MXPA04006921A - Maquina de desplazamiento positivo rotatorio. - Google Patents

Abstract

Una envolvente (1) de una maquina de desplazamiento positivo rotatorio con una superficie (3) interna cilindrica circular delimita una camara operativa. Un rotor (4) orbita alrededor del eje de la superficie (3) interna. El rotor (4) tiene una superficie (11) externa cilindrica circular, una generatriz la cual esta adyacente a la superficie (3) interna, una generatriz diametralmente opuesta que esta separada de la superficie (3) interna. Un miembro (17) de aleta, montado en la envolvente (1) y pivotante alrededor de un eje de pivote paralelo al eje de la camara, esta acomodado en una abertura (18) de entrada/salida de fluido en la envolvente, el miembro de paleta que tiene un pasaje (17a) que comunica entre el exterior de la envolvente y la camara operativa. El miembro (17) de aleta tiene una cara (17b) arqueada coaxial con el eje de pivote, caras (17c) de extremo que se extienden desde extremos laterales respectivos de la cara (17b) arqueada hacia el eje de pivote, y una cara (17g) de punta adyacente al rotor (4), estas caras (17b, 17c, 17g) que son caras de sellado con respecto a superficies correspondientes de la abertura (18) y el rotor (4). Una articulacion (28) conectada el miembro (17) de aleta con el rotor, estando conectada la articulacion al miembro de aleta mediante una articulacion que tiene un eje (30) de articulacion de manera que un plano que contiene el eje (30) de articulacion y el eje de la superficie (11) externa pasa a traves de la region de contacto sellante.

Description

For Mo-letter codes and othcr abbreriations, refer to íhe "Guid-ance Notes on Pode and A bbreviaüons " appearing at the begin-ning of each regular issue of the PCT Gazette.

MAQUINA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ROTATORIO Esta invención se refiere en general a máquinas de desplazamiento positivo rotatorio. Más particularmente, la invención se refiere a una máquina que comprende una envolvente, un rotor orbitante y un miembro de aleta.

La presente invención proporciona una máquina de desplazamiento positivo rotatorio que comprende: una envolvente que tiene una superficie interna circular cilindrica que delimita una cámara operativa; un rotor en la cámara operativa, el rotor que está montado para orbitar alrededor de un eje de la cámara que es el eje de dicha superficie interna, el rotor que tiene una superficie externa circular cilindrica, el eje de la cámara que pasa a través del rotor, una generatriz de la superficie externa que está adyacente a la dicha superficie interna, y una generatriz diametralmente opuesta que está separada de dicha superficie interna; un miembro de aleta montado en la envolvente y que es pivotante alrededor de un eje de pivote paralelo al eje de la cámara, el miembro de aleta que se acomoda en una abertura de entrada/salida para fluido en la envolvente, el miembro de aleta que tiene un pasaje que comunica entre el exterior de la envolvente y la cámara operativa, el miembro de aleta que tiene una cara arqueada que es coaxial con dicho eje de pivote y que tiene una longitud sustancialmente igual a la del rotor, el miembro de aleta que tiene 2 caras de extremo que se extienden desde los extremos laterales respectivos de la cara arqueada hacia el eje de pivote, y el miembro de aleta que tiene una cara de punta adyacente al rotor, dichas caras que son caras de sellado con respecto a superficies correspondientes de la abertura de la envolvente y el rotor; y una articulación que conecta el miembro de aleta al rotor para mantener la cara de punta del miembro de aleta en contacto sellante con la superficie externa del rotor, la articulación que se conecta al miembro de aleta mediante una articulación que tiene un eje de articulación tal que un plano que contiene el eje de articulación y el eje de dicha superficie externa pasa a través de la región de contacto sellante. La máquina puede usarse como un supercargador para un motor de combustión interna, como una turbina para recuperar energía a partir de depresión de múltiple de entrada, o como una turbina para recuperar energía del escape o puede usarse como un compresor o expansor en una bomba de calor, por ejemplo. La invención será descrita, a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: Las Figuras 1 a 3 muestran varias vistas en perspectiva de una modalidad de una máquina de acuerdo con la invención; La Figura 4 es una vista en perspectiva en corte que muestra la envolvente y el miembro de aleta; La Figura 5 es una vista en perspectiva del rotor y partes asociadas; 3 La Figura 6 es una vista en perspectiva agrandada del miembro de aleta; Las Figuras 7 y 8 son vistas en perspectiva de otra modalidad del rotor y partes asociadas; Las Figuras 9 a 14 son diagramas de secciones axiales a través de varias modalidades posibles de una máquina de desplazamiento positivo rotatorio, que muestran trayectorias de flujo de fluido; La Figura 15 es un esquema de sección transversal a través de otra modalidad de una máquina de acuerdo con la invención; La Figura 16 es una vista en perspectiva de corte de la envolvente de la máquina mostrada en la Figura 15; La Figura 17 es una vista en perspectiva de otra modalidad del miembro de aleta; La Figura 18 es una vista en perspectiva de la máquina; Las Figuras 19 a 22 son diagramas de cuatro sistemas diferentes de motor que incorporan máquinas de desplazamiento positivo rotatorio que funcionan como supercargadores/turbinas de recuperación de pérdida de estrangulación, La Figura 23 muestra una sección transversal típica de una válvula para controlar la dirección del flujo de aire de un supercargador/turbina para el múltiple de entrada del motor; La Figura 24 es similar a la Figura 23, pero muestra la válvula dirigiendo el flujo de aire a la atmósfera; La Figura 25 es una vista en perspectiva que corresponde a la Figura 23; La Figura 26 es una vista en perspectiva que corresponde a la Figura 24; La Figura 27 es una vista en perspectiva parcial de otra modalidad de una máquina de desplazamiento positivo rotatorio, con articulaciones de balance; La Figura 28 es una vista de extremo de otra modalidad de la máquina, que muestra una disposición diferente de articulaciones de balance; La Figura 29 es un diagrama que muestra la relación entre la superficie externa del rotor y la superficie interna de la envolvente; La Figura 30 es un detalle agrandado de la Figura 29, que muestra un sello de laberinto; La Figura 31 es una vista en perspectiva del rotor y partes asociadas, que muestra el sello de laberinto; La Figura 32 es una vista en perspectiva de otra modalidad de una máquina de desplazamiento positivo rotatorio, para uso como un supercargador; La Figura 33 es otra vista en perspectiva de la máquina mostrada en la Figura 32; La Figura 34 es una vista en perspectiva de otra modalidad de una máquina de acuerdo con la invención, en la cual la disposición del miembro de aleta es diferente de las modalidades previas; La Figura 35 es similar a la Figura 34, pero con cubiertas de extremo y discos laterales removidos; La Figura 36 es una vista en perspectiva agrandada similar a la 5 Figura 35, pero con la envolvente removida; La Figura 37 es una vista en perspectiva que muestra la relación entre el miembro de aleta y la parte externa del rotor; La Figura 38 es una vista en perspectiva de un ensamble que comprende la parte interna del rotor y dos discos laterales; La Figura 39 es similar a la Figura 38, pero con uno de los discos laterales removido; La Figura 40 es una vista en perspectiva de la parte externa del rotor; La Figura 41 es una vista en perspectiva del miembro de aleta; La Figura 42 es una vista esquemática de extremo de un par de máquinas en las cuales los miembros de aleta están combinados; La Figura 43 es una vista esquemática de extremo de un par de máquinas en las cuales los miembros de aleta están separados; La Figura 44 es una vista en perspectiva de parte de un rotor con un recubrimiento de material que se amolda; La Figura 45 es similar a la Figura 44, pero que muestra una forma diferente del recubrimiento de material que se amolda; La Figura 46 es una vista en perspectiva de un compresor y un expansor combinados para una bomba de calor; y La Figura 47 es una vista en perspectiva de la estructura de flecha de compresor y expansor combinados. Los motores de ignición por bujía convencionalmente controlan su producción de potencia controlando la cantidad de aire que pasa a trávés~cle su sistema de admisTorv Una válvula de estrangulación 6 regula el flujo de aire: a potencia máxima la válvula de estrangulación está completamente abierta y en marcha en vacío la válvula de estrangulación está sustancialmente cerrada. Cuando la válvula de estrangulación está parcialmente cerrada el múltiple de admisión del motor está por debajo de la presión del aire ambiental y el motor tiene que trabajar para aspirar el aire. La temperatura máxima al final de la carrera de compresión en un motor de ignición por bujía está limitada por ¡a necesidad de combustión satisfactoria y sincronización de combustión, la temperatura máxima en compresión puede alcanzarse fácilmente con relaciones de compresión convencionales. Cuando un motor es supercargado la eficiencia de compresión por el supercargador es generalmente menor que la eficiencia de compresión del motor y esto resulta en una temperatura mayor para una presión dada que en un motor de aspiración natural por si mismo. Un motor supercargado tiene normalmente el aire supercargado enfriado en un intercambiador de calor y el límite de temperatura de compresión necesita generalmente una disminución de la relación de compresión del motor. Con un motor supercargado y de relación de compresión reducida, la presión al final de la carrera de potencia es mayor que en un motor de aspiración natural; para reducir el desperdicio de esta energía los gases de escape se pasan generalmente a través de una turbina. Los vehículos automotrices privados gastan la mayor parte de su tiempo en potencia parcial y en el caso de motores de ignición por büjfá~esTo "significa en estrangulación parcial, con ¿us pérdidas de 7 estrangulación que conllevan. Se podrían hacer mejorías en la eficiencia del motor si las pérdidas por estrangulación pudieran ser eliminadas. Hay dos maneras de eliminar pérdidas por estrangulación: una es recuperar las pérdidas poniendo una turbina en la admisión y la otra es eliminar el proceso de estrangulación no teniendo ninguna parte del ciclo a presiones por debajo de la ambiental. Para lograr la última y tener un rango aceptable de potencia, un motor debe: • tener un cilindro lleno de aire a presión ambiental en marcha en vacío; • tener una relación de compresión reducida en marcha en vacío; • incrementar gradualmente la cantidad de relación de presión hasta que se alcanza la potencia máxima. Se apreciará que puesto que los motores convencionales tienen sus cilindros llenos de aire a presión ambiental a potencia máxima, tener un motor con un cilindro lleno de aire ambiental a velocidad baja o de marcha en vacío, y todavía dar potencia en marcha en vacío, el motor debe ser aprecíablemente más pequeño para el mismo requerimiento de baja potencia. O alternativamente, el flujo de aire debe ser regulado. Regular el flujo y grado de supercarga de aire que entra a un motor ha sido difícil e ineficiente. Ha sido difícil porque los supercargadores no pudieron controlar el grado de supercarga con precisión suficiente en el rango requerido e ineficiente porque la 8 eficiencia de compresión y el control de flujo de aire fue pobre y poco económico. En motores de ignición por bujía la combustión tiene lugar solamente dentro de límites muy estrechos de relación de combustible a aire. La Inyección Directa de Gasolina (GDI) se usa para proporcionar regiones específicas del cilindro del motor con una mezcla de combustible, mientras que permite que otras regiones tengan una proporción aumentada de aire, redu.ciendo así la cantidad de estrangulación requerida. Otro método para eliminar pérdidas por estrangulación es variar el tiempo de la válvula y elevación de la válvula (VVT), esto permite que algo del aire que entró al cilindro sea empujado fuera del pistón antes de que se cierre la válvula. Ambos, la GDI y particularmente la VVT incrementan el costo y complejidad de los motores. En algunos años pasados, se han propuesto motores híbridos que eran una combinación de un motor eléctrico y un motor relativamente pequeño funcionando a casi la potencia máxima siempre que se usaba. Más recientemente, ha habido un movimiento hacia un sistema eléctrico de mayor voltaje, éste permite al motor detenerse cuando se detiene el vehículo; entonces el vehículo se mueve inicialmente usando el motor eléctrico. La presente invención propone el uso de una combinación de supercargador (el cual puede funcionar como una turbina de recuperación de pérdida por estrangulación), motor de combustión interna y turbina de escape. La turbina de escape puede impulsar un 9 compresor o generador eléctrico o ambos. La tecnología instrumental para permitir el uso de eficiente de esta combinación de componentes es el uso de una máquina de desplazamiento positivo rotatorio que incorpora los aspectos descritos más adelante. Este tipo de máquina permite que se controle el flujo de aire de motores de combustión interna. Se admite una carga completa de aire cada revolución y se evacúa el aire no requerido empujándolo afuera a través de un orificio u orificios de medición y se permite que el resto sea descargado al motor. Si se evacúa suficiente aire y el volumen restante es menor de lo que se requiere para llenar el cilindro del motor con aire a presión ambiental, la presión del cilindro caerá por debajo de la ambiental y con esto la presión en el lado de salida del supercargador. La diferencia entre la presión del aire ambiental y la salida del supercargador impulsará al supercargador, recuperando así la energía usada por el motor para producir el vacío parcial en el cilindro (las pérdidas de estrangulación). De esta manera, el supercargador puede suministrar aire desde presión por debajo de la ambiental hasta presión máxima de supercarga. Este tipo de supercargador tiene una eficiencia de compresión comparable con la eficiencia de la compresión dentro de un motor y una habilidad para controlar el flujo de aire de manera precisa. Esta combinación de componentes elimina la necesidad de sistemas de GDI y VVT costosos y con la excepción del supercargador, necesita solamente componentes convencionales y sTstémas de combustible aún cuá7 do"se use^GTJl puede incrementar el rango de potencia. Agregar un intercambiador de calor a la combinación permite a un motor de aproximadamente 1 litro tener la misma producción de potencia que un motor de 2 litros, pero con un peso y un consumo de combustible considerablemente reducidos. Con el volumen recorrido conocido del motor de combustible interna, se puede diseñar un supercargador de este tipo para una presión máxima en particular del supercargador y con el control de admisión se puede variar la presión de salida del supercargador desde debajo de la ambiental hasta la presión máxima. Bajo estas condiciones la posición y tamaño del orificio u orificios de salida del supercargador son constantes y no es necesaria una variación. La máquina de desplazamiento positivo rotatorio ilustrada en las Figuras 1 a 6 puede funcionar como un supercargador y como una turbina para recuperación de pérdida por estrangulamiento y tiene un estator o envolvente 1 con una pared 2 periférica que tiene una superficie 3 interna cilindrica circular. Se proporciona un rotor 4 dispuesto en el estator 1 en cada extremo con un obturador en la forma de una ceja o disco 6, que tiene una periferia 7 cilindrica circular con solamente un pequeño claro entre sí misma y la superficie interna 3. Los discos 6 juntos con la porción de la superficie interna 3 que se extiende entre esos delimita una cámara de operación cilindrica circular en la cual puede orbitar el rotor 4 alrededor del eje de la superficie interna 3. El rotor 4 está provisto con una flecha 9 de impulsión. El rotor 4 tiene una superficie externa 11 cilindrica circular con u n ej é qué es excéntrico con respecto" al eje- de la superficie 11 interna 3 del estator 1. El último eje pasa a través del rotor 4. Una generatriz 13 de la superficie externa 11 tiene solamente un pequeño claro. La generatriz diametralmente opuesta está separada de la superficie interna 3. Una máquina de este tipo se describe con mayor detalle en WO 02/04787. Un aspecto importante de la máquina ¡lustrada en las Figuras 1. a 6 es que un miembro 17 de aleta se acomoda en una abertura 18 en la envolvente 1 que funciona como una abertura de entrada/salida de fluido. El miembro 17 de aleta tiene pasajes 17a que comunican entre el exterior de la envolvente y la cámara operativa. El control de cualquiera entrada o salida se logra simplemente exponiendo más o menos área del orificio. Tener aberturas en el disco 6 del rotor, envolvente 1 y un anillo 16 externo hace esto más fácilmente. Deslizando el anillo 16 externo sobre la envolvente 1 interpuesta, se exponen más o menos aberturas de la envolvente; cuando las aberturas del disco del rotor están adyacentes a las aberturas expuestas de la envolvente, puede pasar aire de lado a lado si la posición de la resbaladera lo permite. Mediante este método se pueden controlar la presión y el flujo de masa. Con la introducción generalizada inminente de sistemas eléctricos de voltaje superior en los vehículos, el equipo auxiliar será impulsado de manera creciente por motores eléctricos en lugar de directamente por el motor de combustión interna. Usando un motor eléctrico y variando la velocidad de la máquina con relación a la veloctdad de†~mofOT~se-p"0TdTia corftToIar~a¾icionarmente el flujo de aire. 12 Se pueden usar máquina similares para comprimir otros fluidos, por ejemplo refrigerantes. Las máquinas que comprimen refrigerantes se aluden normalmente como bombas de calor. Las bombas de calor generalmente corren a velocidad constante y se detienen y arrancan la máquina varias veces en un período de tiempo que normalmente controla la producción promedio de calor. Usando un anillo deslizante para variar el tamaño expuesto del orificio y posición en bombas de calor es posible variar la presión y la producción de calor de éstas. Agregando un motor de velocidad variable se puede lograr un rango completo de producciones de calentamiento y enfriamiento sin "detener y arrancar" la máquina. Una consecuencia más del sistema de control que usa el anillo 16 deslizante descrito aquí es la habilidad para controlar las condiciones de admisión al expansor controlando las condiciones de salida y/o entrada del compresor. Asi, no solamente se pueden controlar los parámetros de velocidad, presión y producción de calor del compresor; las condiciones de entrada de expansión para el expansor de turbina se pueden controlar indirectamente controlando uno o un número de parámetros de salida del compresor. Se entenderá que un anillo deslizante en la entrada del expansor se podría usar también para control de admisión del expansor. Los beneficios, sin embargo, de controlar la admisión del expansor pueden ser sobrestimados por la pérdida en las propiedades del fluido causada por la expansión repentina o "evaporación" del r^f rlg erante. " ???? fanto pü écien ñ aber be n eficios substanciales del 13 control indirecto del flujo mediante el control del flujo del compresor, y usar un orificio de expansión constante y un disco 6 lateral de rotor amplio para crear un área de orificio que aumenta gradualmente para una expansión uniforme. En la máquina actual de pistón rotatorio o rodante, cuando funciona como un compresor, el volumen de fluido atrapado entre el rotor 4 y el miembro 17 de aleta puede ser variado desde una carga completa hasta mínima permitiendo que la carga pase fuera otra vez a través de los orificios 14b de evacuación antes de que empiece la compresión. En el caso de un supercargador la carga completa sería la cantidad requerida para llenar el cilindro del motor de combustión interna con aire a la presión de diseño y la mínima sería el volumen requerido para llenar el cilindro ya sea a presión ambiental o, si se requiere un vacío parcial, al volumen requerido para esa presión. Teniendo la envolvente 1 interpuesta entre la resbaladera 16 y el rotor 4, puede pasar fluido hacia o fuera de la máquina cuando los orificios en los tres componentes están alineados. Para mantener una alta eficiencia termodinámica, los claros de fabricación necesitan ser del orden de 0.02 mm, lo cual deja muy poca distorsión permisible debido a fuerzas de presión centrífuga, inercial o de fluido. Las fuerzas de presión son de aproximadamente 2 bar para los supercargadores, de 3 bar para compresores de celdas de combustible y que fluctúan desde 15 hasta 90 bar para bombas de calor. En aplícacfohes auTomotrices la velocidad mínima máxima es 14 probable que sea de 6000 revoluciones por minuto y para bombas de calor 3600 revoluciones por minuto. La velocidad y tamaño de las aplicaciones automotrices da origen a cargas inerciales y las bombas de calor tienen altas cargas de presión. Ambas de estas cargas causan la deformación de formas de aleta convencionales y los claros incrementados permiten que la deformación cause una pérdida de eficiencia permitiendo que fugue el fluido. En el presente caso, el miembro 17 de aleta está formado para dar una resistencia máxima contra deformaciones debidas a inercia y presión. La forma y posicionamiento de la aleta con relación a la envolvente y mecanismo actuante para minimizar las cargas significa habría una restricción en el área para el flujo de fluido bajo la aleta y hacia la máquina. Si se aumentara la longitud circunferencial del orificio de admisión para superar la restricción de flujo de admisión se reduciría la capacidad de la máquina. Permitir que el fluido entre a través del miembro 17 de aleta elimina cualquier restricción del flujo de admisión. La forma del miembro 17 de aleta proporciona por lo tanto una resistencia máxima a las cargas de inercia y de presión y una resistencia mínima al flujo de fluido de admisión. El miembro 17 de aleta tiene una pared 17b de extremo arqueada, paredes 17c transversales que se extienden desde la pared =17b de extremo hasta una pieza terminal 17d montada de manera pivotante, y una cara 17g en punta la cual es una superficie de sello con respecto al rotor 4. Cuando la máquina se usa como un supercargador se fija el voTü men de flujo med ¡ante ef \ amaño f fsico dé I os cilind ros del motor de combustión interna, pero el flujo de masa se determina por el requerimiento de potencia del motor. Variando la presión de salida del supercargador se puede variar el flujo de masa. En el presente caso, el supercargador se llena inicialmente con aire ambiental y conforme el rotor 4 gira hacia la superficie 17e arqueada del miembro 17 de aleta se comprime el aire. La masa de aire a ser comprimida puede ser variada (y por lo tanto puede ser variada su presión) permitiendo que se evacué algo de aire antes de que empiece la compresión. Esto se logra proporcionando pasajes 23 en los discos 6 laterales y orificios 14b de evacuación en la envolvente 1. Cuando la resbaladera 16 expone los agujeros 14b en la envolvente 1 el aire puede fluir fuera de la máquina a través de los pasajes 23 y agujeros 14b de la envolvente. El aumento ligero de la presión de aire a medida que avanza el rotor 4 hacia el miembro 17 de aleta proporciona la caída de presión necesaria para evacuar el aire. Es improbable que el volumen de salida de aire necesite ser variado, por lo tanto, no habrá necesidad de una resbaladera en la salida y los orificios 14a de salida pueden ser fijos y la descarga de aire comprimido a través de ellos. Sin embargo, si hubiera una necesidad de variar el área del orificio de volumen de salida se puede proporcionar una resbaladera de una manera similar a la provista para evacuación como se describió antes. Los discos 6 laterales son relativamente largos en la dirección axial y la fuga es gobernada por la caída de presión, el claro radial, la Fügos¡d"acT superTicíaí Ta- TolTgTtCíd axial y Has" propiedades del fluido.

La fuga en este caso es relativamente insensible a cambios en la longitud axial y a cambios en el claro radial causados por cambios en la temperatura de la máquina y no hay carga final causada por la presión. Con el diseño de salida radial el volumen del orificio de transferencia del rotor aumenta conforme aumenta el espesor del disco y con esto las pérdidas por transferencia. Haciendo los discos 6 laterales con forma de L en la sección radial, en una máquina con pasaje 23' axial en el disco 6 (Figuras 7 y 8), y haciendo redondo el contorno de la "L" de la envolvente 1, se puede reducir la fuga en los discos. El claro de corrida del disco lateral y el volumen de trabajo están en comunicación directa entre ellos vía los pasajes del disco; así, están disponibles dos trayectorias de fuga para el fluido. Interponiendo la envolvente entre una resbaladera y el rotor y acomodando un control de deslizamiento frontal, el flujo y la presión pueden ser controlados en una manera similar . a la descrita anteriormente. Como con todas las máquinas de este tipo, su eficiencia depende crucialmente de la cantidad de fuga; los sellos de contacto producirán pérdidas inaceptables por alta fricción a parte de aquellas en máquinas muy grandes donde el porcentaje de fricción puede ser llevado a límites aceptables. Con entrada o salida axial el cambio en el claro axial debido a efectos térmicos afectará la eficiencia de la máquina y esto impondrá un límite en la longitud de la máquina. Esto junto con la dificultad de maquinar con precisión varias partes y ensamblarlas y un cojinete conjunto, y el espacio de claro total requerido de menos de 0.02 mm, hace difícil un diseño satisfactorio. Con salida y entrada radiales la fabricación de dos componentes redondos se controla fácilmente. Una facilidad para fabricación de partes acomodadas de manera concéntrica podría ser poner un recubrimiento de forro o que se puede desgastar en un componente, por ejemplo un material polimérico, el cual permitiría el desgaste en la primera rotación, entonces el claro máximo obtenido es aquel causado por la expansión térmica. Con una entrada y salida axial y control de deslizamiento de cara hay una necesidad de sujetar la resbaladera en posición, girarla y reaccionar completamente a cualquier tendencia de presión para levantarla de la cara. En el caso de una resbaladera radial, el diámetro de una resbaladera ajustada estrechamente al diámetro de una envolvente reacciona automáticamente contra cualesquiera cargas de presión y por lo tanto solamente requiere ser girada. En la presente máquina aire o fluido sale de la máquina cuando los orificios están en alineación a medida que gira la máquina. No hay válvulas convencionales y los costos de fabricación se reducen y aumenta la Habilidad. No hay castigos, sin embargo, por este diseño simplista. Empujando el fluido fuera de la máquina se produce una caída de presión a través del orificio, y la presión extra es una pérdida parasítica. Incrementando el área del orificio se reduce esta pérdida, pero aumenta la pérdida de la transferencia de fluido de alta a baja presión. En el caso de salida radial con poca pérdida de presión la perdí dsT del fluido transferido es de 10%. Un compromiso entre pérdidas de presión y transferencia resulta en una pérdida global de 5%. Con salida axial la pérdida de transferencia es pequeña, pero la fuga es alta, agregar una extensión axial al aro del disco reduce la fuga, pero se requiere un control del claro axial preciso para producir una pérdida global de 5%. La desventaja añadida del costo incrementado de un control deslizante hace a este diseño no atractivo. Sin embargo, en el caso de salida para el motor de combustión interna cuando no hay requerimiento de control de resbaladera puede haber algunos requerimientos de instalación en el vehículo que hacen deseable la salida axial. Por lo tanto, puede ser deseable bajo ciertas circunstancias una combinación de salidas axial y radial y evacuación. Haciendo referencia a las Figuras 4 y 6 en particular, la cara 17e de extremo arqueada del miembro 17 de aleta está concéntrica con el eje de pivote y es una cara de sello con una cara 18a que se conforma a la estática de la envolvente 1. Los lados 17f planos de la aleta son también caras de sellado con la envolvente. Un brazo 19 de palanca puede ser integral con o unido al miembro 17 de aleta. Se muestran también agujeros 21 de reducción de peso opcionales. La Figura 4 muestra la relación de agujeros 14a de salidas y agujeros 14b de evacuación en la envolvente para el miembro 17 de aleta y para la dirección de rotación de| rotor (flecha 22). No se muestra el rotor. La abertura 18 de admisión de fluido se extiende 40° típicamente (pero opcionalmente hasta 70°) desde el punto en el cual la- cara 1Te~dé é>^e~m déT~ miembro de aleta interseca la 19 superficie 3 (0o) interna del envolvente y la región para evacuación (orificios 14b) unos 140" adicionales. La región de salida (orificios 14a) es típicamente desde 240° hasta 360°. El número de grados en cada región variará conforme varía el tamaño de la máquina y depende de la optimización de pérdida de presión de fluido y pérdida por transferencia de fluido. La Figura 5 muestra un rotor 4 con un tipo de pasaje 23 de salida y evacuación en los discos 6 laterales. Para igualar la presión que actúa en ambos lados del rotor 4 y evitar cargas de extremo axiales se proporciona un pequeño agujero 26 de transferencia de fluido. Para minimizar el volumen del fluido que pudiera ser mantenido dentro del rotor 4, el agujero 27 grande de reducción de peso y cualesquiera otros aspectos de reducción de peso o material puede ser llenado con un material ligero barato o hacerse hueco. Como se muestra en la Figura 1, una articulación 28 de conexión tiene un extremo 28a articulado con una extensión 29 del rotor 4 en un eje coincidente con el eje de la superficie 11 externa y el otro extremo 28b articulado con el brazo 19 de palanca en un eje 30 de la articulación de manera que un plano que contiene el eje 30 de articulación y el eje de la superficie 11 externa pasa a través de la región de contacto sellante entre la cara 17g de punta del miembro de aleta y la superficie 11 externa. Las Figuras 7 y 8 muestran dos vistas del rotor 4 modificado para acomodar una salida axial en un lado del rotor a través de un d i sc ~€P I aTe7aT~erY "forma" ele C 20 Las Figuras 9 a 14 muestran la trayectoria de flujo de fluido y fuga de fluido para varias configuraciones. La letra "C" indica una región donde el fluido está en un estado comprimido y la letra "A" donde el fluido está en su estado de presión más bajo. Las Figuras 9 y 10 muestran la salida axial y la evacuación radial. Las Figuras 11 y 12 muestran la salida radial y la evacuación. Las Figuras 13 y 14 muestran la salida axial y la evacuación. La Figura 9 muestran la condición cuando la presión de carga es mayor que la presión en la máquina. El fluido que fuga a la máquina puede fluir abajo del claro de extremo y directamente hacia el volumen de trabajo a través de las ranuras axiales en el disco 6' lateral. La otra entrada está sobre el claro diametral relativamente largo del disco 6' en forma de L extendido y sobre el disco 6' amplio vía los agujeros de transferencia igualadores de presión. La Figura 10 es como la Figura 9, pero cuando la máquina está descargando. La Fuga a la región de menor presión es sobre el claro diametral relativamente largo en ambos discos. Las Figuras 11 y 12 muestran una máquina con un anillo 16 de resbaladera para evacuación y control del flujo de masa. En ambas Figura 11 y Figura 12 la fuga es sobre el claro diametral relativamente largo en ambos discos. Las Figuras 13 y 14 incorporan también control de evacuación por medio de un anillo 16 de resbaladera. Se apreciará que la fuga será significativa sobre los discos 6' laterales relativamente angostos y el alargamiento de los discos aumenta la pérdida por transferencia. Sin ~e7 &argo7 este ^diseño puede ser benéfico para controlar el flujo de 21 aire en un soplador de baja presión. En un supercargador como se describió anteriormente, la salida de aire para el motor desde el supercargador es a través de agujeros (o ranuras) cuando se exponen a aberturas en la envolvente. Con el desarrollo de la inyección directa de gasolina (GDI), la combustión activa, la impulsión eléctrica, el frenado regenerativo y el supercargador como se describieron, los motores de combustión interna pueden ser reducidos adicionalmente en tamaño sin reducir el rendimiento del vehículo. Con esta combinación un motor de 1.6 litros puede ser reemplazado por un motor de 500 ce. Un motor de tamaño de 500 ce que cumple la función de un motor de 1.6 litros tendrá pocas o no tendrá pérdidas por estrangulación. Para un motor con pocas pérdidas o sin pérdidas por estrangulación el supercargador antes descrito puede ser incrementado en eficiencia removiendo la habilidad de recuperar pérdidas por estrangulación. Los ductos o pasajes de transferencia en el rotor que se usan para proporcionar flujo desde el supercargador al motor proporcionan un depósito de aire que se transfiere de regreso a la entrada del supercargador durante la rotación y causa una pérdida de eficiencia de hasta 10%. Si estos pasajes de transferencia se requieren solamente para la regulación de presión desde la ambiental hacia arriba, su volumen puede ser reducido y aumentada la eficiencia del supercargador. Una salida alternativa para el motor puede ser proporcionada sin embargo; esto debe tener menos pérdida que la ganancia del volumen de transí e rene i a~fecl ¡Te ?3 ó~7~9 e~o t?a manera no habría beneficio.

Una solución (Figuras 15 a 18) es poner una válvula o válvulas en la envolvente 1 entre el plano de los discos 6 laterales. La superficie interior 3 de la envolvente 1 es curva, lo cual hace difícil de hacer y costosas las válvulas de disco con movimiento vertical 5 convencionales. Las válvulas 31 tipo de media caña introducen generalmente algún volumen cié claro (lo cual es una pérdida parasítica) y algún flujo regresa a la máquina (una pérdida parasítica adicional). Las válvulas cargadas a resorte requieren que la fuerza del resorte sea superada antes de abrirse y el aire tiene que ser 10 presurizado por esta cantidad más de lo que requiere el motor y esto es una pérdida adicional en eficiencia. En el presente caso, en el momento en que !a válvula 31 de media caña está permitiendo el flujo de regreso, el rotor 4 está cubriendo substancialmente el orificio 32 de salida y en conformidad 15 estrecha con la superficie interna de la envolvente. Esto proporciona tiempo para que la inercia de cierre de la válvula de media caña sea superada por la caída de presión del aire que regresa antes de que ocurra cualquier flujo substancial, el cierre puede ser ayudado además mediante una carga de resorte ligera. 20 Así, los pasajes de salida de la envolvente al múltiple del motor se reemplazan con una válvula móvil en la envolvente del sup rcargador que se abre a medida que aumenta Is preción dentro del supercargador, más allá de la presión dentro del múltiple del motor. Los pasajes 23 de transferencia en el rotor 4 se reducen en "25" VOlTimen para proporcionar volumen suficiente y caída de presión para flujo de retorno a la entrada del supercargador solamente. La Figura 15 muestra una representación en diagrama de la posición de la válvula de media caña (una, dos o más pueden ser acomodadas). La Figura 16 muestra posiciones típicas de válvula de media caña. La Figura 17 muestra un miembro 1.7 de aleta modificada con costillas 33 de refuerzo. La Figura 18 muestra el anillo 16 de resbaladera y algunos de los agujeros 14b de evacuación. Se apreciará a partir de la descripción anterior y lógica para las válvulas de salida, que las mismas se pueden aplicar a la compresión de refrigerantes en una bomba de calor. Sin embargo, una configuración de motor como se acaba de describir, donde el tamaño del motor se reduce substancialmente para una producción de potencia dada tiene también una producción de potencia máxima; esta potencia máxima está limitada por el requerimiento de no tener válvula de . estrangulación en el requerimiento de menor potencia. Se requiere para aceleración la mayoría de potencia de un motor automotriz. Los vehículos de hoy día pueden tener motores más grandes para permitir una aceleración más rápida, pero esto significa más estrangulación en baja potencia y una eficiencia reducida. Las configuraciones del motor como se acaban de describir, para pesos de vehículos convencionales de hoy día, tienen suficiente potencia para acelerarlos desde 0 hasta 100 kilómetros por hora en un tiempo de entre aproximadamente 8 y 10 segundos. Cuando se requieren tiempos de aceleración menores que estos s-e-rre c e¾ i ta~má s~p-o t e~n císT. E sTo se puécfe propo rcionar mediante 24 un motor eléctrico o un motor más grande con mayor potencia, pero con un motor con mayor potencia ocurrirá el estrangulación del motor a baja potencia y será necesario que se recupere para evitar pérdidas. Si se diseña un supercargador del tipo descrito en la presente para el tamaño de motor más grande y también para recuperar las pérdidas por estrangulación, la masa de aire fugado entre las partes con ajuste estrecho con claro convencional será una proporción substancial de flujo de masa de aire del motor bajo condiciones de vacío alto de múltiple de entrada del motor. Reducir el claro de la carrera agrega costo a la fabricación. Una alternativa para reducir el claro de carrera y al mismo tiempo para reducir la complejidad y costo de proporcionar la recuperación de pérdida de estrangulación extendida es proporcionar supercargadores múltiples/turbinas de recuperación de pérdida por estrangulación. Si se usarán dos supercargadores/ turbinas para proporcionar aire para un motor y solamente uno de ellos se usara en condiciones de baja potencia, el volumen del claro sería reducido a la mitad y al mismo tiempo serían provistas condiciones de vacío del múltiple de admisión del motor. La presente invención proporciona un medio para suministrar de manera eficiente un flujo de aire a un motor de combustión interna en el rango desde presión de supercarga hasta debajo de la presión ambiental mediante el uso de dos o más supercargadores/turbinas de recuperación de pérdida por estrangulación. Se propone usar una combinación de dos o más supercargadores/turbinas con un motor de corTbrstTóri ¡TTféTñá- y~u7ra~~turbina de escape. Se puede usar un 25 intercambiador de calor para alterar la temperatu ra del aire que entra al motor de combustión interna . La turbina de escape puede impulsa r un compresor o generador eléctrico o ambos. La tecnolog ía instrumental para permitir el uso eficiente de esta combinación de componentes es el uso de u n supercargador/tu rbina del tipo y q ue incorpora cualesq uiera aspectos compatibles descritos en la presente . Aspectos compatibles se definen como aspectos que aquellos expertos en la técnica combinarían conj u ntamente. Por ejemplo, la eficiencia g lobal o costo de fabricación pod ría determinar si las válvulas de med ia caña pueden o no ser proporcionadas . El control de flujo de aire del supercargador perm ite al supercargador entregar presión a ser variada desde la presión por encima de la ambiental. Si hubiera dos su percargadores que proporcionan aire a un motor y estuviera n controlados para proporcionar presión ambiental entregada al motor, el motor tendría entonces un cilind ro y múltiple de admisión a presión ambiental . Si se evitara que el flujo de uno de los supercargadores entrara al motor el volumen del flujo de ai re sería dividido en dos y red ucida la presión del cilindro y del m últiple de admisión a aproximadamente 38 kPa. Los supercargadores pod rían ser impulsados independ ientemente del motor y entre ellos o directamente del motor; si el que suministra aire al motor se impulsara independientemente mediante , digamos, un motor eléctrico su velocidad pod ría ser reducida con relación al motor y por eso proporcionar u na presión de entrega menor. El s^ ^ rcargB dOT T_| u¾ motor puede ser establecido par proporcionar presión ambiental y continuar girando y así circular aire a y desde la atmósfera sin ningún aumento de presión significativo o trabajo, o podría ser desconectado. El miembro 17 de aleta de los supercargadores son accionados mediante un movimiento oscilante. Esto da origen a una fuerza fuera de balance. La principal de las fuerzas fuera de balance puede ser equilibrada, dejando una fuerza secundaria que puede ser aceptablemente baja. Sin embargo, conforme se diseñan desviaciones de rotores más grandes y velocidades más altas, la segunda fuera de balance requiere equilibrarse. Esto se puede lograr simplemente agregando dos brazos articulados (articulaciones balanceadas) para el supercargador. Una consecuencia de suministrar supercargadores múltiples para un motor es la habilidad de colocarlos de manera que las fuerzas fuera de balance se pueden oponer una a otra, eliminando así la necesidad de brazos de balance articulados. Sin embargo, los requerimientos de instalación pueden significar que dos o más supercargadores no puedan ser colocados en la posición óptima para balance, haciendo necesarias las articulaciones de balance cuando se usan supercargadores múltiples para reducir cualquier par fuera de balance. La Figura 19 muestra una vista de diagrama en la parte superior de un motor 41 con dos supercargadores/turbinas 42 de recuperación de pérdida por estrangulación (como se describió anteriormente) uno de los cuales está conectado mediante una válvula 43 al múltiple 44 de Admisión deTlnotor" La Figura 20 muestra una vista de diagrama en el frente de un motor 41 para cuatro supercargadores/turbinas 42. La Figura 21 muestra otra vista de diagrama en el frente de un motor 41 con dos supercargadores/turbinas 42 en otro arreglo. La Figura 22 muestra una vista de diagrama en el frente de un motor 41 con dos 5 supercargadores/turbinas 42 en otro arreglo. La Figura 23 muestra una sección transversal típica de una válvula 43 para controlar la dirección del flujo de aire desde un supercargador/turbina 42 al múltiple 44 de admisión del motor. La Figura 24 muestra la válvula 43 que dirige el flujo de aire desde el supercargador/turbina 42 a la 10 atmósfera. La Figura 25 muestra una porción de ducto 46 y una válvula 43 típica para controlar la dirección del flujo de aire desde un supercargador/turbina al múltiple de admisión del motor. La Figura 26 muestra la válvula 43 que dirige el flujo de aire desde el supercargador/turbina a la atmósfera. La Figura 27 muestra brazos 15 51, 52 de balance articulados típicos y un brazo 53 fijo. La Figura 28 muestra brazos 54, 56 de balance articulados típicos en otro arreglo de balance. Las vistas de diagrama de las Figuras 19 a 22 son solamente ilustrativas de cuatro de un número de configuraciones posibles. La 20 colocación de los supercargadores/ turbinas estará influenciada por los requerimientos de instalación del vehículo y la posición y tipos de impulsor de supercargador y el requerimiento de contra-balance. Las Figuras 23 y 24 muestran una sección transversal típica de una válvula 43 que puede desviar el flujo de aire de un ~2~5 supercargador/turbina 42 a ya sea la atmósfera o el múltiple 44 de admisión del motor. Un número de válvulas conocidas en la técnica puede proporcionar esta función. Los requisitos principales de la válvula son proporcionar un flujo con pérdidas aerodinámicas y termodinámicas mínimas y proporcionar un sello contra el ingreso o egreso de aire del múltiple del motor y supercargador/turbina. La válvula mostrada es quizá la más fácil y menos costosa para fabricar. La válvula es circular y tubular y tiene longitudes circunferenciales substanciales para sellar y se requiere para girar hacia atrás y hacia delante en aproximadamente 130 grados. El supercargador/turbina mostrado en la Figura 28 tiene dos brazos 54, 56 de balance articulados conjuntamente que proporcionan un balance para cualesquiera fuerzas secundarias fuera de balance. Es conveniente tanto desde un punto de vista de costos y debido a la proximidad estrecha del plano del secundario fuera de balance, tener un brazo montado en el eje del centro de la varilla de conexión y el otro brazo en el eje de pivote del miembro de aleta. La Figura 27 muestra una posición alternativa para colocar un extremo de los brazos de balance. Una o más de las máquinas antes descritas usadas como un supercargador puede ser usada para recuperar la pérdida por estrangulación, como se describe en la Patente de E. U. No. 6,226,936, siendo impulsado el rotor mediante la diferencia de presiones entre el aire ambiental y el aire en el múltiple de admisión, la máquina que está conectada de manera operativa a un dispositivo que usa ene rg~í a~ U na modalidad preferida de la máquina de acuerdo con la i nvención proporciona un medio para i ncrementar la eficiencia del compresor en modo de superca rgador y la turbina en modo de recuperación de pérdida por estrangulación. También se extiende la aplicabilidad de las máq uinas descritas anteriormente a carga de motores d iesel y tratamiento de gases de escape. Los sel los de laberinto como es bien sabido en la técn ica y son conocidos por red ucir el flujo de gases y vapores cuando una parte está en proximidad estrecha con la otra . En el presente caso (ver Figu ra 29 a 31 ) la punta del rotor 4 está en proximidad estrecha a la superficie 3 de igualación . Formando un sello 61 de laberinto en el rotor 4 y opcionalmente en los discos 6 laterales y q ue se extiende en urfa distancia a rqueada tanto en el lado de ataq ue como de arrastre de la punta del pistón, la fuga de flu ido entre el pistón y la envolvente y durante un tiempo entre el pistón y la aleta articulada se red uce . La fuga a través de la long itud de la periferia de los d iscos laterales será reducida si se forma u n sello de laberinto de manera circunferencia l en la superficie periférica del disco. Los sellos de laberinto son más efectivos si el ancho X de la muesca y la profundidad d de la muesca son de la misma dimensión y el ancho Y de la aleta defin ido entre las muescas es menor q ue el ancho X de la muesca. La extensión angular, a, del sello de laberinto es típicamente de 40° , como se muestra en la Figura 30. Los motores a diesel modernos se perciben como productores de muchos óxidos de nitrógeno y mucha materia en partícu las que pasan a la atmósfera desde su escape. El motor a diesel es convencionalmente un motor de encendido por compresión. La relación de compresión del motor se determina usualmente por la necesidad de producir suficiente temperatura de compresión para arrancar el motor en un día frío. Cuando el motor ha alcanzado la temperatura de funcionamiento la alta compresión necesaria para arrancar podría ser reducida y ésta reduciría también la presión dentro del cilindro. Con una presión de cilindro reducida la vida de fatiga del material del motor se incrementaría, de manera que el motor podría hacerse más ligero por la misma vida de fatiga que actualmente. Usando un supercargador del tipo descrito, se podría suministrar al motor presión de refuerzo variable para proporcionar arranque en frío y condiciones de presión de funcionamiento normal deseables. La habilidad de los supercargadores descritos antes para pasar aire a través de los orificios de evacuación o a través de los orificios de salida para el múltiple del motor significa que cualquiera de estas salidas podría ser usada para suministrar aire directamente al sistema de escape para tratamiento de las emisiones de escape. Un tratamiento posible del gas de escape es absorber óxidos nítricos y partículas y quemarlos de manera secuencial, un suministro de aire presurizado para este propósito es lo más deseable. La Figura 32 muestra los orificios 14b de evacuación que podrían suministrar aire para tratamiento del escape. La Figura 33 muestra orificios 14a de salida que podrían suministrar aire para tratamiento del escape. Conforme órbita el rotor 4, el aire que es empujado fuera de los ag ujeros 14b de evacuación pod ría ser empujado al sistema de escape para suministrar oxígeno para el tratamiento de los gases de escape. Si el req uerimiento de presión del suministro de ai re es bajo, digamos a u na presión de 20 kPa por a rriba de la atmosférica , la eficiencia del empuje del aire hasta esta presión del sistema de escape sería razonablemente alta hasta aproximadamente 80% , pero debido a que este tipo de compresión es como u n compresor Roots , sin compresión interna , la eficiencia sería de aproximadamente 40% si el requerimiento de presión fue ra, digamos, 1 00 kPa por arriba de la atmosférica. Por lo tanto, para presiones más altas sería más eficiente suministrar el aire desde el lado de la sa lida del mú ltiple de la máqu ina donde, debido a que hay compresión interna para presuriza r el aire, la eficiencia de compresión es cercana a 90% . La eficiencia de la máquina se mejora red uciendo la fuga entre reg iones de alta y baja presiones mediante la incorporación de u n laberinto para restringi r el flujo de fugas. En las máquinas antes descritas , la posición del rotor 4 orbitante con relación al miembro 1 7 de aleta está cambiando siempre y un solo pu nto en la superficie 1 1 del rotor 4 está barriendo siempre la perforación de la envolvente 1 o la punta del miembro de aleta . La fuga de fluido entre la envolvente 1 y el rotor 4 se controla mediante el espacio entre las dos partes, la long itud ci rcu nferencial del espacio y la efectividad de cu alqu ier sello de laberinto . La fuga entre el 32 miembro de aleta y el rotor se controla enormemente por el espacio y la longitud circunferencial del espacio. La long itud circu nferencial del espacio entre el miembro de aleta y el rotor es peq ueño en comparación con la longitud circunferencial del espacio entre la envolvente y el rotor porq ue el radio de punta de la aleta se curva en la dirección opuesta a la superficie 1 1 del rotor, mientras que la superficie 3 de la envolvente se cu rva en la misma dirección q ue la superficie 1 1 del rotor. El tamaño del espacio m ínimo entre el rotor y la envolvente y el miembro de aleta se determina por la necesidad de permitir la expansión térmica y para desviaciones causadas por tensiones de operación del mecanismo . Sería deseable encontra r u n modo de incrementar la longitud circu nferencial del espacio entre el miembro de aleta y el rotor y para mitigar los efectos de desviaciones térmicas y de carga de mecanismo . En una modalidad preferida de la presente invención (Fig uras 34 a 41 ) la parte 4a del rotor q ue abría estado en proxim idad estrecha con la envolvente y la aleta se reduce en diámetro y para la parte 4a interna de diámetro red ucido se acomoda un cojinete (no mostrado) y para el d iámetro externo del cojinete se acomoda una parte 4b externa en forma de anillo y un apéndice 71 fijo al anillo 4b está u n ido al miembro 1 7 de aleta . U n cojinete permite la unión del anillo 4b y el miembro 1 7 de aleta pa ra pivotear con relación entre ellos. Debido a que se les permite pivotear con relación entre el los el an illo o parte 4b de rotor externa puede estar formada en el área local del miembro 1 7 de aleta como una depresión 72 curvada para proporcionar una longitud de espacio substancialmente circunferencial entre la cara 17g de punta del miembro de aleta y el anillo. El espacio entre el anillo 4b y la envolvente 1 es substancialmente sin cambio acomodando el cojinete y el anillo. Creando un sello de laberinto sobre la totalidad de la circunferencia del anillo es probable que reduzca la fuga entre el anillo y la envolvente. Además o como una alternativa para un sello de laberinto, la superficie externa del anillo podría estar recubierta con un material 73 o 74 que se amolda como se muestra en la Figura 44 o 45. El recubrimiento 73, 74 que se amolda podría ser hule como las llantas de los vehículos. La cantidad de expansión térmica diferencial y desviación por tensión mecánica es posible que sea menor de 200 micrones y por lo tanto sería suficiente un recubrimiento que se amolda que podría ser comprimido por esta cantidad; los componentes podrían ser ensamblados con esta compresión integral. Como se muestra en las Figuras 44 y 45, el recubrimiento 73 o 74 que se amolda se proporciona con muescas 75 axiales, que aumentan la capacidad de deformación del recubrimiento. En la Figura 44 cada muesca 75 tiene una pared lateral 75a empinada y una pared lateral 75b gradualmente en pendiente. El arreglo con la parte 4b de rotor exterior unida al miembro 17 de aleta produce un movimiento rodante entre la parte 4b con forma de anillo y la envolvente la parte 4b de rotor exterior, y pérdidas mec rTicas asociadas con este movimiento son como las pérdidas por 34 resistencia de rodamiento de una rueda y son causadas por la compresión cíclica del recubrimiento que se amolda. Estas pérdidas son pequeñas en comparación con la ganancia en eficiencia hecha por la fuga reducida. La relación entre la punta de la aleta y el anillo es un movimiento deslizante y proporcionará alguna fricción si no hay claro positivo; la longitud circunferencial incrementada del espacio y la posibilidad de proporcionar un sello de laberinto en este punto reducirán substancialmente la fuga en este punto. La Figura 40 muestra la parte 4b externa en forma de anillo con el apéndice 71 fijo y la depresión 72 local que se conforma a la curva de la punta de la aleta. La Figura 41 muestra un miembro 17 de aleta. La Figura 37 muestra el ensamble de anillo y miembro de aleta. La Figura 39 muestra la parte 4a de rotor interior con un disco removido. La Figura 36 muestra un ensamble de un miembro de aleta, anillo, parte interna y cojinete 4c de anillo. La Figura 35 muestra el ensamble como la Figura 36 con la envolvente 1 acomodada. La Figura 38 muestra la parte 4a de rotor interna con ambos discos 6 laterales. La Figura 34 muestra un ensamble como en la Figura 35 con ambos discos 6 laterales y las cubiertas 73 de extremo acomodadas. La Figura 42 muestra como se podrían disponer dos unidades con relación entre ellas. La Figura 43 muestra dos unidades en un arreglo alternativo para la Figura 42. Con el pistón en rotación como se muestra en la Figura 36, la posición más cercana del anillo 4b a la perforación de la envolvente grra~cOT)~ ta- p~aTte~ ^~irTferña e^c~éñtrTca, el anillo es restringido por su 35 unión al miembro 17 de aleta para moverse dentro de los límites definidos por el miembro 17 de aleta que pivotea alrededor de su unión a la envolvente 1 y el centro del eje desviado de la parte 4a rotatoria. La Figura 42 muestra una configuración de dos unidades donde el miembro 17 de aleta pivotante para ambas unidades puede ser un componente y las reacciones del movimiento de ambos anillos actúan en una sola unión de cojinete a la envolvente se cancelan entre ellas y se reducen substancialmente las tensiones del cojinete. La Figura 43 es un arreglo alternativo de dos unidades donde las tensiones de soporte de pivote de aleta a envolvente son mayores que aquellas en la Figura 2. Las Figuras 46 y 47 muestran un compresor 81 y turbina 82 combinados, cada uno constituido por una máquina de desplazamiento positivo rotatorio como se describió antes. Cada compresor o turbina individual tiene un fundamento fuera de balance y necesita ser equilibrado mediante ya sea articulaciones pesadas en cada máquina o corriendo dos máquinas con las fuerzas fuera de balance opuestas entre ellas - como en la aplicación de supércargador automotriz antes descrito. En el caso de la máquina automotriz de supercargador/recuperación de pérdida por estrangulación, la máquina está realizando una función cada vez y no ambas juntas. En el caso de la bomba de calor, se están realizando conjuntamente tanto compresión como expansión. 36 Estableciendo el eje central de coj i nete de compresor desviado del centro de rotación en la dirección opuesta a aquella del expa nsor de la tu rbina , la unidad puede ser equ ilibrada, como se m uestra en la Figura 47. Esto es particu larmente útil en el caso de la bomba de calor y puede da r mayor flexibilidad en el caso del supercargador. Un aspecto adicional mostrado en la Figura 46 es un anillo 83 deslizante. Este puede realizar la misma función para la bomba de calor que la q ue hace el anillo 16 deslizante en el supercargador, es decir, permite que la masa del fluido que es comprimida sea variada a cualq uier velocidad o presión. Esto es particularmente útil en bombas de calor porque conforme varía el requerimiento de calentamiento o enfriamiento el an i llo deslizante puede permitir q ue el requerimiento sea ig ualado mientras mantiene una velocidad y presión de entrega constantes .

Claims (5)

37 REIVINDICACIONES

1. Una máquina de desplazamiento positivo rotatorio que comprende: una envolvente que tiene una superficie interna cilindrica circular que delimita una cámara de operación; un rotor en la cámara de operación, el rotor que está montado para orbitar alrededor de un eje de la cámara el cual es el eje de dicha superficie interna, el rotor que tiene una superficie externa y cilindrica circular, el eje de la cámara que pasa a través del rotor, una generatriz de la superficie externa que está adyacente a dicha superficie interna, y una generatriz diametralmente opuesta que está separada de dicha superficie interna; un miembro de aleta montado en la envolvente y que es pivotante alrededor de un eje de pivote paralelo al eje de la cámara, el miembro de aleta que está acomodado en una abertura de entrada/salida de fluido en la envolvente, el miembro de aleta que tiene un pasaje que comunica entre el exterior de la envolvente y la cámara de operación, el miembro de aleta que tiene una cara arqueada la cual es coaxial con dicho eje de pivote y que tiene una longitud substancialmente igual a la del rotor, el miembro de aleta que tiene caras de extremo que se extienden desde los extremos laterales respectivos de la cara arqueada hacia el eje de pivote y el miembro de aleta que tiene una cara de punta adyacente al rotor, dichas caras que sun- caras de- sellado cóh respecto a las superficies correspondientes 38 de la abertura de la envolvente y el rotor; y una articulación que conecta el miembro de aleta con el rotor para mantener la cara de punta del miembro de aleta en contacto sellante con la superficie externa del rotor, la articulación que está conectada con el miembro de aleta mediante una articulación que tiene un eje de articulación de manera que un plano que contiene el eje de articulación y el eje de dicha superficie externa pasa a través de la región de contacto sellante.

2. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 1, que incluye un par de discos en los extremos respectivos de los rotores, los discos que giran alrededor del eje de la cámara en sincronismo con el movimiento orbital del rotor y que delimitan extremos respectivos de la cámara de operación.

3. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 2, en donde por lo menos uno de los discos constituye un obturador que cubre por lo menos un orificio de entrada/salida en la envolvente, el obturador que tiene por lo menos un pasaje con un primer extremo el cual está en la cámara de operación y un segundo extremo el cual está fuera de la cámara de operación y que traslapa periódicamente dicho orificio de entrada/salida conforme gira el obturador.

4. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 3, en la cual el segundo extremo del pasaje está en la periferia del obturador. 5. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 4, en la cual el pasaje está en la forma de una ranura abierta en la cara interna y la periferia del obturador. 39 6. Una máquina como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la cual hay una pluralidad de dichos pasajes dispuestos sucesivamente en la dirección circunferencial. 7. Una máquina como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en la cual hay una pluralidad de dichos orificios de entrada/salida dispuestos sucesivamente en la dirección circunferencial. 8. Una máquina como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual la envolvente tiene una pluralidad de orificios de entrada/salida de fluido. 9. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 8, que incluye medios para cerrar selectivamente los orificios de entrada/salida de fluido. 10. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 9, en la cual el medio de cierre comprende un deslizador. 11. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 10, en la cual el deslizador está en la forma de un anillo que se extiende alrededor de la envolvente. 12. Una máquina como se reivindicó en cualquier reivindicación precedente, en la cual dicha abertura en la envolvente se extiende desde la superficie que corresponde a la superficie arqueada del miembro de aleta, tomada como 0o, sobre un rango angular de hasta 70°, por ejemplo 40°. 13. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 12, que funciona como un compresor, en la cual el fluido entra a través 40 del pasaje en el miembro de aleta, y la envolvente tiene por lo menos un orificio de evacuación dentro de un rango angular de 140° desde el extremo de dicha abertura. 14. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 12 o 5 13, en la cual la envolvente tiene por lo menos un orificio de salida dentro del rango anular desde 240° hasta 360°. 15. Una máquina como se reivindicó en cualquier reivindicación precedente, en la cual la envolvente tiene por lo menos un orificio de salida provisto con una válvula de media caña. 10 16. Una máquina como se reivindicó en cualquier reivindicación precedente, en la cual la superficie externa del rotor tiene muescas axiales que proporcionan un sello tipo laberinto entre el rotor y la envolvente. 17. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 16, en 15 la cual la profundidad de la muesca es substancialmente la misma que el ancho de la muesca. 18. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 16 o 17, en la cual muescas adyacentes definen entre ellas una aleta que tiene un ancho menor que el ancho de la muesca. 20 19. Una máquina como se reivindicó en cualquier reivindicación precedente, en la cual el rotor comprende una parte interna giratoria y una parte externa no giratoria. 20. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 19, en la cual el extremo interno del miembro de aleta es recibido en una ~25 degresión en la superficie externa de la parte externa del rotor. 41 21. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 19 o 20, en la cual la superficie externa de la parte externa del rotor tiene un recubrimiento de un material que se amolda, por ejemplo hule. 22. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 21, en 5 la cual el recubrimiento tiene muescas que se extienden axialmente. 23. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 21, en la cual la muesca de extremo tiene una pared lateral pronunciada y una pared lateral inclinada gradualmente. 24. Una máquina como se reivindicó en cualquier reivindicación 10 precedente, en la cual la articulación comprende una articulación de conexión que tiene un extremo articulado con una extensión del rotor en un eje coincidente con el eje de dicha superficie externa, y el otro extremo articulado en dicho eje de articulación con un brazo de palanca que es rígido con el miembro de aleta y que es pivotante 15 alrededor de dicho eje de pivote. 25. Una máquina como se reivindicó en la reivindicación 24, en la cual la articulación comprende además eslabones de balance conectados entre dicha extensión de rotor y el eje de pivote. 26. Un sistema de motor que comprende un motor de 20 combustión interna que tiene un múltiple de admisión, y por lo menos una máquina de acuerdo con cualquier de las reivindicaciones 1 a 25 conectada al múltiple de admisión. 27. Un sistema de motor como se reivindicó en la reivindicación 26, en el cual por lo menos dos de dichas máquinas están conectadas ~25 ai múltiple de admisión. 42 28. Un sistema de motor como se reivindicó en la reivindicación 27, en el cual por lo menos una de dichas máquinas está conectada al múltiple de admisión mediante una válvula para dirigir selectivamente el flujo de aire desde dicha una máquina al múltiple de admisión o a la

5 . atmósfera. 29. Un sistema de motor como se reivindicó en la reivindicación 27, en el cual un par de dichas máquinas está dispuesto de tal manera que fuerzas fuera de balance se oponen entre ellas. . 30. Un sistema de motor como se reivindicó en cualquiera de 10 las reivindicaciones 26 a 29, en el cual por lo menos una de dichas máquinas está conectada a un dispositivo que usa energía y el rotor de dicha máquina se puede impulsar mediante la diferencia de presiones entre el aire ambiental y el aire en el múltiple de admisión. 31. Un sistema de motor como se reivindicó en cualquiera de 15 las reivindicaciones 26 a 30, que comprende además una turbina de escape, que impulsa de preferencia un compresor y/o un generador. 32. Un sistema de motor como se reivindicó en la reivindicación 31, en el cual la turbina de escape está constituida por una máquina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, excepto las 20 reivindicaciones 13 y 14. 33. Una bomba de calor que incluye un compresor y un expansor, por lo menos uno de los cuales está constituido por una máquina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25. 34. Un compresor y expansor combinados, que comprenden ~25 máquinas respectivas cha acuerdo con cualquiera de las 43 reivindicaciones 1 a 25, las envolventes de las dos máquinas que están fijas extremo-con-extremo y que tienen un eje común, y el rotor de las dos máquinas que está conectado operativamente para orbitar en sincronismo. 35. Un compresor y expansor combinados como se reivindicó en la reivindicación 34, en los cuales las órbitas del rotor de las dos máquinas están desviadas en direcciones opuestas con respecto al eje común.