ES2544572A1

ES2544572A1 - Motor de impulso circular con propulsor cerámico y omnidireccional

Info

Publication number: ES2544572A1
Application number: ES201400068A
Authority: ES
Inventors: Diego ORELLANA HURTADO
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-09-01
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: ES2544572B1

Abstract

Motor de impulso circular con propulsor cerámico y omnidireccional en solicitud de patente de adición de la patente principal P201301160 y de título motor de impulso celeste, que comprende un eje principal de giro al que se acoplan solidariamente unos brazos mecánicos en cuyos extremos están fijadas unas esferas de acero, huecas y su interior recubierto de cerámica refractaria. En estas esferas se inyecta combustible y comburente a alta presión y en la combustión los gases salen por un propulsor acoplado a las esferas, creando un par motor y dando potencia disponible en el eje de giro. Las esferas pueden modificar la dirección de salida de los gases del propulsor y pasar del sentido tangencial al sentido radial ascendente-descendente, izquierda-derecha.

Description

DESCRIPCIÓN

Adición a la patente P20131160 Motor impulso celeste: Motor de impulso circular con propulsor cerámico y omnidireccional.

5

Sector de la técnica

Al de la investigación, producción, transformación y utilización de la energía térmica que procede de cualquier combustible en fase líquida o gaseosa. Los sectores de la técnica implicados son los de las máquinas para la generación de energía eléctrica y la de los 10 motores para la impulsión de vehículos de cualquier naturaleza.

Estado de la técnica

La técnica de propulsores jet es variada en impulso unidireccional pero en impulso 15 circular y con capacidad omnidireccional no figura librería, ni documentación ni patentes publicadas, excepto la P201301160, en trámite.

Explicación de la patente de adición

20

Es una variante del sistema de combustión.

Problemas técnicos planteados

Incrementar los rendimientos para lo que es necesario altas temperaturas en la cámara 25 de combustión.

Conseguir que un motor de propulsión tenga capacidad de impulsar un vehículo en cualquier dirección.

30

Soluciones a los problemas

Para conseguir alta temperatura en la cámara de combustión, se fabrica de acero y recubierta interiormente de cerámica refractaria. Para conseguir capacidad de impulso en cualquier dirección se colocan varios propulsores girando y con capacidad de dirigir los 35 gases de la combustión de acuerdo con un vector de dirección prefijado. Si el vehículo es aéreo será necesario instalar dos ruedas de propulsores sobre el mismo eje, apoyando el giro de una sobre la otra. En este caso se instala además un sistema de piñón-cremallera que permite modificar la verticalidad del eje de las ruedas, en relación al plano de simetría horizontal del motor. 40

Ventajas de las soluciones propuestas

En motores de émbolo y cigüeñal la cerámica no se puede usar porque es dura pero frágil y su mecanizado muy difícil. Ocurre lo mismo en motores tipo jet para aviación. Con 45 la solución propuesta se pueden sustituir los motores de émbolo y cigüeñal y los motores unidireccionales de aviación por motores cerámicos de esfera.

Al disponerlos en círculo y giro constante se consigue una ventaja adicional al poder orientar la salida de los gases de propulsión en cualquier dirección 50

Descripción de los dibujos. Figura 1

(1) Base del motor o culata.

(2) Cuerpo circular del motor. Dispone de rejillas de ventilación. 5

(3) Tapa superior del cuerpo del motor.

(4) Acoplamiento motor de arranque y salida de potencia.

10

(5) Eje principal de giro. Trabaja a torsión. Cuando se usa como impulso direccional trabaja a torsión y flexión (no es el caso dibujado).

(6) Brazos horizontales donde apoyan las esferas.

15

(7) Esferas con recubrimiento interior de cerámica.

(8) Base de asiento con soportes amortiguadores de las vibraciones.

(9) Control de la inyección de combustible y comburente a las esferas. 20

(10) Motor que controla la dirección de la salida de los gases del propulsor.

(11) Rodamiento de base del eje.

25

(12) Rodamiento de cabeza del eje.

(13) Salida de potencia.

(14) Engranaje del eje para el arranque. 30

(15) Piñón del motor de arranque.

(16) Motor en el arranque y alternador en funcionamiento normal para suministros de energía eléctrica. Puede ser un motor asíncrono de c.a. 35

(17) Ventiladores del sistema de refrigeración por aire. En función de la potencia este sistema puede incorporar agua en un circuito de refrigeración convencional.

(18) Acoplamiento del comburente a la presión de diseño mediante sistema giratorio 40 estanco.

(19) Acoplamiento para el combustible a la presión de diseño.

(20) Alimentación eléctrica de los motores de posicionamiento a las esferas. 45

(21) Alimentación eléctrica a las válvulas de control de la inyección de combustible y comburente.

(22) Sistema de anillos de rozamiento para suministro de energía eléctrica y control de 50 los elementos giratorios.

(23) Propulsores de paredes cerámicas y cuerpo de acero.

Explicación breve de los dibujos

La figura 1 representa una sección en alzado del motor de impulso circular y la figura 2 es 5 una sección en planta. Mediante el suministro de energía eléctrica exterior, se pone en marcha el motor de arranque (16) que a través del tren de engranajes (15) y (14) hace girar al eje central (5) a la velocidad angular de diseño. Los brazos horizontales (6) solidariamente unidos al citado eje, transmiten este giro a las esferas (7), almacenando el conjunto giratorio la energía eléctrica consumida en la puesta en marcha, en energía 10 cinética, porque su configuración es la de un volante de inercia.

El motor de impulso circular tiene la característica técnica de funcionar con velocidad angular constante, que podrá ser variable para diferentes motores o incluso para un mismo motor, pero siempre ha de tener una velocidad prefijada para un determinado 15 régimen de funcionamiento. (poca carga, media o elevada). Alcanzada esta velocidad prefijada, un ordenador de control, da la señal para la inyección de combustible que es suministrado mediante el acoplamiento rotativo (19) e inyección de comburente (aire normalmente), a muy alta presión, mediante el acoplamiento rotativo (18). La inyección de ambos componentes se controla mediante un dispositivo de válvulas 20 electromagnéticas e inyectores (9), similar al utilizado en los motores de combustión interna. Hay que decir, que el propulsor jet sólo puede conseguir el rendimiento térmico adecuado sí la presión de inyección del comburente (aire) es muy elevada, para que su impulso mecánico (m . v) sea el mayor posible, en relación al calor suministrado. Combustible y comburente se mezclan en el interior de la esfera (7) y su ignición produce 25 una rápida expansión de los gases que son expulsados por el propulsor (23) y por el principio tercero de la mecánica de Newton al incremento del momento lineal de la masa de gas que sale del propulsor en sentido contrario al giro de las esferas, le corresponde una reacción igual y contraria en el sentido del giro de las esferas, esto significa que el eje central tiende a incrementar sus revoluciones, lo que hace que el motor asíncrono 30 (16) se transforme automáticamente en generador asíncrono de corriente alterna y también, este incremento de revoluciones, como incremento de la potencia del conjunto giratorio, puede ser utilizado, acoplando una carga mecánica al eje (13) de potencia. El motor de impulso circula tiene la propiedad de funcionar de manera automática como motor híbrido, porque cuando se reducen las revoluciones del eje central por debajo del 35 límite establecido, el alternador eléctrico se transforma automáticamente en motor y apoya a mantener las revoluciones y en el supuesto contrario, si una caída de la carga tiende a acelerar las revoluciones del eje, el alternador eléctrico, al aumentar su margen de deslizamiento, incrementa automáticamente su generación de energía, actuando como freno eléctrico. 40

Los gases cuando salen del propulsor (23), poseen dos componentes de velocidad, una radial por la fuerza centrífuga y otra tangencial por la energía térmica, función de la temperatura, que decae muy rápidamente.

45

La radial es función de las revoluciones y de la masa, por lo que no decae y los citados gases tienden a seguir girando en el interior del recinto del motor, donde por un sistema de refrigeración, representado por los extractores (17), son enfriados y sacados fuera del citado recinto. En su salida, estos gases pasarán por los conductos del catalizador, silenciador y escape, no representados. 50

Exposición detallada de un modo de realización

Las esferas (7) se fabrican en cerámica refractaria, moldes partidos y con los taladros necesarios para la inyección de combustible y comburente y la salida de los gases de propulsión. Se recubren de placas de acero laminado, soldadas entre sí y del espesor 5 suficiente para soportar los esfuerzos de expansión de los gases de la combustión. Se mecaniza el eje central (5) con tres puntos de apoyo para rodamientos y, taladros en su centro, para la alimentación del combustible y comburente (6) a alta presión, cuyos conductos de canalización, se acoplan en sus extremos superior e inferior mediante racores de presión giratorios (18) y (19). El chasis del motor se fabrica en tres piezas, 10 base (1), cuerpo (2) y tapa (3).

La base está fijada mediante pernos de anclaje a un soporte (8) que amortigua las vibraciones. El montaje del motor se inicia colocando la base en su lugar y fijándola a su soporte. Después se acopla el rodamiento del eje en la base y el propio eje. A 15 continuación hay que fijar los brazos que soportan las esferas, realizados en acero de la suficiente resistencia mecánica para soportar el peso de las mismas y los esfuerzos centrífugos del giro. Los brazos canalizan a las esferas, mediante conductos concéntricos, el combustible y el comburente que aumentan su presión, debido a la fuerza centrífuga y disponen de mecanismos de inyección (9), que consiste en válvulas 20 electromagnéticas que abren y cierran mediante pulsos de control. Se instalan las citadas válvulas y su conexión eléctrica (20) que conecta con el control (ordenador) mediante un anillo (22) en la parte superior del eje y eléctricamente aislado del propio eje. El encendido de la mezcla dependerá del tipo de combustible y podrá ser realizado mediante chispa o calentamiento por resistencia o pulverización e inyección de 25 comburente caliente. A continuación y sobre las esferas se acoplan los motores (10) que pueden modificar la dirección de salida de los gases del propulsor, motores eléctricos paso a paso y anclaje, controlados por el ordenador del motor cerámico. Terminado lo anterior se acopla el cuerpo circular del motor a la base del mismo. Este cuerpo dispone de rendijas de ventilación en todo su contorno y de unos extractores (17) situados 30 circularmente para evacuar el calor de los gases una vez han salido de la tobera del propulsor. Se acoplan los ventiladores a sus ejes y ya se puede cerrar el motor con su tapa que lleva acoplado el rodamiento (12) del eje. A continuación se encaja el engranaje (14) y el motor auxiliar de arranque (16) acoplado al citado engranaje mediante el piñón (15). Con el acoplamiento del rodamiento superior se cierra el motor y queda preparado 35 para las pruebas de funcionamiento.

Aplicación industrial de la patente de adición

En la generación de energía eléctrica, acoplándole a la salida (13) el eje de un generador 40 eléctrico. Como motor para mover vehículos terrestres acoplando al eje (13) la correspondiente tracción del vehículo o el eje de entrada de la caja de cambios. Como motor para naves marinas, acoplando al eje (13) el eje de la hélice del barco o submarino. Situando dos ruedas de esferas acopladas en su giro y permitiendo bascular al eje común puede usarse como motor de impulso para aviación o para barcos. 45

Justificación de la patente de adición

La adición es una alternativa a la combustión en cámara inundada a alta presión de la patente principal. El inventor ha considerado que la nueva tecnología que implica la 50 combustión bajo líquido puede retrasar la aplicación práctica del motor de impulso celeste

por lo que propone la patente de adición presente, que con elementos de tecnología existente y probada, adaptados al procedimiento del motor de impulso celeste, permitirá comprobar las ventajas que tiene la patente principal.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Motor de impulso circular, con propulsor cerámico y omnidireccional, que mediante un conjunto circular de propulsores (23) con cámaras de combustión de geometría esferoidal (7) genera un impulso tangencial al radio de giro y el consiguiente momento resultante 5 sobre un eje de rotación (5). Este impulso es consecuencia de la expansión y salida a gran velocidad de los gases muy calientes de las cámaras de combustión, por los eyectores de las mismas, como consecuencia de la combustión del combustible y comburente en su interior y la consiguiente expansión violenta de los gases producidos por esta combustión originando el efecto de acción y reacción de un propulsor a chorro o 10 jet. El motor de impulso circular con propulsor cerámico y omnidireccional está caracterizado por tener un eje central (5), apoyado en rodamientos axiales y radiales (11) y (12), sobre una estructura soporte (1), (2) y (3). Perforado longitudinalmente el citado eje, mediante tubos concéntricos por los que se inyecta el combustible (19) y el comburente (18) presurizados, inyectores de regulación de la combustión (9) y cámaras 15 de combustión esferoidales (7), recubiertas interiormente de cerámicas refractarias y soportadas por unos brazos mecánicos (6) o plataformas giratorias, solidariamente unidos al eje central de giro. Comprende un sistema de direccionamiento de los eyectores de salida de los gases de la combustión, mediante motores eléctricos de posicionamiento (10) y comprende un sistema de refrigeración mediante extractores de aire (17) que, 20 según la potencia de diseño, puede ser reemplazado por sistemas de refrigeración por agua. Comprende un motor de arranque (16), normalmente eléctrico de c.a, y que puede trabajar como generador eléctrico durante el funcionamiento del motor térmico.

Un sistema de transmisión mecánica (14) y (15) del giro del motor al eje central. Un 25 sistema de encendido que puede ser mediante chispa o bujía eléctrica, punto caliente por resistencia cerámica o inyección de comburente (aire) muy caliente y suministro de energía eléctrica (20) y (21), mediante unos anillos de rozamiento (22) en el eje central y aislados eléctricamente del mismo, para control de las válvulas de inyección (9) motores direccionales (10) y sistema de encendido. 30
2. Motor de impulso circular con propulsor cerámico y omnidireccional, según reivindicación 1, que tiene la capacidad de realizar un impulso direccional según un vector de dirección prefijado, hacia adelante en aceleración o desaceleración, hacia la derecha o hacia la izquierda y para ello está caracterizado por instalar dos conjuntos 35 circulares de ruedas de esferas propulsoras (7), situadas una sobre la otra en el mismo eje central de giro (5), apoyando el giro de una de ellas sobre la otra, por lo que han de girar en sentido contrario para mantener igual a cero el momento angular y poder orientar la salida de los gases de combustión mediante los motores (10) de las esferas de una de las ruedas de esferas en sentido radial, durante el recorrido de un arco de circunferencia 40 determinado.
3. Motor de impulso circular con propulsor cerámico y omnidireccional, según reivindicación 1 y 2, que tiene la capacidad de realizar un impulso direccional según un vector de dirección prefijado, que puede ser ascendente o descendente en aceleración o 45 desaceleración y para ello está caracterizado por disponer en el eje central (5) que soporta a las dos ruedas de esferas girando en sentidos opuestos y en uno de sus extremos o en ambos, los rodamientos de apoyo del citado eje, estando los soportes de estos rodamientos, unidos solidariamente a unas cremalleras de engranajes helicoidales. Estas cremalleras forman arcos de circunferencias cuyos centros geométricos coinciden 50 con el centro geométrico de simetría del eje central y están acopladas a unos tornillos sin

fin, los cuales, mediante motores eléctricos que pueden hacerlos girar en ambos sentidos, desplazan a las citadas cremalleras. En su desplazamiento las cremalleras arrastran a los rodamientos soporte del eje por lo que este pierde su verticalidad en relación al plano de simetría horizontal del motor, e igual le sucede al plano de giro de las esferas por lo que los propulsores de las esferas que estén en posición radial durante un 5 determinado arco de giro, realizarán impulsos direccionales, estando los vectores de dirección de estos impulsos, contenidos en el plano inclinado del circulo giratorio de las esferas.