ES2585115T3 - Rotor del motor Wankel - Google Patents
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Abstract
Un rotor (24; 224) para un motor Wankel (10) que comprende: dos caras de extremo separadas axialmente (26) que tienen un perfil triangular con lados arqueados hacia fuera (36) y tres partes de vértice separadas circunferencialmente (30); una cara periférica (28) que se extiende entre las caras de extremo (26) y que define tres flancos (72), extendiéndose cada flanco (72) entre dos de las partes de vértice (30), teniendo cada flanco (72): una parte de rebaje (86) que define un rebaje (38) con respecto al lado correspondiente de los lados arqueados (36) para formar parte de una cámara de combustión (32), extendiéndose la parte de rebaje (38) desde un extremo delantero (80) a un extremo trasero (82) del rebaje (38), una parte delantera (84) que se extiende a lo largo del lado correspondiente de los lados arqueados (36) desde una de las partes de vértice (30) a la parte de rebaje (86) en el extremo delantero (80), y una parte trasera (88) que se extiende a lo largo del lado correspondiente de los lados arqueados (36) desde la parte de rebaje (86) en el extremo trasero (82) a otra de las partes de vértice (30); un soporte del cojinete (70) que se extiende entre las caras de extremo (26) para soportar un cojinete del rotor, teniendo el soporte del cojinete (70) un eje central que corresponde a un eje central del rotor (24; 224); y una pluralidad de nervaduras (74, 76; 274, 276) que se extienden entre las caras de extremo (26) desde el soporte del cojinete (70) a cada uno de los flancos (22), incluyendo la pluralidad de nervaduras (74, 76; 274, 276), para cada flanco (72), una primera nervadura (74; 274) más cercana a una de las partes de vértice (30) y una segunda nervadura (76; 276) más cercana a la otra de las partes de vértice (30), caracterizado porque: la primera nervadura (74; 274) está conectada con el flanco (72) directamente en la unión entre las partes delantera (84) y de rebaje (86) y estando la segunda nervadura (76; 276) conectada con el flanco (72) directamente en la unión entre las partes de rebaje (86) y trasera (88).
Description
DESCRIPCION
Rotor del motor Wankel 5 CAMPO TECNICO
La solicitud se refiere en general a motores de combustion interna rotativos y, mas en particular, a rotores de motor Wankel.
10 ANTECEDENTES DE LA TECNICA
Los rotores de motor Wankel pueden incluir nervaduras radiales rectas que se extienden entre los flancos y el soporte del cojinete, de manera que proporcionen una rigidez adecuada a la vez que reducen al mmimo el peso del rotor. Sin embargo, sobre todo con alta potencia que imparte simultaneamente una elevada carga termica y altas 15 cargas estructurales al cojinete, las nervaduras pueden tirar del soporte del cojinete, lo que puede provocar su deformacion e influir de forma negativa en la capacidad de transporte de carga. Por otra parte, la expansion de los flancos causada por la alta temperatura puede producir un pinzado no deseable de las juntas estancas del vertice.
En el documento US-A-3.969.049 se divulga un rotor para un motor Wankel que tiene las caractensticas del 20 preambulo de la reivindicacion 1. Se divulga otro motor en el documento US-2005/276.704-A1.
RESUMEN
En un aspecto, la presente invencion proporciona un rotor para un motor Wankel, tal como se expone en la 25 reivindicacion 1.
En un aspecto adicional, la invencion proporciona un procedimiento de reduccion de pinzado de juntas estancas del vertice en un rotor de un motor Wankel, tal como se expone en la reivindicacion 8.
30 DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
A continuacion se hace referencia a las figuras adjuntas en las que:
la Fig. 1 es una vista esquematica en seccion transversal de un motor de combustion interna rotativo de acuerdo con 35 una realizacion en particular;
la Fig. 2 es una vista esquematica en seccion transversal de un rotor del motor de combustion interna rotativo de la Fig. 1 de acuerdo con una realizacion en particular;
40 la Fig. 3 es una vista esquematica en seccion transversal de un rotor del motor de combustion interna rotativo de la Fig. 1 que queda fuera del alcance de la invencion; y
la Fig. 4 es una vista esquematica en seccion transversal de un rotor del motor de combustion interna rotativo de la Fig. 1 de acuerdo con otra realizacion en particular.
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DESCRIPCION DETALLADA
En referencia a la Fig. 1, se muestra esquematicamente un motor de combustion interna rotativo (10) conocido como motor Wankel. El motor rotativo (10) comprende un cuerpo externo (12) que tiene paredes de extremo separadas 50 axialmente (14) con una pared periferica (18) que se extiende entre ellas para formar una cavidad de rotor (20). La superficie interna de la pared periferica (18) de la cavidad (20) tiene un perfil que define dos lobulos, que es preferentemente un epitrocoide.
Dentro de la cavidad (20) se recibe un rotor o cuerpo interior (24, 124, 224). El rotor (24, 124, 224) tiene caras de 55 extremo separadas axialmente (26) adyacentes a las paredes de extremo del cuerpo externo (14), y una cara periferica (28) que se extiende entre ellas. La cara periferica (28) define tres partes de vertice separadas circunferencialmente (30), y un perfil generalmente triangular con lados arqueados hacia fuera (36). Las partes de vertice (30) se encuentran en acoplamiento estanco con la superficie interna de pared periferica (18) para formar tres camaras de combustion rotativas (32) entre el rotor interno (24, 124, 224) y el cuerpo externo (12). El eje geometrico
del rotor (24, 124, 224) esta desplazado y es paralelo al eje del cuerpo externo (12).
Las camaras de combustion (32) estan cerradas de forma estanca. En la realizacion mostrada, cada parte de vertice de rotor (30) tiene una junta estanca de vertice (52) que se extiende desde una cara de extremo (26) a la otra y se 5 deriva radialmente hacia fuera frente a la pared periferica (18). Una junta estanca de extremo (54) acopla cada extremo de cada junta estanca de vertice (52) y se deriva frente a la pared de extremo respectiva (14). Cada cara de extremo (26) del rotor (24, 124, 224) tiene al menos una junta estanca de cara en forma de arco (60) que discurre desde cada parte de vertice (30) a cada parte de vertice adyacente (30), adyacente pero hacia el interior de la periferia del rotor en toda su longitud, en acoplamiento estanco con la junta estanca de extremo (54) adyacente a 10 cada extremo del mismo y derivado en acoplamiento estanco con la pared de extremo adyacente (14). Tambien son posibles disposiciones alternativas de junta estanca.
Aunque no se muestra en las figuras, el rotor (24, 124, 224) se articula en una parte excentrica de un vastago de manera que el vastago hace girar el rotor (24, 124, 224) para realizar revoluciones orbitales en la cavidad del estator 15 (20). El vastago gira tres veces para cada rotacion completa del rotor (24, 124, 224) a medida que se mueve alrededor de la cavidad del estator (20). Se proporcionan juntas de aceite alrededor de la forma excentrica para impedir la perdida de flujo de aceite lubricante radialmente hacia el exterior del mismo entre la cara de extremo del rotor respectiva (26) y la pared de extremo del cuerpo externo (14). Durante cada rotacion del rotor (24, 124, 224), cada camara (32) vana de volumen y se mueve alrededor de la cavidad del estator (20) para someterse a las cuatro 20 fases de admision, compresion, expansion y escape, siendo estas fases similares a los tiempos del motor de combustion interna de tipo alternativo que tienen un ciclo de cuatro tiempos.
El motor incluye un orificio de entrada primario (40) en comunicacion con una fuente de aire, un orificio de escape (44) y un orificio de purga opcional (42) tambien en comunicacion con la fuente de aire (por ejemplo, un compresor) y 25 situado entre los orificios de entrada y de escape (40, 44). Los orificios (40, 42, 44) pueden definirse en la pared de extremo (14) de la pared periferica (18). En la realizacion mostrada, el orificio de entrada (40) y el orificio de purga (42) se definen en la pared de extremo (14) y se comunican con un mismo conducto de admision (34) definido como un canal en la pared de extremo (14), y el orificio de escape (44) se define a traves de la pared periferica (18). Son posibles configuraciones alternativas.
30
En una realizacion en particular, se suministra combustible como, por ejemplo, queroseno (combustible de aviacion) u otro combustible adecuado en la camara (32) a traves de un orificio de combustible (no mostrado) de manera que la camara (32) se estratifica con una mezcla rica de combustible-aire cerca de la fuente de encendido y una mezcla mas empobrecida en otros puntos, y la mezcla combustible-aire puede prenderse dentro del alojamiento usando 35 cualquier sistema de encendido adecuado conocido en la tecnica art (por ejemplo, bujfa, bujfa de encendido). En una realizacion en particular, el motor rotativo (10) funciona segun el principio del ciclo de Miller o de Atkinson, con su relacion de compresion menor que su relacion de expansion, a traves de una posicion relativa apropiada del orificio de entrada primario (40) y del orificio de escape (44).
40 En referencia a la Fig. 2, se muestra una seccion transversal central del rotor (24) de acuerdo con una realizacion en particular, tomada a lo largo de un plano perpendicular a su eje central. El rotor (24) incluye un soporte del cojinete (70), que en la realizacion mostrada es tubular, que se extiende entre las caras de extremo (26) para soportar un cojinete del rotor (no mostrado) con el fin de engranar el rotor (24) con el vastago excentrico. El eje del soporte del cojinete (70) corresponde al eje central del rotor (24).
45
La cara periferica (28) define tres flancos (72) con cada flanco (72) extendiendose entre dos de las partes de vertice (30). Cada flanco (72) incluye un rebaje (38) que define parte del volumen de la camara correspondiente (32). Una pluralidad de nervaduras (74, 76, 78) interconecta los flancos (72) con el soporte del cojinete (70). Las caras de extremo (26) se engranan con el soporte del cojinete (70), las nervaduras (74, 76, 78) y los flancos (72).
50
La pluralidad de nervaduras incluye, para cada flanco (72), una primera nervadura (74) que es mas proxima a una de las partes de vertice (30) con la que esta conectado el flanco (72) y una segunda nervadura (76) que es mas proxima a la otra de las partes de vertice (30) con la que esta conectado el flanco (72). En una realizacion en particular, para cada flanco (72), se proporciona al menos una nervadura intermedia (78) entre las nervaduras 55 primera y segunda (74, 76). En la realizacion mostrada, cada flanco (72) incluye dos nervaduras intermedias (78) entre las nervaduras primera y segunda (74, 76). En otra realizacion pueden proporcionarse mas o menos de dos nervaduras intermedias para cada flanco.
En la realizacion mostrada, la base de cada nervadura (74, 76, 78) se define mediante un saliente (68) que se
extiende desde la superficie exterior del soporte del cojinete (70). En la realizacion mostrada, el saliente (68) forma una parte de base sustancialmente mayor que el resto de las nervaduras primera y segunda (74, 76), mientras que las nervaduras intermedias (78) se definen de forma completa o casi completa por su saliente respectivo (68). En otra realizacion, las nervaduras intermedias (78) incluyen tambien una parte mas fina que se extiende desde el 5 saliente respectivo (68) al flanco (72). En otra realizacion, los salientes (68) se han omitido, es decir, las nervaduras (74, 76, 78) tienen una seccion transversal sustancialmente constante desde el soporte del cojinete (70) al flanco correspondiente (72).
En la realizacion mostrada, los salientes (68) de las nervaduras (74, 76, 78) conectados al mismo flanco (72) estan 10 separados circunferencialmente de forma regular, definiendose una distancia mayor entre los salientes (68) de las nervaduras (74, 76) conectados con diferentes flancos (72). En otra realizacion, todos los salientes (68) pueden estar separados circunferencialmente de forma regular entre sf, o las distancias entre los salientes (68) de las nervaduras (74, 76, 78) conectados a un mismo flanco (72) pueden variar. En la realizacion mostrada, cada rebaje (38) se define de forma simetrica alrededor del centro del flanco respectivo (72). Alternativamente, cada rebaje (38) 15 puede ser asimetrico, teniendo su extremo delantero y su extremo trasero diferentes formas, y la distancia entre las nervaduras (74, 76, 78) de un mismo flanco (72) puede variar. Sin embargo, la estructura de nervaduras y el patron de cada flanco (72) son los mismos que los de los otros flancos (72).
Puede observarse que la parte mas delgada de las nervaduras primera y segunda (74, 76) es curva vista en el plano 20 de la Fig. 2. En la realizacion mostrada, las nervaduras primera y segunda (74, 76) son curvas a lo largo de toda su longitud con la excepcion de los salientes (68). En otra realizacion, las nervaduras primera y segunda (74, 76) pueden ser curvas a lo largo de toda su longitud. En otra realizacion mas, la parte de las nervaduras primera y segunda (74, 76) que es curva puede ser menor que la parte mostrada, con la parte no curva incluyendo el saliente (68), estando completamente definida por el saliente (68), o con el saliente (68) omitido.
25
En la realizacion mostrada, las nervaduras primera y segunda (74, 76) del mismo flanco (72) son curvas en direcciones opuestas, de manera que sus lados concavos estan enfrentados entre sf; de este modo, las nervaduras mas proximas a cada vertice y a cada lado del mismo son curvas en direcciones opuestas, con sus lados convexos enfrentados entre sf. La parte curva de las nervaduras primera y segunda (74, 76) se extiende a lo largo, o 30 sustancialmente a lo largo, de un arco de cmculo correspondiente. Son posibles tambien configuraciones alternativas para nervaduras curvas, por ejemplo nervaduras con formas parabolicas u otras curvaturas variables, que incluyen curvaturas constantes y no constantes; de este modo, en la presente solicitud, se entiende que "curva" pretende incluir cualquier forma que se aleje de una lmea recta. En la realizacion mostrada, las nervaduras intermedias (78) son rectas, aunque son posibles tambien otras formas.
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Tambien puede verse que para cada flanco (72), la primera nervadura (74) esta conectada con el flanco (72) adyacente al extremo delantero (80) del rebaje (38), y la segunda nervadura (76) esta conectada con el flanco (72) adyacente al extremo trasero (82) del rebaje (38). En otras palabras, cada flanco (72) puede definirse de manera que incluya una parte de rebaje (86) que define el rebaje (38) y que se extiende desde el extremo delantero (80) al 40 extremo trasero (82), extendiendose una parte delantera (84) desde una de las partes de vertice (30) a la parte de rebaje (86) en el extremo delantero (80) y despues al lado arqueado correspondiente (36), y una parte trasera (88) que se extiende desde la parte de rebaje (86) en el extremo trasero (82) a otra de las partes de vertice (30) y
seguida tambien del lado arqueado (36). La primera nervadura (74) esta conectada con el flanco (72) adyacente a la
union entre las partes delantera y de rebaje (84, 86), y la segunda nervadura (76) esta conectada con el flanco (72) 45 adyacente a la union entre las partes de rebaje y trasera (86, 88).
En la realizacion mostrada, la primera nervadura (74) esta conectada con el flanco (72) directamente en la union entre las partes delantera y de rebaje (84, 86), y la segunda nervadura (76) esta conectada con el flanco (72)
directamente en la union entre las partes de rebaje y trasera (86, 88), de manera que a lo largo de la seccion
50 transversal mostrada en la Fig. 2, la lmea central (74') de la primera nervadura (74) y la lmea central (76') de la segunda nervadura (76) intersecan la lmea central (86') de la parte de rebaje (86) del flanco (72) en alineacion sustancial o en alineacion con el lado arqueado correspondiente (36). Tambien son posibles otras configuraciones.
En una realizacion en particular, la reduccion al mmimo de la parte del flanco (72) que se extiende entre los 55 extremos (80, 82) del rebaje (38) y la nervadura respectiva de las nervaduras primera y segunda (74, 76) permite reducir al mmimo la parte del flanco (72) entre el rebaje (38) y cada parte de vertice correspondiente (30) a lo largo de la cual se desplaza el calor que emana del rebaje (38) antes de que el calor sea dirigido a lo largo de las nervaduras (74, 76). A su vez esto puede reducir el crecimiento termico de las partes delantera y trasera (84, 88) del flanco (72) reduciendo asf el pinzado de la junta estanca de vertice (52) que puede proceder de dicho crecimiento
termico, y/o reducir la temperatura en la junta estanca de vertice (52).
En una realizacion en particular, la curvatura de las nervaduras primera y segunda (74, 76) proporciona flexibilidad a lo largo de la direccion radial para ayudar a reduce la traccion termica de las nervaduras (74, 76) en el soporte del 5 cojinete (70) y las tensiones termicas resultantes, a la vez que proporciona un soporte adecuado al cojinete.
En referencia a la Fig. 3, se muestra una seccion transversal central del rotor (124), que se situa fuera del alcance de la invencion, tomada a lo largo de un plano perpendicular a su eje central. Los elementos del rotor (124) de la Fig. 3 que son identicos o similares a los elementos del rotor (24) de la Fig. 2 se identifican mediante los mismos numeros 10 de referencia y no se describiran adicionalmente en la presente memoria descriptiva.
En este rotor (124), las nervaduras primera y segunda (174, 176) son curvas y estan conectadas con el flanco (72) en proximidad del extremo delantero (80) y el extremo trasero (82) del rebaje (38), respectivamente, a la vez que estan separadas de los mismos. La distancia entre cada una de las nervaduras primera y segunda (174, 176) y el 15 extremo de rebaje correspondiente (80, 82) es sustancialmente menor que la distancia entre cada una de las nervaduras primera y segunda (174, 176) y la junta estanca de vertice mas proxima (52).
En referencia a la Fig. 4, se muestra una seccion transversal central del rotor (224) de acuerdo con otra realizacion en particular, tomada a lo largo de un plano perpendicular a su eje central. Los elementos del rotor (224) de la Fig. 4 20 que son identicos o similares a los elementos de los rotores (24, 124) de las Fig. 2-3 se identifican mediante los mismos numeros de referencia y no se describiran adicionalmente en la presente memoria descriptiva.
En esta realizacion, las nervaduras primera y segunda (274, 276) son rectas y estan conectadas con el flanco (72) adyacente al extremo delantero (80) y al extremo trasero (82) del rebaje (38), respectivamente, o adyacente y/o 25 directamente en la union entre las partes delantera y de rebaje (84, 86) y la union entre las partes de rebaje y trasera (86, 88), respectivamente. En la realizacion mostrada, las nervaduras primera y segunda (274, 276) estan inclinadas con respecto a la direccion radial. En una realizacion alternativa, las nervaduras primera y segunda (274, 276) se extienden en sentido radial. En una realizacion en particular, esta configuracion puede ser beneficiosa en terminos de reduccion de la temperatura en las juntas estancas del vertice (52) y de pinzado de las juntas estancas del vertice 30 (52).
La descripcion anterior pretende ser solo ilustrativa, y un experto en la materia reconocera que pueden realizarse cambios en las realizaciones descritas sin apartarse del alcance de la invencion divulgada. Por ejemplo, las nervaduras primera y segunda pueden tener diferentes configuraciones entre sf. Otras modificaciones que se situan 35 dentro del alcance de la presente invencion seran evidentes para los expertos en la materia, a la luz de una revision de la presente descripcion, y dichas modificaciones pretenden situarse dentro de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
- REIVINDICACIONES1. Un rotor (24; 224) para un motor Wankel (10) que comprende:5 dos caras de extremo separadas axialmente (26) que tienen un perfil triangular con lados arqueados hacia fuera (36) y tres partes de vertice separadas circunferencialmente (30);una cara periferica (28) que se extiende entre las caras de extremo (26) y que define tres flancos (72), extendiendose cada flanco (72) entre dos de las partes de vertice (30), teniendo cada flanco (72):10una parte de rebaje (86) que define un rebaje (38) con respecto al lado correspondiente de los lados arqueados (36) para formar parte de una camara de combustion (32), extendiendose la parte de rebaje (38) desde un extremo delantero (80) a un extremo trasero (82) del rebaje (38),15 una parte delantera (84) que se extiende a lo largo del lado correspondiente de los lados arqueados (36) desde una de las partes de vertice (30) a la parte de rebaje (86) en el extremo delantero (80), yuna parte trasera (88) que se extiende a lo largo del lado correspondiente de los lados arqueados (36) desde la parte de rebaje (86) en el extremo trasero (82) a otra de las partes de vertice (30);20un soporte del cojinete (70) que se extiende entre las caras de extremo (26) para soportar un cojinete del rotor, teniendo el soporte del cojinete (70) un eje central que corresponde a un eje central del rotor (24; 224); yuna pluralidad de nervaduras (74, 76; 274, 276) que se extienden entre las caras de extremo (26) desde el soporte 25 del cojinete (70) a cada uno de los flancos (22), incluyendo la pluralidad de nervaduras (74, 76; 274, 276), para cada flanco (72), una primera nervadura (74; 274) mas cercana a una de las partes de vertice (30) y una segunda nervadura (76; 276) mas cercana a la otra de las partes de vertice (30), caracterizado porque:la primera nervadura (74; 274) esta conectada con el flanco (72) directamente en la union entre las partes delantera 30 (84) y de rebaje (86) y estando la segunda nervadura (76; 276) conectada con el flanco (72) directamente en la union entre las partes de rebaje (86) y trasera (88).
- 2. El rotor de acuerdo con la reivindicacion 1, donde las nervaduras primera y segunda (274, 276) son rectas cuando se miran en un plano perpendicular al eje central del rotor (24; 124; 224).35
- 3. El rotor de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, donde al menos una parte de cada una de las nervaduras primera y segunda (74; 76) es curva y define lados concavo y convexo cuando se miran en un plano perpendicular al eje central del rotor.40 4. El rotor de acuerdo con la reivindicacion 3, donde las nervaduras primera y segunda (74; 76) delmismo de los flancos (72) son curvas en direcciones opuestas.
- 5. El rotor de acuerdo con la reivindicacion 3 o 4, donde una seccion transversal de la parte de cada una de las nervaduras primera y segunda (74, 76) se extiende a lo largo de un arco de cfrculo respectivo.45
- 6. El rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las nervaduras (74, 76; 274, 276) incluyen ademas, para cada flanco (72), al menos una nervadura intermedia (78) que se extiende desde el soporte del cojinete (70) a la parte de rebaje (86) entre las nervaduras primera y segunda (74, 76; 274, 276).50 7. El rotor de acuerdo con la reivindicacion 6, donde la al menos una nervadura intermedia (78) es rectacuando se mira en un plano perpendicular al eje central del rotor.
- 8. Un procedimiento de reduccion del pinzado de las juntas estancas del vertice (52) en un rotor (24;224) de un motor Wankel (10) que tiene un perfil triangular con lados arqueados hacia fuera (36) que define tres 55 flancos (72) cada uno de los cuales incluye un rebaje (38) que define parte de una camara de combustion (32) y tres partes de vertice separadas circunferencialmente (30) que interconectan los flancos (72), comprendiendo el procedimiento:la interconexion de cada uno de los flancos (72) a un soporte del cojinete (70) que tiene un eje central quecorresponde a un eje central del rotor (24; 224) con una primera nervadura (74; 274) mas cercana a una de las partes de vertice (30) y conectada con el flanco (72); yla interconexion de cada uno de los flancos (72) al soporte del cojinete (70) con una segunda nervadura (76; 276) 5 mas cercana a la otra de las partes de vertice (30) y conectada con el flanco (72);caracterizado porque la primera nervadura (74; 274) esta conectada con el flanco (72) directamente en un extremo delantero del rebaje (38) definido en el mismo; y10 la segunda nervadura (76; 276) esta conectada con el flanco (72) directamente en un extremo trasero del rebaje (38) definido en el mismo.
- 9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 8, que comprende ademas la interconexion de cada uno de los flancos (72) al soporte del cojinete con al menos una nervadura intermedia (78) que se extiende entre las15 nervaduras primera y segunda (74, 76; 274, 276).
- 10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, donde las nervaduras primera y segunda (274, 276) son rectas cuando se miran en un plano perpendicular al eje central del rotor (24; 224).20 11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9 o 10, donde al menos una parte de cada una delas nervaduras primera y segunda (74, 76) es curva y define lados concavo y convexo cuando se mira en un plano perpendicular al eje central del rotor (24).
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