Motor RKM

La máquina de pistón rotativo ( en alemán : Rotationskolbenmaschine ( RKM ) ) es una propuesta (aún en desarrollo) de máquina . Puede utilizarse para transformar la presión en movimiento rotacional (un motor ) o viceversa: movimiento rotacional en presión ( bomba ). Aún está en desarrollo, pero tiene posibles aplicaciones en campos que requieren bombas de aceite, combustible o agua, así como bombas para fluidos no abrasivos cuando se requiere presión moderada o alta. Por ejemplo: sistemas hidráulicos, sistemas de transporte de fluidos y gases, prensas, inyección de combustible , riego, sistemas de calefacción, elevadores hidráulicos, motores de chorro de agua, motores hidráulicos y neumáticos, y bombas médicas. ^{[ 1 ]} El inventor de la máquina es Boris I. Schapiro , junto con los coinventores Lev B. Levitin y Naum Kruk .

Todas las versiones del RKM incorporan una cámara de trabajo formada por arcos circulares suavemente conjugados. El pistón, con forma adaptada a las paredes de la cámara, se desplaza de pared a pared, realizando así un movimiento rotatorio. El pistón cuenta con una abertura de forma adecuada provista de una estructura de engranajes, que acciona el eje de transmisión (o dos ejes de transmisión en algunos modelos).

El pistón, su abertura y la cámara de trabajo de los RKM representan, en sus secciones transversales, figuras multióvalos que, matemáticamente, pertenecen a la clase de figuras de igual anchura . Estos multióvalos son figuras no analíticas con una segunda derivada discontinua de la línea de contorno (la curvatura). Por lo tanto, en general, las trayectorias de sus centros de curvatura también son no analíticas y, dentro de la geometría de los RKM, deben tener puntos singulares.

En relación con el pistón, la trayectoria del eje de transmisión presenta vértices que corresponden a posiciones extremas del pistón con respecto a la cámara de trabajo. Estos vértices, que representan puntos singulares de la trayectoria del eje de transmisión, no pueden evitarse ni redondearse para garantizar el funcionamiento cinemático cerrado del engranaje.

La razón por la que hasta ahora la geometría de curvas de ancho constante no se había podido utilizar en la práctica en el diseño de engranajes es que ninguna estructura de engranajes convencional con el rodamiento regular de los engranajes permitiría el rodamiento exacto de las singularidades. Los RKM resuelven este problema introduciendo el sistema de engranajes inversamente conjugados , que posibilita trayectorias singulares de los ejes de los engranajes de rodamiento y, por lo tanto, permite la transferencia del momento angular durante el paso del pistón por sus posiciones de tope. ^{[ 2 ]}

En pocas palabras, el mecanismo de engranajes introduce correcciones en el movimiento del pistón, corrigiendo el eje de rotación a medida que abandona las posiciones de parada, para así crear un movimiento suave.

Las áreas potenciales de aplicación para los motores RKM incluyen: ^{[ 3 ]}

• Bombas: bombas de media presión, alta presión y prevacío para su uso en maquinaria eléctrica, refrigeradores, ascensores, montacargas, grúas, maquinaria de construcción de carreteras, automóviles, aeronaves y otras aplicaciones, incluidas las de sistemas domésticos de agua y calefacción, e investigación científica.
• Compresores: compresores de media y alta presión para una amplia gama de aplicaciones industriales y de consumo.
• Motores "fríos": motores hidráulicos y neumáticos para su uso en automóviles, aeronaves, naves espaciales y marítimas, y en otras aplicaciones en productos industriales y de consumo.
• Herramientas eléctricas: una nueva clase de herramientas eléctricas para taladrar, cortar y tratar superficies de materiales en diversos rangos (desde extragrandes hasta micrómetros).
• Motores de combustión interna y externa, incluidos los diésel, para todo tipo de vehículos de motor con ruedas o orugas (desde motocicletas hasta automóviles y camiones, pasando por exploradores de Marte), embarcaciones marítimas de todos los tamaños (desde barcos de recreo hasta superpetroleros), helicópteros y aeronaves de hélice (incluidas plataformas superligeras).
• Generadores de energía eléctrica para la agricultura y la industria, incluyendo la producción de petróleo y gas, la industria aeroespacial, grandes generadores estacionarios y para vehículos, generadores de emergencia compactos, etc.
• Fuentes de alimentación eléctrica compactas para ordenadores portátiles y otros dispositivos electrónicos, etc.

Un área donde las bombas RKM ofrecen un gran potencial es en el mercado de bombas. Las bombas RKM pueden ser tan eficientes, o incluso más, que las tecnologías de bombeo preferidas actualmente, a la vez que ofrecen ventajas generales en precio, tamaño, fiabilidad y eficiencia energética. ^{[ 4 ]}

A pesar de su aparente similitud geométrica, el RKM y el motor Wankel son bastante diferentes en su diseño. ^{[ 1 ]} Las principales similitudes entre ellos son la forma de la cámara de trabajo y el uso del movimiento rotatorio.

Sin embargo, existen muchas diferencias entre ambos. La cámara de trabajo del motor Wankel es móvil, mientras que la del RKM es fija. El eje de rotación del motor Wankel se mueve en círculo, mientras que el del RKM es fijo (en la versión de un solo eje de potencia, temporalmente con dos posiciones posibles). En el motor RKM, el encendido se produce en un hueco compacto, mientras que en el Wankel se produce en la propia cámara de trabajo. Los elementos de sellado del RKM están en contacto superficial con la cámara de trabajo y los pistones, a diferencia del contacto lineal del Wankel. Esto genera una serie de ventajas del motor RKM sobre el Wankel: ^{[ 4 ]}

1. Mayor facilidad de adaptación al combustible diésel.
2. Permite la postcombustión forzada de gases, algo que no es factible con la geometría Wankel.
3. Mayor durabilidad, menor consumo de combustible y mayor eficiencia.

Una aplicación que ambos podrían tener en común es la miniaturización. Se ha construido con éxito un motor Wankel en miniatura, ^{[ 5 ]} y es lógico pensar que se puede hacer lo mismo con un RKM. ^{[ 1 ]}

Aunque se desarrollaron en la década de 1960, hoy en día no existen motores RKM en funcionamiento que hayan sido probados.

• Motor rotativo sin pistones

• Vídeos de motores y compresores RKM
• MIT Technology Review (edición alemana), 7 de agosto de 2007, "Der Anti-Wankelmotor" (El motor anti-Wankel)
• Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung, 28 de octubre de 2007, "Und er dreht sich doch noch" (Y sin embargo, gira)
• Наука и Жизнь (Ciencia y vida), № 5 2008, "Овальные поршни, треугольные цилиндры" (Pistones ovalados, cilindros triangulares)
• ICSAT2008: Conferencia Internacional sobre Tecnologías Automotrices Sostenibles (véase el resumen de Schapiro)