ES2206583T3 - Rotor. - Google Patents
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Abstract
UN ROTOR (18) UTILIZABLE CON UN GENERADOR O REACTOR DE FLUJO HIDRAULICO, ESTANDO CONCEBIDO EL ROTOR PARA GIRAR EN TORNO A UN EJE CENTRAL (19) Y TENIENDO UNA SUPERFICIE QUE DEFINE UNA TRAYECTORIA DE FLUIDO ARQUEADA PARA EL FLUJO HIDRAULICO EN TORNO AL EJE CENTRAL EN TORNO AL CUAL PUEDE GIRAR EL ROTOR, DONDE LA SUPERFICIE TIENE LA CONFIGURACION DE UNA CURVA LOGARITMICA SUSTANCIALMENTE CONFORME A LA PROGRESION MATEMATICA CONOCIDA POR EL NOMBRE DE SECCION AUREA O PROGRESION DE FIBONACCI .
Description
Rotor.
La presente invención se refiere a un rotor que
está destinado a inducir flujo de fluido y/o a ser influido por el
flujo de fluido y que puede tener relevancia en bombas para inducir
flujo de fluido y generadores de par que son capaces de responder al
flujo de fluido tales como las turbinas.
En general, los dispositivos que son influidos
por el flujo de fluido en la producción de par o que pueden inducir,
alternativamente, flujo de fluido, utilizan un rotor que es
soportado rotativamente en una carcasa con el fin de reaccionar al
flujo de fluido o generar este último. Tales rotores comprenden, en
las formas más sencillas, un juego de álabes radiales montados con
una placa de soporte o un juego de palas de hélice o de turbina
soportadas por un árbol. Otra forma de rotor es descrita en
US3082695. La dificultad principal de las disposiciones anteriores
ha sido, sin embargo, la turbulencia creada dentro del flujo de
fluido, lo que reduce la eficiencia y, en circunstancias extremas,
en el caso de líquidos, puede dar lugar a cavitación, lo que no sólo
reduce la eficiencia operacional de la bomba, sino que además puede
dar lugar a ineficiencias e influencias destructivas sobre la
estructura del rotor y la carcasa de soporte y por lo tanto puede
resultar también en desgaste y ruido importantes.
Es un objeto de esta invención proporcionar un
rotor que pueda reaccionar a/o inducir flujo de fluido con el fin de
reducir el grado de turbulencia extraña que se ejerce sobre el
fluido a su paso a través del rotor con la pérdida de energía
resultante. Con el fin de lograr esto, las superficies del rotor
están destinadas a proporcionar un trayecto de fluido que se adapta
generalmente a la curva de una configuración logarítmica conformada
sustancialmente según la Sección Dorada.
Todos los fluidos, cuando se mueven bajo las
fuerzas de la naturaleza, tienden a desplazarse en espirales o
vórtices. Estas espirales o vórtices satisfacen generalmente una
progresión logarítmica matemática conocida como la Sección Dorada o
Progresión de Fibonacci. La invención permite a los fluidos moverse
sobre las superficies del rotor en su camino naturalmente preferido,
reduciendo así las ineficiencias creadas por turbulencia y fricción
que se encuentran normalmente en aparatos usados comúnmente para
generadores de flujo y de par que son capaces de responder al flujo
de fluido y reduciendo por tanto la probabilidad de desgaste.
Por consiguiente, la invención consiste en un
rotor para usar con un generador o reactor de flujo de fluido,
estando destinado dicho rotor a girar alrededor de un eje central y
teniendo una superficie que define un trayecto de fluido arqueado
para que fluya el fluido alrededor del eje central alrededor del
cual es capaz de girar el rotor, en el que la superficie tiene la
configuración de una curva logarítmica que se adapta sustancialmente
a la Sección Dorada.
De acuerdo con un rasgo preferido de la
invención, la curvatura de la superficie es transversal al eje
central.
De acuerdo con otro rasgo preferido de la
invención, la curvatura de la superficie puede estar en una
dirección paralela al eje central.
De acuerdo con otro rasgo preferido de la
invención, la curvatura de la superficie es a la vez transversal al
eje central y paralela a la dirección del eje central para definir
una superficie tridimensional que concuerda con la Sección
Dorada.
De acuerdo con otro rasgo preferido de la
invención el trayecto de fluido tiene una configuración en espiral.
En particular, la configuración toma la forma de una hélice o
voluta.
De acuerdo con otro rasgo preferido de la
invención, el trayecto de fluido comprende un conducto. De acuerdo
con otro rasgo preferido de la invención el área en sección
transversal del conducto varía logarítmicamente en concordancia
sustancial con la Sección Dorada.
De acuerdo con otro rasgo preferido de la
invención, el trayecto de fluido tiene la configuración que
concuerda con la configuración interna de una concha del filo
moluscos, clase gasterópodos o cefalópodos. De acuerdo con formas
particulares de la invención la superficie concuerda con la
configuración interna de conchas seleccionadas de los géneros
volútidos, argonauta, nautilo, conidios o turbinideos.
De acuerdo con otro rasgo preferido de la
invención, el trayecto de fluido tiene la configuración que
concuerda con la configuración externa de una concha del filo
moluscos, clase gasterópodos o cefalópodos. De acuerdo con formas
particulares de la invención la superficie concuerda con la
configuración externa de conchas seleccionadas de los géneros
volútidos, argonauta, nautilo, conidios o turbinideos.
De acuerdo con otro rasgo preferido de la
invención, el rotor está adaptado para ser sometido a un flujo de
fluido sobre dicha superficie para inducir una rotación del rotor
alrededor del eje central. De acuerdo con un rasgo alternativo
preferido de la invención el rotor comprende un rodete que está
adaptado para ser arrastrado con el fin de girar alrededor de su eje
central para inducir flujo de fluido sobre la superficie.
Una realización de la invención comprende un
reactor de flujo de fluido que tiene un rotor que se monta
rotativamente y está adaptado para ser sometido a un flujo de fluido
en el que el rotor es de la forma descrita anteriormente. El fluido
puede comprender un líquido o un gas y en este último caso puede
comprender aire.
Otra realización de la invención comprende un
generador de flujo de fluido que presenta un rotor al que se le hace
girar por un medio de arrastre con el fin de generar dicho flujo de
fluido, y el rotor toma la forma de un rotor como se ha descrito
anteriormente. El fluido puede comprender un líquido o un gas y en
este último caso puede comprender aire.
De acuerdo con una realización particular, la
invención consiste en una bomba comprendiendo un cuerpo que define
una cámara; dicha cámara tiene un eje central, una salida formada en
la pared de la cámara, y una abertura formada en la pared que es
concéntrica con el eje central; un rotor soportado rotativamente en
la cámara para girar alrededor de dicho eje central; un árbol de
arrastre concéntrico al eje central está adaptado para ser
arrastrado por un árbol de arrastre; teniendo dicho rotor una
subcámara que presenta una entrada que es concéntrica al eje central
y que es recibida en la abertura y teniendo una salida que se dirige
sustancialmente en sentido tangencial o circunferencial; teniendo
la superficie definida por la cara interior de la subcámara un
perfil sensiblemente en espiral entre la entrada y salida en el que
la curvatura de la superficie tiene las características de una curva
logarítmica que coincide sustancialmente con la Sección Dorada.
De acuerdo con un rasgo preferido, la abertura
está dirigida sustancialmente en relación opuesta a la dirección de
rotación.
De acuerdo con un rasgo preferido, la abertura
está dirigida sustancialmente en la dirección de rotación.
De acuerdo con un rasgo preferido, la superficie
comprende un conducto.
De acuerdo con otro rasgo preferido del rasgo
anterior, la sección transversal del conducto aumenta generalmente
entre la entrada y la salida donde la variación en sección
transversal del conducto varía logarítmicamente en concordancia
sustancial con la Sección Dorada.
De acuerdo con un rasgo preferido de la
realización, la subcámara del rotor tiene la configuración del
interior de conchas del filo moluscos; clases gasterópodos o
cefalópodos. En ejemplos particulares de la realización, la
superficie tiene la configuración del interior de conchas
seleccionadas de los géneros volútidos, conidios, turbinideos,
argonauta, o nautilo.
De acuerdo con otro rasgo preferido, la cámara es
de una configuración generalmente esférica o elipsoidal, donde la
curvatura de la cara interna de la cámara entre la abertura y la
salida concuerda con una curva logarítmica que presenta
sustancialmente las características de la Sección Dorada.
La invención será comprendida más perfectamente a
la vista de la siguiente descripción de varias realizaciones
específicas. Se hace la descripción con referencia al dibujo que se
acompaña, del que:
la figura 1 ilustra la forma de la Sección
Dorada;
la figura 2 es una vista isométrica general de la
bomba de acuerdo con la primera realización;
la figura 3 es una vista en planta invertida de
la porción superior del cuerpo de la bomba de la primera realización
con el rotor en posición; y
la figura 4 es una vista en sección transversal
a lo largo de la línea 4-4 de la figura 3;
la figura 5 es una vista en sección esquemática
de la segunda realización;
la figura 6 es una vista en sección esquemática
de una variación de la segunda realización;
la figura 7 es una vista de extremo del rotor de
la segunda realización;
la figura 8 es un alzado lateral del rotor de la
figura 7;
la figura 9 es un alzado lateral en sección del
rotor de las figuras 7 y 8;
la figura 10 es una ilustración esquemática de un
rotor de acuerdo con la tercera realización;
la figura 11 es una vista en planta de un rotor
de acuerdo con la cuarta realización;
la figura 12 es una vista esquemática de una
bomba de acuerdo con la quinta realización;
la figura 13 es una vista en sección de la quinta
realización mostrada en la figura 12;
la figura 14 es una vista de extremo del rotor de
la quinta realización mostrada en las figuras 12 y 13;
la figura 15 es una vista esquemática de un rotor
de acuerdo con la sexta realización;
la figura 16 es una vista esquemática de un rotor
de acuerdo con la sexta realización; y
la figura 17 es una vista esquemática en sección
de la séptima realización de la invención.
Cada una de las realizaciones están dirigidas a
un rotor que se puede utilizar para generar flujo de fluido como en
el caso de una bomba o que puede responder al flujo de fluido para
producir un par como en el caso de una turbina o motor.
Como se ha dicho anteriormente, todos los fluidos
cuando se mueven bajo la influencia de las fuerzas de la naturaleza,
tienden a moverse en espirales o vórtices. Estas espirales o
vórtices cumplen generalmente una progresión matemática conocida
como la Sección Dorada o la Progresión de Fibonacci.
Cada una de las realizaciones sirve para permitir
a los fluidos moverse en su modo naturalmente preferido, reduciendo
así las ineficiencias creadas por turbulencia y fricción que se
encuentra normalmente en aparatos usados comúnmente para inducir
flujo de fluido y en generadores de par que son capaces de responder
al flujo de fluido. Las tecnologías anteriormente desarrolladas se
han ceñido generalmente menos a las tendencias naturales del flujo
de fluido.
Los rotores de cada una de las realizaciones aquí
descritas son diseñados generalmente en todos los aspectos de
acuerdo con la Sección Dorada y por lo tanto una característica de
cada una de las realizaciones es que el rotor proporciona un
trayecto de fluido de configuración es espiral y que concuerda al
menos generalmente con las características de la Sección Dorada. Las
características de la Sección Dorada están ilustradas en la figura
1 que representa el despliegue de la curva en espiral de acuerdo con
la Sección Dorada. Al desplegarse la espiral el orden de crecimiento
del radio de la curva que se mide en radios equiangulares (por
ejemplo, E, F, G, H, I y J) es constante. Esto puede ilustrarse por
la representación triangular de cada radio entre cada secuencia que
corresponde a la fórmula a:b=b:a+b que concuerda con la razón de 5:8
y que es consistente a través de la curva.
Una característica de cada una de las
realizaciones es que la curvatura de las superficies que forman el
rotor toma una forma bidimensional o tridimensional y que concuerda
sustancialmente con las características de la Sección Dorada y que
cualquier variación en el área en sección transversal del trayecto
de fluido concuerda también sustancialmente con las características
de la Sección Dorada. Igualmente, se ha comprobado que las
características de la Sección Dorada se encuentran en la naturaleza
bajo la forma de las configuraciones externa e interna de conchas
del filo moluscos, clase gasterópodos y cefalópodos, y es una
característica común de por lo menos algunas de las realizaciones en
las que el trayecto de fluido definido por el rotor corresponde
generalmente a la configuración externa o interna de conchas de uno
o más de los géneros del filo moluscos, clases gasterópodos y
cefalópodos.
Se ha comprobado que una característica del flujo
de fluido es que, cuando se hace pasar a un flujo de fluido a través
de un trayecto que tiene una curvatura sensiblemente coincidente con
la de la Sección Dorada, el flujo de fluido sobre las superficies es
prácticamente no turbulento y por lo tanto presenta una tendencia
reducida a cavitar. En consecuencia, el flujo de fluido sobre la
superficie es más eficiente que el encontrado en los casos
anteriores en los que el trayecto no coincide sustancialmente con el
de la Sección Dorada. Como resultado del grado reducido de
turbulencia que se induce en el fluido a su paso a través de tal
trayecto, los rotores de acuerdo con las diversas realizaciones
pueden usarse para conducir fluido con menos desgaste y con mayor
eficiencia que la que era posible anteriormente con los rotores
convencionales de características dimensionales equivalentes.
La primera realización que se muestra en las
figuras 2, 3 y 4 comprende una bomba que se puede utilizar para
entregar fluido a alta presión desde la salida y se anticipa que un
uso particular sería como una "bomba de chorro" que se puede
usar en la propulsión de vehículos transportados en el agua.
La bomba de acuerdo con la primera realización
comprende un cuerpo 11 que está formado por dos mitades
sensiblemente idénticas 12 y 13 cada una de las cuales está provista
de una pestaña 14 y 15 en sus bordes en contacto que se pueden
sujetar entre sí por cualquier medio apropiado. El cuerpo define una
porción principal que forma una cámara cerrada 16 que es
generalmente circular en planta, pero de una sección diametral
sensiblemente elíptica con un conducto de salida extendido
lateralmente 17. La cámara acomoda un rotor 18 soportado por un
árbol de arrastre 19 que es coincidente con el eje central de la
cámara 16 y que es soportado por una carcasa de cojinete apropiada
(no representada) mostrada en una mitad 12 del cuerpo 11. El rotor
18 tiene la configuración interna y externa de una concha del filo
moluscos, clase cefalópodos, género nautilo pero sin los tabiques
internos o septos que están normalmente presentes en la naturaleza.
La cara axial del rotor opuesta al árbol de arrastre 19 está
provista de una abertura de entrada 21 que es definida por una
pestaña anular 22 que rodea a la abertura 21. La pared anular 22 es
recibida concéntricamente dentro de una abertura 23 prevista en la
pared de la otra mitad 13 del cuerpo 11 opuesta al árbol de
arrastre. La abertura 23 de la pared de la carcasa es concéntrica
con eje central de la cámara y está asociada con un conducto de
entrada 24 en el que es recibida perfectamente la pestaña anular 22
del rotor.
La salida 25 del rotor es definida por una
abertura que se dirige en general tangencialmente al eje central y
cuya cara es generalmente paralela con un eje radial de la cámara
16. La subcámara interna proporcionada por el interior del rotor
comprende un conducto de una configuración generalmente en espiral
y de sección creciente entre la entrada y la salida en la que la
variación en sección transversal concuerda sustancialmente con la
fórmula de la Sección Dorada al igual que lo hace la curvatura de la
superficie del conducto.
Durante el uso se hace girar al rotor de manera
que la abertura que define la salida se dirija frente a la dirección
de desplazamiento y los bordes de la abertura 24 definen el borde
posterior del rotor.
Como resultado de pruebas y ensayos preliminares
se ha comprobado con el uso que una bomba de acuerdo con la primera
realización es capaz de generar de forma muy eficiente una elevada
cadencia de flujo de líquido desde la salida 17 con mínima
cavitación y a una cadencia de rotación relativamente baja. En
consecuencia, se estima que el rotor podrá conducir fluidos a mayor
velocidad con menos turbulencia y cavitación de lo que sería
normalmente de esperar de las bombas convencionales de una capacidad
equivalente. Dado que el grado de cavitación que se produce es
sensiblemente menor que el que sería de esperar de una bomba
convencional de dimensiones equivalentes funcionando a la misma
velocidad y por tanto se anticipa que esto dará lugar a una erosión
y desgaste reducidos de los componentes de la bomba y en particular
del rotor. Adicionalmente, se considera que la naturaleza expansible
de la sección transversal de la subcámara del rotor entre la entrada
y la salida reducirá la probabilidad de que materia extraña atasque
o estrangule el paso a través del rotor lo que sucede muy
frecuentemente con las bombas convencionales.
De acuerdo con una variación de la primera
realización, se hace girar al rotor para que la salida 25 esté
dirigida en la dirección de rotación.
De acuerdo con otra variación de la primera
realización, los tabiques internos o vueltas que existen en la
naturaleza en la concha del filo moluscos, clase cefalópodos,
género nautilo además de los septos a los que se ha hecho referencia
anteriormente, no necesitan estar presentes y en consecuencia la
configuración interna de la superficie del rotor estará
sustancialmente en concordancia con la forma externa de una concha
del filo moluscos, clase cefalópodos, género nautilo.
La segunda realización mostrada en la figura 5
comprende también una bomba. La bomba comprende un cuerpo tubular
111 que soporta en rotación a un rotor 118 que toma generalmente la
forma de una concha del filo moluscos, clase gasterópodos, género
volútidos como se muestra en las figuras 7, 8 y 9 donde el extremo
interior de la concha está seccionado como se muestra en la figura 7
para constituir una entrada 121 en el interior de la concha. La
boca de la concha sirve de salida 125 para el rotor 118. La entrada
121 está asociada con un soporte de cojinete apropiado 126 que está
previsto dentro del cuerpo 111 por lo que el rotor es soportado del
cuerpo 111 por el soporte de forma que el rotor sea rotativo dentro
del cuerpo alrededor de su eje central que es sensiblemente
coincidente con el eje central del cuerpo. El soporte comprende un
primer tabique 127 que se extiende a través del cuerpo y está
provisto de una abertura central 123 que está en alineamiento con la
entrada 121 del rotor y que está rodeada por el soporte de cojinete
126 para el rotor. Además, el rotor es soportado en su otro extremo
por un husillo 119 que es soportado rotativamente por un segundo
tabique 128 previsto dentro del cuerpo que está espaciado del primer
tabique 126. Un medio de arrastre apropiado, (no representado) está
conectado al soporte de cojinete 126 del rotor 118 para producir la
rotación del rotor de forma que la salida esté dirigida en relación
opuesta a la dirección de rotación. El segundo tabique 128 está
provisto de un juego de aberturas 129 para permitir el flujo de
fluido a través del mismo.
Una variante de la segunda realización está
representada en la figura 6 en la que paredes laterales del cuerpo
111 están curvadas de manera que la sección transversal del cuerpo
111 disminuya en la dirección de la salida 125 del cuerpo y donde
tal variación de sección transversal concuerda sustancialmente con
la Sección Dorada.
De acuerdo con una variante de ambas formas de la
segunda realización, se hace girar al rotor para que la salida 125
se oriente en la dirección de rotación.
Como disposición de soporte alternativa para
ambas formas de la segunda realización, el rotor puede ser soportado
por un árbol que está soportado rotativamente por la carcasa.
De acuerdo con otra variante de ambas formas de
la segunda realización, los tabiques internos o vueltas que existen
en la naturaleza en la concha del filo moluscos, clase gasterópodos,
género volútidos no necesitan estar presentes y en consecuencia la
configuración interna de la superficie del rotor será de
concordancia sustancial con la forma externa de una concha del filo
moluscos, clase gasterópodos, género volútidos.
La tercera realización de la invención que se
ilustra en la figura 10 comprende un rotor 218 que tiene un solo
álabe 230 que presenta una configuración helicoidal de acuerdo con
la de la Sección Dorada y que es soportada por un árbol central 219.
El rotor 218 de acuerdo con la realización puede localizarse dentro
de un pasillo de fluido (no mostrado) entre una entrada y salida y
sometido a un flujo de fluido entre la entrada y la salida y como
resultado de tal flujo de fluido se hará girar al rotor para generar
un par en el árbol. De forma similar, si se hace girar al rotor por
aplicación de un par al árbol de soporte 219, se generará entonces
un flujo de fluido como resultado de tal rotación. La conformidad
sustancial de la curvatura de la superficie del rotor con la Sección
Dorada dará lugar a una eficiencia mejorada del rotor.
La cuarta realización de la invención, como se
muestra en la figura 11, es similar a la primera realización con la
excepción de que el rotor 318 comprende una pluralidad de álabes 330
que son de una forma similar al álabe de la primera realización que
se montan sobre un solo árbol 319 donde los álabes 330 están
montados en el árbol 319 para estar equiangularmente espaciados
alrededor del eje central del árbol.
La quinta realización está ilustrada en las
figuras 12, 13 y 14 y es una variación de la segunda realización en
la que el rotor 418 es soportado dentro de una carcasa sensiblemente
cilíndrica 411 y es soportado rotativamente en un trayecto de
fluido. El rotor 418 tiene en general una configuración interna
similar a la del filo moluscos, clase gasterópodos, género cono o
conidas (es decir, concha de cono) y tiene un álabe en espiral 430
que es de la forma de una espiral cónica como se ilustra en las
figuras 6, 7 y 8 que define un conducto cuya superficie concuerda
generalmente con la Sección Dorada y que define un conducto que
aumenta en sección transversal generalmente de acuerdo con la
Sección Dorada. En una forma, el rotor puede ser arrastrado para
girar de manera que la salida esté en relación opuesta con la
dirección de rotación. Alternativamente, el rotor puede ser
arrastrado para que la abertura esté dirigida en la dirección de
rotación.
La figura 15 ilustra una sexta realización de la
invención que no duplica la configuración interna de una concha del
filo moluscos. El rotor de la realización comprende una entrada
generalmente cónica 521 que presenta una entrada convergente que
comunica en su extremo interior con una salida cónica 525 que
proporciona una salida divergente. Tanto la superficie interna de la
entrada 521 como la salida 525 están provistas de uno o más álabes
en espiral 530 que tienen sensiblemente las características de la
Sección Dorada. Se produce así la contracción de la entrada 521 y
la expansión de la salida 525.
La figura 16 ilustra una séptima realización que
es una variante de la realización anterior en la que la entrada 621
y la salida 625 del rotor están interconectadas por una zona
cilíndrica 632 que es de configuración generalmente cilíndrica y que
acomoda un juego de álabes helicoidales coaxiales, angularmente
equidistantes 634, cada uno de los cuales se adapta sustancialmente
a las características de la Sección Dorada y que sirven para influir
adicionalmente en el flujo de fluido entre la entrada y la salida.
Para mejorar más el flujo de fluido a través de la entrada 621 y
desde la salida 625, la cara interior de la entrada 621 y la cara
interior de la salida 625 está provista de una pluralidad de álabes
en espiral 630 que tienen también una curvatura adaptada a la de la
Sección Dorada.
La séptima realización de la invención, como se
muestra en la figura 17, es una variación de la primera realización
y comprende también una bomba que tiene un rotor 718 soportado
dentro de una carcasa 713. El rotor 718 tiene una configuración
interna que corresponde generalmente a la configuración del filo
moluscos, clase gasterópodos, género turbinídeos y está provisto de
una entrada que comprende una abertura 721 prevista en el extremo
interior o vértice de la concha en cuya posición el conducto
formado dentro de la concha es del diámetro más reducido. La salida
725 del rotor comprende la boca de la concha. El rotor se ve
obligado a girar alrededor de su eje central de forma que la salida
725 siga la rotación. La carcasa 713 tiene una entrada 723 que
comunica con la entrada 721 del rotor y una salida 717 que comunica
con la salida 725 del rotor. Se ha comprobado que como resultado de
la rotación del rotor 718, donde la salida 725 define el borde
posterior se induce un flujo de fluido desde la entrada 721 a la
salida 725 y que el flujo de fluido a través del rotor es
sensiblemente no turbulento incluso a altas velocidades de
revolución. Para mejorar más el flujo de fluido a través de la
carcasa, desde la salida 725 del rotor la cara interior de la
carcasa 713 puede estar provista en la región de la salida 717 de
una pluralidad de álabes en espiral que tienen también una
curvatura sensiblemente adaptada a la de la Sección Dorada.
De acuerdo con una variante de la séptima
realización, el rotor puede se arrastrado para que la salida 725 se
dirija en la dirección de rotación del rotor.
Otra realización de la invención, que puede tomar
una variedad de formas, implica un rotor que tiene una superficie
externa que presenta una curvatura adaptada generalmente a la de la
Sección Dorada. El rotor puede tener la configuración externa de
conchas del filo moluscos, clases gasterópodos o cefalópodos.
Ejemplos particulares de los rotores tienen la configuración
correspondiente a la forma externa de las conchas de los géneros
volútidos, conidios y turbinídeos. Se ha comprobado que cuando se
monta tales rotores de conformidad sustancial de las composiciones
mostradas y descritas en relación con la primera, segunda, quinta y
séptima realizaciones pero cuando se dirige el flujo de fluido sobre
la superficie externa, puede conseguirse las ventajas a las que se
ha hecho referencia más arriba.
Otra realización de la invención comprende una
bomba centrífuga algo convencional con una variación en el rotor
para que se adapte a las exigencias de la invención. La variación
consiste en formar los álabes del rotor de forma que tengan una
curvatura que se adapte generalmente a las características de la
Sección Dorada. Tal curvatura puede ser bidimensional o
tridimensional con el fin de que el rotor se adapte a las exigencias
existentes de una bomba convencional. En consecuencia, se puede
conseguir al menos parcialmente algunas de las ventajas de la
invención reemplazando el rotor convencional de una bomba existente
por un rotor de acuerdo con la realización.
Una característica común de cada una de las
realizaciones descritas más arriba es que pueden usarse como un
rotor al que se le puede hacer girar mecánicamente para proporcionar
una bomba con vistas a inducir flujo de fluido de una manera no
turbulenta entre una entrada y una salida o alternativamente como
un rotor de una turbina o medio de fuerza motriz análogo para
producir un par y que permite el paso de fluido entre la entrada y
la salida de una manera sensiblemente no turbulenta, más eficiente
que la permitida con bombas o turbinas convencionales de capacidad
equivalente.
Es una característica de la invención que el
rotor generalmente descrito con relación a la invención, según se ha
descrito en relación con cada una de la realizaciones, puede operar
efectivamente en cámaras que tienen tanto pequeñas como grandes
tolerancias y separaciones entre la cámara en la que es recibido el
rotor y se ha comprobado que en su uso con una bomba el rotor no
precisa acomodarse dentro de una cámara. A este respecto un rotor de
la forma descrita en relación con la primera, segunda, cuarta,
quinta y séptima realizaciones puede ser usado sin una cámara al ser
soportado en el cuerpo de fluido dentro del cual hay que suministrar
fluido y teniendo su entrada conectada a la fuente de fluido, en el
que la rotación del rotor dentro del cuerpo de fluido hará que sea
bombeado fluido desde la fuente.
Además, una característica de la invención es que
el rotor de la invención y cada una de las realizaciones pueden
usarse con formas gaseosas líquidas o pastosas de agente de
fluido.
Otra característica de la invención es que el
flujo de fluido sobre la superficie del rotor da lugar a fuerzas de
fricción y de impacto sensiblemente más pequeñas que actúan sobre la
superficie y el rotor. Como resultado de esto y la turbulencia
reducida que es creada por el rotor, se genera, y por tanto se
imparte al fluido menos calor y ruido como resultado de la acción
del rotor. Además, el rotor precisa menos energía para efectuar
cadencias de flujo similares a las bombas convencionales. Esto
quiere decir que cuando se usa el rotor en una bomba puede ser
arrastrado por un motor de arrastre más pequeño y/o a velocidad
inferior. Sin embargo, debido a la naturaleza de la superficie del
rotor es más efectivo a altas velocidades que los rotores
convencionales debido a la fricción y probabilidad de cavitación
reducidas.
En el caso de la primera, segunda, cuarta y
séptima realizaciones, la entrada proporciona la holgura mínima para
el fluido que penetra en el rotor y en consecuencia todos los
materiales que pueden penetrar en la entrada podrán pasar a través
del conducto previsto a través del rotor, lo que reduce la
posibilidad de que se atasque el rotor.
El rotor de la invención tiene aplicación para
ser usado en bombas, turbinas, y motores impulsados por fluido y
puede usarse ventajosamente en cualquier aplicación propuesta, al
menos debido al flujo de fluido mejorado, fricción reducida, y
ganancia de calor reducida cuando se usa en una bomba y pérdida de
calor cuando se usa como turbina.
Claims (33)
1. Rotor (18) para usar con un generador o
reactor de flujo de fluido, estando destinado dicho rotor a girar
alrededor de un eje central y teniendo una superficie que define un
trayecto de fluido arqueado para que fluya el fluido alrededor del
eje central alrededor del cual es capaz de girar el rotor,
caracterizado porque la superficie tiene la configuración de
una curva logarítmica que se adapta sustancialmente a la Sección
Dorada.
2. Rotor según la reivindicación 1,
caracterizado porque la curvatura es transversal al eje
central.
3. Rotor según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, caracterizado porque la curvatura de la
superficie puede estar en una dirección paralela al eje central.
4. Rotor según la reivindicación 1,
caracterizado porque la curvatura de la superficie es a la
vez transversal al eje central y paralela a la dirección del eje
central para definir una superficie tridimensional que concuerda con
la Sección Dorada.
5. Rotor según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
trayecto de fluido tiene una configuración en espiral.
6. Rotor según la reivindicación 5,
caracterizado porque la configuración en espiral toma la
forma de una hélice o voluta.
7. Rotor según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
trayecto de fluido comprende un conducto.
8. Rotor según la reivindicación 7,
caracterizado porque el área en sección transversal del
conducto varía logarítmicamente en concordancia sustancial con la
Sección Dorada.
9. Rotor según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
trayecto de fluido tiene la configuración que concuerda generalmente
con la configuración interna de una concha del filo moluscos, clase
gasterópodos o cefalópodos.
10. Rotor según la reivindicación 9,
caracterizado porque la configuración de la superficie
concuerda generalmente con la configuración interna de una concha
seleccionada de los géneros volútidos, conidios o turbinideos.
11. Rotor según la reivindicación 9,
caracterizado porque la configuración de la superficie
concuerda generalmente con la configuración interna de conchas
seleccionadas de los géneros argonauta, o nautilo con los septos
internos eliminados.
12. Rotor según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque los tabiques internos que existen en las
conchas en la naturaleza están ausentes en el interior del
rotor.
13. Rotor según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la superficie
tiene una configuración adaptada generalmente a la configuración
externa de una concha del filo moluscos, clase gasterópodos o
cefalópodos.
14. Rotor según la reivindicación 13,
caracterizado porque la configuración de la superficie se
adapta generalmente a la configuración externa de una concha
seleccionada de los géneros volútidos, conidios o turbinídeos.
15. Rotor según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rotor
está adaptado para ser sometido a un flujo de fluido sobre dicha
superficie para inducir una rotación del rotor alrededor del eje
central.
16. Rotor según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rotor
comprende un rodete que está adaptado para ser arrastrado con el fin
de girar alrededor de su eje central para inducir flujo de fluido
sobre la superficie.
17. Reactor de flujo de fluido que comprende un
rotor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que
dicho rotor está montado rotativamente y está adaptado para ser
sometido a un flujo de fluido.
18. Reactor de flujo de fluido según la
reivindicación 17, caracterizado porque el fluido comprende
un líquido.
19. Reactor de flujo de fluido según la
reivindicación 17, caracterizado porque el fluido comprende
un gas.
20. Reactor de flujo de fluido según la
reivindicación 19, caracterizado porque el fluido comprende
aire.
21. Generador de flujo de fluido que comprende un
rotor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 y 16, en
el que se hace girar a dicho rotor por un medio de arrastre con el
fin de generar dicho flujo de fluido, y en el que el fluido
comprende un líquido.
22. Generador de flujo de fluido que comprende un
rotor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 y 16, en
el que se hace girar a dicho rotor por un medio de arrastre con el
fin de generar dicho flujo de fluido, y en el que el fluido
comprende un gas.
23. Generador de flujo de fluido según la
reivindicación 22, caracterizado porque el gas comprende
aire.
24. Bomba que comprende un cuerpo (11) que define
una cámara (16); teniendo dicha cámara un eje central, una salida
formada en la pared de la cámara, y una abertura (23) formada en la
pared que es concéntrica al eje central; un rotor (18) soportado
rotativamente en dicha cámara para girar alrededor de dicho eje
central; un árbol de arrastre (19) concéntrico al eje central que
está adaptado para ser arrastrado por un árbol de arrastre;
caracterizada porque dicho rotor tiene una subcámara que
presenta una entrada (21) que es concéntrica al eje central y que es
tangencial o circunferencial; caracterizada además porque la
superficie es definida por la cara interior de la subcámara que
tiene un perfil sensiblemente en espiral entre la entrada y la
salida, caracterizada también porque la curvatura de la
superficie tiene las características de una curva logarítmica que
coincide sustancialmente con la Sección Dorada.
25. Bomba según la reivindicación 24,
caracterizada porque la salida (25) del rotor está dirigida
en relación opuesta a la dirección de rotación.
26. Bomba según la reivindicación 24,
caracterizada porque la salida (25) del rotor está dirigida
en la dirección de rotación del rotor.
27. Bomba según una cualquiera de las
reivindicaciones 24 a 26, caracterizada porque la superficie
comprende un conducto.
28. Bomba según la reivindicación 27,
caracterizada porque la sección transversal del conducto
aumenta generalmente entre la entrada (21) y la salida (25) donde la
variación en sección transversal del conducto varía logarítmicamente
en concordancia sustancial con la Sección Dorada.
29. Bomba según una cualquiera de las
reivindicaciones 24 a 28, caracterizada porque la subcámara
del rotor (18) tiene generalmente la configuración del interior de
conchas del filo moluscos; clases gasterópodos o cefalópodos.
30. Bomba según la reivindicación 29,
caracterizada porque la superficie tiene la configuración
adaptada generalmente al interior de una concha seleccionada de los
géneros volútidos, conidios o turbinideos.
31. Bomba según la reivindicación 29,
caracterizada porque la superficie tiene la configuración
adaptada generalmente al interior de una concha seleccionada de los
géneros argonauta, o nautilo con los septos internos eliminados.
32. Bomba según la reivindicación 30 ó 31,
caracterizada porque los tabiques internos que existen en las
conchas de la naturaleza están ausentes del interior del rotor.
33. Bomba según una cualquiera de las
reivindicaciones 26 a 31, caracterizada porque la cámara (16)
es de una configuración generalmente esférica o elipsoidal, donde la
curvatura de la cara interna de la cámara entre la abertura (23) y
la salida (17) concuerda con una curva logarítmica que presenta
sustancialmente las características de la Sección Dorada.
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