WO2003052248A1

WO2003052248A1 - Multipiston en columna

Info

Publication number: WO2003052248A1
Application number: PCT/MX2002/000119
Authority: WO
Inventors: Gustavo FERNÁNDEZ DEL CASTILLO Y SIMÓN
Original assignee: Fernandez Del Castillo Y Simon
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2003-06-26
Also published as: AU2002361518A1

Abstract

Un multipistón en columna es una batería de dos cilindros unidos a lo largo, separados por una barrera con un orificio central, por donde pasa une flecha común que une a dos pistones de efecto doble, cada pistón esta alojado en uno de los cilindros. La flecha común transmite por el extremo inferior la fuerza de impulso que genera la ignición de la mezcla combustible a una manivela. En cada cilindro doble con pistón dual se efectúan las operaciones de admisión, compresión, ignición y expulsión. El multipistón en columna no usa cigüeñal, una biela recibe la fuerza de los pistones hacia la flecha común y la transforma en fuerza giratoria por medio de una manivela. El multipistón en columna es utilizable como motor, bomba de vacío y compresora. Como resultado de la simplificación en el diseño, en su fabricación se logra la reducción de partes, tamaño, costos de fabricación, mantenimiento y operación.

Description

MULTIPISTÓN EN COLUMNA

Campo de la técnica: motores de combustión interna, compresores y bombas de vacío.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En un motor convencional de combustión interna por pistones existen varias cámaras de combustión en forma cilindrica, cada una opera como unidad mecánica individual, alineada con las demás cámaras de combustión insertas en un monoblock. Cada cilindro aloja un pistón acoplado a una biela, que transmite la fuerza del impulso que produce la ignición de la mezcla combustible en el interior del cilindro hacia un cigüeñal, a manera de brazo sobre una manivela transforma la fuerza lineal en movimiento giratorio. En consecuencia, las dimensiones, el peso y la potencia del motor son proporcionales al volumen de cada cámara de combustión interna y al número de éstas. Tratándose de compresoras y bombas de vacío de pistón, todas las bielas de los pistones se unen mecánicamente al cigüeñal que recibe una fuerza giratoria que mueve los pistones para producir presión o vacío.

En un motor convencional de pistones, el cigüeñal gira por efecto de la fuerza que cada pistón ejerce sobre su biela al producirse la ignición en el momento de mayor compresión de la mezcla combustible, en la posición angular óptima del cigüeñal y con un movimiento sincronizado para que todos los pistones efectúen a tiempo su función dentro del ciclo de operación, ya sea en el momento de la admisión, compresión, ignición o expulsión.

En un motor convencional cada pistón realiza sus funciones de admisión, compresión, ignición y expulsión en el plano o cara superior del pistón, mientras que en el lado opuesto del pistón una biela recibe la fuerza del impulso generado por la ignición de la mezcla combustible y la transfiere al cigüeñal. Un motor convencional de combustión interna por pistones se fabrica a partir de un monoblock fundido, requiere de moldes y corazones de arena para formar las cavidades que van a constituir los cilindros de combustión y los conductos ya sea para el lubricante o el refrigerante, se maquina y se prepara para el montaje de los demás elementos en un proceso de alto costo por materiales, mano de obra y equipos de producción.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Campo técnico: Motores de combustión interna, compresores y bombas de vacío.

Por la similitud en el diseño, la construcción y la operación de los compresores y las bombas de vacío de pistón con los motores de combustión interna, en esta descripción solamente se tratará del motor de combustión interna por multipistón en columna.

Un multipistón en columna consiste en un ensamble de dos cilindros cerrados unidos en batería, cada cilindro aloja un pistón de doble acción para conformar dos cámaras de combustión, cuatro cámaras por los dos cilindros; los cilindros están separados por una barrera con un orificio central por donde pasa una flecha común que une a los dos pistones y transmite la fuerza del impulso generado por la ignición en cada cámara hacia una manivela, para convertir los impulsos de fuerza en movimiento giratorio, de manera inversa como compresora o bomba de vacío el movimiento de la manivela se convierte en fuerza lineal hacia el multipistón en columna para generar ya sea presión o vacío.

En los cilindros de un motor por multipistón en columna, en el plano superior e inferior de cada pistón dual se realizan en sincronía alternada y bi lateral mente las funciones de admisión, compresión, ignición y expulsión.

Las principales diferencias y ventajas comparativas del motor por multipistón en columna con los motores de combustión interna convencionales son: no requiere cigüeñal, utiliza solamente una biela que mueve una manivela, no requiere de un monoblock fundido, usa la mitad de cilindros y pistones ya que cada cilindro como cámara dual permite desarrollar la misma potencia en un motor de peso y tamaño menor al 50% y requiere de menos lubricante y refrigerante.

El motor por multipistón en columna, resulta en mayor eficiencia al haber menos masa y superficies de fricción que disminuyen la resistencia al movimiento y la generación de calor.

El motor multipistón en columna se puede producir por el ensamble de piezas prefabricadas y maquinadas, hace innecesaria la fundición, el moldeo de un monoblock y todas las etapas de maquinado, así como del empleo de costosos y delicados moldes y corazones de arena para la formación de las cavidades y los ductos de refrigerante y lubricante.

Las características más notables del motor multipistón en columna son: a)- Se conforma por dos cilindros alineados a lo largo en batería. b)- Cada cilindro aloja un pistón dual y conforma dos cámaras de combustión. c)- Sólo requiere de una biela para transmitir la fuerza a un volante giratorio. d)- Prescinde del cigüeñal, solamente requiere un volante receptor de fuerza. e)- Se ensambla a partir de piezas maquinadas previamente por lo que no requiere monoblock fundido, moldes, ni corazones de arena. MÉTODO PARA LLEVAR A LA PRACTICA LA INVENCIÓN

La sencillez en su fabricación es una de las ventajas del motor con multipistón en columna, no requiere de cigüeñal, ni de monoblock moldeado por fundición ya que el ensamble de las cámaras de combustión se logra en un taller utilizando las piezas pre-formadas.

De acuerdo a la lámina anexa N°1/2, el multipistón en columna se expone en corte a la mitad con sus partes ensambladas numeradas, que operan de la siguiente manera:

En un armazón (1) se encuentran los componentes ensamblados de los dos cilindros, una flecha común (2) para la transmisión de fuerza del multipistón, una cámara de combustión (3) en el momento de la compresión de la mezcla combustible antes de la ignición, una cámara de combustión (4) en el momento inmediato posterior a la ignición, una cámara de combustión (5) al concluir la expulsión de gases, una cámara de combustión (6) al finalizar la admisión de la mezcla combustible, una cámara de circulación del refrigerante (7), carcasa de la cámara refrigerante (8), árbol de levas (9) para abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape, impulsado y sincronizado desde la caja reductora de velocidad (10), la biela (11) recibe los impulsos de la flecha común (2) del multipistón para transformarlos en fuerza giratoria por medio del volante (12) que transfiere esta fuerza a la caja reductora y sincronizadora (10) hacia la flecha de salida (13), el cierre y la apertura de las válvulas de admisión y escape (15) son operados por el giro de las levas (14), sincronizadas por dos árboles de levas (9) por medio de la cadena o banda estriada (17), soportada e impulsada por poleas (16). La flecha común pasa por tres puntos sellados que requieren un deslizamiento sin pérdidas de presión y con lubricación continua: el centro superior (19), el centro medio (18) y el centro inferior (22).

La lámina 2/2 expone en corte con giro de 90° el cuerpo del multipistón en columna, las secuencias de un ciclo de operación en los tiempos 1,2,3,4. Se marcan las bujías con el N°21

La figura 1 representa al multipistón en columna cuando la cámara 1 está en la etapa previa a la ignición, en el momento de mayor compresión de la mezcla combustible. La cámara 2 ha completado la admisión de la mezcla combustible. La cámara 3 al fin de la expulsión de gases. La cámara 4 en el momento inmediato posterior a la ignición.

En la figura 2 se observa que la cámara 1 está en el momento inmediato posterior a la ignición. La cámara 2 en la etapa previa a la ignición, en la máxima compresión de la mezcla combustible. La cámara 3 al concluir la admisión de la mezcla combustible. La cámara 4 al concluir la expulsión de gases.

En la figura 3, la cámara 1 al concluir la expulsión de gases. La cámara 2 al momento inmediato posterior a la ignición. La cámara 3 en la etapa previa a la ignición, en la máxima compresión de la mezcla combustible. La cámara 4 al concluir la admisión de la mezcla combustible.

En la figura 4, la cámara 1 en el momento de completar la admisión de la mezcla combustible, la cámara 2 al concluir la expulsión de gases. La cámara 3 en el momento posterior a la ignición. La cámara 4 en la etapa previa a la ignición, en el momento de mayor compresión de la mezcla combustible.

Las ilustraciones excluyen los componentes más comunes en cualquier motor de pistón ya que son idénticos en funcionamiento y no son esenciales para la descripción y entendimiento de la presente invención, como son: carburador, bujías, inyectores, bombas, múltiples de admisión y escape, soportes y filtros.

Claims

REIVINDICACIONES

Habiendo descrito suficientemente mi invención, la considero una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1). Un multipistón en columna para utilizarse como motor de combustión interna, compresora o bomba de vacío; caracterizado por estar constituido por dos cilindros cerrados, alineados en batería y separados por una barrera con un orificio central por donde pasa una flecha común que une a dos pistones alojados cada uno en un cilindro; la flecha común recibe la fuerza lineal de los impulsos generada en cada cámara de combustión interna y la transmite a una manivela para transformarla en movimiento giratorio.

2). Un multipistón en columna como el descrito en la cláusula anterior, tiene por característica que en cada cilindro operan dos cámaras de combustión que funcionan por igual en ambas caras del pistón efectuando una acción doble. El multipistón en columna como motor opera con cuatro cámaras de combustión interna en ciclos de cuatro tiempos alternados y sincronizados: admisión, compresión, ignición y expulsión.

3). Un multipistón en columna como el descrito en las cláusulas anteriores, que se caracterice por que no requiere de monoblock fundido, no usa cigüeñal y tiene la facilidad del ensamble de sus partes prefabricadas y también la facilidad de desensamblado para fines de reparación o reconstrucción.