La máquina de pistón rotativo ( en alemán : Rotationskolbenmaschine ( RKM ) ) es una forma de máquina propuesta (aún en desarrollo) . Se puede utilizar para transformar la presión en movimiento de rotación (un motor ) o a la inversa: movimiento de rotación en presión ( bomba ). Aún está en desarrollo, pero tiene posibles aplicaciones en campos que requieren bombas de petróleo, combustible o agua, así como bombas para fluidos no abrasivos cuando se requiere presión moderada o alta. Por ejemplo: hidráulica, sistemas de transporte de fluidos y gases, prensas, inyección de combustible, riego, sistemas de calefacción, elevadores hidráulicos, motores de chorro de agua, motores hidroneumáticos y bombas médicas. [1] El inventor de la máquina es Boris I. Schapiro, junto con los co-inventores Lev B. Levitin y Naum Kruk.
Todas las versiones del RKM incorporan una cámara de trabajo formada por arcos circulares suavemente conjugados. El pistón, moldeado para adaptarse a las paredes de la cámara, "salta" de una pared a otra, realizando así un movimiento giratorio. El pistón tiene una abertura con la forma adecuada equipada con una estructura de engranajes, que impulsa el eje de potencia (o dos ejes de potencia en algunos modelos).
El pistón, su orificio y la cámara de trabajo de los RKM representan, en sus secciones transversales, figuras multiovaladas que, matemáticamente, están relacionadas con la clase de figuras de igual anchura. Esos multióvalos son figuras no analíticas con una segunda derivada discontinua de la línea de contorno (la curvatura). Por lo tanto, en términos generales, las trayectorias de sus centros de curvatura tampoco son analíticas y, dentro de la geometría de los RKM, deben tener puntos singulares.
En relación con el pistón, la trayectoria del eje del eje de potencia tiene puntos de esquina, que corresponden a posiciones extremas del pistón en relación con la cámara de trabajo. Estas esquinas, que representan puntos singulares de la trayectoria del árbol de transmisión, no pueden evitarse ni redondearse para garantizar el funcionamiento cinemáticamente cerrado del engranaje.
La razón por la que hasta ahora la geometría de curvas de anchura constante no se podía aplicar en la práctica en el diseño de engranajes es que ninguna estructura de engranaje convencional con un rodamiento regular de los engranajes permitiría un rodamiento exacto de las singularidades. Los RKM resuelven este problema introduciendo el sistema de engranajes conjugados inversamente , que permite tener trayectorias singulares de los ejes de los engranajes rodantes y, así, permite la transferencia del momento angular durante el paso del pistón a través de sus posiciones de tope. . [2]
En palabras simples, el mecanismo de engranajes introduce correcciones en el movimiento del pistón, corrigiendo el eje de rotación cuando sale de las posiciones de parada, para crear un movimiento suave.
En teoría, no hay límite para el número de "lados" que puede tener una cámara de trabajo. Sin embargo, en la práctica, es probable que se utilicen configuraciones que incorporen no más de siete arcos.
Además, puede haber uno o dos ejes de potencia en la abertura en el centro del pistón.
Por supuesto, la configuración exacta de cada modelo depende de su uso. Por ejemplo, los motores de combustión interna incluirían válvulas de inyección y cámaras de postcombustión. Estos, sin embargo, no forman parte del concepto RKM.
Las posibles áreas de aplicación de los motores RKM incluyen: [3]
Un área donde los RKM ofrecen un gran potencial es el mercado de bombas. Las bombas RKM pueden ser tan eficientes o más que las tecnologías de bombas preferidas en la actualidad, al tiempo que ofrecen ventajas generales en precio, tamaño, confiabilidad y eficiencia energética. [4]
A pesar de su aparente similitud geométrica, el RKM y el motor Wankel tienen un diseño bastante diferente. [1] Las principales similitudes entre ellos son la forma de la cámara de trabajo y el uso del movimiento giratorio.
Sin embargo, existen muchas diferencias entre los dos. La cámara de trabajo del motor Wankel es móvil mientras que la cámara RKM es estacionaria. El eje de rotación del motor Wankel se mueve en círculo mientras que el del RKM está fijo (en la versión de un solo eje de potencia, temporalmente con dos posiciones posibles). En el motor RKM el encendido se realiza en un hueco compacto, mientras que en el Wankel se realiza 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 de línea del Wankel. Esto genera una serie de ventajas del motor RKM sobre el Wankel: [4]
Una aplicación que ambos pueden tener en común es la miniaturización. Se ha construido con éxito un motor Wankel en miniatura [5] y es lógico que se pueda hacer lo mismo con un RKM. [1]
Aunque se desarrolló en la década de 1960, hoy en día no se ha demostrado ningún motor RKM ejecutable.