ES2329857B1

ES2329857B1 - Motor termico rotativo.

Info

Publication number: ES2329857B1
Application number: ES200701113A
Authority: ES
Inventors: Nizar Arab Ben-Bouchta
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2010-09-07
Anticipated expiration: 2027-04-16
Also published as: ES2329857A1

Abstract

Motor térmico rotativo, que utiliza una cámara de expansión más grande que la cámara de admisión, proporcionando a los gases de escape un volumen mayor de expansión.

Se consigue así un aumento del par motor y el rendimiento, también un consumo de combustible y una tasa de contaminación bajos.

El motor está constituido por un rotor provisto de tres paletas dispuestas a 120º, la una de la otra, y de un cilindro con tres hendiduras, una de mayor volumen para expansión y escape, otra de admisión y la ultima de compresión. Las tapas laterales sellan de ambos lados el estator.

Description

Motor térmico rotativo.

Sector de la técnica

La presente invención se refiere en general a motores térmicos de combustión interna o de explosión y, en particular, a motores térmicos rotativos en los que se utilizan rotores en vez de los pistones de los motores convencionales.

Antecedentes de la invención

Siempre se ha sentido la necesidad de motores térmicos más potentes y de mayor rendimiento. Los motores rotativos son una importante alternativa a los motores convencionales de pistón, por ello desde hace mucho tiempo se han intentado perfeccionar estos motores como muestran las patentes US309734 y FR775412.

En la actualidad, el motor a pistón alternativo ha alcanzado un nivel de perfeccionamiento muy alto en rendimiento y fiabilidad. Pero su mayor inconveniente es que no hace uso pleno de la energía disponible en la expansión de los gases quemados. Las limitaciones en el tamaño del volumen disponible para la expansión de los gases durante la combustión han constituido un problema para hacer un uso pleno de la energía disponible en los motores
actuales.

Los motores de pistón alternativo constan de muchas piezas en movimiento: pistones, bielas; árbol de levas; cigüeñal; válvulas y muelles; distribución; piñones; correas o cadenas. Todo esto provoca vibraciones, ruidos y pérdida de energía a causa de la inercia y fricción de todas estas piezas. Los motores de pistón actuales tienen los inconvenientes siguientes: funcionamiento ruidoso, pérdida de energía en forma de calor, vibraciones, bajo rendimiento termodinámico, muy contaminantes, complejidad (muchas piezas), motores pesados (relación peso potencia).

Descripción de la invención

El objeto de la invención es un motor térmico rotativo donde se aprovecha al máximo la expansión y dilatación de los gases de escape y por consiguiente obtener un mejor rendimiento y ángulo motor, porque el volumen de la cámara de expansión es mayor que el volumen de la cámara de admisión.

Las ventajas de este tipo de motor son las siguientes: construcción ligera por incluir pocas piezas, unos costes de fabricación más bajos, un régimen de rotación más alto, un par motor alto, un consumo reducido, un nivel sonoro de funcionamiento muy bajo, un tamaño reducido, se trata de un motor menos contaminante, permite el funcionamiento con carburantes diversos y tiene un sistema de refrigeración simple.

Descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una sección transversal del motor en dos posiciones distintas de funcionamiento.

La figura 2 muestra las diversas etapas de un ciclo de funcionamiento.

La figura 3 muestra las paletas.

La figura 4 muestra una sección del rotor.

La figura 5 ilustra una sección del cilindro

Las figura 6 y la figura 7 muestra una sección trasversal de la tapa delantera y la tapa trasera.

La figura 8 ilustra el diagrama de un ciclo teórico de funcionamiento, además se puede apreciar el rendimiento térmico del motor.

Descripción de una realización preferida

El motor consta de un rotor (10), tres paletas (2, 2' y 2''), un cilindro o corona (12) y dos tapas laterales. La corona es un cilindro en cuyo interior gira el rotor concéntrico. En un ciclo de funcionamiento, entre la posición 1 y la posición 2, la pared interna de la corona esta rebajada por un cilindro excéntrico formando la cámara (11), de expulsión de los gases de escape, entre el rotor y las paletas (2) y (9).

Entre la posición 2 y la posición 3: la pared interna del cilindro esta rebajada por un cilindro excéntrico menor que el primero formando la cámara de admisión (6) con el rotor y las paletas (2' y 2'').

Entre la posición 3 y la posición 1: la pared interior esta rebajada por un cilindro concéntrico, ligeramente mayor al diámetro del rotor, formando la cámara de compresión y explosión (4) con el rotor y las paletas (2' y 2).

En la posición 1 esta alojada la bujía de encendido (1) sellando por su base la cámara de compresión/explosión. La superficie interna del cilindro es la superficie de evolución de las cabezas de todas las paletas, en funcionamiento la fuerza centrifuga mantiene las cabezas de las paletas en continuo contacto con la superficie interna del cilindro. La fuerza centrifuga que ejercen las paletas se equilibra con unas contrapesas opuestas para minimizar la fricción).

A ambos lados de la posición 2 hay unos orificios, lumbreras, alargados comunicando respectivamente los interiores de las cámaras (11) y (6) con el exterior. El de la cámara (11) es el de escape, mientras que el de la cámara (6) es el de admisión. El sellado de las cámaras se consigue empleando unos segmentos en la cabeza de cada paleta, y unos aros circulares en las ranuras de las tapas laterales.

El rotor tiene la forma de un cilindro con tres hendiduras dispuestas a 120º en cuyo interior se desplazan arriba y abajo tres paletas, que en su recorrido forman las cámaras variables necesarias para efectuar los cuatro tiempos.

A continuación se describe el funcionamiento de un motor rotativo. El sentido de giro es el contrario del sentido horario. Cuando la paleta (2) se encuentra en la posición 1, la paleta (2'') se encuentra en la posición 2 y la paleta (2') se encuentra en la posición 3. Entre cada posición y la siguiente hay 120º. La cámara (4) está delimitada por el volumen formado por las superficies de la palas (2') y (2), el rotor, la superficie del cilindro y las tapas laterales. Por su parte, la cámara (11) es el volumen formado por las superficies de la palas (2 y 2''), el rotor junto con la superficie del cilindro más las tapas laterales. La cámara (6) es el volumen formado por las superficies de la palas (2'' y 2') el rotor unida a la superficie del cilindro y las tapas laterales. La cámara (11) es donde se produce la explosión/expansión por una cara de la pala y la evacuación de los gases de escape por la otra. La cámara (6) es donde se produce la admisión del aire o mezcla aire combustible por una cara de la pala y compresión por la otra. La cámara (4) es donde se produce la explosión por una cara y la compresión por la otra.

Según se muestra en la figura 1.B, el rotor gira en sentido contrario al sentido horario. En la cámara (4) los gases están comprimidos a la relación de compresión del carburante elegido. Justo cuando la paleta (2') llega a la posición 3, la bujía (1) produce una chispa provocando la detonación de los gases y el aumento brusco de presión dentro de la cámara (4), lo que causa un empuje sobre la paleta (2) haciendo girar el rotor. En la cámara (11) los gases ya expandidos son barridos hacia la lumbrera de escape por la paleta (2) en sus recorrido hacia la posición 2.

En la cámara (6) la paleta (2'') ha terminado de expulsar los gases de escape y esta en posición neutra. La paleta (2') ha terminado de comprimir los gases en la cámara (4) por una cara y por la otra ha terminado de aspirar aire u mezcla aire/combustibles a través del orificio de admisión.

De acuerdo con los que se muestra en la figura 1.B, la paleta (2) esta a la mitad de su recorrido motriz siendo empujada por una cara por la expansión de los gases de la explosión y expulsando por el orificio de escape los gases resultantes de explosión anterior. La paleta (2'') a la mitad de su recorrido esta comprimiendo los gases aspirados por la paleta (5), y por la otra cara aspirando aire o mezcla por el orificio de admisión. La paleta (5) por la cara anterior esta sellando la cámara (4) y por la cara posterior sellando la cámara de compresión (6). Asimismo se observa que el rotor esta a 120º de su posición anterior, mostrada en la figura 1.A y el ciclo vuelve a reproducirse. A cada vuelta del rotor cada paleta habrá recorrido 360º de los cuales aproximadamente 120º son motrices.

A continuación se explica el fundamento del funcionamiento de acuerdo con el ciclo termodinámico teórico. Del mismo modo que en el ciclo de Carnot, seguimos a una masa de aire/combustible en su evolución dentro del motor como se muestra en la figura 2. El primer tiempo consiste en la aspiración de aire "AB". En el segundo tiempo se realiza la compresión isotérmica "BC" hasta aproximadamente 3 kgs/cm^{2}, la compresión adiabática "CD". En el tercer tiempo se producen varias chispas de bujías durante 30º de rotación del rotor provoca una explosión "DE" isotérmica al principio, el aumento del volumen de la cámara de expansión provoca una bajada de presión y temperatura, seguidamente una dilatación adiabática "EF", después una caída de presión "FG" dado que el volumen de expansión es considerablemente superior al volumen de la masa inicial. El cuarto tiempo es la fase "GA" de expulsión de los gases de escape a temperatura y presión bajas.

Claims

1. Un motor térmico rotativo caracterizado porque comprende un estator (12) que constituye el bloque del motor cuya superficie interior es substancialmente cilíndrica y paredes extremas, estando dicho estator rebajado en su superficie interior, formando las tres cámaras del motor, de admisión; compresión/explosión y expansión/escape de los gases, estando las cámaras formadas por el rotor (10); las paletas (2, 2' y 2''); la superficie interna del estator y las tapas laterales.

2. Un motor térmico rotativo según reivindicación 1, caracterizado porque comprende una cámara de expansión con un volumen mayor que el volumen de la cámara de admisión, la diferencia de volumen se consigue con una mayor carrera radial de la paletas en la fase de expansión/escape, gracias a la mayor concavidad del estator en esta fase.

3. Un motor térmico rotativo según reivindicación 1, caracterizado porque comprende un estator (12) con dos lumbreras hechas una al final de carrera de la paleta de escape y la otra al vicio de la carrera de la paleta de admisión, comunicando respectivamente los interiores de la cámara de admisión y la de escape con el exterior.