ES2384137B1

ES2384137B1 - Motor provisto de medios para recuperar y reutilizar gases de escape de termomotores denominados "Motor de recirculación de gases de escape M.R.G.C." ó "motor a gas comunidades electrica de hidrógeno G.E.I."

Info

Publication number: ES2384137B1
Application number: ES201090063A
Authority: ES
Inventors: Domenico Corigliano
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: WO2009135536A1; ES2384137A8; ES2384137A1; ITGE20080042A1

Abstract

Motor proporcionado con medios para recuperar y reutilizar los gases de escape de termomotores.#Motor de combustión que comprende:#- una cámara de combustión (104)#- medios para forzar el aire comburente para hacer contacto con el combustible dentro de la cámara de combustión#- medios para convertir el calor desarrollado durante la combustión en trabajo mecánico#dicha cámara de combustión (104) está en el interior de una carcasa cilíndrica (101) en la que se proporcionan los medios para mover el aire y los gases de escape, cuyos medios causan el flujo del aire o de dichos gases con una presión predeterminada.

Description

La presente invención se refiere a un motor provisto de medios para recuperar y reutilizar los gases de escape de termomotores denominados "motor de recirculación de gases de escape M.R.G.C." o "motor a gas comunidad eléctrica de hidrogeno G.E.I.".

Los termomotores tienen por objeto convertir una cantidad de calor de un fluido o gas en trabajo mecánico en forma de movimiento giratorio o movimiento recto de vaivén.

Los motores particularmente endotérmicos usan directamente la energía térmica de los productos de combustión y el proceso de combustión y por lo tanto el calor se suministra en el interior del motor.

Los motores de explosión y los motores diesel y las turbinas de gas pertenecen a la clase de motores endotérmicos.

Con referencia a la carburación gradual o motores de combustión el calor requerido se desarrolla en el interior del cilindro del motor, que se enciende, por medio de una chispa eléctrica emitida por una bujía, una mezcla de combustible ligero y aire, introducida en el interior de la cámara superior del cilindro ya bajo las proporciones apropiadas. La mezcla aire-combustible se comprime y se quema, desarrollando en la etapa de combustión una cantidad considerable de gases muy calientes que se expanden y que impulsan al pistón conectado al árbol de transmisión, permitiendo que el mismo desarrolle un trabajo predeterminado.

Tales tipos de motores operan bajo un ciclo abierto, puesto que los productos de combustión no se pueden procesar nuevamente para expandirse adicionalmente. Por lo tanto, los productos de combustión se descargan en el entorno y el ciclo comienza nuevamente con otra mezcla de combustible enviada al cilindro desde el carburador.

En las turbinas de gas, el combustible forzado mediante una bomba entra en contacto con el aire comburente dentro de una cámara de combustión en la que se desarrolla el calor mediante la combustión y se usa directamente, dirigiéndose dentro de las turbinas los mismos productos de combustión y convirtiendo sus energías térmicas en trabajo mecánico.

También en tal caso, el sistema opera bajo un ciclo abierto y los gases de escape se descargan a la atmósfera y se procesa un nuevo fluido para el proceso de combustión.

Adicionalmente, los sistemas de recuperación de calor, se sabe que los

denominados sistemas "de regeneración", están compuestos por un intercambiador de calor emplazado aguas arriba de la cámara de combustión y alimentado por los gases de escape de la turbina.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un motor provisto de medios para reutilizar los gases de escape de tal manera que dichos gases se pueden dirigir nuevamente a la cámara de combustión a fin de iniciar un nuevo ciclo de producción de calor, reduciendo la cantidad de combustible inyectado a la cámara.

El motor es hibrido puesto que opera por medio de gas y corriente eléctrica. El 85 % del calor se genera por medio de bobinas magnéticas uniformes.

El 15 % del calor generado mediante el gas actúa como un regulador de temperatura. Si la temperatura en el interior de la cámara de combustión disminuye por debajo de un cierto valor, la mezcla de gas trae la temperatura de regreso hasta un nivel de operación apropiado.

Un objetivo adicional de la presente invención es limitar el trabajo realizado por el medio de arranque del motor de manera que tenga menos consumo.

Los objetivos anteriores se consiguen por medio de un motor para termomotores que comprende:

-: una cámara de combustión

- medios para forzar el aire comburente para entrar en contacto con el

combustible dentro de la cámara de combustión

- medios para convertir el calor desarrollado durante la combustión el

trabajo mecánico en los que la cámara de combustión está en el interior

de una carcasa cilíndrica en la que se proporcionan medios para mover

el aire y los gases de escape, cuyos medios producen un flujo de aire,

con un cierto grado de compresión del aire.

Los medios para mover el aire y los gases de escape están compuestos por un árbol de rotor dispuesto coaxialmente con respecto al eje principal de la carcasa cilíndrica con una o más coronas de álabes ajustadas a la misma dispuestas de acuerdo con uno o más planos radiales de manera que forman ventiladores.

Particularmente, dicho árbol tiene dos conjuntos de álabes, cada uno compuesto de una o más coronas de álabes, emplazadas en extremos cercanos de la carcasa cilíndrica de manera que definen un área central de dicha carcasa en la que se dispone la cámara de combustión.

De acuerdo con una realización preferida, la cámara de combustión tiene una forma toroidal y se extiende alrededor de dicha carcasa cilíndrica en la que se mueven el gas y el aire por medio de ventiladores. Particularmente, dichos ventiladores se disponen en los extremos de la carcasa cilíndrica y se distancian entre sí de forma correspondiente con el espesor o al diámetro de la cámara de combustión toroidal.

La cámara de combustión está en comunicación con dicha carcasa cilíndrica por medio de accesos de manera que permiten el paso del aire o mezclas de gas de entrada y de salida en dicha cámara de combustión.

La cámara de combustión está provista de boquillas del aparato para introducir la cantidad apropiada de combustible que tiene que reaccionar con el aire en proporciones apropiadas.

Para permitirle al aire entrar a la carcasa cilíndrica y así a la cámara de combustión, se proporciona en un extremo de la carcasa cil índrica una o más válvulas de entrada y en el extremo opuesto de dicha carcasa se proporciona una válvula, denominada válvula de turbina. Particularmente, dicha válvula de turbina es un dispositivo que permite el paso de los gases de escape que se tienen que regular hacia los medios que convierten el calor desarrollado durante la combustión en trabajo mecánico, particularmente hacia la turbina del motor.

Adicionalmente, para permitirle al aire y a los gases de escape recircular en el interior de la carcasa cilíndrica se proporciona una planta para hacer recircular el aire y los gases de escape. Dicha planta está compuesta por una serie de conductos dispuestos cerca de la carcasa cilíndrica.

Las entradas de los conductos para que el gas entre a los mismos se disponen tanto aguas arriba como aguas abajo de la válvula de turbina de manera que dirigen nuevamente tanto los gases de salida desde la carcasa cilíndrica como los gases de escape de salida desde la turbina.

Particularmente, las entradas de los conductos aguas arriba de la válvula de turbina permiten hacer recircular muchas veces y también comprimir, también por medio del giro del alabe, el aire en el interior de la carcasa cilíndrica de manera que se obtienen los valores de temperatura y de presión necesarios para la combustión.

Cerca de dichos accesos de conductos, particularmente de los conductos aguas arriba de la válvula de turbina, se proporcionan válvulas, definidas como válvulas para hacer recircular el aire y los gases de escape en el interior de los conductos, y dichas válvulas actúan para aumentar la temperatura y la presión cuando el motor está en la etapa de arranque. Cuando el motor alcanza la temperatura y la presión de operación las válvulas de recirculación se cierran definitivamente y se abren sólo cuando se vuelve a arrancar el motor.

Por el contrario, las salidas de los conductos para la recirculación del aire y de los gases de escape se emplazan aguas arriba de la cámara de combustión, particularmente cerca de las válvulas de entrada.

Por lo tanto, es posible hacer recircular el aire de entrada en el interior de la carcasa cilíndrica y de la cámara de combustión y ajustar el combustible de entrada en el interior de la cámara por medio de los inyectores de manera que traiga o mantenga la presión y la temperatura en los valores de operación en el interior de la carcasa cilíndrica y de la cámara de combustión.

De acuerdo con una realización preferida, la pared de los conductos se calienta por medio de bobinas de manera que los gases en el interior se calientan hasta una temperatura de operación predeterminada.

Después de la fase de combustión y después de la expansión de los gases de escape en la turbina del motor, que realiza un trabajo, se pueden hacer recircular y calentar los gases de escape de salida desde la turbina y los gases por medio de los conductos ramificados que regresan a la cámara de combustión y el ciclo de los gases de escape pasa a ser un ciclo continuo.

El 85 % del calor de los gases que se dirigen nuevamente a la cámara de combustión y dentro de la carcasa cilíndrica se suministra mediante el bobinas magnéticas uniformes alimentadas a través de un generador autónomo y el 15 % del calor residual generado por el gas actúa como regulador de temperatura. Si la temperatura disminuye, la mezcla de gas en combustión trae a la temperatura de la cámara de combustión de regreso al nivel de operación convencional.

De acuerdo con una realización preferida la operación de las válvulas de entrada y/o del árbol del rotor sobre el que se ajustan los álabes y/o bobinas se controla mediante un generador electrónico autónomo controlado por un ordenador.

Tal motor eléctrico permite por lo tanto que se abran las válvulas de entrada que permitiendo que el ciclo se ponga en marcha dando como resultado el inicio del ciclo de combustión.

El motor como un todo se controla y se opera mediante un panel de control que comprende dispositivos acústicos y visuales de seguridad, particularmente dispositivos para verificar los valores de temperatura y de presión.

Además, se proporcionan válvulas y sistemas de seguridad para controlar la presión y la temperatura que se dispone en las paredes de la cámara de combustión y/o en las paredes de la carcasa cilíndrica. Además para evitar que varios componentes se sobrecalienten se proporcionan medios refrigerantes de aire y líquido.

Estas y otras características y ventajas de la presente invención serán más claras a partir de la siguiente descripción de algunas realizaciones mostradas en los dibujos anexos, en los que:

La Figura 1 es un ciclo teórico en el diagrama antrópico de acuerdo con la presente invención;

La Figura 2 es un ciclo de recuperación térmica de acuerdo con la presente invención;

La Figura 3 es una vista esquemática de la operación del motor de acuerdo con la presente invención;

La Figura 4 es una vista esquemática del motor de acuerdo con la presente invención;

La Figura 5 es una vista esquemática de una realización adicional del motor de acuerdo con la presente invención;

La Figura 6 es una vista esquemática de una realización adicional del motor de acuerdo con la presente invención;

El motor de acuerdo con la presente invención está provisto de bobinas magnéticas uniformes y está compuesto por partes que se nombran a continuación:

-: conductos de recirculación de gases de escape

-: cilindro superior

-: cilindro inferior

-: cámara de combustión toroidal

- ventiladores o álabes de una turbina o rotor, -cubierta superior del motor;

-: árbol principal que soporta al ventilador.

Como se muestra en las Figuras 4 y 5 el motor de acuerdo con la presente invención comprende un cuerpo central 1 en el que se proporciona una cámara de combustión 104.

El cuerpo central 1 puede estar compuesto por una carcasa cilíndrica 101 en la que se proporciona un árbol coaxial 102 sobre el que se ajusta una o más coronas de álabes 103 que se disponen de acuerdo con planos radiales de manera que formen ventiladores emplazados en una fila a lo largo del árbol

102.

Dichos álabes 103 giran juntos con el árbol 102 a una velocidad giratoria muy elevada, permitiendo que el aire y los gases de salida y de entrada se fuercen dentro de la cámara de combustión 104 generando una presión predeterminada en el interior de la cámara de combustión.

Cada corona de álabes 103 puede tener un anillo de estanqueidad para garantizar un mejor soporte, es decir para reforzar los ventiladores y mantener la compresión y la estanqueidad de los álabes del ventilador 103.

El árbol 102 sobre el que se ajustan los álabes 103 se puede accionar mediante un acoplamiento directo a un motor de arranque eléctrico 2: el árbol 102 gira por medio de los medios de soporte giratorios conocidos que comprenden cojinetes, sistemas de lubricación y cajas estancas.

Particularmente, los cojinetes se refrigeran por líquidos y se lubrican con aceite.

De acuerdo con una realización preferida, el árbol 102 tiene dos conjuntos de álabes 103 cada uno está compuesto por un número de coronas de álabes 103. Cada uno de dichos conjuntos de álabes se emplaza cerca de uno de los extremos de la carcasa cilíndrica 101, mientras que dichos dos conjuntos se distancian entre sí en un área intermedia o central de manera que definen la cámara de combustión 104 en dicha área central de la carcasa 101.

El conjunto de la carcasa cilíndrica 101 Y el árbol 102 con una o más coronas de álabes 103 constituyen una turbina. Particularmente, la turbina tiene dos conjuntos de álabes 103 dispuestos en los extremos del árbol 102 con una cámara de combustión intermedia 104.

Como se muestra en la Figura 4, los conjuntos de álabes 103 emplazados aguas arriba y aguas abajo de la cámara de combustión 104 puede tener las mismas dimensiones.

De acuerdo con una realización adicional, el segundo conjunto de álabes 103 emplazado aguas abajo de la cámara de combustión 101 puede tener mayores dimensiones, de manera que los gases calientes se fuercen más fácilmente hacia la turbina 3 en la que ocurre la expansión de gas produciendo trabajo.

En el interior de la cámara de combustión 104, que puede tener una forma toroidal, el aire aspirado desde el exterior se comprime hasta un cierto valor de presión P2 y se mezcla con el combustible, en la etapa de arranque del motor, derivándose de una bomba, y se enciende debido a la elevada temperatura del mismo, y en una realización adicional, debido al miembro de quemado o de encendido.

Como se muestra en la Figura 2, el motor se puede arrancar cuando el aire entra a la carcasa cilíndrica 101 Y después a la cámara de combustión 104.

El aire aspirado desde la atmósfera bajo condiciones de temperatura y de presión específicas T1 y P1 entra a la carcasa cilíndrica 101 a través de las válvulas de entrada 105, emplazados en la superficie de dicha carcasa 101, es decir, sobre la montura o cubierta superior de dicha carcasa 101.

Las válvulas de entrada 105 se operan por medio de un motor de propulsión o de arranque adecuado 2, no mostrado, permitiendo que las válvulas 105, se controlen por medio del ordenador, para aspirar una cantidad suficiente de aire para la primera combustión.

Es posible proporcionar el motor de arranque 2 para iniciar el giro del árbol 102 con los álabes 103 Y las válvulas de entrada 105.

De acuerdo con una realización preferida se proporcionan de cuatro a ocho válvulas de entrada 105 para la etapa de arranque, cuyas válvulas 105 actúan para aspirar el aire y para comprimirlo hasta una presión predeterminada en el interior de la cámara de combustión 104.

El aire se aspira en la carcasa cilíndrica 101 Y se comprime hasta un valor de presión P2 aumentando la temperatura hasta un valor T2.

Por medio del giro de los álabes 103 el aire se fuerza dentro de la cámara de combustión 104 en la que se inyecta y se encienda el combustible lo que da como resultado una gran cantidad de gases de escape que pueden realizar un trabajo de expansión debido a sus presiones.

En el interior de la cámara de combustión 104 se proporcionan los inyectores 106 del aparato que permiten medir la cantidad apropiada de combustible que tiene que hacerse reaccionar con el aire de acuerdo con las proporciones adecuadas.

Los combustibles que se pueden usar son metano, LPG, propano e hidrógeno.

Una realización preferida proporciona de ocho a doce inyectores 106.

El sistema de suministro está compuesto por inyectores de presión bastante elevada y una pre-cámara de combustión con bujía de encendido y con válvula de retención.

El proceso de combustión, quema de forma gradual y continua diferentes tipos de combustibles, produce gases calientes a una temperatura T3, que se dirigen dentro de la turbina 3 tras el giro del segundo conjunto de álabes 103 en los que el rotor de turbina se mueve de forma giratoria.

Particularmente, los productos que se derivan de la combustión se descargan desde la porción inferior de la carcasa cilíndrica 101, a través de una válvula, definida como una válvula de turbina 107, que se abre cuando el motor está en funcionamiento o, en la etapa de operación se expanden desde la presión P2 hasta la presión de descarga P1 realizando el trabajo, que se recoge por el miembro móvil de la máquina y se usa directamente por el árbol impulsor como el movimiento giratorio.

Se pueden usar individualmente dos sistemas, el sistema de rotor o de turbina. Estos dos miembros mecánicos están provistos de una bobina magnética uniforme.

Los cojinetes de cada miembro mecánico se lubrican con aceite y se refrigeran por líquido.

La válvula de turbina 107 se emplaza en el extremo de la carcasa cilíndrica 101 opuesta con respecto a las válvulas de entrada 105, particularmente como se muestra en la Figura 4, la porción inferior de la cámara cilíndrica 101 tiene un extremo cónico que conecta dicha válvula de turbina 107.

De acuerdo con una realización preferida, las válvulas de entrada 105, el árbol giratorio 103 Y la turbina 3 de la máquina se ponen en línea, particularmente el árbol giratorio 103 se emplaza a lo largo del eje principal central de la carcasa cilíndrica 101 Y sobre el mismo eje de la turbina 3 de la máquina. Es posible proporcionar la turbina que se tiene que reemplazar por cualquier miembro en movimiento, por ejemplo, un pistón o similar, para realizar un trabajo.

De acuerdo con la presente invención, tal como se muestra en la Figura 2, el rendimiento se puede mejorar explotando el calor residual contenido en los gases de escape, en un promedio igual a 450-500 oC, dirigiendo nuevamente los gases de escape a través de los conductos o tuberías 4 dentro de la carcasa cilíndrica 101 Y así dentro de la cámara de combustión 104.

Por lo tanto, los gases de escape se precalientan mediante las bobinas magnéticas uniformes para retornar como gas sobrecalentado dentro de la cámara de combustión. Las salida 401 del sistema de conductos 4 para recuperar el calor desde los gases de escape y para precalentar dichos gases se proporciona aguas arriba de la cámara de compresión 104 Y el sistema está compuesto por una serie de conductos 4, que, en combinación con un sistema de válvulas, permiten que los gases de escape se recuperen, permitiendo que dichos gases de escape se calienten y se dirijan nuevamente dentro de la carcasa cilíndrica 101 cerca de las válvulas de entrada 105 en el primer conjunto de álabes 103 Y permiten después que el gas se fuerce hacia la cámara de combustión 104.

El sistema está compuesto por los conductos 4 emplazados cerca de la carcasa cilíndrica 101.

La pared de los conductos 4 se calienta por medio de bobinas, mostradas con líneas discontinuas en las figuras, particularmente bobinas magnéticas de muy altas temperaturas. Tales bobinas se pueden proporcionar también sobre las paredes de la carcasa cilíndrica 101 Y de la cámara de combustión 104.

De acuerdo con una realización, los conductos 4 se extienden uno por cada lado de la carcasa cilíndrica 101 Y de la cámara de combustión 104 Y se ramifican en conductos más pequeños, de cuatro a ocho conductos para cada lado, hasta que alcancen la porción superior del cilindro 101.

Las bobinas se operan y se calientan uniformemente por medio de un generador eléctrico autónomo.

De acuerdo con una realización preferida el motor eléctrico 2 se usa para la etapa de arranque y como consecuencia, por medio del ordenador, dicho motor de arranque permite que las válvulas de entrada 105 operen y que el árbol 103 gire. Las bobinas se calientan de forma autónoma mediante el generador eléctrico autónomo.

La entrada 403 de uno o más conductos se emplaza tanto aguas arriba como aguas abajo de la válvula de turbina 107.

Cerca de dichas válvulas de entrada se emplazan, las denominadas válvulas de recirculación 108, cuya abertura o cierre ajusta el aire recirculado en el interior de los conductos 4 solamente durante la etapa de arranque.

Por tanto, como se muestra esquemáticamente la Figura 3, es posible hacer recircular no sólo los gases de escape, que son los gases que siguen la combustión y la abertura de la válvula de turbina 107, expandir incrementando el volumen y disminuir de forma contemporánea la temperatura y la presión realizando de esta manera una cierta cantidad de trabajo que se recoge y se usa moviendo los miembros 3 del motor, sino que también es posible hacer recircular las mezclas de gases introducidas a través de las válvulas de entrada 105, abriéndolas sólo para la etapa de arranque y permaneciendo cerradas cuando el motor está en funcionamiento, en el interior de la carcasa cilíndrica 101, de tal manera que la presión en el interior se disminuya en cada etapa de recirculación hasta que consiga la presión ideal para que ocurra la combustión y por lo tanto de manera que tenga los valores de temperatura y de presión necesarios para producir el gas caliente que permite que se realice un trabajo.

Como consecuencia, de acuerdo con la presente invención durante la etapa de arranque inicial, el motor eléctrico 2 arranca el motor, el generador eléctrico autónomo calienta las bobinas y las válvulas 105 se abren para aspirar el aire. Cuando las válvulas de recirculación de gases 108 se abren y la válvula de turbina 107, emplazada aguas arriba de la turbina 3 se cierra, los gases contenidos dentro de la carcasa cilíndrica 101 se pueden hacer recircular a través de los conductos 4 hasta que alcancen ciertas condiciones de presión y de temperatura. Particularmente, cuando se consigue un valor igual al 50 % del valor de presión de operación P3, las válvulas de entrada de aire 105 se cierran y los inyectores 106 emplazados dentro de la cámara de combustión 104 inyectan el combustible. Tras conseguir la temperatura y la presión de operación, por ejemplo, una temperatura T3 de 1000 oC y una presión de P3 de 100 bar, las válvulas de recirculación de gases 108 emplazadas en las entradas 403 de los conductos aguas arriba de la válvula de turbina 107 se cierran, la válvula de turbina 107 se abre y los gases generados por la combustión se pueden expandir realizando un trabajo sobre los álabes de la turbina 3.

Mediante del sistema de inyección de presión muy elevada, la mezcla de combustión se enciende debido a la combustión espontánea por la alta temperatura de 1000 oC dentro de la cámara de combustión 104.

El sistema de suministro comprende:

-: una pequeña cámara de combustión,

-: un inyector de muy elevada presión,

-: una turbina que permite que los gases de combustión se fuercen

dentro de la cámara de combustión toroidal,

-: un elemento de encendido.

Por medio de una serie de engranajes la turbina 3 mantiene los álabes 103 en funcionamiento, que girando, dirigen los gases de escape de elevadas temperaturas a través de los conductos aislados 4 dentro de la cámara de combustión 4.

De acuerdo con una realización preferida los ventiladores o álabes 103 tienen una proporción con respecto al radio de la turbina de 5 a 1.

El motor comprende aberturas y cierres de conductos de suministro y de descarga que permiten que se realicen las etapas descritas anteriormente, debido a sus proporciones adecuadas.

Particularmente se proporcionan lo siguiente:

-: una entrada de aire y las válvulas de compresión 105,

-: la válvula de turbina 107,

-: las válvulas de recirculación de gases 108

-: las válvulas de seguridad y de alivio de presión 109.

Las válvulas de seguridad 109 Y los sistemas para controlar la presión y la temperatura se emplazan sobre las paredes de la cámara de combustión 104 y/o sobre las paredes de la carcasa cilíndrica 101: si la presión excede los valores predeterminados se evita que se dañe el motor mediante la apertura de las válvulas 109.

Por el contrario, si la temperatura y la presión están por debajo de los valores de una operación apropiada del motor, los inyectores 106 dispuestos en la cámara de combustión 104 pueden inyectar combustible nuevo de tal manera que la proporción aire/combustible y la temperatura de combustión final T3 se mantengan casi constantes.

Como un todo, el motor forma una pequeña planta, y las dimensiones globales pequeñas y el pequeño tamaño de medios adicionales causan que todo el conjunto se instale en un único soporte, tomando de esta manera la forma compacta de un motor común.

El motor de acuerdo con la presente invención puede tener un pequeño volumen cúbico o un gran volumen cúbico para buques en movimiento, que tienen un peso de muchas toneladas, o para generar energía eléctrica.

Por lo tanto, el motor proporciona que los gases de escape que se derivan de la combustión se reutilicen, cuyos gases se dirigen nuevamente dentro de la cámara de combustión mediante los conductos aislados 4 y los ventiladores 103.

El motor de acuerdo con la presente invención funciona en un ciclo continuo y puede garantizar ahorrar aproximadamente el 97 % cuando se pone preferiblemente a punto o se mejora. En el pico del desarrollo del motor el consumo eléctrico se supone que es el 98 % Y el consumo de gas se supone que es el 2 %.

Con referencia a las altas temperaturas que se pueden conseguir para los gases producidos es necesario que todos los elementos que componen el motor se elaboren de materiales capaces de soportar altas temperaturas de operación.

En necesario refrigerar los diferentes componentes del motor para limitar su sobrecalentamiento: la refrigeración puede ocurrir por medio de propulsores de aire atmosféricos, por ejemplo, también mediante propulsores de aire atmosférico hacia la cámara de combustión o mediante refrigeración por líquidos.

Un tercer sistema de refrigeración es disminuir el voltaje eléctrico dentro de las bobinas. Disminuyendo el voltaje, por medio de un control electrónico por ordenador, la temperatura disminuye y se trae a valores de operación convencionales.

Los tres sistemas pueden operar de forma contemporánea o individual.

El motor descrito anteriormente implica la provisión de diferentes equipos, tales como, toma de aire y válvulas de compresión, calentador, turbinas y conductos para recuperar los de gases de escape, gobernador de velocidad, todo lo necesario para realizar una operación correcta y para conseguir rendimientos aceptables.

Dicho gobernador de velocidad se somete a una refrigeración por líquido y a una lubricación por aceite.

Es posible proporcionar una placa estabilizadora.

La placa estabilizadora se dispone en la parte frontal de cada conjunto de álabes 103 emplazados cerca de los dos extremos de la carcasa cilíndrica 101, es decir, una placa estabilizadora está en la parte frontal del primer conjunto de álabes 103, entre la superficie o cubierta de dicha carcasa 101 Y la primera corona de álabes 103 Y otra placa estabilizadora se emplaza en la parte frontal del segundo conjunto de álabes 103, es decir, entre la cámara de combustión y la primera corona de álabes 103 del segundo conjunto de álabes 103 dispuestos cerca del extremo inferior de la carcasa cilíndrica 101.

Dicha placa estabilizadora tiene orificios cuyo diámetro disminuye de forma radial desde el árbol coaxial 102 hasta la circunferencia externa de dicha placa, es decir, dichos orificios se dimensionan ampliamente cerca del árbol 102, se dimensionan medianamente en el centro de la placa y se dimensionan pequeños en los extremos, hacia el borde periférico de dicha placa.

Los orificios de la placa pueden tener una forma cónica.

La placa estabilizadora permite que los ventiladores emplazados cerca de las ubicaciones de entrada de gases no puedan oscilar, debido a la alta presión de las bases.

Incluso las placas estabilizadoras se pueden calentar mediante bobinas magnéticas uniformes.

El motor se pone a punto y se opera mediante un panel de control que comprende dispositivos acústicos y visuales de seguridad y en los que se indican las presiones y las temperaturas de cada componente. El dispositivo y el panel de control permiten que se controlen los componentes eléctricos y mecánicos del motor. Por ejemplo, usando un panel de botón presionable emplazado en el panel de control es posible actuar sobre uno o más componentes del motor, por ejemplo, sobre las válvulas de seguridad.

De acuerdo con una realización adicional el motor de acuerdo con la presente invención se puede alimentar también con hidrógeno haciéndole cambios al mismo.

De todos modos, el motor aun no es tan complejo y es fácil de fabricar con alta compactación debido a las características técnicas. Tal disposición permite que todos los equipos que componen el motor se instalen y se transporten fácilmente.

En lo siguiente se muestra la operación o la relación de arranque del motor. Para arrancar el motor es necesario:

-: calentar bobinas uniformes a muy alta temperatura y calentar todas las

partes predispuestas del motor,

-: cerrar la válvula de turbina 107 emplazada entre la turbina 3 y la

carcasa cilíndrica 101, abrir dos válvulas de recirculación de gases 108 Y

abrir las válvulas de entrada 105, siendo de dos a ocho,

-: operar el motor de arranque eléctrico 2,

-: traer la presión del motor al 50 % de la presión de operación,

-: cerrar las válvulas de entrada 105: inyectores de muy alta presión 106

bombean la mezcla de gas e hidrógeno en el interior de la cámara de

combustión 104 para obtener los valores de presión y temperatura de

operación,

-: cerrar las dos válvulas de recirculación de gases 108, abrir la válvula

de turbina 107 Y operar el motor.

Si el motor excede la presión de operación las cuatro válvulas de alivio de presión 109 se abren y liberan la presión en exceso.

Si la presión y la temperatura disminuyen, los inyectores de muy alta presión 106 empiezan a bombear una cantidad de combustible necesaria para traer de regreso la presión y la temperatura a los valores de operación.

De acuerdo con una realización adicional el motor de recirculación de gases de salida = M.R.G.C. -eléctrico, gas -eléctrico, aire -eléctrico, vapor puede usar cualquier tipo de combustible y dicho motor tiene partes adicionales, conductos para compensar la presión entre los conos inferiores, es decir, entre las porciones similares a conos provistas entre el extremo inferior de la carcasa cil índrica 101 Y la válvula de turbina 107 Y la cámara de combustión o la cámara de expansión 104.

En la disposición de motor mostrada en la Figura 6, el árbol que soporta al ventilador 102 es alargado de manera que se proyecta más allá de los conos inferiores para evitar el esfuerzo o flexión de manera que haga al marco más sólido y que evite el esfuerzo a alta velocidad de giro.

Se añaden dos cojinetes y el volante y el sistema de arranque del motor. El accionamiento para el árbol que soporta el ventilador 102 se proporciona tanto por la porción inferior como por la porción superior del motor. Desde un cono inferior mostrado en la Figura 5 existe el paso a dos conos inferiores tal como se muestra en la Figura 6, se pueden montar dos boquillas que emiten gas y una turbina para ambas de las dos boquillas que emiten gas o se puede montar una turbina para cada boquilla que emite gas (= dos turbinas), o es posible montar dos turbinas sobre el mismo árbol.

Los dos árboles conectados a la turbina que proporcionan el movimiento están provistos de un embrague 112: cuando el motor está bajo la temperatura y la presión el sistema electrónico acopla el embrague y permite que otros medios mecánicos tomen el movimiento.

El motor se puede arrancar se puede arrancar, por medio del motor eléctrico 2 tanto desde la porción superior como de la porción inferior del motor. El accionamiento para el giro de los ventiladores 103 ocurre tanto desde la porción superior como desde la porción inferior del motor. Debe recordarse que todas las versiones de dicho motor en todas sus partes internas se cubren con bobinas magnéticas de alto voltaje eléctrico y de alta temperatura. Las bobinas son uniformes.

Con respecto al motor eléctrico-aire y al motor eléctrico-vapor los mismos cambios de la versión eléctrica-gas son válidos excepto para algunos cambios entre los diferentes modelos. De cualquier modo, el motor puede operar con muchos tipos de combustibles. La versión de vapor tiene una caldera para producir el vapor necesario para funcionar. La versión de aire tiene un sistema de precalentamiento para el aire requerido para la operación del motor. Con respecto a la versión de recircular vapor-eléctrico la temperatura debe alcanzar 500 oC, los mismos valores de temperatura deberían ser válidos también para la versión de motor eléctrico-aire. Para estas dos versiones el consumo se supone que es cero. Las dos versiones aire y vapor del motor no están provistas de válvulas que cargan aire para arrancar rápidamente el motor. Las mismas están provistas de inyectores de muy elevadas presiones para cargar el aire caliente y el vapor caliente. Para arrancar el motor airevapor es necesario sobrecalentar bobinas magnéticas uniformes del motor y así cerrar la válvula 107 entre la boquilla y la turbina y abrir las válvulas de recirculación 108 cuando la presión alcance los 50 bar teóricos y la temperatura teórica de 500 oC.

Las válvulas de recirculación 108 se cierran y la válvula 107 entre la boquilla y la turbina se abre, el motor entra a la etapa de operación y la presión se mantiene mediante inyectores de muy elevadas presiones. Los parámetros para el motor de vapor también son válidos para el motor de aire.

Se supone que cuando el motor a gas con unidad eléctrica está por debajo de la temperatura, el consumo de gas debería disminuir hasta aproximadamente el 5 % o menos, siendo el gas un regulador térmico.

5 Los tipos de válvulas para operar los diferentes tipos de motores:

1.: V.AA = Válvula de Aire Atmosférico (105)

2.: VI. P.I. = Válvula de Alivio de Presión Interna (109)

3. V.R. P.C.C. E. = Válvula de la Cámara de Combustión o de Expansión y de Regulación de Presión del Cono (110)

: 10 4. V.R.T.C.C.E. = Válvula de la Cámara Combustión o de Expansión de y de Regulación de Presión (111)

5. V.AU.G.S.T. = Válvula de Abertura de la Boquilla que emite Gas en la Turbina (107)

6. V.S. = Válvula de Seguridad (109)

: 15 7. V.R.G. = Válvula de Recirculación de Gases (108)

El motor opera con diferentes tipos de combustibles, las versiones más importantes se nombran a continuación:

M.R.G.C. / G.E. = Motor de Recirculación de Gases de Escape. Gas-eléctrico

M.R.G.C. / V.E. = Motor de Recirculación de Gases de Escape. Vapor-eléctrico 20 M.R.G.C. / AE. = Motor de Recirculación de Gases de Escape. Aire-eléctrico

Obviamente la invención no se limita a las realizaciones anteriores sino que puede modificarse ampliamente, sin alejarse del principio de información descrito anteriormente y reivindicado a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Motor de combustión que comprende:

-

una cámara de combustión (104) -medios para forzar el aire comburente para entrar en contacto con el combustible dentro de la cámara de combustión -medios para convertir el calor desarrollado durante la combustión en trabajo mecánico caracterizado por que dicha cámara de combustión (104) está en el

interior de una carcasa cilíndrica (101) en la que se proporcionan medios para mover el aire y los gases de escape, cuyos medios producen flujos de aire o de dichos gases con una presión predeterminada.
2.

Motor de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que dichos medios están compuestos por un árbol (102) dispuesto de forma coaxial con respecto al eje principal de la carcasa cilíndrica (101) con una o más coronas de álabes (103) fijadas al mismo dispuestas de acuerdo con uno o más planos radiales de manera que forman ventiladores dispuestos en línea.
3.

Motor de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que dicho árbol (102) tiene dos conjuntos de álabes (103), cada uno compuesto de una o más coronas de álabes (103), cuyos conjuntos se emplazan cerca de los extremos de la carcasa cilíndrica (101) de manera que definen un área central de dicha carcasa (101) en la que se dispone la cámara de combustión (104).
4.

Motor de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la cámara de combustión tiene una forma toroidal y se extiende alrededor de la carcasa cilíndrica (101) Y está en comunicación con dicha carcasa (101) por medio de los accesos, dicha cámara de combustión (104) está provista de inyectores (106) del aparato para medir la cantidad apropiada de combustible que tiene que reaccionar con el aire en proporciones adecuadas.
5.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que en un extremo de la carcasa cilíndrica (101) se proporcionan una o más válvulas de entrada (105) para permitirle al aire entrar

a la carcasa cilíndrica (101) Y en el extremo opuesto de dicha carcasa (101) se proporciona una válvula, denominada válvula de turbina (107), para regular el paso de los gases de escape hacia el medio que convierte el calor desarrollado durante la combustión y un trabajo mecánico, particularmente hacia la turbina del motor (3).
6.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se proporciona una planta para hacer recircular el aire y los gases de escape en el interior de dicha carcasa cil índrica (101).
7.

Motor de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que dicha planta está compuesta por una serie de conductos (4) dispuestos cerca de la carcasa cil índrica (101).
8.

Motor de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que las entradas (403) de dichos conductos (4) para que los gases entren a los mismos se disponen aguas arriba de la válvula de turbina (107) de manera que dirigen nuevamente los gases de salida desde la carcasa cilíndrica (101) Y los gases de escape de salida desde la turbina (3).
9.

Motor de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que cerca de las entradas (403) de dichos conductos (4) existen válvulas, definidas como las válvulas de recirculación (108), que se abren durante la etapa de arranque del motor para traer los gases de escape dentro de la cámara de combustión.
10.

Motor de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que las salidas (401) de los conductos (4) están aguas arriba de la cámara de combustión (104), particularmente cerca de las válvulas de entrada (105).
11.

Motor de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que la pared de los conductos (4) se calienta por medio de bobinas de manera que permiten que se calienten los gases en su interior.
12.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que es posible hacer recircular el aire de entrada en el

interior de la carcasa cilíndrica (101) y de la cámara de combustión (104) abriendo las válvulas de entrada (105), cerrando la válvula de turbina (107) Y abriendo las válvulas de recirculación (108) de los conductos (4) de manera que traigan o mantengan la presión y la temperatura en los valores de operación en el interior de la carcasa cilíndrica (101) Y de la cámara de combustión (104).
13.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que es posible hacer recircular y calentar los gases de escape en los conductos (4) Y en la carcasa cilíndrica (101) y/o en la cámara de combustión (104) abriendo la válvula de turbina (107) Y cerrando las válvulas de recirculación (108) de las entradas (403) de los conductos (4) emplazados aguas arriba de la válvula de turbina (107).
14.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la operación de las válvulas de entrada (105) y/o del árbol (102) sobre el que se ajustan los álabes (103) y/o de las bobinas se controla mediante un regulador de voltaje eléctrico.
15.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se controla y se opera mediante un panel de control comprende dispositivos acústicos y visuales de seguridad, particularmente dispositivos para verificar los valores de temperatura y de presión y que controla todos los componentes electrónicos.
16.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que las válvulas y los sistemas de seguridad para controlar la presión y la temperatura se emplazan sobre las paredes de la cámara de combustión (104) y/o sobre las paredes de la carcasa cilíndrica (101).
17.

Motor de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se proporcionan medios para refrigerar los componentes del motor.