Máquina rotativa de pistón y método de usar la misma
Descripción general
 Se proporciona una máquina de pistón rotatorio con buen estado de equilibrio y capaz de rotación a alta velocidad. ] El pistón rotativo (6) con el eje de rotación (C) gira uno con respecto al otro en el cilindro anular (1) que tiene el eje de rotación (O) excéntrico desde este eje (C) por la excentricidad (e). El cilindro (1) comprende tres cámaras (2) con una superficie cilíndrica (3) y los dos extremos con la superficie cilíndrica (7) del pistón (6) están situados entre el pistón y el cilindro Para participar El movimiento relativo del pistón (6) y del cilindro (1) se determina de manera constante por el apoyo del pistón sobre el rodillo (5) y la excentricidad (e) entre el pistón y el cilindro.
Campo técnico
La presente invención se puede diseñar como un compresor o bomba, un motor de presión de fluido o de accionamiento neumático, o un motor de combustión. Se refiere a una máquina rotativa o un método de combustión de cualquiera de estas máquinas.
Antecedentes de la técnica
Los compresores o bombas convencionales, los motores accionados hidráulicamente o neumáticos, las máquinas de pistón rotativo como los motores de combustión tienen varios problemas en términos de operación y rendimiento, y protección del medio ambiente.
Tarea de solución
Es un objeto de la presente invención proporcionar una máquina de pistón rotatorio que tenga una operación de equilibrio completa y, por lo tanto, pueda girar con restricciones, con bajo consumo de combustible, contaminación del aire y ruido.
De acuerdo con la invención, el objeto anterior se consigue mediante una máquina de pistón rotatorio en la que un pistón se puede mover en un cilindro, soportándose el pistón externamente mediante un cojinete de tres puntos, soportado sobre un miembro excéntrico en su interior, La posición relativa del cilindro está determinada por la posición del miembro excéntrico y el cojinete de tres puntos, y de que tanto el pistón como el cilindro del pistón giran alrededor de dos ejes excéntricos, La circunferencia del pistón está en contacto continuo con una pluralidad de rodillos de soporte y sellado montados en el cilindro.
De aquí en adelante, la presente invención se describirá con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra la geometría básica de los elementos y componentes operativos de la máquina de la invención. La máquina incluye un cilindro anular 1 provisto con una pluralidad de compartimentos o cámaras 2 en su interior. Estas tres cámaras 2 están desplazadas por 120 °. La superficie 3 delimitada por estas cámaras 2 es una superficie cilíndrica que tiene un radio R + x. El cilindro 1 está provisto de tres agujeros 4, que contienen una pluralidad de rodillos de soporte y sellado 5. Estos rodillos 5 están montados de forma giratoria como se describe a continuación y están dispuestos simétricamente entre pares respectivos de cámaras adyacentes 2. El pistón giratorio 6 de esta máquina tiene una forma alargada con dos superficies cilíndricas 7 que están dispuestas simétricamente en direcciones opuestas y desplazadas 180 °. Aunque la superficie cilíndrica 7 está conectada por una superficie 8, la forma exacta de estas superficies 8 debe determinarse por métodos de fabricación experimentales o especiales. En el método de fabricación, la superficie cilíndrica 7 se mecaniza primero. Estas superficies 7 son entonces soportadas sobre dos rodillos 5 y se mueven sobre estos dos rodillos mientras que las superficies 8 son mecanizadas sucesivamente por la herramienta en la posición del tercer rodillo. La figura 9 muestra esquemáticamente este método. La superficie cilíndrica 7 ya mecanizada del pistón 6 está soportada sobre dos rodillos de soporte 5. El tercer rodillo de soporte 5 se reemplaza por una fresa de corte cilíndrica 5 '. Cuando el pistón 6 gira en el sentido de las agujas del reloj sobre los dos rodillos 5, la fresa 5 'corta el lado izquierdo 8. Entonces el pistón 6 se invierte y corta el lado derecho 8 en el mismo procedimiento. El pistón así obtenido se puede usar como un modelo para llevar a cabo una serie de fabricación del mismo pistón en una máquina pulidora de copiado.
El eje del cilindro coincide con el eje central O de la máquina, pero el pistón 6 está montado de forma giratoria alrededor de un centro o eje C desplazado por un desplazamiento radial o excentricidad e. La siguiente tabla muestra los significados de los números de referencia en la figura 1.
O = centro de la máquina
C = centro del rotor
e = distancia de centro a centro entre dichos dos centros
Δe = e / cos 30 ° - una medida importante para determinar la longitud de la cara 7
a = 5 e + 3 e √ 3 - centro del segmento del rodillo del cojinete
s = radio del segmento del rodillo del cojinete
R = a (s + Δe) - radio de la superficie del rotor 7
T T y T1 T1: la curva que se determinará para proporcionar contacto continuo entre el rotor y el rodillo
El ancho del rotor es igual a su longitud menos 4e.
x = lagunas requeridas para la máquina que se está fabricando, es decir, el borde enrollado del rotor y el espacio entre las cámaras ocupadas en el vértice del paso
Como se mencionó anteriormente, durante la rotación del cilindro 1, el dispositivo según la figura 1 determina la posición relativa del cilindro y el pistón 6 según el contacto continuo de la cara del pistón 6 sobre los tres rodillos de soporte 5 y el valor de excentricidad del eje del pistón Se considera que está determinado de forma continua y clara. Esta situación se muestra en la figura 2, que se explica a continuación, pero muestra claramente un movimiento relativo forzado entre el cilindro y el pistón.
La figura 3 muestra un motor de combustión de la presente invención. El motor incluye una base 9 a la que están unidos los soportes 10 y 11 y un eje central 12 fijado al soporte 10. Esto significa que el eje principal está fijo en su posición y soporta los componentes giratorios del motor. El árbol 12 incluye una porción excéntrica 12a que tiene una excentricidad e con respecto al eje central O del motor. El motor incluye una parte del motor con un cilindro impulsor de 1 my un cilindro compresor 1 c. En esta realización, el cilindro compresor es axialmente 50% más grande que el cilindro impulsor. Un pistón de accionamiento 6 my un pistón de compresor 6c están montados giratoriamente por una aguja que soporta una parte excéntrica 12a del árbol 12. Estos cilindros de 1 c y 1 m pueden ser de aluminio y pueden incluir aletas de enfriamiento 13. La figura 3 también muestra uno de los rodillos de soporte y sellado 5 my 5c, respectivamente, que están montados de forma giratoria en la brida, la brida intermedia 14 entre el motor y el compresor, la brida de escape 15 y la brida del motor 16 Ha sido hecho. Estas pestañas 14, 15 y 16 están montadas de forma giratoria mediante cojinetes de agujas en la parte no excéntrica del árbol principal 12. De esta forma, todas las bridas 14, 15 y 16 y los cilindros 1c y 1m están montados de forma giratoria alrededor del eje O. Por consiguiente, la parte del compresor y la parte del motor corresponden al principio descrito con referencia a la FIG. La brida 16 se extiende axialmente en un árbol 17 que soporta el piñón 18 y este pistón engrana con un piñón 19 fijado en el árbol 20 del motor. Los piñones 18 y 19 se pueden seleccionar de acuerdo con la relación de velocidad deseada entre el motor y el árbol 20.
La parte de soporte 11 incluye un paso de entrada de aire 21 y la pestaña 16 tiene una parte de fresado 22 que permite la entrada de aire al compresor. Esta entrada de aire está controlada por un paso 23 en la brida 24 de distribución de cerámica. La apertura y cierre del paso de aire en el compresor se controla automáticamente por la brida 24 del distribuidor sin usar ningún tipo de válvula.
La pestaña intermedia incluye un segmento de sellado transversal 25 que se presiona contra la cara frontal de los pistones 6c y 6m.
En la figura 4, donde los elementos del motor están indicados por los mismos números de referencia que en la figura 3, se muestra que el paso de aire 26 está dispuesto entre la parte del compresor y la parte del motor. Este paso 26 se comunica con el compresor por la ranura inclinada 27 y se comunica con el motor por la ranura 28. El pistón 29 actúa como una válvula para abrir y cerrar el paso entre el compresor y el motor que está controlado por una superficie de leva 31 del árbol 12, es decir, una palanca 30 accionada por una leva anular montada en dicho eje . La brida 15 incluye una brida de control de escape 32. Las pestañas 32 están provistas de ranuras 33 que se abren y cierran automáticamente mediante un movimiento relativo del pistón de 6 m para permitir el escape de los gases de escape hacia el conducto de escape 34 y la limpieza con aire antes de la compresión . El control automático de la ranura de escape 33 mediante dicho pistón 6m se ilustra en la figura 2 en el ciclo de escape y limpieza hasta el comienzo del ciclo de expansión en una cámara del cilindro y el inicio de la compresión en la cámara adyacente y la compresión en la tercera cámara del cilindro Se muestra en contra de la fase. En la parte inferior de la figura 2 se muestran la posición del compresor y el ciclo correspondiente. Se puede ver que los elementos del compresor se desplazan aproximadamente 45 ° con respecto a los diversos elementos del motor.
De acuerdo con la figura 4, el dispositivo 35 de inyección de combustible está dispuesto en el cilindro 1c del compresor. Las boquillas de cada inyector están dispuestas delante del conducto de aire 26 y el pistón de inyección 36 de cada dispositivo de inyección 35 está controlado por una leva (no mostrada) en el soporte 11. Tres bujías (no se muestran) se colocan en la posición adecuada del cilindro impulsor.
La siguiente tabla muestra detalles de un ciclo completo o rotación del compresor y el cilindro impulsor.
El concepto del motor descrito anteriormente, la máquina según la invención, es tal que el cilindro anular se hace girar por medio de un pistón giratorio interno y la posición relativa del cilindro y el pistón se mantiene constantemente entre el pistón y el soporte del cilindro y el rodillo de sellado Debido al hecho de que el contacto y la excentricidad del cilindro y los ejes del pistón se determinan constantemente, es fundamentalmente diferente de las máquinas conocidas. El par de accionamiento del motor se obtiene como resultado de la excentricidad entre el cilindro y el eje del pistón. Debe entenderse que el motor mostrado está montado sobre la base 9 e incluye una cubierta protectora no mostrada que rodea los componentes giratorios del motor.
5 y 6 muestran la bomba de desplazamiento positivo de la presente invención. Se usan los mismos números de referencia que en la figura 1. Un cilindro 1 con bridas 1 'y 1' 'está montado en una carcasa de bomba con bridas 37 y 38 conectadas por una camisa 39. El eje O del cilindro 1 es el eje de rotación del pistón giratorio 6 fijado al árbol C por la excentricidad e del cilindro 1. Cada cámara del cilindro se comunica con un paso radial 1a que está rodeado por dos cámaras 40 en la carcasa de la bomba y estas De la cámara se comunica con el conducto de entrada 41 y el conducto de presión 42. Para compensar la presión radial de uno de los fluidos comprimidos de estas cámaras 40 con relación a la parte giratoria de la bomba, la superficie se compensa por igual a la superficie de la cámara 40 Se proporciona un paso 40 'en la cámara 40. El paso que se opone a la cámara 40 en el estado de presión compensa la presión radial generada por la cámara 40 en el estado de presión. Está conectado a la cámara de manera.
Debido a la dirección de rotación del eje de accionamiento y el pistón giratorio 6, el fluido es aspirado a través de uno de los conductos 41 o 42 y es propulsado para salir por el otro de estos conductos. En este caso, es el pistón 6 accionado para accionar el cilindro 1 con un movimiento que está determinado definitivamente por el contacto continuo entre la superficie del pistón y el rodillo de soporte 5 y la excentricidad del eje del pistón con respecto al eje del cilindro.
La estructura del motor hidráulico según las figuras 7 y 8 es sustancialmente la misma que la de la bomba según las figuras 5 y 6. Por consiguiente, los elementos correspondientes están indicados por los mismos números de referencia en las figuras 5 a 8. El fluido a presión se suministra a través del conducto 43 y se descarga del motor por el conducto de retorno 44. Más específicamente, este motor difiere de la bomba en que el pistón giratorio 6 está montado de forma giratoria en el árbol excéntrico 12a, mientras que el árbol de accionamiento del motor está conectado al cilindro 1.
En las bombas de las figuras 5 y 6, y en particular en los motores de las figuras 7 y 8, es ventajoso contrarrestar las fuerzas más grandes que actúan sobre el cilindro desde el lado de presión con una presión contrarrestante de igual magnitud.
Dos o más motores o bombas con un ciclo de operación desplazado en fase están dispuestos en paralelo para evitar la pulsación excesiva del flujo de consumo de fluido presurizado por el motor o la salida de fluido presurizado por la bomba .
El motor de combustión, la bomba hidráulica y el motor de presión de fluido anteriormente mencionados se pueden usar ventajosamente en combinación con la presión hidráulica del vehículo o el accionamiento hidráulico / eléctrico.
Tres factores son necesarios para resolver este problema. Es decir,
i) El motor rotativo
ii) Dispositivo impulsor de presión de fluido del vehículo
iii) Dynamo / motor con cierta salida, solución ya utilizada por algunos constructores
.
La figura 10 muestra esquemáticamente diversos elementos de dicho dispositivo de accionamiento. El motor de combustión 45 acciona el generador / conducto 46 a través de un embrague 47. El generador 46 está conectado a una batería 48 y está conectado a una bomba 49 que tiene un acumulador de presión 49a que suministra potencia al motor hidráulico 50 para poder conducir las ruedas del vehículo. . Se entiende que la figura 10 no muestra los circuitos eléctricos y de potencia de fluido necesarios para el control de este dispositivo.
En el hogar, se puede usar el motor de combustión y el dispositivo de accionamiento de presión de fluido descrito anteriormente. Por otro lado, el dinamo / motor carga la batería que se necesitará más adelante. En cuanto a las dimensiones del dínamo / motor, se utiliza la potencia suministrada, pero está hecha para que no se pierda.
En la ciudad, la bomba necesaria para suministrar el motor de presión de fluido está separada del motor de combustión y accionada por dínamo / motor y batería. Esto no es complicado, pero es posible. Esto se debe a que la velocidad del vehículo es limitada en un área urbana y requiere menos energía. Además, hay una gran cantidad de paradas de tráfico que no utilizan la dínamo / motor, por lo que podemos ahorrar electricidad, lo cual es importante para la capacidad de la batería que el área urbana debe asegurar el radio de funcionamiento del vehículo de 25 a 30 km .
En una variante del dispositivo de la figura 10, en lugar de un solo motor es posible proporcionar cuatro motores hidráulicos, a saber, dos diferenciales dobles suministrados por una bomba 49 o un acumulador 49a. Se puede proporcionar un radiador para enfriar el aceite en el circuito de fluido.
Para la conmutación de velocidad, es posible proporcionar dos motores hidráulicos de gran capacidad y dos motores de pequeña capacidad. Para la actuación y funcionamiento en la primera marcha, se utilizan los cuatro motores hidráulicos. En la segunda velocidad, se utilizan dos motores con gran capacidad como dispositivo de accionamiento y, a la 3ª velocidad, se utilizan 2 motores de pequeña capacidad. De esta forma, el estado del flujo se modifica ligeramente, de modo que solo se requiere una desaceleración o aceleración muy ligera del motor de combustión. Los motores de presión de fluido se pueden integrar en las ruedas del vehículo.
Las ventajas que ofrece el novedoso dispositivo de conducción descrito anteriormente no deben subestimarse y serán de gran importancia en el futuro. La contaminación del aire en las zonas urbanas se ha vuelto inaceptable para las personas y la solución inventiva para los vehículos reduce en gran medida dicha contaminación. Lo mismo se aplica a la incomodidad causada por el ruido y dicho ruido se elimina sustancialmente.
Por ejemplo, en las figuras 11 y 12 que muestran un compresor para un refrigerador, los elementos correspondientes están indicados con los mismos números de referencia que en las figuras anteriores. El pistón 6 está montado de manera giratoria en la parte excéntrica 52 del árbol de accionamiento 53 por el cojinete de agujas 51. Este árbol 53 y el rodillo de cojinete 5 giran sobre los cojinetes montados en las pestañas 54 y 55 montados en la carcasa 56. El gas a comprimir se alimenta a la cámara 2 del cilindro 1 a través de los pasos de entrada 57 y 58. Una válvula de retención 59 en el paso 58 permite que el gas fluya hacia la cámara 2, pero bloquea el flujo de retorno. Un paso de escape 60, que está provisto de una válvula de retención 61, respectivamente, permite que el gas comprimido fluya desde la cámara 2 al interior del recipiente de presión 62.
Debido a la rotación del eje 53, el pistón 6 se mueve con un movimiento forzado constantemente determinado por el soporte de tres puntos en el rodillo 5 y la posición de la parte excéntrica 52 como ya se ha descrito. Este gas se aspira alternativamente en la cámara 2, se comprime en la cámara y se suministra al recipiente 62. El compresor de las figuras 11 y 12 puede incluir al menos dos cilindros 1 y dos pistones 6 desplazados angularmente y provistos en el mismo eje para un mejor equilibrio de la máquina.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS
Efecto de la invención
Dado que la presente invención se construye como se describió anteriormente, se proporciona una máquina de pistón giratorio que tiene una operación de equilibrio completa y, por lo tanto, puede girar a alta velocidad, con menos consumo de combustible, contaminación del aire y ruido.
Breve descripción de los dibujos
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS FIG.
La figura 2 es una vista explicativa que muestra una parte de un ciclo de funcionamiento del motor de combustión de la presente invención.
La figura 3 es una primera vista en sección axial del motor de combustión de la presente invención.
La figura 4 es una segunda vista en sección axial del motor de combustión de la presente invención.
La figura 5 es una vista en sección axial de una bomba o un compresor de la presente invención.
La figura 6 es una vista en sección transversal radial de la bomba o compresor de la presente invención.
La figura 7 es una vista en sección transversal radial de un motor accionado hidráulicamente o neumático de la presente invención en ciertos estados de su ciclo operativo.
La figura 8 es una vista en sección transversal radial del ciclo operativo del motor accionado hidráulicamente o neumático de la presente invención en un estado diferente de la figura 7.
La figura 9 es una vista explicativa que muestra un aparato para mecanizar un pistón giratorio de la presente invención.
La figura 10 es una vista explicativa que muestra esquemáticamente un método para usar las tres máquinas de la presente invención.
La figura 11 es una vista en sección radial del compresor de la presente invención.
La figura 12 es una vista en sección axial de un compresor de la presente invención.
Fig. 7 ......... 1 1 Cilindro circular
1c cilindro compresor
Cilindro de accionamiento de 1 m
2 habitaciones
4 agujeros
5 rodillos
5 'fresa
6 pistón rotativo
6c pistón compresor
Pistón de accionamiento de 6 m
7 superficie cilíndrica
8 lados
14 Brida intermedia
15 Brida de escape
16 Brida del motor
24 Brida de distribuidor de cerámica
29 Pistón
33 Ranura de escape
34 Paso de escape
39 sobre
40 habitaciones
45 Motor de combustión
46 Generador / motor
48 batería
49 Bomba
50 Motor de presión de fluido
52 Parte excéntrica
53 eje de transmisión
Reclamo
Reivindicaciones: Se reivindica lo siguiente: 1. Un pistón que se puede mover en un cilindro, estando dicho pistón soportado externamente por un cojinete de tres puntos, dicho interior soportado en un miembro excéntrico, dicho pistón y dicho cilindro, ) Está continuamente determinado por la posición del miembro excéntrico y el cojinete de tres puntos (5).
2. Máquina de pistón rotativo según la reivindicación 1, en la que el pistón (6) y su cilindro (1) están adaptados para girar alrededor de dos ejes excéntricos.
3. La máquina de pistón rotativo según la reivindicación 1, en la que la periferia de dicho pistón (6) está en contacto continuo con un rodillo de soporte y sellado (5) montado en dicho cilindro (1).
4. Cilindro (1) según la reivindicación 1, en el que el cilindro (1) comprende una pluralidad de cámaras (2) que tienen una superficie cilíndrica (3), el pistón (6) Que comprende un extremo que tiene una cara (7), en el que un rodillo de soporte y sellado (4) está dispuesto entre pares adyacentes de cámaras (2) del cilindro. La máquina de pistón rotativo de acuerdo con 3.
5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cilindro (2) comprende tres cámaras (2) desplazadas cada una de ellas por 120 ° y el pistón (6) tiene dos caras cilíndricas (7) desplazadas por 180 ° 5. La máquina de pistón rotativo según la reivindicación 4, que tiene una forma alargada.
6. La máquina de pistón rotativo de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el pistón está montado de forma giratoria entre un reborde de control y sellado.
Caracterizado porque el pistón (6) gira sobre un eje central y fijo que es excéntrico al eje (C) del cilindro (1) y el cilindro está conectado al eje de la máquina (20) A la máquina de pistón rotativo según la reivindicación 6.
8. Un motor de combustión según la reivindicación 4, en el que el cilindro giratorio (1 m) de la parte del motor está conectado a un cilindro giratorio similar (1c) de la parte del compresor que alimenta aire a la parte del motor. De la máquina de pistón rotativo.
9. Un motor de turbina de gas que comprende una brida de control (24, 33), teniendo dicha brida una pluralidad de pasos de gas abiertos y cerrados por un movimiento relativo entre dicho pistón (6c, 6m) y dicha brida (24, 33) Donde la unidad de control controla la entrada de aire dentro y fuera del motor y la descarga de gas desde la parte del motor a la parte de escape.
10. Una máquina de pistón rotativo según la reivindicación 8 o la reivindicación 9 que incluye una válvula (29) controlada por una leva entre el compresor y la parte del motor.
Caracterizado porque está diseñado como un motor hidráulico y el cilindro (1) conduce desde cada cámara (2) a una parte exterior en la que la cámara de entrada y salida de fluido (40) están dispuestas diametralmente opuestas entre sí. 4. Una máquina de pistón rotativo de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3 que comprende una pluralidad de pasos (39) a atrapar.
Caracterizado porque el pistón (6) está montado de manera giratoria en una parte excéntrica (52) del árbol de accionamiento (53) y es móvil en un cilindro fijo (1) (Figuras 11 y 12), preferiblemente 4. La máquina de pistón rotativo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que es un compresor.
13. Un método para usar al menos una bomba, al menos un motor hidráulico y un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en un vehículo, caracterizado porque la bomba (49) es controlada por el motor de combustión (45) Y el motor de presión de fluido (50) se alimenta desde la bomba.
14. Uso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicha bomba (49) está conectada selectivamente a un dinamo / motor (46) conectado a dicho motor de combustión (45) o una batería (48).
15. Un método para crear una superficie de un pistón giratorio para una máquina según la reivindicación 3, en el que la superficie cilíndrica se mecaniza primero y luego la superficie cilíndrica se forma mediante dos rodillos. Está apoyado en los dos rodillos (5) mientras que una de las superficies de conexión (8) está siendo mecanizada por la herramienta (5 ') en la posición del tercer rodillo (5) Cómo crear una superficie de pistón giratorio.
Dibujo :
Application number :1994-002676
Inventors :
Original Assignee :