Motor de disco oscilante

Funcionamiento del motor Dakeyne de disco oscilante

A motor de disco oscilante (a veces también llamado un motor de disco) es un combustión interna motor consta fundamentalmente de una pieza móvil y un accionamiento directo sobre el cigüeñal. Inicialmente patentada en 1993, difiere de motores de combustión interna antes de un número de maneras y utiliza una oscilación circular o bamboleo movimiento oscilante, dibujo pesadamente de motores de vapor similares desarrollados en el siglo XIX y similares a la propuesta de la porción no-giratorio de una placa chapoteante en un motor de la placa chapoteante.

Operación

En su configuración básica el núcleo del motor es un disco oscilante de estático, con el centro de su eje montado en el centro de un eje en forma de Z. Los dos extremos del eje rotarmientras que el disco "nutates", (realiza un movimiento bamboleante sin girar alrededor de su eje). El movimiento del disco circunferencia prescribe una porción de un esfera. Una porción de la zona del disco se utiliza para consumo y compresión, una parte se utiliza para sello contra un centro de la cubierta y la porción restante se utiliza para expansión y escape. El aire comprimido es admitido a un externo acumuladory luego en un externo cámara de combustión antes de que se admite que el lado de alimentación del disco. La cámara de combustión externa permite que el motor a utilizar combustible diesel en tamaños de motor pequeño, dándole capacidades únicas para vehículo aéreo no tripulado propulsión y otras aplicaciones. Un beneficio significativo del motor oscilante es la superposición de los golpes de poder.

Energía se transmite directamente al eje de salida, (el cigüeñal), eliminando completamente la necesidad de complicado vínculos es esencial en un motor de pistón convencional (para convertir el movimiento lineal del pistón en salida movimiento que rota). Puesto que el disco no gira, las velocidades del sello son inferiores en un motor de pistón IC equivalente. La longitud total es bastante larga, sin embargo, que pueden anular esta ventaja.

El disco se balancea dentro de una vivienda y, en su versión más simple, la mitad del disco simple (un lóbulo) realiza la función de admisión/compresión mientras que el otro lóbulo realiza la función de alimentación y escape. Los lóbulos del disco pueden configurarse a tener volúmenes de expansión y compresión igual, o que el volumen de compresión mayor o menor que el volumen de expansión. Esto significa que el motor puede ser uno mismo sobrealimentado (véase Sobrealimentador), o funcionar como un Ciclo Miller / Ciclo de Atkinson.

Las patentes y la historia de la producción

Número de patente estadounidense 5.251.594 fue concedido a Leonard Meyer de Illinois en 1993 por un "motor de disco oscilante combustión interna". La Meyer Nutating Engine es un nuevo tipo de motor de combustión interna con mayor densidad de potencia de motores de pistón alternativo convencional y que puede operar en una variedad de combustibles, incluyendo gasolina, combustibles pesados e hidrógeno. La patente hizo referencia a varios motores oscilante del siglo XX en Estados Unidos, pero ninguna referencia que el motor original de Dakeyne, se describe a continuación, en su arte previo. La similitud con su predecesor hidráulico 166 años es sorprendentemente evidente, el principal cambio es que el disco no es totalmente plana, pero ligeramente convexa.

Los detalles de la operación, así como el potencial del motor de disco oscilante Meyer ha sido publicado por el profesor T. Alexander (publica como T. Korakianitis) y sus colaboradores.

Una sola prototipo ha sido dirigido brevemente bajo su propio poder, con un cociente del energía-a-peso igual a las del típicos actuales motores de cuatro tiempos. Afirman los autores del desarrollador / ejército /NASA Informe de evaluación técnica que podría proporcionar una versión de producción del nuevo motor (para aplicaciones de UAV) un cociente del energía-a-peso de 1.6 hp/lb o 2,7 kW/kg. Esto es ligeramente mejor que los motores actuales de producción automotriz Pero cerca del Graupner G58 o el aire del desierto DA 150.

Una compañía llamada a McMasters, anteriormente dirigidas por el exitoso empresario norteamericano Harold McMaster, también está desarrollando un motor oscilante quema una mezcla de pura hidrógeno y puro oxígeno que, alega, le dan 200 hp pero pesa sólo una décima parte de motores automotrices de producción de gasolina y aire con el mismo resultado. Hasta ahora los McMasters compañía dice haber gastado $ 10 millones en su desarrollo. También se hacen planes para desarrollar una versión "del tamaño de una lata de café" que puede ser construido directamente en ejes de rueda, eliminando totalmente el tradicional tren de la impulsión. Este concepto fue intentado primero en la British Leyland Mini Moke Pero era, en aquel momento, severamente obstaculizados por la falta de sincronización fiable – que ahora es más común debido a ubicua en miniatura incrustado hoy en día chips de ordenador. A gasolina-versión accionada está previsto también por McMasters, que se afirma que la operación substancialmente más limpio que los motores tradicionales.

Historia

Dakeyne motor de disco hidráulico

En la década de 1820 los dueños del molino Edward y James Dakeyne de Darley Dale, Derbyshire diseñado y había construido un motor hidráulico (un motor de agua) conocido como "El León retozando" para hacer uso del agua a alta presión disponible cerca de su molino.

Los hermanos Dakeyne anteriormente también habían inventado "El Equalinium", una máquina para la preparación del lino para hilar y su padre Daniel Dakeyne (1733 – 1819) se concedió una patente para este dispositivo en 1794. A menudo se dice que Edward y James no sacaron la patente ellos mismos porque eran menores de edad en el momento, pero en realidad eran 23 y 21.

Poco se sabe de su motor diferente de la descripción un tanto confusa acompañando la patente, que fue otorgada en 1830. Su principal fundición fueron hechas en la fundición de Morley Park cerca de Heage, y pesaba 7 toneladas y generaron 35 caballos de fuerza a una cabeza de 96 pies de agua.

Stephen Glover, en su diccionario geográfico de Derbyshire, estaba entusiasmado con las perspectivas para el motor del disco, previendo su uso en todo tipo de aplicaciones domésticas como industriales, no sólo como una fuerza motriz, sino también como una bomba. Declaró que John Dakeyne también había encargado un motor de disco para conducir los fuelles de un órgano en residencia de la familia, Knabb House.

Frank Nixon en su libro "La Arqueología Industrial de Derbyshire" (1969), comentó que "la característica más llamativa de esta ingeniosa máquina es quizás la dificultad experimentada por quienes tratan de describirlo; los titulares & Stephen Glover sólo tuvo éxito en la producción de descripciones de incomprensibilidad monumental".

Un modelo más grande fue construido para desaguar minas de plomo en Alport cerca de Youlgreave y muchas versiones de vapor fueron construidas posteriormente por otras personas.

Davies y Taylor

Los primeros para desarrollar motores de vapor disco basados en el diseño de la Dakeynes fueron George Davies y Henry Taylor quien patentó su motor en 1836. Fue provista de válvulas para el control de la admisión del vapor y también difieren de la versión de la Dakeynes en que el eje del motor fue horizontal y la carcasa del motor gira alrededor del disco, al contrario de la original. Más patentes siguieron durante los próximos ocho años, presentando principalmente trabajando y mejorar el sellado del motor.

En 1836 Davies y Taylor concedió derechos de fabricación del motor a Fardon y Gossage, dueños de un Salinas. Al mismo tiempo Davies estaba trabajando en un remolcador de canal con un motor de disco conduciendo una rueda de paletas en la popa. De 1838 un motor 5 hp estaba en uso en las Salinas de salmuera de bombeo.

En 1839 Davies, Taylor, Fardon y Gossage transportan los derechos de fabricación del motor a la compañía Birmingham patente disco del motor. Como Superintendente de la compañía, Henry Davies fue responsable de todo el diseño y fabricación, mientras que Gossage fue director. En febrero de 1841 la Junta informó que 26 motores habían concluidos, más motores por un total de 260 caballos de fuerza estaban en progreso, y un total de 500 caballos estaban en orden. Se podrían hacer motores que van desde 5 hasta 30 caballos de fuerza y actualmente estaban haciendo motores para un vagón de tren. Un artículo en una revista francesa de 1841 informó que un motor de hp 12 había estado en uso durante seis meses como un motor de bobinado en la Hall mía Cala de Corbyn, Dudley, que podría levantar una carga de 1 tonelada 180 pies en 1 minuto. El costo de motores de disco desde £96 para una máquina de hp 8 a 300 libras para un modelo de 30 hp.

Ransomes de Ipswich (que más tarde se convirtieron en los bien conocidos ingenieros agrónomos, Ransomes y Sims) exhibió un motor de vapor portátil en el Royal Liverpool Mostrar en 1841, accionado por un motor de disco 5 hp BPDE.

Por 1840 un canal del barco, El experimento, propulsado por un motor de Davies, estaba siendo utilizado para hélice probando, y en 1842 Davies instalado un motor de disco y disco bomba en una barcaza de canal que demostró al drenaje ¹⁄₂ milla del canal Stourbridge. El mismo año, un motor de 5 hp se ajustó en uno de HMS De géiser pinnaces. Sin embargo, los ensayos en el Támesis y por los directores del canal Grand Junction lograron convencer el Almirantazgo o los dueños del canal.

Sin embargo hubo un interés creciente en el uso de energía de vapor en los canales, y el pequeño rayo de barcos canal favorecido mucho motores de disco. Davies vio su oportunidad y construido un remolcador canal casco de hierro con un motor BPDE hp 16 en 1843. Para minimizar el lavado dispone de cuatro hélices espaciados a lo largo de un eje de la longitud del barco y encerrado en un tubo por debajo de la línea de flotación. Había dos de estas unidades de propulsión al lado para un total de 8 hélices. Funcionó lo suficientemente bien como para convencer a los directores de la Birmingham y Liverpool cruce Canal ordenar seis remolcadores que podrían remolcar hasta 16 barcazas un día a una velocidad razonable. En uso, un tren de seis a ocho barcazas dejado Ellesmere Port y Wolverhampton cada día, llevando a un promedio de 100 toneladas. Desafortunadamente nadie había considerado cómo el tren barcaza estaba en tránsito a través de las esclusas del canal y aguas poco profundas. Cada tal obstrucción significó que el tren debía ser desacoplado y las barcazas individualmente maltrataron o remolcado por caballos a través de la obstrucción antes de que el tren fue vuelto a montar en el otro lado. Esto niega los beneficios de la tira y el tren y en 1845 directores del canal retirados los remolcadores del servicio.

En 1844 el BPDE se derrumbó. El equipo de taller, varios completó motores y cantidades de work in progress fueron ofrecidas a la venta. Durante los procedimientos judiciales en 1851 tras la quiebra de dos de los principales inversores de la BPDE, se decía que el motor del disco no había realizado un beneficio y que para han confiado en él como un activo realizable "absurda".

Bishopp

Un competidor de Davies y Taylor fue ex ingeniero locomotor George Daniell Bishopp, quien había Donkin & Co construir su primer motor en 1840, y una patente fue concedida en 1845. Los socios de Barnard William Farey y Bryan Donkin Jr. patentado mejoras en el diseño básico; Donkin había trabajado con Bishopp en su motor original, mientras que un empleado de Donkins Farey.

Motor de Bishopp se reunió con cierto escepticismo de la prensa cuando fue lanzado en el mercado. Pero Bishopp ha optado por volver al diseño original de la Dakeynes que tenía un yugo que tomó la mayoría de las fuerzas dinámicas y reduce la carga sobre los cojinetes y sellos. En caso de que hubiera alguna fuga, los sellos fueron ajustables. Además, Bishopp tenía sus motores producidos por compañías con reconocidas capacidades de ingeniería, en lugar de llevar a cabo su propia fabricación; así como Donkin, algunos de sus primeros motores fueron construido por Joseph Whitworth & Co de Manchester. Otra empresa de ingeniería con una muy buena reputación fue G. Rennie e hijo de Londres que estaban tan convencidos del potencial del motor que en 1849 emplearon Bishopp como su capataz de obras con responsabilidad específica para el motor del disco.

Por 1849 un número de Bishopp motores había sido vendido, y uno fue utilizado con gran éxito para ejecutar las imprentas de la Veces periódico, mientras que otro producido por G. Rennie y su hijo fue utilizada para alimentar la cañonera de hierro HMS Minx. El Veces motor había sido construida por Whitworth y había sido mostrado en la Gran exposición de 1851 donde funcionó suavemente y reservado e impresionó a todos los que lo vio.

En 1853, un motor de disco 13 pulgadas de diámetro fue adquirido a Rennie para propulsar un cañonero ruso 55 pies, que lo hizo a una velocidad de 7 nudos (a 13 km/h; 8,1 mph).

Al tiempo las ventajas del motor de disco fueron listadas en 1855 por Revista de la mecánica como:

• Era tanto como la mitad del peso de un motor de vapor convencional de potencia equivalente
• Tenía las ventajas de los motores de vapor rotativos sin sus inconvenientes
• Era más económico en términos de combustible: tanto como 18%
• Era capaz de RPM más altas sin necesidad de engranaje
• Se fue adaptado al uso de alta presión

Motores de disco finalmente cayeron en desuso debido a la competencia ofrecida por motores de vapor de alta velocidad modernos que eran pequeños y ligeros y podría ofrecer características tales como composición. Además, los motores convencionales no requieren la misma precisión como motores de disco y fugas de vapor no era un problema.

Contadores de agua

El medidor de disco oscilante que utiliza el mismo concepto y geometría como motor original de la Dakeynes es probablemente el más ampliamente utilizado medidor de flujo en el mundo, y se afirma que más de la mitad de los contadores de agua instalación en locales domésticos en los Estados Unidos y Europa son de este tipo. Utilizado desde hace 150 años, es esencialmente un motor de disco Dakeyne y probablemente fue desarrollado por Farey y Donkin quien mencionó un "medidor de fluido medida" en su motor de 1850 disco patente concedido en el año 1850. Por 1859 fueron siendo fabricadas por la empresa metro de búfalo de Buffalo, Nueva York.

Véase también

• Dakeyne motor de disco hidráulico

Enlaces externos

• Documento de patente de USPTO
• El León Romping - la historia del motor de disco Dakeyne
• Descripción del motor - la Universidad de Cornell(se necesita suscripción) y enlaces a tres ilustraciones, uno de la revista mecánica, 1833.
• artículo re: Len Meyer Baker Engineering Inc. contrato para el desarrollo del motor
• Animación 1 del motor de McMaster
• Animación 2. del motor de McMaster

Historia

• Wigfull, Phil. "El León de Romping: la historia del motor de disco Dakeyne".
• Inventores - el León retozando, Peakland patrimonio de la humanidad
• El motor hidráulico Dakeyne por Phil Wigfull en el Wayback Machine (archivados 01 de julio de 2007)
• Los hermanos Dakeyne. Thurston, "Historia del crecimiento de la locomotora de vapor"

Informes técnicos

• Ejército estadounidense completo informe de prueba y los resultados (PDF)
• Informe técnico de la NASA ID:20060056193
• Premio a la innovación cinética-BEI 2008 (PDF)

Otras Páginas

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