ES2205864T3 - Compresor de gerotor y expansor de gerotor. - Google Patents
Compresor de gerotor y expansor de gerotor.Info
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Abstract
Un compresor de gerotores que comprende: un gerotor interior; un gerotor exterior; y un mecanismo de engranajes sumergido en un lubricante, en el que dicho gerotor interior y dicho gerotor exterior son accionados de modo que dicho gerotor interior y dicho gerotor exterior no se tocan.
Description
Compresor de gerotor y expansor de gerotor.
La invención se refiere generalmente al campo de
los sistemas motores y, más particularmente, a un sistema motor de
ciclo Brayton casi isotérmico.
Para aplicaciones móviles, tal como un automóvil
o camión, es generalmente deseable usar un motor térmico que tiene
las características siguientes:
- \bullet
- Combustión interna para reducir la necesidad de intercambiadores de calor;
- \bullet
- Expansión completa para rendimiento mejorado;
- \bullet
- Compresión y expansión isotérmicas;
- \bullet
- Gran potencia por unidad de volumen;
- \bullet
- Expansión a temperatura alta para gran rendimiento;
- \bullet
- Capacidad para regular eficientemente el motor por estrangulador para estados de carga parcial;
- \bullet
- Relación alta de reducción (o sea, la capacidad de funcionar a velocidades y pares motores que varían ampliamente);
- \bullet
- Polución reducida;
- \bullet
- Usa componentes estándar con los que es familiar la industria automotriz;
- \bullet
- Capacidad de carburantes múltiples; y
- \bullet
- Frenado regenerativo.
Actualmente hay varios tipos de motores térmicos,
cada uno con sus propias características y ciclos. Estos motores
térmicos incluyen el motor de ciclo Otto, el motor de ciclo Diesel,
el motor de ciclo Rankine, el motor de ciclo Stirling, el motor de
ciclo Erickson, el motor de ciclo Carnot y el motor de ciclo
Brayton. A continuación se proporciona una descripción breve de cada
motor.
El motor de ciclo Otto es un motor barato de
combustión interna, compresión baja con un rendimiento bastante
reducido. Este motor es usado ampliamente para accionar
automóviles.
El motor de ciclo Diesel es un motor
moderadamente caro de combustión interna, compresión alta con un
rendimiento elevado que es usado ampliamente para accionar camiones
y trenes.
El motor de ciclo Rankine es un motor de
combustión externa que es usado generalmente en centrales de
energía eléctrica. El agua es el fluido de funcionamiento más
corriente.
El motor de ciclo Erickson usa compresión y
expansión isotérmicas con transmisión calorífica a presión
constante. Puede ser realizado como un ciclo de combustión externa
o interna. En la práctica, un ciclo Erickson perfecto es difícil de
conseguir porque la expansión y la compresión isotérmicas no son
conseguidas fácilmente en equipos industriales grandes.
El motor de ciclo Carnot usa compresión
isotérmica y compresión y expansión adiabáticas. El ciclo Carnot
puede ser realizado como un ciclo de combustión externa o interna.
Presente potencia baja por unidad de volumen, complejidad mecánica,
y compresor y expansor a temperatura constante difíciles de
conseguir.
El motor de ciclo Stirling usa compresión y
expansión isotérmicas con transmisión calorífica a volumen
constante. Es realizado casi siempre como un ciclo de combustión
externa. Tiene una potencia por unidad de volumen mayor que el
ciclo Carnot pero el intercambio de calor es difícil de realizar y
es difícil de conseguir la compresión y expansión a temperatura
constante.
Los ciclos Stirling, Erickson y Carnot son tan
eficientes como lo permite la naturaleza porque el calor es
suministrado a una temperatura T_{caliente} uniformemente alta,
durante la expansión isotérmica, y rechazado a una temperatura
T_{fría} uniformemente baja durante la compresión isotérmica. El
rendimiento máximo \eta_{max} de estos tres ciclos es:
\eta_{max}=
1-\frac{T_{fría}}{T_{caliente}}
Este rendimiento es alcanzable sólo si el motor
es "reversible", significando que el motor no tiene rozamiento
y que no hay gradientes de temperatura o presión. En la práctica,
los motores reales tienen "irreversibilidades" o pérdidas
asociadas con el rozamiento y los gradientes de
temperatura/presión.
El motor de ciclo Brayton es un motor de
combustión interna que es realizado generalmente con turbinas y es
usado generalmente para accionar aviones y alimentar algunas
centrales de energía eléctrica. El ciclo Brayton presenta potencia
muy alta por densidad de volumen, normalmente no usa un
intercambiador de calor y tiene un rendimiento menor que los otros
ciclos. Sin embargo, cuando un regenerador se añade al ciclo
Brayton, el rendimiento del ciclo es incrementado.
Tradicionalmente, el ciclo Brayton es realizado usando compresores
y expansores multietapa de flujo axial. Estos dispositivos son
generalmente adecuados para aviación en la que el avión funciona a
velocidades bastante constantes; generalmente, no son adecuados para
la mayoría de las aplicaciones de transporte, tales como
automóviles, autobuses, camiones y trenes, que deben funcionar con
velocidades que varían ampliamente.
El ciclo Otto, el ciclo Diesel, el ciclo Brayton
y el ciclo Rankine tienen todos rendimientos menores que el máximo
porque no usan pasos de compresión y expansión isotérmicas. Además,
los motores de ciclos Otto y Diesel pierden rendimiento porque no
expanden completamente los gases a presión alta y regulan
(estrangulan) simplemente la descarga de gases de desecho a la
atmósfera.
Por tanto, ha surgido una necesidad de un
dispositivo que satisfaga las características antes mencionadas y
otras tanto para motores móviles como fijos.
También ha surgido una necesidad de un
dispositivo que supere estas y otras deficiencias.
La invención es definida por las características
de las reivindicaciones.
Se describe un motor que comprende un compresor,
una cámara de combustión y un expansor. El compresor comprime aire
ambiente. La cámara de combustión quema el aire comprimido y produce
gases de escape. El expansor recibe los gases de escape procedentes
de la cámara de combustión y expande los gases de escape. El
compresor puede ser un compresor de gerotores o un compresor de
émbolo que tiene control de volumen muerto variable. El expansor
puede ser un expansor de gerotores o un expansor de émbolo que
tiene control de volumen muerto variable.
El motor puede comprender también, o
alternativamente, un compresor de émbolo, una cámara de combustión,
un expansor de émbolo y un depósito a presión. El compresor de
émbolo comprime el aire ambiente. La cámara de combustión quema el
aire comprimido y produce gases de escape. El expansor de émbolo
recibe los gases de escape procedentes de la cámara de combustión y
expande los gases de escape. El depósito a presión recibe y almacena
el aire comprimido procedente del compresor.
En una realización, un compresor de gerotores
comprende un gerotor interior y un gerotor exterior. El gerotor
interior y el gerotor exterior son accionados de modo que no se
tocan. Los gerotores pueden estar en voladizo o no en voladizo.
En otra realización, un expansor de gerotores
comprende un gerotor interior y un gerotor exterior. El gerotor
interior y el gerotor exterior son accionados de modo que no se
tocan. Los gerotores pueden estar en voladizo o no en voladizo.
El motor tiene muchas aplicaciones motrices
móviles posibles incluyendo el uso en locomotoras, la industria
naval, tractores/remolques, autobuses y automóviles. El motor
también tiene muchas aplicaciones motrices fijas posibles
incluyendo, entre otras, generador de electricidad y potencia
motriz para equipo industrial.
Una ventaja técnica de la presente invención es
que el compresor y el expansor tienen movimiento rotatorio lo que
evita el coste, la complejidad, el peso y el tamaño asociados con
transformar el movimiento lineal de émbolos/cilindros
convencionales en movimiento rotatorio.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que el compresor y el expansor tienen una "relación de
reducción" alta, lo que significa que pueden funcionar
eficientemente tanto a velocidades altas como bajas.
Otra ventaja técnica más de la presente invención
es que el compresor y el expansor son dispositivos de
desplazamiento positivo, lo que les permite funcionar a velocidades
bajas en aplicaciones de potencia reducida.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que el compresor y el expansor de gerotores están equilibrados
perfectamente, lo que elimina prácticamente las vibraciones.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que un motor resultante es muy sensible y acelera rápidamente, muy
parecido a un motor Wankel, debido a su tamaño pequeño y peso
reducido.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que el compresor de gerotores es robusto, permitiendo que el agua
líquida sea pulverizada para refrigeración durante la
compresión.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que, en aplicaciones móviles, el expansor puede ser desacoplado
independientemente del tren de accionamiento, permitiendo el
frenado regenerativo haciendo funcionar el compresor a partir de la
energía cinética en el vehículo.
Otra ventaja técnica más de la presente invención
es que, en aplicaciones móviles, el compresor puede ser desacoplado
independientemente del tren de accionamiento, permitiendo que el
expansor dedique toda su potencia a acelerar el vehículo,
proporcionando al vehículo un incremento de potencia durante la
puesta en marcha.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que hay poca polución emitida debido al gran rendimiento de la
cámara de combustión tubular.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que la cámara de combustión tubular puede quemar casi cualquier
carburante.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que un motor de arranque eléctrico no es necesario porque el aire
comprimido almacenado puede ser usado para arrancar el motor.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que el motor es silencioso porque los gases salen del expansor a 1
atmósfera (101,325 kPa) aproximadamente. No debería ser necesario
un silenciador.
Otra ventaja técnica de presente invención es que
el lubricante del motor, tal como aceite, debería durar mucho
tiempo porque no hay fuga de productos quemados
incompletamente.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que hay muy pocas partes móviles, lo que debería permitir que el
motor sea muy fiable con una vida prolongada.
Otra ventaja técnica de la presente invención es
que el motor es extremadamente eficiente; se aproxima al ciclo
Erickson, un motor reversible que es eficiente termodinámicamente
(según Carnot).
Otras ventajas técnicas resultarán evidentes para
las personas de cualificación ordinaria en la técnica en vista de la
descripción detallada siguiente de realizaciones preferidas y de
los dibujos adjuntos.
Para una compresión más completa de la presente
invención, las necesidades satisfechas por ella y sus
características y ventajas, ahora se hace referencia a las
descripciones siguientes consideradas en relación con los dibujos
adjuntos, en los que:
la Figura 1 representa un esquema de bloques de
un motor de ciclo Brayton casi isotérmico;
la Figura 2 representa un esquema de un motor de
ciclo Brayton casi isotérmico realizado en un sistema de
transporte;
las Figuras 3a-3l ilustran el
funcionamiento de un compresor de gerotores según una realización de
la presente invención;
la Figura 4 representa un corte transversal
esquemático de un compresor de gerotores según una realización de la
presente invención;
la Figura 5 es un esquema de un compresor de
gerotores no en voladizo según una realización de la presente
invención;
las Figuras 6a-6g representan
varias vistas en corte del compresor de gerotores no en voladizo de
la Figura 5;
la Figura 7 es un esquema de un compresor de
gerotores no en voladizo según otra realización de la presente
invención;
la Figura 8 representa un esquema de un
regenerador de rueda giratoria;
la Figura 9 representa un corte transversal
esquemático de una cámara de combustión tubular cerámica;
la Figura 10 es un gráfico de perfiles de
temperaturas medidas a lo largo del eje de una cámara de combustión
tubular;
la Figura 11 es un gráfico de la concentración de
NO_{x} en función de la relación de equivalencia;
\newpage
las Figuras 12a y 12b muestran las dimensiones
aproximadas del compresor y el expansor según una realización de la
presente invención para un motor de 100 kW;
la Figura 13 muestra las dimensiones aproximadas
de un intercambiador de calor; y
la Figura 14 muestra las dimensiones aproximadas
de los depósitos de aire comprimido usados para el frenado
regenerativo.
Refiriéndose a la Figura 1, se describe un
esquema de bloques general del motor 100 de ciclo Brayton casi
isotérmico. El aire ambiente 102 es recibido y comprimido en el
compresor 106 y después es calentado a contracorriente en el
regenerador 108 usando la energía térmica procedente de los gases
de escape. En la cámara 112 de combustión, el carburante 110 es
introducido dentro del aire precalentado y es encendido. Los gases
de combustión a presión alta circulan al interior del expansor 114
donde es producido el trabajo W_{salida}.
Después de que el aire se expande en el expansor
114, el aire caliente circula a través del regenerador 108,
precalentando el aire que circula desde el compresor 106 a la
cámara 112 de combustión. El aire sale del regenerador 108 como gas
116 de escape.
Para hacer mínimas las exigencias de trabajo para
el compresor 106, agua líquida atomizada 104 puede ser pulverizada
dentro del aire ambiente 102, refrigerando el aire ambiente 102
durante la compresión en el compresor 106. La temperatura de salida
del compresor 106 es casi igual que la temperatura de entrada, así
que se considera que la compresión es "casi isotérmica".
La Figura 2 representa un esquema de un motor de
ciclo Brayton casi isotérmico realizado en un sistema de
transporte. El funcionamiento del motor 200 será descrito durante
el estado permanente, el frenado y la puesta en marcha.
Durante el funcionamiento en estado permanente,
niebla 104 de agua es pulverizada dentro del aire ambiente 102 del
compresor 106. Esto produce que la temperatura del aire de salida
sea casi igual que la temperatura del aire de entrada, haciendo que
la compresión sea "casi isotérmica".
Para conseguir los beneficios del compresor casi
isotérmico, puede ser necesario que el agua sea atomizada. En una
realización, el agua es atomizada tan finamente que se vaporiza
completamente durante los pocos milisegundos que permanece en el
compresor.
Agua sin sal será inyectada preferiblemente
dentro del compresor de modo que no haya depósitos de sal en el
expansor o en el intercambiador de calor. El agua sin sal es
considerablemente más barata que el carburante, así que hay los
beneficios económicos de ahorrar carburante por medio de la
inyección de agua. Sin embargo, puede haber algunas limitaciones
logísticas para obtener agua sin sal en todas partes. En otra
realización, podría usarse agua corriente del grifo. En esta
realización, agua en exceso es inyectada dentro del compresor. La
salida del compresor haría contacto con un eliminador de niebla
para eliminar cualquier agua en exceso. Esta agua en exceso tendrá
una concentración de sal mayor que la del agua inicial porque mucha
agua se evapora en el compresor.
El compresor 106 comprime el aire ambiente a una
presión alta. El aire ambiente puede ser comprimido a una presión
de unas 10 atmósferas (1.013, 25 kPa). También pueden ser usadas
otras presiones para el aire comprimido.
El compresor 106 incluye el dispositivo 238 de
volumen muerto variable que consta de un émbolo pequeño 239 dentro
de un cilindro. La posición del émbolo dentro del cilindro es
dispuesta por un actuador (no mostrado) tal como un servomotor
eléctrico. Como se representa en la figura, si el émbolo 239 es
situado a la derecha, aumenta el volumen muerto 237 en la cámara
109. Cuando el émbolo principal 107 se mueve hacia arriba, el
volumen muerto extra impide que la presión se haga alta.
Inversamente, cuando el émbolo pequeño 239 es situado a la
izquierda, ello reduce el volumen muerto 237 en la cámara 109.
Cuando el émbolo principal 107 se mueve hacia arriba, el volumen
muerto pequeño permite que la presión se haga alta. Regular la
relación de compresión de esta manera permite que la potencia de
salida del motor sea ajustada sin producir irreversibilidades
significativas.
En otra realización, el compresor 106 es un
compresor de gerotores. Tal compresor será descrito con más detalle
a continuación.
Las Figuras 3a y 3b representan los elementos
básicos del compresor 300 de gerotores. Refiriéndose a la Figura 3a,
el compresor 300 de gerotores comprende el gerotor interior 302 y
el gerotor exterior 304. El gerotor interior 302 tiene un diente
menos que el gerotor exterior 304, produciendo una pluralidad de
huecos tal como el hueco 306. El gerotor exterior 304 también gira
más rápidamente que el gerotor interior 302.
Refiriéndose a la Figura 3b, el compresor de
gerotores incluye la placa 308 de válvula. La placa 308 de válvula
tiene al menos dos aberturas: al menos una entrada 312 de gas y al
menos una salida 310 de gas. En la Figura 3b sólo se muestran dos
aberturas; debería comprenderse que la forma y el tamaño de las
aberturas pueden ser cambiados para hacer óptimos el rendimiento y
el funcionamiento del compresor.
Mientras los gerotores 302 y 304 giran, el hueco
306 se abre, aspirando gas, tal como aire, a través de la entrada
312 de la placa 308 de válvula. Una vez que el hueco 306 ha
alcanzado su volumen completo, la placa 308 de válvula sella el
hueco 306, atrapando el gas. Mientras los gerotores 302 y 304
continúan girando, el volumen del hueco 306 disminuye, comprimiendo
el gas atrapado. Finalmente, el gas comprimido es movido a la
salida 310 de la placa 308 de válvula y es expulsado. Este proceso
es continuo y ocurre en una pluralidad de huecos formados entre los
gerotores 302 y 304, como se representa en las Figuras
3c-3l.
La Figura 4 es un corte transversal esquemático
del compresor 400 de gerotores. El gerotor interior 402 está en
voladizo (o sea, tiene un saliente de soporte extendido desde su
base) y está soportado por los cojinetes 404 del gerotor interior.
El gerotor exterior 406 también está en voladizo y está soportado
por los cojinetes 408 del gerotor exterior. Los dientes de los
gerotores 402 y 406 tienen una tolerancia muy pequeña para impedir
la fuga de los gases, pero no hacen contacto entre sí para evitar
problemas de lubricación y desgaste.
Los gerotores 402 y 406 son accionados por el
primer engranaje 410 y el segundo engranaje 412. El primer engranaje
410 y el segundo engranaje 412 tienen preferiblemente la misma
relación que los gerotores 402 y 406. El primer engranaje 410 y el
segundo engranaje 412 accionan los gerotores 402 y 406 tal que los
gerotores 402 y 406 se mueven entre sí sin contacto. Una ventaja de
este movimiento relativo es que no hay necesidad de lubricar los
gerotores 402 y 406. En cambio, los engranajes 410 y 412 son
lubricados, lo que es considerado generalmente más fácil. Esta
lubricación será tratada con más detalle a continuación.
El gas entra en el compresor 400 de gerotores por
la entrada 422 de gas. El gas comprimido sale del compresor de
gerotores por la salida 424.
En una realización, los gerotores 402 y 406
pueden estar construidos de material cerámico y no precisarían
refrigeración. Un inconveniente de usar material cerámico es el
coste elevado del material. Por tanto, en otra realización pueden
usarse metales. Para impedir daños en el metal, el metal puede ser
enfriado por el refrigerante 414 que puede ser hecho circular. Como
todos los gerotores giran, es necesario hacer circular el
refrigerante 414 a través de los gerotores usando los anillos
deslizantes 416 y 420.
En otra realización, es posible un sistema
híbrido en el que el núcleo está fabricado de metal refrigerado y
el exterior está revestido con un material cerámico aislante que
reduce las pérdidas de calor al refrigerante 414.
El primer engranaje 410 y el segundo engranaje
412 pueden ser lubricados con un lubricante adecuado tal como
aceite. Para impedir que los gases entren en el lubricante, puede
emplearse la selladura frontal 418. La selladura frontal 418 puede
incluir un anillo de grafito cargado por resorte que gira contra
una superficie muy pulida. La rotación relativa entre el gerotor
interior 402 y el gerotor exterior 406 es pequeña, así que la
selladura frontal 418 no debería experimentar un desgaste
significativo.
Si es necesario, el lubricante usado para
lubricar el primer engranaje 410 y el segundo engranaje 412 puede
ser hecho circular usando anillos deslizantes (no mostrados) que
pueden ser similares a los usados para el refrigerante 414.
En realizaciones alternativas, el gerotor
interior 402 y el gerotor exterior 406 pueden estar soportados sin
voladizos. Refiriéndose a la Figura 5, se proporciona una vista
lateral del compresor 500 de gerotores no en voladizo. En el
compresor de gerotores no en voladizo, el gerotor interior 508 y el
gerotor exterior 506 están soportados en sus extremos,
respectivamente. Por tanto, no hay voladizo.
En la Figura 5, las barras fijas no rotatorias
502 y 526 están situadas en medio del compresor 500 de gerotores.
El "recodo" 504 define dos ejes, el gerotor exterior 506 gira
alrededor de un eje y el gerotor interior 508 gira alrededor del
otro eje. La barra fija 526 está unida a la placa 510 de válvula
que está conectada al tubo 512 de presión alta. El tubo 512 de
presión alta está unido a la envoltura 514.
El árbol rotatorio 516 está acoplado al gerotor
exterior 506. El engranaje exterior 518 está unido al gerotor
exterior 506 que acciona el engranaje interior 520 que está
acoplado al gerotor interior 508. Los engranajes interior y
exterior 520 y 518 permiten que los gerotores interior y exterior
508 y 506 giren sin tocarse, eliminando así la necesidad de
lubricante en las superficies de gerotores. Los engranajes 518 y
520 pueden ser lubricados por aceite. La selladura frontal 522 se
desplaza sobre una cara circular lisa rebajada dentro de la
superficie del gerotor interior 508. La selladura rotatoria 524
sella contra el árbol central 526.
El gas a presión baja entra por el agujero 511 de
entrada (véanse las Figuras 6c y 6d) en la placa 510 de válvula. El
gas a presión baja se comprime en los gerotores, como se describió
antes, y es extraído como gas a presión alta por la abertura 590 de
escape.
El anillo deslizante 528 suministra aceite
lubricante y agua refrigerante, que pueden ser distribuidos a los
gerotores interior y exterior 508 y 506 a través de canales
interiores (no mostrados) en el gerotor exterior 506, las barras
502 y 526 y el recodo 504. Los anillos deslizantes 530 permiten que
los fluidos sean distribuidos al gerotor interior 508.
\newpage
En las Figuras 6a-6g se muestran
varias vistas en corte del compresor 500 de gerotores no en
voladizos.
En una realización alternativa mostrada en la
Figura 7, la envoltura ha sido eliminada. En esta realización, el
gerotor exterior 702 es fijo y el gerotor interior 704 gira
accionado por la placa 706 de aleta rotatoria. Cuando el gerotor
interior 704 gira, los engranajes 708 y 710 causan que gire en
movimiento orbital.
Una persona de cualificación ordinaria en la
técnica reconocerá que, aunque las realizaciones del compresor de
gerotores y del compresor de gerotores no en voladizos son
descritas anteriormente como compresores, funcionan igualmente bien
como expansores. Cuando se usan como expansores, su funcionamiento
es invertido. Por ejemplo, en un expansor, los gerotores giran en
sentido contrario y el gas entra en el expansor a una presión alta,
realiza trabajo (o sea, se expande) y es extraído como gas a
presión baja.
Refiriéndose nuevamente a la Figura 2, el
compresor 106 puede ser accionado por unos medios de accionamiento,
tal como la correa 204, a través del embrague 202 de compresor de
una manera que es conocida en la técnica.
El aire comprimido procedente del compresor 106
circula a través del intercambiador de calor o regenerador 108 donde
es precalentado. El aire comprimido es calentado a una temperatura
nominal de unos 1.039 K.
Para ahorrar peso y reducir costes, el
intercambiador 108 de calor pude ser dimensionado para manejar la
carga calorífica asociada con el viaje por autopista a velocidad
constante (normalmente, potencia de salida de unos 15 hp = 11.185 W
para un automóvil). El compresor 106 y el expansor 114 tienen
capacidad para funcionar a potencias de salida mucho mayores (por
ejemplo, unos 150 hp = 111.850 W) con fines de aceleración. El
motor como un todo es menos eficiente durante estos incrementos
bruscos de potencia pero, como los incrementos bruscos de potencia
son usualmente sólo una porción pequeña del ciclo operativo, su
efecto sobre el rendimiento global del sistema debería ser
mínimo.
El intercambiador 108 de calor puede ser un
intercambiador de calor a contracorriente. El intercambiador 108 de
calor puede ser un regenerador de rueda giratoria, un ejemplo del
cual es mostrado en la Figura 8. La rueda giratoria 800 puede tener
una malla porosa 805 de metal, material cerámico o material
similar, a través de la cual circulan los gases. El separador fijo
810 permite que el gas caliente 815 sea separado del gas frío 820.
Cuando el gas caliente 815 circula a través de la malla porosa 805,
calienta la malla 805. Cuando la rueda giratoria 800 gira, la malla
805, que es calentada, hace contacto con el gas frío 820, causando
el gas frío se caliente. Mientras la rueda giratoria 800 continúa
girando, la malla 805, ahora enfriada, hace contacto nuevamente con
el gas caliente 815 donde es calentada nuevamente.
El aire comprimido precalentado sale del
intercambiador 108 de calor y, cuando la válvula 232 de entrada está
abierta, circula a la cámara 112 de combustión donde carburante 110
es añadido y la mezcla de aire/carburante es encendida por el
encendedor 218.
La cámara 112 de combustión puede ser una cámara
de combustión tubular. El concepto general de la cámara de
combustión tubular, que es conocido por las personas de
cualificación ordinaria en la técnica, fue desarrollado por el
Profesor Stuart Churchill de la Universidad de Pennsylvania.
Refiriéndose a la Figura 9, se proporciona un corte transversal
esquemático de la cámara de combustión tubular 900. La cámara de
combustión tubular 900 incluye la pared 910 de cámara de
combustión. La pared de cámara de combustión puede ser de material
cerámico, lo que permite que la temperatura dentro de la cámara de
combustión tubular 900 alcance unos 2.200 K, lo que asegura la
combustión completa de la mezcla de aire/carburante. También pueden
usarse otros materiales adecuados tal como metal resistente a la
temperatura elevada.
En funcionamiento, la mezcla de aire/carburante
912 entra en la cámara 900 de combustión por la entrada 902 y es
calentada por la pared 910 de la cámara de combustión mediante
radiación y convección. Una vez que el gas alcanza la temperatura
de ignición, el frente 908 de llama es iniciado. Durante la puesta
en marcha, el frente 908 de llama puede ser iniciado por un
encendedor tal como una bujía (no mostrada). Cuando la cámara de
combustión tubular 900 está fabricada de material cerámico, el
frente 908 de llama es tan caliente que todo el carburante es
encendido completamente, no hay hidrocarburos sin quemar que salgan
de la cámara de combustión tubular 900 de material cerámico. La
mezcla de aire/carburante quemada sale de la cámara 900 de
combustión como gases 914 de escape por la salida 904.
La Figura 10 muestra perfiles de temperaturas
medidas a lo largo del eje de la cámara de combustión tubular 900.
Hay siete perfiles posibles de temperaturas en estado permanente.
Mediante la investigación de Stuart Churchill, todos los siete
fueron predichos por simulaciones de ordenador y posteriormente
todos los siete fueron determinados experimentalmente.
Las altas temperaturas en la cámara de combustión
tubular causa que monóxido de carbono sea formado inicialmente. Como
hay una abundancia de aire en exceso, sin embargo, cuando los gases
se enfrían, es formado dióxido de carbono. Por tanto, es posible
hacer funcionar el motor con una concentración de monóxido de
carbono de 0,5 ppm (partes por millón) aproximadamente.
\newpage
Las cámaras de combustión tubulares tienen varias
ventajas respecto a los quemadores convencionales. Por ejemplo, los
quemadores convencionales usan la retromezcla deliberada para
precalentar la mezcla de aire/carburante a su temperatura de
ignición. Desgraciadamente, la retromezcla favorece la formación de
NO_{x} porque incrementa el tiempo de permanencia del gas. En
contraste, una cámara de combustión tubular no tiene retromezcla, el
gas fluye a través de la cámara de combustión tubular de una manera
de flujo tipo émbolo. El tiempo de permanencia es tan pequeño (unos
7 ms) que es posible hacer funcionar la cámara de combustión
tubular con formación muy baja de NO_{x}.
La Figura 11 muestra que en relaciones de
equivalencia menores que 0,6, la concentración de NO_{x} es sólo
de 2 ppm aproximadamente. La relación \Phi de equivalencia es
definida como el carburante real añadido comparado con la adición
estequiométrica requerida de carburante. Usando aire a temperatura
ambiente como alimentación, con una relación de equivalencia de 0,6,
la temperatura de salida de la cámara de combustión tubular es
1.300 K aproximadamente.
Con relaciones de equivalencia mayores, la
temperatura de combustión aumenta, lo que incrementa el rendimiento
del motor. Sin embargo, esto también incrementa la producción de
NO_{x}. Así, en otra realización, un convertidor catalítico es
usado para reducir la cantidad de NO_{x}. Agentes reductores
posibles incluyen, entre otros, amoniaco, urea y carburante. El
consumo típico de amoniaco líquido puede ser unos 2 ml/h durante la
conducción en autopista.
La cámara de combustión tubular fue diseñada
principalmente para producción fija de potencia bajo la hipótesis
de que no experimentaría muchos ciclos de arranque/parada. Antes de
la puesta en marcha, el material cerámico está frío; debe ser
calentado antes del uso. El material cerámico puede ser envuelto
con un elemento calefactor por resistencia (no mostrado) para
precalentar el material cerámico antes de que el carburante sea
introducido. También pueden ser usados otros dispositivos y técnicas
adecuados de precalentamiento.
La cámara de combustión tubular puede ser
colocada dentro de un cilindro tal que hay un espacio anular entre
la cámara de combustión tubular y el cilindro. El espacio anular
puede ser llenado con un material absorbente. El material absorbente
puede absorber hidrógeno y, en el proceso, desprender calor. Este
sirve para precalentar la cámara de combustión tubular.
El espacio anular es un vacío y puede ser llenado
con placas muy delgadas (0,025 mm aproximadamente) de níquel en
capas múltiples. En una realización, son usadas 100 capas. Las
capas múltiples muy pulidas de níquel son un mal conductor y
mantendrán el calor debido al funcionamiento durante un tiempo
significativo. Por tanto, si el motor es hecho funcionar
frecuentemente (por ejemplo, diariamente), la cámara de combustión
tubular debería mantener algún calor procedente de ese
funcionamiento.
Refiriéndose nuevamente a la Figura 2, el
encendedor 218 puede ser una bujía convencional. El encendedor 218
es una bujía de "cañón sobre carril". Esta bujía de cañón
sobre carril emite una "chispa de encendido" bajando por el
centro de la cámara 112 de combustión para encender la mezcla de
aire/carburante durante la puesta en marcha.
La magnitud, la temporización y la duración del
encendido que proporciona el encendedor 218 pueden variar. El
encendedor 218 sólo precisa ser encendido una vez para iniciar el
frente de llama. Una vez que la mezcla de aire/carburante es
encendida inicialmente, la mezcla de aire/carburante añadida
sostiene el frente de llama, eliminando la necesidad de encendidos
adicionales desde el encendedor 218. Para incrementar la relación
de reducción, que es definida como la velocidad máxima de combustión
dividida por la velocidad mínima de combustión, el encendedor 218
continúa encendiendo después de la puesta en marcha inicial. En el
caso del expansor de émbolo, la temporización puede coincidir con
las expansiones periódicas de los émbolos. En el caso del expansor
de gerotores, el encendido puede ser continuo.
Después de la combustión, el gas caliente a
presión alta circula a través del expansor 114 que produce potencia
en el eje. El expansor 114 puede comprender el manguito 220 y el
tapón 222 que serán tratados con más detalle a continuación.
Al principio de la expansión, la presión es
constante (por ejemplo, unas 10 atmósferas = 1.013 kPa) porque la
válvula 232 de entrada está abierta. Cuando la válvula 232 de
entrada se cierra, la expansión continúa adiabáticamente, enfriando
así el gas mientras se produce trabajo. El manguito cerámico 220 y
el tapón cerámico 222 pueden ser usados para aislar los gases
respecto a la pared 236, que es enfriada. El tapón cerámico 222 no
tiene contacto deslizante con la pared 236 así que no es necesario
proporcionar lubricación. Tampoco es necesario tener en cuenta la
dilatación térmica de el tapón 222 y la pared 236. El manguito
cerámico 220 no precisa ser unido a la pared 236, permitiendo que
un huelgo pequeño esté situado entre el manguito 220 y la pared 236,
previendo así la dilatación térmica diferente del material cerámico
y del material de pared. Como los gases circulan libremente entre
el manguito cerámico 220 y la pared 236, el manguito cerámico no
precisa resistir una diferencia de presiones a través de su
pared.
El expansor 114 puede incluir el dispositivo 240
de volumen muerto variable. El dispositivo 240 de volumen muerto
variable funciona de modo similar que el dispositivo 238 de volumen
muerto variable descrito anteriormente en conjunción con el
compresor 106.
El expansor 114 puede ser un expansor de
gerotores. El expansor de gerotores funciona exactamente igual que
el compresor de gerotores, antes descrito, excepto en que funciona
inversamente. Por ejemplo, el gas a presión alta entra por la
lumbrera pequeña 312 en la Figura 3b y sale por la lumbrera grande
310. Cuando el expansor se calienta, aumentarán las dimensiones de
sus componentes. Esto puede hacerse mínimo enfriando los
componentes. Para hacer mínimas las pérdidas caloríficas al
refrigerante, los gerotores podrían estar revestidos con un
material cerámico aislante.
En el expansor 114 mostrado en la Figura 2, el
manguito cerámico 220 y el tapón cerámico 222 pueden ser eliminados
a favor de un émbolo y un cilindro metálico tradicionales, pero
habrá mayor pérdida calorífica a las paredes. Un émbolo y un
cilindro cerámicos pueden ser usados en lugar de los metálicos.
También pueden ser usados otros diseños de
expansor adecuados tal como un expansor Wankel.
Como se muestra en la Figura 2, el expansor 114
acciona el embrague 208 de expansor que acciona la transmisión 216
y el eje impulsor 206, y finalmente se conecta a unos medios
propulsores, tal como las ruedas, para mover un vehículo. Además, la
potencia para hacer funcionar el compresor 106 es suministrada a
través de la correa 204 u otro mecanismo impulsor adecuado.
Cuando la expansión está completa, la válvula 234
de escape es abierta, permitiendo que los gases salgan del expansor
114. Los gases que salen del expansor 114 están calientes y
circulan a través del intercambiador 108 de calor, donde
precalientan el gas entrante, y son descargados finalmente a la
atmósfera como gases 116 de escape.
El par del motor puede ser regulado de varios
modos, incluyendo el estrangulamiento y la relación variable de
compresión. El método de estrangulamiento es similar a la manera en
la que son controlados los motores de ciclo Otto. El motor tiene
una relación fija de compresión pero, como la entrada de aire es
ahogada, la entrada de compresor está en un vacío. Como el
compresor empieza desde un vacío, la presión máxima obtenida por el
compresor es menor, lo que reduce el par motor de salida de motor.
Debido a las irreversibilidades asociadas con el estrangulador
(válvula estranguladora), este método no favorece el rendimiento
energético, sin embargo, es muy sencillo de realizar.
La cantidad de carburante añadida por carrera
puede ser variada. Más carburante aumenta la temperatura, lo que
incrementa la presión, lo que incrementa el trabajo por carrera. La
desventaja de este método es que funcionar con un par motor
reducido significa que la temperatura del motor es más baja, lo que
reduce el rendimiento.
El método de relación variable de compresión
cambia la relación de compresión tanto del compresor como del
expansor. En el caso del compresor/expansor de gerotores, la
compresión variable puede ser conseguida variando la forma de las
aberturas de las placas de válvulas. Una relación baja de
compresión es conseguida aumentando la lumbrera de descarga del
compresor de gerotores y la lumbrera de entrada del expansor de
gerotores. Inversamente, una relación alta de compresión puede ser
conseguida reduciendo la lumbrera de descarga del compresor de
gerotores y la lumbrera de entrada del expansor de gerotores.
Mecanismos para efectuar esto son descritos en la Solicitud de
Patente de EE.UU. nº de serie 09/126.325, de Holtzapple y otros,
titulada "Sistema y componentes de acondicionamiento de aire de
evaporación con compresión de vapor", presentada el 31 de julio
de 1.998.
Con relaciones de compresión más bajas, el motor
produce menos par motor y con relaciones de compresión más altas,
el motor produce más par motor. A diferencia de los ciclos Brayton
convencionales, el rendimiento energético del motor de ciclo Brayton
casi isotérmico no depende de la relación de compresión, así que
este es un modo muy eficiente de variar el par de salida del
motor.
En el caso del compresor/expansor de émbolo, una
relación variable de compresión puede ser conseguida usando los
dispositivos 238 y 240 de volumen muerto variable tanto en el
compresor 106 como el expansor 114. Incrementar el volumen muerto
del compresor 106 reduce la presión de salida, lo que reduce el par
del motor. Inversamente, reducir el volumen muerto del compresor 106
incrementa la presión de salida, lo que aumenta el par del motor.
Cuando la presión del compresor 106 es baja, el expansor 114
necesita una relación más baja de expansión, así que es empleado
más volumen muerto. Cuando la presión del compresor 106 es alta, el
expansor 114 necesita una relación más alta de expansión, así que
es usado menos volumen muerto.
El sistema puede emplear el frenado regenerativo.
Refiriéndose a la Figura 2, una realización usa las válvulas 210,
211 y 212, el depósito 214 a presión y los embragues 208 y 202 que
pueden ser cualquier embrague adecuado conocido en la técnica. El
depósito 214 a presión puede tener muchas formas posibles tales
como formas esféricas y cilíndricas. Puede estar compuesto por
materiales metálicos o materiales compuestos tal como fibra de
grafito incrustada en polímero. Puede tener cualquier tamaño
adecuado.
Durante el funcionamiento en estado permanente,
la válvula 212 es cerrada y las válvulas 210 y 211 están abiertas,
permitiendo que aire comprimido vaya directamente desde el
compresor 106 a la cámara 112 de combustión. Durante el frenado, el
embrague 208 de expansor es desembragado pero el embrague 202 de
compresor permanece embragado. La válvula 211 es cerrada mientras
que las válvulas 210 y 212 permanecen abiertas, permitiendo que el
aire descargado desde el compresor 106 sea almacenado en el
depósito 214 a presión. Durante el frenado normal, la energía
cinética del vehículo es almacenada como aire comprimido en el
depósito 214 a presión, que puede ser recuperado para uso posterior.
En el caso de paradas rápidas, los frenos de fricción (no
mostrados), que son conocidos en la técnica, pueden ser aplicados,
disipando la energía cinética del vehículo como calor.
\newpage
Cuando el vehículo se pone en marcha desde una
parada, el embrague 202 de compresor es desembragado y el embrague
208 de expansor es embragado. La válvula 210 es cerrada mientras
que las válvulas 211 y 212 permanecen abiertas. El aire a presión
alta almacenado en el depósito 214 a presión circula a través del
intercambiador 108 de calor a contracorriente donde es
precalentado, entra en la cámara 112 de combustión, circula a través
del expansor 114 y sale a través del intercambiador 108 de calor a
contracorriente. Durante la puesta en marcha, la energía almacenada
como gas comprimido es liberada, permitiendo que el vehículo
acelere. Como la carga de compresor es suprimida durante la puesta
en marcha, toda la potencia en el eje procedente del expansor 114
puede ser suministrada al eje impulsor. Esto puede proporcionar un
incremento de potencia significativo (por ejemplo, el 30%
aproximadamente).
Aire a presión alta está almacenado en el
depósito 214 a presión, así que puede no ser necesario usar
potencia externa para arrancar el motor. Durante la puesta en
marcha, tanto el embrague 202 de compresor como el embrague 208 de
expansor son desembragados. Las válvulas 211 y 212 están abiertas y
la válvula 210 es cerrada. Una vez que la cámara 112 de combustión
está caliente y el expansor 114 está en velocidad, las válvulas y
los embragues estarían dispuestos para el funcionamiento en estado
permanente.
El depósito 214 a presión puede no estar provisto
y una fuente externa de potencia es usada para arrancar el
motor.
El motor tiene muchas aplicaciones posibles. Por
ejemplo, el motor puede ser usado en locomotoras. Debido al gran
consumo de energía de las locomotoras, todas las características de
rendimiento energético (frenado regenerativo, intercambiador de
calor a contracorriente, inyección de agua, control de relación
variable de compresión) están justificadas. El depósito de aire
comprimido puede ser un vagón de depósito de presión alta situado
próximo detrás de la locomotora. Los estudios económicos muestran
que una tren que hace más de cinco paradas diarias puede justificar
el gasto de tal depósito de aire.
En la industria naval, los barcos y buques no
precisan frenado regenerativo. Sin embargo, otras características
de rendimiento energético (intercambiador de calor a
contracorriente, inyección de agua, control de relación variable de
compresión) pueden estar justificadas.
El motor puede ser usado con tractores/remolques.
Debido al gran consumo de energía de los tractores/remolques, todas
las características de rendimiento energético (frenado
regenerativo, intercambiador de calor a contracorriente, inyección
de agua, control de relación variable de compresión) pueden estar
justificadas. El depósito de aire comprimido puede estar situado
debajo del remolque.
El motor podría ser usado en autobuses. Debido al
gran consumo de energía de los autobuses, todas las características
de rendimiento energético (frenado regenerativo, intercambiador de
calor a contracorriente, inyección de agua, control de relación
variable de compresión) pueden estar justificadas. El depósito de
aire comprimido puede estar situado debajo del autobús. Debido a sus
paradas frecuentes, el mantenimiento del freno de fricción es uno de
los gastos mayores para autobuses urbanos; el sistema de frenado
regenerativo reduciría drásticamente gasto.
En automóviles, el espacio está muy solicitado y
la seguridad es una gran preocupación. Algunos diseñadores de
automóviles podrían resistirse a poner depósitos de aire a presión
alta en el vehículo, así que el frenado regenerativo podría no ser
incluido en automóviles. Sin embargo, otras características de
rendimiento energético (intercambiador de calor a contracorriente,
inyección de agua) podrían ser usadas sin mucha penalización. Por
sencillez, el control del motor puede ser conseguido usando
estrangulamiento mejor que relación variable de compresión.
El motor de ciclo Brayton casi isotérmico también
puede ser usado en aplicaciones motrices fijas tales como
generación de electricidad o hacer funcionar maquinaria industrial,
tales como bombas, compresores, máquinas sopladoras, etc. En este
caso, pueden ser usadas todas las características de rendimiento
energético distintas que el frenado regenerativo, tales como
intercambiador de calor a contracorriente, inyección de agua y
control de relación variable de compresión.
Para facilitar una comprensión más completa de la
invención, un Ejemplo es proporcionado a continuación. Sin embargo,
el alcance de la invención no está limitado a las realizaciones
especificadas descritas en este Ejemplo, que es sólo para fines de
ilustración.
La Tabla 1 siguiente resume los resultados de un
análisis de rendimiento de una realización del motor. Fueron
considerados tres intercambiadores de calor a contracorriente: de
acero inoxidable, de metal hiperaleado y de material cerámico.
Fueron consideradas dos temperaturas de aproximación (50 K y 100
K), ambas de las cuales son obtenidas fácilmente. Asimismo, fueron
considerados dos rendimientos de compresor/expansor: 0,7 y 0,8.
(Nota: el rendimiento del compresor es calculado como la potencia
reversible teórica necesaria, suponiendo vaporización perfecta del
agua, dividida por la potencia real necesaria. El rendimiento de
expansor es calculado como la producción real de potencia dividida
por la potencia reversible teórica producida por un expansor
adiabático). Dependiendo de las hipótesis, los rendimientos del
motor varían de 0,44 a 0,64.
Las Figuras 12a y 12b muestran las dimensiones
aproximadas del compresor y del expansor de gerotores según
realizaciones de la presente invención, respectivamente, para un
motor de 100 kW en dos velocidades de rotación: 3.000 rpm y 10.000
rpm. Debería observarse que, en ambas velocidades, las dimensiones
son muy reducidas.
La Figura 13 muestra las dimensiones aproximadas
del intercambiador de calor a contracorriente. En un caso, el
intercambiador de calor está dimensionado para transferir el calor
para el motor funcionando con carga plena (100 kW). Aquí, se supone
que el motor será controlado usando el método de relación variable
de compresión. Con esta estrategia de control, con una velocidad de
rotación dada, el flujo de aire a través del motor es igual con
independencia del par motor de salida; así que el intercambiador de
calor debe ser dimensionado para la potencia máxima de salida. En
otro caso, el motor debería ser regulado por estrangulador para
reducir la potencia del motor. Esto reduce el flujo másico a través
del motor lo que reduce la magnitud de la transferencia calorífica
a contracorriente. La Figura 13 muestra las dimensiones
correspondientes al flujo másico regulado por estrangulador
requerido para producir 10 kW de potencia.
La Figura 14 muestra las dimensiones aproximadas
de los depósitos de aire comprimido usados para frenado
regenerativo. Estas dimensiones son para una masa de vehículo de
1.364 kg. Se muestran dos opciones de frenado regenerativo: 72.4
km/h a 0 km/h y 96,6 km/h a 0 km/h. Como el frenado a velocidad alta
es menos común, la velocidad más baja sería suficiente. En un
concepto, los depósitos de aire están unidos como una balsa de
madera que estaría situada debajo del coche. Potencialmente, estos
depósitos podrían ser una parte integral de la estructura del
automóvil. Alternativamente, el aire comprimido podría ser
almacenado en cilindros o esferas.
El compresor casi isotérmico requiere sólo 1,4%
más potencia que un compresor isotérmico verdadero, así que se
aproxima mucho a un compresor isotérmico. Requiere 22% menos
energía que un compresor adiabático, así que sus ahorros de energía
son sustanciales. Debido a las exigencias energéticas menores del
compresor, el motor de ciclo Brayton casi isotérmico usa 22% menos
carburante que un motor de ciclo Brayton tradicional con
regenerador. Conseguir este rendimiento energético requiere unos
dos litros de agua por litro de carburante pero, como el motor es
unas tres veces más eficiente que los motores de ciclo Otto, la
cantidad total de fluidos que debe ser transportada en el vehículo
es casi igual que la que transportan actualmente los vehículos
convencionales.
El motor de ciclo Brayton casi isotérmico ofrece
una alternativa a los otros métodos de motores. Promete
características de polución y rendimiento típicas de células de
combustible pero, debido a su sencillez, el coste financiero
debería ser comparable al de los motores Otto y Diesel
convencionales.
Aunque la invención ha sido descrita con relación
a realizaciones y ejemplos preferidos, los expertos en la técnica
comprenderán que otras variaciones y modificaciones de las
realizaciones preferidas antes descritas pueden ser efectuadas sin
apartarse del alcance de la invención. Otras realizaciones serán
evidentes para los expertos en la técnica a partir de una
consideración de la memoria descriptiva o la práctica de la
invención descrita aquí. Se pretende que la memoria descriptiva sea
considerada como ejemplar solamente, con el alcance verdadero de la
invención siendo indicado por las reivindicaciones siguientes.
Claims (14)
1. Un compresor de gerotores que comprende:
un gerotor interior;
un gerotor exterior; y
un mecanismo de engranajes sumergido en un
lubricante, en el que dicho gerotor interior y dicho gerotor
exterior son accionados de modo que dicho gerotor interior y dicho
gerotor exterior no se tocan.
2. El compresor de gerotores de la reivindicación
1, en el que dicho gerotor interior es accionado por un primer
engranaje y dicho gerotor exterior es accionado por un segundo
engranaje.
3. El compresor de gerotores de la reivindicación
1, comprendiendo además:
una caja de engranajes para dicho mecanismo de
engranajes; y
una selladura para aislar dicho lubricante dentro
de dicha caja de engranajes.
4. El compresor de gerotores de la reivindicación
1, en el que dichos gerotores están en voladizo.
5. El compresor de gerotores de la reivindicación
1, en el que dichos gerotores no están en voladizo.
6. El compresor de gerotores de la reivindicación
1, en el que dicho compresor de gerotores es un compresor de
gerotores de flujo axial.
7. El compresor de gerotores de la reivindicación
4, comprendiendo además:
una placa de válvula situada adyacente a un
extremo de dicho gerotor exterior; y
una barra central fija conectada a dicha placa de
válvula.
8. Un expansor de gerotores que comprende:
un gerotor interior;
un gerotor exterior; y
un mecanismo de engranajes sumergido en un
lubricante, en el que dicho gerotor interior y dicho gerotor
exterior son accionados de modo que dicho gerotor interior y dicho
gerotor exterior no se tocan.
9. El expansor de gerotores de la reivindicación
8, en el que dicho gerotor interior es accionado por un primer
engranaje y dicho gerotor exterior es accionado por un segundo
engranaje.
10. El expansor de gerotores de la reivindicación
8, comprendiendo además:
una caja de engranajes para dicho mecanismo de
engranajes; y
una selladura para aislar dicho lubricante dentro
de dicha caja de engranajes.
11. El expansor de gerotores de la reivindicación
8, en el que dichos gerotores están en voladizo.
12. El expansor de gerotores de la reivindicación
8, en el que dichos gerotores no están en voladizo.
13. El expansor de gerotores de la reivindicación
8, en el que dicho expansor de gerotores es un expansor de
gerotores de flujo axial.
\newpage
14. El expansor de gerotores de la reivindicación
12, comprendiendo además:
una placa de válvula situada adyacente a un
extremo de dicho gerotor exterior; y
una barra central fija conectada a dicho placa de
válvula.
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