CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con el campo técnico de la mecánica, la energía térmica, la termodinámica, la transferencia de energías y la física, ya que aporta un motor rotativo de combustión externa.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los tipos de motores que existen en la actualidad provienen de diferentes avances en distintos campos de la ciencia. Sin embargo, es bien conocido que la primera forma de motor existente fue usando vapor. Impulsan nuestras vidas, desde autos, maquinaria pesada y ligera, barcos y trenes. Han transformado nuestro mundo y hasta nos han llevado al espacio, así son los motores.

La máquina de vapor marco el comienzo de la revolución industrial liberando a la humanidad de la dependencia total de fuentes primarias de energía como el viento, el agua y el músculo. Los diferentes avances desarrollaron distintos tipos de motores que se ajustaron a las diferentes necesidades de la época.

En los motores de vapor la fuente de calor es externa, es decir, la combustión no se produce dentro del cilindro o de la turbina, por lo que son considerados motores de combustión externa, y transforman la energía calórica en energía mecánica. En los motores de combustión externa tradicionales, el combustible se quema en un hogar, produciéndose en una caldera el vapor que actúa en forma de fluido activo y acciona los pistones, si se trata de un motor alternativo, o los alabes de la turbina, si se trata de un motor rotativo. El vapor, después de la expansión, puede condensarse y regresar a la caldera.

Los primeros intentos para aprovechar los motores de combustión externa para la locomoción por carretera se remontan al comienzo del siglo XIX; sin embargo, a principios del siglo XX, los motores de combustión interna se impusieron definitivamente. En los años setenta, los motores de vapor se emplean aún, en algunos países, para tracción ferroviaria y se prefieren, en instalaciones fijas, por la posibilidad de emplear combustibles baratos como carbón, aceites pesados, etc.

En los motores de combustión externa nucleares, el calor se obtiene aprovechando la energía desarrollada por una reacción nuclear. En algunos casos (turbinas de ciclo cerrado y centrales nucleares), se recurre a un fluido intermedio para la transmisión del calor de la fuente al fluido activo.

Se realizó una búsqueda técnica sobre motores rotativos de combustión externa, donde se encontró que se han desarrollado diferentes motores para este fin, como se menciona en la publicación de la patente número US8511060 (Bl), con fecha de publicación del 20 de agosto de 2013, que tiene como título "MOTOR DE COMBUSTIÓN EXTERNA CON MOTOR DE ROTACIÓN GENERAL DE RUEDAS", que describe sistemas, aparatos, dispositivos y métodos de un motor de potencia de rotación de rueda general para usar un elemento de generación, almacenamiento y control de presión;una conversión de presión en una unidad de fuerza de rotación con capacidad inversa y neutral y componentes para transferir dicha fuerza de rotación a un acumulador/multiplicador de potencia mediante el cual la fuerza de rotación útil se puede aplicar a diversas aplicaciones. La presión puede generarse a partir de un motor de combustión interna, una fuente de aire a presión y similares.

Como se puede observar, el documento anteriormente citado describe un motor de combustión externa, pero no muestra evidencia de que sea un motor completamente rotativo, ya que menciona tener integrado un pistón para el funcionamiento del mismo, por otra parte, se muestra un motor que preferentemente es de combustión interna, ya que hace mención de que la combustión es directa sobre sus componentes.

Por otra parte, se encontró la patente número EP0311248 (Bl), con fecha de publicación del 06 de mayo de 1992, que tiene como titulo "MÁQUINA DE ROTACIÓN", que menciona una máquina de vapor del tipo rotativo que incluye una carcasa con dos cámaras anulares, cada cámara tiene un conjunto de pistón operable en su interior. Los conjuntos de pistón son transportados por un eje común y desplazados a 90° de separación. Cada conjunto de pistón incluye dos pistones. Los pistones tienen sus superficies finales de trabajo separadas 180° de rotación. El eje del rotor es hueco a lo largo de una parte de su longitud. La porción hueca del eje suministra fluido bajo presión desde una fuente externa a través de canales dentro de los pistones a los canales de fluido en las superficies circunferenciales de las cámaras anulares. Los canales adicionales en las cámaras anulares y la carcasa proporcionan fluido a presión para accionar las válvulas de inyección en ubicaciones de rotación especificas de los pistones en cada cámara. Cada cámara incluye ventilaciones de pared lateral para el escape del fluido de trabajo utilizado. Una pantalla se coloca verticalmente entre los respiraderos adyacentes para hacer que el condensado se dirija a un sumidero de recolección por gravedad.

Por último, se encontró la patente número IN188886 (Bl), con fecha de publicación del 16 de noviembre del 2002, y que tiene como titulo "MOTOR ROTATIVO DE COMBUSTIÓN EXTERNA PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA", el cual explica que tiene un cilindro hueco de forma circular, rectangular u oval con pistones unidos rígidamente con el engranaje, y pistones unidos rígidamente con otro engranaje para transferir energía mecánica al eje de transmisión a través de los engranajes, unos puertos de entrada provistos en un cilindro hueco para suministrar gas/vapor a presión, y un puerto de salida para liberar gas/vapor, en el que la carrera de potencia y la carrera de escape se completan a la mitad, y los pistones funcionan como un equipo de relé, un juego de pistones desplazan al otro juego de pistones.

Los documentos anteriores, describen motores de tipo rotativos, pero no muestran evidencia de ser completamente rotacionales, ya que su rotor ciertamente es alimentado por fluidos a presión, pero, con el fin de transmitir el movimiento mecánico principalmente por medio de pistones, tampoco hacen referencia de operar con pocas cantidades de agua por no ser sistemas cerrados que mantengan en recirculación el fluido de operación. OBJETO DE LA INVENCIÓN

Es, por lo tanto, objeto de la presente invención, proporcionar un motor rotativo de combustión externa, que resuelve los problemas anteriormente mencionados.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Los detalles característicos de este novedoso motor rotativo de combustión externa se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, asi como una ilustración de aquella, y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes mostradas. Sin embargo, dichas figuras se muestran a manera de ejemplo y no deben de ser consideradas como limitativas para la presente invención.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de la explosión de partes que componen el motor rotativo de combustión externa.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva superior del motor rotativo de combustión externa.

La figura 3 muestra una vista superior del rotor del motor rotativo de combustión externa.

La figura 4 muestra una vista a detalle de la explosión de partes del pistón del motor rotativo de combustión externa.

La figura 5 muestra una vista a detalle del ensamble del pistón colocado en una pista del motor rotativo de combustión externa.

La figura 6 muestra una vista del corte transversal del motor rotativo de combustión externa. La figura 7 muestra una vista superior del estator con los ductos de transferencia de fluidos del motor rotativo de combustión externa.

La figura 8 muestra una vista a detalle de los ductos de transferencia de fluidos del motor rotativo de combustión externa.

La figura 9 muestra una vista a detalle del pistón y el rotor del motor rotativo de combustión externa.

La figura 10 muestra una vista en perspectiva lateral del motor rotativo de combustión externa.

La figura 11 muestra una vista en perspectiva de la explosión de partes que componen el motor rotativo de combustión externa, con doble carcasa.

La figura 12 muestra una vista en perspectiva superior del motor rotativo de combustión externa, con doble carcasa.

La figura 13 muestra una vista en perspectiva lateral del motor rotativo de combustión externa.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Para una mejor comprensión de la invención, a continuación, se enlistan las partes que componen el motor rotativo de combustión externa:

1. Carcasa

2. Rotor

3. Pista de impulso

4. Guia

5. Levas de pista

6. Cresta lubricante

7. Levas de guia

8. Pista de expansión 9. Pista de vacio

10. Pista de compresión

11. Vena de enfriamiento

12. Primer estator

13. Barrenos

14. Medios de sujeción

15. Flecha

16. Collarín

17. Sello mecánico

18. Ductos de vapor

19. Ductos de condensados

20. Ducto de enfriamiento

21. Cilindros de compresión

22. Resortes

23. Contenedor

24. Brazo de acoplamiento

25. Conductos de válvulas

26. Conductos del contenedor

27. Sello oblicuo

28. Conducto de lubricación de pistón

29. Conductos de transferencia

30. Rodamientos

31. Base de motor

32. Válvula antirretorno

33. Deflector

34. Tolva

35. Conductos de lubricación de cresta

36. Opresores

37. Segundo estator

38. Pistón

Con referencia a las figuras, el motor rotativo de combustión externa está conformado por, al menos, una carcasa (1) que preferentemente es de forma cilindrica con un orificio en el centro, y que es hueca en la parte superior, configurada para alojar en la parte interna un rotor (2) que preferentemente es de forma circular con un orificio en el centro.

El rotor (2) tiene instalado en la parte superior una pista de impulso (3), una pista de expansión (8), una pista de vacio (9) y una pista de compresión (10), las cuales se encuentran alineadas de manera concéntrica, donde, la pista de impulso (3) se encuentra en la periferia exterior del rotor (2), posteriormente se encuentra la pista de expansión

(8), seguida por la pista de vacio (9) y en la periferia interna del rotor (2) se encuentra la pista de compresión

(10).

Al menos, una guia (4), que preferentemente es de un alto relieve, está instalada en cada costado de la pista de impulso

(3), de la pista de expansión (8), de la pista de vacio (9) y de la pista de compresión (10), y está configuración forma un canal en las pistas del rotor (2).

Al menos, dos levas de pista (5) se encuentran instaladas de manera equidistante en todo lo ancho de la parte superior de la pista de impulso (3), de la pista de expansión (8), de la pista de vacio (9) y de la pista de compresión (10).

Una cresta lubricante (6), que preferentemente es de forma prismática, está instalada en la parte superior de las levas de pista (5), y está configurada para albergar en su interior un fluido lubricante; al menos, dos levas de guia (7) se encuentran instaladas en los costados externos de las guias

(4) en alineación con levas de pista (5). Al menos, una vena de enfriamiento (11), que preferentemente es una perforación cilindrica y que atraviesa el espesor del rotor (2) se encuentran instaladas en un costado de cada una de las guias (4), de las pistas de dicho rotor (2), y están configuradas para introducir un fluido refrigerante para controlar la temperatura.

Al menos, dos estatores denominados primer estator (12) y segundo estator (37), los cuales preferentemente son de forma circular con un orificio en su centro, se encuentran instalados en la parte superior de la carcasa (1), el primer estator (12) está configurado para ensamblar su parte inferior con las guias (4) y con la cresta lubricante (6) de las levas de pista (5), esta configuración permite formar cámaras herméticas dentro de las pistas del rotor (2); el segundo estator (37) se instala en la parte superior del primer estator (12) que se encuentra instalado en la carcasa (1)·

La carcasa (1), el primer estator (12) y el segundo estator (37) cuentan con una pluralidad de barrenos (13) en su periferia, que atraviesan todo su espesor, configurados para introducir en cada uno de ellos, un medio de sujeción (14); con esta configuración se hace un cierre hermético entre la carcasa (1) el primer estator (12) y el segundo estator (37).

Una flecha (15) se instala atravesando la carcasa (1), el rotor (2), el primer estator (12) y el segundo estator (37) por medio de sus respectivos orificios centrales; un collarín (16) se fija en la flecha (15) en la parte central del rotor (2), con esta configuración se transmite el giro del rotor (2) a la flecha (15). Al menos, un sello mecánico (17) se instalada en el orificio central de la carcasa (1) y en el orificio central del segundo estator (37) donde se encuentra la flecha (15), esta configuración permite sellar herméticamente las partes en movimiento y evitar fugas de los fluidos que se encuentran en circulación dentro del motor rotativo de combustión externa .

Al menos, dos ductos de vapor (18), que son una perforación preferentemente cilindrica y que atraviesan el espesor del primer estator (12) y el segundo estator (37), se encuentran instalados de manera equidistante en dirección de la pista de impulso (3), y están configurados para suministrar un fluido a alta presión dentro del motor rotativo de combustión externa .

Al menos, dos ductos de condensados (19), que son una perforación preferentemente cilindrica y que atraviesan el espesor del primer estator (12) y el segundo estator (37), se encuentran instalados de manera equidistante en dirección de la pista de compresión (10), y están configurados para descargar los fluidos condensados del motor rotativo de combustión externa y depositarlo en un sistema de generación de vapor (no ilustrado).

Al menos, un ducto de enfriamiento (20), que es una perforación preferentemente cilindrica se coloca alineado entre el primer estator (12) y el segundo estator (37) atravesando su espesor, configurado para suministrar fluido refrigerante a la vena de enfriamiento (11) cuando coincide durante el giro del rotor (2) con dicho ducto de enfriamiento (20). Al menos, dos pistones (38) de forma prismática, preferentemente rectangular, se instalan en la parte inferior del primer estator (12) de manera equidistante y alineados en cada una de las pistas de impulso (3), de expansión (4) de vacio (9) y de compresión (10); cada pistón (38) está conformado por un contenedor (23), que se encuentra encapsulado en la parte inferior del primer estator (12), y está configurado para realizar un movimiento reciprocante cuando la leva de pista (5) se acerca a dicho contenedor (23) por el giro del rotor (2); al menos, dos cilindros de compresión (21) se encuentran alojados en el interior del contenedor (23), y se fijan en la parte inferior del primer estator (12) por medio de unos opresores (36), esta configuración permite mantener en una sola posición los cilindros de compresión (21); un resorte (22), está instalado en el interior de cada cilindro de compresión (21), esta configuración permite mantener el contenedor (23) en contacto continuo con la pista de impulso (3), la pista de expansión (8), la pista de vacio (9) y la pista de compresión (10), y al mismo tiempo, dar movimiento al contenedor (23).

Unos conductos de válvulas (25) se encuentran instalados en la parte inferior de los cilindros de compresión (21) los cuales están alineados a unos conductos del contenedor (26) que están instalados en la parte inferior del contenedor (23), esta configuración permite la entrada o salida de fluidos entre las diferentes pistas, cuando los contenedores (23) pasa por las levas de pista (5) y se alinean los conductos de válvulas (25) con los conductos de pistón (26).

Una válvula antirretorno (32) se encuentra instalada en la parte inferior de los cilindros de compresión (21), esta configuración permite eliminar fugas de fluidos cuando el conducto de válvula (25) y los conductos de pistón (26) son alineados para la transferencia de fluidos.

Un deflector (33) está instalado en la parte inferior del pistón (38), y está configurado para mantener dicho pistón (38) unido a las pistas del rotor (2) con la ayuda del fluido presurizado y evitar fugas de presión de una pista a otra.

Un brazo de acoplamiento (24) se encuentra instalado en cada uno de los extremos laterales de los contenedores (23) de los pistones (38) y están configurados para ensamblar con las guias (4), esta configuración permite mantener los pistones (38) en su posición durante el giro del rotor (2), asi como subir dichos los pistones (38) cuando las levas de guia (7) se acerquen por el giro del rotor (2) y subir para pasar sobre las levas de pista (5).

Un sello oblicuo (27) se encuentra instalado en forma diagonal al fondo de la parte interna de los contenedores (23), de manera que los cilindros de compresión (21) se colocan sobre dicho sello oblicuo (27), dicho sello oblicuo (28) está configurado para interactuar con las levas de pista (5) cuando los contenedores (23) suben o bajan, y de esta manera evitar el paso de fluidos a los cilindros de compresión (21).

Un conducto de lubricación de pistón (28) está instalado en la parte superior de los pistones (38), configurado para lubricar el movimiento de los contenedores (23) y los resortes (22).

Unos conductos de transferencia (29) están instalados en el primer estator (12), y están configurados para transferir fluidos por medio de los pistones (38) de la pista de impulso (3) a la pista de expansión (8), de la pista de expansión (8) a la pista de vacio (9) y de la pista de vacio (9) a la pista de compresión (10).

Una pluralidad de rodamientos (30) se encuentran instalados entre el rotor (2) y la carcasa (1), configurados para facilitar el giro de dicho rotor (2) y reducir la fricción durante la operación.

Unos conductos de lubricación de cresta (35) se encuentran instalados en el primer estator (12) y el segundo estator (37) en alineación con la cresta lubricante (6), y están configurados para mantener constantemente un fluido lubricante en dicha cresta lubricante (6) y lubricar la parte inferior de los contenedores (23) cuando las levas de pista (5) pasa por debajo de dichos contenedores (23) y mantener lubricado para una mejor operación.

Una base de motor (31) se coloca alrededor de la carcasa (1), el primer estator (12) y el segundo estator (37) para ceñir y asegurar el ensamble entre dichas piezas, lo que permite posicionar el motor rotativo de combustión externa en una superficie o estructura para su operación.

Una tolva (34) se instala en la parte exterior del segundo estator (37) junto a la base de motor (31), dicha tolva cuenta con un orificio en su centro, por medio del cual pasa la flecha (15) y está configurada para aislar los componentes que se encuentran conectados.

Los medios de sujeción (14) pueden ser tornillos, birlos, espárragos y/o la combinación de los anteriores. El sistema de generación de vapor (no ilustrado) puede ser una caldera o un generador de vapor.

Tal y como se aprecia en las figuras 11, 12 y 13 en una variante de la presente invención, el motor rotativo de combustión externa tiene una segunda carcasa con las mismas características que la carcasa (1), la cual tiene alojado en su interior un segundo rotor con los mismos componentes que el rotor (2); la segunda carcasa está colocada en el lado opuesto de la carcas (1) de tal manera que los estatores quedan en el centro, estando en contacto cada una de ellas con el primer estator (12) y el segundo estator (37) respectivamente; de tal manera que los ductos de vapor (18), los ductos de condensado (19) y los ductos de enfriamiento (20) se encuentran en la periferia exterior del primer estator (12) y del segundo estator (37) entrando de manera radial; los conductos de transferencia (29) se encuentran de manera vertical atravesando el espesor del primer estator (12) y el segundo estator (37).

La pista de impulso (3), la pista de expansión (8), la pista de vacio (9) y la pista de compresión (10), están distribuidas entre el rotor (2) y el segundo rotor (no ilustrado).

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

Ejemplos

Los siguientes ejemplos ilustran una manera preferente, de cómo llevar a cabo la realización de la presente invención, por lo que no deben ser considerados como limitativos de la misma. Ejemplo 1. Puesta en marcha y generación de energía eléctrica del motor rotativo de combustión externa.

Con referencia a las figuras antes mencionadas, se suministra vapor por medio del sistema de generación de vapor (no ilustrado) en el ducto de vapor (18) el cual ingresa a la pista de impulso (3) ejerciendo presión en las levas de pista (5) y por consiguiente el rotor (2) empieza a girar; cuando las levas de pista (5) llegan a los pistones (38) se alinean los conductos de válvulas (25) con los conductos de pistón (26) y se libera el vapor en el conducto de transferencia (29) pasando a la pista de expansión (8), en ese momento se inyecta nuevamente vapor a la pista de impulso (3) para mantener constante la velocidad de giro del rotor (2).

Una vez que las levas de pista (5) llegan nuevamente a los pistones (38) se alinean una vez más los conductos de válvulas (25) con los conductos de pistón (26) permitiendo el paso del vapor de la pista de expansión (8) a los conductos de transferencia (29) para llegar a la pista de vacio (9), y el vapor de la pista de impulso (3) se transfiere a la pista de expansión (8), repitiendo el ciclo de inyección de vapor en la pista de impulso (3).

Cuando las levas de pista (5) coinciden con los pistones (38), el ciclo de inyección de vapor y transferencia de fluidos entre pistas se repite nuevamente, y el fluido que se encuentra en la pista de vacio (9) es transferido a la pista de compresión (10), donde el condensado es comprimido por las levas de pista (5) para presurizarlo y enviarlo en el siguiente ciclo a los ductos de condensados (19) y de esa manera regresar el condensado al sistema de generación de vapor (no ilustrado) y calentarlo hasta convertirlo una vez más en vapor.

Los ciclos son repetitivos cada 180° grados, logrando un giro constante en el rotor (2), donde, dicho giro es transmitido a la flecha (15).

Un generador eléctrico (no ilustrado) que se encuentra conectado a la flecha (15) transforma el movimiento mecánico en energía eléctrica, la cual es almacenada en un acumulador cinético para su utilización sea de forma inmediata o posterior.

El invento ha sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente invención. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que compete el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, sin embargo, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura de este, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención.