WO2007125149A1 - Motor propulsado por agua - Google Patents

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WO2007125149A1
WO2007125149A1 PCT/ES2007/070078 ES2007070078W WO2007125149A1 WO 2007125149 A1 WO2007125149 A1 WO 2007125149A1 ES 2007070078 W ES2007070078 W ES 2007070078W WO 2007125149 A1 WO2007125149 A1 WO 2007125149A1
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Hector Mateo Garcia
Jose Ignacio Mateo Garcia
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Hector Mateo Garcia
Jose Ignacio Mateo Garcia
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/005Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind

Definitions

  • the present invention relates to a water powered motor.
  • the engine of the invention has a constitution that achieves optimum energy use by remedying the described drawbacks.
  • the engine is constituted by an axis that ultimately delivers the power through its coupling to a suitable transmission.
  • the shaft requires radial blades that run inside a closed housing, which is practicable in order to facilitate maintenance.
  • diffuser nozzles of high water jets pressure that affects the blades producing its movement and therefore that of the shaft.
  • the nozzles are suitably arranged for this purpose to produce the rotation of the axis in one direction or in both clockwise directions, and preferably the nozzles intended to produce the rotation in a direction diametrically are arranged.
  • the outgoing water through the nozzles after driving the shaft in one direction or another, is collected in a crankcase or lower reservoir where there is a suction duct through which again propelled to the nozzles by means of a high pressure pump , provided that the water includes the necessary additives to prevent evaporation or freezing.
  • An electric generator is also attached to the motor shaft that provides the necessary electrical energy for the turbine drive, with an accumulator or battery of accumulators that will cooperate in storing excess energy in the generator in periods of retention or low power demand. the motor.
  • the energy stored in the accumulators will also serve to start the movement of the motor from a standstill by feeding the electric pump.
  • the regulation of the power delivered by the motor and its speed of rotation will be carried out by means of the regulation of the speed of rotation of the electric pump by means of the implementation of motors of regulated speed and also by means of the interleaving in the water supply circuit to the nozzles of analogue hydraulic valves (incremental regulation) that will lead to the nozzles a greater or Less water flow depending on the demand for power required.
  • the direction of rotation will be reversed by means of all or nothing interlocked solenoid valves in their supply ducts, and which will derive the flow of water to some nozzles or others depending on the direction of rotation. chosen one. This effect could also be achieved with unique nozzles that were orientable inside the housing.
  • the operation of the engine is carried out by means of an electronic control, preferably microprocessed, that receives the orders, for example from the driver of a vehicle that incorporates the engine of the invention and that depending on them controls the solenoid valves and the motor speed of the electric pump to deliver the required power.
  • an electronic control preferably microprocessed, that receives the orders, for example from the driver of a vehicle that incorporates the engine of the invention and that depending on them controls the solenoid valves and the motor speed of the electric pump to deliver the required power.
  • the engine will be sized in each case depending on the working power that is planned to be able to deliver, having planned the assembly of several smaller motors with their mechanically coupled shafts to offer greater power.
  • Figure 1 shows a basic scheme of the motor of the invention, where the axis seen frontally is shown.
  • Figure 2 shows another more complete scheme of the motor of the invention where the axis seen laterally is shown.
  • the engine 1 of the invention comprises a rotating shaft 2 in which finally the driving torque will be obtained, axis from which a series of blades 3 radially emanate, configuring a turbine driven by high-pressure water jets supplied by nozzles 4a, 4b.
  • the nozzles are arranged in pairs 4a, 4b that drive the blades in opposite clockwise directions, so that the nozzles of each pair are diametrically opposed and generate a pair of forces, relative to the axis, which produces their movement.
  • each pair of nozzles 4a and 4b By operating each pair of nozzles 4a and 4b in opposite clockwise directions, it is allowed to reverse the rotation of the engine or cooperate in its braking by reversing the jet jets.
  • the nozzles could be singular, or the pairs could not be positioned diametrically. You could even implement addressable nozzles inside the housing to act on the blades in one other direction, or regulate the power delivered.
  • the blades are preferably grouped in one or more planes perpendicular to the axis of rotation, which allows the jets of the nozzles to be concentrated in said planes.
  • the movement of the blades always runs through a closed housing 5 that implements the necessary supports for the shaft and which may include bushings, bearings, etc., not shown.
  • This housing collects the water projected by the nozzles in a crankcase or lower tank 6.
  • the water may incorporate additives such as antifreeze, who minimize these effects, although access is provided, not represented, which allows the replacement or renewal of the discharge liquid.
  • the electric pump incorporates a regulated speed motor that allows to regulate the pressure of the water projected against the nozzles, as well as the incorporation of a three-way analog valve 9, which will derive the pump pressure 8 to a greater or lesser extent towards the nozzles (greater power delivered), or the fluid will recirculate to the crankcase through the return duct 10 (lower power delivered).
  • another three-way solenoid valve 11 is provided, which will derive the flow propelled towards one or the other pair of nozzles through the conduits 12a or 12b, meaning the rotation of the axis in one direction or another.
  • the corresponding transmission 13 has been coupled to axis 2.
  • An alternator 14 will also be coupled to axis 2, which will generate sufficient power for the supply of the electric pump and the electronic control, intercalating an accumulator in the electrical circuit or battery 15 accumulators that will store a remnant of energy from the alternator that will be used for starting the engine from a standstill, as well as for the stabilization of the electrical voltage required for the operation of the entire electrical and electronic part the motor .
  • the motor is operated by the user by means of an electronic control 16 based on a PLC and incorporating a frequency inverter to control the speed of the motor of regulated speed of the electric pump.
  • the control 16 also controls the solenoid valves and collects readings from an encoder 17 mechanically coupled to the shaft, thus constituting a closed loop control.
  • the corresponding safety elements have been included in the engine, such as pressure switches 19, pressure limiters, non-return valves in the nozzles as well as a level 20 buoy in the crankcase, which guarantee its correct functioning.

Abstract

Motor propulsado por agua que comprende un eje que entrega la potencia mecánica, y al que se acopla un generador eléctrico, dimanando del eje unas palas radiales que discurren por el interior de una carcasa cerrada practicable al objeto de ser impulsadas por unos chorros de agua a alta presión emergentes de unas toberas adecuadamente dispuestas por el interior de la carcasa. En la parte inferior de la carcasa esta previsto un cárter de recogida del agua dotado de un conducto aspiración inferior, que mediante una electrobomba la reimpulsará hacia las torera. Se ha previsto un control electrónico del motor que controla el motor de la electrobomba así como unas electroválvulas que regulan el flujo de agua saliente por las toberas y proyectado contra las palas.

Description

MOTOR PROPULSADO POR AGUA
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un motor propulsado por agua.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad se conocen motores de diversos tipos, eléctricos, de explosión, etcétera, cuya característica principal es que se pierde una gran cantidad de energía en forma de calor, por lo que su rendimiento energético es deficiente y suponen un consumo extra de energía, lo que va en contra de un aprovechamiento racional de los recursos naturales.
Este inconveniente se subsana con la utilización del motor de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El motor de la invención tiene una constitución que consigue un óptimo aprovechamiento energético subsanando los inconvenientes descritos. De acuerdo con la invención, el motor está constituido por un eje que en definitiva entrega la potencia mediante su acoplamiento a una transmisión adecuada. Del eje demandan unas palas radiales que discurren por el interior de una carcasa cerrada, la cual es practicable con objeto de facilitar el mantenimiento .
En el interior de la carcasa están dispuestas unas toberas difusoras de unos chorros de agua a alta presión que inciden sobre las palas produciendo su movimiento y por tanto el del eje. Las toberas están adecuadamente dispuestas con este fin para producir el giro del eje en un sentido o en ambos sentidos horarios, y preferentemente se disponen las toberas destinadas a producir el giro en un sentido diametralmente .
El agua saliente por las toberas, después de impulsar el eje en un sentido o en otro, se recoge en un cárter o depósito inferior donde existe un conducto de aspiración a través del cual nuevamente impulsada hacia las toberas por medio de una bomba de alta presión, habiéndose previsto que el agua incluya los aditivos necesarios para evitar su evaporación o congelación.
Al eje del motor se acopla igualmente un generador eléctrico que proporciona la energía eléctrica necesaria para el accionamiento de la turbina, habiéndose previsto un acumulador o batería de acumuladores que cooperarán en almacenar excedentes de energía en el generador en periodos de retención o poca demanda de potencia del motor. La energía almacenada en los acumuladores servirá igualmente para iniciar el movimiento del motor desde parado mediante la alimentación de la electrobomba .
La regulación de la potencia entregada por el motor y su velocidad de giro se efectuará mediante la regulación de la velocidad de giro de la electrobomba mediante la implementación de motores de velocidad regulada y también mediante la intercalación en el circuito de impulsión de agua a las toberas de unas electroválvulas hidráulicas analógicas (de regulación incremental) que derivarán hacia las toberas un mayor o menor flujo de agua en función de la demanda de potencia exigida. Igualmente en caso de motores previstos para funcionar en ambos sentidos, la inversión del sentido de giro se realizará mediante electroválvulas todo o nada intercaldas en sus conductos de alimentación, y que derivarán el flujo de agua hacia unas toberas u otras en función del sentido de giro elegido. Igualmente se podría conseguir este efecto con unas toberas únicas que fueran orientables por el interior de la carcasa.
El manejo del motor se realiza por medio de un control electrónico, preferentemente microprocesado, que recibe las órdenes, por ejemplo del conductor de un vehículo que incorpore el motor de la invención y que en función de las mismas controla las electroválvulas y la velocidad del motor de la electrobomba para entregar la potencia requerida.
Obviamente el motor se dimensionará en cada caso en función de la potencia de trabajo que esté previsto sea capaz de entregar, habiéndose previsto el montaje de varios motores de menor dimensión con sus ejes acoplados mecánicamente para ofrecer una mayor potencia .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra un esquema básico del motor de la invención, donde se representa el eje visto frontalmente . La figura 2 muestra otro esquema más completo del motor de la invención donde se representa el eje visto lateralmente . DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PRACTICA DE LA INVENCIÓN
En el motor 1 de la invención comprende un eje 2 giratorio en el que finalmente se obtendrá el par motriz, eje del que dimanan radialmente una serie de palas 3 configurando una turbina accionada por chorros de agua a alta presión suministrados por toberas 4a, 4b. En este ejemplo de realización las toberas se disponen por pares 4a, 4b que impulsan las palas en sentidos horarios opuestos, de modo que las toberas de cada par se oponen diametralmente y generan un par de fuerzas, respecto al eje, que produce su movimiento.
Al actuar cada par de toberas 4a y 4b en sentidos horarios opuestos, se permite invertir el giro del motor o cooperar en su frenado por inversión de los chorros propulsores.
Igualmente las toberas podrían ser singulares, o no posicionarse los pares diametralmente. Incluso se podrían implementar toberas direccionables por el interior de la carcasa para actuar sobre las palas en un sentido otro, o regular la potencia entregada.
Las palas se agrupan preferentemente en uno o más planos perpendiculares al eje de giro, lo que permite concentrar en dichos planos los chorros de las toberas. En cualquier caso el movimiento de las palas siempre discurre por el interior de una carcasa cerrada 5 que implementa los apoyos necesarios para el eje y que pueden incluir casquillos, rodamientos, etcétera, no representados . Esta carcasa recoge el agua proyectada por las toberas en un cárter o depósito inferior 6. Para evitar pérdidas por sobrepresiones, congelaciones, evaporaciones, etcétera, el agua podrá incorporar aditivos como por ejemplo anticongelantes, quien minimicen estos efectos, si bien esta previsto un acceso, no representado, que permita la reposición o renovación del liquido de impulsión. En el fondo del cárter 6, que tendrá una capacidad adecuada, existe un buzo o toma de aspiración 7, que mediante una bomba 8 de potencia adecuada impulsará el fluido (agua más aditivos) nuevamente hacia las toberas. Para efectuar la regulación de potencia se ha previsto que la electrobomba incorpore un motor de velocidad regulada que permite regular la presión del agua proyectada contra las toberas, asi como la incorporación de una válvula 9 analógica de tres vias, que derivará la presión de la bomba 8 en mayor o menor medida hacia las toberas (mayor potencia entregada) , o recirculará el fluido al cárter a través del conducto de retorno 10 (menor potencia entregada) .
Para la inversión del giro del motor se ha previsto otra electroválvula 11 de tres vias todo o nada que derivará el flujo impulsado hacia uno u otro par de toberas por los conductos 12a o 12b, significando el giro del eje en un sentido u otro.
Para el aprovechamiento de la potencia obtenida se ha acoplado al eje 2 la corresponde trasmisión 13. Igualmente se acoplado al eje 2 un alternador 14 que generará la potencia suficiente para la alimentación de la electrobomba y el control electrónico, intercalando en el circuito eléctrico un acumulador o batería 15 acumuladores que almacenará un remanente de energía procedente del alternador que será utilizado para la puesta marcha desde parado del motor, asi como para la estabilización de la tensión eléctrica requerida para funcionamiento de toda la parte eléctrica y electrónica del motor .
El manejo del motor lo realiza el usuario por medio de un control electrónico 16 a base de un PLC y que incorpora un variador de frecuencia para controlar la velocidad del motor de velocidad regulada de la electrobomba . El control 16 igualmente controla las electroválvulas y recoge lecturas de un encoder 17 acoplado mecánicamente al eje, constituyendo por tanto un control del lazo cerrado. Por último, aunque resulta un tanto obvio, se han incluido en el motor los correspondientes elementos de seguridad, tales como presostatos 19, limitadores de presión, válvulas antirretorno en las toberas asi como una boya de nivel 20 en el cárter, que garantizan su correcto funcionamiento.
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, asi como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren el principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES
1. -Motor propulsado por agua caracterizado porque comprende un eje que entrega la potencia mecánica, y al que se acopla un generador eléctrico, dimanando del eje unas palas radiales que discurren por el interior de una carcasa cerrada practicable al objeto de ser impulsadas por unos chorros de agua a alta presión emergentes de unas toberas adecuadamente dispuestas por el interior de la carcasa; en la parte inferior de la carcasa esta previsto un cárter de recogida del agua dotado de un conducto aspiración inferior, que mediante una electrobomba la reimpulsará hacia las toreras; se ha previsto un control electrónico del motor que controla la el motor de la electrobomba asi como unas electroválvulas que regulan el flujo de agua saliente por las toberas y proyectado contra las palas .
2. -Motor según reivindicación 1 caracterizado porque se disponen preferentemente toberas que generan chorros que inciden en las palas en sentidos horarios opuestos en orden invertir el giro del motor y cooperar en su frenado .
3. -Motor según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque las toberas se disponen por pares que impulsan las palas en sentidos horarios opuestos, estando las toberas de cada par dispuestas diametralmente .
4. -Motor según reivindicación 1 caracterizado porque las palas se agrupan en uno o más planos de giro perpendiculares al eje en orden a concentrar las toberas .
5. -Motor sobre indicación 1 caracterizado porque la electrobomba comprende un motor de velocidad regulada en orden a efectuar la regulación de la potencia entregada por el motor.
6. -Motor según reivindicación 1 caracterizado porque el circuito de aspiración incluye una electroválvula analógica de tres vias que deriva la presión suministrada por la electrobomba en mayor o menor medida hacia las toberas o la recircula al cárter en orden efectuar la regulación de la potencia entregada por el motor.
7. -Motor según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque incorpora una válvula de tres vias todo o nada que deriva el flujo de agua a presión hacia las toberas adecuadas en orden a efectuar la inversión de giro del motor.
8. -Motor según reivindicación 1 caracterizado porque el alternador se conecta a un sistema eléctrico que, en cooperación con uno más acumuladores, suministra la energía necesaria para, al menos, el control electrónico, el accionamiento de la electrobomba y de las electroválvulas
9. -Motor según reivindicación 1 caracterizado porque el control electrónico es microprocesado e incorpora un encóder acoplado mecánicamente al eje configurando un control en lazo cerrado.
10. -Motor según reivindicación 1 caracterizado porque en el agua se incluyen aditivos evitar su congelación, evaporación u otros efectos perniciosos.
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