MX2011009965A - Motor rotativo con camaras radiales, intermitentes. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un motor de combustión interna, rotatorio y con cámaras radiales intermitentes, el cual está divido en dos secciones cilíndricas toroidales, primera y segunda, en donde en la primer sección se lleva a cabo la admisión y compresión de la mezcla combustible-comburente, de manera que hacia el final de la etapa de compresión la mezcla se traslada a la segunda sección en donde se lleva a cabo la combustión y expulsión de los gases de la combustión generando de esta manera trabajo útil que se transmite a un eje o flecha central de la cual se puede extraer fuerza motriz.

Description

MOTOR ROTATIVO CON CÁMARAS RADIALES, INTERMITENTES Campo de la Invención La presente invención se relaciona directamente con el aprovechamiento de la energía calorífica de combustibles fósiles y su conversión a trabajo o energía motriz a través de un motor rotativo de émbolos reciprocantes, utilizando de manera particular hidrocarburos, vapor, aire, o gas como fluido de trabajo.

Antecedentes de la Invención Como se sabe, un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía calorífica o química de un combustible que se quema dentro de una cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la máquina en sí misma. Los principales tipos de esta clase de motores son los alternativos (ciclo Otto y Diesel), la turbina de gas y el motor rotatorio.

Desde la invención del primer motor de combustión interna hasta nuestros días ya ha pasado más de un siglo. En 1782. El ingeniero escocés James Watt (1736-1819) diseñó el primer motor de combustión externa que funcionaba con vapor. En 1877. El alemán Nikolaus August Otto (1832-1892) construye un motor de cuatro tiempos a explosión que fue el primer motor de combustión interna, de 4 y 2 tiempos y a gasolina. En 1892 el alemán Rudolf Christian Karl Diesel inventa un motor que quema combustóleo (Diesel), que en la práctica resultó ser más eficiente que los que existían en ese tiempo y que funcionaban con gasolina.

El motor de combustión interna ha conservado hasta la fecha sus características fundamentales. Sí bien ha sufrido en los últimos años modificaciones y refinamientos en su rendimiento energético, éste no ha sufrido cambios mecánicos significativos, manteniendo el mismo principio en el proceso de conversión de las energías.

Estos motores (explosión o combustión interna) utilizan el mismo mecanismo para su funcionamiento (pistón-biela-manivela), haciéndolo robusto e ineficiente en la transmisión de potencia al eje o cigüeñal.

En la actualidad, existe una gran variedad de motores rotativos cuyo funcionamiento resulta complejo, siendo su uso problemático y poco práctico. Entre estos motores se encuentra el motor Wankel, cuya invención data de 1959, y algunos otros motores rotatorios que se pueden encontrar publicados, por ejemplo, en bases de datos como las del Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), Oficina Europea de Patentes (EPO), Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos de América (USPTO), Oficina Española de Patentes y Marcas (OEPM), etc.

Solo por citar algunos ejemplos, la base de datos SIGA del IMPI despliega, inter alia, la solicitud de patente MX/a/2010/000487, del 12 de enero de 2010, que describe un motor de pistones rotatorios opuestos, de dos tiempos; y la patente 251586, del 16 de noviembre de 2007, que protege un motor de combustión interna, compresor y bomba alternativos y giratorios. En tanto que la base de datos PatFt de la Oficina de Patentes de los Estados Unidos de América despliega, inter alia, la solicitud de patente 12/675,071 , con número de publicación US201 1/0107999 Al, del 12 de mayo de 2011; para un motor rotatorio de combustión interna; así como también la solicitud de patente 12/738,420, con número de publicación US2010/0300400 Al , del 2 de diciembre de 2010, para un motor rotatorio de combustión interna.

Por otra parte, la base de datos INVENES, de la Oficina Española de Patentes y Marcas despliega, inter alia, la patente P0315649, del 16 de abril de 1966, relativa a un motor de combustión interna rotativo, así como también la patente P0337129, del 20 de septiembre de 1969, que protege un nuevo motor rotativo de cuatro tiempos de combustión interna. Por su parte, la base de datos ESPACENET de la Oficina Europea de Patentes publica, inter alia, la publicación de solicitud de patente RU2416031, del 10 de abril de 201 1, relativa a un motor rotativo de combustión interna; así como también la publicación RS51275, del 31 de diciembre de 2010, referente a un motor rotatorio de combustión interna.

Sin embargo, la totalidad de los motores rotatorios de combustión interna que pudieron ser localizados en una búsqueda temática en las bases de datos anteriormente mencionadas, difieren radicalmente, tanto en su estructura de construcción, como en su principio de funcionamiento y, desde luego, en las características y configuración del motor que la presente solicitud de patente describe y, por lo tanto, se considera que no es necesario profundizar en la descripción de alguno de tales motores del estado de la técnica.

Compendio y Objetivos de la Invención En el motor de la presente invención se suprime el mecanismo pistón-biela-manivela y se sustituye solo por un mecanismo que, únicamente para propósitos de esta descripción, se denomina "Martillo Articulado," el cual está formado por una palanca y un pistón, lo cual generará un momento o par torsor (a partir de la detonación y expansión de los gases) que será trasmitido a la flecha motriz. El funcionamiento común de los motores de combustión interna actuales, que utilizan pistones, cámaras fijas, cigüeñal, válvulas de admisión y escape; se modifica radicalmente ya que estos elementos son remplazados y/o modificados.

Los pistones no son cilindricos lineales, sino cilindricos circulares (ver Figura 9). Esto con el fin de incrementar la carrera de compresión, logrando una relación de compresión mayor en comparación con los motores de cilindros lineales, rectos y alternativos. El arreglo de los pistones es por pares opuestos articulados (Figura 1 1), utilizando un par de pistones opuestos, fijo al eje de transmisión y un segundo par de pistones, montado también al eje, pero con un grado de libertad, es decir; pivotado y "girando loco" (temporalmente durante un ciclo del motor) para que cumpla la función de balanceo y movimiento de las cámaras de compresión y combustión durante el ciclo. La función de este segundo par de pistones se explicará más adelante.

La cámara de compresión y combustión fija de un motor alternativo convencional es remplazada por cámaras intermitentes, móviles y sincronizadas; haciendo que los tiempos de admisión, compresión, combustión y escape sean alternativos en la periferia de lo que aquí, para propósitos explicativos, se denominará el block de cilindros toroidal. El cigüeñal es remplazado por un eje recto (no acodado), suprimiendo el proceso alternativo que se presenta para la transmisión de potencia entre los pistones y el cigüeñal, y disminuyendo las vibraciones generadas por el proceso alternativo del excéntrico en el cigüeñal.

Las válvulas de admisión y de escape son remplazadas por troneras de admisión y escape. Más una tronera que transmite la compresión al pistón paralelo que es el que lleva a cabo la combustión. Las troneras son selladas por la misma acción rotatoria de los pistones.

Con el arreglo anteriormente mencionado y, resumido, se propone una alternativa inteligente para el diseño y construcción de motores de combustión interna, teniendo un incremento de potencia debido a la relación de compresión que se consigue y a la eficiencia en el uso del combustible.

Por lo tanto, de acuerdo con una modalidad especialmente preferida de la presente invención el objetivo principal consiste en proporcionar un novedoso motor de combustión interna como una alternativa inteligente, en el proceso de conversión de la energía química de los combustibles a energía mecánica, incrementando con esta modificación la potencia de salida y a su vez disminuyendo el consumo de combustibles.

Otro objeto de la presente invención es el de proveer un novedoso motor rotatorio, de combustión interna, que suprime el mecanismo pistón-biela-manivela y lo sustituye por un mecanismo que está formado por una palanca y un pistón para dar forma a lo que se denomina como "martillo articulado" (ver Figura 9).

Un objeto adicional de la presente invención consiste en proveer un motor rotatorio, de combustión interna, en el cual los pistones no son propiamente cilindricos lineales, sino cilindricos circulares, a fin de incrementar la carrera de compresión, logrando una relación de compresión mayor en comparación con los motores convencionales actuales.

Todavía un objeto adicional de la presente invención consiste en proveer un motor rotatorio, de combustión interna, en el cual la cámara de combustión fija de un motor alternativo convencional es remplazada por cámaras intermitentes, haciendo que los tiempos de admisión, compresión, combustión y escape sean alternativos en toda la periferia del block de cilindros toroidal.

Aún otro objeto de la presente invención consiste en proveer un motor rotatorio, de combustión interna, en el cual el cigüeñal es remplazado por un eje recto, suprimiendo el proceso alternativo que se presenta para la transmisión de potencia entre los pistones y el cigüeñal, y disminuyendo las vibraciones generadas por el proceso alternativo del excéntrico en el cigüeñal.

Estos y otros objetivos y ventajas adicionales de la invención se podrán apreciar a lo largo de la descripción detallada de la invención que se presenta más adelante, en conjunción con los dibujos que la acompañan.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en isométrico convencional del motor rotativo, con cámaras radiales intermitentes, de conformidad con la presente invención.

La Figura 2 es una vista explosionada del motor rotatorio de la invención, donde se muestra el despiece del ensamblaje.

La Figura 3 es una ilustración esquemática de una vista frontal del motor, de conformidad con la presente invención, donde se aprecia la tapa frontal o culata de admisión, o tapa de la sección I del block de cilindros del motor rotatorio.

La Figura 4 es un corte transversal a lo largo de la línea de corte A-A del block de cilindros armado, de la Figura 3, ilustrando las secciones I y II.

La Figura 5 es una ilustración esquemática de una vista frontal de un pistón del motor rotatorio, de combustión interna y con cámaras radiales intermitentes, de conformidad con la presente invención.

La Figura 6 es una vista en isométrico del pistón de la Figura 5.

La Figura 7 es una vista en isométrico de una palanca del motor rotatorio, en una primera configuración preferida en donde dicha palanca es plana.

La Figura 8 es una vista en isométrico de una segunda configuración preferida de dicha palanca del motor rotatorio de combustión interna y con cámaras radiales intermitentes, de conformidad con la presente invención y en donde dicha palanca tiene extremos en desnivel.

La Figura 9 es una ilustración esquemática de un arreglo de un par de pistones opuestos articulados que, para propósitos explicativos y de conformidad con la presente invención, cada uno se denomina como martillo articulado.

La Figura 10 muestra un sello perimetral interno discontinuo o fraccionado, de acuerdo con una primera configuración preferida de la presente invención.

La Figura 1 1 es una vista en isométrico convencional del motor rotatorio, en la cual se ilustra de manera simplificada el arreglo montado de los elementos de trabajo: pistones y palancas, en cada sección I y II del motor de la invención, omitiendo, por claridad, las paredes del block de cilindros.

La Figura 12 es una vista en isométrico convencional del motor rotatorio, de combustión interna y con cámaras radiales intermitentes, de conformidad con la presente invención; ilustrando también las dos secciones I y II, montadas, que conforman el block de cilindros, pero sin la tapa frontal o culata de admisión, o tapa de la sección I del block de cilindros del motor rotatorio.

La Figura 13 es una vista en elevación lateral del motor rotatorio de la Figura 1, ilustrando sus dos secciones I y II.

La Figura 14 es una vista en isométrico, que muestra la tapa frontal, o culata de admisión, o tapa de la sección I del motor rotatorio de la invención.

La Figura 15 es una vista en elevación lateral del motor rotatorio sin las tapas o culatas de las secciones I y II.

La Figura 16 es una vista frontal del motor rotatorio de la Figura 12, descubierto, es decir sin la culata de admisión en la sección I, en el inicio de una fase de admisión y mostrando esquemáticamente los dos pares de pistones articulados de la sección I.

La Figura 17 es una vista posterior del motor rotatorio de la Figura 15, descubierto, es decir sin la culata de escape en la sección II, en el inicio de una fase de intercambio de mezcla comprimida a la cámara de combustión (fase de combustión) y mostrando esquemáticamente los dos pares de pistones articulados de esta sección II.

La Figura 18 es una vista frontal del motor rotatorio de la Figura 12, mostrando esquemáticamente como se ubican los pistones en el inicio de una fase de admisión con el block de cilindros oculto y mostrando esquemáticamente los juegos completos de pistones en las dos secciones, I y II, del motor.

La Figura 19 es una ilustración en isométrico de la vista de la Figura 18, donde se muestra esquemáticamente el recorrido de dos pistones: el de compresión en la sección I y un pistón de barrido de gases en la sección II del block de cilindros (no mostrado).

La Figura 20 es una vista en isométrico convencional del motor rotatorio ensamblado, con una vista de sección parcial en la zona del múltiple de admisión.

La Figura 21 es una ilustración de un detalle de la Figura 20, en la zona de admisión de la sección parcial, y se muestra el flujo de aire a través de la tronera de admisión.

La Figura 22 es una ilustración de un detalle de la Figura 20, sin la tapa de la sección I y mostrando un proceso de compresión.

La Figura 23 es una vista frontal del motor rotatorio de la presente invención en donde se visualiza esquemáticamente un proceso de compresión, el recorrido del pistón y el volumen comprimido (área sombreada) que alcanza la cámara de compresión prácticamente al final del proceso de compresión que se desarrolla en la sección I del block de cilindros.

La Figura 24 es una ilustración de un detalle en isométrico del motor rotatorio de la presente invención, mostrando de manera esquemática una parte de la tronera de compresión-combustión en la sección I del block de cilindros y que se comunica de manera fluida con la sección II de dicho block.

La Figura 25 es una ilustración de un detalle de la vista del motor rotatorio de la presente invención, mostrando de manera esquemática la tronera de compresión-combustión en la sección II del block de cilindros y que se comunica de manera fluida con la sección I de dicho block.

La Figura 26 es una ilustración de la vista posterior del motor rotatorio de la presente invención, mostrando de manea esquemática la cámara de combustión, en la sección II del block de cilindros.

La Figura 27 es una ilustración de un detalle de la vista de la Figura 26, mostrando de manera esquemática la cámara de combustión contenida (área sombreada) y definida, inter alia, por el par de pistones articulados 105-11- 1 y 105-II-4, en la sección II del block, la cual se muestra sin la tapa o culata de escape.

La Figura 28 es una ilustración de la vista frontal del motor rotatorio de la invención, mostrando de manera esquemática un nuevo proceso de renovación de carga en una cámara de compresión y, en otra ubicación el final de un proceso de combustión; que se desarrollan en la sección I y II respectivamente.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de la Invención En esta descripción de la invención, en sus diferentes capítulos, se llama sección I a la cámara de compresión de forma toroide o toroidal del block de cilindros en donde se llevan a cabo las etapas de admisión y compresión, respectivamente; y se llama sección II a la cámara de combustión de forma toroide o toroidal del block de cilindros en donde se llevan a cabo las etapas de combustión y escape respectivamente.

De acuerdo con una modalidad especialmente preferida de la presente invención, el motor de combustión interna (y alterna) rotatorio, con cámaras radiales intermitentes comprende las siguientes partes mecánicas principales: • Block de cilindros toroidal • Pistones articulados • Cámaras intermitentes (compresión y combustión) • Palancas-biela (par e impar) • Sello perimetral interno • Eje de transmisión de potencia (eje central) • Tapa frontal o culata de admisión, o tapa de la sección I • Tapa posterior o culata de escape, o tapa de la sección II, y • Mecanismo de posicionamiento.

Como se puede apreciar en la Figura 1 , el motor de combustión interna (y alterna) rotatorio, con cámaras radiales intermitentes, 100, es una pieza cilindrica de tipo toroidal, formada por un núcleo principal o block de cilindros toroidal 101 que define dos medias cañas 1 12B y 1 13 A que se extienden en dirección perimetral y que están ubicadas, cada una, sobre costados opuestos y que, cuando se combinan con sus respectivas culatas 102 y 103, forman sendos pasadizos continuos 1 14 (ver Figura 4) por donde corren los pistones articulados 105.

El block de cilindros toroidal 101 está dividido en dos secciones I y II (Ver Figuras 4 y 13) con sus correspondientes culatas: culata de admisión 102 (una configuración de ésta se muestra en la Figura 14) y culata de escape 103; ambas unidas por tornillos 109 y que completan los cilindros toroidales o block de cilindros. En estas culatas están colocados los múltiples de admisión 1 10 y de escape 11 1 ; y definen, cada una, medias cañas perimetrales 1 12A y 1 13B complementarias de y que empatan con las medias cañas 1 12B y 113A del núcleo del block de cilindros 101 para formar los pasadizos 1 14.

Como se entenderá, la culata de admisión o culata de la sección I del motor de la invención sustituye o hace las veces de la culata de un motor convencional de combustión interna de cilindros lineales rectos, debido a que en esta culata se encuentra la tronera de admisión de mezcla aire-combustible y es la que contiene la bujía de ignición o algún otro elemento de ignición de la mezcla. Una culata similar y opuesta cierra la sección II, con su correspondiente tronera de gases de escape y su múltiple de escape 1 1 1.

En una modalidad especialmente preferida de la invención, la culata de admisión 102 define sobre su superficie o cara interior una media caña 112A circunferencial (Figura 2) que corre por toda la periferia de dicha tapa 102 y cuya configuración empata con la media caña 1 12B de la sección I del block de cilindros 101, para que ambas cañas en conjunto, definan el pasadizo 1 14 sustancialmente hermético. Esta culata de admisión 102, sobre su superficie exterior incluye una tronera de admisión 1 18 (Figura 21) que se combina con el múltiple de admisión 110 (Figura 2) para permitir la alimentación de la mezcla de combustible-comburente con la cual trabaja el motor 100 de la invención.

En otra modalidad especialmente preferida de la invención, la culata de escape 103 define sobre su superficie o cara interior una media caña 1 13B circunferencial (Figura 2) que corre por toda la periferia de dicha culata 103 y cuya configuración empata con la media caña 1 13B de la sección II del block de cilindros 101, para que ambas cañas en conjunto, definan el pasadizo 1 16 sustancialmente hermético. Esta culata de admisión 103, sobre su superficie exterior incluye una tronera de escape 119 (Figura 26) que se combina con el múltiple de escape 1 1 1 (Figura 2) para dar lugar a la salida de los gases de combustión de la mezcla combustible-comburente con la cual trabaja el motor 100 de la invención.

En las Figuras 5 y 6, se observa uno de los pistones articulados 105, los cuales son los elementos que absorben parte de la energía calorífica transformada a trabajo, proveniente de la oxidación del combustible y la transmiten en forma de energía mecánica a las palancas 104 y 106 (Figura 7 y 8). Dichos pistones articulados 105 se encuentran en ambas secciones (I y II) del block 101 (Ver Figuras 12 y 15) y trabajan dé manera alternativa en los procesos de compresión-combustión.

Los pistones articulados 105 están unidos a sendas palancas-bielas 104, 106 para formar lo que aquí, únicamente para propósitos explicativos, se denomina como martillo articulado, ver Figura 9. En una modalidad preferida de la presente invención, se emplean cuando menos dos tipos de palanca-biela: uno totalmente recto 104 y uno con extremos desfasados 106, de manera que ambas palancas-biela, en combinación, puedan dar acomodo funcional y operativo a dos pares de pistones articulados 105 en cada pasadizo 1 14 de cada sección I y II del motor de la invención. Estas palancas-biela son las partes encargadas de transmitir la potencia o trabajo proveniente de la expansión de los gases quemados hacia el eje de transmisión de potencia 107 (Figuras 1 1 y 12), al cual le imparten un movimiento angular o rotatorio que será aprovechado como fuerza motriz.

La función principal del block de cilindros 101 es como soporte y alojamiento de los elementos mecánicos del motor, por lo tanto, en el motor rotativo de la presente invención, no existe una misma cámara fija en donde se lleva a cabo la compresión y combustión de la mezcla combustible-comburente, sino que en este caso se trata de cuando menos dos regiones volumétricas que se combinan para que, por una parte, la compresión se realice en, por ejemplo, una región del pasadizo de la sección del block de cilindros 101 y la combustión se realice en otra región volumétrica de, por ejemplo, el pasadizo de la sección II del block de cilindros. A estas regiones volumétricas de los dos pasadizos del motor de la presente invención se les denomina cámaras intermitentes y su funcionamiento se explica con mayor detalle más adelante.

A este respecto, existe un mecanismo de posicionamiento (no mostrado) encargado del ubicar, fijar y desplazar de forma radial y momentánea cada región correspondiente a una cámara intermitente; cuyo funcionamiento puede ser eléctrico, mecánico, neumático, hidráulico o de algún otro tipo que resulte apropiado. Este mecanismo de posicionamiento, mediante el desplazamiento y fijación o inmovilización sincronizada, ordenada y momentánea de los pistones articulados 105-1-1-4 y 105-11- 1-4, permite que el recorrido o desplazamiento de las cámaras intermitentes dentro de los pasadizos 1 14 del block 101 se lleve a cabo a una mayor velocidad angular que la que desarrolla el correspondiente pistón articulado 105. Este mecanismo detiene o define cada cámara intermitente en una posición prevista para realizar el proceso de compresión o combustión, según sea el caso.

A fin de no oscurecer con demasiados detalles la descripción de la invención no se proporcionan mayores detalles de este mecanismo, más allá de la función que dicho mecanismo desarrolla.

Los sellos perimetrales 108 se mueven en el sentido y con la velocidad angular de los pistones articulados 105. Estos sellos 108 sirven para sellar del exterior las cámaras intermitentes en donde se lleva a cabo la compresión y combustión.

De conformidad con una modalidad especialmente preferida de la invención, el motor de combustión interna, alterna, rotatorio, con cámaras de combustión radiales e intermitentes, está formado por un block cilindrico 101 dividido en dos secciones iguales I y II. Como se observa en las Figuras 12 y 13, por ejemplo, las secciones I y II son imágenes de espejo y cada sección forma un pasadizo 1 14, como los que se ilustran en la Figura 4.

Como se puede observar, en una modalidad especialmente preferida de la invención, por ejemplo, en la Figura 1 1, los pistones articulados están ordenados en pares; existiendo dos pares de cilindros articulados en cada sección del motor rotativo de la invención. Es decir, existen cuatro pistones en cada una de las dos secciones I y II de dicho motor para hacer un total de ocho pistones. Por ejemplo, en la sección I el primer par de pistones, asociados a la palanca biela exterior 104-1 son los pistones 105-1-1 y 105-1-2, mientras que los pistones asociados a la palanca-biela interior 106-1 son los pistones 105-1-3 y 105-1-4. Mientras que en la sección II el primer par de pistones, asociados a la palanca biela interior 104-11 son los pistones 105-11- 1 y 105-II-2, mientras que los pistones asociados a la palanca-biela exterior 106-11 son los pistones 105-II-3 y 105-II-4.

Evidentemente, las palancas-biela 104 y 106 pueden estar dispuestas en un orden diferente de manera que cualquiera de ellas puede ser interior o exterior, siempre y cuando la operación de éstas sea funcional.

Con referencia a la Figura 16, que ilustra la sección I del motor de la invención, se observa que ésta aloja en el interior del pasadizo 1 14, una cámara intermitente 1 15-1 que se genera por los pistones 105-1-1 y 105-1-3 articulados con su correspondiente palanca 104-1 y 106-1 de dicha sección I. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, en esta sección I solo se generara la cámara de compresión 1 15-1, la cual, como se explicará más adelante, hacia el final de su formación se comunica con una cámara de combustión 1 16-11 ubicada en la sección II del motor de la invención (Figura 17) y la cual se forma con los pistones articulados 105-11- 1 y 105-II-4, articulados con sus correspondientes palancas 104-II y 106-11, en la sección II, en la cual solo se generará la cámara de combustión: Dichas cámaras de compresión y combustión trabajan de manera sincronizada para obtener trabajo útil.

Los pistones opuestos a los pistones que definen tanto la cámara de compresión como la cámara de combustión funcionan como pistones de balanceo únicamente y, por lo mismo, no generan ninguna cámara de compresión ni de combustión. Es decir, mantienen en equilibrio dinámico cada palanca durante el ciclo.

Como ya se mencionó, los pistones 105(1-1 a 1-4 y II- 1 a II-4) están articulados con las palancas 104(1 y II) y 106 (I y II); y a su vez estas palancas se conectan con el eje o flecha 107 (Figuras 2 y 11) que transmite la potencia o trabajo a otro mecanismo exterior (no ilustrado) para aprovechar la energía motriz producida.

Los pistones articulados (pares articulados) 105-1-3 y 105-1-4 tienen un movimiento acelerado mayor que los pistones articulados 105-1-1 y 105-1-2 después del proceso de compresión. Es pertinente aclarar que durante la compresión el par articulado de pistones 105-1-3 y 105-1-4 permanecen fijos durante la mayor parte de la carrera de compresión (por medio de un mecanismo no mostrado) y hacia el final de la formación de cámara de compresión estos pistones se desplazan ligeramente, lo suficiente para descubrir una tronera de compresión-combustión 1 17, Figuras 24 y 25, para pasar la mezcla combustible-comburente comprimidos a la cámara de combustión 1 16-II ubicada en la sección II del motor y una vez que la compresión pasa a la cámara de combustión 1 16-11 dichos pistones 105-1-3 y 105-1-4 se dejan libres.

Por otra parte los pisones articulados (par articulado) 105-II-4 y 105-II-3 permanecen fijos en el momento que se transfiere de la cámara de compresión a la sección II que los aloja, la mezcla combustible-comburente comprimida. Al producirse la ignición que provoca la combustión, los gases de dicha combustión se expanden y obligan a desplazarse a los pistones articulados 105-11- 1 y 105-II-2, este par articulado lleva una misma aceleración, pero el primer par mencionado va adelantado un tiempo en su carrera.

Como se ilustra en las Figuras 16 y 17, el ciclo termodinámico del motor es alternativo, es decir, se admite y se comprime el aire que va mezclado con el combustible y pasa a la cámara de compresión 1 15-1 de la sección I del block de cilindros 101, mientras que la combustión, expansión y escape de los gases de combustión se lleva a cabo en la cámara paralela de combustión 1 16-11 de la sección II del block de cilindros.

En la modalidad preferida que se describe, el funcionamiento termodinámico del motor de la invención consta de cinco procesos o etapas: (1) admisión, (2) compresión, (3) traslado de la compresión al pistón paralelo, (4) combustión en el pistón paralelo y expansión isentrópica, y (5) escape y desplazamiento de la cámara intermitente para fijarla en el siguiente ciclo.

Etapa 1 : admisión a presión constante (renovación de la carga, ver Figura 21). La admisión se realiza cuando la tronera 1 18 está abierta. El múltiple de admisión facilita la succión de aire con combustible y ésta se genera por el recorrido del pistón 105-1-3, la succión termina cuando la tronera de admisión 118 es sellada por el pistón articulado 105-1-1 debido a su colocación sobre dicha tronera de admisión 1 18, ver Figuras 20, 22 y 23. O bien puede mejorarse la admisión de aire con un turbocompresor (no mostrado).

Etapa 2: compresión isentrópica, ver Figura 23. La mezcla de aire y combustible se comprime en un proceso adiabático reversible en la cámara de compresión 1 13-1, formada por las paredes laterales del pasadizo 1 14, la cara frontal del pistón 105-1-1 y la cara trasera del pistón 105-1-3; cuando el pistón 105-1-1 avanza mientras queda fijo momentáneamente el pistón 105-1-3. Conforme avanza el desplazamiento del pistón 105-1-1 se cierra la ubicación geométrica de la tronera de admisión 1 18 e inicia propiamente la compresión de la mezcla de aire y combustible (este proceso se realiza en la sección I del block 101). Cuando se ha alcanzado la compresión ideal en la cámara de compresión 1 15-1, el pistón 105-1-3 avanza una distancia suficiente para descubrir la tronera de compresión-combustión 1 17 ubicada en la sección I del block 101 y que comunica de manera fluida ambas secciones I y II de dicho block de cilindros. Dicho desplazamiento del pistón articulado 105-1-3 se combina con el movimiento del pistón articulado 105-1-1 para mantener el grado de compresión necesario de la mezcla de aire combustible. Ver. Figura 24.

Etapa 3: cuando el pistón articulado 105-1-1 llega al final de su carrera y una vez abierta la tronera 117 la mezcla de aire y combustible comprimidos pasa a través de la tronera de compresión-combustión 117 (Figura 24) hacia la cámara de combustión 1 16-II en la sección II del block 101 (sección paralela a la sección I) y donde se detonará la mezcla aire-combustible, ver Figura 25.

Etapa 4: combustión, una vez sellada la tronera de compresión-combustión 1 17 por el pistón articulado 105-1-1 en la sección I del block 101, que continuó con su avance, la mezcla de combustible y comburente ya ubicados en la sección II del block 101 se incendia entre las paredes laterales del pasadizo 1 14 y la cara frontal del pistón 105-II-4 que permanece fija temporalmente en el momento de la explosión y la pared trasera del pistón 105-II-1 y existe un aporte de calor a volumen constante, ver Figura 26. La presión se eleva rápidamente debido a una expansión isentrópica, ver Figuras 25 a 27. Durante esta etapa se produce la liberación de la energía que genera la expansión de los gases y por lo tanto el movimiento angular del pistón articulado 105-11- 1. Aquí se produce la transformación de la energía química contenida en el combustible en energía mecánica, esta energía es trasmitida al pistón 105-11- 1. Él pistón 105-11- 1 trasmite dicha energía a su correspondiente palanca 104-11, y la palanca 104-11 al eje de potencia 107, de donde se toma para su utilización.

Etapa 5: escape, en esta etapa el pistón articulado 105-II-4 descubre una correspondiente tronera de escape 1 19, en la tapa o culata 103 de la sección II del block después de la explosión ya que este pistón es dejado en libertad por un mecanismo de fijación (no mostrado) para seguir la trayectoria del pistón 105-11- 1, ver Figura 26 antes de completar un ciclo o vuelta el pistón 105-11- 1 va expulsando los gases producidos durante la combustión a través de la tronera 1 19 y llegando a la posición en que será fijado nuevamente en el momento de la explosión del segundo ciclo, ver Fig. 26 Mientras se termina el barrido de gases quemados, en la sección I los pistones ya se encuentran dispuestos o acomodados en la parte final de la carrera de compresión, es decir sincronizados para trasmitir la compresión y continuar con la fase de combustión en un segundo ciclo.

El arreglo de pistones articulados, cámaras intermitentes y troneras, en ambas secciones de la carcasa, está diseñado con los desfasamientos apropiados y necesarios (sincronía) para que se puedan realizar ciclos continuos e indefinidos de los cinco pasos o etapas descritas anteriormente.

Para mejorar el rendimiento del motor, también se utilizan sistemas de sobrealimentación (no mostrados), ya sea mediante el empleo de un turbocompresor o mediante compresores volumétricos o también llamados compresores de desplazamiento positivo, que se conectan directamente a la cámara de combustión.

Como se aprecia a lo largo de esta descripción de la invención, una característica particular y novedosa del motor es que carece de cigüeñal, como el que emplean los motores convencionales, ya que los pistones o émbolos en el motor de la presente invención giran alrededor del block, no suben y bajan como los motores conocidos. Es decir, en el nuevo motor que se propone cada pistón recorre completamente la circunferencia que define el pasadizo del block de cilindros.

Resulta claro que el motor de la invención puede funcionar con gasolinas convencionales, así como también, mediante los cambios requeridos que cualquier técnico con conocimientos medios en la materia puede definir, instalando bujías y/o inyectores se pueden emplear también mezclas de biocombustibles como bioetanol, biodiesel, biogás, etc.

Asimismo, se comprenderá que si bien la presente invención ha sido descrita con particular referencia a modalidades preferidas y relativas a un motor de dos secciones, esto sin embargo es solo una ilustración del principio inventivo y de ninguna manera deberá interpretarse en forma limitativa, ya que podrán efectuarse modificaciones, sustituciones u omisiones de algunos elementos -manteniéndose dentro del concepto inventivo- para propiciar un uso diverso y complementario del motor rotativo con cámaras radiales intermitentes, como para, por ejemplo, combinar más bloques cilindricos y más secciones, modificar la configuración de las palancas-bielas, variar los sellos perimetrales, etc.; sin que ninguno de dichos cambios constituya otra invención, pues el principio de funcionamiento del motor rotativo será básicamente el mismo. Por lo tanto, el alcance de la presente invención solo estará limitado por las reivindicaciones anexas.

Lista de numerales de referencia Numeral Parte 100 Motor rotatorio 101 Block de cilindros toroidal 102 Tapa frontal o culata de admisión 103 Tapa posterior o culata de escape 104-1 Palanca-biela plana de la sección I 104- 11 Palanca-biela plana de la sección II 105- 1-1 Pistón 1 de la sección I 105-1-2 Pistón 2 de la sección I 105-1-3 Pistón 3 de la sección I 105-1-4 Pistón 4 de la sección I 105-II-1 Pistón 1 de la sección II 105-II-2 Pistón 2 de la sección II 105-II-3 Pistón 3 de la sección II 105- II-4 Pistón 4 de la sección II 106- 1 Palanca-biela con extremos en desnivel, de la sección I 106-11 Palanca-biela con extremos en desnivel, de la sección II 107 Eje de transmisión de potencia 108 Sello perimetral interno 109 Perno 1 10 Múltiple de admisión 1 11 Múltiple de escape 1 12a Media caña de la culata de admisión 1 12B Media caña del extremo frontal del block de cilindros 113a Media caña de la culata de escape 1 13B Media caña del extremo posterior del block de cilindros 1 14 Pasadizo 1 15- 1 Cámara intermitente de compresión 1 16- 11 Cámara intermitente de combustión 1 17 Tronera de compresión-combustión 118 Tronera de admisión 1 19 Tronera de escape

Claims (5)

Reivindicaciones

1. Un motor rotativo, con cámaras radiales intermitentes, de combustión interna, que incluye cilindros que se desplazan dentro de cámaras de compresión y combustión para producir trabajo útil que se transmite a un eje central, caracterizado porque comprende: un block de cilindros toroidal, que define sendas medias cañas circunferenciales, dispuestas sobre costados opuestos del block de cilindros, definiendo de esta manera dos secciones, I y II, del motor; una culata de admisión o de la sección I, que define sobre su cara interna una media caña cuya configuración empata con la media caña de la sección I del block de cilindros, y sobre su cara externa define también una tronera de admisión; una culata de escape o de la sección II, que define sobre su cara interna una media caña cuya configuración empata con la media caña de la sección II del block de cilindros, y sobre su cara externa define también una tronera de escape; un primer par de pistones articulados a su respectiva palanca-biela y que corren por el pasadizo de la sección I del motor describiendo una primera trayectoria circular; un segundo par de pistones articulados a su respectiva palanca-biela y que corren por el mismo pasadizo de la sección I del motor describiendo una segunda trayectoria circular; un tercer par de pistones articulados a su respectiva palanca-biela y que corren por el pasadizo de la sección II del motor describiendo una tercera trayectoria circular; un cuarto par de pistones articulados a su respectiva palanca-biela y que corren por el pasadizo de la sección II del motor describiendo una cuarta trayectoria circular; un eje central de transmisión de potencia al cual están unidas las palancas-bielas de los pares de pistones articulados para impartir movimiento angular a dicho eje central; y un mecanismo de posicionamiento que de manera ordenada y sincronizada desplaza y fija momentáneamente los pares de pistones articulados para definir cámaras intermitentes de admisión-compresión y compresión-combustión; en donde el movimiento circular de los pares de pistones articulados, primero y segundo, en el pasadizo, en combinación con el mecanismo de posicionamiento, generan la admisión y compresión de la mezcla combustible-comburente en el pasadizo de la sección I del motor, de manera que hacia el final de la compresión la mezcla combustible-comburente comprimida en la cámara de compresión intermitente se transfiere a través de la tronera de compresión que comunica las secciones I y II del motor, hacia el pasadizo de la sección II de dicho motor, en donde, en la cámara intermitente de combustión, se lleva a cabo la combustión de la mezcla combustible-comburente empujando el tercer par de pistones articulados y en combinación con el cuarto par de pistones articulados expulsa los gases de combustión a través de la tronera de escape.

2. Un motor rotativo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se instalan sellos perimetrales que sellan herméticamente las cámaras intermitentes de compresión y combustión.

3. Un motor rotativo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de posicionamiento funciona de manera eléctrica, mecánica, neumática, hidráulica o de algún otro tipo que resulte apropiado para la ubicación de las cámaras radiales intermitentes de compresión y/o combustión.

4. Un motor rotativo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la admisión de la mezcla combustible-comburente se mejora mediante el uso de, por ejemplo, turbocompresores, compresores de desplazamiento positivo o algún otro mecanismo de función similar.

5. Un motor rotativo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho motor funciona con un combustible seleccionado del grupo formado por gasolinas convencionales y biocombustibles del tipo del bioetanol, biodiesel y biogás.