compressores para gases e, em alguma medida, como máquinas de expansão para gases. Compressores de parafuso com dois rotores e eixos geométricos de rotação paralelos são hoje amplamente utilizados, em particular, para produzir ar pressurizado. Dentro do campo de máquinas de expansão que convertem pressão em energia mecânica estão presentes, em particular, máquinas baseadas em lamelas com um eixo geométrico de rotação excêntrico, e estas também são utilizadas para ferramentas energizadas por ar pressurizado.

[0011] Outras estruturas de tipos similares aparecem como por exemplo bombas de líquido, assim chamadas máquinas de deslocamento. Geometrias excêntricas são também muitas vezes utilizadas em bombas, por exemplo, bombas para lubrificantes em motores de automóvel.

[0012] A invenção tem o objetivo de encontrar uma solução para os desafios e problemas conhecidos relacionados a ambos, vedação e relações de superfícies durante operação normal para dispositivos de tipos mencionados na introdução tal como, por exemplo, motores de combustão como é de acordo com a invenção, projetada para fornecer uma máquina que apresenta diversas vantagens de uma máquina rotatória, tal como ter estrutura compacta e de peso leve, ser sem vibração com relação a forças de massa, e que apresenta uma estrutura mecanicamente simples, com um mínimo de peças móveis, ao mesmo tempo com seleção de relação de compressão requerida estando presente.

[0013] De acordo com a invenção, a máquina mencionada inicialmente é caracterizada por: e) as duas peças mutuamente móveis terem eixos geométricos de rotação coaxiais, f) a primeira peça internamente ter pelo menos duas asas direcionadas radialmente para dentro, com distância angular mútua arranjada ao longo da parede interior curvada da peça entre as asas, g) a segunda peça ter um cubo que tem pelo menos duas asas direcionadas radialmente para fora com distância angular mútua, h) a porção do cubo entre as asas da segunda peça estar em contato deslizável ou adjacente com uma porção de extremidade curvada livre das asas sobre a primeira peça, i) uma porção de extremidade curvada livre de cada asa sobre a outra peça estar em contato deslizável ou adjacente com a parede interior curvada sobre a primeira peça que é localizada entre respectivas das duas de ditas asas vizinhas sobre a primeira peça, j) a primeira peça e a segunda peça serem ambas móveis de maneira contínua em rotação, porém com movimento mutuamente variável, as asas da segunda peça sendo móveis entre respectivas asas vizinhas sobre a primeira peça, de modo que câmaras que são criadas entre pares cooperativos de asas sobre a primeira peça e a segunda peça, sucessivamente aumentam e diminuem, e diminuem e aumentam, respectivamente, em volume, durante o curso de um ciclo de rotação das câmaras criadas, k) uma primeira extremidade axial das duas peças estar em contato deslizável ou adjacente com uma primeira cobertura que tem orifícios para comunicação controlada com as câmaras, a primeira cobertura constituindo dita parede, e uma segunda extremidade axial das duas peças é coberta por uma segunda cobertura que é presa à primeira peça e rotatória com ela, e a segunda peça estando em contato deslizável ou adjacente com a segunda cobertura, e l) movimentos de ditas peças mutuamente móveis serem provocados por um arranjo de engrenagem de controle que coopera operacionalmente com um eixo de acionamento principal rotativo da máquina.

[0014] De acordo com uma modalidade, o eixo de acionamento principal rotativo coatuando com o arranjo de engrenagem de controle é acoplamento de roda dentada operacional com um primeiro eixo de subacionamento rotativo para a primeira peça com um segundo eixo de subacionamento rotativo para a segunda peça respectivamente, rodas dentadas elípticas operacionais sendo incorporadas no respectivo acoplamento de roda dentada. Além disto, o eixo de acionamento principal e ditos primeiro e segundo eixos de subacionamento são coaxiais.

[0015] Outras modalidades do dispositivo de acordo com a invenção aparecem das reivindicações anexas 4 a 15.

[0016] De acordo com dito primeiro aspecto, dito arranjo de engrenagem de controle mencionado na introdução é caracterizado de acordo com a invenção, em que o eixo de acionamento principal rotativo que faz parte do arranjo de engrenagem de controle está em acoplamento de roda dentada operacional com um primeiro eixo de subacionamento rotativo para a primeira peça, com um segundo eixo de subacionamento rotativo para a segunda peça respectivamente, rodas dentadas elípticas cooperativas sendo incluídas no respectivo acoplamento de roda dentada, e em que o eixo de acionamento principal e ditos primeiro e segundo eixos de subacionamento são coaxiais.

[0017] Outras modalidades de primeiro aspecto do arranjo de engrenagem de controle aparecem das reivindicações anexas 17 a 19.

[0018] De acordo com dito segundo aspecto do arranjo de engrenagem de controle mencionado na introdução, o arranjo caracterizado pelo fato de: - o eixo de acionamento principal e ditos primeiro e segundo eixos de subacionamento serem coaxiais, - pelo menos um primeiro conjunto coaxial de uma roda dentada elíptica rotatória e uma roda dentada circular rotatória que são interconectadas fixamente com uma primeira distância axial mútua, um eixo geométrico de rotação das rodas dentadas sendo paralelo ao eixo geométrico de rotação do eixo de acionamento principal, a roda dentada elíptica do primeiro conjunto formando engatamento de roda dentada com a roda dentada elíptica que é presa de maneira rígida sobre o eixo de acionamento principal e a roda dentada circular do primeiro conjunto que forma engatamento de roda dentada com uma roda dentada circular sobre o eixo de subacionamento da primeira peça para rotação dela, e - pelo menos um segundo conjunto coaxial de uma roda dentada elíptica rotatória e uma roda dentada circular rotatória que são interconectadas fixamente e com uma segunda distância axial mútua, um eixo geométrico de rotação das rodas dentadas sendo paralelo ao eixo geométrico de rotação do eixo de acionamento principal, a roda dentada elíptica do segundo conjunto formando engatamento de roda dentada com a roda dentada elíptica que é presa de maneira rígida sobre o eixo de acionamento principal e a roda dentada circular do segundo conjunto formando engatamento de roda dentada com uma roda dentada circular sobre um eixo de subacionamento para a segunda peça para rotação dela.

[0019] Outras modalidades do segundo aspecto do arranjo de engrenagem de controle aparecem das reivindicações anexas 20 a 22.

[0020] O uso do arranjo de engrenagem de controle é para controlar duas peças funcionais mutuamente móveis continuamente rotatórias de um dispositivo de máquina para em um ciclo de operação do dispositivo de máquina desenvolver deslocamento sucessivo variável de câmaras de sucção, compressão e ejeção no dispositivo de máquina quando ele é um motor de combustão ou um compressor, ou para desenvolver de maneira sucessiva espaços de deslocamento no dispositivo de máquina quando ele é uma bomba.

[0021] A invenção será agora explicada de maneira mais próxima com referência aos desenhos anexos que ilustram uma modalidade atualmente preferida relativa à invenção, não limitativa das respectivas peças do dispositivo do arranjo de engrenagem de controle.

[0022] A figura 1 mostra uma vista em perspectiva um desenho principal do dispositivo de máquina de acordo com a invenção em uma variante motor.

[0023] A figura 2 mostra em outra vista em perspectiva a modalidade da figura 1 com coberturas de máquina parcialmente cortadas e removidas.

[0024] As figuras 3a e 3b mostram vistas em perspectiva a partir da frente e da traseira respectivamente, uma primeira peça de duas peças mutuamente móveis do dispositivo onde a primeira peça está na forma de um rotor exterior,

[0025] A figura 4 mostra uma vista em perspectiva uma segunda peça de duas peças mutuamente móveis do dispositivo onde a segunda peça está na forma de um rotor interior.

[0026] A figura 5 mostra uma seção detalhada ampliada V da figura 4.

[0027] A figura 6 mostra um esboço das duas peças mutuamente móveis unidas como visto a partir do lado da primeira peça, como mostrado na figura 3B.

[0028] A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma peça do dispositivo, com as peças mutuamente móveis e com a cobertura frontal removidas para efeito de clareza.

[0029] A figura 8 é uma vista em perspectiva de uma peça do dispositivo com as duas peças mutuamente móveis com a cobertura frontal removida para efeito de clareza, e porções do alojamento não rotatória para as peças cortadas e removidas.

[0030] A figura 9 é uma vista em perspectiva de uma peça do dispositivo que inclui as duas peças mutuamente móveis, porém sem o arranjo de engrenagem de controle incluído nela para efeito de clareza, e com uma metade do alojamento não rotatória para as peças rotatórias mutuamente móveis, e uma metade de um alojamento não rotatória para o arranjo de engrenagem de controle cortada e removida.

[0031] A figura 10 é uma vista em perspectiva do arranjo de engrenagem de controle de acordo com a invenção.

[0032] A figura 11 mostra o dispositivo com as duas peças mutuamente móveis e com seu alojamento circundante parcialmente cortada e removida, bem como o arranjo de engrenagem de controle e suo alojamento circundante parcialmente cortada e removida para efeito de clareza.

[0033] A figura 12 mostra o dispositivo como mostrado na figura 10, com o arranjo de engrenagem de controle mostrado em uma vista parcialmente explodida.

[0034] As figuras 13a, 13b e 13c ilustram um primeiro tipo de conjunto de roda dentada para uso do arranjo de engrenagem de controle como visto em vista em planta, vista lateral e na seção XIIIc-XIIIc, respectivamente.

[0035] As figuras 14a, 14b e 14c ilustram um segundo tipo de conjunto de roda dentada para uso do arranjo de engrenagem de controle como visto em vista em planta, vista lateral e na seção XIVc-XIVc, respectivamente

[0036] A figura 15 mostra curvas relativas ao número de revoluções por unidade de tempo para as duas peças mutuamente móveis relativas a um número uniforme de revoluções por unidade de tempo para o eixo de acionamento da máquina.

[0037] As figuras 16a a 16f ilustram posições das duas peças mutuamente móveis em seis diferentes posições de um ciclo de trabalho do dispositivo relacionadas a um motor com uma cobertura frontal adaptada para o modo de operação motor.

[0038] As figuras dezessete 17a a 17b ilustram umas posições das duas peças mutuamente móveis em seis diferentes posições de um ciclo de trabalho do dispositivo relacionadas a um compressor com uma cobertura frontal adaptada para o modo de operação compressor.

[0039] As figuras 18a a 18b ilustram umas posições das duas peças mutuamente móveis em seis diferentes posições de um ciclo de trabalho do dispositivo relacionadas a uma bomba com uma cobertura frontal adaptada para o modo de operação bomba.

[0040] Em conexão com a descrição a seguir, deveria ser indicado que como um início a maneira de operação das duas peças mutuamente móveis indicadas como rotor interior 101 e rotor exterior 102, respectivamente, (ver em particular figuras 3a, 3b, 4, 5, 6 e 7), bem como o arranjo de engrenagem de controle 201 é o mesmo, independentemente do dispositivo que está sendo usado para operação de motor, operação de compressor ou operação de bomba, mesmo embora sejam fornecidas respectivas e diferentes coberturas frontais 104 (figuras 1, 2 e figuras 16a, 16f), 105 (figuras 17a, 17b) e 106 (figuras 18a, 18b) para os respectivos campos de uso, como será explicado mais tarde em conexão com os respectivos ciclos de função. As câmaras variáveis formadas pela rotação do rotor interior 101 e do rotor exterior 102 são limitadas em direção axial por dita cobertura frontal 104 (alternativamente a cobertura frontal 105 ou 106) e uma cobertura traseira 103, como mostrado nas figuras 2, 8, 9, 11 e 12. A cobertura traseira 103 é aparafusada fixamente à circunferência do rotor exterior, como será mais explicado em conexão com a figura 3b.

[0041] Na figura 1 está mostrado uma modalidade do dispositivo de acordo com a invenção, configurada para função motor.

[0042] Nela é mostrada um alojamento 107 que tem uma parede circular 108, uma primeira parede de extremidade 109, uma segunda parede de extremidade 104 formada pela cobertura frontal 104 (cobertura frontal 105 ou 106 se função compressor ou função bomba, respectivamente). As paredes 108 e 109 são preferivelmente fundidas integralmente. A parede de extremidade ou a cobertura 104 (alternativamente a cobertura 105 ou 106 que pode também formar uma parede de extremidade) é preferivelmente presa à parede 108 utilizando uma pluralidade de parafusos de fixação 110, tal como mostrado nas figuras 1 e 2.

[0043] Na figura 1 é mostrada, em adição, um alojamento 111 para o arranjo de engrenagem de controle, acoplamento 112 para qualquer freio de teste de bancada, disco denteado 113 para indicador de ignição relacionado com dispositivo de ignição 114, uma vela de ignição que pode ser aparafusada na parede de extremidade 104. Além disto está mostrado na figura um volante 115 que pode ser preso sobre um eixo de acionamento principal 116 (ver entre outras a figura 2) em uma maneira conhecida por si mesma. O volante está, portanto, para efeito de simplicidade, não mostrado em qualquer das outras figuras do desenho. O acoplamento 112 e o disco 113 podem também, de maneira adequada, serem presos sobre o eixo 116 ou serem presos a ele por meio do volante 115. Os alojamentos 107 e 111 são, cada uma, dotadas de suspensões de máquina 117, 118 respectivamente. Suspensões de máquina correspondentes podem naturalmente também ser fornecidas em lados diametralmente opostos do respectivo alojamento 107, 111. Os alojamentos 107, 111 podem, por exemplo, consistir de quatro peças interconectáveis, porém, em uma modalidade prática elas podem, cada uma, consistir de duas metades, onde uma metade de um alojamento é fundida integralmente com uma metade do outro alojamento, de tal maneira que os alojamentos 107 e 111 consistem de duas peças fundidas integralmente que podem então ser unidas. Como uma alternativa, o alojamento 107 (isto é, as paredes 108 e 109 dela) e o alojamento 111 podem ser fundidas como apenas um item. Esta última alternativa é a modalidade atualmente preferida.

[0044] No topo do alojamento 111 está localizada uma haste de bico de enchimento de óleo 119 para o arranjo de engrenagem de controle 201 que é localizado dentro do alojamento e que deve ser descrito em detalhe mais tarde. No fundo do alojamento 111 pode ser localizado um furo de dreno de óleo 120. Enchimento de óleo pode, por exemplo, ter lugar através da injeção de uma neblina de óleo de modo que o interior do alojamento não é enchido completamente com óleo e o óleo pode ser drenado através do furo 120, ser peneirado e ser resfriado antes de reinjeção através da haste de bico de enchimento de óleo 119.

[0045] Existe no alojamento 107 mostrada, pelo menos um orifício 121 para sopragem de ar de resfriamento a partir do interior do alojamento.

[0046] Além disto, existe mostrado na figura 1 um bocal de injeção 122 para combustível, um coletor de sucção de ar 123 que tem em seu topo uma afixação 124 para um filtro de ar, uma alavanca de velocidade 125 e um coletor de escape 126.

[0047] Como mostrado na figura 2, existe no exterior da parede 104 um suporte 127 para fixação do coletor de sucção 123 e o coletor de escape 126 para a respectivo orifício de sucção 126 e orifício de saída de escape 129 a partir do interior do alojamento 107, isto é, a partir das câmaras de combustão formadas por meio dos rotores 101 e 102 e as paredes de extremidades 104, 109.

[0048] Será observado que a parede ou cobertura 104 é integralmente conectada com uma porção parede saliente na forma de uma bucha frontal ou cobertura frontal 130. A parede 104 circunda um eixo frontal 131 do rotor exterior 102 e a bucha frontal 130 circunda e prende um mancal de rolo 132 para o eixo frontal 131 do rotor exterior 102. Além disto, a bucha frontal 180 circunda um eixo 133 para o rotor interior 101. Um compensador 134 para inércia de massa é preso por meio de cavilhas 135 ao eixo 133 no rotor interior. A bucha frontal 130 é terminada por uma borda de extremidade frontal 131 que é presa à bucha frontal 130 por meio de cavilhas 137. Uma entrada 138 para o óleo de resfriamento e lubrificação é localizada de maneira adequada na tampa de extremidade frontal 136. Contudo, também é possível visualizar tal entrada colocada ao invés disto na bucha frontal 130.

[0049] A figura 3 ilustra o rotor exterior 102 em mais detalhe. Ele tem, na modalidade mostrada, duas asas localizadas diametralmente direcionadas radialmente para dentro 139. O número de asas pode possivelmente ser aumentado desde que o número de asas sobre o rotor interior seja aumentado de maneira correspondente. Ele pode, contudo, requerer aumentos de dimensão diametral da máquina. Uma alternativa poderia, ao invés disso, ser conectar axialmente em paralelo diversas unidades do alojamento 107 e os rotores 101, 102, ou possivelmente aumentar suas dimensões axiais.

[0050] As asas 139 são dotadas de uma pluralidade de ranhuras de queda de pressão 140. As vantagens de tais ranhuras de queda de pressão são evitar que molas de vedação deslizem ao longo de uma parede e que requeiram lubrificação bem controlada, e que com relação a desgaste haja um sério problema relacionado a, entre outras coisas, um tipo de motor como o motor Wankel.

[0051] Como indicado acima, e como mostrado nas figuras 8 e 9, a cobertura traseira 103 é presa ao lado traseiro do rotor exterior 102 utilizando um grande número de cavilhas 141 que são presos em furos de afixação correspondentes 142 (figura 3b) no rotor exterior 102. O rotor exterior 102 é, em adição, dotado de recessos criativos de resfriamento 143 a partir da circunferência exterior e para dentro nas asas 139, de modo que as asas em realidade não serão sólidas, porém ocas. Os recessos 143 cooperam com os furos correspondentes 144 (figura 8) na cobertura traseira 103, para que o ar de resfriamento possa circular através dos furos e através dos recessos 143 nas asas 139, e possam passar sobre as nervuras de resfriamento 145 que são localizadas ao longo da circunferência exterior do rotor exterior 102, onde sopragem de ar de resfriamento pode ter lugar através de dito orifício de sopragem 121.

[0052] O rotor interior 101 está mostrado em mais detalhe nas figuras 4 e 5. Ele tem um cubo 146 e asas localizadas diametralmente mensalmente 147. As asas 147 são, como mostrado para as asas 139 do rotor exterior 102, também dotadas de ranhuras de queda de pressão 148, com vantagens técnicas como discutido para as ranhuras 140. O cubo 146 de maneira vantajosa é também dotado de um espaço de resfriamento de óleo 149 para o rotor interior. Detalhes das ranhuras de queda de pressão 148 estão mostrados na figura 5 que ilustra a seção V da figura 4. As ranhuras de queda de pressão 140 sobre o rotor exterior 142 são configuradas de maneira vantajosa em uma maneira similar. As ranhuras de queda de pressão 150 que são localizados na peça curvada da asa 147 são preferivelmente posicionadas mutuamente mais proximamente do que as ranhuras 151 localizadas sobre a porção radial das asas 147.

[0053] A figura 6 mostra uma vista “idealizada” de como os rotores interior e exterior são unidos, e detalhes relacionados a nervuras de resfriamento e furos de instalação sobre o rotor exterior não estão incluídos para efeito de simplicidade, e não está visível a bucha frontal 130. Os furos 152 são para cooperar com as cavilhas 110, as cavilhas sendo inseridos fixamente em furos correspondentes (não mostrado) na peça circular anelar 108 do alojamento 107. Trilhas de cunha 153 são localizadas no cubo para fornecer afixação para o eixo de acionamento 133 associado com o rotor interior 101. Este eixo de acionamento será mais descrito mais tarde.

[0054] Em resumo, relacionado à definição da invenção associada com as duas peças mutuamente móveis, existe assim presente um dispositivo relacionado a uma máquina que compreende um alojamento não rotatório 107, isto é, com porções de paredes 104, 108, 109, 130; 105, 108, 109, 130; 106, 108, 109, 130 que circundam as duas peças mutuamente móveis 101, 102. Uma primeira peça 102 que forma o rotor exterior é com sua circunferência exterior móvel em rotação de maneira controlável ao longo de uma face parede interior, isto é, a cobertura 104 do alojamento. A outra peça, isto é, o rotor interior 101 é controladamente móvel em relação a face interior circunferencial curvada 150, isto é, porção parede da peça exterior 102. Como mostrado na figura 1, pelo menos um coletor de entrada 123 e pelo menos um coletor de saída 128 são localizados sobre e associados com a parede 104, isto é, a cobertura frontal do alojamento 107.

[0055] Como aparece claramente dentre outras coisas na figura 6, as duas peças mutuamente móveis, isto é, os rotores 101, 102 têm eixos geométricos rotativos coaxiais, isto é, o eixo geométrico indicado 155. O rotor 102 tem, como explicado anteriormente, internamente pelo menos duas asas direcionadas radialmente para dentro 139 com distância angular mútua ao longo da parede interior curvada do rotor 154 (ver figuras 3a e 3b) entre as asas 139. No exemplo ilustrado, a distância angular entre a região média radial das duas asas 139 sendo 180°, isto é, as asas 139 sendo localizadas diagonalmente opostas uma à outra. O rotor interior 101 tem o cubo 146 com as pelo menos duas asas direcionadas radialmente para fora 147 com distância angular mútua entre a região média radial das duas asas 147 sendo 180°, isto é, as asas 147 sendo localizadas diagonalmente opostas uma à outra. A porção 156 sobre o cubo 146 é curvada e está em contato deslizável ou adjacente com uma porção extremidade livre curvada 157 das asas 139.

[0056] Uma porção de extremidade livre curvada 158 de cada asa 147 sobre o rotor interior 101 está em contato deslizável ou adjacente com a porção parede interior curvada 154 sobre o rotor exterior 102 que é localizado aí entre duas asas vizinhas 139.

[0057] O termo “curvado” em conexão com os dois parágrafos precedentes é interpretado como, por exemplo, conformado em segmento de arco circular.

[0058] Os rotores 101, 102 são ambos móveis continuamente em rotação, porém com movimento mutuamente variável, as asas 147 do rotor interior 101 sendo móveis entre ditas respectivas asas localizadas vizinhas e diametralmente 139 sobre o rotor exterior 102, de modo que câmaras 159, 160 e 161, 162 que aparecem entre pares que cooperam 139, 147 de asas sobre o rotor exterior 102 e o rotor interior 101 sucessivamente aumentam e diminuem e diminuem e aumentam, respectivamente, em volume, no curso de um ciclo de rotação para as câmaras criadas.

[0059] Uma primeira extremidade axial das duas peças 101, 102 está em contato deslizável ou adjacente com a primeira cobertura, isto é, a cobertura frontal 104 com orifícios 128 e 129, possivelmente através do suporte 127 para comunicação controlada com as câmaras, a primeira cobertura 104 constituindo dita parede. Uma segunda extremidade dos dois rotores 101, 102 é coberta pela segunda cobertura 103 que é ligada ao rotor exterior 102 como explicado anteriormente, e que é com isto rotatória com ele. Isto implica, portanto, que o primeiro rotor 101 se torna em contato deslizável ou adjacente com a segunda cobertura 103 quando o rotor 101 gira.

[0060] Movimentos dos rotores mutuamente móveis 101, 102 são influenciados por um arranjo de controle 201 que inclui operacionalmente o eixo de acionamento principal rotativo 116 para a máquina.

[0061] Será observado da figura 3a que as asas 139 têm três furos 163. Estes furos são utilizados para ligar o eixo frontal 131 para o rotor exterior a estas asas 139 por meio de cavilhas 164 (ver figura 7), e onde o mancal de rolo 132 coopera com o eixo frontal 131 do rotor exterior.

[0062] O eixo 133 para o rotor interior 131 pode ser ligado ao cubo 146 no rotor interior através de trilhas de cunha 153 em uma maneira conhecida por si mesma. O eixo 133 é também visível na figura 2 e também nas figuras 8 e 9.

[0063] Como visto da figura 8, existe presente de maneira vantajosa um mancal de agulha 165 para o rotor interior 101. Este mancal de agulha não é visível nas outras figuras do desenho, porém o eixo interior 136 tem também um outro mancal de agulha 166 localizado entre o eixo 133 e a cobertura 103. A cobertura 103 constitui em sua extensão axial um eixo de acionamento 167 para o rotor exterior 102. Um mancal de rolo 168 para o eixo 167 do rotor exterior 102 é localizado com sua circunferência exterior fixada em um flange 169 sobre o alojamento 111 (ver figura 9). Um mancal de empuxo 170 para o eixo de acionamento 167 do rotor exterior é fixado entre o eixo 167 e o alojamento 111 (ver figura 9).

[0064] Furos 171 e 172 mostrados na figura 8 são afixações de parafuso para conexão do eixo 267 no rotor exterior e o eixo 133 do rotor interior, respectivamente, aos elementos estruturais do arranjo de engrenagem de controle 201, como será mais explicado.

[0065] Como mostrado com referência particular às figuras 10 a 15, o eixo de acionamento principal rotativo 116, que também faz peça do arranjo de engrenagem de controle 201, é cooperativo operacionalmente através dos acoplamentos de roda dentada 202, 203; 202, 204 com um primeiro eixo de subacionamento rotativo, isto é, o eixo de rotor 167 para o rotor exterior 102, bem como operativo operacionalmente através dos acoplamentos de roda dentada 202, 205; 202, 206 com segundo eixo de subacionamento rotativo, isto é, o eixo de rotor 133 para o rotor interior 101 e em que rodas dentadas elípticas cooperativas 207-211 são incluídas no respectivo acoplamento de roda dentada.

[0066] A roda dentada elíptica 207 é localizada sobre o eixo de acionamento principal 116 e é comum a todos os acoplamentos de roda dentada 202, 203; 202, 204; 202, 205; 202, 206. As rodas dentadas nas peças 203, 204, 205, 206 dos respectivos acoplamentos de roda dentada são instaladas rotatórias sobre respectivos eixos 212, 213, 214, 215 e estes eixos são instalados sobre uma placa de afixação 216 que é aparafusada fixamente cavilhada ao alojamento 111 através de furos 217 na placa 216 e furos de afixação 219 no alojamento 111. Cavilhas de afixação curtas 208 podem atravessar os furos de afixação 219 na placa 216. Rodas dentadas circulares 220, 221, 222, 223 são também incluídas nas peças 203, 204, 205, 206. As rodas de engrenagem 220, 221 estão em engatamento de roda dentada com uma roda dentada circular 224 que constitui conexão ao eixo 167 para o rotor exterior 102. As rodas dentadas 222, 223 estão em engatamento de roda dentada com uma roda dentada circular 225 que constitui conexão ao eixo 133 para o rotor interior 101.

[0067] O conjunto de rodas dentadas que é incluído nas peças 203, 204 foi mostrado em mais detalhe na figura 13 a partir da qual é visto que a roda dentada elíptica 208, 209 é axialmente separada da, porém conectada de maneira rígida com a roda dentada circular 220, 221 por uma distância (d1). Mancais 226, 227 são arranjados dentro da roda dentada elíptica 208, 209 e sobre a roda dentada circular 220, 221 para arranjar estas para serem rotatórias sobre o eixo 212, 213. Cavilhas 228 interconectam de maneira rígida as rodas dentadas 208, 220 e 209, 221 com uma peça intermediária 229. A distância (d1) é algo maior do que a espessura da roda dentada 225, por exemplo, aproximadamente 10-25% maior - mesmo embora isto seja somente para considerar uma proposta não limitativa. A distância (d1) está presente para que as rodas dentadas 210, 222 e 211, 223 em uma maneira confiável possam formar um engatamento de roda dentada respectivo com as rodas dentadas 223, 224.

[0068] O conjunto de rodas dentadas que é incluído nas peças 205, 206 foi mostrado em mais detalhe na figura 14 a partir da qual é visto que a roda dentada elíptica 210, 211 é axialmente separada da, porém rigidamente conectada com a roda dentada circular 222, 223 por uma distância (d2), a distância (d2) - em um exemplo não limitativo - sendo, por exemplo, 10-25% de (d1). Mancais 230; 231, são arranjados dentro da roda dentada elíptica 210, 211 e sobre a roda dentada circular 222, 223 para arranjar estas para serem rotatória sobre o respectivo eixo 214, 215. Cavilhas 232 interconectam de maneira rígida as rodas dentadas 210, 222 e 211, 223 com uma peça intermediária 233. A distância (d2) possibilita que a roda dentada 225 passe sem obstrução com sua circunferência exterior neste interespaço dimensionado (d2).

[0069] Mesmo embora esteja mostrado um primeiro par das mesmas peças 203, 204 e um segundo par de mesmas peças 205, 206, será apreciado que será possível utilizar somente uma das peças de cada par, por exemplo, as peças 203 e 205. Utilizando somente uma das peças de cada par, isto pode conduzir a uma limitação para transferência máxima de momentum (torque) se especificações de resistência não são melhoradas. Em uma modalidade de prática atualmente preferida são utilizados pares de peças 203, 204 e 205, 206.

[0070] A composição de conjuntos de rodas dentadas apenas mostradas e descritas é aquela atualmente preferida.

[0071] Transferência de energia do motor onde os rotores 102, 102 cooperam através de eixos respectivos 103', 131 para o eixo de saída 116, tem assim lugar através de conjuntos respectivos de conexões de roda dentada onde C = roda dentada circular e E = roda dentada elíptica.

[0072] De maneira bastante esquemática as transferências de energia são:

[0073] Nesta modalidade existem seis rodas dentadas circulares e cinco rodas dentadas elípticas.

[0074] Um equivalente técnico que devido a razões práticas não está mostrado nos desenhos, uma vez que ele não é a modalidade atualmente preferida, poderia ser estruturada como a seguir (onde C = roda dentada circular e 0 = roda dentada elíptica).

[0075] Nesta modalidade existem seis rodas dentadas elípticas e cinco rodas dentadas circulares.

[0076] 0ste equivalente técnico deveria então implicar que as rodas dentadas circulares 224, 225 sobre os eixos 167, 133 sejam feitas elípticas, que as rodas dentadas circulares 220, 221, 222, 223 sejam feitas elípticas, que as rodas dentadas elípticas 208, 209, 210, 211 sejam feitas circulares e que a roda dentada elíptica comum 207 seja feita circular. O posicionamento angular recíproco inicial das rodas dentadas elípticas deveria ser igual àquele da modalidade atualmente preferida, de modo que a cooperação operacional entre os rotores se torna correta.

[0077] Se o dispositivo de máquina opera como um compressor ou bomba, isto é, com energia de acionamento externa aplicada ao eixo de acionamento 116, a direção das setas nas duas apresentações acima será na direção oposta.

[0078] É visto em particular da figura 12, que o eixo de acionamento principal 116 e os eixos de acionamento 167, 133 são coaxiais (eixo geométrico 155).

[0079] As rodas dentadas elípticas nas peças do conjunto de roda dentada 203, 204, 205 e 206 são preferivelmente da mesma configuração, e as rodas dentadas circulares nas peças de conjunto de roda dentada 203, 204,205 e 206 têm preferivelmente a mesma configuração.

[0080] Será apreciado que o arranjo de engrenagem de controle 201 em sua modalidade preferida atualmente apresenta um movimento rotativo contínuo que controla um movimento mutuamente variável do rotor exterior e do rotor interior, o padrão rotacional dos movimentos destas peças sendo uma função da razão entre o maior e o menor diâmetro das rodas dentadas elípticas 208, 211 e maior e menor diâmetro da roda dentada elíptica do eixo de acionamento principal 116.

[0081] Na alternativa, modalidade tecnicamente equivalentes (não mostrado) do arranjo de engrenagem de controle 201 irá de maneira correspondente ser a razão entre o diâmetro máximo e o mínimo nas rodas dentadas elípticas 220-225 o que será decisivo para o padrão rotacional cooperativo do rotor exterior 102 e do rotor interior 101.

[0082] O alojamento 111 está em uma região aresta traseira 176 dotada de uma pluralidade de furos de afixação 177 para cavilhas 178 para afixação de uma cobertura traseira 179 que cobre o arranjo de engrenagem de controle 201. Uma porção como bucha 180, que é integral com a cobertura 179, circunda o eixo de acionamento 116.

[0083] Um mancal de rolo 181 é localizado entre o eixo de acionamento 116 e o interior da porção 180. Além disto, um mancal de empuxo 182 é localizado entre o eixo de acionamento 166 e o interior da porção 180. O mancal de empuxo 182 é mantido no lugar por meio de um anel de travamento 183. A extremidade livre da porção como bucha 180 é terminada por uma tampa de extremidade 184 que é ligada por meio de cavilha 185 à extremidade livre da porção 180. Como mostrado na figura 11, o eixo de acionamento 116 passa através da tampa de extremidade 184 e um sim-ring 186 que aí forma vedação entre o eixo de acionamento 116 e a tampa de extremidade 184.

[0084] Como descrito em conexão com a figura 1, o dispositivo pode ser configurado como um motor de combustão, e em que uma das paredes de extremidades do alojamento 104 é dotada de uma porta de sucção 123 para ar, porta de escape 126 e dispositivo de ignição, por exemplo, vela de ignição 114 e/ou bocal de injeção 122 para o combustível, se operação de diesel é um tema.

[0085] O motor de combustão pode ser configurado para operação de acordo com um processo Otto.

[0086] Será apreciado com base na observação da figura 1 e figura 16 que a vela de ignição 114 ou o bocal 122 está localizado, visto radialmente, sobre o lado oposto do eixo rotativo 155 dos rotores em relação a ditas portas de sucção e escape 128, 129 que são associadas com os respectivos coletores 123, 126.

[0087] No caso de o dispositivo ser configurado como um compressor, tal como mostrado na figura 17, uma das paredes de extremidades 105 é dotada de pelo menos duas portas de sucção de fluido 172 e pelo menos duas portas de ejeção de fluido 173. Quando o dispositivo é configurado como uma bomba, tal como mostrado na figura 18, uma das paredes de extremidades é dotada de pelo menos duas portas de sucção de fluido 174 e pelo menos duas portas de ejeção de fluidos 175.

[0088] Como mostrado nas figuras 17 e 18, pares de portas de sucção 172, 174 e de portas de ejeção 173, 175 são vizinhas. Em relação ao eixo geométrico rotativo comum 155 das duas peças 101, 102, pares de portas de sucção são localizados diametralmente e pares de portas de ejeção são localizados diametralmente.

[0089] Com referência à figura 15 será observado que, por apenas um exemplo selecionado não limitativo com velocidade de rotação constante sendo 3000 rpm (revoluções por minuto) para o eixo de acionamento 116, a velocidade de rotação para o rotor 101 e o motor 102 irá variar entre 2000 e 4000 revoluções por minuto (rpm) com uma variação senoidal, e onde as velocidades para o rotor 101 e o rotor 102 estão em fase contrária e tem a mesma velocidade quando de respectivas passagens em 0°, 90°,180°, 270° e 360° da rotação do eixo 116. Estas variações senoidais são provocadas pelo uso das rodas dentadas elípticas do arranjo de engrenagem de controle.

[0090] A velocidade de rotação do eixo de acionamento 116 será assim igual ao valor médio daquela dos rotores. Os rotores assim oscilam mutuamente ao redor da rotação constante do eixo de acionamento: as forças de pressão durante a combustão fazem um momentum maior ocorrer a partir da asa sobre aquele rotor que move mais rápido do que o outro, e este momentum é transferido para o eixo de acionamento. Quando os rotores em seguida a cada ignição (naquela posição que para cada câmara pode corresponder a ponto morto superior de um pistão de motor), mudam com relação a ser o mais rápido, eles aparecem alternadamente correspondendo a topo do pistão e cobertura do topo.

[0091] Como um motor de combustão, o dispositivo de acordo com a invenção tem alguns aspectos em comum com um motor de pistão de quatro tempos, porém é também notavelmente diferente de tal máquina.

[0092] A máquina de acordo com a invenção tem, como motores de pistão, uma pequena superfície de combustão e relativamente grandes faces de vedação. Uma vez que as faces são tão grandes e, em adição, uma não toca a outra, uma vedação de armadilha uma vedação em labirinto e armadilha de pressão é possível, conduzindo a que o óleo de lubrificação dentro da região da câmara possa ser omitida de maneira vantajosa. De maneira contrária a um motor de pistão de quatro tempos, cada câmara realiza sucção, compressão, expansão e ejeção para cada revolução. Com quatro câmaras como mostrado, a máquina corresponde assim, com relação a ciclos, a um motor de pistão de oito cilindros. Com a invenção, contudo, é requerido apenas um dispositivo de ignição e nenhuma válvula controlada de maneira mecânica.

[0093] Para efeito de simplicidade, agora é referida a figura 16, com relação ao que está acontecendo com uma câmara 159 das quatro câmaras 159-162.

[0094] A figura 16a representa uma fase de sucção inicial para combustível, por exemplo, mistura de gasolina e ar, relacionada à câmara 159; a câmara 159 estando em uma posição fechada logo antes que a sucção inicie. Um ponto redondo indica esta câmara 159. As três câmaras restantes 160-162 estão em outras peças do ciclo. Para simplificar o entendimento seguimos, portanto apenas a câmara 159 através de fases de sucção, compressão, ignição, combustão/expansão e ejeção de gases de escape.

[0095] A figura 16b representa uma fase de compressão inicial relacionada à câmara 159, a câmara 159 tendo completado sucção através da porta de sucção 128, e compressão começa a partir da posição mostrada, a porta de sucção estando fechada pela asa 147.

[0096] A figura 16c representa uma fase de compressão terminal relacionada à câmara 159, onde a câmara 159 tem muito de seu volume diminuído e o gás combustível se aproxima do espaço na vela de ignição 114. Se o motor deve operar como motor diesel haverá somente ar que é comprimido e se aproxima de um dispositivo de ignição 114 na forma de um bocal de injeção para injeção controlada de óleo diesel e subsequente ignição espontânea e expansão da mistura de óleo diesel e ar.

[0097] A figura 16d representa uma fase de ignição e explosão relacionadas à câmara 159. Nesta fase a vela de ignição 114 está descoberta no sentido da câmara 159 e dependente da velocidade de rotação uma certa pré-ignição tem lugar mais cedo se a velocidade de rotação é elevada, e algo mais tarde se a velocidade de rotação é baixa. Se o motor, como alternativa, é projetado para operação diesel, a injeção de óleo diesel através de dito bocal (que substitui a vela de ignição 114) tem lugar relativamente tarde, próximo ao estado da câmara logo antes que ela alcance um mínimo de volume. Isto é para ter uma compressão suficientemente elevada para o combustível diesel juntamente com ar comprimido inflamarem imediatamente de maneira espontânea. Apenas um único bocal será requerido para um motor diesel.

[0098] A figura 16e representa uma fase de expansão relacionada à câmara 159, isto é, que ilustra a câmara 159 durante a combustão de combustível, e com isto expansão.

[0099] A figura 16f mostra uma fase de explosão relacionada à câmara 159, onde a câmara 159 abre no sentido do orifício de saída de escape ou porta 129 e de tal maneira que os gases queimados são ejetados a partir dela.

[00100] Será observado da figura 16e que já é iniciada uma nova fase de sucção com compressão na figura 16f para a câmara 161 que é localizada diagonalmente em relação à câmara 159 que é rotulada com o ponto negro. As três outras câmaras 160, 161 e 162 realizam o mesmo ciclo com base no processo como aquele da câmara 159, porém elas estão em outras fases durante a rotação daquela que está mostrada na figura 16a-6f. Será observado que por revolução têm lugar quatro processos de quatro cursos, proporcionando que a máquina corresponda a um motor de quatro tempos de oito cilindros.

[00101] Existe uma grande vantagem em ter todas as trocas de gás ou fluido, bem como ignição na cobertura de extremidade 104 da máquina, uma vez que é então evitado ter orifícios/portas no sentido da periferia do rotor exterior 102, algo que poderia ter provocado uma passagem exposta de gás quente para o alojamento circundante 107. Este último problema é bem conhecido do motor Wankel.

[00102] Se a figura 6 é mais uma vez estudada, será observado que o resfriamento de ar que está disponível aí para o rotor 102 teria sido mais ou menos impossível se devessem ser utilizadas. Portas de sucção e escape/ejeção localizadas de maneira periférica.

[00103] O rotor interior 101 é resfriado por um óleo que passa através, entrando através da entrada 138 na tampa de extremidade frontal 136 e dispersando em direção axial no sentido do interior do alojamento 111, o óleo em seu caminho lubrificando e resfriando os mancais para os eixos dos rotores, e sendo drenado a partir do alojamento 111 através da saída 120 juntamente com óleo de lubrificação que penetrou na haste do bocal de alojamento 119.

[00104] Como um motor, a máquina de acordo com a invenção pode utilizar um turbo compressor quase similar a um motor de pistão para aprimorar o desempenho. O compressor irá neste caso trabalhar sob excelentes condições dinâmicas, uma vez que a peça turbina irá receber um fluxo quase uniforme de gás de escape.

[00105] Devido aos rotores livres de toque com armadilhas de queda de pressão 148, 150, 151 e 157, a máquina de acordo com a invenção pode operar livre de óleo internamente entre os rotores. Isto é de grande vantagem com relação a atrito e emissões de poluições para o ambiente, e produz pouco ou nenhum consumo de óleo, ou substituição de óleo, uma vez que ele na realidade não está sendo poluído por produtos de combustão.

[00106] As figuras 17a e 17b estão tipicamente relacionadas a deixar a máquina funcionar como um compressor, energia externa sendo distribuída para o eixo de acionamento 161.

[00107] A figura 17a representa uma fase de sucção para fluido, por exemplo ar e/ou gás relacionada à câmara 160, enquanto a figura 17b representa uma fase de ejeção de fluido comprimido, por exemplo, fluido ar e/ou gás, relacionada à câmara 160. Câmaras restantes estão presentes em outras fases de rotação, porém as câmaras 160 e 162 realizam na realidade de maneira simultânea as mesmas fases de função compressor, e de maneira correspondente, para as câmaras 159 e 161.

[00108] Como um compressor a máquina realiza quatro aspirações e quatro ejeções ou revoluções, correspondendo a um motor de pistão de quatro cilindros. Quando duas aspirações e duas ejeções têm lugar de maneira simultânea, e se as duas portas de sucção 172 têm possivelmente coletor de suprimento comum, e as duas portas de ejeção 173 possivelmente têm coletor de saída comum, a máquina em relação a ciclo está mais para ser considerada como um compressor de dois cilindros.

[00109] As figuras 17a e 17b mostram, da mesma maneira como nas figuras 16a-16f que nós, para um entendimento simples da operação seguimos uma câmara específica, aqui a câmara 160 marcada com um ponto negro, porém aqui com uma progressão mais simples.

[00110] Para utilizar a máquina como um compressor a cobertura de extremidade 105 é utilizada com conjuntos posicionados diametralmente de duas portas de sucção 172 e duas portas de ejeção 173. Estas portas correspondentes podem, como indicado acima, ou serem interconectadas ou operar separadamente. Uma alternativa a ditos modos de operação é também que a máquina pode ser utilizada para misturar dois gases diferentes com fluxo de entrada de sucção separado através das portas 172 e com a ejeção comum através de portas 173 que têm um coletor de saída comum, pelo que, dois gases diferentes que têm portas separadas podem ser comprimidos, onde a razão entre os gases pode ser controlada estrangulando os respectivos fluxos de entrada de sucção. Obviamente as portas de sucção e ejeção 172 e 173, respectivamente interconectadas como mencionado, comprimem um único gás com capacidade total a partir de todas as câmaras e para um coletor de saída comum.

[00111] O ciclo é aqui bastante simples, como na figura 17a o gás ou gases (possivelmente apenas ar sozinho ou gás e ar), sendo aspirados através das portas 172, sendo comprimidos e ejetados daí em diante para fora, através das portas 173, como mostrado na figura 17b.

[00112] Deveria ser mencionado que para obter rendimento máximo através deste uso, a relação geométrica entre os rotores, isto é, as câmaras formadas, pode ser trocada para quase zero no volume mínimo nas câmaras. Isto pode ser devido, por exemplo, a aumentar a largura das asas do rotor ou trocar a razão entre a dimensão máxima e mínima sobre as rodas dentadas elípticas controle do arranjo de engrenagem de controle 201. Esta última pode fornecer maior volume atravessado. Taxa de compressão adaptada é determinada pelo tamanho, forma e localização dos orifícios de ejeção 173.

[00113] Em um compressor a relação de compressão não é utilizada como um termo, mas, ao invés disto, a relação de deslocamento que indica quanto do volume bruto do cilindro é deslocado. A porção que não é deslocada é indicada como “espaço nocivo”. A relação de deslocamento em um compressor deveria ser tão elevada quanto possível para evitar espaço nocivo na medida do possível. Devido a esta razão, pode ser necessário, como apenas mencionado na máquina de acordo com a presente invenção, também mudar algo na configuração das rodas dentadas elípticas do arranjo de engrenagem de controle 201 para obter a relação de deslocamento máxima possível.

[00114] Pode ser valer a pena mencionar que quando de um escoamento de gás em direção oposta, a mesma modalidade da máquina pode ser utilizada como um motor energizado a gás.

[00115] Uma situação correspondente como aquela que vem de ser explicada para as figuras 17a e 17b está presente para a solução bomba que está ilustrada com referência à figura 18a e figura 18b.

[00116] Como um começo uma bomba, de acordo com a invenção, é como o compressor com relação à estrutura, porém com a diferença que as saídas são trocadas para ter a mesma dimensão e forma como as entradas. Isto porque o deslocamento deve ter lugar fora das câmaras a partir de quando elas estão no volume máximo até alcançar o volume mínimo. Como descrito anteriormente, é apenas requerido comutar a cobertura frontal 104 para modalidade da cobertura 106, para utilizar a invenção em versão bomba.

[00117] As figuras 18a e 18b ilustram claramente que existem grandes similaridades para a aplicação compressor como mostrado nas figuras 17a- 17b. As diferenças significativas são a forma e o tamanho das portas de ejeção 175, que são aqui conformadas iguais às portas de sucção 174. Isto é devido a líquido não ser compressível em uma maneira similar àquela de ar e/ou gás, pelo que, ejeção deve iniciar tão logo quanto começa uma diminuição das câmaras. De outra maneira as funções são idênticas à função compressora na figura 17, porém aqui na função bomba, a relação de mistura é difícil de controlar e pode, portanto, ser travada para 1:1.

[00118] Os rotores 101 e 102 poderiam possivelmente ter tido um número maior de asas, porém na prática isto irá produzir volume de deslocamento reduzido e superfície aumentada exposta a calor, e como um motor de combustão isto irá aumentar de maneira considerável as perdas térmicas que, portanto, não parece produzir quaisquer vantagens técnicas quando visto como um todo. Como um compressor, ao contrário, um número maior de asas será desejável, uma vez que transferência de calor aumentada durante compressão reduz o índice politrópico, e com isto reduz o consumo de energia.

[00119] O arranjo de engrenagem de controle 201 pode possivelmente ser construído utilizando soluções técnicas diferentes daquelas que implicam em rodas dentadas elípticas. Como um exemplo, quase o mesmo movimento pode ser obtido utilizando rodas dentadas circulares ao invés de elípticas, porém onde o centro de rotação das rodas dentadas em tal caso é localizado excentricamente na roda dentada. Isto irá, contudo, produzir uma estrutura de extremamente complexa e na prática dificilmente é prática ou econômica para realizar. A solução que está mostrada e descrita é portanto aquela que é preferida atualmente, embora também o equivalente técnico descrito anteriormente possa ser previsto.

[00120] A máquina pode ser feita com diversos conjuntos de rotores em direção axial, e também possivelmente ter outros campos de uso além daqueles descritos.

[00121] A invenção provê uma estrutura de máquina que soluciona aspectos problemáticos relacionados a ambos, vedação e relações de superfície durante uma fase de combustão, tal como a escolha livre de relação de compressão, enquanto ao mesmo tempo produz uma estrutura compacta e de peso leve, que é sem vibração com relação a forças de massa, e que apresenta em uma larga medida simplicidade técnica, bem como poucas peças móveis.

[00122] Para efeito de simplicidade todas as rodas dentadas estão mostradas sem dentes, porém será apreciado que tais dentes estão presentes. Se os dentes são paralelos com o eixo geométrico de rotação da roda dentada, são inclinados em relação ao eixo geométrico de rotação, ou têm uma forma em V, é uma matéria de escolha de estrutura. Dentes inclinados fornecem uma força de pega maior para interengatamento dos dentes e produz menos ruído operacional, de maneira similar a dentes que têm forma em V.

Claims (16)

1. Dispositivo para uma máquina de tipo de deslocamento, compreendendo: a) um alojamento não rotatório (107) que circunda duas peças mutuamente móveis (101, 102), as peças tendo eixos geométricos de rotação coaxiais (155); b) uma primeira peça (102) que com sua circunferência exterior é controladamente móvel em rotação ao longo de parede interior do alojamento (107); c) uma segunda peça (101) que é controladamente móvel em relação à face circunferencial interior da primeira peça (102), e ter um cubo (146) que tem pelo menos duas asas direcionadas radialmente para fora (147) arranjadas com distância angular mútua; d) pelo menos um orifício de entrada (128) e pelo menos um orifício de saída (129) associado com uma parede do alojamento (107); caracterizado pelo fato de: e) a primeira peça (102) ter internamente pelo menos duas asas direcionadas radialmente para dentro (139) arranjadas com distância angular mútua ao longo de uma parede interior curvada (154) da primeira peça (102) entre as asas (139); f) a porção do cubo (146) entre as asas (147) da segunda peça (101) estar em contato deslizável ou adjacente com uma porção de extremidade livre curvada (157) das asas sobre a primeira peça (102); g) uma porção de extremidade livre curvada (158) de cada asa sobre a segunda peça (101) estar em contato deslizável ou adjacente com a parede interior curvada (154) sobre a primeira peça (102) que está localizada entre respectivas de duas das asas vizinhas (139) sobre a primeira peça (102); h) a primeira peça (102) e a segunda peça (101) serem ambas móveis continuamente rotatórias, porém com movimento mutuamente variável, as asas (147) da segunda peça (101) sendo móveis entre respectivas asas vizinhas (139) sobre a primeira peça, de modo que câmaras (159 - 162) que são criadas entre pares de asas cooperativas (139, 147) sobre a primeira peça (102) e a segunda peça (101), sucessivamente aumentam e diminuem, e diminuem e aumentam, respectivamente em volume, durante o curso de um ciclo de rotação das câmaras criadas; i) uma primeira extremidade axial das duas peças (102, 101) está em contato deslizável ou adjacente com uma primeira cobertura (104, 105, 106) tendo orifícios (128, 129) para comunicação controlada com as câmaras (159 - 162), a primeira cobertura (104, 105, 106) constituindo a parede, e a segunda extremidade axial das duas peças (102, 101) ser coberta por uma segunda cobertura (103) que é ligada à primeira peça (102) e rotativo com ela, e a segunda peça (101) estando em contato deslizável ou adjacente com a segunda cobertura (103); e j) movimentos de peças mutuamente móveis (102, 101) serem provocados por um arranjo de engrenagem de controle (201) que coopera operacionalmente com um eixo de acionamento principal rotativo (116) da máquina.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o eixo de acionamento principal rotativo (116) estar em acoplamento operacional de roda dentada (202 - 206) com um primeiro eixo de subacionamento rotativo (167, 131) para a primeira peça (102) e com um segundo eixo de subacionamento rotativo (133) para a segunda peça (101), respectivamente, em que rodas dentadas elípticas que cooperam (207 - 211) serem incluídas no respectivo acoplamento de roda dentada (202 - 206).

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o eixo de acionamento principal (116) e os primeiro e segundo eixos de subacionamento (167, 131, 133) serem coaxiais.

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o arranjo de engrenagem de controle (201) compreender: - o eixo de acionamento principal rotativo (116) que é equipado com uma roda dentada (207) elíptica fixamente afixada; - pelo menos um primeiro conjunto coaxial de uma roda dentada elíptica rotatória (208, 209), uma roda dentada circular rotatória (220, 221) que são interconectadas fixamente com uma primeira distância axial mútua (d1), um eixo geométrico de rotação das rodas dentadas (208, 209, 220, 221) elípticas e circulares de dois primeiro conjuntos, sendo paralelo ao eixo geométrico de rotação do eixo de acionamento principal (116), a roda dentada elíptica do primeiro conjunto que forma engatamento de roda dentada com a roda dentada elíptica (207) que é rigidamente afixada sobre o eixo de acionamento principal (116) e a roda dentada circular (220, 221) do primeiro conjunto que forma engatamento de roda dentada com uma roda dentada circular (224) sobre um eixo de subacionamento (167) para a primeira peça (102) para rotação nele; e - pelo menos um segundo conjunto coaxial de uma roda dentada elíptica rotatória (210, 221) e uma roda dentada circular rotatória (222, 223) que são interconectadas fixamente com uma segunda distância axial mútua (d2), um eixo geométrico de rotação das rodas dentadas (208, 209, 220, 221) elípticas e circulares de dois segundo conjuntos, sendo paralelo ao eixo geométrico de rotação do eixo de acionamento principal (116), a roda dentada elíptica (210, 211) do segundo conjunto formando engatamento de roda dentada com a roda dentada elíptica (207) que é rigidamente afixada sobre o eixo de acionamento principal (116) e a roda dentada circular (222, 223) do segundo conjunto formando engatamento de roda dentada com uma roda dentada circular (225) sobre um eixo de subacionamento (133) para a segunda peça (101) para rotação dela.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o arranjo de engrenagem de controle (201) apresentar um movimento rotacional contínuo que controla o movimento mutuamente variável de primeira e segunda peças rotatórias mutuamente móveis (102, 101), o padrão de rotação para movimento destas peças (102, 101) sendo uma função da razão entre os maiores e menores diâmetros sobre as rodas dentadas elípticas (208, 209, 210, 211) de primeiro e segundo conjuntos, e sobre a roda dentada elíptica (207) sobre o eixo de acionamento principal (116).

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o alojamento (107) ter pelo menos um orifício localizado radialmente (121) para sopragem de ar de resfriamento a partir de pelo menos uma asa (139) na primeira peça (102) e uma porção voltada para fora da asa (139) sendo configurada com um recesso ou concavidade (143).

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de o dispositivo ser configurado como um motor de combustão e em que a primeira cobertura (104) é dotada de uma porta de sucção (128), uma porta de escape (129) e um dispositivo de ignição (114) para combustível.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o dispositivo de ignição (114) ser uma vela de ignição e/ou uma porta de sucção para sucção para combustível ou mistura de combustível.

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de o motor de combustão ser configurado para operação de acordo com um processo Otto.

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o dispositivo de ignição ser um bocal de injeção para combustível diesel e em que a porta de sucção é para sucção de ar.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o dispositivo de ignição (114) ser localizado, visto radialmente, sobre o lado oposto do eixo geométrico de rotação (155) das duas peças rotatórias mutuamente móveis (102, 101) em relação a portas de sucção e escape (128, 129).

12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de o dispositivo ser configurado como um compressor ou bomba, e em que a primeira cobertura (105) é dotada de pelo menos duas portas de sucção de fluido (128) e pelo menos duas portas de ejeção de fluido (129).

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de pares de porta de sucção (128) e porta de ejeção (129) serem vizinhos.

14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 12, ou 13, caracterizado pelo fato de o par de portas de sucção (128) ser localizado diametralmente em relação ao eixo geométrico de rotação (155) das duas peças (102, 101) e em que o par de portas de ejeção (129) ser localizado diametralmente em relação ao eixo geométrico de rotação das duas peças.

15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ranhuras de queda de pressão ou assim chamadas armadilhas de queda de pressão (140, 148, 150, 151) serem fornecidas sobre faces de cada asa (139, 147) de primeira peça (102) e segunda peça (101), em que ranhuras de queda de pressão serem fornecidas sobre duas das faces sobre as asas (147) da segunda peça (101) que estão confrontando a primeira cobertura (104, 105, 106) e segunda cobertura (103), respectivamente, e sobre uma das faces sobre as asas (139) da primeira peça (102) estar confrontando a primeira cobertura (104, 105, 106), e em que ranhuras de queda de pressão adicionais serem fornecidas sobre uma face de extremidade radial (157) da asa (139) sobre a primeira peça (102) que confronta o cubo (146) sobre a segunda peça (101) e em uma face de extremidade radial (158) da asa (147) da segunda peça (101) que confronta a porção curvada interior da parede (154) da primeira peça (102).

16. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que dois primeiro conjuntos coaxial de rotação, roda dentada elíptica (208, 209) e rotação, roda dentada circular (220, 221) deles são fornecidos, e em que dois segundo conjuntos coaxial de rotação, roda dentada elíptica (208, 209) e rotação, roda dentada circular (220, 221) deles são fornecidos.

Images