WO1998023850A1 - Un motor rotativo a combustion interna - Google Patents

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WO1998023850A1
WO1998023850A1 PCT/IB1997/001463 IB9701463W WO9823850A1 WO 1998023850 A1 WO1998023850 A1 WO 1998023850A1 IB 9701463 W IB9701463 W IB 9701463W WO 9823850 A1 WO9823850 A1 WO 9823850A1
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WO
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rotor
piston
chamber
cylinder
sheet
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Application number
PCT/IB1997/001463
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English (en)
French (fr)
Inventor
Enzo De Col
Renato De Col
Original Assignee
Sanchez, Santiago
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Application filed by Sanchez, Santiago filed Critical Sanchez, Santiago
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/06—Two-stroke engines or other engines with working-piston-controlled cylinder-charge admission or exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/02—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with one cylinder only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Definitions

  • An internal combustion rotary engine characterized by a mechanism that operates according to a so-called 2-stroke cycle in which the 4 main phases of:
  • This engine has all the essential requirements for an internal combustion rotary engine to operate efficiently. Such requirements are:
  • the sealing strips (F) are fixed embedded in the stationary housing (E), they separate and isolate the inlet conduit (G) of the same housing, from the suction opening of the hollow rotor cylinder (C) when later that these two, the inlet opening to the hollow cylinder and the conduit (G), finished the aspiration phase cease to coincide.
  • FIGs 10 and 11 of sheets 3 and 4 are represented versions of machines that have large cameras in relation to their size. This is due to a special design of the piston and its fitting segments, since it has a suitable configuration to make the most of the space available inside the rotor body (C).
  • This special piston is represented in the aforementioned cylinder-shaped figures in one version, but to further take advantage of the space and further enlarge the chambers, it can also be constructed with a square or rectangular section. Naturally, in these last two particular cases, the cylinder must also be transformed into a kind of hollow parallelepiped.
  • the failure to comply with one or more of the aforementioned requirements determined the failure of many internal combustion rotary engines. Its total compliance, on the other hand, allows machines that combine the advantages of alternative piston engines with the advantages of constant speed rotation and the compactness of both turbines.
  • the stationary housing (E) that has the suction duct (G) and that has an inner wall in the shape of a hollow cylinder, as seen in Figure 1 of the sheet 1, has a cover embedded in each of its two ends lateral.
  • This cycle works by producing 4 main phases that are: 1) Aspiration - 2) compression - 3) explosion and expansion - 4) escape. Together with these 4 main phases, it executes another 3 that are auxiliary to them. Such phases are:
  • This rotor is constituted by a cylindrical body supported by a hollow shaft that is part of the rotor itself.
  • Said hollow shaft protrudes from both lateral sides of the central cylindrical body of the rotor and is concentrically mounted to the cylindrical inner wall of the housing (E), on chlorinated bearings in each of the 2 side covers of the same housing. It is hollow so that the eccentric rotor (A) passes eccentrically inside.
  • This rotor (C) has perforated in its central body in the direction and position of a diameter located in the central part thereof, a cylinder-shaped cavity, inside which, (mounted on the elbow of the eccentric rotor (A) on a bearing) the piston (B) slides in an alternative rectilinear motion.
  • This piston thus forms on each side of its two ends a chamber of variable volume. (These 2 cameras working in combination produce just a 2-stroke engine cycle).
  • One end of said perforation or cylindrical cavity is open, so that through this opening can take place the aspiration of the carbonated air during the half turn in which it is in communication with the inlet channel of the housing (E) and thus, the filling of carbureted gases of the corresponding chamber (I) can occur.
  • the other end of the cylindrical cavity is closed by a part of the rotor without drilling, which thus constitutes the cover of the explosion chamber (II).
  • This cover can constitute a single piece that is part of the same rotor as explained, but it can also be constituted by a removable piece, to facilitate the mechanization of the cindrical cavity).
  • this rotor In order to allow the transfer of the aspirated mixture from the intake chamber (I) to the explosion chamber (II), this rotor has transfer channels (H), the opening and closing of which is commanded by the corresponding positions of the piston (B).
  • This rotor (C) rotates around the center (O), (its center of rotation) concentrically to the cylindrical inner wall of the housing (E), parallel to the geometric longitudinal axis thereof, in the same direction and halfway through the eccentric rotor speed (A).
  • This rotor is constituted by a shaft that has in its part that coincides with the position of the piston (B), the center bend (Q) on which said piston is mounted on a bearing.
  • This rotor is also mounted on bearings placed on each side cover of the housing. It is also located internally to the hollow shaft of the rotor (C) and its position is eccentric to that of this rotor and also to that of the inner cylindrical surface of the housing (E).
  • This rotor (A) protrudes from both side covers of the housing, on one side to be able to attach the power take-off to its axis and from the other to be able to transmit movement to different accessories which are:
  • This rotor has (visible only in figure n.20 of the sheet n.5) also a perforation (K) made partly along the center of its axis, which serves as an oil conduit for the lubrication of the bearing of the elbow of said shaft and partially also to the cooling of the piston (especially of its head).
  • K perforation
  • This rotor (A) rotates around the center (P) parallel to the geometric axis of the cylindrical inner wall of the housing, in the same direction and at twice the speed of the concentric rotor (C).
  • the centrifugal force generated by the mass of the piston and that of the rotor elbow on which the piston is mounted is counterbalanced by a suitable counterweight located externally to the housing).
  • the piston (B) is constituted by a piece that in one version can be sealed at its two ends, as in the more elaborate models, so that a variable volume chamber is formed in each of the two parts, being able to maintain the same time inside closed to provide a special forced lubrication for the bearing of the elbow on which it is mounted, (in addition to the mentioned bearing, the oil that reaches the inside of the piston, is also intended to lubricate the walls of the piston and cool its head from its inner part without any appreciable amount of said oil coming into the chambers).
  • This type of sealed piston also of the part of the intake chamber, allows a very energetic aspiration and a very effective precompression of the intake gases to impel them to the transfer to the chamber (II).
  • this piston can be constructed sealed only on the side of the chamber (II) or exploded and remain open on the side of the chamber (I ) or suction.
  • the oil incorporated in the mixture for the lubrication of said bearing, the walls of the same piston and those of the cylinder along which it is commonly used for alternative 2-stroke engines can then be used
  • the plunger moves.
  • the same mixture can be used for cooling the piston head from its internal part.
  • This piston has (as seen in Figure 1 of the sheet 1) also a perforation through its body in a diametral direction, running a little half of its length towards the explosion chamber (II), through the which passes the rotor elbow (A) on which the piston is mounted on a bearing.
  • this piston slides with an alternative rectilinear movement along the cylindrical cavity or concentric rotor cylinder (C), producing as said, at each of its two ends a chamber of varying volume. which working in combination execute all the phases of a 2-stroke engine cycle.
  • the axis (X - X) which has a portion that constitutes the diameter (U) with center at (0) that has a length equal to the quadruple that of the crank (P - Q), rotates around the center (0) and thereby generate the cycference (T).
  • this same axis corresponds to the geometric axis of the hollow cylinder of the concentric rotor (C)).
  • crank (P - Q) is mounted in the center (P) fixed in the space as is the center (0).
  • This center (P) is located on the axis of vertical symmetry at a distance of (0) equal to the radius (P - Q).
  • this crank corresponds to that of the eccentric rotor (A)).
  • the center (Q) of the crank is also the center of gravity of the piston (B)).
  • center crank bolt (Q) travels the diameter (U) in one revolution of the circumference (S) and in half revolution of the circumference (T).
  • the concentric rotor (C) rotates from its initial position presenting the appeal to the chamber (I) in front of the inlet channel (G) of the housing during its first half turn.
  • the eccentric rotor (A) fulfills an entire turn, thereby displacing the piston (B) along the cylinder of (C) throughout its outward travel, thus forming the suction chamber (I) , which just as it forms, aspirates the mixture of carbonated air through the channel (G) of the housing.
  • the rotor (A) at the same time also rotates, but traveling a portion of a double circle that the one traveled by the other rotor (C) and thereby pushes the piston (B) in its return path, which thus precompresses the mixture in the chamber (I) and in the transfer channels (H) along which it pushes it.
  • the piston discovers the opening of the transfer channels (H) to the explosion chamber (II).
  • the piston having discovered the upper opening of the transfer channels (H), during this phase, the mixture of fresh gases flows through said channels from the aspiration chamber (I) to the explosion chamber (II), expelling it the burned gases of the preceding cycle and replacing them in it.
  • said mixture of fresh carbonated air constitutes a new explosive charge to compress.
  • suction duct (G), the transfer ducts (H), and the discharge duct (i) have been designed as seen in Figure 1 of sheet 1 and in the 8 figures of sheet 2 with the motive to represent in a simple way the constitution of the engine and to show the functioning of its cycle in an easy way to interpret.
  • the suction duct (G) of the housing is prolonged so as to be able to delay the end of the aspiration and thus allow after the piston It has finished sucking, the mixture remains inert to the cylinder by inertia for a certain period and in this way it can better fill the suction chamber (I).
  • the transfer conduits (H) can be 2 as seen in the figures or also several, or even 1 only and have the most convenient shapes and positions depending on the case.
  • the exhaust duct (i) may also be single or multilple depending on the case and be arranged as appropriate in the circular wall of the hollow cylinder.
  • this channel must end, that is, be located on the internal surface of the rotor (C) so that there is room for it and also for the opening of the entrance to the suction chamber (I). That is, they are both openings displaced in the direction of the longitudinal geometric axis of the rotor, laterally one in relation to the other so as not to transfer each other.
  • This discharge channel of the rotor (C) must be opened and closed in time by a commanded valve that should be rotatable and rotate at a constant speed.
  • the main advantage is that the time of the latter can be longer, since the exhaust can be opened later than with the system where the opening of the latter is commanded by the piston itself. . In this way, obtaining this phase is: more prolonged, correspondingly - the action of the gas pressure on the piston is also longer and therefore the efficiency of the phase itself will also increase.
  • the opening of the rotor (C) to the suction chamber (I) can be conveniently commanded by an automatic valve or (flapper) (open during aspiration and closed during precompression), or also by some type of suitably commanded valve.
  • the transfer of fresh gases from the suction chamber (I) to the explosion chamber (II) instead of through the channels (H) can also be carried out by other routes, for example through the piston and be commanded in some way by commanded or automatic valves or by appropriate ports governed by the crankshaft (A) itself.
  • the variants of cycle command methods can be several and can work individually or can still work several of them in combination at the same time.
  • Another method to conveniently govern the opening and closing of the rotor discharge channel (C) and which does not require any valve is to have an opening located on the cylindrical inner wall of the housing (E) that communicates with the outside .
  • This opening must comprise a circle arc whose length must be equal to the path of the rotor discharge channel (C), (located in the explosion chamber cover (II) as mentioned in the variant (1)) during the escape phase and the position thereof must be adequate for this purpose of the discharge.
  • said exhaust channel remains open during the turning portion that coincides with said housing opening.
  • this discharge opening in the cylindrical wall of the housing is analogous in shape to the suction channel of the same
  • the bottom of the piston of the part directed towards the suction chamber (i) must be open as in the common pistons of the common alternative 2-stroke engines in order to allow inlet of the lubricant mixture to the bearing in question.
  • the fresh air of this mixture also has the very important mission of cooling the piston head by its internal part, just as it happens just in the common alternative 2-stroke engines.
  • crankshaft elbow bearing (A) To lubricate the crankshaft elbow bearing (A) in a much more efficient way than with the explained method that uses the oil contained in the possible mixers and necessary to use forced lubrication.
  • Such a lubrication system has a pump that drives the oil through the hole (K), practiced along the center of the shaft. of the rotor (A) until reaching and lubricating the bearing in question, after which the oil is recovered and re-propelled by the pump.
  • This hole (K) is only visible in figures 10 and 11 of sheets 3 and 4.
  • a part of the oil from this conduit to the rotor bearing can also be derived for the lubrication of the cylinder and piston walls.
  • the carbonated air mixture is no longer necessary to contain oil to lubricate them, and in cases where the forced lubrication reaches only the rotor bearing , the mixture may contain oil only in a very small amount and be equally sufficient to lubricate the walls in question.
  • the piston can be constructed with both ends sealed.
  • This seal is to obtain a push of the fresh gases aspirated during the transfer of the same from the chamber (I) to the (II), very energetic, not diminished by the remaining dead space inside the piston .
  • the lubrication of the eccentric rotor elbow bearing (A), the walls of the hollow rotor cylinder (C) and the piston walls (B) is carried out by means of an impelled oil circuit and recovered to through the holes made along the center of the rotor shaft (A), as designated by the letter (K) seen in the figures: 10 of sheet 3 and 11 of sheet 4.
  • the most practical system for cooling the rotating cylinder (C) and also the housing (E) is to use the common fins cooled by an air current.
  • the cooling system using conveniently located water chambers and the related circuit and radiator can also be used.
  • This method may be very suitable for cooling the housing that is stationary, but it is impractical to cool the moving organs.
  • the cooling of the piston is carried out from its inner part with the sucked air or with an oil circulation as already explained. Ignition system
  • the ignition system can only be seen in the figures: (1) of sheet 1 and (10) of sheet 3, the place occupied by the spark plug which is mounted on the concentric rotor body (C).
  • Geometric axis that corresponds in practice to the geometric axis of the cylindrical cavity or hollow cylinder of the concentric rotor (C).

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Abstract

Un motor rotativo a combustión interna de dos tiempos, constituido y caracterizado por un sistema de 2 rotores (A y C) y el relativo pistón (B), todos las cuales están situados en el interior de la cavidad cilíndrica de la carcasa estacionaria (E) (ver la figura alegada correspondiente a la del numero 1 de la lámina 1). Los mencionados dos rotores giran montados en las 2 tapas laterales de la carcasa, el (C) concéntricamente y el (A) eccentricamente a la superficie interior cilíndrica de la misma. El rotor (A) que sobresale de las dos tapas laterales de la carcasa y al cual puede acoplarse la toma de fuerza, lleva montado en su codo el pistón (B). Girando este rotor (A) en el mismo sentido que el rotor (C) y al doble de su velocidad, obliga a desplazarse a lo largo de la cavidad cilíndrica o cilindro de éste último rotor, el mencionado pistón, produciendo con ello en el cilindro 2 cámaras de volumen variable. Con éstas dos cámaras trabajando combinadamente, una, la (I), como cámara de aspiración de la mezcla y para su transferencia a la cámara (II), y ésta última como cámara de explosión que realiza las fases de: compresión, explosión - expansión y de descarga y de la que luego son barridos los gases quemados residuos, éste motor funciona realizando todas las fases de un clásico ciclo de 2 tiempos, con todos sus elementos móviles girando a velocidad constante. (Ver la secuencia del ciclo en las figuras: 2-3-4-5-6-7-8-9, lámina 2).

Description

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
UN MOTOR ROTATIVO A COMBUSTIÓN INTERNA
Un motor rotativo a combustión interna, caracterizado por un mecanismo que funciona según un ciclo de los denominados de 2 tiempos en el cual se producen las 4 fases principales de:
Aspiración, compresión, expolosión - expansión, y escape juntamente a otras 3 auxiliares que son:
Una precompresión de los gases de admisión, su transferencia des- de la cámara de aspiración a la de explosión, y el barrido de los gases quemados de ésta última cámara.
Este motor posee todos los requisitos indispensables a un motor rotativo a combustión interna para funcionar con eficiencia. Tales requisitos son:
1) El movimiento a velocidad constante de todas sus piezas móviles, de trabajo y de comando, no se generan por lo tanto fuerzas de inercia que limiten la velocidad de rotación de las mismas, pudiendo ellas alcanzar así un alto número de revoluciones y el motor una elevada potencia.
2) Un simple y eficiente sistema de hermetización de las cámaras obtenido con pocas y simples guarniciones móviles, el rozamiento de las cuales es reducido porque su recorrido es breve. 3)La forma de las cámaras, simple y sin nocivos espacios muertos residuos cuando las mismas están reducidas al minimo. Esto permite obtener una elevada compresión y con ello un elevado rendimiento térmico
4) Un simple sistema de funcionamiento, con amplios y simples canales de acceso a las cámaras, de salida de ellas y de transferencia entre ellas para los gases.
5)La ventajosa relación entre el volumen total de la máquina y el volumen de las cámaras, como así también la favorable relación peso / potencia.
6) La robustez de todas sus piezas, fijas y móviles.
7) La simplicidad de todas ellas, todas sus partes mecanizadas poseen superficies planas o curvas cilindricas fáciles de elaborar con precisión.
8) La posibilidad de una eficiente lubricación como asi también de una eficaz refrigeración de todas las piezas.
9) La posibilidad de un racional montaje de los 2 rotores y de las otras piezas móviles.
Comentario del punto (2) referido a la hermetización de las cámaras. ( Consultar la figura 1, lámina 1 y el elenco de las piezas de la pagina n.7 ) . Este problema de la hermetización de las cámaras ha sido el más arduo y dificil de resolver en los motores rotativos a combustión interna, su deficiente solución fué la causa principal del fracaso de casi todos ellos y del relativamente escaso éxito de aquellos que lograron resolverlo en un modo medianamente eficiente.
Esta máquina presenta al respecto dificultades no mayores que las de los clásicos motores alternativos, o sea, dificultades muy relativas, fácilmente resolvibles.
Esto es así porque la hermetización rigurosa , solamente es necesaria para la cámara de explosión durante las 2 fases de compresión y de expansión de los gases y la misma se efectúa entre solo 2 elementos que son :
1) El cilindro hueco del rotor (C).
2) El pistón (B).
Como se comprende, la hermetización entre estas 2 piezas es tan simple como la de las análogas piezas de los comunes motores alternativos, dado que la misma es efectuada únicamente por los segmentos de guarnición o anillos del pistón (B).
Los listones de sellado (F) están encastrados fijos en la carcasa estacionaria (E), los mismos separan y aislan el conducto de entrada (G) de la misma carcasa, de la abertura de aspiración del cilindro hueco del rotor (C) cuando después que estos dos, la abertura de entrada al cilindro hueco y el conducto (G), terminada la fase deaspiración cesan de coincidir.
De este modo, no se producen transferencias de retorno a la entrada de la mezcla de gases durante la fase de precompresión en la cámara de aspiración.
Estos listones casi rozan la pared circular externa del rotor (C), pero no la tocan, porque una hermetización rigurosa no es aquí necesaria, no se producen por lo tanto aquí rozamientos que ocasionarían perdidas de potencia considerables.
Indicaciones referidas al punto 5
En las figuras 10 y 11 de las láminas 3 y 4 están representadas versiones de máquinas que poseen cámaras de grandes dimensiones en relación al tamaño de las mismas. Esto es debido a un diseño especial del pistón y de sus segmentos de guarnición, dado que el mismo posee una configuración adecuada para aprovechar al máximo posible el espacio disponible en el interior del cuerpo del rotor (C).
Este especial pistón está representado en las mencionadas figuras con forma de cilindro en una versión, pero para aprovechar aún más el espacio y agrandar ulteriormente las cámaras, puede también ser construido con una sección cuadrada o rectangular. Naturalmente en estos dos últimos particulares casos, también el cilindro deberá ser transformado en una especie de paralelepípedo hueco.
El sistema particular de elementos de guarnición que sirven al pistón cilindrico, solo con alguna simple variación puede ser adaptado también a la hermetización de los eventuales pistones con con sección transversal justamente cuadrada o rectangular. Conclusiones acerca de estos requisitos de funcionamiento
La falta de cumplimiento de uno o de varios de los mencionados requisitos determinó el fracaso de muchos motores rotativos a combustión interna. Su total cumplimiento en cambio, permite realizar máquinas que reúne las ventajas de los motores alternativos a pistón con las ventajas de la rotación a velocidad constante y la de la compacidad características ambas de las turbinas.
De este modo se obtienen máquinas veloces, compactas, potentes, de rapidisima reprise, y de funcionamiento económico, suave, silencioso y seguro. Y también como es el case de este motor, máquinas fáciles y económicas de construir, de mantener, y robustas y resistentes a la usura.
Una característica muy importante y muy favorable de esta máquina que no corresponde ser incluida en el elenco de los requisitos esenciales para su buen funcionamiento, pero que merece absolutamente ser mencionada, es el hecho que en ella no se producen fuerzas que empujen lateralmente el pistón contra la pared interior del cilindro.
Debido a esta particularidad, no se verifican ovalizaciones ni en el cilindro ni en el pistón y tampoco se producen perdidas de fuerza a causa de rozamientos execivos, pudiendo en consecuencia sinplifi- carse también la correspondiente lubricación justamente de las paredes en cuestión del cilindro y del pistón.' NOTA
El sistema de rotores con el cual trabaja este motor descrito en estas páginas y cuyo principio de funcionamiento está representado en la figura n. 21 de la lámina n. 6 y está explicado en las páginas n. 34 - 16 - 17 , está reseñado en la clasificación de las máqinas a pistones rotantes de Félix ankel.
El titulo de la dicha clasificación es:
Einteilung der Rotations - Kolbenmascbinen-
En castellano justamente:
Clasificación de las máquinas a pistones rotantes.
Corresponde al mismo tiempo a 2 figuras: La K 1/1 y la K 1/5 del grupo de la lámina n. 8 designada con la sigla:
K (17 o sea:
K = abreviación de KKM = Kreiskolbenmaschinen = máquinas con movimientos de rotación y de traslación a velocidad constante de sus pistones rotantes o rotores.
(H) = Hubeingriff = de movimiento resultante de acoplamiento exclusivamente rectilíneo entre las piezas que forman las cámaras, (como carrera de pistón en el cilindro).
Para las fases de compresión y de expansión corresponde a la figura K 1/1 o sea a la encuadrada en las; fila I, columna 1 (ninguna pieza formante las cámaras está fija). Para las fases de descarga y de aspiración corresponde a la figura K 1/5 o sea a la encuadrada en las: Fila I, columna 5 (La única pieza fija es la exterior o carcasa). CONSTITUCIÓN DEL MOTOR Co o se ve en la figura 1 de la lámina 1 y también en las otras figuras alegadas, todas las cuales muestran secciones transversales del mismo, este motor está constituido por los siguientes elementos básicos :
A) Rotor eccentrico (cigüeñal).
B) Pistón.
C) Rotor concéntrico (cilindro rotante).
E) Carcasa.
F) Listones de guarnición colocados alrededor del conducto de aspiración de la carcasa.
G) Canal de aspiración de la carcasa.
H) Canales de transferncia desde la cámara (I) a la cámara (II) practicados en el cuepo del rotor (C) o cilindro rotante.
I) Lumbrera del canal de descarga practicada en el cuerpo del rotor (C).
J) Bujia colocada en el rotor (C).
K) Perforación del rotor (A) para la lubricación del cojinete de su codo y también para la refrigeración del pistón, especialmente de su cabeza por medio del aceite. (Practicada sólo en los modelos más elaborados). (Ver fig. 10, lám. 3 y fig. 11, lám.4).
(I) Cámara de aspiración.
(II) Cámara de explosión.
NOTA. Todos estos elementos están construidos con los mismos materiales comunes a los comunes motores alternativos. Descripción de los centros de rotación y de gravedad de cada pieza móvil y del centro geométrico de la pared interior cilindrica de la carcasa estacionaria (E).
0) Centro del rotor concéntrico (C).
0) Centro también de la pared interior cilindrica de la cacasa (E).
P) Centro del rotor eccentrico (A).
(Está situado eccentricamente al centro (0) sobre el eje de simetría vertical, a una distancia del mismo centro (0) igual al brazo de manivela (P - Q).
Q) Centro del codo del rotor (A) .
Gira alrededor del centro (P) a una distancia (radio o brazo de manivela) (P - Q) igual a la distancia (P - 0).
Q) Centro también de rotación y de gravedad del pistón (B).
Descripción de la constitución y del funcionamiento del motor.
La carcasa estacionaria (E) que posee el conducto de aspiración (G) y que tiene una pared interior con forma de cilindro hueco, como se observa en la figura 1 de la lámina 1 , lleva encastrada una tapa en cada uno de sus dos extremos laterales.
Estas dos tapas delimitan un espacio interior a la carcasa misma, donde montados sobre ejes que son paralelos al eje geométrico de la superficie interior cilindrica de la misma carcasa, giran a velocidad constante las siguientes 3 piezas móviles: A) Rotor eccentrico (cigüeñal).
B) Pistón
C) Rotor concéntrico (cilindro rotante).
Girando estas 3 piezas producen 2 cámaras de volumen variable, que trabajando combinadamente ejecutan un ciclo de motor a explosión de los denominados de 2 tiempos.
Este ciclo funciona produciendo 4 fases principales que son: 1) Aspiración - 2) compresión - 3) explosión y expansión - 4) escape. Junto a estas 4 fases principales ejecuta otras 3 que son auxiliares de las mismas. Tales fases son:
1) Una precompresión en la cámara (I) de los gases frescos aspirados.
2) La transferencia de los mismos desde la cámara de aspiración (I) a la de explosión (II).
3) El barrido de los gases quemados de esta última cámara (II).
La secuencia real de todas las fases es la siguiente:
1) Aspiración (Cámara (I))
2) Precompresión "
3) Transferencia (Cámara (I) a cámara (II) )
4) Compresión (Cámara (II) )
5) Explosio'n - Expansión "
6) Escape o descarga "
7) Barrido " Constitución de las piezas móviles
C) Rotor concéntrico o cilindro rotante
Este rotor está constituido por un cuerpo cilindrico sostenido por un eje hueco que forma parte del rotor mismo.
Dicho eje hueco sobresale de ambos lados laterales del cuerpo central cilindrico del rotor y está montado concéntricamente a la pared interior cilindrica de la carcasa (E) , sobre unos cojinetes clocados en cada una de las 2 tapas laterales de la carcasa misma. Es hueco para que por su interior pase exentricamente colocado el rotor eccentrico (A) .
Este rotor (C)lleva perforada en su cuerpo central en sentido y posición de un diámetro ubicado en la parte central del mismo, una cavidad con forma de cilindro, al interior de la cual, (montado sobre el codo del rotor eccentrico (A) sobre un cojinete) se desliza con un movimiento rectilineo alternativo el pistón(B), Este pistón forma así a cada lado de sus dos extremos una cámara de volumen variable. (Estas 2 cámaras trabajando en combinación producen justamente un ciclo de motor de 2 tiempos).
Un extremo de la mencionada perforación o cavidad cilindrica está abierta, para que a través de esa apertura pueda producirse la aspiración del aire carburado durante el medio giro en que la misma se encuentra en comunicación con el canal de entrada de la carcasa (E) y pueda así producirse el llenado de gases carburados de la correspondiente cámara (I). El otro extremo de la cavidad cilindrica está cerrado por una parte del rotor sin terminar de perforar, la cual constituye así la tapa de la cámara de explosión (II). (Esta tapa puede constituir una sola pieza que forma parte del mismo rotor como ha sido explicado, pero puede también estar constituida por una pieza desmontable, para facilitar la mecanización de la cavidad cindrica).
A fin de que pueda producirse la transferencia de la mezcla aspirada desde la cámara de admisión (I) a la de explosión (II), este rotor posee unos canales de transferencia (H), la apertura y cierre de los cuales está comandada por las posiciones correspondientes del pistón (B).
Posee además la lumbrera de descarga o escape (i), la apertura y el cierre de la cual también están mandados por las respectivas posiciones del pistón (B) .
Movimientos del rotor
Este rotor (C), gira alrededor del centro (O), (su centro de rotación) concéntricamente a la pared interior cilindrica de la carcasa (E), paralelamente al eje longitudinal geométrico de la misma, en el mismo sentido y a la mitad de la velocidad del rotor eccentrico (A) . • (A) Rotor eccentrico o cigüeñal
Este rotor está constituido por un eje que posee en su parte que coincide con la posición del pistón (B),el codo de centro (Q) sobre el cual está montado el dicho pistón sobre un cojinete.
También este rotor está montado sobre cojinetes colocados en cada tapa lateral de la carcasa. Además está situado interiormente al eje hueco del rotor (C) y su posición es exentrica a la de este rotor y también a la de la superficie interior cilindrica de la carcasa (E) .
Su centro de rotación es el centro (P).
Este rotor (A) sobresale de ambas tapas laterales de la carcasa, de un lado para poder acoplar a su eje la toma de fuerza y del otro para poder transmitir movimiento a diferentes accesorios cuales son:
El dispositivo de encendido, la ventilación, la bomba para la lubricación etc.
Este rotor posee (visible solo en la figura n. 20 de la lámina n. 5) también una perforación (K) practicada en parte a lo largo del centro de su eje, la cual sirve de conducto del aceite para la lubricación del cojinete del codo del dicho eje y parcialmente también a la refrigeración del pistón (especialmente de su cabeza).
Movimientos del rotor Este rotor (A) gira alrededor del centro (P) paralelamente al eje geométrico de la pared interior cilindrica de la carcasa, en el mismo sentido y al doble de la velocidad que el rotor concéntrico (C). (La fuerza centrifuga generada por la masa del pistón y la del codo del rotor sobre el cual el pistón está montado está contrabalanceada por un adecuado contrapeso situado exteriormente a la carcasa) .
B) Pistón
El pistón (B) está constituido por una pieza que en una versión puede estar obturada en sus dos extremos, como sucede en los modelos más elaborados , para que se forme una cámara de volumen variable en cadauna de las dos partes, pudiendo mantener al mismo tiempo su interior cerrado para poder disponer una lubricación forzada especial para el cojinete del codo sobre el cual el mismo está montado, (además del mencionado cojinete, el aceite que llega al interior del pistón, está también destinado a lubricar las paredes de éste y a refrigerar su cabeza desde su parte interior sin que se salga a las cámaras ninguna cantidad apreciable del dicho aceite).
Este tipo de pistón obturado también de la parte de la cámara de admisión, permite una aspiración muy enérgica y una precompresión de los gases de admisión muy eficaz para impulsarlos a la transferencia a la cámara (II).
(Estos dos últimos motivos y la posibilidad de una lubricación forzada en el interior del pistón son los que determinan la conveniencia de la obturación del fondo del mismo). En otras versiones, siempre pudiendo formar cámaras a volumen variable, una en cada uno de sus 2 extremos, este pistón puede construirse obturado solo en el lado de la cámara (II) o de explosión y permanecer abierto en el lado de la cámara (I) o de aspiración.
Con esta disposición, se puede aprovechar entonces como comunmente se hace para los motores a 2 tiempos alternativos, el aceite incorporado a la mezcla para la lubricación de su mencionado cojinete, de las paredes del mismo pistón y de las del cilindro a lo largo del cual el émbolo se desplaza. Además se puede aprovechar la mezcla misma para la refrigeración de la cabeza del pistón desde su parte interna.
Este pistón posee (como se ve en la figura 1 de la lámina 1) también una perforación a través de su cuerpo en sentido diametral, corrida un poco de la mitad de su largo hacia la cámara de explosión (II), a través de la cual pasa el codo del rotor (A) sobre el cual el pistón está montado sobre un cojinete.
Está provisto de normales anillos de guarnición en algunos modelos y de segmentos especiales y anillos combinados con estos segmentos en otras variantes.
Movimientos del pistón
Obedeciendo a un principio derivado de la hipocicloide 1 : 2 (que se explicará más adelante) este pistón ejecuta 2 movimientos rotatorios que son:
1) Rotación sobre el perno de manivela de centro (Q) del cigüeñal o rotor eccentrico (A) en sentido contrario al giro de este y a la mitad de su velocidad.
2) Traslación juntamente al codo de centro (Q) alrededor del centro (P) del rotor (A) a la misma velocidad de este y en el mismo sentido.
Como cosecuencia de estos dos movimientos combinados, este pistón se desliza con un movimiento rectilineo alternativo a lo largo de la cavidad cilindrica o cilindro del rotor concéntrico (C), produciendo como dicho, en cada uno de sus dos extremos una cámara de volumen variable las cuales trabajando en combinación ejecutan todas las fases de un ciclo de motor de 2 tiempos.
Contribuye también al comando de las fases abriendo y cerrando a su tiempo los canales de transferncia (H) y la lumbrera del conducto de escape (i).
A continuación se explica detalladamente el funcionamiento de este sistema de 2 rotores y su pistón refiriéndolo al principio en el cual se fundamenta y que deriva como ya dicho del principio de la hipo- cicoide 1 :2.
Ver esquema de la figura 12, lámina 5 y el gráfico descriptivo de la misma en la pagina 34.
La posición de los centros de rotación corresponde exactamente a la posición de los centros representados en la figura 1, lámina 1. Descripción del esquema de la figura 12, lámina 5.
El eje (X - X) el cual posee una porción que constituye el diámetro (U) con centro en (0) que tiene un largo igual al cuadruplo que el de la manivela (P - Q) , gira alrededor del centro (0) y genera con ello la cicunferencia (T) .
(En la practica, este mismo eje corresponde al eje geométrico del cilindro hueco del rotor concéntrico (C)).
La manivela (P - Q) está montada en el centro (P) fijo en el espacio como también lo está el centro (0).
Este centro (P) está situado sobre el eje de simetría vertical a una distancia de (0) igual al radio (P - Q).
El perno de la manivela con centro en (Q) situado en el extremo del radio (P - Q), girando alrededor de (P) genera la circunferencia (S).
(En la practica, esta manivela corresponde a la del rotor eccentrico (A) ).
(El centro (Q) de la manivela es también el centro de gravedad del pistón (B) ).
Funcionamiento del esquema de la figura 12, lámina 5.
Es evidente que si el eje (X - X) gira alrededor de (O) a partir de la posición coincidente con la del eje de simetría vertical, hasta la posición (X' - X') un cierto ángulo (a), al mismo tiempo la manivela (P - Q) girará alrededor de (P) un ángulo igual a (2 x a), o sea a una velocidad angular doble que la del eje (X - X) alrededor de (0).
El perno de manivela de centro (Q), al mismo tiempo que gira alrededor del centro (P) una revolución completa, va desplazándose con un movimiento rectilineo a lo largo de toda la porción del eje rotante (X - X) que corresponde al diámetro (U).
0 sea, el perno de manivela de centro (Q) recorre el diámetro (U) en una revolución de la circunferncia (S) y en media revolución de la circunferencia (T).
Los detalles completos de todo este funcionamiento realizado en la máquina practica, están descritos en el gráfico de la página 35 y están representados en las 8 figuras de la lámina 2.
Descripción del ciclo
El ciclo de este motor está ilustrado exaustivamente en las
8 figuras de la lámina 2.
Y está explicado sintéticamente en el gráfico de la pagina n. 35 Aquí a continuación se descrive detalladamente la secuencia de las fases para cadauna de las 2 cámaras refiriéndose a las 8 figuras de la lámina 2 e indicando el giro en grados de los 2 rotores para cada fase.
Figure imgf000020_0001
Descripción detallada de cada fase para cadauna de las 2 cámaras.
Fases de la cámara de aspiración (I).
De 2 a 6 (Aspiración)
El rotor concéntrico (C) gira a partir de su posición inicial presentando la apetura a la cámara (I) frente al canal de ingreso (G) de la carcasa durante su primera media vuelta. En el mismo tiempo, el rotor eccentrico (A) cumple una vuelta entera, haciendo desplazar con ello el pistón (B) a lo largo del cilidro de (C) durante todo su recorrido de ida, formando así la cámara de aspiración (I), la cual justamente mientras se forma, aspira la mezcla de aire carburado a través del canal (G) de la carcasa.
Giro respectivo de los 2 rotores durante esta fase: (C) 180 (A) 360
De 6 a 9 (Pre compresión)
Durante esta fase el rotor (C) gira a partir del fin de la fase de aspiración, donde termina la coincidencia de su apertura de entrada al cilindro con la boca del canal de aspiración de la carcasa, una determinada porción de circulo.
El rotor (A) en el mismo tiempo también gira, pero recorriendo una porción de circulo doble que la recorrida por el otro rotor (C) y con ello empuja el pistón (B) en su recorrido de retorno, el cual precomprime así la mezcla en la cámara (I) y en los canales de transferencia (H) a lo largo de los cuales la empuja. Al final de esta fase el pistón descubre la abertura de los canales de transferncia (H) a la cámara de explosión (II). Giro respectivo de los 2 rotores durante esta fase:
(C) 1352 (A) 2702
Giro complexivo
(C) 315* (A) 6302-
De 9 a 2 (Transferncia)
Habiendo el pistón descubierto la abertura superior de los canales de transferncia (H) , durante esta fase, la mezcla de gases frescos fluye a través de dichos canales desde la cámara de aspiración (I) a la de explosión (II), expulsando déla misma los gases quemados del ciclo precedente y sustituyéndolos en ella. De este modo, la dicha mezcla de aire carburado fresco constituye una nueva carga explosiva a comprimir.
Giro respectivo de los 2 rotores durante esta fase: (C) 45o- (A) 902.
Giro complexivo
(C) 360o- (A) 7202-
Fases de la cámara de explosión (II)
De 2 a 6 (Compresión)
Durante esta fase, en su recorrido de ida, el pistón comprime la la mezcla de gases en la cámara de explosión (II).
Es evidente que la compresión efectiva sólo puede comenzar después de haber superado el pistón su posición de la figura (3).
0 sea, desde cuando el mismo completa la oclusión de las lumbreras de acceso a la cámara (II) de los canales de transferncia (H). Giro respectivo de los 2 rotores durante esta fase:
(C) 180°, (A) 360o-
Giro complexivo
(C) 5402. (A) 10802.
De 6 a 8 (Explosión - Expansión)
En esta fase, la presión de los gases quemados empuja el pistón en su segunda carrera de retorno y el pistón impulsa el rotor eccentrico (A) mediante la manivela del mismo y lo hace girar.
El empuje prosigue hasta que el pistón descubre la lumbrera del canal de escape (i) cuando alcanza la posición que tiene en la figura 8. Giro respectivo de los dos rotores durante esta fase:
(C) 1242 (A) 248a
Giro complexivo
(C) 6642 (A)1328°- De 8 a 3 ( Escape )
Habiendo el pistón descubierto la lumbrera del canal de escape (i), los gases quemados salen de la cámara de explosión y la presión y el impulso sobre el pistón cesan.
Giro respectivo de los 2 rotores durante esta fase: (C) 112≤ (A) 2242-
Giro complexivo
(C) 776≤ (A) 15522
De 9 a 3 (Escape - Transferencia - Barrido)
Durante el periodo de la fase de escape que comienza a partir de la posición del pistón y de los 2 rotores que se ve en la figura 9, se suman a la fase de escape otras 2 fases. Estas otras fases son:
1) La transferncia de los gase frescos aspirados los cuales son impelidos a través de los canales (H) desde la cámara de aspiración (I) a la de explosión (II).
2) El barrido de los gases residuos quemados remanentes en la cámara de explosión, que son completamente expusados de esta por la corriente de gases frescos provenientes justamente de la cámara de aspiración (I) a través de los apropiados canales (H).
Giro respectivo de los 2 rotores durante estas últimas fases: (C) ÍOI≤ (A) 202*
Giro complexivo
(C) 776s (A) 15525- En esta descripción de la secuencia de las fases, ha sido considerado el trayecto completo de una carga de aire carburado, a partir del momento cuando ella es aspirada hasta cuando sus gases quemados son expelidos. Como se ve, para este recorrido completo son necesarios 2 giros del rotor concéntrico (C) y 4 del eccentrico (A), en la practica un poco más, dada la interferencia del tiempo de ejecución de las fases de escape y barrido con el de la fase de aspiración.
Para comprender fácilmente este ciclo es por lo tanto necesario seguir en las 8 figuras de la lámina 2 el recorrido completo de una carga de gas como ha sido explicado.
Aunque para el trayecto completo de una carga de gas son necesarios 2 giros del rotor (C) y 4 del rotor (A), en la practica dado el trabajo combinado de las 2 cámaras, se obtiene un ciclo completo por cada giro del rotor (C) y por cada 2 del rotor (A).
NOTA El conducto de aspiración (G), los de transferncia (H), y el de descarga (i) han sido disñados así como se ve en la figura 1 de la lámina 1 y en las 8 fguras de la lámina 2 con el motivo de representar de un modo simple la constitución del motor y de mostrar el funcio- namienta de su ciclo de una manera fácil de interpretar.
En las máquinas prácticas sin embargo, todos estos conductos pueden presentar variaciones tanto en su forma como en sus posiciones. Por ejemplo, el conducto de aspiración (G) de la carcasa como se lo ve en las figuras 10 y 11 de las láminas 3 y 4, está prolongado de modo de poder retardar el fin de la aspiración y permitir así que después que el pistón ha terminado de aspirar, la mezcla siga entraño al cilindro por inercia por un determinado periodo y de esta manera pueda llenar mejor la cámara de aspiración (I).
Los conductos de transferncia (H) pueden ser 2 como se ve en las figuras o también varios, o aún 1 solo y tener según los casos las formas y las posiciones más convenientes.
El conducto de escape (i), también puede ser único o multilple según los casos y estar dispuesto como convenga en la pared circular del cilindro hueco.
Variantes de comando del ciclo
Es evidente que el simple sistema básico de comando del ciclo aquí descrito, puede realizarse también en muchas diferentes variantes distintas de esta.
Muchas de estas variantes según los resultados que se quieran obtener, puden ser convenientes en los modelos que las adopten, todas sin embargo comportan una mayor complicación con respecto al sistema básico justamente aquí descrito.
Algunas de ellas sin embargo no obstante esto pueden resultar ventajosas .
A continuación se describirán algunas sumariamenre y sólo con palabras .
1) Variante
Es posible situar un canal de descrga en la tapa o cima de la cámara de explosión que comunique a su tiempo directamente la dicha cámara con el exterior. Para este proposito este canal debe desembocar, o sea, estar situado en la superficie interna del rotor (C) de modo que quede lugar para el y también para la apertura de entrada a la cámara de aspiración (I). Es decir, que sean ambas aperturas desplazadas en el sentido del eje geométrico longitudinal del rotor, lateralmente una conrespecto a la otra de modo de no iterferirse mutuamente.
Desplazados convenientemente deberán ser también los correspondientes canales de aspiración y de descarga de la carcasa. Este canal de descarga del rotor (C) es necesario que sea abierto y cerrado a su tiempo por una válvula comandada que conviene que sea rotativa y que gire a velocidad constante.
Disponiendo de este sistema para comandar el escape es posible gobernar mejor las fases de:
(1) Compresión, (2) Explosión - Expansión, (3) Escape - Transferncia - Barrido.
Para la fase del punto (2), la expansión, la principal ventaja es que el tiempo de ésta puede ser más prolongado, dado que el escape puede abrirse más tarde que con el sistema donde la apertura de éste está comandada por .el pistón mismo. Al obtener de este modo que esta fase sea: más prolongada, cosiguien- temente- resulta más larga también la acción de la presión de los gases sobre el pistón y por lo tanto aumentará también el rendimiento de la fase misma.
Para la fase de transferencia, punto (3) la ventaja es que ésta puede ser más libre, rápida y completa si se compara con la obtenible con el sistema de comando más simple descrito.
Esto es así debido a que los gases frescos que son transferidos desde la cámara (I) a la (II), que efectúan el barrido de los gases quemados de la cámara de explosión y la recargan, no sufren ninguna inversión de dirección, dado que justamente los gases de descarga salen de la dicha cámara con una dirección similar a la de estos gases frescos de transferencia y también además están sujetos a un efecto de centrifugación que ayuda a descargarlos. Para la fase del punto (1) o de compresión, existen las siguientes ventajas .
Es evidente que si al pistón en su recorrido correspondiente a la fase de expansión se le quita el encargo de abrir la lumbrera de escape, cosa que debe hacer a la fuerza demasiado anticipadamente, y de esto se encarga en cambio la correspondiente mencionada válvula comandada que lo puede haces más tarde, cuando convenga, el volumen útil de la cámara de explosión resulta aumentado. Con esto por lo tanto puede aumentar la cantidad de gas que ella puede contener al momento del principio de la compresión, pudiendo aumentar naturalmente así su rendimiento. Además puede aumentar también la presión de la mezcla siempre al inicio de la compresión debido a diferentes motivos y con esto aumentar aún más la potencia del motor.
(2) Variante
La apertura del rotor (C) a la cámara de aspiración (I) puede ser comandada convenientemente por una válvula automática o (flapper) (abierta durante la aspiración y cerrada durante la precompresión), o también por algún tipo de válvula adecuadamente comandada.
Otras válvulas automáticas o comandadas pueden gobernar la apertura o el cierre de los canales de transferencia (H) como convenga al comando del ciclo en vez que lo haga el pistón. 3 ) Variante
La transferencia de los gases frescos desde la cámara de aspiración (I) a la de explosión (II) en vez de a través de los canales (H), puede ser llevada a cabo también por otras vias, por ejemplo a través ,del pistón y ser comandada de alguna manera mediante válvulas comandadas o automátcas o por apropiadas lumbreras gobernadas por el cigüeñal (A) mismo.
Como se ve, las variantes de métodos de comando del ciclo pueden ser varias y pueden funcionar individualmente o aún pueden trabajar varias de ellas en combinación al mismo tiempo.
(Las válvulas accesorias que ayuden a comandar el ciclo, conviene que funcionen girando a velocidad constante, para que se mantenga la premisa esencial de todo motor rotativo a combustión interna de que absolutamente todas sus piezas móviles giren a velocidad constante para evitar la generación de inercias).
(en los casos que se usen válvulas comandadas o automáticas con movimientos alternativos aunque puedan funcionar correctamente, los motores que las adopten no son más clasificables como enteramente rotativos, aunque por supuesto los mismos puedan funcionar correctamente y con eficiencia).
Otro método para gobernar convenientemente la abertura y el cierre del canal de descarga del rotor (C)y que no necesita de válvula alguna es el de disponer de una abertura ubicada sobre la pared interior cilindrica de la carcasa (E) que comunique con el exterior. Esta abertura debe comprender un arco de circulo cuyo largo debe ser igual al recorrido que el canal de descarga del rotor (C),( ubicado en la tapa de la cámara de explosión (II) tal como está mencionado en la variante (1)) hace durante la fase justamente de escape y la posición de la misma debe ser la adecuada justamente a este proposito de la descarga.
De este modo, el dicho canal de escape permanece abierto durante la porción de giro que coincide con la mencionada apertura de la carcasa.
Como se ve, esta apertura de descarga practicada en la pared cilindrica de la carcasa es análoga en su forma al canal de aspiración de la misma
Con este sistema sin embargo, para que durante las fases de compresión y de expansión pueda ser obtenida una hermeticidad suficiente para evitar fugas de la cámara de exposión, es necesario colocar en apropiadas canaletas ubicadas alrededor del canal en cuestión del rotor (C), unos anillos de sello que empujados por un resorte contra la pared interior de la carcasa cierren toda fuga entre esta pared y la del rotor.
Esta sistema de comando del escape es simple y puede ser práctico, dado que existen métodos para evitar el inconveniente de la centrifugación a la cual están sujetos los mencionados anillos, la que inevitablemente se presenta y causaría un execivo roce contra la pared interior de la caecasa si no fuera contenida. Sistemas varios para la lubricación del mecanismo compuesto por el cilindro hueco del rotor (C), el pistón (B) y el cojinete del codo del rotor (A) o cigüeñal.
1) El sistema más simple para llevar a cabo este proposito es uno análogo al método comunmente usado en los comunes motores de 2 tiempos alternativos, donde es el aceite contenido en la mezcla misma el que lubrica las paredes del cilindro hueco y del pistón, y en este caso también el cojinete del codo del rotor eccentrico (A).
Naturalmente para este último cometido de la lubricación del dicho cojinete, el fondo del pistón de la parte dirigida hacia la cá mará de aspiración (i), debe estar abierto como en los pistones comunes de los comunes motores alternativos de 2 tiempos para poder permitir la entrada de la mezcla lubricante hasta el cojinete en cuestión.
El aire fresco de esta mezcla tiene también la misión importantísima de refrigerar la cabeza del pistón por su parte interna, tal cual como sucede justamente en los comunes motores alternativos de 2 tiempos.
2) Para lubricar el cojinete del codo del cigüeñal (A) en un modo mucho más eficaz que con el método explicado que usa el aceite contenido en la mezclares posible y necesario usar una lubricación forzada.
Tal sistema de lubricación posee una bomba que impulsa el aceite a través del agujero (K) , practicado a lo largo del centro del eje del rotor (A) hasta alcanzar y lubricar el cojinete en cuestión, después de lo cual el aceite es recuperado y reimpulsado por la bomba.
Este agujero (K) solo es visible en las figuras 10 y 11 de las láminas 3 y 4.
Una parte del aceite de esta conductura al cojinete del rotor puede ser derivado también para la lubricación de las paredes del cilindro y del pistón.
En este segundo sistema de lubricación también se debe poder disponer de un pistón con fondo abierto para que el aire aspirado pueda alcanzar y refrigerar la cabeza del mismo por su parte interior, como lo hace en los motores alternativos a 2 tiempos.
En el caso en que también las paredes del cilindro y del pistón reciban aceite de la lubricación forzada, la mezcla de aire carburado no es más necesario que contenga aceite para lubricarlas, y en los casos en que la lubricación forzada llegue sólo al cojinete del rotor, la mezcla puede contener aceite solo en muy poca cantidad y el mismo ser igualmente suficiente para lubricar las paredes en cuestión.
3) En modelos de motor más elaborados se puede construir el pistón con ambos extremos obturados.
El principal proposito de esta obturación es el de obtener un empuje de los gases frescos aspirados durante la transferencia de los mismos desde la cámara (I) a la (II), muy enérgico, no disminuido por el espacio muerto remanente en el interior del pistón. En todos estos casos, la lubrificación del cojinete del codo del rotor eccentrico (A), de las paredes del cilindro hueco del rotor (C) y de las del pistón (B) es llevada a cabo mediante un circuito de aceite impelido y recuperado a través de los agujeros practicados a lo largo del centro del eje del rotor (A), como el designado con la letra (K) que se ve en las figuras: 10 de la lámina 3 y 11 de la lámina 4.
Con este sistema de lubricación el aceite debe también absolver a la refrigeración de la cabeza del pistón por la parte interior del mismo y para obtener esto su circulación debe ser abundante.
Sistemas para la refrigeración
El sistema más practico para la refrigeración del cilindro rotante (C) y también de la carcasa (E) es el de usufructuar de las comunes aletas refrigeradas por una corriente de aire.
Para este proposito sin embargo se puede también usar el sistema de refrigeración que usa cámaras de agua situadas convenientemente y los relativos circuito y radiador. Este método puede resultar muy adecuado para refrigerar la carcasa que es estacionaria, pero es poco práctico para refrigerar los órganos en movimiento.
La refrigeración del pistón se realiza desde su parte interior con el aire aspirado o con una circulación de aceite como ya ha sido explicado. Sistema de encendido
Del sistema de encendido sólo se ve en las figuras: (1) de la lámina 1 y (10) de la lámina 3, el lugar que ocupa la bujía la cual está montada en el cuerpo del rotor concéntrico (C).
En la figura (6) de la lámina 2 está simbolizada la chispa en el momento del encendido.
El conjunto del sistema de encendido no ha sido representado en los planos de secciones transversales aquí alegados, por no ser esto necesario a la esencia de la descripción de esta máquina.
Sistemas de carburación
El ciclo del motor aquí descrito ha si explicado desde el punto de vista de la carburación, en base a la aspiración de aire carburado preparado por un carburador, pero es evidente que se pueden utilizar también sistemas de inyección directa o indirecta del carburante.
NOTA Las vistas en sección longitudinal y en perspectiva de los modelos del motor aquí tratados, no han sido incluidas aquí, porque las vistas en secciones transversales representadas son suficientes para exponer la esencia de la constitución de cada modelo. Pudiendo de este modo, mantener esta descripción lo más concisa posible.
Tampoco han sido mencionadas las posibilidades de la contrucción de versiones pluricilindricas de este motor ni su posibilidad de funcionar según el ciclo DIESEL, por ser estas cosas obvias. Descripción del esquema del principio de funcionamiento del sistema de rotores derivado del principio de la hipocicloide 1 : 2, representado en la figura n. 12 de la lámina n. 5.
0) Centro del rotor concéntrico (C). p) " " " eccentrico (A).
Q) " " codo de (A) y del pistón (B) . p - Q) Brazo de manivela con centro del codo en (Q) o radio (P - Q).
X - X) Eje geométrico que corresponde en la práctica al eje geométrico de la cavidad cilindrica o cilindro hueco del rotor concéntrico (C).
U) Diámetro de la circunferencia (T) .
S) Circunferencia descrita por el centro (Q) del codo de la manivela (P - Q) del rotor eccentrico (A) alrededor del centro (P).
T) Circunferencia con centro en (0) descrita por la porción del eje geométrico (X - X) que corresponde al diámetro (U). a) Ángulo recorrido por (X - X). a x 2) Ángulo recorrido por (P - Q).
(Ángulos recorridos en el mismo tiempo).
Figure imgf000037_0001
NOTA Este ciclo de 2 tiempos puede ser efectuado también con máquinas a pistones rotantes la contitución y el funcionamiento de las cuales obedecen a principios diferentes de aquel aquí descrito y que deriva del principio de la hipocicloidc 1 : 2.
Todas estas otras máquinas sin embargo, sea por su constitución que por su funcionamiento presentan problemas mayores que la aquí descrita, lo que demuestra que esta máquina así resuelta presenta la solución más práctica y racional para construir un motor rotativo de 2 tiempos a combustión interna.
Los diferentes sistemas de estas otras máquinas no se elencarán aquí porque han sido clasificados debidamente por Félix Wankel en su "Einteilung der Rotations - Kolbenmaschinen ".
0 sea en castellano "Clasificación de las máquinas a pistones rotantes" .
En esta clasificación todos estos distintos sistemas han sido designados como:
KKM (H) y KUKM (H) y están representados respectivamente en las láminas 8 y 10 de la dicha clasificación bajo la designación de: Innenachsige Bauarten = Construcciones de eje interior, y están encuadradas en las casillas de la fila horizontal (I) a continuación de la designación de: Hubeingriff = engranamiento o acoplamiento de movimientos exclusivamente rectilineos (como carrera del pistón en el cilindro de las piezas formantes cámaras) y en las columnas que van de la 1 a la 10.

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito y determinado la naturaleza y alcance de la presente invención y la manera en que la misma ha de ser llevada a la practica, se declara que lo que se reivindica como invención y de propiedad exclusiva es:
1) UN MOTOR ROTATIVO A COMBUSTIÓN INTERNA
Un motor rotativo a combustión interna que funciona según un ciclo de 2 tiempos y está constituido y caracterizado por un mecanismo formado por los siguientes elementos básicos.
A) Rotor eccentrico
B) Pistón
C) Rotor concéntrico
E) Carcasa estacionaria
Ver las figuras: 1 de la lámina 1 y las que van del número 2 al 9 de la lámina 2 y además las otras de la otras láminas alegadas.
Las piezas móviles de este motor giran a velocidad constante en el interior de la pared interna cilindrica de la carcasa (E), la cual posee practicado radialmente en un modo conveniente el conducto de entrada (G) .
El rotor concéntrico (C) está constituido por una especie de tambor sostenido por un eje hueco, montado en las 2 tapas laterales de la carcasa y en una posición concéntrica con la superficie interior cilindrica de la misma, o sea, montado en el centro (0)
Tiene practicada en su cuerpo central una perforación en sentido radial que constituye la cavidad cilindrica o cilindro a lo largo de la cual se desliza con un movimiento de ida y vuelta el pistón (B). De este modo se forman 2 cámaras de volumen variable que son:
La (I) y la (II), una en cada extremo del mismo pistón.
Un extremo de esta cavidad cilindrica o cilindro de este rotor, (El correspondiente a la cámara de admisión (I)) está abierto al exterior para poder aspirar la mezcla de aire carburado.
El otro extremo está ocluido por una tapa para poder formar de aquel lado la cámara de explosión (o sea la cámara (II).
Este rotor posee además adecuados canales (H) para la transferencia desde la cámara (I) a la (II) de la mezcla, y un canal (i) para el escape que conduce los gases quemados al exterior y está practicado en una posición adecuada de la pared de su cavidad cilindrica.
El rotor eccentrico (A) está constituido por un cigüeñal que posee un codo en el cual lleva montado sobre un cojinete el pistón (B).
Para poder ser montado en las 2 tapas laterales de la carcasa, pasa a través del interior del eje hueco del rotor (C) y sobresale lateralmente de este y de las 2 tapas de ambos lados, con el objeto de poder montar sobre su eje de un lado y del otro, los elementos a los cuales transmitir el movimiento y la fuerza.
Este rotor está montado en el centro (P) a una distancia del centro (0) igual al brazo de su manivela (P - Q). Ver el esquema de la de la figura 12 de la lámina 5.
Obedeciendo a un principio derivado de la hipocicloide 1 : 2, estos 2 rotores giran a velocidad constante y en el mismo sentido.
El rotor eccentrico (A) lo hace a una velocidad doble que la del rotor concéntrico (C). El pistón (B) está montado sobre el botón de centro (Q) de la manivela del rotor eccentrico (A) y está obligado como ya ha sido explicado a recorrer la cavidad cilindrica o cilindro del rotor concéntrico (C), en un movimiento de ida y vuelta y en una longitud igual al cuádruple de la de la manivela del rotor eccentrico (A).
Como resultado de todos estos movimientos combinados, se producen 2 cámaras de volumen variable (como ya ha sido mencionado), una en cada extremo del pistón.
Estas 2 cámaras trabajando combinadamente, una la (I) para la aspiración de los gases frescos y para la transferencia de los mismos a la otra cámara.
La (II) o de explosión en cambio, para su compresión, su combustión y la expansión, la descarga y el barrido de los gases quemados, ejecutan como se ve, un ciclo de motor a explosión de los denominados de 2 tiempos.
2) De éste motor(reivindicado en el punto (1)), se reivindica el sistema de funcionamiento mencionado en el punto (1) de la página 25 de la descripción de la invención, que prevee la adopción de un canal de descarga situado en la tapa o cumbre de la cámara de explosión, el cual está gobernado por una válvula comandada o por un adecuado sistema de lumbreras combinadas, practicadas convenientemenre en el rotor (C) y en la carcasa (E), como está explicado justamente en la descripción de la invención en las páginas 28 y 29.
El motivo de esta disposición para controlar la fase de escape es el de poder mejorar el funcionamiento de todo el ciclo del motor. 3) Se reivindican los sistemas de comando de las fases de éste motor (reivindicado en el punto (1)) mencionados en la descripción de la invención en el punto(2)de la página 27 o sea en la variante (2) alli descrita.
Estos sistemas pueden adoptar válvulas automáticas o comandadas para gobernar la apertura y el cierre del acceso a la cámara de aspiración (I) y otras válvulas que comanden el flujo de gases frescos a la salida de los canales de transferencia (H) desde la cámara (I) a la (II).
4) Se reivindican los sistemas de comando de las fases de éste motor, (reivindicado en el punto (1)) en los cuales el gas fresco aspirado puede ser transferido desde la cámara (I) a la (II), también por otras vias en vez de a través de los canales (H) . Por ejemplo a través del pistón (B) y ser gobernado su flujo mediante válvulas automáticas o comandadas, o también mediante otros métodos como está mencionado en el punto (3) o sea en la (variante (3)) de la pagina 28 de la descripción de la invención.
5) De este motor (como reivindicado en el punto (1)), se reivindica el sistema de construcción que adopta un tipo de pistón ocluido en sus 2 extremos, para poder obtener así una presión que impulse los gases aspirados en su transferencia de la cámara (I) a la (II), con una mayor presión que con el pistón simple abierto del lado del lado de la aspiración. Este sistema requiere también unos particulares métodos de lubricación del cilindro, del pistón y de las piezas interiores al mismo, y de una refrigeración por aceite. 6) Se reivindica el sistema especial de anillos y segmentos combinados de sellado del pistón cilindrico, pero especial y de grandes dimensiones en relación al tamaño de las máquinas que lo adopten. (Un ejemplo de sus dimensiones y de su forma se ve en las figuras 10 y 11 de las láminas 3 y 4) .
Con alguna variante, este particular sistema de guarniciones puede puede ser eventualmente aplicado también a pistones de grandes dimensiones relativas al tamaño de sus máquinas, la sección transversal de los cuales posee sin embargo una forma cuadrada o rectangular, con el proposito de aprovechar aún más el espacio disponible en el interior del cuerpo del rotor (C).
7) Tal como ha sido explicado y reivindicado en el punto (1) este ciclo de 2 tiempos puede ser también ejecutado con máquinas que forman cámaras de volumen variable que trabajan combinadamente como las del sistema aquí descrito, pero que su funcionamiento obedece a principios diferentes de el del sistema aquí explicado, el cual deriva del principio de la hipocicloide 1 : 2 como ha sido dicho y que permanece sin embargo siempre el más practico y racional de todos. Un ejemplo de tales máquinas es la representada en la lámina 11 fila horizontal 3, columna 3 de la clasificación de Félix Wankel. Otras maquinas capaces de funcionar con este mismo ciclo son todas las otras que forman cámaras de volumen variable una en cada extremo de un cilindro, y que poseen un pistón que trabaja en el cilindro en un modo por así decir a doble efecto. Tales máquinas están elencadas en la clasificación de "Félix Wankel" en las láminas 8 y 10 y están encuadradas en la denominación de: KKM (H) y KUKM (H)
Corresponden además a la fila (I) de las mencionadas 2 láminas y están representadas a continuación de la indicación de: Hubeingriff = de acoplamiento o engrane de movimientos exclusivamente rectilíneos como la carrera de un pistón en su cilindro.
Y bajo la inscripción de: Innenachsige Bauarten = Construcciones de eje interior.
Se reivindica por lo tanto la exclusividad de cadauna de estas máquinas cuando funcionen como motor rotativo de 2 tiempos usando el ciclo aquí descrito y concebido para la máquina aquí expuesta, construida según un sistema derivado de la hipocicoide 1 : 2 y clasificada por "Félix Wankel" en la fila (I), columnas (1 y 5) de la lámi- na 8 de su clasificación.
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