ITMC20100068A1 - Motore termodinamico a combustione esterna. - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

Motore termodinamico due tempi a combustione esterna

Questo motore nella sua essenza meccanica è quanto d i più semplice si possa immaginare. Il pistone di forma cilindrica a fungo rovesciato fig .1 , scorre nel cilindro vincolato dalla biella all’albero motore fig .2. Durante il suo moto compie alternativamente e contemporaneamente diverse operazioni. Nella sua corsa verso la testata il pistone comprime l'aria che passando attraverso i fori e le lamelle fig.3 fig.4-4b e 4a, si infiltra nel filtro caldo fig.3-3a, immediatamente si espande attraversando i fori posti nella testa del cil indro fig .3-3c ed entra nella camera di espansione fig.3-3b, inizia a produrre la spinta sul pistone verso il basso. Per ostacolare e non permettere che l’aria con l’espansione termodinamica possa tornare indietro e creare una spinta negativa sul pistone, è stata collocata una corona di lamelle fig .4-4b, che chiudono i fori 4a attraverso i quali; spinta dal pistone era passata l’aria a temperatura ambiente. Contemporaneamente si crea una depressione nel carter che risucchia nuova aria fresca attraverso il condotto di aspirazione controllato dalle lamelle fig .3-3d, da cui l’aria può entrare e non uscire. Avvenuta l'espansione fig.2, nella corsa verso il basso il pistone attraverso la biella e l'albero trasforma la pressione esercitata dall’espansione termica in moto rotatorio, e qu indi lavoro utile.

Verso il fine corsa si apre la luce di scarico fig.2-2a che permetterà all'aria calda di fuoriuscire per iniziare una nuova fase, comprimendo contemporaneamente l’aria contenuta nei carter, che spinta verso l'alto attraversa la corona di lamelle fig.2 e 4-4c, entra nel cilindro intermedio, attraverso le finestre 4e, e nuovamente viene spinta dal pistone fig.3, attraverso la seconda corona d i lamelle fig.4-4b nella parte calda “la testata" fig.3-3a, composta da una doppia camicia “filtro caldo" contenente il materiale scambiatore, paglietta di acciaio, o sfere di acciaio, atte ad assorbire e cedere temperatura, cosi l’aria si espande e spinge il pistone verso il basso, non potendo tornare in dietro bloccata dalla chiusura automatica delle lamelle, ed il ciclo ricomincia. Questa serie di operazioni occupa solo una fase di salita ed una di discesa, rietrando cosi nella categoria dei motori a due tempi , ma senza combustione interna e senza inquinamento, con la sola espansione termod inamica. Si potrà avere una maggiore potenza, quanto maggiore sarà la temperatura della testa del cilindro fig .2 . La potenza potrà essere controllata attraverso la regolazione di ingresso del fluido di lavoro, in questo caso “aria" a pressione ambiente, il motore sarà raffreddato con circuito a liquido fig.2-2d, che potrà essere utilizzato per riscaldare un serbatoio tramite uno scambiatore, dove normalmente sono allacciate le varie utenze.

ITIV fcV |W ·<»>W W v<«>V IP Il pistone fig.1 sarà realizzato in acciàio rivestito di porcellana per resistere alle alte temperature e non trasmetterle alle varie parti meccaniche ad esso collegate, è provvisto di due fasce elastiche una per ogni diametro delle sue sezioni, in testa 1 -1 a, ed in fondo 1 -1 b, per ottenere una giusta compressione ed un basso attrito, era stato progettato in un primo momento, con il profilo conico nella parte mediana fig .6, ma questo profilo presentava disagi per il posizionamento della corona di lamelle, e per i maggiori spazi nocivi. Il moto ed il diagramma degli scambi gassosi, era anche stato studiato in modo da utilizzare un solo pacco lamelle fig .6-6a, sfruttando la corsa ed il corpo del pistone come valvola di chiusura dei travasi fig.6-6c, ma si è rivelato di resa inferiore, poiché il pistone non permette che l'aria entri nella prima parte del pistone, fino a che non saranno scoperti verso il fine corsa i travasi. Mentre nel sistema proposto fig.3 e fig.5, l’aria penetra sin dai primi attimi di discesa del pistone riempendo al massimo lo spazio a disposizione tra cilindro e pistone, e senza frenarlo per l’effetto di sottovuoto che esso genera sino a che non raggiunge le finestre dei travasi fig.6-6a. Sono state individuate due soluzioni per l'alimentazione fig.3 e fig.5, con la sola variante nella fase di aspirazione, il motore fig.3-3d aspira dal carter attraverso le lamelle nella fase di compressione, mentre il motore fig.5 aspira contemporaneamente alla fase di espansione.

Cambia solamente il punto esterno dove l’aria viene aspirata, ma il cuore del sistema, pistone, cilindro, e lamelle, rimane invariato.

Nelle pagine 5, 6, 7, si può osservare il medesimo sistema con soluzioni diverse. A pagina 5 fig.10 il motore ha la conformazione per essere utilizzato con concentratore solare, e raffreddato nella parte inferiore a fluido, f i g . 10-1 a .

A pagina 6 f i g . 11 - 1 a il motore viene riscaldato nella parte su periore da u n fluido caldo o sali fusi a temperature di 500 o 600 gradi , in modo d i poter collocare il motore in posizione comoda, al coperto, protetto da eventuali agenti atmosferici esterni.

A pagina 7 fig. 12 , il motore presenta una conformazione a due cil indri a V, per utilizzo con flu idi caldi come nella precedente versione di pag.6, lo stesso sistema può essere conformato da uno più cilindri anche in linea.

L’invenzione in questione é stata ovviamente descritta con riferimento ai disegni allegati, a puro titolo esemplificativo, e non limitativo, ed é pertanto evidente che ad essa possono essere apportate tutte quelle modifiche o varianti suggerite dalla pratica nonché dalla sua attuazione ed utilizzazione, comunque comprese neH'ambito definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (4)

1. Rivendicazioni 1. Rivendico, per questo motore termodinamico, la forma del pistone di Fig.1 e la forma del cilindro di Fig.3 a pagina 1/4. Il cilindro è caratterizzato da uno o più anelli di lamelle, come mostrato nella figura 4 particolare 4b e 4c a pagina 2 / 4, ed il loro posizionamento esatto, che, come già descritto, consente il completo controllo del flusso d'aria utile per l'espansione termodinamica, attraverso i fori di passaggio: vedi indicazioni di Fig.2 particolari 2b, 2e, 2c di pagina 1/4 e di Fig.3 particolare 3c di pagina 2/4. Per il pistone di Fig.1 e il cilindro di Fig.3, come illustrato a pagina 1/4, rivendico anche qualsiasi variazione di forma che può essere raggiunta modificando la geometria dell'attuale gradino di 90 °, in geometrie coniche o altre forme: si veda l'esempio in Fig. 6 della pagina 4/4; perché ogni eventuale modifica di questi componenti in forme diverse non modifica il principio di funzionamento del motore, avendo cura, naturalmente, che combacino perfettamente, come in figura 5 o 6 di pagina 4/4, e avendo cura di trovare il corretto posizionamento delle lamelle: vedi Fig. 4 elementi 4b e 4c della pagina 2/4.
2. 2. Rivendico la possibilità di modificare il punto di aspirazione dell'aria esterna, come descritto in Fig.3 particolare 3d della pagina 1/4 ed anche nello schema di Fig. 5 particolare 5a di pagina 4/4, pur rimanendo invariato il principio di funzionamento del motore, vale a dire, il pistone, il cilindro e le lamelle possono rimanere le stesse, ma è possibile rimuovere ii pacco lamellare d'ingresso dell'aria della sezione carter, come mostrato in figura 5 particolare 5a della pagina 4/4, semplificando così le funzioni e diminuendo i costi di produzione. Ciò vale anche per la soluzione rappresentata in Fig.6 di pagina 4/4, dove, con una corona singola di lamelle, come mostrato nel particolare 6a di Fig.6 sulla stessa pagina, siamo in grado di gestire il processo di movimentazione dell'aria, dal basamento al cilindro di espansione, utilizzando i canali di aria che vengono aperti e chiusi direttamente dal pistone, senza la corona di lamelle mostrata nel particolare 4c di figura 4 a pagina 2/4. Questi canali d'aria sono visibili nelle due figure dì destra di pagina 4/4, dove sono disegnate delle frecce spiralate che indicano il flusso deM’aria.
3. 3. Rivendico la possibilità di modificare il profilo della testa del pistone, dei fianchi e del cilindro, in qualsiasi geometria, se questo può portare a migliorare le prestazioni del motore: vedi un esempio in Fig.7 e 8 di pagina 3/4.
4. 4. Rivendico, con lo stesso principio di migliorare le prestazioni, come nel precedente punto 3, la possibilità di variare la geometria, la forma e le dimensioni delle finestre di Fig. 4 particolare 4e di pagina 2/4, dei fori per l'aria mostrati in Fig. 4 particolari 4d e 4a, nella stessa pagina, e le lamelle mostrate in Fig. 9 a pagina 3/4.