Sector de la técnica

La invención se encuentra dentro del sector de la motorización y automoción en lo relativo a la aplicación de un sistema diferente de IMPULSIÓN MOTRIZ, un sistema Neumático limpio barato y novedoso. Un Sistema Motriz de Impulsión Neumática (S.I.N.) que APLICANDOLO a los elementos de los motores convencionales de explosión, se obtienen magníficos resultados económicos y técnicos. La diferencia entre un sistema y otro estriba precisamente en que la CÁMARA DE EXPLOSIÓN Y LOS CUATRO TIEMPOS que la componen, funciona diferente a la cámarar de IMPULSIÓN NEUMÁTICA S.I.N, y sus DOS TIEMPOS, por la conjunción complementaria de las LA VALVULA S.I.N. (1A) o (IB) y LA VALVULA DE ESCAPE o RETORNO (8), CILINDRO (4) PISTON (3) del Sistema Motriz de impulsión Neumática (S.I.N).

Estado de la técnica

Actualmente, dentro del campo de la motorización y automoción, el sistema energético que se pretende patentar es un proyecto sobre la aplicación técnica de un innovador SISTEMA IMPULSOR NEUMATICO.

El objetivo fundamental del Sistema Motriz de Impulsión Neumática (S.I.N), es la utilización de LA NEUMATICA como energía motriz, con el fin de disminuir la contaminación y superar las barreras, cada vez más altas, económicamente hablando, del coste que supone para la economía el empleo de combustible fósil, y aplicar el uso de una energía alternativa buena, limpia y barata, como es este sistema NEUMATICO de PROPULSIÓN.

Problemas técnicos planteados

El Sistema Motriz de Impulsión Neumática (S.I.N), es una alternativa, posible y capaz de presentar una motorización limpia, a diferencia de lo que sucede con los Motores de Combustión Interna, - hasta ahora el Hidrógeno podría reemplazar a la energía fósil -, pero es muy caro de conseguir, ya que el oxígeno es algo que esta libre en la atmósfera pero no así el hidrógeno que hay que producirlo, amén de su alto grado de inestabilidad.

Cuando los combustibles fósiles son quemados, el azufre, el nitrógeno y el carbono desprendidos se combinan con el oxígeno para formar óxidos. Cuando estos óxidos son liberados en el aire, reaccionan químicamente con el vapor de agua de la atmósfera, formando ácido sulfúrico, ácido

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) E 2010/000411

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nítrico y ácido carbónico, respectivamente.

Esos vapores de agua que contienen ácidos —conocidos comúnmente como lluvia ácida— entran en el ciclo del agua y, por tanto, perjudican a la calidad de vida de las ciudades, bosques, suelos, lagos y arroyos.

El sector de fabricantes de vehículos de automoción está evolucionando para tratar de sacar al mercado motores de menor consumo, tanto por su ahorro económico como para conseguir una incidencia medioambiental menos contaminante.

Descripción detallada de la invención

La presente invención que se presenta, es un nuevo sistema de impulsión Motriz basado en la NEUMATICA y está compuesto por: a) LA VÁLVULA S.I.N. DE ACCIÓN MECÁNICA (I ^a ) en conjunción con LA VÁLVULA DE ESCAPE ó RETORNO (Fig 1) y

b) LA VÁLVULA S.I.N. ELECTROMAGNÉTICA (IB) en conjunción con LA VÁLVULA DE ESCAPE ó RETORNO. (Fig 2)

El Sistema tiene los mismos elementos que los motores convencionales de explosión, pero con una gran diferencia, y ésta estriba en la CÁMARA DE IMPULSION, que sustituye a LA CAMARA de EXPLOSIÓN, para incorporar la CAMARA DE IMPULSIÓN NEUMATICA.

Ejemplo:

Si se emplea un motor de explosión tradicional y se cambia el sistema de impulsión y se instala el Sistema Motriz de Impulsión Neumática (S.I.N) cuyas partes principales son las siguientes:

Válvula SIN (1A) y (IB) (Fig 1 y 2)

Cilindro (4) (Fig 1)

Pistón (3)- Percutor (2) de acción mecánica (Fig 1)

Y estos APLICADOS a:

Biela (5) (Fig 1 y 2)

Cigüeñal (6) (Fig 1 y 2)

Volante El sistema consigue, el mismo movimiento giratorio del Cigüeñal (6), generando una fuerza motriz de la misma modalidad, aunque con diversas características a los del sistema de explosión, pero con mejores resultados ya que, mediante la Innovación del Sistema de Impulsión Neumática (S.I.N) se consiguen las siguientes ventajas: Nula contaminación por C02.

Mínima contaminación acústica.

Nula dependencia de los combustibles fósiles.

Ahorro de energía.

Mayor autonomía.

El Sistema Motriz de impulsión Neumática (S.I.N)

Se alimenta de aire comprimido, que convierte la energía neumática en energía mecánica, por mediación de la VALVULA S.I.N. (1A) o (IB), EL PERCUTOR (2) forma parte morfológica del PISTON (3) para una acción mecánica a la Válvula S.I.N. (1A) (Mecánica) desplazándose dentro de CILINDRO (4), unido este a la BIELA (5), y a su vez al CIGÜEÑAL (6) por la IMPULSION NEUMATICA. (Fig. 1). Como se ha dicho anteriormente, El Sistema Motriz de impulsión Neumática (S.I.N) se compone de los mismos elementos que los motores convencionales de explosión, pero con una gran diferencia: LA CÁMARA DE IMPULSIÓN que está compuesta por LA VALVULA SIN (1A) ó (IB) (si e electro-magnética) es una pieza fundamental, para la CÁMARA DE IMPULSIÓN, principal mecanismo fijo en ella, diferente al del motor de explosión, ya que no efectúa ninguna explosión, lo que efectúa son inyecciones de aire comprimido en el CILINDRO (4).

Para conseguir esta transformación de la energía, se deben realizar dos operaciones distintas y de forma escalonada. Cada una de estas operaciones se realiza en una carrera del PISTÓN (3) (desplazamiento desde el P.M.S.-Punto Máximo Superior-, al P.M.I -Punto Máximo Inferior) llamada tiempo y, como el Sistema tiene dos tiempos que son los que necesita para realizar el ciclo completo, el CIGÜEÑAL (6) dará una vuelta completa, sumando las dos Careras, esto quiere decir, que cada carrera corresponde a media vuelta en el CIGÜEÑAL o (180° de giro).

La Carrera comienza en el punto P.M.S. del PISTON (3) y el PERCUTOR (2), al conectar mecánicamente este último con la VALVULA SIN (1A), que permitirá, - por la conexión entre ambos, - PERCUTOR Y VALVULA S.I.N. (1A), la entrada de AIRE COMPRIMIDO en el CILINDRO (4), generando la fuerza impulsora suficiente para desplazar al PISTON (3) por el CILINDRO (4) hacia el P.M.I transmitiendo un movimiento rectilíneo a la BIELA (5) y esta al CIGÜEÑAL (6), convirtiendo la carrera en movimiento giratorio.

VENTAJAS DEL SISTEMA

I ^a .- Aumenta el numero de impulsiones por vuelta del CIGÜEÑAL(6) Es decir, cuando en un motor de explosión, - de cuatro cilindros-, se efectúan DOS explosiones por vuelta , en el Sistema Motriz de impulsión Neumática (S.I.N) se efectúan CUATRO impulsos por vuelta

2 ^a .- Es barato y puede ser utilizado en cantidades ilimitadas.

3 ^a .- - No es necesario reciclar

4 ^a .- Se transporta con facilidad por las tuberías o mangueras y _t una vez empleado en la impulsión, se reutiliza al retornar al CALDERIN (7) o

DEPOSITO. Esta circunstancia simplifica el abastecimiento del Sistema

Motriz de impulsión Neumática (S.I.N)

5 ^a . - El aire comprimido se puede almacenar en el Calderín( ) o

depósito. El Calderín (7) con aire comprimido puede funcionar un tiempo con el compresor auxiliar parado o averiado.

6 ^a . - Es menos sensible a las variaciones de temperatura que los aceites, garantizando un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.

7 ^a .- No tiene ningún riesgo de incendio, por tanto no es necesario disponer de instalaciones anti-deflagrantes

8 ^a . -Es limpio y, en caso de fugas o falta de estanqueidad en los componentes, no ensucia, no contamina y no provoca averías en el vehículo.

9 ^a . - Los componentes neumáticos son más sencillos de fabricar y tienen un menor coste económico

Características del SISTEMA. Un circuito básico de neumática está formado por los siguientes componentes:

- Compresor.(12) (Fig. 5)

- Calderín. o Deposito (7) (Fig. 5)

- Canalizaciones o Mangueras (13) (Fig. 5)

- Conectares o Racord .

Emplear el aire comprimido como fuente de energía, hasta ahora, era más costoso que emplear la energía eléctrica. No obstante, el aire comprimido es una fuente de energía recomendable y muy empleada en la industria.

GENERADOR DE AIRE COMPRIMIDO EN EL SISTEMA MOTRIZ DE IMPULSIÓN NEUMÁTICA (S.I.N)

El aire comprimido que emplea el propio Sistema Motriz de impulsión Neumática (S.I.N), es generado por EL PROPIO SISTEMA MOTRIZ DE IMPULSIÓN NEUMÁTICA. Por tanto EL COMPRESOR es el Sistema (S.I.N).

Se trata de un conjunto mecánico de impulsión Neumática, que inyecta el aire comprimido al CILINDRO (4) por la VÁLVULA SIN (1 A) ó (1 B) y EL PROPIO AIRE COMPRIMIDO utilizado para la IMPULSIÓN RETORNA AL CALDERIN (Tí. por mediación de la VÁLVULA de ESCAPE o RETORNO ( 8), impulsado por el propio CILINDRO (4). Principales partes del Sistema (S.I.N) son:

El caudal que es capaz de proporcionar en el circuito. Su unidad de medida es el metro cúbico por hora (m3/h).

-La presión máxima que puede suministrar se mide en (bar).

Al Sistema (S.I.N) se incorpora un Compresor Auxiliar (12) (Fig. 5) que se conecta a los circuitos y realiza su misión del siguiente modo:

- Alimenta también directamente el circuito neumático y mantiene la presión del CALDERIN (7) en sus óptimas condiciones de funcionamiento en lo que se refiere a la presión del AIRE COMPRIMIDO.

- El aire comprimido almacenado en el CARDERIN (7), desde el que se abastece el propio Sistema (S.I.N), trabaja con presiones medias y altas (6 a 12 bar) 1.- EL SISTEMA (S.I.N), CICLOS Y FUNCIONAMIENTO

LA IMPULSIÓN Con VALVULA SIN f 1A¾;

Se puede aplicar, a un motor de cuatro o más cilindros. El Sistema SIN funciona a DOS TCEMPOS o carreras: IMPULSION y ESCAPE o RETORNO .

La IMPULSIÓN con este tipo de válvula se efectúa de forma MECÁNICA (Fig. 1) y comienza en el P.M.S, esto es en el 0 ^o del giro del CIGÜEÑAL (6) donde el PERCUTOR (2) del PISTON (3) conecta mecánicamente con el sensor de la VÁLVULA SIN (1A), que al introducirse en dicha VÁLVULA SIN (1A), abre mecánicamente mediante empuje, permitiendo la entrada de AIRE COMPRIMIDO en el CILINDRO (4), generando por tanto una fuerza impulsora suficiente para desplazar al PISTON (3) hacia el P.M.I transmitiendo un movimiento rectilíneo que el CIGÜEÑAL (6), convierte en movimiento giratorio.

LA IMPULSIÓN Con VALVULA SIN f IB):

Se puede aplicar, a un motor de cuatro o más cilindros. El Sistema SIN funciona a DOS TCEMPOS o carreras: IMPULSION y ESCAPE o RETORNO . La IMPULSIÓN, en esta modalidad de válvula, se efectúa de forma ELECTRO- MAGNÉTICA (Fig. 2) y comienza en el P.M.S, esto es en el 0° del giro del CIGÜEÑAL (6), donde un impulso eléctrico, generado mediante sensores de apertura o cierre en la VÁLVULA ELECTRO-MAGNÉTICA SIN (IB), permitiendo la entrada de AIRE COMPRIMIDO en el CILINDRO (4), generando por tanto una fuerza impulsora suficiente para desplazar al PISTON (3) _^ hacia el P.M.I, transmitiendo un movimiento rectilíneo que el CIGÜEÑAL (6), convierte en movimiento giratorio. El ESCAPE p RETQRNQ:

La segunda carrera comienza en el P.M.I a los 180° del giro del CIGÜEÑAL (6) abriéndose LA VÁLVULA de ESCAPE (8) mecánicamente por LEVAS o ELECTROMAGNETICAMENTE mediante sensores. Al comenzar la carrera ascendente del PISTON (3) en su recorrido hasta el P.M.S. expulsa el aire que se introdujo en el primer tiempo o carrera. El AIRE COMPRIMIDO de la primera carrera es retornado al CALDERÍN. o DEPOSITO (7). La VÁLVULA de ESCAPE (8) dejando óptimo el CILINDRO (4) para el siguiente tiempo o IMPULSIÓN. Ejemplo:

El siguiente PISTON (3) -del orden de IMPULSIÓN (1,3,4,2), efectuará el mismo proceso anteriormente descrito y así sucesivamente. Si el orden de IMPULSION es -1 -3 -4 -2, esto quiere decir que cada impulsión en cada CILINDRO (4) se efectuará en este orden, y como los 4 codos del CIGÜEÑAL (6) están situados a 90° uno del otro, se obtendrán cuatro - 4- IMPULSIONES en cada vuelta completa del CIGÜEÑAL (6).

En un Cilindro de un motor de explosión convencional, se realizan DOS -2- EXPLOSIONES POR VUELTA, en cambio en el MOTOR DE IMPULSION NEUMÁTICA S.I.N. se realizan CUATRO - 4 - IMPULSIONES POR VUELTA.

El sistema S.I.N. tiene la ventaja de que se alimenta el CALDERÍN (7) con el propio aire comprimido utilizado para la IMPULSIÓN, consiguiendo por tanto el auto-abastecimiento generado por el propio SISTEMA S.I.N.

El CALDERÍN o DEPÓSITO (7) (Fig. 5) de aire comprimido, está unido al motor POR DOS VIAS:

(A) .- Línea de IMPULSIÓN, que va desde el CALDERIN (7) al motor,

(B) - Línea de ESCAPE o RETORNO que va desde el Motor al CALDERIN (7)

Estas dos líneas, las componen dos elementos (2): MANGUERA (13) y MANGUERA (13-E/ R). (Fig. 5)

La salida del CALDERIN (7) por la MANGUERA (13), pasa al DISTRIBUIDOR O REPARTIDOR (10) (Fig. 5) y de este, a cada una de las VALVULAS S.I.N. (1A ó IB) -según la opción elegida: mecánica o electro-magnética- de cada CILINDRO (4), ubicadas en la CULATA del motor, perpendicularmente en el centro geométrico o en el eje central exacto de cada CILINDRO (4). Para equilibrar la DIFERENCIA que pueda existir en el abastecimiento general, esto es: lo que se gasta por IMPULSIÓN y lo que se recupera mediante el ESCAPE o RETORNO, el Sistema se dota de un COMPRESOR (12) (Fig. 5) o compresor AUXILIAR para que mantenga el CALDERÍN (7) a un régimen óptimo de presión, mediante ELECTRO VALVULAS DE PRESION.

Elementos fundamentales que componen el Sistema S.I.N VALVULA S.I.N.(1 A) (Fig. 1 y 2 ):

Es la válvula de entrada de Aire Comprimido en el CILINDRO (4). Esta Válvula obtiene su apertura mecánicamente por la acción del PERCUTOR (2) que forma parte de la cabeza del PISTÓN (3). PERCUTOR (2) (Fig. 1):

Forma parte fundamental del Sistema SIN. Se encuentra situado en el centro exacto de la cabeza del PISTON (3), para un sistema mecánico, con una longitud de lOm/m y un diámetro 4m/m, y es la pieza que efectúa, la apertura de la VALVULA S.I.N. (1 A) de forma mecánica y en el momento exacto del P.M.S. (Punto Máximo Superior).

El PISTÓN (3) (Fig. 1 ) está compuesto como un pistón convencional de explosión, es decir está formado por: el PERCUTOR (2), los segmentos y el burlón o anclaje de biela

VALVULA S.I.N.(1 B) (Fig. 3):

Es la válvula de entrada de Aire Comprimido en el CILINDRO (4). Esta Válvula obtiene su apertura electro-magnéticamente por la acción de sensores que regulan su apertura y cierre, de acuerdo con los grados de giro del CIGÜEÑAL (6), esto es: abrirá a los 0° y cerrará a los 180° del giro del CIGÜEÑAL (6).

El PISTÓN (3) (Fig.3), para el Sistema con VALVULA S.I.N. electromagnética (I B) está formado por: los segmentos y el burlón o anclaje de biela.

BIELA (5): (Fig. 1, 2, 3)

Ya es conocida esta pieza en la mecánica tradicional, y se compone de dos partes: Cabeza y Pie de biela. Está asegurada al PISTÓN por un pasador o BURLÓN y el otro extremo de la BIELA, -Cabeza de biela-, va anclado sobre casquillos al codo del CIGÜEÑAL (6). CIGÜEÑAL (6) (Fig. 1, 2, 3):

Constituye un eje con manivelas o codos, con dos o más puntos que se apoyan en una bancada integrada en la parte superior del CÁRTER y que queda cubierto después por el propio bloque del motor .

BLOQUE DEL MOTOR:

Es el que le permite al CIGÜEÑAL (6) poder girar con suavidad. Los codos del cigüeñal (cuando existe más de un cilindro), giran de forma excéntrica con respecto al eje. En cada uno de los codos se fijan los casquillos o cojinetes de las bielas que le transmiten al Cigüeñal la fuerza que desarrollan los IMPULSOS en los pistones durante las carreras.

VOLANTE (16)

En un motor con El SISTEMA DE IMPULSIÓN NEUMATICA S.I.N. de

DOS -2- TCEMPOS , el CIGÜEÑAL (6) gira solamente media vuelta por cada IMPULSION que se produce en la cámara del CILINDRO (4), o de cada pistón; es decir, que por cada IMPULSIÓN que se produce en el CILINDRO (4), el CIGÜEÑAL (6) debe completar, por su propio impulso, una vuelta más. Por tanto, mientras en el primero de los tiempos de IMPULSION el PISTÓN (3) "entrega energía" útil, en el otro tiempo "se consume energía suficiente" para que el cigüeñal se pueda mantener girando por inercia. Esa situación obliga a que, parte de la energía que se produce en la IMPULSION, sea necesario acumularla de alguna forma para mantener girando el CIGÜEÑA (6) durante el tiempo siguiente, ESCAPE o RETORNO, sin que pierda impulso. De esa función se encarga una masa metálica denominada VOLANTE DE INERCIA, es decir, una rueda metálica dentada, situada al final del eje del CIGÜEÑAL(6), que absorbe o acumula parte de la energía cinética que se produce durante el tiempo de IMPULSION, devolviéndosela después al cigüeñal para mantenerlo girando. DISTRIBUIDOR (17) (Fig 5)

Es un dispositivo muy común en neumática, cuyo cometido es el de repartir el mismo fluido con la misma presión a varios mecanismos en un sistema determinado. Está compuesto por una entrada de la MANGUERA (13) general, y cuatro salidas que van a cada una de las VALVULAS S.I.N.

ENGRASE.- (Fig 4)

La presión en el circuito de engrase depende del régimen de rotación del Sistema y de la viscosidad del aceite. La bomba de aceite tiene las mismas ventajas para este sistema que en el sistema de explosión, pero sin explosión, solo tiene que refrigerar la temperatura producida por el rozamiento en El CILINDRO (4) el CIGÜEÑAL(6) y LA BIELA (5).

La temperatura es el reflejo de la cantidad o nivel de energía calorífica que poseen los cuerpos a enfriar, en nuestro caso, es necesario retirar la energía calorífica que se produzcan por el rozamiento en el sistema.

REFRIGERACIÓN DEL MOTOR: (Fig 5)

Entre los métodos de enfriamiento más comúnmente utilizados se encuentra el propio aire del medio ambiente o el tiro de aire forzado que se obtiene con la ayuda de ventiladores. Esos métodos de enfriamiento se emplean solamente en motores que desarrollan poca potencia y vehículos pequeños. Para motores de mayor tamaño el sistema de refrigeración más ampliamente empleado y sobre todo el más eficaz, es hacer circular agua por el interior del bloque y la culata. Para extraer el calor del agua una vez que ha recorrido el interior del motor, se emplea un radiador externo compuesto por tubos y aletas de enfriamiento. Cuando el agua recorre los tubos del radiador transfiere el calor al medio ambiente ayudado por el aire natural que atraviesa los tubos y el tiro de aire de un ventilador que lo fuerza a pasar a través de esos tubos MOTOR DE ARRANQUE.- Está constituido por un motor eléctrico especial, que desarrolla momentáneamente una gran potencia para poder poner en marcha el Sistema. Esta acción provoca que gire el CIGÜEÑAL (6), que empuje a la BIELA (5) y que el PISTON (3) del motor comience a moverse, y el PERCUTOR (2) conecte con la VALVULA SIN (1 A) e INYECTE AIRE COMPRIMIDO en d CILINDRO (4) y el motor arranque, ya que la IMPULSION NEUMÁTICA se realiza de manera mecánica.