MX2010012495A - Motores giratorios de temperatura diferencial baja. - Google Patents

Abstract

Un motor para extraer energía de una fuente de calor, que comprende un soporte, un eje acoplado en forma giratoria al soporte y siendo giratorio en una primera dirección, una pluralidad de recipientes acoplados y separados alrededor del eje, un fluido de trabajo provisto en la pluralidad de recipientes, y una pluralidad de conductos que conectan los recipientes juntos en un circuito de fluido en circuito; cada conducto tiene un extremo de salida conectado a uno de la pluralidad de recipientes, un extremo de entrada conectado a otro de la pluralidad de recipientes y una válvula de retención de una vía configurada para permitir que el fluido de trabajo fluya fuera de un recipiente por medio del extremo de salida a través del conducto y dentro de otro recipiente por medio del extremo de entrada; la pluralidad de recipientes y conductos están conformados y dispuesto alrededor del eje y el fluido de trabajo es seleccionado de manera que cuando un recipiente es calentado por la fuente de calor, el fluido de trabajo en un recipiente experimenta un incremento en la presión de vapor, provocando que por lo menos parte del fluido de trabajo fluya desde el un recipiente dentro del otro recipiente localizado sobre un recipiente de manera que produce un momento gravitacional que estimula la rotación del eje en la primera dirección.

Description

MOTORES GIRATORIOS DE TEMPERATURA DIFERENCIAL BAJA CAMPO DE LA INVENCIÓN Las modalidades descritas en la presente descripción se refieren a extracción de energía a partir de fuentes de temperatura diferencial baja, y más específicamente, a sistemas apartaos y métodos para generar potencia a partir de fuentes de temperatura diferencial baja.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA La extracción de energía a partir de fuentes de temperatura diferencia baja, tales como agua calentada mediante procedimientos solar, geotérmico o industrial, y la conversión de esta energía en rotacional u otras formas de energía, con frecuencia son ineficientes o poco prácticas.

Se ha realizado una serie de intentos para proporcionar el aparato que pueda hacer más práctica la extracción de energía. Por ejemplo, Gould (Patente de E.U.A. No. 4,570,444) describe un motor de energía solar con un rotor similar a rueda que tiene un aro separado en compartimientos huecos. El rotor está diseñado para girar alrededor de un eje horizontal mientras que contiene un líquido volátil en algunos de sus compartimientos de aro. El rotor tiene un cubo, también con compartimientos separados, y rayos huecos que interconectan el cubo con los compartimientos del aro. El interior del rotor está diseñado para recibir un gas comprimido en su cubo y enrutarlo en forma secuencial, a través de los rayos huecos, a los compartimientos del aro en un lado del eje del rotor. Cuando el gas comprimido hace contacto con ja superficie del líquido en esa parte del aro, ejerce una presión sobre esa superficie. La presión sobre la superficie de líquido, fuerza el líquido al lado opuesto del rotor y dentro del aro, a través de una serie de pasajes de interconexión en los rayos y el cubo, a un nivel superior que su nivel original. Esto tiene como resultado un desequilibrio de peso en un lado del rotor que provoca que el rotor gire o rote bajo la influencia de la gravedad en una dirección que tiende a restaurar su equilibrio de peso. El rotor continúa girando siempre que el gas comprimido sea alimentado dentro de su cubo. El gas comprimido puede ser la fase de vapor del líquido volátil en el rotor.

Yoo, et al. (Patente de E.U.A. No. 6,240,729) por otra parte, describe un aparato para convertir la energía térmica en movimiento mecánico, incluyendo un marco montado sobre un eje sobre una fuente de calor. Un circuito de flujo que incluye por lo menos tres cámaras alargadas conectadas por los conductos de fluido, está montada sobre el marco, y las válvulas de una vía provistas en el circuito de flujo, permite el flujo de fluido en un sentido dentro del circuito de flujo. La fuente de calor calienta un fluido motor dentro de las cámaras más allá del punto de ebullición, lo cual incrementa la presión del vapor dentro de la cámara calentada, forzando de esta manera al fluido fuera de la cámara y dentro de la cámara directamente en corriente descendente en el circuito de flujo. El peso incrementado de la cámara en corriente descendente crea un torque alrededor del eje, haciendo girar el marco en una dirección de corriente ascendente.

Adicionalmente, Iske (Patente de E.U.A. No. 243,909) describe en un motor, un tubo recto que tiene un receptáculo en cada extremo y que permite el pasaje del líquido volátil encerrado desde un receptáculo al otro bajo la acción de calor.

Todavía existe la necesidad de un aparato mejorado para extraer energía de fuentes de temperatura diferencial de flujo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto, se proporciona un motor que comprende un soporte y una parte giratoria. La parte giratoria comprende un arreglo de depósitos conectados y conductos que tienen una mezcla de ilíquido-vapor (por ejemplo, fluido de trabajo) provistos en el mismos. Cada ¡conducto tiene una válvula de retención de una vía. Cada depósito está conectado a otro depósito por medio de un conducto en una forma alternante alrededor del eje que tiene como resultado una trayectoria de circuito para que el vapor presurice y empuje el fluido desde un depósito bajo a un depósito más alto cuando el depósito más bajo se caliente mediante una fuente de ¡calor (por ejemplo, radiante, conductiva, de conexión o cualquier combinación de las mismas). La parte giratoria gira como un resultado de la energía potencial del fluido en el recipiente superior y la potencia puede extraerse del motor a través de un elemento de rotación conectado De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un motor que comprende un ensamble similar a rueda conectado a un soporte. El ensamble similar a rueda tiene un eje conectado en forma giratoria con el soporte, el eje , siendo giratorio en una primear dirección (por ejemplo, en el sentido de las manecillas del reloj o en sentido contrario a las manecillas del reloj) y está localizado por encima de una fuente de calor. Una pluralidad de recipientes está dispuesta alrededor del eje, cada recipiente teniendo un momento gravitacional con respecto al eje. Una pluralidad de conductos conectan los recipientes juntos. Por lo menos un conducto está conectado directa o indirectamente al eje. Cada recipiente está conectado a un conducto de entrada y un conducto de salida. El conducto de entrada tiene por lo menos ' una válvula de retención. Cada recipiente incluye también una trampa de gas en el mismo. En algunas modalidades, el conducto de salida se extiende dentro del recipiente para definir la trampa de gas dentro del recipiente.

Los recipientes están dispuestos alrededor del eje y los i recipientes y conductos están conectados de manera que cuando cada recipiente es calentado por la fuente de calor (la cual, en algunos casos podría estar debajo del eje aunque podría estar en otras ubicaciones), el conducto de salida de ese recipiente e el conducto de entrada de un recipiente superior que tiene o casi tiene un momento gravitacional en sentido de las manecillas del reloj (o sentido opuesto a las manecillas del reloj). El interior de los I recipientes y conductos contiene una mezcla de líquido-vapor (por ejemplo, fluido de trabajo).

El fluido de trabajo en por lo menos un recipiente cerca de la fuente de calor es calentado, incrementando de esta manera la presión del gas dentro de la trampa de gas y forzando el fluido a través del conducto de salida conectado, a través de la válvula de retención de una vía, y dentro del recipiente superior conectado, provocando de esta manera que gire el ensamble similar a rueda en el sentido de las manecillas del reloj (o sentido opuesto a las manecillas del reloj dependiendo de la configuración). La potencia puede estar disponible de un elemento de rotación conectado al ensamble similar a rueda. En algunas modalidades, el fluido enfriado también puede estar disponible como una salida del sistema.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un motor para extraer la energía desde una fuente de calor, que comprende: un soporte; un i eje acoplado en forma giratoria al soporte y siendo giratorio en una primera ¡ dirección; una pluralidad de recipientes acoplados y separados alrededor del eje; un fluido de trabajo provisto en la pluralidad de recipientes; y una pluralidad de conductos que conectan los recipientes juntos en un circuito de fluido en circuito, cada conducto teniendo un extremo de salida conectado a uno de la pluralidad de recipientes, un extremo de entrada conectado a otro de la pluralidad de recipientes, y una válvula de retención de una vía configurada para permitir que el fluido de trabajo fluya fuera de un recipiente por medio del extremo de salida, a través del conducto y dentro de otro recipiente por medio del extremo de entrada; en donde la pluralidad de recipientes y conductos están conformados y dispuestos alrededor del eje y el fluido de trabajo es seleccionado de manera que cuando se calienta un recipiente mediante la fuente de calor, el fluido de trabajo en un recipiente experimenta un incremento en la presión de vapor provocando que por lo menos parte del fluido de trabajo fluya desde un recipiente dentro de otro 1 recipiente localizado por encima de un recipiente de manera que produce un momento gravitacional que estimula la rotación del eje en la primera dirección.

La pluralidad de recipientes puede comprender por lo menos un primer recipiente, un segundo recipiente y un tercer recipiente; la pluralidad de conductos puede incluir un primer conducto que tiene un extremo de salida conectado al primer recipiente y un extremo de entrada conectado al segundo recipiente, y un segundo conducto que tiene un extremo de salida conectado al segundo recipiente y un extremo de entrada conectado al tercer recipiente; ' en donde los recipientes están dispuestos alrededor del eje de manera que cuando el primer recipiente es calentado por la fuente de calor, el segundo recipiente está localizado por encima del primer recipiente y el fluido de ; trabajo en el primer recipiente experimenta un incremento en la presión de vapor, provocando que por lo menos parte de fluido de trabajo fluya hacia arriba a través del primer conducto dentro del segundo recipiente de manera que estimula la rotación del eje en la primera dirección; y en donde, cuando el segundo recipiente es calentado por la fuente de calor, el tercer recipiente está localizado por encima del segundo recipiente y el fluido de trabajo en el segundo recipiente experimenta un incremento en la presión de vapor, provocando que por lo menos parte del fluido de trabajo fluya hacia arriba a través del segundo conducto y dentro del tercer recipiente de manera que estimula la rotación del eje en la primera dirección.

En algunas modalidades, el eje define un plano de motor vertical y los recipientes están dispuestos alrededor del eje de manera que cuando se caliente el primer recipiente mediante la fuente de calor, el segundo recipiente está localizado en una posición con respecto al plano de motor vertical de manera que estimula la rotación del eje en la primera dirección.

En algunas modalidades, cada recipiente tiene una trampa de gas en el mismo, en la cual, el fluido de trabajo será recibido desde el recipiente anterior cuando el recipiente anterior experimente el incremento en la presión de vapor. El extremo de salida de cada conducto puede extenderse dentro de otro recipiente de manera que define la trampa de gas en el mismo.

En algunas modalidades, los conductos incluyen elementos estructurales tubulares configurados para acoplar los recipientes entre si y al eje.

La pluralidad de recipientes puede comprender por lo menos , cinco recipientes. La pluralidad de recipientes puede comprender por lo menos siete recipientes.

En algunas modalidades, el primer recipiente y el segundo recipiente no son adyacentes.

En algunas modalidades, los conductos tienen un patrón alternante que se entrecruza hacia atrás y hacia adelante alrededor del eje.

En algunas modalidades, el fluido de enfriamiento tiende a enfriar el fluido de trabajo en el mismo a medida que fluye el fluido de trabajo desde un recipiente al otro recipiente. El motor puede comprender adicionalmente un tambor que tiene un fluido de enfriamiento en el mismo, y en donde los conductos se acoplan con el tambor de manera que el fluido de enfriamiento tiende a enfriar el fluido de trabajo que fluye a través del mismo. El fluido de enfriamiento puede hacerse circular nuevamente a través del tambor.

El motor puede comprender adicionalmente un elemento de rotación acoplado a por lo menos uno del eje, los conductos y los recipientes, el elemento de rotación está configurado para girar con los recipientes. El elemento de rotación puede ser un tambor conectado a por lo menos un conducto. El elemento de rotación puede ser un elemento anular conectado a por lo menos un recipiente. El elemento anular puede tener un diente de engrane para engranarse con un engrane.

En algunas modalidades, el motor comprende adicionalmente un elemento de rotación acoplado a por lo menos uno del eje, los conductos y los recipientes, el elemento de rotación está configurado para girar con los recipientes.

En algunas modalidades, el fluido de trabajo comprende dos o más fluidos diferentes. El fluido de trabajo puede incluir un aditivo de incremento de densidad. El fluido de trabajo puede incluir un aditivo seleccionado para modificar el punto de ebullición del fluido de trabajo.

En algunas modalidades, cada recipiente comprende el material seleccionado para demorar o acelerar el calentamiento del fluido de trabajo en el mismo hasta que el recipiente está localizado en una posición deseada en relación con la fuente de calor.

En algunas modalidades, la fuente de calor incluye una pluralidad de fuentes de calor.

En algunas modalidades, cada conducto tiene dos o más válvulas de retención de una vía provistas en el mismo, las dos o más válvulas de retención de una vía dispuestas para manejar las características térmicas y de flujo del fluido de trabajo a medida que éste se mueve entre los recipientes.

En algunas modalidades, la fuente de calor es una fuente de calor líquido, y en donde la rotación de los recipientes sumerge I selectivamente al menos parcialmente al menos uno de los recipientes en la fuente de calor de líquido provocando así una fuerza de flotación a ser ejercida en los recipientes.

En algunas modalidades, por lo menos uno de los recipientes tiene aletas en el mismo para facilitar la transferencia de energía de calor entre por lo menos uno de la fuente de calor y el aire ambiente.

En algunas modalidades, la fuente de calor incluye por lo menos una de una fuente de calor radiante, una fuente de calor conductor, y una fuente de conexión. La fuente de calor puede ser un fluido que fluye y un fluido que no fluye.

En algunas modalidades, la fuente de calor está localizada debajo del eje.

En algunas modalidades, en donde la pluralidad de conductos incluye mangueras flexibles.

En algunas modalidades, los recipientes son separados mediante una distancia radial similar del eje. Los recipientes pueden ser separados de manera uniforme alrededor del eje.

En algunas modalidades, los recipientes son separados por una distancia radial disimilar del eje. Los recipientes pueden ser separados de manera no uniforme alrededor del eje.

En algunas modalidades, los recipientes son elaborados de un material térmicamente conductor. En algunas modalidades, los recipientes son elaborados de un material térmicamente aislante. Los recipientes pueden ser elaborados de un material compuesto.

En algunas modalidades, el motor está configurado para utilizarse para generar por lo menos una de potencia eléctrica, térmica o mecánica.

En algunas modalidades, el motor está configurado para proporcionar enfriamiento de la fuente de calor.

En algunas modalidades, el aire es removido de los recipientes. El aire puede ser removido de los recipientes utilizando por lo menos uno de vacío o un sistema de ventilación.

En algunas modalidades, el motor comprende adicionalmente un disco giratorio conectado a por lo menos uno de los recipientes, los conductos y el eje.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un motor para extraer la energía desde una fuente de calor, que comprende: un eje acoplado en forma giratorio al soporte; y una pluralidad de ensambles de recipiente acoplados al eje, cada ensamble de recipiente comprende: una pluralidad de recipientes acoplados a y separados alrededor del eje; un fluido de trabajo provisto en la pluralidad de recipientes; y una pluralidad de conductos que conectan los recipientes juntos en un circuito de fluido en circuito, cada conducto teniendo un extremo de salida conectado a uno de la pluralidad de ; recipientes, un extremo de entrada conectado a otro de la pluralidad de recipiente, y una válvula de retención de una vía configurada para permitir que el fluido de trabajo fluya fuera de un recipiente por medio del extremo de salida, a través del conducto y dentro de otro recipiente, por medio del extremo de entrada; en donde la pluralidad de recipientes y conductos están , conformados y dispuestos alrededor del eje y el fluido de trabajo es seleccionado de manera que cuando un recipiente es calentado por la fuente de calor, el fluido de trabajo en el recipiente experimenta un incremento en la presión de vapor que provoca que por lo menos parte del fluido de trabajo fluya desde el un recipiente dentro de otro recipiente localizado encima de un recipiente, de manera que produce un momento gravitacional que estimula la rotación de ese ensamble de recipiente en una dirección particular.

La pluralidad de recipientes puede incluir por lo menos un primer recipiente, un segundo recipiente y un tercer recipiente; la pluralidad de conductos puede incluir un primer conducto que tiene un extremo de salida conectado al primer recipiente y un extremo de entrada conectado al segundo recipiente, y un segundo conducto que tiene un extremo de salida conectado al segundo recipiente, y un segundo conducto que tienen un extremo de salida ; conectado al segundo recipiente y un extremo de entrada conectado al tercer recipiente; en donde los recipientes están dispuestos alrededor del eje de manera que cuando el primer recipiente es calentado por la fuente de calor, el segundo recipiente está localizado por encima del primer recipiente y el fluido de trabajo en el primer recipiente experimenta un incremento en la presión de : vapor, provocando que por lo menos parte del fluido de trabajo fluya hacia ¦ arriba a través del primer conducto dentro del segundo recipiente de manera ; que estimula la rotación de ese ensamble en la dirección particular,; y en donde cuando el segundo recipiente es calentado por la fuente de calor, el tercer recipiente está localizado por encima del segundo recipiente y el fluido de trabajo en el segundo recipiente experimenta un incremento en la presión de vapor, provocando que por lo menos parte del fluido de trabajo fluya hacia arriba a través del segundo conducto y dentro del tercer recipiente de manera que estimula la rotación de ese ensamble en la dirección particular.

En algunas modalidades, cada uno de la pluralidad de ensambles comprende adicionalmente un acoplamiento conectado al eje, los acoplamientos están configurados para permitir que por lo menos uno de los ensambles gire en una dirección opuesta a los otros ensambles.

En algunas modalidades, la pluralidad de ensambles está configurada para hacer girar dos o más elementos de rotación desde los cuales puede tomarse la potencia. Los dos o más elementos de rotación pueden estar configurados para girar a una o más velocidades diferentes, torques diferentes, y salidas de potencia diferentes.

En algunas modalidades, por lo menos dos de la pluralidad de ensambles tienen fluidos de trabajo diferentes en los mismos.

En algunas modalidades, la pluralidad de ensambles incluye un primer ensamble y un último ensamble, y en donde el primer ensamble está configurado para ser calentado por la fuente de calor cuando la fuente de ¦ calor tiene una primera temperatura, y el último ensamble está configurado : para ser calentado por la fuente de calor cuando la fuente de calor tiene una segunda temperatura. La segunda temperatura puede ser menor que la ' primera temperatura.

En algunas modalidades, el fluido de trabajo en el primer ensamble es seleccionado para tener una primera temperatura de ebullición cerca de la primera temperatura, y el fluido de trabajo en el último ensamble : es seleccionado para tener una segunda temperatura de ebullición cerca de la : segunda temperatura.

El motor puede comprender adicionalmente una depresión que define una pluralidad de canales que tienen la fuente de calor en los mismos, y en donde cada una de la pluralidad de ensambles está configurada para acoplarse a uno de los canales en la depresión. Por lo menos algunos de los canales de la depresión pueden estar dispuestos en un patrón de camino en ¡ zigzag. En algunas modalidades, la fuente de calor fluye a lo largo de los ; canales en la depresión, y por lo menos un ensamble en por lo menos uno de los canales gira en la misma dirección que el flujo de la fuente de calor en el ' mismo. En algunas modalidades, la fuente de calor fluye a lo largo de los canales en la depresión, y por lo menos un ensamble en por lo menos uno de ' los canales gira en la dirección opuesta que el flujo de la fuente de calor en el mismo.

En algunas modalidades, el motor comprende adicionalmente un disco giratorio conectado a por lo menos uno de los ensambles.

En algunas modalidades, el motor está configurado para i utilizarse para generar por lo menos uno de potencia eléctrica, térmica y mecánica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Los dibujos incluidos con la presente sirven para ilustrar diversos ejemplos de los métodos y aparatos de la presente especificación y no pretenden limitar el alcance de lo que se enseña en sentido alguno. En los dibujos: La figura 1 , es una vista esquemática de un motor para extraer energía desde una fuente de calor de acuerdo con una modalidad.

Las figuras 2A a 2C, son vistas esquemáticas del motor de la figura 1 en diversas etapas durante la operación del motor; Las figuras 3A a 3B, son vistas en sección transversal de un recipiente inferior y sus conductos conectados del motor de la figura 1 ; Las figuras 4A a 4B, son vistas en sección transversal de un recipiente superior y sus conductos conectados del motor de la figura 1 ; La figura 5, es una vista en perspectiva de un motor de acuerdo con otra modalidad; La figura 6, es una vista en perspectiva de un motor de etapas múltiples de acuerdo con todavía otra modalidad; La figura 7, es una vista en perspectiva de un motor que tiene un tambor de enfriamiento central de acuerdo con todavía otra modalidad; La figura 8, es una vista en perspectiva de un motor que tiene un elemento de rotación anular de acuerdo con todavía otra modalidad; y La figura 9, es una vista en perspectiva de una depresión para ¡utilizar con un motor de etapas múltiples, tal como el motor de la figura 6, de !acuerdo con todavía otra modalidad.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Volviendo ahora a la figura 1 , se ilustra un motor de acuerdo con una modalidad. El motor incluye generalmente un soporte 12, un eje 14 y una pluralidad de recipientes 18 interconectados juntos mediante los conductos 16 en una relación separada alrededor del eje 14.

Como se muestra, el soporte 12, se extiende generalmente hacia arriba y puede fijarse a una base 20, tal como el fondo de un tanque o una superficie de tierra. Alternativamente, el motor 10 podría también ser soportado desde otras direcciones (por ejemplo, desde arriba o suspendido ¦ desde una superficie elevada, tal como mediante el uso de abrazaderas).

Cerca de la base 20 se proporciona una fuente de calor 22, la cual podría ser una fuente de calor líquida. En algunas modalidades, la fuente de calor 22 puede estar en reposo (por ejemplo, el líquido estar inmóvil) o la fuente de calor 22 puede estar fluyendo (por ejemplo, el líquido puede estar en movimiento). Algunos ejemplos de las fuentes de calor 22 podrían incluir agua u otros líquidos que son calentados mediante procedimientos industriales o residenciales (por ejemplo, agua de desperdicio caliente), calentamiento solar, calentamiento geotérmico, calentamiento térmico oceánico, calentamiento de biomasa u otras fuentes de calor de desecho. Otros ejemplos podrían incluir gases de extracción calientes u otras corrientes de gas.

La fuente de calor 22 normalmente ofrece una temperatura diferencial baja con respecto a un depósito de enfriamiento, tal como la atmósfera ambiente adyacente al motor 10. Por ejemplo, si la fuente de calor 22 se toma de calentamiento térmico a una temperatura de 15 grados Celsius (59 grados F), el depósito de enfriamiento podría estar a la atmósfera ambiente durante una estación de invierno en Norte América que tiene una temperatura de -20 grados Celsius (-4 grados F), proporcionando un diferencial de temperatura de aproximadamente 35 grados Celsius (63 grados F).

En otro ejemplo, la fuente de calor 22 podría ser agua calentada por el sol (por ejemplo, hasta 40 grados Celsius (104 grados F)) y el depósito de enfriamiento podría ser de agua subterránea caliente (por ejemplo, de una fuente a una temperatura de 15 grados Celsius (59 grados F)), proporcionando un diferencial de temperatura baja (por ejemplo, en este ejemplo, de 25 grados Celsius (45 grados F)).

Como se muestra en la figura 1 , el eje 14 está conectado en forma giratoria al soporte 12 (por ejemplo, utilizando cojinetes, manguitos u otros elementos de acoplamiento adecuados) y girar alrededor de un eje que ! generalmente está por lo menos substancialmente perpendicular a la dirección de la gravedad. El eje 14 también define generalmente un plano de motor vertical P, como se muestra en la figura 1. Como se muestra, el eje 14 puede estar localizado sobre la fuente de calor 22.

El eje 14, es giratorio en por lo menos una primera dirección 24 (mostrada en la presente descripción como una dirección en el sentido de las manecillas del reloj). Alternativamente, el eje 14 puede ser giratorio en otra dirección particular (por ejemplo, en sentido opuesto a las manecillas del reloj) en los casos que así se desea. Las direcciones en sentido opuesto a las manecillas del reloj y en sentido de las manecillas del reloj al que se hace referencia a la presente descripción, generalmente son relativos a la posición del observador que observa la operación del motor 10 y no pretenden ser limitantes.

El eje 14 es un ejemplo de un elemento de rotación desde el cual puede extraerse la potencia, como se describirá con detalles adicionales más adelante.

El motor 10, también incluye una pluralidad de recipientes 18 que están colocados en un arreglo separado alrededor del eje 14 (mostrado en la presente descripción como separado de igual forma). Cada recipiente 18, generalmente tiene un momento gravitacional con respecto al eje 14 como está definido por el producto del peso de ese recipiente 18 y su contenido (por ejemplo, la acción hacia abajo) y la distancia horizontal entre el plano del motor vertical P y el centro de gravedad de ese recipiente 18. Por ejemplo, un recipiente particular 18' está separado a una distancia L desde el plano de motor vertical P.

Se apreciará que el momento gravitacional para un recipiente en particular 18 puede, en algunos casos, ser de cero (por ejemplo, en donde el recipiente particular 18 está localizado directamente sobre o debajo del eje 14 de manera que la distancia horizontal L es de cero).

Los momentos gravitacionales de los recipientes 18 al lado izquierdo del eje 14 (como se muestra en la figura 1) tienden a hacer girar el motor 10 en sentido opuesto a las manecillas del reloj, mientras que los momentos gravitacionales de los recipientes 18 al lado derecho del eje 14 tienden a hacer girar el motor 10 en el sentido de las manecillas del reloj (por ejemplo, en la primera dirección 24). Como se describe con mayor detalle más adelante, el motor 10 está diseñado de manera que cuando los recipientes 18 están en un lado del plano de motor vertical P (por ejemplo, sobre el lado derecho del mismo), éstos son más pesados (por ejemplo, contienen más líquido) en comparación con los recipientes 18 en el otro lado del plano de motor vertical P (por ejemplo, en el lado izquierdo del mismo), dando como resultado un momento neto que impulsa el motor 10 en una ' primera dirección 24 (por ejemplo, en sentido de las manecillas del reloj en ¡ este ejemplo, aunque podría ser en sentido opuesto a las manecillas del reloj en otros ejemplos).

Los recipientes 18 están conectados juntos mediante los conductos 16 en un circuito de fluido en circuito. En algunas modalidades, por lo menos uno de los conductos 16 puede estar conectado en forma directa o indirecta al eje 14. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1 , los conductos 16 están conectados a un disco central 26, y el disco central 26 está a su vez, conectado al eje 14.

En otras modalidades, el disco central 26 podría ser reemplazado por un elemento de tambor o un marco, o los recipientes 18 podrían ser asegurados al eje 14 utilizando diversos otros elementos estructurales que no son los conductos 16.

Como se muestra, cada uno de los recipientes 18 está conectado directamente a otros dos recipientes 18 por medio de dos conductos 16. Cada conducto 16, generalmente tiene un extremo de entrada ?62 que actúa con un conducto de entrada (por ejemplo, para proporcionar fluido a ese recipiente en particular 18) y un extremo de salida 164 que actúa sobre un conducto de salida (que permite que el fluido sea extraído de ese recipiente en particular 18), como se describirá con mayor detalle más adelante.

Como se muestra, cada conducto 16 puede tener una o más válvulas de retención de una vía 28 provistas en el mismo. En algunas modalidades, las válvulas de retención pueden estar localizadas cerca del extremo de entrada 162 de cada recipiente 18 que alimenta confluido el conducto 16. En algunas modalidades, la(s) válvula(s) de retención de una vía adicionales pueden estar separadas a lo largo de cada conducto 16 y pueden ayudar a controlar el fluyo y el manejo térmico del fluido que pasa a través de los conductos 6.

Como se describirá con detalle adicional más adelante, cada conducto de salida 164 puede extenderse en uno de los recipientes 18 de manera que define una trampa de gas dentro de ese recipiente 18 (véase, por ejemplo, la figura 3A). Generalmente, el conducto de entrada 162 conectado a un recipiente 18 es opuesto al conducto de salida 164 conectado a otro recipiente 18 y todos los recipientes 18 están conectados juntos de manera que se proporciona una trayectoria de circuito de los recipientes alternantes 18 y los conductos 16 (por ejemplo, todos los recipientes están en comunicación de fluido entre sí).

En términos generales, la trayectoria alternante y en circuito de los conductos 16 y los recipientes 18 puede describirse de la siguiente forma, con cada recipiente 18 estando acoplado junto de manera que proporciona el fluido de trabajo a otro recipiente 18, el cual puede ser un recipiente no adyacente. En algunas modalidades, cada recipiente 18 está acoplado de ! manera que proporciona el fluido de trabajo a un recipiente no adyacente 8. Por ejemplo, como se muestra en la figura 2C, el recipiente "A" está acoplado y puede proporcionar fluido de trabajo al recipiente ?" utilizando un primer : conducto 16a, con el recipiente ?" estando generalmente en el otro lado del : eje 14 del recipiente "A". Esto generalmente, proporciona a los conductos 16 , un patrón alternante que puede entrecruzarse hacia atrás y hacia adelante alrededor del eje 14.

Los recipientes 18, los conductos 16 y el eje 14, forman generalmente un ensamble similar a rueda que puede girar con respecto al i soporte 12.

Como se puede observar en la figura 1 , los recipientes 18 están dispuestos alrededor del eje 14 en una relación separada, con los recipientes 18 y los conductos 16 conectados juntos de manera que cuando cada recipiente 18 se caliente mediante la fuente de calor 22, el conducto de salida 164 de ese recipiente 18 es el conducto de entrada 162 de un segundo recipiente 18, que está por encima de ese recipiente 18, y el cual tiene (o casi tiene) un momento gravitacional en sentido de las manecillas del reloj de manera que impulsa el motor 10 en la primera dirección 24.

Muchos de dichos arreglos son posibles, y el arreglo geométrico representado (con siete recipientes separados angularmente de manera uniforme 18 y siete conductos 16 como se muestra en la figura 1) es únicamente un ejemplo y no pretende ser limitante. En particular, los recipientes 18 no necesitan estar a la misma distancia radial desde el eje 14, ni necesitan estar separados de manera uniforme alrededor del eje 14, ni los conductos 16 necesitan ser rectos.

El interior de los recipientes 18 y los conductos 16 generalmente : contiene un fluido de trabajo (por ejemplo, una mezcla de líquido-vapor). Por ejemplo, el fluido podría ser una mezcla de un alcohol líquido (por ejemplo, ! etanol o metanol) y vapor de alcohol. Otros fluidos y líquidos, tales como amoniaco, agua, éter de petróleo, benzina, pentano-n, éter dietílico, éter ] dimetílico, acetato de metilo, yoduro de metilo, éter, bromuro de etilo, metanol, hexano, acetona, butano-n, bisulfuro de carbono, bromo, cloroformo, acetaldehído, y refrigerante Freón R-11 , también pueden ser adecuados.

Generalmente, el punto de ebullición del fluido de trabajo (por ejemplo, la mezcla de líquido-vapor) se selecciona dependiendo de la temperatura esperada de la fuente de calor líquida 22 que se utilizará para impulsar el motor 10. En particular, el fluido de trabajo normalmente se seleccionad de manera que el fluido de trabajo experimente un incremento en la presión de vapor cuando sea sometido a la fuente de calor 22. En algunas modalidades, el fluido de trabajo se selecciona para tener un punto de ebullición que es de aproximadamente o cercano a la temperatura de la fuente de calor 22. Por ejemplo, el punto de ebullición del fluido de trabajo puede seleccionarse para ser ligeramente inferior que, aproximadamente igual a, o ligeramente superior que la temperatura de la fuente de calor 22.

En algunas modalidades, el fluido de trabajo (por ejemplo, la mezcla de líquido-vapor) puede proporcionarse a los recipientes 18 y los conductos 16 en la forma de un líquido. El aire residual dentro de los recipientes 18 y los conductos 16 puede dejarse en los mismos, o alternativamente puede removerse (por ejemplo, utilizando un sistema de vacío o ventilación), el cual puede facilitar la vaporización del fluido de trabajo. En algunas modalidades, el fluido de trabajo (por ejemplo, la mezcla de líquido-vapor) puede seleccionarse y configurarse de acuerdo con uno o más intervalos específicos de temperaturas diferenciales que pueden utilizarse para impulsar el motor 10.

Generalmente, para un recipiente particular 18 que será afectado por la fuente de calor 22 para impulsar el motor 10, ese recipiente 18 debe mover casi lo suficiente a la fuente de calor 22 (y puede volverse, por lo menos parcialmente o por completo, inmerso dentro de la fuente de calor 22) de manera que el recipiente 18 será calentado por la fuente de calor 22 y la mezcla de líquido-vapor dentro del recipiente 18 se calienta y vaporiza o hierve de manera que logra una presión de vapor incrementada en ese recipiente particular 18. Como se describe en la presente descripción, los términos ebullición y vaporización, generalmente son equivalentes.

A medida que el líquido en uno de los recipientes particulares 18 cerca de la fuente de calor 22 se vaporiza, este incrementa la presión dentro de una trampa de gas dentro del recipiente 18, forzando el líquido a través del extremo de salida conectado 164 del conducto 16. El líquido de ese recipiente 18 fluye entonces hacia arriba a través del conducto 16, pasando a través de la válvula de retención de una vía 28, y posteriormente dentro del recipiente superior interconectado 18 por medio del conducto de entrada 162. Esto incrementa la energía potencial total de la masa de líquido (por ejemplo, convirtiendo la energía de calor en energía potencial), y esta energía potencial ! puede entonces convertirse en energía cinética para impulsar el motor 10.

En particular, el movimiento del fluido de trabajo desde el , recipiente inferior 18 al recipiente superior 18 provoca que el ensamble similar a rueda gire en la primera dirección 24 (por ejemplo, en el sentido de las manecillas del reloj). La energía puede entonces ser extraída del eje 14 en cualquier número de formas adecuadas (por ejemplo, en forma mecánica con el uso de engranes, bandas, eléctricamente acoplando el eje 14 a un generador, y así sucesivamente).

Como se muestra en la figura 1 , el recipiente superior 18 puede estar sobre un lado (por ejemplo, el lado derecho) del plano de motor vertical P definido por el eje 14, de manera que el momento gravitacional generado por el peso del recipiente superior 18 (y el peso del fluido en el mismo) actúa ' en la primera dirección 24 (por ejemplo, en el sentido de las manecillas del reloj).

Se deberá comprender que, en algunas modalidades, si el ensamble similar a rueda tiene inercia de rotación suficiente, el recipiente superior 18 puede únicamente estar cerca de tener un momento gravitacional en sentido de las manecillas del reloj cuando recibe el fluido en el mismo. Es decir, el recipiente superior 18 puede de hecho, tener un momento gravitacional pequeño en sentido opuesto a las manecillas del reloj cuando recibe el líquido entrante (por ejemplo, el recipiente superior 18 puede estar sobre cualquier lado del plano de motor vertical P), debido a que la inercia de rotación del ensamble similar a rueda tenderá a transportar el recipiente 8 desde el lado izquierdo al lado derecho del eje 14 a medida que ocurre esto.

En algunas modalidades, el cronometraje de llegada del fluido al recipiente superior 18 puede seleccionarse para incrementar, y en algunos : casos, aumentar al máximo la salida de energía del motor 10.

Volviendo ahora a las figuras 2A a 2C, se ilustra el movimiento del motor 10 y el movimiento del fluido de trabajo en varios puntos. Generalmente, los recipientes "A", "B", "C", "D", "E", "F" y "G" son acoplados juntos mediante los conductos 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f y 16g, como se : muestra.

En estas figuras, el líquido dentro de los recipientes 18 y los conductos 16 son representados en forma esquemática por las áreas sombreadas u obscurecidas. Los recipientes sombreados 18 y los conductos , 16 no necesitan estar llenos de líquido, sino que normalmente contendrán una cantidad sustancial de líquido en los mismos.

De manera similar, el vapor o gas dentro de los recipientes 18 y los conductos 16 es representado por regiones punteadas, como se muestra en las figuras 3A y 3B, por ejemplo. Las regiones, punteadas pueden no estar libres de líquido completamente, sino que pueden contener cierta cantidad de líquido en las mismas.

Otras regiones se dejan en blanco, lo cual indica de manera general que estas regiones tienen substancialmente menos líquido y vapor : (aunque pueden incluir pequeñas cantidades de líquido o vapor).

En la figura 2A, el motor 10 se hace girar en la primera dirección 24 (por ejemplo, en sentido de las manecillas del reloj en este ejemplo), y el recipiente "A" se aproxima a la fuente de calor 22, la cual podría ser agua de desecho tibia, por ejemplo. En este punto, todos los recipientes, excepto el recipiente "B" son expuestos al aire ambiente que generalmente está más frío que la fuente de calor 22.

El recipiente "B" se sumerge en la fuente de calor 22, aunque en este punto puede estar en su mayor parte libre de líquido. Debido a que el recipiente "B" está ligeramente a la izquierda del plano de motor vertical P, cualquier fuerza de flotación hacia arriba ejercida por la fuente de calor 22 sobre el recipiente "B" tenderá a dar como resultado un momento en el sentido de las manecillas del reloj, agregando de este modo una rotación auxiliar del motor 10 en la primera dirección 24.

En este punto de tiempo, los recipientes "F", "G" y "A" pueden tener, todos ellos, una cantidad sustancial de líquido en los mismos. El peso de este líquido en los mismos tiene como resultado otro momento en el ' sentido de las manecillas del reloj, que estimula adicionalmente al motor 10 a girar en la primera dirección 24.

En algunos casos, el momento gravitacional total generado por los recipientes "F", "G" y "A" puede ser más largo que el momento de flotación generado por el recipiente "B".

En la figura 2B, la rotación del motor 10 ha continuado, de : manera que sumerge parcialmente el recipiente "A" dentro de la fuente de calor 22. El recipiente "A", ahora está siendo calentado por la fuente de calor 22 (aunque la inmersión no es requerida para que el recipiente "A" sea calentado), y la ebullición/vaporización del líquido dentro del recipiente "A" está en ejecución, dando como resultado una presión incrementada en el recipiente "A". Esta presión incrementada, la cual fuerza parte del líquido en el primer conducto 16a entre el recipiente "A" y el recipiente "E" (como está indicado por el sombreado). En este punto del tiempo, la flotación del recipiente "B", el peso del líquido en los recipientes "F" y "G" y el peso de cualquier líquido restante en el recipiente "A" y su conducto de salida 16 continúa estimulando el movimiento del motor 10 en la primera dirección 24.

En la figura 2C, el recipiente "A" ahora está casi totalmente sumergido en la fuente de calor 22. En este punto, por lo menos una porción sustancial del líquido en el recipiente "A" se ha forzado a través del conducto 16a, más allá de la válvula de retención 28, y dentro del recipiente ?". El peso del líquido dentro de los recipientes ?", "F" y "G" provoca un momento gravitacional que continúa impulsando el motor 0 en la primera dirección 24.

El resultado del movimiento de líquido desde el recipiente "A" al recipiente "E" es que la energía potencial del motor 10 es incrementada, proporcionando de esta manera la rotación del motor 10. En otras palabras, la nueva distribución del líquido producida por la ebullición dentro de los recipientes 18 tiene como resultado un momento generalmente continuo en el motor 10 que actúa en la primera dirección 24 (por ejemplo, en el sentido de las manecillas del reloj).

Se debe observar que en algunos casos, como se muestra en la figura 2C, el momento de flotación neto del recipiente "A" puede actuar contra la primera dirección 24 (por ejemplo, en la dirección del sentido opuesto a las manecillas del reloj), la cual tiende a inhibir la rotación del motor 10 en la primera dirección 24. Sin embargo, en algunas modalidades, este efecto puede reducirse o llevarse al mínimo mediante el cronometraje de la exposición del recipiente "A" a la fuente de calor 22 y la ebullición resultante del líquido en el recipiente "A".

El ciclo continúa a medida que el recipiente "G" se aproxima al agua caliente 22. Al mismo tiempo, los recipientes "B", "C" y "D", experimentan el enfriamiento (por ejemplo, mediante el intercambio de calor con el aire ambiente circundante y/o por medio del enfriamiento por evaporación, en donde el líquido residual de la fuente de calor 22 en los recipientes "B", "C" y "D" puede evaporarse). El enfriamiento permite que los recipientes "B", "C" y "D" adquieran una temperatura menor que la temperatura de la fuente de calor 22, y generalmente evita que el motor completo 10 alcance la misma temperatura o substancialmente una temperatura similar que la fuente de calor 22, lo cual podría provocar que el motor 10 se atasque.

Durante la fase de encendido (por ejemplo, cuando el motor 10 empieza a moverse después de estar quieto), el motor 10 inicialmente puede girar bastante lentamente, aunque puede acelerar hasta se logra una velocidad de estado fijo. Esta velocidad de estado fijo generalmente se alcanza cuando ocurre un equilibrio entre la fuerza de gravedad que actúa sobre los recipientes 18 (incluyendo el líquido en los mismos), las fuerzas de flotación que actúan sobre cualquiera de los recipientes 18 sumergidos o parcialmente sumergido, las fuerzas de fricción sobre el eje 14, la resistencia de la fuente de calor 22 sobre los recipientes 18 (por ejemplo, la fuerza de arrastre) y cualesquiera otros componentes que se mueven a través de la fuente de calor 22, las fuerzas de arrastre atmosféricas que actúan sobre los recipientes 18 y otros componentes que se mueven a través de la atmósfera ambiente, y otras pérdidas y resistencia sobre el eje 14 (u otros elementos) que son el resultado de extraer la potencia del motor 10.

Cuando se opera a una velocidad de estado fijo, el equilibrio entre las fuerzas tiende a mantenerse, y tiene como resultado que el motor 10 puede cambiar las velocidades debido al cambio en la demanda de potencia, cambios en la temperatura de la fuente de calor 22, y así sucesivamente. La inercia de las partes giratorias del motor 10 (y la cual podría incluir un disco giratorio), tienden a suprimir la aceleración o desaceleración del motor 10 producida por los cambios transitorios en este equilibrio y a proporcionar una rotación más uniforme del motor 10.

Se puede detener la rotación del motor 10 removiendo el motor 10 de la fuente de calor 22, y viceversa. Por ejemplo, el motor 0 podría ser elevado de la fuente de calor 22 (o la fuente de calor 22 podría hacerse descender de manera que no esté en contacto con el motor 10).

Alternativamente, cuando la fuente de calor 22 es agua de desecho caliente, el flujo de entrada del agua caliente nueva a la fuente de calor 22 puede detenerse, de manera que la fuente de calor 22 se enfriará hasta una temperatura similar que el aire ambiente, dando como resultado muy poco o ningún diferencial de temperatura entre el aire ambiente y la fuente de calor 22 para impulsar el motor 10. Por consiguiente, el motor 10 tenderá a asentarse una vez que su inercia de rotación se agota.

En otras modalidades, un freno (por ejemplo, mecánico, magnético, hidráulico, capacitivo, etc.) podría utilizarse también para desacelerar y/o detener el motor 10.

Los recipientes 18 pueden tener generalmente cualquier construcción adecuada. Por ejemplo, los recipientes 18 podrían ser esféricos, '· cilindricos, con forma de gota, rectangulares, o tener cualquiera otra forma adecuada.

En algunas modalidades, los recipientes 18 pueden tener una o más aletas 166 dimensionadas y conformadas de manera que mejoran la transferencia de calor entre los recipientes 18 y la fuente de calor 22 y/o entre los recipientes 18 y el aire ambiente.

En algunas modalidades, la resistencia al movimiento de los recipientes 18 a través de la fuente de calor 22 (por ejemplo, las fuerzas de arrastre) debe tomarse en cuenta cuando se selecciona el tamaño y forma de los recipientes 18. Por ejemplo, un recipiente con forma de lágrima 18 puede ! seleccionarse para ayudar a reducir el arrastre entre los recipientes 18 y la fuente de calor 22.

Los recipientes 18 pueden ser elaborados de cualquier material ' adecuada para las presiones y temperaturas involucradas durante la operación del motor 10. Por ejemplo, acero, cobre, aluminio, vidrio y plástico, pueden ser materiales adecuados, dependiendo del fluido de trabajo y el tipo de fuente de calor. Los materiales compuestos, tales como fibra de carbono o , acero cubierto en una capa termoplástica (por ejemplo, para inhibir la corrosión), también pueden ser adecuados.

La conductividad térmica de los recipientes 18 puede seleccionarse para ayudar a estimular, demorar o generalmente, sincronizar la ebullición del líquido dentro de los recipientes 18. Por ejemplo, si la ebullición debe demorarse para incrementar o aumentar al máximo los beneficios de la flotación (véase lo anterior), un material más aislante puede ser seleccionado para los recipientes 18. Alternativamente, si la ebullición debe ser acelerada, se puede utilizar un material más conductor térmicamente para los recipientes 18.

Los conductos 16, también pueden ser elaborados de cualquier material adecuado para las presiones y temperaturas involucradas durante la operación del motor 10. Por ejemplo, los conductos 16 podrían ser elaborados de una tubería redonda o rectangular comercialmente disponible ; (por ejemplo, plástico de tubería de PVC, tubería de cobre, etc.). Los materiales generalmente adecuados para los recipientes 18 también pueden ser adecuados para los conductos 16. En algunas modalidades, los ! conductos 16 pueden ser rectos (como se muestra en la figura 1 ), o alternativamente, pueden tener trayectorias curvas o escalonadas. En algunas modalidades, los conductos 16 podrían incluir mangueras flexibles , (por ejemplo, en donde se utiliza otro elemento de marco para asegurar los recipientes 18 al eje 14).

En algunas modalidades, los conductos 16 y los recipientes 18 pueden unirse utilizando cualquier procedimiento convencional adecuado dependiendo de los materiales utilizados. Por ejemplo, los conductos 16 y los recipientes 18 podrían unirse utilizando conexiones roscadas, soldadura. Soldadura de cobre, estañado, pegamento, unión, soldadura ultrasónica, ajuste de compresión mecánica, anillos rizados, etc. En algunas modalidades, los recipientes 18 y los conductos 16 podrían ser elaborados en forma integral y no necesitan ser componentes separados.

En algunas modalidades, las válvulas de retención 28 pueden ser válvulas de retención comercialmente disponibles (por ejemplo, válvulas de bola y resorte) seleccionadas de manera que sean adecuadas para las temperaturas y presiones de trabajo dentro del motor 10.

El flujo de los fluidos dentro de los conductos 16, generalmente está restringido por las válvulas de retención 28 y las conexiones del conducto-recipiente, como se explicará con respecto a las figuras 3A a 3B y 4A a 4B. En las figuras 3A a 3B, y 4A a 4B, varios elementos incluyendo el soporte 12, así como también otros elementos, se han omitido para lograr una mayor claridad.

Por ejemplo, la figura 3A, muestra un recipiente 18 y sus dos conductos conectados 16, un conducto de entrada 162 y un conducto de salida 164. El conducto de entrada 162 está conectado con la pared del recipiente 18, mientras que el conducto de salida 164 tiene un extremo 164a que se extiende dentro del recipiente 18 de manera que define una trampa de gas 32 dentro del recipiente 18.

En la orientación mostrada, la gravedad provoca que el líquido : 30 sea recolectado alrededor del fondo del recipiente 18. A medida que el líquido 30 hierve o se vaporiza (por ejemplo, debido al calor recibido desde la fuente de calor 22), la presión en la trampa de gas 32 se incrementa debido a que el gas en el mismo no puede escapar más allá de la válvula de retención 28.

La figura 3B, muestra una porción substancial del líquido 30 siendo empujado al conducto de salida 164 mediante la presión creciente en la trampa de gas 32. El líquido y el vapor no pueden escapar por medio del ' conducto de entrada 162 debido a la válvula de retención 28.

La figura 4A, muestra un recipiente superior 18 siendo alimentado por el conducto de salida 164 del recipiente inferior 18 de las ; figuras 3A a 3B. El conducto de salida 164 para el recipiente inferior 18 está i acoplado al conducto de entrada 162 para el recipiente superior 18 mostrado en la figura 4A. Como se muestra, el líquido que está siendo forzado hacia arriba, pasa a través de la válvula de retención 28.

En la figura 4B, el líquido 30 tiene un flujo continuo dentro del recipiente superior 18 por el vapor presurizado 34. El líquido 30 no puede escapar del recipiente 18 debido a que todavía no ha alcanzado el extremo 164a del conducto de salida 164. Una cantidad pequeña de líquido de escape, generalmente no sería un problema significativo, siempre que una porción sustancial del líquido permanezca dentro del recipiente 18. El líquido 30 dentro de este recipiente actúa hacia abajo debido a la fuerza de gravedad, provocando que gire el motor 10.

Volviendo a la figura 5, se ilustra en la misma otro motor 37 de acuerdo con otra modalidad. El motor 37 incluye cinco recipientes cilindricos : 36 conectados mediante cinco conductos 38. Cada conducto tiene una válvula de retención (no mostrada) y los conductos 38 y los recipientes 36 son conectados juntos, generalmente como en la modalidad anterior. Los conductos 38 son conectados a un tambor central 40 a través del cual se extiende un eje 42. El eje 42 a su vez, se soporta en forma giratoria sobre cualquier lado del tambor 40, mediante un par de soportes 44. Una fuente de calor (no mostrada) es provista en el área debajo del eje 42 (generalmente similar a la fuente de calor 22).

En algunas modalidades, el tambor 40 puede ser una estructura ' hueca de peso ligero, o alternativamente puede ser una estructura más pesada, tal como un disco giratorio. Éste puede ser reemplazado por un marco de peso libero. Si se implementa como un disco giratorio pesado, el ', tambor 40 puede tender a incrementar en gran medida la inercia de rotación del motor 37, lo cual puede ser benéfico en ciertas aplicaciones.

En algunas modalidades, el tambor 40 puede servir como una fuente de enfriamiento, la cual se conecta con los conductos 38 y el líquido/vapor en la misma a medida que pasa entre los recipientes 36. En algunas modalidades, la potencia podría ser extraída del tambor 40, y así el tambor 40 es otro ejemplo del elemento de rotación a través del cual puede proporcionar potencia al motor 37.

Se debe observar como se muestra en la figura 5, que los conductos 38 pueden ser compensados uno con el otro (generalmente a lo largo del axis del eje 42) de manera que evitan la interferencia entre los conductos 38 cuando se entrelazan.

Volviendo ahora a la figura 6, en la presente descripción se ilustra un motor de etapas múltiples 57 de acuerdo con otra modalidad. El motor 57, generalmente incluye tres ensambles similares a rueda 50, 52, 54 (o : "etapas") conectados en serie a un eje común 46.

Como se muestra, los tres ensambles similares a rueda 50, 52, 54 están fijos al eje 46 en ángulos de rotación diferentes, aunque podrían fijarse al mismo o un ángulo substancialmente similar. Este arreglo puede ser útil para ayudar a extraer más potencia de una fuente de calor (por ejemplo, ; un baño de agua caliente más grande).

Además, si la fuente de calor líquida está fluyendo en la dirección de la flecha 56, entonces cada uno de los tres ensambles similares a ! rueda 50, 52, 54 pueden utilizarse para extraer energía de la fuente de calor líquida en una forma similar a etapa. Por ejemplo, cada ensamble similar a rueda 50, 52, 54, tenderá a reducir la temperatura de la fuente de calor líquido que fluye, y los ensambles similares a rueda 50, 52, 53 pueden estar configurados u optimizados teniendo fluidos de trabajo diferentes (por ' ejemplo, mezclas de líquido-vapor) en los mismos.

Por ejemplo, el ensamble similar a rueda de primera etapa 50, generalmente se acopla a la fuente de calor cuando la fuente de calor está en su temperatura más alta. Por consiguiente, el ensamble de primera etapa puede ser provisto con un fluido de trabajo que tiene un punto de ebullición superior. Por el contrario, el ensamble similar a rueda de tercera etapa 54, el cual se acopla con la fuente de calor a la temperatura más baja, puede ser provisto con un fluido de trabajo que tiene un punto de ebullición inferior. Finalmente, el ensamble similar a rueda medio 52 puede tener un fluido de trabajo que tiene un punto de ebullición intermedio (por ejemplo, entre las temperaturas de ebullición superior e inferior).

En la modalidad mostrada en la figura 6, los tambores 40 de los 1 ensambles similares a rueda están fijos al eje común 46. Sin embargo, en otras modalidades, el eje 46 puede estar conectado a cada tambor 40 I mediante un acoplamiento que permite la rotación independiente del tambor 40 y el eje 46, mientras que todavía transfiere potencia desde el tambor 40 al eje 46. Los ejemplos de dichos acoplamientos incluyen cojinetes elípticos y , acoplamientos de fluido. Dicho acoplamiento puede permitir que los ensambles similares a rueda giren a índices diferentes mientras que contribuyen con potencia para el eje común 46.

En algunas modalidades, los ensambles similares a rueda 50, 52, 54 pueden ser configurados para girar en direcciones diferentes (por ejemplo, el primer ensamble 50 y el último o tercer ensamble 54 podrían girar en una dirección en sentido de las manecillas del reloj, mientras que el segundo ensamble 52 podría girar en una dirección contraria a la de las manecillas del reloj) mientras que todavía contribuye con potencia para el eje 46 (por ejemplo, por medio de los sistemas de engranajes conocidos y/u otros ; acoplamientos). Las direcciones de rotación diferentes pueden ayudar a reducir el torque desequilibrado, y los efectos de momento giroscópico o rotacional, los cuales de lo contrario, podrían ejercer fuerzas indeseables sobre el soporte 12.

En algunas modalidades, los tambores centralizados 40 pueden ser interconectados para ser únicamente una estructura, y la cual a su vez, podría funcionar tanto como un tambor, así como un eje hueco de mayor diámetro.

Volviendo ahora a la figura 7, en la presente descripción se ilustra un motor 47 de acuerdo con otra modalidad. El motor 47 puede ser similar al motor 37 que se muestra en la figura 5. En esta modalidad, el motor 47 tienen un tambor más grande 48, y los conductos 38 se extienden a través t de (y/o se conectan con) el tambor 48.

El tambor 48 en esta modalidad, puede contener un fluido de enfriamiento que sirve para enfriar el líquido/vapor a medida que éste se desplaza a través de los conductos 38. El tambor 48 puede ayudar a disipar el calor recolectado por el fluido de enfriamiento en el mismo y/o el fluido de enfriamiento puede hacerse circular nuevamente a través del tambor 48. El fluido de enfriamiento en el tambor 48 puede ayudar a modular o manejar la temperatura del fluido de trabajo (por ejemplo, la mezcla de líquido-vapor), según se desee.

Volviendo ahora a la figura 8, en la presente descripción se ¡lustra un motor 77 de acuerdo con todavía otra modalidad. El motor 77 también es similar al motor 37 que se muestra en la figura 5. Sin embargo, una diferencia es que un elemento anular 62 está conectado a los recipientes 36 en el motor 77.

El elemento anular 62 puede tener dientes de engrane 64 u otros elementos de acoplamiento y puede utilizarse para proporcionar potencia a un engrane u otro dispositivo similar (no mostrado) que puede ser engranado con los dientes 64. Este tipo de elemento anular dentado en algunas ocasiones es conocido como un engrane de anillo.

En la modalidad mostrada en la figura 8, los dientes 64 son provistos sobre el perímetro exterior del elemento anular 62. En otras i 1 modalidades, los dientes 64 pueden estar localizados en el perímetro interior • del elemento anular 62, o tanto sobre los perímetros interiores como ; exteriores. En algunas modalidades, el elemento anular 62 puede ser parte de un sistema de engrane planetario. El elemento anular 62 es otro ejemplo de un elemento de rotación a partir del cual también puede tomarse la potencia, y en consecuencia, la potencia no necesariamente tiene que ser tomada del eje 42.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 6, en otras modalidades, uno o más de los ensambles 50, 52, 54 (por ejemplo, el I ensamble similar a rueda medio 52) puede ser reemplazado por el ensamble similar a rueda mostrado en la figura 8, de manera que proporciona un motor de etapas múltiples que tiene dos elementos de rotación (es decir, el eje 46 y el elemento anular 62) a partir de los cuales puede tomarse la potencia. Este es un ejemplo de dos o más elementos de rotación que pueden, en algunas modalidades, girar a velocidades, torques o salidas de potencia diferentes, etc.

Volviendo ahora a la figura 9, en ésta se ilustra una depresión 71 ¡ para utilizarse con un motor de etapas múltiples, tal como el motor de etapas múltiples 57 mostrado en la figura 6. Como se muestra, el agua u otra fuente de calor líquida, generalmente fluye a través de las patas o canales 70, 72, 74, 76 y 78 de la depresión 71 , como se indica de manera general mediante las flechas. El flujo puede lograrse bombeando el agua o mediante la inclinación de la depresión 71 , de manera que se estimula el flujo de la misma.

: En algunas modalidades, como se muestra, las patas o canales ? 70, 72, 74, 76 y 78 de la depresión 71 pueden estar dispuestas en configuración de zigzag o en camino de zigzag de modo que el agua en las patas o canales adyacentes 70, 72, 74, 76 y 78 fluye en las direcciones opuestas.

Durante el uso, cada etapa de un motor de etapas múltiples (por ejemplo, el motor 57) puede utilizarse para extraer energía de calor de una de las patas o canales 70, 72, 74, 76 y 78).

Por ejemplo, si un motor de etapas múltiples tiene tres etapas (por ejemplo, las etapas 50, 52 y 54) que giran en la misma dirección, las etapas pueden estar asociadas con las patas o canales 70, 74 y 78, de manera que encuentran el agua que fluye en la misma dirección que los recipientes en cada etapa. De manera similar, si el motor de etapas múltiples tiene cinco etapas, y las etapas alternantes giran en las direcciones opuestas, entonces cada una de las etapas pueden asociarse con una de las patas o canales 70, 72, 74, 76 y 78 de manera que encuentran el agua que fluye en la misma dirección que los recipientes en cada una de las etapas.

En algunas modalidades, si el flujo de la fuente de calor líquida es lo suficientemente lento para que el flujo no afecte de manera significativa la rotación de las etapas del motor (por ejemplo, en donde cualesquiera efectos de arrastre incrementados debidas al movimiento del agua son insignificantes), entonces una o más etapas podrían estar configuradas para : girar contra la dirección del flujo del agua. Por ejemplo, un motor de cinco i etapas con cada etapa girando en la misma dirección puede ser provisto : dentro de las patas o canales 70, 72, 74, 76 y 78 de la depresión.

En algunas modalidades, también son posibles otras configuraciones de depresión con más patas o canales o menos patas o canales.

Generalmente, el flujo en la dirección de rotación de una etapa del motor, pueden permitir recolectar la energía cinética del flujo (como una rueda de agua), mientras que el flujo opuesto a la dirección de rotación puede incrementar la turbulencia en la fuente de calor, lo cual puede ayudar a incrementar la transferencia de calor desde la fuente de calor a los recipientes.

En algunas modalidades, una o más válvulas o deflectores, pueden proporcionarse en el flujo (por ejemplo, generalmente en cualquier parte en la depresión 71 , tal como en las conexiones 80 entre las patas 70, 72, 74, 76 y 78). Las válvulas y/o deflectores pueden ayudar a regular el flujo y generalmente ayudan a controlar el movimiento de la fuente de calor líquida.

En algunas modalidades, como las que se plantean en la presente descripción, la fuente de calor utilizada para impulsar el motor puede ser un líquido, tal como agua que tiene una temperatura que está más caliente que la temperatura ambiente. Sin embargo, esto únicamente es un ejemplo de una fuente de temperatura diferencial baja que pueden utilizarse para impulsar un motor. En algunos casos, dicha agua puede calentarse mediante energía geotérmica, térmica oceánica, energía de biomasa o puede ser agua que se calienta mediante procedimientos industriales, institucionales o residenciales (por ejemplo, agua de desecho de una operación industrial). En algunas modalidades, los recipientes pueden sumergirse parcial o totalmente en dicho líquido. En algunas modalidades, el líquido puede ser estacionario, en movimiento o que se hace circular nuevamente.

En algunas modalidades, uno o más de los motores como los que se describieron de manera general en la presente descripción pueden ser estacionarios y/o pueden ser móviles (por ejemplo, un motor puede estar montado sobre un vehículo con la capacidad de moverse).

En algunas modalidades, la fuente de calor también podría utilizar una fuente de calor radiante, tal como energía solar que puede ser dirigida o enfocada con una lente o dispositivo de magnificación, y/o reflejada por un espejo, por ejemplo, para calentar el recipiente(s) inferior.

En algunas modalidades, la fuente de calor podría ser una fuente de calor conductiva, tal como el calor de un intercambiador de calor, o podría i ser una fuente de calor de convección, tal como proveniente de un vapor de : aire calentado o vapor, o un ventilador que está dirigido para calentar los recipientes en la posición de rotación deseada.

Generalmente, las modalidades de los motores que se describen en la presente descripción pueden extraer energía de cualquier fuente de calor adecuada, ser conductivos, de convección, radiantes o una combinación : de los mismos.

La fuente de calor es la fuerza impulsora primaria que provoca que el fluido de trabajo se caliente y generalmente una presión de vapor que provoca que el líquido sea transportado a una posición de una elevación superior. En esta posición superior, el líquido de trabajo tendrá una energía potencial superior que puede convertirse en energía cinética para impulsar el motor.

En algunas modalidades, la salida de los motores, como los que se describen de manera general en la presente descripción puede extraerse como energía de rotación a partir del eje u otros elementos giratorios. Cualquier dispositivo adecuado que utiliza la potencia de rotación puede conectarse al eje u otros elementos giratorios. Dichos dispositivos podrían incluir, por ejemplo, generadores, alternadores, motores Sterling, bombas y compresores.

Por lo tanto, la potencia eléctrica, térmica o mecánica puede generarse utilizando los motores como los que se describen de manera general en la presente descripción. Adicionalmente, el torque y velocidad de salida de los ejes y otros elementos giratorios podrían ajustarse y adaptarse a la medida a través de diversos sistemas de engranajes, acoplamientos hidráulicos, sistemas de engranes planetarios y otras técnicas diversas según se desee.

Generalmente, en algunas modalidades, el calor puede ser extraído de una fuente que es enfriada gradualmente. Como tal, una de las salidas del sistema puede ser una fuente de calor enfriada (por ejemplo, fluido) mientras que al mismo tiempo, la energía que se extrajo del fluido puede utilizarse para generar torque, electricidad o para otros usos.

En algunas modalidades, el fluido enfriado es un producto derivado que puede utilizarse para otras aplicaciones. Por ejemplo, el producto derivado de sistemas solares fotovoltaicos (PV) es un fluido tibio que se puede utilizar por uno o más motores como los que se describen de manera general en la presente descripción para generar potencia, mientras que al mismo tiempo, el fluido enfriado que sale puede ser útil como un medio de enfriamiento para enfriar adicionalmente los sistemas PV.

Aunque en algunas modalidades, la configuración general se muestra como una "rueda" con una serie de elementos giratorios alrededor de un eje central, este no es el único arreglo posible, y el arreglo de la rueda es únicamente un ejemplo.

Como se mencionó, el fluido de trabajo en los recipientes y conductos puede ser un fluido único con un punto de ebullición deseado. También puede ser posible mezclar dos o más fluidos juntos, tal como un fluido que hierve a una temperatura inferior (por ejemplo, etanol) con un segundo fluido que tiene una temperatura de ebullición superior (por ejemplo, , agua) que podría ser impulsado hacia arriba a través de los conductos.

En dichas modalidades, el segundo fluido podría tener un punto de ebullición superior y como tal, podría permanecer principalmente como un líquido. Una de dichas combinaciones podría ser una combinación de alcohol y agua. El alcohol de isopropanol con su punto de ebullición más bajo y menor densidad podría tender a flotar sobre la parte superior del agua, y una vez expuesto al calor, podría hervir e impulsar el agua hacia arriba al siguiente recipiente.

En algunas modalidades, el motor puede ser optimizado con base en la temperatura de entrada de la fuente de calor para las diversas etapas individuales del fluido de trabajo. En los casos en que el segundo fluido es agua o algún fluido más pesado, esto puede ayudar a generar más energía potencial que si se transportara hacia arriba la misma cantidad de alcohol o un fluido más ligero.

En algunas modalidades, la disolución o suspensión de un aditivo soluble o insoluble para incrementar adicionalmente la densidad de la mezcla en los recipientes y conductos que están siendo transportados hacia arriba también puede incrementar la masa y el momento gravitacional y de flotación resultante, y por lo tanto puede incrementar la energía cinética de rotación del motor.

Un ejemplo de dicho aditivo es la sal de mesa (NaCI), la cual podría agregarse al agua, y la cual tenderá a incrementar la densidad y cambio del punto de ebullición del agua. Otros aditivos que incrementan la densidad podrían incluir suspensiones, pastas y coloides, tales como partículas metálicas o minerales mezcladas con agua. Se pueden utilizar otros aditivos que no afectan de manera significativa la densidad, sino que únicamente cambian el punto de ebullición.

En algunas modalidades, se pueden utilizar diferentes fluidos de trabajo dependiendo de la temperatura de la fuente de calor. Por ejemplo, a temperatura ambiente bajas (por ejemplo, durante un invierno de América del Norte) en donde la fuente de calor puede ser geotérmica, el fluido de trabajo puede ser dióxido de carbono líquido, o un fluido de combinación que tiene una porción de cambio de fase y una porción de masa que es transportada hacia arriba para generar la energía potencial.

Aunque la descripción anterior proporciona ejemplos de uno o más métodos y/o aparatos, se apreciará que otros métodos y/o aparatos pueden estar dentro del alcance de la presente descripción al ser interpretada por un experto en la materia.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un motor para extraer energía de una fuente de calor, que comprende: un eje adaptado para acoplarse en forma giratoria a un soporte y que puede girar en una primera dirección; una pluralidad de recipientes acoplados y separados alrededor del eje, uno o más de los recipientes comprendiendo material térmicamente aislante y material térmicamente conductor en los mismos dimensionados y conformados para mejorar la transferencia de calor; un fluido de trabajo provisto en la pluralidad de los recipientes; y una pluralidad de conductos que conectan juntos los recipientes, cada conducto teniendo un extremo conectado a uno de la pluralidad de los , recipientes y otro extremo conectado a otro de la pluralidad de los recipientes; en donde el fluido de trabajo es seleccionado de manera que cuando el fluido de trabajo en un recipiente es calentado por la fuente de calor, el fluido de trabajo en un recipiente experimenta un incremento en la presión de vapor que provoca que por lo menos parte del fluido de trabajo fluya de un recipiente ; al otro recipiente localizado por encima de un recipiente, de manera que ; produce un momento gravitacional que estimula la rotación del eje en la > primera dirección.

2 - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque uno o más de los recipientes están elaborados de un compuesto de materiales, y el material térmicamente conductor en el mismo comprende una o más aletas.

3. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado : además porque la conductividad térmica de los recipientes se selecciona para estimular, demorar o generalmente, sincronizar, la vaporización del fluido de trabajo.

4. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la pluralidad de conductos conectan los recipientes juntos en i i un circuito de fluido en circuito.

5.- El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende adicionalmente una válvula para controlar el flujo del fluido de trabajo entre por lo menos dos de los recipientes.

6. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende adicionalmente un disco giratorio conectado a por lo menos uno de los recipientes, por lo menos uno de los conductos o el eje.

7. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el fluido de trabajo incluye un aditivo que incrementa la densidad.

8. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el fluido de trabajo incluye un aditivo seleccionado para modificar el punto de ebullición del fluido de trabajo.

9. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el fluido de trabajo comprende dos o más fluidos diferentes, I los dos o más fluidos diferentes comprenden un primer fluido y un segundo fluido, en donde el primer fluido vaporiza e impulsa al segundo fluido hacia arriba a través de los conductos.

10. - El motor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el segundo fluido permanece principalmente en la forma de un líquido.

11. - El motor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el segundo fluido tiene una temperatura de ebullición superior que el primer fluido.

12. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la fuente de calor es un- líquido que fluye.

13. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la pluralidad de conductos incluyen mangueras flexibles.

14. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el motor está configurado para utilizarse para generar por lo menos una de potencia eléctrica, térmica o mecánica.

15. - El motor de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el eje está adaptado para ser acolado a un medio de extracción de energía.

16. - Un motor para extraer energía de una fuente de calor, que comprende: un eje adaptado para acoplarse en forma giratoria a un soporte y siendo giratorio en una primera dirección; una pluralidad de recipientes acoplados y separados alrededor del eje, uno o más de los recipientes comprendiendo material térmicamente aislante y material térmicamente conductor en .los mismos dimensionados y conformados para mejorar la transferencia de calor; dos o más fluidos diferentes provistos en la pluralidad de recipientes, los dos o más fluidos diferentes comprendiendo un primer fluido y un segundo fluido; y una pluralidad de conductos que conectan juntos ' los recipientes, cada conducto teniendo un extremo conectado a uno de la pluralidad de recipientes y otro extremo conectado a otro de la pluralidad de recipientes; en donde el primer y segundo fluidos son seleccionados de manera que cuando el primer fluido en el recipiente es calentado por la fuente ; de calor, el primer fluido en un recipiente se vaporiza provocando que por lo menos parte del segundo fluido fluya desde un recipiente dentro de otro recipiente localizado sobre un recipiente de manera que produce un momento gravitacional que estimula la rotación del eje en la primera dirección, y en 1 donde el segundo fluido permanece principalmente en la forma de un líquido.

17.- El motor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque la conductividad térmica de los recipientes se selecciona para estimular, demorar o, generalmente, sincronizar la vaporización del primer fluido.

18.- El motor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque la pluralidad de conductos conecta los recipientes juntos en un circuito de fluido en circuito.

19. - El motor de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el eje está acoplado a un generador eléctrico.

20. - Un motor para extraer energía de una fuente de calor de ! liquido que fluye, que comprende: un eje adaptado para ser acoplado en : forma giratoria a un soporte y siendo giratorio en una primera dirección, el eje está adaptado adicionalmente para ser acoplado a un generador eléctrico; una ' pluralidad de recipientes acoplados y separados alrededor del eje, uno o más de los recipientes comprenden material térmicamente aislante, y material térmicamente conductor en los mismos, dimensionados y conformados para mejorar la transferencia de calor; dos o más fluidos diferentes provistos en la pluralidad de recipientes, los dos o más fluidos diferentes comprenden un primer fluido y un segundo fluido; y una pluralidad de mangueras flexibles que , conectan juntos los recipientes, cada manguera teniendo un extremo conectado a uno de la pluralidad de recipientes y el otro extremo conectado a ; otro de la pluralidad de recipientes; en donde el primer y segundo fluidos se seleccionan de manera que cuando el primer fluido en un recipiente es calentado por la fuente de calor, el primer fluido en un recipiente, se vaporiza ¡ provocando que por lo menos parte del segundo fluido fluya desde un recipiente al interior de otro recipiente localizado sobre el un recipiente, de manera que produce un momento gravitacional que estimula la rotación del eje en la primera dirección, y en donde el segundo fluido principalmente permanece en la forma de un líquido.