Miércoles, 27 de Enero de 2021

NIKOLA TESLA PATENTE DE LOS EE. UU. 1,655,114 – APARATO PARA TRANSPORTE AÉREO

Patentado el 3 de enero de 1928.1,655,114

OFICINA DE PATENTES DE ESTADOS UNIDOS.


NIKOLA TESLA, DE NUEVA YORK, NY

APARATOS PARA EL TRANSPORTE AÉREO.

Solicitud presentada el 4 de octubre de 1927. Número de serie 223.915.

Esta solicitud es una continuación en parte de mi solicitud Número de serie 499,518, presentada el 9 de septiembre de 1921, y se realiza de conformidad con las reglas de la Oficina de Patentes, con el propósito de describir y reclamar aparatos que he inventado para llevar a la práctica el método allí descrito.

La invención consiste en un nuevo tipo de máquina voladora, denominada “helicóptero-avión”, que puede elevarse y bajarse verticalmente y accionarse horizontalmente por los mismos dispositivos propulsores y comprende: un motor primario de diseño mejorado y una hélice, ambos especialmente adaptados para el propósito, los medios para inclinar la máquina en el aire, las disposiciones para controlar su funcionamiento en cualquier posición, un tren de aterrizaje novedoso y otros detalles constructivos, todos los cuales se describirán en detalle a continuación.

La utilidad del avión como medio de transporte se reduce sustancialmente y su introducción comercial se ve enormemente obstaculizada debido a la incapacidad inherente del mecanismo para elevarse y descender fácilmente, lo cual es una consecuencia inevitable del hecho de que la fuerza de elevación requerida solo puede producirse. por un movimiento de traslación más o menos rápido de los planos o láminas. Esta indispensable alta velocidad, que pone en peligro la vida y la propiedad, hace necesario dotar la máquina de aparatos especiales y dotar de instalaciones adecuadas en los terminales de la ruta, todo lo cual conlleva numerosos inconvenientes y dificultades de gravedad.

Más recientemente, la atención profesional se ha centrado en el helicóptero, que carece de aviones como órganos de apoyo distintos y, presumiblemente, permite realizar satisfactoriamente tanto la propulsión vertical como la horizontal mediante la instrumentalidad de la hélice únicamente.

Las perspectivas de una máquina voladora de este tipo parecen atractivas al principio, principalmente porque hace posible el transporte de un gran peso con un gasto de energía relativamente pequeño. Esto se desprende directamente de las leyes fundamentales de la propulsión de fluidos, establecidas por WTM Rankine hace más de cincuenta años, según las cuales el empuje es igual a la suma integral de los productos de las masas y velocidades de las partículas de aire proyectadas; expresado simbólicamente,

T = Σ ( mv ).

Por otro lado, la energía cinética del aire puesto en movimiento es

E = Σ ( lmv 2 /2).

A partir de estas ecuaciones, es evidente que se puede obtener un gran empuje con una cantidad de energía comparativamente pequeña simplemente aumentando la masa agregada de las partículas y reduciendo sus velocidades. Pero la aparente gran ganancia así obtenida tiene poco valor en la aviación debido a que una alta velocidad de desplazamiento es generalmente un requisito esencial que no se puede cumplir excepto impulsando el aire a alta velocidad, y eso obviamente implica un empuje relativamente pequeño.

Otra cualidad comúnmente atribuida al helicóptero es su gran estabilidad, aparentemente una inferencia lógica a juzgar por la ubicación de los centros de gravedad y presión. Sin embargo, se encontrará que, contrariamente a esta opinión predominante, el dispositivo, mientras se mueve en cualquier dirección que no sea hacia arriba o hacia abajo, tiene un equilibrio que se altera fácilmente y, además, tiene una pronunciada tendencia a oscilar.

Para explicar estas y otras peculiaridades, suponga que el helicóptero se encuentra en el aire quieto a una cierta altura, el empuje axial T es igual al peso, y deje que el eje de la hélice se incline para formar un ángulo a con la horizontal. El cambio a la nueva posición tendrá un efecto doble: el empuje vertical se reducirá a

T v = T sen a .

y al mismo tiempo se producirá un empuje horizontal

T h = T cos a .

Bajo la acción de la fuerza de gravedad desequilibrada, la máquina ahora caerá a lo largo de una curva a un nivel por debajo y si la inclinación de la hélice y su velocidad de rotación permanecen inalteradas durante el descenso, las fuerzas T, T v y T h aumentará continuamente en proporción a la densidad del aire hasta que la componente vertical T v del empuje axial T sea igual a la atracción gravitacional. La extensión de la caída estará gobernada por la inclinación del eje de la hélice y para un ángulo dado será, teóricamente, el mismo sin importar a qué altitud ocurran los eventos. Para tener una idea de su magnitud, supongamos que las elevaciones de los estratos superior e inferior medidas desde el nivel del mar son 1 y2 , respectivamente, 1 y 2 las densidades de aire correspondientes y H = 26,700 pies la altura de la “atmósfera uniforme”, entonces, como consecuencia de la Ley de Boyle, la relación existirá

1 – 2 = H log 2 / 1

Eso es obvio

T / T v = T / T sen a = 1 / sen a debe ser igual a 2 / 1

para que la componente vertical del empuje axial en el estrato inferior sólo soporte el peso. Por lo tanto

H 1 – 2 = H log 1 / sen a

Tomando, en un caso especial, el ángulo a = 60 grados, entonces

1 / sen a = 1 / 0.866 = 1.1547, y

1 – 2 – 26,700xlog 1,1547 = 3,840 pies.

En realidad la caída será mucho mayor para la máquina, al llegar a la capa inferior con una alta velocidad con relación al medio, será empujada más abajo por la trayectoria curva y la energía cinética, en sentido vertical, la poseerá la masa en movimiento debe ser aniquilado antes de que la caída se detenga en un estrato de aire aún más denso. En este punto, el empuje hacia arriba será muy superior al tirón opuesto del peso y el aparato se elevará primero aumentando y luego disminuyendo la velocidad hasta una altura que puede aproximarse a la original. Desde allí volverá a caer y así sucesivamente, repitiéndose estas operaciones durante el vuelo hacia adelante, disminuyendo gradualmente en magnitud las excursiones de subida y bajada desde la línea horizontal principal. Después de un lapso de tiempo, determinado por numerosas influencias,estas desviaciones deberían volverse insignificantes y la trayectoria descrita casi rectilínea. Pero esto es casi imposible, como se puede demostrar fácilmente al señalar otra característica curiosa del helicóptero.

En lo que antecede, se suponía que el eje de la hélice se movía siempre paralelo a sí mismo, cuyo resultado podría lograrse mediante el uso de un alerón ajustable. A este respecto, cabe señalar, sin embargo, que tal dispositivo no actuará a la manera de un timón, entrando en pleno juego sólo a intervalos y realizando sus funciones de forma económica, sino que absorberá constantemente energía, lo que ocasionará un considerable desperdicio de energía. fuerza motriz y añadiendo otra a las muchas desventajas del helicóptero.

Dejemos ahora que la máquina posea un cierto grado de libertad, como será el caso normalmente, y observe en primer lugar que las propias palas de la hélice constituyen planos que desarrollan un empuje de reacción, siendo la presión sobre la pala delantera inferior mayor que el ejercido sobre el superior debido a la compresión del aire por el cuerpo de la máquina y al aumento de densidad en esa región. Este empuje tiende a disminuir el ángulo a, variará durante una revolución, siendo máxima en una posición cuando la línea de simetría de las dos palas de la hélice y la de vuelo estén en el mismo plano vertical y mínima cuando la primera esté perpendicular a la misma. Sin embargo, si la velocidad horizontal es grande, puede ser considerable y suficiente para vencer rápidamente la inercia y las resistencias giroscópicas con mayor facilidad ya que la pala superior opera con el mismo efecto. Además, esta acción intermitente participa de la cualidad regenerativa, la fuerza aumenta a medida que el ángulo disminuye hasta un máximo durante un= 45 grados, y también puede dar lugar a perturbadoras vibraciones resonantes en la estructura. A medida que su eje se inclina cada vez más, el esfuerzo de sostenimiento vertical de la hélice disminuye correspondientemente y la máquina caerá con una velocidad que aumenta rápidamente, que finalmente puede exceder la horizontal, cuando la reacción de las palas se dirige hacia arriba para aumentar la velocidad. ángulo de una y de ese modo hacer que la máquina se eleva más alto. Así, se establecerán oscilaciones periódicas, acompañadas de ascensos y descensos, que bien pueden magnificarse hasta el punto de provocar un vuelco completo y hundimiento a tierra.

Algunos expertos sostienen que el helicóptero, debido a su menor resistencia corporal, podría alcanzar una velocidad mayor que el avión. Ésta es una conclusión errónea, contraria a las leyes de propulsión. Hay que tener en cuenta que en el primer tipo, siendo la misma la fuerza motriz, se debe poner en movimiento una mayor masa de aire con una velocidad menor que en el segundo, por lo que debe ser inferior en velocidad. Pero incluso si el aire fuera propulsado en la dirección del eje del tornillo con la misma velocidad V en ambos, mientras que el avión se aproxima a lo mismo, el helicóptero nunca puede exceder la componente horizontal V cos a que, bajo teóricamente más En condiciones económicas de operación, solo sería de 0.7V, y esto sería cierto por mucho que se reduzca su resistencia.

Otro defecto muy grave de este tipo de máquina voladora, desde el punto de vista práctico, se encuentra en su incapacidad para sostenerse en el aire en caso de avería del motor, siendo el área proyectada de las palas de la hélice inadecuada para reducir la velocidad. de la caída lo suficiente para evitar el desastre, y esto es un impedimento casi fatal para su uso comercial.

De los hechos anteriores, que se ignoran en las publicaciones técnicas sobre el tema, se verá claramente que la solución exitosa del problema va en una dirección diferente.

En una solicitud de fecha par, mencionada anteriormente, he dado a conocer una invención que satisface la presente necesidad de una manera sencilla y, en pocas palabras, consiste en un método novedoso de transporte de cuerpos a través del aire según el cual se sube y baja la máquina. únicamente por la hélice y sostenido en vuelo lateral por aviones.

Mi presente aplicación se basa en nuevas y útiles características y combinaciones de aparatos que he ideado para llevar este método a la práctica.

Se obtendrá fácilmente un conocimiento completo de estas mejoras haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que

La Fig.1 ilustra la máquina en la posición de partida o de aterrizaje y

Fig. 2 en vuelo horizontal;

La figura 3 es una vista en planta del mismo con el plano superior parcialmente cortado y

Fig. 4 y Fig. 5 vistas en sección de detalles constructivos.

La estructura está compuesta por dos planos o láminas 1, 1 unidos rígidamente. Su longitud y distancia entre sí pueden ser tales que formen casi un cuadrado en aras de la pequeñez y la compacidad. Con el mismo objeto se omite la cola o, si se usa, es retráctil. Para elevar la máquina verticalmente es necesario un motor primario muy ligero y potente y, como es particularmente adecuado para el propósito, empleo, preferiblemente, una turbina descrita en mi patente estadounidense 1.061.206 del 6 de mayo de 1913, que no solo cumple estos requisitos sino que se presta especialmente al funcionamiento a temperaturas muy elevadas. Dos de estas turbinas, designadas 2, 2 junto con otras partes y accesorios de la central eléctrica, están atornilladas al bastidor, colocándose teniendo en cuenta los centros de gravedad y presión. Se proporcionan los medios de control habituales y, además de estos,cualquiera de los dispositivos estabilizadores conocidos puede estar incorporado en la máquina. En reposo, los planos son verticales, o casi, y también el eje que impulsa la hélice 3, que tiene una fuerza, tamaño y paso que le permitirán levantar todo el peso verticalmente y soportar con seguridad las tensiones. La potencia se transmite al eje desde las turbinas a través de engranajes que pueden ser del tipo de reducción única como se ilustra, las turbinas giran en la misma dirección y neutralizan el momento giroscópico del tornillo. Si, en lugar de una, se utilizan dos hélices, ya sea coaxialmente o dispuestas de otro modo, los motores deben girar en direcciones opuestas. Los asientos 4, 4, 4 para el operador y los pasajeros están suspendidos sobre muñones 5, 5 en los que pueden girar en un ángulo de aproximadamente 90 grados.se emplean resortes y cojines (no mostrados) para asegurar y limitar su movimiento a través de este ángulo. Los dispositivos ordinarios de control lateral y direccional 6, 6, 7, 7 y 8, 8 están provistos de conexiones mecánicas que permiten al aviador accionarlos con la mano o el pie desde su asiento en cualquier posición.

Dicho en pocas palabras, el funcionamiento es el siguiente: Al inicio, se enciende la potencia suficiente por medios adecuados, también al alcance, y la máquina se eleva verticalmente en el aire hasta la altura deseada cuando se inclina gradualmente mediante la manipulación del dispositivos elevadores y luego avanza cada vez más como un avión, siendo reemplazada la fuerza de sustentación de la hélice por la reacción vertical de las láminas a medida que disminuye el ángulo de inclinación y aumenta la velocidad horizontal. En el descenso se reduce la velocidad de avance y se vuelve a enderezar la máquina, actuando como un helicóptero con la hélice soportando toda la carga. La turbina utilizada es de gran ligereza y actividad excepcionalmente calificada para realizar trabajos para los que los actuales motores de aviación no son adecuados.Es capaz de soportar una sobrecarga extraordinariamente grande y funcionar a una velocidad excesiva, y durante el arranque, el aterrizaje y otras operaciones relativamente cortas, no solo se puede desarrollar fácilmente la potencia necesaria, sino que esto se puede lograr sin incurrir en una pérdida grave de eficiencia. Debido a su extrema simplicidad, el aparato motriz es muy confiable, pero si la energía se interrumpe accidentalmente, el aterrizaje aún puede efectuarse mediante volplaning. Para ello, además de las ruedas 9, 9 y 10, 10, se emplean las ruedas 11, 11, esta última montada en el extremo delantero debajo del plano inferior y de modo que cuando la máquina descansa sobre un nivel alrededor, el eje de la hélice tener la inclinación deseada que se considere mejor para elevarse a la manera de un avión. Tal “avión-helicóptero”, construido y operado como se describe,reúne las ventajas de ambos tipos y parece satisfacer bien los requisitos de una embarcación pequeña, compacta, muy rápida y segura para uso comercial.

Los requisitos de potencia anormal se cumplen suministrando más fluido de trabajo a los motores y haciéndolos funcionar más rápido, o haciéndolos funcionar aproximadamente a la misma velocidad y aumentando el empuje mediante el ajuste del paso de la hélice. Por simplicidad y un alcance mucho mayor es preferible recurrir al primer método, en cuyo caso el tornillo debe diseñarse para funcionar de la manera más económica en vuelo horizontal, ya que su eficiencia en la operación de arranque y aterrizaje es de importancia comparativamente pequeña. En lugar de una única hélice grande, como se describe, se pueden utilizar varias pequeñas, cuando las unidades de turbina pueden conectarse ventajosamente en etapas y prescindir del engranaje. El biplano parece ser particularmente adecuado para el propósito principal contemplado, pero la invención es igualmente aplicable a monoplanos y otros tipos.

Para asegurar los mejores resultados he encontrado indispensable apartarme, en algunos aspectos, del diseño habitual de mis turbinas e incorporar en ellas ciertas características constructivas y medios para variar la potencia desarrollada desde la mínima necesaria en vuelo horizontal hasta una cantidad excediendo con mucho su rendimiento nominal, como se requiera en las operaciones de ascenso y descenso, o rachas de velocidad, o en el combate de la furia de los elementos. Además, proporciono y coordino el generador de presión de fluido que suministra la energía primaria, los medios de propulsión y control, que para cualquier posición o condición de trabajo de la máquina, el empuje requerido se puede producir casi instantáneamente y ajustar con precisión.

La comprensión de estas mejoras se facilitará con referencia a la Fig. 4 y la Fig. 5. En la primera, las turbinas están destinadas a funcionar como motores rotativos, expandiendo los gases en el rotor, así como en la boquilla de entrada o puerto 12, el cuya profundidad se puede variar desplazando un bloque 13, que encaja libremente en un canal fresado de la carcasa, a través del medio de la palanca 14 controlada por el aviador. El orificio para el paso del fluido elástico es recto o ligeramente convergente, de modo que se obtiene una velocidad mucho menor que con una boquilla expansiva, lo que permite alcanzar fácilmente la mejor relación entre la velocidad periférica del rotor y la del fluido. . El rendimiento de un motor de este tipo a presión constante de suministro está, dentro de amplios límites,proporcional a la cantidad de medio de trabajo que pasa por el puerto de entrada y es practicable llevar, por intervalos de tiempo indefinidos, una sobrecarga excesivamente grande, con lo que me refiero a tres o incluso cuatro veces la normal. Siendo imperativas la resistencia y robustez excepcionales de los motores en vista de las tensiones centrífugas y la velocidad crítica, no es necesario aumentar su peso de manera apreciable como sería el caso en otras formas de motores primarios en los que, por regla general, el peso está en proporción casi directa al poder desarrollado. Para lograr mi propósito, proporciono aberturas de entrada y salida proporcionalmente más grandes. Por tanto, no se incurre en ninguna desventaja seria porque el viento y otras pérdidas están virtualmente ausentes y la mayor parte del esfuerzo giratorio se debe a las partes periféricas de los discos. Como se muestra en la figura,el bloque 13 está en la posición correspondiente al mínimo esfuerzo, siendo la sección del canal de entrada aproximadamente una quinta parte del total que se obtiene cuando se tira del bloque en su posición extrema indicada por la línea de puntos. Debido al aumento del coeficiente de contracción y contrapresión concomitante al ensanchamiento de la entrada, la misma debe ser de sección amplia.

La figura 5 muestra un medio diferente para lograr el mismo propósito. En este caso, los motores operan como verdaderas turbinas, el fluido de trabajo se expande completamente, o casi, a través de boquillas intercambiables divergentes como 15, que tienen una garganta de sección suficiente para el paso del fluido requerido durante el rendimiento máximo. La abertura de escape también se agranda correspondientemente, aunque no necesariamente en la medida indicada en la Figura 4. La potencia se varía por medio de una válvula de mariposa 16, como se usa en automóviles, ubicada en el conducto que suministra el aire y el combustible carburado a la presión del fluido. generador y conectado mecánicamente a la palanca de control 14. Este aparato tiene una capacidad adecuada a la demanda máxima, por lo que no quiero decir que sea necesariamente mucho mayor de lo requerido para los rendimientos normales,pero está diseñado simplemente para suministrar el fluido de trabajo o, en términos generales, la energía, siempre que se desee, a una velocidad muy superior a la normal. En la Figura 3, este aparato se indica esquemáticamente con 17, y puede ser cualquiera de varios tipos bien conocidos, que producen presión por combustión interna de un combustible adecuado o por encendido externo de una caldera de vapor. En el último caso, con presión constante, es mejor emplear la disposición que se muestra en la Figura 4, mientras que el plano ilustrado en la Figura 5 puede usarse con ventaja cuando se varían tanto la presión como la cantidad de fluido.producir presión por combustión interna de un combustible adecuado o por encendido externo de una caldera de vapor. En el último caso, con presión constante, es mejor emplear la disposición que se muestra en la Figura 4, mientras que el plano ilustrado en la Figura 5 puede usarse con ventaja cuando se varían tanto la presión como la cantidad de fluido.producir presión por combustión interna de un combustible adecuado o por encendido externo de una caldera de vapor. En el último caso, con presión constante, es mejor emplear la disposición que se muestra en la Figura 4, mientras que el plano ilustrado en la Figura 5 puede usarse con ventaja cuando se varían tanto la presión como la cantidad de fluido.

En funcionamiento para ascenso vertical, estando la máquina en la posición de la Figura 1, el aviador empujará la palanca 14 hacia adelante y suministrará suficiente energía primaria a los motores para levantar la máquina con la velocidad deseada. Cuando se alcanza la elevación del objetivo, los timones 7, 7 se manipulan para inclinar la máquina en un cierto ángulo, el aviador aplica simultáneamente más presión a la palanca y aumenta el suministro de fluido a los motores, aumentando así el empuje de la hélice en la dirección vertical para que para evitar que la máquina descienda. Continúa estas operaciones coordinando siempre el empuje desarrollado con los cambios de actitud de la máquina hasta que se alcanza un cierto ángulo de inclinación y la máquina se apoya principalmente en la reacción de los planos.En esta etapa comienza a reducir la presión sobre la palanca y el suministro de fluido de trabajo disminuyendo simultáneamente el ángulo de inclinación, logrando finalmente, mediante pasos insensibles, el vuelo horizontal.

Debe entenderse que el descenso y el aterrizaje, así como el ascenso a la manera de un verdadero avión, se pueden realizar como de costumbre. En tal caso, los motores funcionarán a su capacidad nominal normal. Sin embargo, cuando se hace necesaria una velocidad excesiva, el esfuerzo de los motores puede aumentarse instantáneamente y en gran medida simplemente manipulando el bloque 13 o la válvula 16 como se describe.

Siempre que se desee descender verticalmente, el aviador invertirá las operaciones aplicadas a un ascenso vertical sustancial, es decir, llevará la máquina gradualmente a la posición de arranque, aumentando al mismo tiempo el suministro de fluido a los motores y al componente vertical. del empuje de la hélice, mientras se reduce la horizontal. Finalmente, reducirá constantemente el suministro de fluido y el empuje vertical para descender al lugar de aterrizaje a una velocidad muy baja y segura.

En lo anterior he descrito una máquina voladora caracterizada por una serie de características constructivas y operativas novedosas y muy adecuada para satisfacer una necesidad urgente en el estado actual de la técnica. Las principales mejoras consisten en, en primer lugar, adaptar mi motor de turbina para una sobrecarga excesiva sin aumento apreciable de su peso, en segundo lugar, proporcionar grandes puertos de entrada variable y las correspondientes aberturas de escape, con el objeto de cumplir con los requisitos de potencia anormal en el arranque, aterrizaje y otros cortos operaciones, y aún conservando una alta eficiencia en vuelo horizontal; tercero, combinar con la turbina un generador de presión de fluido de capacidad adecuada con medios de control y, cuarto, incorporar estas y otras características en una estructura adecuada mejorada en varios detalles.Estos pueden ser muy variados y deseo que se entienda que no me limito a las disposiciones precisas ilustradas y descritas.

Reclamo como mi invento:

1. En un avión adaptado para propulsión vertical y horizontal y cambio de una a otra actitud, la combinación de medios para inclinar la máquina en el aire, un generador de presión de fluido de una capacidad varias veces mayor que la requerida normalmente en vuelo horizontal, un motor capaz de soportar sobrecargas adecuadas para soporte en todas las actitudes, y medios para controlar el suministro de fluido al motor de acuerdo con la inclinación de la máquina.

2. En un avión adaptado para propulsión vertical y horizontal y cambio de una a otra actitud, la combinación con medios para inclinar la máquina en el aire y un sistema que produzca un empuje aproximadamente paralelo al eje principal de la misma y que incluya una presión de fluido. generador que tenga una capacidad varias veces mayor que la requerida normalmente en vuelo horizontal, un motor capaz de soportar sobrecargas adecuadas para soporte en todas las altitudes, y medios para controlar el suministro de fluido al motor de acuerdo con la inclinación de la máquina.

3. En un avión adaptado para propulsión vertical y horizontal y cambio de una a otra actitud, la combinación de medios para inclinar la máquina en el aire, un generador de presión de fluido capaz de suministrar fluido a una velocidad varias veces mayor que la requerida para vuelo, motor primario que consiste en un rotor de discos espaciados en planos con aberturas centrales y una carcasa envolvente con orificios de entrada y salida de una sección mucho mayor que la requerida para rendimientos normales respectivamente en la periferia y centro del mismo, y medios para controlar la suministro del fluido al motor de acuerdo con la inclinación de la máquina.

4. En un avión adaptado para propulsión vertical y horizontal y cambio de una a otra actitud, la combinación de medios para inclinar la máquina en el aire, un sistema productor de empuje que tiene sus principales elementos productores de energía diseñados para carga normal en vuelo horizontal pero capaz de soportar sobrecargas adecuadas para el apoyo del avión en todas las actitudes, y medios para controlar la energía producida en dicho sistema de acuerdo con la inclinación de la máquina.

5. En una máquina voladora del tipo descrito en combinación con los medios para el control vertical y lateral de dos bases de ruedas en ángulo recto entre sí, como se indica.

6. En una máquina voladora del tipo descrito en combinación con medios para el control vertical y lateral de dos bases de ruedas en ángulo recto entre sí y que tengan una o más ruedas comunes a ambas.

En testimonio de lo cual pongo mi firma.

NIKOLA TESLA.

Nikola Tesla Patente de los Estados Unidos 1.655.114 - Aparato para transporte aéreo - Imagen 1

NIKOLA TESLA PATENTE DE EE. UU. 416,194 – MOTOR ELÉCTRICO

U NIDAS S STADOS P atent O FICINA.


NIKOLA TESLA, DE NUEVA YORK, NY, CEDENTE DE LA EMPRESA ELÉCTRICA TESLA, DEL MISMO LUGAR.

MOTOR ELÉCTRICO.


ESPECIFICACIÓN que forma parte de la Patente de Cartas N ° 416.194, de fecha 3 de diciembre de 1889.

Solicitud presentada el 20 de mayo de 1889. Número de serie 311.418. (Sin modelo.)


A todos los que corresponda:

Que se sepa que yo, N IKOLA T ESLA , un súbdito del Emperador de Austria, de Smiljan, Lika, país fronterizo de Austria-Hungría, que reside en Nueva York, en el condado y el estado de Nueva York, he inventado ciertos nuevos y Mejoras útiles en motores electromagnéticos, de las cuales la siguiente es una especificación, teniendo como referencia los dibujos adjuntos.

Esta invención se refiere a los motores electromagnéticos de corriente alterna inventados por mí, en los que un desplazamiento o rotación progresiva de los polos o puntos de máximo efecto magnético se produce por la acción de las corrientes alternas. Estos motores los he construido de muchas formas. Como ejemplos, he construido motores con dos o más circuitos energizantes, que conecté con los circuitos correspondientes de un generador para que el motor se energice mediante corrientes alternas que difieren principalmente en la fase. También he construido motores con circuitos energizantes independientes de diferente carácter eléctrico o autoinducción, a través de los cuales he hecho pasar una corriente alterna cuyas fases estaban artificialmente distorsionadas por el mayor efecto retardador de un circuito sobre otro.También he construido otras formas de motor que funcionan mediante retardo magnético o eléctrico, que no es necesario describir aquí en detalle, aunque mi presente invención es aplicable a los mismos. En tales motores utilizo una armadura enrollada con una bobina o bobinas, que a veces está conectada con el circuito externo y otras veces se cierra sobre sí misma, y ​​para ambas formas se aplica la presente invención. En estos motores, la energía total suministrada para efectuar su funcionamiento es igual a la suma de las energías gastadas en el inducido y el campo. Sin embargo, la potencia desarrollada es proporcional al producto de estas cantidades. Este producto será mayor cuando estas cantidades sean iguales;por lo tanto, al construir un motor, determino la masa del inducido y los núcleos de campo y los devanados de ambos y adapto los dos para igualar lo más cerca posible las cantidades magnéticas de ambos. En motores que tienen bobinas de inducido cerradas esto sólo es posible aproximadamente, ya que la energía manifestada en el inducido es el resultado de la acción inductiva del otro elemento; pero en motores en los que las bobinas de inducido y de campo están conectadas con el circuito externo, el resultado puede obtenerse mucho más perfectamente.pero en motores en los que las bobinas de inducido y de campo están conectadas con el circuito externo, el resultado puede obtenerse mucho más perfectamente.pero en motores en los que las bobinas de inducido y de campo están conectadas con el circuito externo, el resultado puede obtenerse mucho más perfectamente.

En una explicación más detallada de mi objeto, supongamos que la energía representada en el magnetismo en el campo de un motor dado es noventa y la del inducido diez. La suma de estas cantidades, que representa la energía total gastada en accionar el motor, es cien; pero, suponiendo que el motor esté construido de manera que la energía en el campo esté representada por cincuenta y que en el inducido por cincuenta, la suma sea todavía cien; pero mientras que en el primer caso el producto es novecientos, en el segundo es dos mil quinientos, y como la energía desarrollada es proporcional a estos productos, está claro que esos motores son los más eficientes, en igualdad de condiciones, en que las energías magnéticas desarrolladas en la armadura y el campo son iguales.Estos resultados los obtengo usando la misma cantidad de cobre o amperios vueltas en ambos elementos cuando los núcleos de ambos son iguales, o aproximadamente, y la misma corriente energiza a ambos; o en los casos en que las corrientes en un elemento son inducidas a las del otro, utilizo en las bobinas inducidas un exceso de cobre sobre el del elemento primario o conductor.

Si bien no conozco ninguna forma de ilustrar esta invención mediante un dibujo que cumpla los requisitos formales de una solicitud de patente, he adjuntado por conveniencia una figura convencional de un motor como el que empleo. Sin embargo, diría que creo que con el problema que tiene ante él y que he expuesto aquí y la solución que he propuesto, cualquier experto en la materia podrá realizar y aplicar esta invención sin dificultad.

En términos generales, si la masa de los núcleos de la armadura y el campo son iguales, la cantidad de cobre o amperios vueltas de las bobinas energizadoras en ambos también debería ser igual; pero estas condiciones se modificarán de manera bien entendida en diferentes formas de máquina. Se entenderá que estos resultados son más ventajosos cuando existen en las condiciones presentadas cuando el motor está funcionando con su carga normal, y al llevar a cabo la invención este hecho debe tenerse en cuenta.

Refiriéndose al dibujo, A es el campo magnético, B la armadura, C las bobinas de campo y D las bobinas de la armadura del motor.

Los motores descritos en esta solicitud, excepto en lo que respecta a las características específicamente señaladas en las reivindicaciones, se describen y reivindican en patentes anteriores otorgadas a mí y solicitudes presentadas por mí, y no se reivindican aquí.

Lo que digo es

1. Un motor electromagnético que tiene imanes de campo y de armadura de igual fuerza o cantidad magnética cuando es energizado por una corriente dada, como se establece.

2. En un motor de corriente alterna, la combinación, con núcleos de inducido y de campo de igual masa, de bobinas energizadoras que contienen cantidades iguales de cobre, como se establece en este documento.

NIKOLA TESLA.Testigos:

R OBT . F. G AYLORD ,

F RANGO E. H ARTLEY .

Nikola Tesla Patente de EE. UU. 416,194 - Motor eléctrico - Imagen 1

NIKOLA TESLA PATENTE DE EE. UU. 517,900 – MOTOR DE VAPOR

U NIDAS S STADOS P atent O FICINA.


NIKOLA TESLA, DE NUEVA YORK, NY

MÁQUINA DE VAPOR.


ESPECIFICACIÓN que forma parte de la Patente de Cartas N ° 517.900, de fecha 10 de abril de 1894.

Solicitud presentada el 29 de diciembre de 1893. Número de serie 495.079. (Sin modelo.)


A todos los que corresponda:

Que se sepa que yo, N IKOLA T ESLA , ciudadano de los Estados Unidos, que reside en Nueva York, en el condado y en el estado de Nueva York, he inventado ciertas mejoras nuevas y útiles en motores de vapor, de las cuales la siguiente es una especificación, teniendo como referencia los dibujos que acompañan y forman parte de la misma.

Hasta ahora, los motores, operados por la aplicación de una fuerza como la tensión elástica del vapor o un gas a presión, han sido provistos de un volante, o algún sistema rotatorio equivalente en su efecto y que posee una inercia mecánica relativamente grande, que fue confiado para mantener una velocidad uniforme. Sin embargo, he producido un motor que sin tales accesorios produce, bajo variaciones muy amplias de presión, carga y otras causas perturbadoras, un movimiento oscilante de período constante, y lo he mostrado y descrito en una solicitud presentada el 19 de agosto de 1893. , Número de serie 483,563. Es necesaria una descripción del principio de construcción y modo de funcionamiento de este dispositivo para comprender mi presente invención.Cuando un resorte que posee una inercia sensible se pone bajo tensión al estirarlo y luego liberarlo, realizará vibraciones que son isócronas y, en cuanto al período, dependen principalmente de la rigidez del resorte y su propia inercia o la del movimiento. sistema del que forma parte inmediata. Se sabe que esto es cierto en todos los casos en los que la fuerza que tiende a llevar el resorte o el sistema móvil a una posición determinada es proporcional al desplazamiento. Al utilizar este principio con el propósito de producir un movimiento alternativo de un período constante, empleo la energía del vapor o gas bajo presión, actuando a través del mecanismo adecuado, para mantener en oscilación un pistón y conectar con o hacer actuar sobre dicho pistón un resorte, preferiblemente, un resorte neumático,en condiciones tales que regulen automáticamente el período de la vibración, de modo que los impulsos alternos del pistón impulsado por fuerza y ​​las vibraciones naturales del resorte siempre correspondan en dirección y coincidan en el tiempo. En tal aparato es esencial que la inercia del sistema de movimiento y la rigidez del resorte deben tener ciertas relaciones definidas, es obvio que la cantidad practicable de trabajo realizado por el motor, cuando esto implica la superación de la inercia es una limitación. a la aplicabilidad del motor. Por lo tanto, propongo, con el fin de asegurar todas las ventajas de las prestaciones de las que es capaz esta forma de motor, utilizarlo como medio para controlar la admisión y el escape de vapor o gas a presión en otros motores en general,pero más especialmente aquellas formas de motor en las que el pistón puede alternar libremente, o en otras palabras, no está conectado con un volante u otro dispositivo similar para regular o controlar su velocidad.

Los dibujos adjuntos ilustran dispositivos por medio de los cuales se puede llevar a cabo la invención, siendo la Figura 1 una sección vertical central de un motor que incorpora mi invención, y la Figura 2 una vista similar de una modificación del mismo.

Con referencia a la figura 1, A designa un cilindro que contiene un pistón alternativo B asegurado a un vástago C que se extiende a través de una o ambas culatas.

DD ‘ son conductos de vapor que se comunican con el cilindro en o cerca de sus extremos y E es la cámara de escape o pasaje ubicado entre los puertos de vapor. El pistón B está provisto de los pasos habituales FF ‘ que, mediante los movimientos del pistón, se ponen alternativamente en comunicación con la lumbrera de escape.

G designa una válvula de corredera que, en reciprocidad, admite el vapor o el gas por el que se acciona el motor, desde la tubería G ‘a través de los conductos DD ‘ hasta los extremos del cilindro.

Se puede considerar que las partes así descritas ejemplifican cualquier cilindro, pistón y válvula de corredera con los puertos adecuados controlados por el mismo, pero la válvula de corredera en lugar de depender de su movimiento sobre el pistón B está conectada de cualquier manera para que sea recíproca por el vástago de un motor pequeño de período constante, construido sustancialmente de la siguiente manera: – a es el cilindro en el que trabaja el pistón b . Un tubo de entrada c pasa a través del lateral del cilindro en la parte media del mismo. El cilindro sale a través de las lumbreras dd hacia una cámara d ‘ provista de una abertura d ‘ ‘ . El pistón b está provisto de dos ranuras circunferencialese , f que se comunican a través de las aberturas g del mismo con las cámaras de los cilindros en lados opuestos del pistón. La construcción especial de este dispositivo puede variar considerablemente, pero es deseable que todas las lumbreras, y más particularmente, las lumbreras de escape sean más grandes de lo que se hace habitualmente, de modo que no haya fuerza debida a la acción del vapor o aire comprimido en las cámaras tenderán a retardar o acelerar el movimiento del pistón en cualquier dirección. El pistón b está asegurado a un vástago h que se extiende a través de las culatas de cilindros, el extremo inferior lleva la válvula de corredera descrita anteriormente y el extremo superior tiene asegurado un émbolo j en un cilindro ifija al cilindro de una y de acuerdo con ella. El cilindro i no tiene orificios de ningún tipo y es hermético, excepto que pueden producirse fugas alrededor del vástago del pistón, lo que no requiere un ajuste muy ajustado y constituye una forma ordinaria de resorte neumático.

Si se admite vapor o un gas a presión a través de la lumbrera c a cualquier lado del pistón b , este último, como se entenderá, puede mantenerse en reciprocidad y es libre de moverse, en el sentido de que su movimiento en cualquiera de los dos dirección cesa sólo cuando la fuerza que tiende a impulsarlo y el momento que ha adquirido son contrarrestados por la presión creciente del vapor en el extremo del cilindro hacia el que se mueve, y como en su movimiento, el pistón se ha cerrado en un En un punto dado, la presión que lo impulsó y estableció la presión que tiende a devolverlo, luego se impulsa en la dirección opuesta, y esta acción se continúa mientras se aplique la presión requerida. Los movimientos del pistón comprimen y enrarecen el aire en el cilindro.i en extremos opuestos del mismo alternativamente, y esto da como resultado el calentamiento del cilindro. Pero dado que una variación de la temperatura del aire en la cámara afectaría la rigidez del resorte neumático, mantengo la temperatura uniforme rodeando el cilindro i con una camisa a ‘ que está abierta al aire y llena de agua.

En un motor como el que se acaba de describir, la presión normal producirá una carrera de determinada longitud, que puede aumentarse o disminuirse de acuerdo con el aumento de presión por encima o la reducción de presión por debajo de lo normal y se tiene en cuenta al construir el motor. para una variación en la longitud de la carrera. La tasa o período de movimiento alternativo del pistón, sin embargo, no depende más de la presión aplicada para impulsarlo, de lo que sería el período de oscilación de un péndulo mantenido permanentemente en vibración, sobre la fuerza que periódicamente lo impulsa, el efecto de las variaciones en dicha fuerza son simplemente para producir variaciones correspondientes en la longitud de carrera o amplitud de vibración, respectivamente.El período está determinado principalmente por la rigidez del resorte neumático y la inercia del sistema en movimiento y, por lo tanto, puedo asegurar cualquier período de oscilación dentro de límites muy amplios al proporcionar adecuadamente estos factores, como al variar las dimensiones de la cámara de aire que puede ser equivalente a variar la rigidez del resorte, o ajustando el peso de las partes móviles. Esto último se logra fácilmente al prever la unión al vástago del pistón de uno o más pesos.Esto último se logra fácilmente al prever la unión al vástago del pistón de uno o más pesos.Esto último se logra fácilmente al prever la unión al vástago del pistón de uno o más pesos.h ‘ . Dado que el único trabajo que tiene que realizar el motor pequeño es el movimiento alternativo de la válvula unida al vástago del pistón, su carga es sustancialmente uniforme y su período debido a su construcción será constante. Cualquiera que sea la carga en el motor principal, por lo tanto, el vapor es admitido en el cilindro a intervalos definidos, y así se supera cualquier tendencia a un cambio del período de vibración en el motor principal.

El control del motor principal por el motor de período constante puede efectuarse de otra manera, de la cual la Fig. 2 servirá como ilustración. En este caso, el pistón del motor de control constituye la válvula de corredera del motor principal, de modo que este último puede considerarse accionado por el escape del primero. En la figura he mostrado dos cilindros AA ‘ colocados uno al lado del otro con un pistón B y B ‘ en cada uno. El cilindro del motor de control está formado por o en la carcasa intermedia a los dos cilindros principales, pero en todos los demás aspectos esenciales, la construcción y el modo de funcionamiento del motor de control permanece como se describe en relación con la Fig. 1. Sin embargo, los puertos de escape dd , constituyen los puertos de entrada de los cilindros AA ‘y el escape de este último se efectúa a través de las lumbreras m , m controladas por los pistones B y B ‘ respectivamente. El puerto de entrada para la admisión del vapor al motor de control es similar al de la Fig. 1 y está indicado por el círculo de puntos en el centro del pistón b .

Un motor del tipo descrito posee muchas e importantes ventajas. Se asegura una regulación y uniformidad de acción mucho más perfectas, mientras que el motor es simple y su peso para una capacidad dada se reduce considerablemente. El movimiento alternativo del pistón puede convertirse, mediante los mecanismos ordinarios, en un movimiento giratorio o puede utilizarse y aplicarse de cualquier otra manera deseada, ya sea directa o indirectamente.

En otra aplicación de fecha par adjunta, he mostrado y descrito dos motores alternativos combinados de tal manera que el movimiento u operación de uno depende y es controlado por el otro. En el presente caso, sin embargo, el motor de control no está diseñado ni adaptado para realizar otro trabajo que la regulación del período del otro, y además es un motor de carácter definido que tiene la capacidad de un movimiento oscilante de período constante.

Lo que digo es

1. La combinación con el cilindro y pistón alternativo y válvula de control de un motor adaptado para ser operado por vapor o un gas a presión de un motor controlado independientemente de período constante operando dicha válvula, como se describe.

2. La combinación de un cilindro de motor, un pistón adaptado para alternar en el mismo, una válvula de corredera para controlar la admisión de vapor a dicho cilindro, y un motor controlado independientemente de período constante conectado operativamente con dicha válvula.

3. La combinación con el cilindro, pistón y mecanismo de válvulas de un motor principal o en funcionamiento, de un motor de control independiente que comprende un cilindro, un pistón conectado con el mecanismo de válvulas del motor principal y un resorte que actúa sobre dicho pistón y controla el período de su reciprocidad, según lo establecido.

4. La combinación con un cilindro y un pistón adaptados para ser alternativos por vapor o un gas a presión de un cilindro y un émbolo en el mismo alternativo por el pistón y que constituye con su cilindro un resorte neumático y una camisa o receptáculo abierto alrededor de dicho cilindro y que contiene agua para preservar la temperatura del uniforme de resorte neumático, como se establece.

5. La combinación con un cilindro, un pistón alternativo y un mecanismo de válvula para controlar la admisión y escape del vapor o gas a presión, de un cilindro, un pistón conectado y que opera dicho mecanismo de válvula, y un resorte neumático que vibra por el pistón. , estando el resorte y el pistón relacionados sustancialmente de la manera descrita para producir un movimiento alternativo de período constante.

NIKOLA TESLA.Testigos:

A RTHUR H. S MITH ,

E RNEST H OPKINSON .

Nikola Tesla Patente de EE. UU. 517,900 - Motor de vapor - Imagen 1

NIKOLA TESLA PATENTE DE EE. UU. 396,121 – MOTOR TERMOMAGNÉTICO

U NIDAS S STADOS P atent O FICINA.


NIKOLA TESLA, DE SMILJAN, LIKA, AUSTRIA-HUNGRÍA.

MOTOR TERMO-MAGNÉTICO.


ESPECIFICACIÓN que forma parte de la Patente de Cartas N ° 396.121, de 15 de enero de 1889

Solicitud presentada el 30 de marzo de 1886. Número de serie 197.115. (Sin modelo.)


A todos los que corresponda:

Que se sepa que yo, N IKOLA T ESLA , de Smiljan, Lika, país fronterizo de Austria-Hungría, he inventado una mejora en los motores termo-magnéticos, de los cuales la siguiente es una especificación.

Es bien sabido que el calor aplicado a un cuerpo magnetizado disminuirá el magnetismo, y si la temperatura se eleva lo suficiente, el magnetismo se neutralizará o destruirá.

En mi presente invención, obtengo energía mecánica mediante una acción recíproca que resulta de las operaciones conjuntas de calor, magnetismo y un resorte o peso u otra fuerza, es decir, someto un cuerpo magnetizado por inducción o de otro modo a la acción del calor. hasta que el magnetismo esté lo suficientemente neutralizado para permitir que un peso o resorte dé movimiento al cuerpo y disminuya la acción del calor, de modo que el magnetismo pueda ser restaurado suficientemente para mover el cuerpo en la dirección opuesta, y nuevamente someterlo a la desmagnetización del calor.

Al llevar a cabo mi invención, puedo hacer uso de un electroimán o un imán permanente, y preferiblemente dirijo el calor contra un cuerpo que está magnetizado por inducción, en lugar de directamente contra un imán permanente, evitando así la pérdida de magnetismo que puede resultar en el imán permanente por la acción del calor. También preveo la disminución del volumen del calor o la interceptación del mismo durante la parte del movimiento alternativo en el que tiene lugar la acción de enfriamiento.

En los dibujos he representado mediante diagramas algunas de las numerosas disposiciones que pueden utilizarse para llevar a cabo mi invención. En todas estas figuras, los polos magnéticos están marcados con NS, la armadura A, el mechero Bunsen u otra fuente de calor H, el eje de movimiento M, y el resorte o su equivalente, es decir, un peso, está marcado W.

En la Figura 1, el imán permanente N está conectado con un marco, F, que soporta el eje M, del cual cuelga el brazo P, y en el extremo inferior del cual se apoya la armadura A. Los topes 2 y 3 limitan la extensión del movimiento, y el resorte W tiende a alejar el inducido A del imán N. Ahora debe entenderse que el magnetismo de N es suficiente para vencer el resorte W y atraer al inducido A hacia el imán N. El calor que actúa sobre la armadura A neutraliza su magnetismo inducido lo suficiente como para que el resorte W aleje la armadura A del imán N y también del calor en H. La armadura ahora se enfría y la atracción del imán N vence el resorte W y lleva de nuevo el inducido A por encima del quemador H, de modo que el mismo se vuelve a calentar y se repiten las operaciones.Los movimientos alternativos así obtenidos se emplean como fuente de energía mecánica de cualquier manera deseada. Normalmente se utilizará una biela a una manivela sobre un eje de volante, como se indica en la figura 10; pero no me limito a este respecto.

La figura 2 representa las mismas partes que se describieron anteriormente; pero se ilustra un electroimán en lugar de un imán permanente. Las operaciones, sin embargo, son las mismas.

En la Fig. 3 he mostrado las mismas partes que en las Figs. 1 y 2, solo que están dispuestos de manera diferente. La armadura A, en lugar de balancearse, está estacionaria y sujeta por un brazo, P ‘, y el núcleo NS del electroimán se hace oscilar dentro de la hélice Q, dicho núcleo está suspendido por el brazo P del pivote M. Un escudo, R, está conectado con el núcleo magnético y se balancea con él, por lo que que después de que el calor ha desmagnetizado la armadura A hasta tal punto que el resorte W aleja el núcleo NS de la armadura A, la pantalla R se interpone entre la llama H y la armadura A, interceptando así la acción del calor y permitiendo que la armadura se enfriar, de modo que el magnetismo, de nuevo preponderante, provoca el movimiento del núcleo NS hacia el inducido A y la retirada del blindaje R por encima de la llama, de modo que el calor actúa nuevamente para disminuir o neutralizar el magnetismo. Puede obtenerse un movimiento giratorio o de otro tipo a partir de este movimiento alternativo.

La figura 4 corresponde en todos los aspectos a la figura 3, excepto que un imán de herradura permanente, NS, está representado en el lugar del electroimán en dicha figura 3.

En la Fig. 5 he mostrado una hélice, Q, con una armadura adaptada para oscilar hacia o desde la hélice. En este caso, puede haber un núcleo de hierro dulce en la hélice, o la armadura puede asumir la forma de un núcleo de solenoide, no habiendo un núcleo permanente dentro de la hélice.

La figura 6 es una vista desde un extremo y la figura 7 una vista en planta, que ilustra mi mejora aplicada a un inducido oscilante, A, y un imán permanente estacionario, N S. En este caso, aplico el calor a un inducido o retenedor auxiliar. , T, que está adyacente y preferiblemente en contacto directo con el imán. Esta armadura T, en forma de placa de chapa de hierro, se extiende a través de un polo al otro y es de sección suficiente para formar prácticamente un guardián para el imán, de modo que cuando esta armadura T se enfría casi todas las líneas de la fuerza pasa sobre el mismo y se exhibe muy poco magnetismo libre. Entonces, el inducido A, que se balancea libremente sobre los pivotes M delante de los polos NS, es muy poco atraído y el resorte stira de la misma de los postes a la posición indicada en los dibujos. El calor se dirige sobre la placa de hierro T a cierta distancia del imán, para permitir que el imán se mantenga relativamente frío. Este calor se aplica por debajo de la placa por medio de los quemadores H, y hay una conexión desde el inducido A o su pivote al grifo de gas 6 u otro dispositivo para regular el calor. El calor que actúa sobre la parte media de la placa T, la conductividad magnética de la parte calentada disminuye o se destruye, y un gran número de líneas de fuerza se desvían sobre la armadura A, que ahora es poderosamente atraída y alineada. o casi así, con los polos N S. Al hacerlo, el grifo 6 está casi cerrado y la placa T se enfría, las líneas de fuerza se desvían nuevamente sobre el mismo,la atracción ejercida sobre el inducido A disminuye, y el resorte W tira del mismo alejándolo del imán a la posición mostrada por líneas completas, y las operaciones se repiten. La disposición que se muestra en la Fig. 6 tiene las ventajas de que el imán y la armadura se mantienen fríos y la fuerza del imán permanente se conserva mejor, ya que el circuito magnético está constantemente cerrado.

En la vista en planta, Fig. 8, he mostrado un imán permanente y una placa de retención, T, similares a los de las Figs. 6 y 7, con los quemadores H para el gas debajo de los mismos; pero el inducido gira en un extremo hacia un polo del imán y el otro extremo gira hacia y desde el otro polo del imán. El resorte W actúa contra un brazo de palanca que se proyecta desde el inducido, y el suministro de calor tiene que ser cortado parcialmente por una conexión al inducido oscilante, a fin de disminuir el calor que actúa sobre la placa de retención cuando el inducido A ha sido atraído.

La figura 9 es similar a la figura 8, excepto que no se hace uso del protector T y el propio inducido entra y sale del rango de la intensa acción del calor del quemador H.

La figura 10 es un diagrama similar a la figura 1, excepto que en lugar de usar un resorte y topes, el inducido se muestra conectado por un enlace, 12, a la manivela 13 de un volante, de modo que el volante girará tan rápidamente como la armadura se pueda calentar y enfriar en la medida necesaria. Además, se puede utilizar un resorte, como en la Fig.1.

En la figura 11, las dos armaduras AA están conectadas por un enlace, de modo que una se calentará mientras que la otra se enfría, y la atracción ejercida para mover la armadura enfriada se aprovecha para extraer la armadura calentada en lugar de usar un resorte.

He mostrado en los dibujos varias formas de realizar mi invento; pero dicha invención no está limitada por ninguna forma, disposición o construcción particular de dispositivos.

Reclamo como mi invención

1. La combinación, con un cuerpo oscilante bajo la influencia del magnetismo, de un quemador u otra fuente de calor que actúa para variar el magnetismo, y un resorte u otro poder para mover el cuerpo oscilante en la dirección opuesta a la acción del magnetismo. , sustancialmente como se establece.

2. La combinación, con dos o más armaduras conectadas entre sí, de imanes para influir en dichas armaduras y quemadores u otras fuentes de calor para variar la acción magnética y hacer que las armaduras se muevan, sustancialmente como se establece.

Firmado por mí el día 29 de marzo de 1886.

NIKOLA TESLA.Testigos:

G EO . T. P INCKNEY ,

W ALLACE L. S ERRELL .‹›

Nikola Tesla Patente de EE. UU. 396,121 - Motor termo-magnético - Imagen 1

NIKOLA TESLA PATENTE DE EE. UU. 611,719 – CONTROLADOR DE CIRCUITO ELÉCTRICO

U NIDAS S STADOS P atent O FICINA.


NIKOLA TESLA, DE NUEVA YORK, NY

CONTROLADOR DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS.


ESPECIFICACIÓN que forma parte de la Patente de Cartas N ° 611.719, de fecha 4 de octubre de 1898.

Solicitud presentada el 10 de diciembre de 1897. Número de serie 661.403. (Sin modelo.)


A todos los que corresponda:

Que se sepa que yo, N IKOLA T ESLA , que reside en Nueva York, en el condado y en el estado de Nueva York, he inventado ciertas mejoras nuevas y útiles en los controladores de circuitos eléctricos, de las cuales la siguiente es una especificación, teniendo como referencia los dibujos que acompañan y forman parte del mismo.

Para asegurar un funcionamiento más eficiente de los controladores de circuito, particularmente en su uso en conexión con mi sistema de conversión de energía eléctrica por medio de descargas de condensador, he ideado ciertas formas novedosas de tales aparatos, que comprenden como elementos esenciales un cuerpo de fluido conductor que constituye uno de los terminales, un conductor o una serie de conductores que forman el otro terminal, y medios para poner los dos en contacto rápidamente intermitente entre sí. Estos dispositivos poseen muchas cualidades deseables, particularmente la de estar eminentemente adaptados para hacer y romper a un ritmo muy rápido un circuito eléctrico y así reducir al mínimo el tiempo de paso de la corriente a través de un arco o camino de alta resistencia y disminuir así el pérdidas incidentales al cierre e interrupción del circuito.La experimentación continua con estos aparatos me ha llevado a realizar mejoras importantes adicionales al hacer que el cierre y el freno se efectúen en un medio inerte de muy alto poder aislante.

Es un hecho, que fue plenamente demostrado por Poggendorff y utilizado por él para mejorar el funcionamiento de las bobinas de inducción, que cuando los puntos de contacto de un interruptor automático están encerrados en un recipiente y este último agota en alto grado la interrupción de la corriente se vuelve más repentina, como si un condensador estuviera conectado alrededor de la rotura. Además, mis propias investigaciones han demostrado que en tales condiciones el cierre también es más brusco, y esto incluso en mayor grado que la rotura, resultado que atribuyo a la alta calidad aislante del espacio vacío, por lo que los electrodos pueden acercarse mucho antes de que se pueda formar un arco entre ellos. Evidentemente, estos hechos pueden utilizarse en relación con mis nuevos controladores de circuitos;pero dado que de esta manera solo se consigue una mejora muy moderada y como el alto vacío requerido se destruye rápidamente y no se puede mantener, a menos que mediante un proceso continuo de enrarecimiento y otras medidas inconvenientes, he encontrado deseable emplear métodos más efectivos y prácticos medios para aumentar la eficiencia de los dispositivos en cuestión. Las medidas que he adoptado con este propósito son el resultado de mi reconocimiento de ciertas calificaciones ideales del medio con el que realizar un intercambio. Estos se pueden resumir de la siguiente manera: Primero, el medio por el cual se rodean los puntos de contacto debe tener una calidad de aislamiento lo más alta posible, de modo que los terminales se puedan acercar a una distancia extremadamente corta antes de que la corriente salte a través del espacio intermedio. ; segundo, el cierre o reparación del dieléctrico dañado,o, en otras palabras, el restablecimiento del poder aislante, debe ser instantáneo para reducir al mínimo el tiempo durante el cual se produce principalmente el desperdicio; en tercer lugar, el medio debe ser químicamente inerte, a fin de disminuir al máximo el deterioro de los electrodos y evitar procesos químicos que puedan resultar en el desarrollo de calor o, en general, en pérdida de energía; cuarto, el ceder del medio bajo la aplicación de presión eléctrica no debe ser de naturaleza flexible, sino que debe ser muy repentino y en la naturaleza de una grieta, similar a la de un sólido, como un trozo de vidrio cuando se aprieta en un tornillo de banco y, en quinto lugar, lo más importante, el medio debe ser tal que el arco cuando se forme esté restringido a las dimensiones lineales más pequeñas posibles y no se le permita expandirse o expandirse.Como paso en la dirección de estos requisitos teóricos, he empleado en algunos de mis dispositivos de control de circuitos un fluido de altas cualidades aislantes, como el hidrocarburo líquido, y he hecho que el mismo sea forzado, preferiblemente a gran velocidad, entre la aproximación y la velocidad. retroceso de los puntos de contacto del circuito-controlador. Mediante el uso de tal aislante líquido se obtuvo una ventaja muy marcada; pero si bien algunos de los requisitos anteriores se logran de esta manera, todavía existen ciertos defectos, en particular el debido al hecho de que el líquido aislante, en común con un espacio vacío, aunque en menor grado, permite que el arco se expanda en longitud y espesor. , y así atravesar todos los grados de resistencia y provocar un derroche de energía más o menos considerable.Para superar este defecto y alcanzar aún más cerca las condiciones teóricas requeridas para el funcionamiento más eficiente de los dispositivos de control del circuito, finalmente me he visto conducido a utilizar un medio aislante fluido sometido a una gran presión.

La aplicación de una gran presión sobre el medio en el que se realiza el montaje y la rotura asegura una serie de ventajas específicas. Uno de ellos puede inferirse obviamente de hechos experimentales bien establecidos, que demuestran que la distancia de impacto de un arco es aproximadamente inversamente proporcional a la presión del medio gaseoso en el que ocurre; pero en vista del hecho de que en la mayoría de los casos que ocurren en la práctica la distancia de impacto es muy pequeña, ya que la diferencia de potencial entre los electrodos no suele ser más de unos pocos cientos de voltios, las ventajas económicas resultantes de la reducción de la distancia de impacto, particularmente en la aproximación de las terminales, no tienen grandes consecuencias prácticas.Con mucho, la ganancia más importante que he encontrado resulta de un efecto que he observado que se sigue de la acción de tal medio cuando está bajo presión sobre el arco, a saber, que la sección transversal de este último se reduce aproximadamente en una inversa. relación a la presión. Como en condiciones en otros aspectos iguales, el desperdicio de energía en un arco es proporcional a su sección transversal, generalmente resulta una ganancia muy importante en la economía. Una característica de gran valor práctico radica también en el hecho de que el poder aislante del medio comprimido no se ve afectado materialmente incluso por un aumento considerable de la temperatura y, además, que las variaciones de presión entre amplios límites no interfieren notablemente con el funcionamiento del controlador de circuito, mientras que tales condiciones son inconvenientes fatales cuando, por ejemplo, PoggendorffSe utiliza el método de aislamiento de los terminales. Sin embargo, en muchos otros aspectos, un gas sometido a una gran compresión casi cumple los requisitos ideales antes mencionados, como en la ruptura repentina y la rápida restauración del poder aislante, y también en la inercia química, que mediante la selección adecuada del gas se asegura fácilmente. .

Al llevar a cabo mi invención, el medio a presión puede producirse o mantenerse de cualquier manera adecuada, no estando limitada la mejora en este particular a ningún medio especial para tal fin. Prefiero, sin embargo, asegurar el resultado deseado encerrando el circuito-controlador, o al menos la mayor parte del mismo que incluya los terminales, en una cámara o receptáculo con el que se comunica un pequeño depósito que contiene un gas licuado. A modo de ilustración, se describe en este documento esta forma particular de realizar la invención.

Si bien la mejora es aplicable generalmente a los controladores de circuito, los mejores resultados se obtendrán mediante el uso de dispositivos en los que se pueda obtener una alta velocidad relativa entre los terminales, y con este objeto especial en vista, he ideado un nuevo controlador de circuito que , aunque pertenece a la clase de la que he mostrado una forma típica en mi solicitud de patente presentada el 2 de diciembre de 1897, el número de serie 660.518 difiere en ciertos detalles de construcción, que se entenderán a partir de la siguiente comparación: En la descripción anterior En forma de dichos controladores de circuito, un receptáculo giratorio, que lleva en su interior una serie de conductores espaciados, es accionado a alta velocidad por un motor adecuado. Montado dentro y concéntricamente con el receptáculo, pero capaz de girar libremente independientemente con respecto al mismo,es un cuerpo que durante la rotación del receptáculo se retarda o restringe contra la rotación mediante la aplicación de una fuerza adecuada. Este cuerpo lleva un tubo o conducto que toma en un extremo un conductor de fluido contenido en el receptáculo y gira con el mismo y lo descarga por el otro extremo contra los conductores rotativos espaciados.

Si bien un aparato así construido es muy eficiente y realiza el trabajo que se le requiere de una manera altamente satisfactoria, sin embargo está sujeto a ciertas limitaciones, que surgen principalmente de la cantidad de trabajo que el fluido conductor debe realizar y que aumenta con la velocidad. Con el objeto de superar las objeciones que pudieran tener esta forma de controlador de circuito en el particular al que se hace referencia, ideé la forma de instrumento que se muestra aquí. Las características que distinguen más particularmente esta forma son las siguientes: empleo un receptáculo estacionario cerrado dentro del cual se monta un cuerpo que es capaz de rotar de cualquier manera, como, por ejemplo, por el arrastre o tirón de un campo externo. fuerza o un imán girado corporalmente.El cuerpo giratorio imparte rotación a una serie de conductores espaciados dentro del receptáculo y también opera como una bomba para mantener un flujo de fluido conductor a través de uno o más conductos estacionarios y desde el mismo contra los conductores giratorios.

The details of this apparatus will be described by reference to the accompanying drawing, which is a vertical central section of the circuit-controller complete.

A es un recipiente, de hierro, acero u otro material adecuado, con una cabeza B, asegurada por una junta aislante hermética al gas. Dentro de este receptáculo está contenido el circuito-controlador, que, en lo que respecta a la característica principal de mi presente invención, puede ser de cualquier construcción deseada, pero que, por la razón expuesta anteriormente, tiene el carácter especial mostrado. Un husillo C está atornillado o asegurado de otro modo en el centro de la cabeza B, y sobre este se monta sobre cojinetes antifricción un cuerpo al que se le puede impartir movimiento giratorio. La construcción del dispositivo en este particular y los medios para impartir rotación a dicho cuerpo pueden ser muy variados; pero un medio conveniente para lograr esto es asegurar al manguito giratorio D un núcleo magnético laminado E y colocar alrededor de la porción de la cabeza B que lo contiene un núcleo F,provisto de bobinas y constituye el elemento primario de un motor capaz de producir un campo de fuerza rotatorio que producirá una rotación rápida del elemento secundario o núcleo E. Al extremo dependiente del manguito D se asegura un conductor G, generalmente en el forma de un disco con dientes que se extienden hacia abajo o proyecciones periféricas H. Al manguito o al disco G también está unido, pero aislado del mismo, un eje T, que tiene una cuchilla en espiral y se extiende hacia abajo en un hueco o rebajo cilíndrico en la parte inferior de el receptáculo. Uno o más conductos o pasajes J conducen desde el fondo de este pozo a puntos cercanos a la trayectoria de los dientes conductores H, de modo que mediante la rotación del tornillo I, un fluido conductor, que corre hacia el pozo desde el receptáculo, será forzado a través del conducto o conductos,de donde sale en chorro o chorros contra el conductor giratorio. Para facilitar esta operación, el pozo está rodeado por una brida K, que contiene pasajes L, que permiten que el fluido conductor fluya desde el receptáculo hacia el pozo, y tiene lados biselados que sirven como escudo para desviar el fluido expulsado de los conductos a través de los espacios en el conductor hasta la parte inferior del receptáculo.

M es cualquier depósito adecuado que se comunique con el interior del receptáculo principal y contenga un gas licuado, como el amoníaco, que mantenga una atmósfera prácticamente inerte bajo presión en el receptáculo.

Preferiblemente, aunque principalmente por conveniencia, el receptáculo M es una copa de metal con un vástago central hueco N, estando controlada la abertura para el paso del gas mediante una válvula roscada en la parte superior de la copa. Dicha copa se enrosca en el extremo del husillo C, a través del cual hay un pasaje O, que conduce al interior del receptáculo A.

El receptáculo A y el fluido conductor, que generalmente es mercurio, estando normalmente aislados del cabezal B y las partes unidas y soportadas por él, están conectados a una parte del circuito a controlar. La otra conexión del circuito se realiza mediante un conductor P a cualquier parte de la cabeza, de modo que cuando se hacen girar el núcleo E y el conductor G, el circuito se completará entre las dos partes aisladas del receptáculo a través del chorro o chorros de fluido conductor siempre que inciden sobre dicho conductor.

Para asegurar una buena conexión eléctrica entre el manguito D y el husillo C, proporciono en el primero una pequeña cámara R, que contiene mercurio, y en esta se extiende el extremo del husillo C.

Las ventajas especiales de esta forma particular de controlador de circuito a la que se ha hecho referencia anteriormente aparecerán ahora más fácilmente. La masa y el peso de las partes giratorias se reducen considerablemente y se obtiene una velocidad de rotación muy alta con un pequeño gasto de energía. La potencia requerida para mantener los chorros de fluido conductor es, además, muy pequeña.

Habiendo descrito ahora mi invento, lo que reclamo es:

1. La combinación con un recipiente cerrado, de un circuito-controlador contenido en él y rodeado por un medio aislante inerte a presión.

2. La combinación con un receptáculo cerrado, de un circuito-controlador contenido en el mismo y medios para mantener dentro de dicho receptáculo una atmósfera inerte bajo presión.

3. La combinación con un receptáculo cerrado, de un controlador de circuito contenido en el mismo, y un recipiente que contiene un gas inerte licuado y que se comunica con el interior del receptáculo.

4. La combinación con un mecanismo de control de circuito, una parte o terminal del cual es un fluido conductor, como mercurio, de un recipiente que lo encierra y un medio para mantener un gas inerte bajo presión en el recipiente.

5. La combinación con un conductor o serie de conductores que constituyen un terminal de un circuito-controlador, medios para mantener una corriente o chorro de fluido conductor como el otro terminal con el que el conductor hace contacto intermitente, un receptáculo cerrado que contiene los terminales, y medios para mantener una atmósfera inerte bajo presión en el recipiente.

6. A device for making and breaking an electric circuit comprising, in combination, means for maintaining a jet or stream of conducting fluid which constitutes one terminal, a conductor or conductors making intermittent contact with the jet and constituting the other terminal and a receptacle enclosing and excluding oxygen from the said terminals.

7. The combination with a receptacle, of a conductor or series of spaced conductors mounted therein, a motive device for rotating said conductors, one or more nozzles for directing a stream or jet of fluid against the conductor, and a force-pump in direct connection with the conductor for maintaining a circulation of conducting fluid contained in the receptacle through the nozzle or nozzles, the conductor and the fluid constituting respectively the terminals of a circuit-controller.

8. La combinación de una carcasa, un conductor o serie de conductores espaciados montados en el mismo, un motor para hacer girar el mismo, uno o más conductos o canales desde un receptáculo que contiene un fluido conductor y dirigido hacia los conductores, y un tornillo operado por el motor para forzar el fluido conductor a través del conducto o conductos contra los conductores, los conductores y el fluido que constituye los terminales de un controlador de circuito eléctrico.

9. La combinación con un receptáculo que contiene un fluido conductor, de un conductor montado dentro del receptáculo, medios para rotar el mismo, un tornillo que gira con el conductor y se extiende hacia un pozo en el que se acumula el fluido, y un conducto o conductos que conducen desde el pozo a los puntos desde los cuales el fluido se dirigirá contra el conductor giratorio.

10. La combinación con el receptáculo, de un husillo asegurado a su cabezal o tapa, un núcleo magnético montado en el husillo dentro del receptáculo, medios para rotar dicho núcleo, un conductor rotado por el núcleo y un dispositivo de bombeo, como un tornillo girado por el núcleo y operando para mantener un chorro o chorros de fluido conductor, contra el conductor, cuando está en rotación.

NIKOLA TESLA.Testigos:

M. L AWSON D YER ,

GW M ARTLING .

Nikola Tesla Patente de EE. UU. 611,719 - Controlador de circuito eléctrico - Imagen 1

NIKOLA TESLA PATENTE DE EE. UU. 381,968 – MOTOR ELECTROMAGNÉTICO

U NIDAS S STADOS P atent O FICINA.


NIKOLA TESLA, DE NUEVA YORK, NY, ASIGNADOR DE LA MITAD DE CHARLES F. PECK, DE ENGLEWOOD, NUEVA JERSEY.

MOTOR ELECTRO-MAGNÉTICO.


ESPECIFICACIÓN que forma parte de la Patente de Cartas No 381,968, de fecha 1 de mayo de 1888.

Solicitud presentada el 12 de octubre de 1887. Número de serie 252.132. (Sin modelo.)


A todos los que corresponda:

Que se sepa que I, N IKOLA T ESLA , de Smiljan Lika, país fronterizo de Austria-Hungría, con residencia en Nueva York, NY, he inventado ciertas mejoras nuevas y útiles en motores electromagnéticos, de las cuales la siguiente es una especificación, se hace referencia a los dibujos que acompañan y forman parte del mismo.

La solución práctica del problema de la conversión eléctrica y transmisión de energía mecánica implica ciertos requisitos que los aparatos y sistemas empleados hasta ahora no han sido capaces de satisfacer. Esta solución, principalmente, exige una uniformidad de velocidad en el motor independientemente de su carga dentro de sus límites normales de trabajo. Por otro lado, es necesario, para lograr una mayor economía de conversión que hasta ahora existía, construir aparatos más baratos, confiables y sencillos, y, por último, el aparato debe ser de fácil manejo, y tal que todo peligro de la Puede evitarse el uso de corrientes de alta tensión, que son necesarias para una transmisión económica.

Mi presente invención está dirigida a la producción y mejora de aparatos capaces de satisfacer estos requisitos más de cerca que los disponibles hasta ahora, y aunque he descrito varios medios para este propósito, implican los mismos principios fundamentales de construcción y modo de funcionamiento, que pueden describirse como sigue: Se emplea un motor en el que hay dos o más circuitos independientes a través de los cuales pasan corrientes alternas a intervalos adecuados, de la manera que se describe a continuación, con el fin de efectuar un desplazamiento progresivo del magnetismo o de las “líneas de fuerza ”de acuerdo con la conocida teoría, y una consecuente acción del motor. Es obvio que se puede utilizar un cambio progresivo adecuado de las líneas de fuerza para establecer un movimiento o rotación de cualquier elemento del motor, la armadura,o el campo magnético, y que si las corrientes dirigidas a través de los varios circuitos del motor están en la dirección correcta, no se requerirá ningún conmutador para el motor; pero para evitar todos los aparatos de conmutación habituales en el sistema, prefiero conectar los circuitos del motor directamente con los de un generador de corriente alterna adecuado. Los resultados prácticos de tal sistema, sus ventajas económicas y el modo de su construcción y funcionamiento se describirán más detalladamente con referencia a los diagramas y dibujos adjuntos.pero para evitar todos los aparatos de conmutación habituales en el sistema, prefiero conectar los circuitos del motor directamente con los de un generador de corriente alterna adecuado. Los resultados prácticos de tal sistema, sus ventajas económicas y el modo de su construcción y funcionamiento se describirán más detalladamente con referencia a los diagramas y dibujos adjuntos.pero para evitar todos los aparatos de conmutación habituales en el sistema, prefiero conectar los circuitos del motor directamente con los de un generador de corriente alterna adecuado. Los resultados prácticos de tal sistema, sus ventajas económicas y el modo de su construcción y funcionamiento se describirán más detalladamente con referencia a los diagramas y dibujos adjuntos.

Las figuras 1 a 8 y 1 una a 8 una , inclusive, son diagramas que ilustran el principio de la acción de mi invención. Las figuras restantes son vistas del aparato en diversas formas por medio de las cuales se puede llevar a cabo la invención, y que se describirán en su orden.

Con referencia primero a la Fig. 9, que es una representación esquemática de un motor, un generador y circuitos de conexión de acuerdo con mi invención, M es el motor y G el generador para impulsarlo. El motor comprende un anillo o anillo, R, preferiblemente construido con anillos de hierro o placas anulares delgados y aislados, para que sea lo más susceptible posible a las variaciones en su condición magnética. Este anillo está rodeado por cuatro bobinas de alambre aislado colocadas simétricamente y designado por CCC ‘ C ‘ . Las bobinas diametralmente opuestas están conectadas de modo que cooperen en pares en la producción de polos libres en partes diametralmente opuestas del anillo. Los cuatro extremos libres que quedan están conectados a los terminales TTT ‘ T ‘, como se indica. Cerca del anillo, y preferiblemente dentro del mismo, está montado sobre un eje o eje, a , un disco magnético, D, generalmente de forma circular, pero con dos segmentos cortados, como se muestra. Este disco está montado de modo que gire libremente dentro del anillo R. El generador G es de cualquier tipo ordinario, el que se muestra en el presente caso, tiene imanes de campo NS y un núcleo de armadura cilíndrico, A, enrollado con las dos bobinas BB ‘ . Los extremos libres de cada bobina se llevan a través del eje a ‘ y se conectan, respectivamente, a anillos de contacto aislados bbb ‘ b ‘. Cualquier forma conveniente de colector o cepillo se apoya en cada anillo y forma un terminal por el cual se transporta la corriente hacia y desde un anillo. Estos terminales están conectados a los terminales del motor por los cables L y L ‘ de la manera indicada, por lo que se forman dos circuitos completos, uno que incluye, digamos, las bobinas B del generador C ‘ C ‘ del motor, y el otras las restantes bobinas B ‘ y CC del generador y el motor.

Queda ahora por explicar el modo de funcionamiento de este sistema, y ​​para ello me refiero a los diagramas, Figs. 1 a 8, y 1 una a 8 una , para una ilustración de las diferentes fases a través del cual las bobinas del pase generador cuando está en funcionamiento, y las correspondientes y resultantes cambios magnético producido en el motor. La revolución de la armadura del generador entre los imanes de campo NS produce evidentemente en las bobinas BB ‘ corrientes alternas, cuya intensidad y dirección dependen de leyes bien conocidas. En la posición de las bobinas indicada en la Fig.1 la corriente en la bobina B es prácticamente nula , mientras que la bobina B ‘al mismo tiempo, está desarrollando su corriente máxima, y por los medios indicados en la descripción de la Fig. 9 el circuito que incluye esta bobina B ‘ también puede incluir, por ejemplo, las bobinas de CC del motor, Fig. 1 un . El resultado, con las conexiones adecuadas, sería la magnetización del anillo R ‘ , estando los polos en la línea N S. Se observa el mismo orden de conexiones entre la bobina B y las bobinas C ‘ , estas últimas, cuando son atravesadas por una corriente, tienden a fijar los polos en ángulo recto con la línea NS de la Fig. 1 a . Resulta, por tanto, que cuando las bobinas del generador han realizado un octavo de revolución, alcanzando la posición mostrada en la Fig.2, ambos pares de bobinas C y C ‘será atravesado por corrientes y actuará en oposición, en lo que se refiere a la ubicación de los polos. La posición de los polos será por tanto la resultante de las fuerzas magnetizantes de las bobinas, es decir, avanzará a lo largo del anillo hasta una posición correspondiente a un octavo de la revolución del inducido del generador. En la Fig. 3, la armadura del generador ha progresado a un cuarto de revolución. En el punto indicado la corriente en la bobina B es máxima, mientras que en B ‘ es nula, estando esta última bobina en su posición neutra. Los polos del anillo R en la Fig.3 aen consecuencia, se desplazará a una posición noventa grados respecto a la del inicio, como se muestra. De la misma manera he mostrado las condiciones que existen en cada octavo sucesivo de una revolución en las figuras restantes. Una breve referencia a estas cifras será suficiente para comprender su significado. Figs. 4 y 4 un ilustran las condiciones que existen cuando el generador-inducido ha completado de tres octavos de una revolución. Aquí ambas bobinas generan corriente; pero la bobina B ‘, habiendo entrado ahora en el campo opuesto, está generando una corriente en la dirección opuesta, teniendo el efecto magnetizante opuesto; por tanto, el polo resultante estará en la línea NS, como se muestra. En la Fig. 5 de la mitad de una revolución del inducido del generador se ha completado, y la condición magnético resultante del anillo se muestra en la Fig. 5 una . En esta fase, la bobina B está en posición neutra mientras que la bobina B ‘ genera su corriente máxima, que está en la misma dirección que en la Fig. 4. Los polos se desplazarán en consecuencia a través de la mitad del anillo. En la Fig. 6, el inducido ha completado cinco octavos de revolución. En esta posición bobina B ‘desarrolla una corriente menos potente, pero en la misma dirección que antes. La bobina B, por otro lado, al haber entrado en un campo de polaridad opuesta, genera una corriente de dirección opuesta. Por consiguiente, los polos resultantes estarán en las NS de línea, Fig. 6 una , o, en otras palabras, los polos del anillo se desplazarán a lo largo de cinco octavos de su periferia. Figs. 7 y 7 una de la misma manera ilustran las fases del generador y los anillos en tres cuartas partes de una revolución, y las Figs. 8 y 8 alo mismo a siete octavos de revolución de la armadura del generador. Estas cifras se entenderán fácilmente a partir de lo anterior. Cuando se logra una revolución completa, se restablecen las condiciones existentes en el arranque y se repite la misma acción para la siguiente y todas las revoluciones posteriores, y, en general, ahora se verá que cada revolución del inducido del generador produce un desplazamiento correspondiente de los polos o líneas de fuerza alrededor del anillo. Este efecto lo utilizo para producir la rotación de un cuerpo o armadura de diversas formas, por ejemplo, aplicando el principio descrito anteriormente al aparato que se muestra en la figura 9. El disco D, debido a su tendencia a asumir esa posición en la que abarca el mayor número posible de líneas magnéticas, se pone en rotación,siguiendo el movimiento de las líneas o los puntos de mayor atracción.

The disk D in Fig. 9 is shown as cut away on opposite sides; but this, I have found, is not essential to effecting its rotation, as a circular disk, as indicated by dotted lines, is also set in rotation. This phenomenon I attribute to a certain inertia or resistance inherent in the metal to the rapid shifting of the lines of force through the same, which results in a continuous tangential pull upon the disk, causing its rotation. This seems to be confirmed by the fact that a circular disk of steel is more effectively rotated than one of soft iron, for the reason that the former is assumed to possess a greater resistance to the shifting of the magnetic lines.

In illustration of other forms of my invention, I shall now describe the remaining figures of the drawings.

La figura 10 es una vista en alzado y una sección vertical parcial de un motor. La figura 12 es una vista superior del mismo con el campo en sección y un diagrama de conexiones. La figura 11 es una vista lateral o lateral de un generador con los campos en sección. Esta forma de motor se puede utilizar en lugar del que se muestra arriba. D es un núcleo cilíndrico o de tambor-inducido que, por razones obvias, debe dividirse en la medida de lo posible para evitar la circulación dentro de él de corrientes de inducción. El núcleo está enrollado longitudinalmente con dos bobinas, E y E ‘ , cuyos extremos están conectados respectivamente a anillos de contacto aislados ddd ‘ d ‘ , transportados por el eje a , sobre el que está montado el inducido, El inducido está configurado para girar dentro de un caparazón de hierro, R’ , que constituye el campo magnético u otro elemento del motor. Este armazón está formado preferiblemente con una ranura o abertura, r , pero puede ser continuo, como se muestra por las líneas de puntos, y en este caso es preferiblemente de acero. También es deseable que esta carcasa se divida de manera similar a la armadura y por razones similares. Como generador para impulsar este motor, puedo usar el dispositivo que se muestra en la Fig.11. Esto representa una armadura anular o de anillo, A, rodeada por cuatro bobinas, FFF ‘ F ‘ , de las cuales las diametralmente opuestas están conectadas en serie, por lo que que quedan cuatro extremos libres, que están conectados a los anillos de contacto aislados bbb ‘ b ‘. El anillo está adecuadamente montado en un eje, a ‘ , entre los polos N S. Los anillos de contacto de cada par de bobinas generadoras están conectados a los del motor, respectivamente, por medio de escobillas de contacto y los dos pares de conductores LL y L ‘ L ‘ , como se indica esquemáticamente en la Fig. 12. Ahora es obvio a partir de la consideración de las figuras anteriores que la rotación del anillo generador produce corrientes en las bobinas FF ‘, que, al transmitirse a las bobinas del motor, imparte al núcleo de estos últimos polos magnéticos que se desplazan o giran constantemente alrededor del núcleo. Este efecto establece una rotación de la armadura debido a la fuerza de atracción entre la carcasa y los polos de la armadura, pero en la medida en que las bobinas en este caso se mueven con respecto a la carcasa o campo magnético, el movimiento de las bobinas es opuesto. dirección al desplazamiento progresivo de los polos.

Son posibles otras disposiciones de las bobinas tanto del generador como del motor, y se puede utilizar un mayor número de circuitos, como se verá en las dos figuras siguientes.

La figura 13 es una ilustración esquemática de un motor y un generador construidos y conectados de acuerdo con mi invención. La figura 14 es una vista desde un extremo del generador con sus imanes de campo en sección. El campo del motor M es producido por seis polos magnéticos, G ‘ G ‘ , asegurados o proyectados desde un anillo o marco, H. Estos imanes o polos están enrollados con bobinas aisladas, las diametralmente opuestas entre sí están conectadas en pares para producir polos opuestos en cada par. Esto deja seis extremos libres, que se conectan a los terminales TTT ‘ T ‘ T ” T ”. El inducido, que está montado para girar entre los polos, es un cilindro o disco, D, de hierro forjado, montado en el eje a . Se cortan dos segmentos del mismo, como se muestra. El generador para este motor tiene en este caso una armadura, A, enrollada con tres bobinas, KK ‘ K ‘ ‘ , separadas por sesenta grados. Los extremos de estas bobinas están conectados, respectivamente, a anillos de contacto aislados eee ‘ e ‘ e ” e ”. Estos anillos se conectan a los del motor en su debido orden mediante cepillos colectores y seis cables, formando tres circuitos independientes. Las variaciones en la fuerza y ​​dirección de las corrientes transmitidas a través de estos circuitos y que atraviesan las bobinas del motor producen un desplazamiento progresivo constante de la fuerza de atracción resultante ejercida por los polos G ‘ sobre el inducido D y, en consecuencia, mantienen el inducido girando rápidamente. . La peculiar ventaja de esta disposición es la obtención de un campo más concentrado y potente. La aplicación de este principio a sistemas que involucran múltiples circuitos generalmente se entenderá a partir de este aparato.

Refiriéndonos ahora a las Figs. 15 y 16, la Fig. 15 es una representación esquemática de una disposición modificada de mi invención. La figura 16 es una sección transversal horizontal del motor. En este caso, se monta un disco, D, de metal magnético, preferiblemente cortado en los bordes opuestos, como se muestra en las líneas de puntos en la Fig.15, de modo que gire libremente dentro de dos bobinas estacionarias, N ‘ N ‘ ‘ , colocadas a la derecha ángulos entre sí. Las bobinas se enrollan preferiblemente en un marco, O, de material aislante, y sus extremos se conectan a los terminales fijos TTT ‘ T ‘. El generador G es un representante de esa clase de máquinas de corriente alterna en las que se emplea un elemento inducido estacionario. El que se muestra consta de un imán permanente o electroimán giratorio, A, y cuatro imanes estacionarios independientes, PP ‘ , enrollados con bobinas, los que están diametralmente opuestos entre sí, conectados en serie y con sus extremos asegurados a los terminales ttt ‘ t ‘ . Desde estos terminales, las corrientes se conducen a los terminales del motor, como se muestra en los dibujos. El modo de funcionamiento es sustancialmente el mismo que en los casos anteriores, teniendo las corrientes que atraviesan las bobinas del motor el efecto de hacer girar el disco D. Este modo de realización de la invención tiene la ventaja de prescindir de los contactos deslizantes en el sistema. .

En las formas de motor descritas anteriormente, sólo uno de los elementos, el inducido o el imán de campo, está provisto de bobinas energéticas. Queda, entonces, mostrar cómo se pueden enrollar ambos elementos con bobinas. Por tanto, se hace referencia a las Figs. 17, 18 y 19. La figura 17 es una vista desde un extremo de dicho motor. La figura 18 es una vista similar del generador con los imanes de campo en sección, y la figura 19 es un diagrama de las conexiones del circuito. En la figura 17, el campo magnético del motor consta de un anillo, R, preferiblemente de láminas o bandas delgadas de hierro aisladas con ocho piezas polares, G ‘ , y sus correspondientes cavidades, en las que se enrollan cuatro pares de bobinas, V. Los pares de bobinas diametralmente opuestos están conectados en serie y los extremos libres conectados a cuatro terminales, w, la regla a seguir en la conexión es la misma que se explicó anteriormente. Una armadura, D, con dos bobinas, EE ‘ , en ángulo recto entre sí, está montada para girar dentro del campo magnético R. Los extremos de las bobinas de la armadura están conectados en dos pares de anillos de contacto, ddd ‘ d ‘ , Fig. 19. El generador para este motor puede ser de cualquier tipo adecuado para producir corrientes del carácter deseado. En el caso presente, consta de un imán de campo, NS, y una armadura, A, con dos bobinas en ángulo recto, cuyos extremos están conectados a cuatro anillos de contacto, bbb ‘ b ‘, llevado por su eje. Las conexiones del circuito se establecen entre los anillos del eje del generador y los del eje del motor mediante la recogida de cepillos y cables, como se explicó anteriormente. Sin embargo, para energizar adecuadamente el campo magnético del motor, las conexiones se hacen con las bobinas de la armadura o los cables que conducen a ellas, que mientras que los puntos de mayor atracción o mayor densidad de líneas de fuerza magnéticas sobre la armadura se desplazan en una dirección los que están sobre el campo magnético se hacen avanzar en una dirección opuesta. En otros aspectos, la operación es idéntica a la de los otros casos citados. Esta disposición da como resultado una mayor velocidad de rotación. En las Figs. 17 y 19, por ejemplo,los terminales de cada conjunto de bobinas de campo están conectados con los cables a las dos bobinas de inducido de tal manera que las bobinas de campo mantendrán polos opuestos por delante de los polos de la armadura.

En los dibujos, las bobinas de campo están en derivaciones al inducido, pero pueden estar en serie o en circuitos independientes.

Es obvio que el mismo principio se puede aplicar a las diversas formas típicas de motor descritas anteriormente.

Habiendo descrito ahora la naturaleza de mi invención y algunas de las diversas formas en que se lleva a cabo o puede llevarse a cabo, llamaría la atención sobre ciertas características que poseen las aplicaciones de la invención y las ventajas que asegura la invención.

In my motor, considering for convenience that represented in Fig. 9, it will be observed that since the disk D has a tendency to follow continuously the points of greatest attraction, and since these points are shifted around the ring once for each revolution of the armature of the generator, it follows that the movement of the disk D will be synchronous with that of the armature A. This feature by practical demonstrations I have found to exist in all other forms in which one revolution of the armature of the generator produces a shifting of the poles of the motor through three hundred and sixty degrees.

En la construcción particular que se muestra en la Fig.15, o en otras construidas en un plano similar, el número de impulsos alternos resultantes de una revolución de la armadura del generador es el doble en comparación con los casos anteriores, y las polaridades en el motor se cambian alrededor dos veces por una revolución de la armadura del generador. La velocidad del motor será, por tanto, el doble que la del generador. Evidentemente, el mismo resultado se obtiene mediante una disposición como la que se muestra en la Fig. 17, donde los polos de ambos elementos se desplazan en direcciones opuestas.

Nuevamente, considerando el aparato ilustrado por la Fig.9 como típico de la invención, es obvio que dado que el efecto de atracción sobre el disco D es mayor cuando el disco está en su posición relativa apropiada a los polos desarrollados en el anillo R, es decir es decir, cuando sus extremos o polos siguen inmediatamente a los del anillo, la velocidad del motor para todas las cargas dentro de los límites normales de trabajo del motor será prácticamente constante. Es claramente evidente que la velocidad nunca puede exceder el límite arbitrario determinado por el generador, y también que dentro de ciertos límites, al menos la velocidad del motor será independiente de la fuerza de la corriente.

Ahora se verá más fácilmente a partir de la descripción anterior hasta qué punto se cumplen en mi invención los requisitos de un sistema práctico de transmisión eléctrica de potencia. Aseguro, primero, una velocidad uniforme bajo todas las cargas dentro de los límites normales de trabajo del motor sin el uso de ningún regulador auxiliar; segundo, sincronismo entre motor y generador; tercero, mayor eficiencia mediante una aplicación más directa de la corriente, sin que se requieran dispositivos de conmutación ni en el motor ni en el generador; cuarto, bajo costo y simplicidad de la construcción mecánica y economía en el mantenimiento; quinto, la capacidad de ser manejado o controlado muy fácilmente; y, sexto, disminución del peligro de lesiones a personas y aparatos.

Estos motores pueden funcionar en serie, de arco múltiple o en serie múltiple, en condiciones bien conocidas por los expertos en la técnica.

Los medios o dispositivos para llevar a cabo el principio pueden variar mucho más de lo que he podido indicar; pero considero dentro de mi invención, y deseo asegurar por medio de patentes en general, motores que contienen dos o más circuitos independientes a través de los cuales se conducen las corrientes de funcionamiento de la manera descrita. Por “independiente” no quiero decir que los circuitos estén necesariamente aislados entre sí, porque en algunos casos puede haber conexiones eléctricas entre ellos para regular o modificar la acción del motor sin producir necesariamente una acción nueva o diferente.

Soy consciente de que la rotación de la armadura de un motor enrollado con dos bobinas energizadoras en ángulo recto entre sí se ha efectuado mediante un desplazamiento intermitente del efecto energizante de ambas bobinas a través de las cuales se ha introducido una corriente continua por medio de dispositivos mecánicos. transmitido en direcciones alternativamente opuestas; pero este método o plan lo considero absolutamente impracticable para el propósito para el que está diseñada mi invención, al menos en cualquier escala extendida, por las razones, principalmente, de que se trata necesariamente de una gran pérdida de energía a menos que el número de circuitos energizantes sea menor. muy grande, y que la interrupción y reversión de una corriente de cualquier fuerza considerable por medio de cualquier dispositivo mecánico conocido es un asunto de la mayor dificultad y gasto.

En esta solicitud, no reivindico el método de operar motores que se incluye aquí, habiendo realizado una solicitud separada para tal método.

Por lo tanto, reclamo lo siguiente:

1. La combinación, con un motor que contiene circuitos separados o independientes en la armadura o imán de campo, o ambos, de un generador de corriente alterna que contiene circuitos inducidos conectados independientemente a los circuitos correspondientes en el motor, mediante la cual una rotación del generador produce un desplazamiento progresivo de los polos de los motores, como se describe aquí.

2. En un sistema para la transmisión eléctrica de potencia, la combinación de un motor provisto de dos o más bobinas magnetizantes independientes y un generador de corriente alterna que contiene bobinas inducidas correspondientes a las bobinas del motor, y circuitos que conectan directamente el motor y el generador. bobinas en tal orden que las corrientes desarrolladas por el generador pasarán a través de las correspondientes bobinas del motor, y de ese modo producirán un desplazamiento progresivo de los polos del motor, como aquí se expone.

3. La combinación, con un motor que tiene un imán de campo anular o en forma de anillo y un inducido cilíndrico o equivalente, y bobinas independientes en el imán de campo o inducido, o ambos, de un generador de corriente alterna que tiene bobinas correspondientemente independientes, y circuitos que incluyen las bobinas del generador y las bobinas del motor correspondientes de tal manera que la rotación del generador provoca un desplazamiento progresivo de los polos del motor de la manera expuesta.

4. En un sistema para la transmisión eléctrica de potencia, la combinación de los siguientes instrumentos, a saber: un motor compuesto por un disco o su equivalente montado dentro de un anillo o campo magnético anular, que está provisto de bobinas magnetizantes conectadas en pares o grupos diametralmente opuestos a terminales independientes, un generador que tenga bobinas inducidas o grupos de bobinas iguales en número a los pares o grupos de bobinas del motor, y circuitos que conecten los terminales de dichas bobinas a los terminales del motor, respectivamente, y de tal modo que la rotación del generador y la consecuente producción de corrientes alternas en los respectivos circuitos produzcan un desplazamiento progresivo de los polos del motor, como se describió anteriormente.

NIKOLA TESLA.Testigos:

F RANGO E. H ARTLEY ,

F RANGO B. M URPHY .‹›

Nikola Tesla Patente de EE. UU. 381,968 - Motor electromagnético - Imagen 1

NIKOLA TESLA PATENTE DE EE. UU. 417,794 – ARMADURA PARA MÁQUINAS ELÉCTRICAS

U NIDAS S STADOS P atent O FICINA.


ALBERT SCHMID, DE ALLEGHENY, Y NIKOLA TESLA, DE PITTSBURGH, CESIONARIOS DE WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY, DE PITTSBURGH, PENNSYLVANIA.

ARMADURA PARA MÁQUINAS ELÉCTRICAS.


ESPECIFICACIÓN que forma parte de la Patente de Cartas N ° 417.794, de fecha 24 de diciembre de 1889.

Solicitud presentada el 28 de junio de 1889. Número de serie 315.937. (Sin modelo.)


A todos los que corresponda:

Tenga en cuenta que nosotros, A LBERT S CHMID y N IKOLA T ESLA , ciudadanos, respectivamente, de la República de Suiza y Smiljan, Lika, país fronterizo de Austria-Hungría, ahora residiendo en Allegheny y Pittsburgh, ambos en el país de Allegheny. y el estado de Pensilvania, han inventado una cierta Mejora nueva y útil en armaduras para máquinas eléctricas, (caso núm. 310), de la cual la siguiente es una especificación.

La invención se refiere a la construcción de armaduras para generadores y motores eléctricos, y el objeto es proporcionar una armadura eléctricamente eficiente, cuya construcción sea simple y económica, y en la que las bobinas de alambre o cinta conductores aislados se puedan enrollar o enrollar convenientemente. formadas en bobinas ubicadas con referencia al cuerpo de la armadura para proporcionar los mejores resultados posibles.

Para ciertos propósitos, es deseable construir las armaduras de generadores eléctricos y motores con sus núcleos de material magnetizable que se proyectan a través de las bobinas muy cerca de los polos de campo magnético. Cuando las armaduras se construyen de esta manera, son necesarios algunos medios para mantener las bobinas en posición y evitar que sean expulsadas por la fuerza centrífuga.

Esta invención tiene como objetivo proporcionar tales medios en un inducido que tenga proyecciones polares, y también formar un inducido de tal manera que exponga una gran área de la superficie del núcleo a los polos del campo magnético.

La invención consiste, en términos generales, en la formación de un núcleo de inducido que está preferentemente constituido por láminas de material magnetizable aisladas entre sí, con ranuras o aberturas divergentes para recibir el hilo o cinta del inducido, cuyas ranuras están conectadas con el exterior de la armadura. el inducido por las aberturas a través de las cuales se puede colocar el cable en las ranuras, y colocando el cable en dichas ranuras de la manera adecuada.

Conocemos las Patentes de los Estados Unidos N ° 327,797, otorgada a Immisch, y N ° 292,077, otorgada a Wenstrom, y la patente británica de Coerper, N ° 9,013 de 1887, y no reivindicamos la construcción que se muestra y describe allí.

La invención se describirá más particularmente en relación con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista desde un extremo, parcialmente en sección, de una armadura que incorpora las características de la invención, y la figura 2 es un plano de la armadura.

Con referencia a las figuras, FF indica polos de campo magnético, y A representa el cuerpo o núcleo de una armadura compuesta, en este caso, por láminas de material magnetizable construido de cualquier manera adecuada, estando las láminas preferiblemente separadas por estratos intermedios de aislante. material. Las placas o láminas individuales están construidas con aberturas radiales c , que se extienden a una corta distancia de la superficie, y con ranuras o aberturas b , que se extienden en diferentes direcciones desde las aberturas c . Las ranuras divergen entre sí en ángulos tales como para causar las dos ranuras en los lados opuestos de cada web easí formado para estar en la misma cuerda del círculo de la armadura. Las placas también pueden estamparse o formarse con aberturas G para eliminar el metal innecesario. Una vez formadas las placas, se colocan de la manera adecuada para formar todo el núcleo del inducido, colocándose las ranuras b opuestas entre sí para formar aberturas continuas a lo largo de toda la longitud del inducido. Estas aberturas pueden estar revestidas por bolsillos h de material aislante, como por ejemplo fibra vulcanizada, y los alambres se enrollan luego en las ranuras desde las aberturas cy alrededor de las respectivas bandas e . Los clips de enrollamiento k se pueden colocar en los extremos respectivos del inducido frente a cada red e para mantener los cables en las posiciones correctas a medida que se enrollan en las ranuras y hacia abajo sobre los extremos del inducido.

Habiendo enrollado los alambres en sus posiciones adecuadas, se pueden sujetar de forma más segura en su posición por medio de bloques K de material no magnético, colocados a intervalos o extendiéndose a través de todas las ranuras o aberturas cy sobresaliendo en las ranuras b .

Una armadura construida de la manera descrita resulta ser muy eficiente en sus operaciones y al mismo tiempo simple en su construcción.

Las conexiones entre las bobinas del inducido y los conductores o placas colectoras se pueden realizar de cualquier manera habitual bien conocida, de acuerdo con los fines que se deseen cumplir.

Afirmamos que nuestra invención es:

1. Núcleo para máquinas eléctricas, compuesto por placas de material magnetizable separadas por aislamiento, teniendo dichas placas ranuras divergentes para recibir los inducidos-conductores y una abertura al exterior de la placa en el origen de las ranuras divergentes.

2. Una placa de núcleo para máquinas eléctricas, estampada con ranuras divergentes a intervalos cerca de su periferia y una abertura a la periferia en el ángulo formado por cada dos ranuras divergentes.

3. Núcleo para máquinas eléctricas, compuesto por placas de material magnetizable separadas por aislamiento, teniendo dichas placas ranuras divergentes para recibir los inducidos-conductores y una abertura al exterior de la placa en el origen de las ranuras divergentes, el ancho de las mismas las aberturas son aproximadamente iguales al ancho de la ranura.

4. Núcleo de inducido para máquinas eléctricas, constituido por placas de material magnetizable separadas por aislamiento, con aberturas radiales a intervalos, ranuras divergentes de dichas aberturas para recibir bobinas de inducido y bloques de enrollamiento o clips en los extremos del núcleo.

5. Un núcleo de inducido para aparatos eléctricos, compuesto por placas de material magnetizable separadas por aislamiento y que tienen aberturas radiales a intervalos, ranuras que se extienden en direcciones opuestas a dichas aberturas para recibir cables y forros aislantes para dichas ranuras.

6. Un inducido para máquinas eléctricas, que consta de un núcleo laminado formado con ranuras divergentes para recibir los cables, dejando dichas ranuras bandas intermedias, y bobinas de alambre enrolladas en dichas ranuras.

7. Un inducido para máquinas eléctricas, que consiste en un núcleo laminado formado con ranuras divergentes para recibir los cables, dichas ranuras dejando bandas intermedias, bobinas de alambre enrolladas en dichas ranuras y material no magnetizable que cierra las aberturas de las ranuras adyacentes fuera del alambres, sustancialmente como se describe.

8. Un inducido para máquinas eléctricas, que consiste en un núcleo que tiene su superficie exterior continua excepto por aberturas longitudinales estrechas a intervalos y que tiene ranuras divergentes de dichas aberturas, bobinas de inducido enrolladas en dichas ranuras y bloques o tiras de cierre de material no magnetizable. las aberturas y formando con el metal de la armadura una superficie prácticamente continua.

En testimonio de lo cual hemos suscrito nuestros nombres este 25 de junio de 1889 d.C.

ALBERT SCHMID.
NIKOLA TESLA.Testigos:

WD U PTEGRAFF ,

C HARLES A. T ERRY .

Nikola Tesla Patente de EE. UU. 417,794 - Armadura para máquinas eléctricas - Imagen 1

NIKOLA TESLA PATENTE BRITÁNICA 186.799 – PROCESO Y APARATO PARA EQUILIBRAR PIEZAS DE MÁQUINAS GIRATORIAS

ESPECIFICACIÓN DE PATENTE

186,799

Fecha de solicitud: 2 de septiembre de 1921. No. 23,336 / 21.
Completo aceptado: 12 de octubre de 1922.

ESPECIFICACIÓN COMPLETA.

Proceso y aparato para equilibrar piezas de máquinas giratorias

Yo, Nikola Tesla, ingeniero eléctrico y mecánico, ciudadano de los Estados Unidos de América, de No. 8, West 40th Street, Nueva York, NY, EE. UU., Declaro por la presente la naturaleza de esta invención y de qué manera la misma debe ser realizado, que se describirá y determinará en particular en y mediante la siguiente declaración: –

En el funcionamiento de la maquinaria, el equilibrado exacto de las partes giratorias es de gran importancia económica, ya que anualmente se gastan grandes sumas de dinero debido a deficiencias a este respecto, lo que resulta en pérdida de energía, desgaste indebido, interrupción del servicio y accidentes de un naturaleza más o menos grave.

Antes del desarrollo de los aparatos modernos de alta velocidad, se dependía por completo del equilibrio estático e incluso ahora este es el caso con frecuencia. La tendencia en constante aumento en la dirección de la alta velocidad trajo consigo la necesidad de un equilibrado dinámico y se idearon varias formas de aparatos para este propósito.

El proceso que he inventado permite que esto se haga de forma rápida y con un alto grado de precisión y, dicho brevemente, consiste en rotar el cuerpo para equilibrarlo, soportarlo de manera flexible, a una velocidad adecuada y eliminar el exceso de material de su lado más pesado por abrasión. hasta que se alcance el grado deseado de perfección del equilibrio.

Como medio para este fin, puedo emplear una muela, un chorro de arena o un chorro de otra sustancia abrasiva. Podría inferirse naturalmente que el contacto de una rueda de esmeril o de carborundo con la parte de una máquina que gira rápidamente produciría golpes y vibraciones peligrosas, y también que el rectificado a velocidades mucho más altas que las habituales ahora podría lograrse satisfactoriamente. Pero aunque estas suposiciones teóricas parecen sólidas, no he encontrado dificultades de este tipo y he realizado la operación con la mayor facilidad y éxito. Esto lo atribuyo a la inercia y al impulso del cuerpo que gira, lo que lo hace insensible a las perturbaciones asincrónicas que pueda producir la rueda. Sin embargo,en ciertos casos puede ser más conveniente o preferible efectuar la eliminación del material sobrante mediante un chorro de sustancia abrasiva a alta velocidad aplicado tangencialmente a la pieza a equilibrar. Para obtener los mejores resultados, es esencial que este último, al girarlo, sea capaz de un desplazamiento apreciable de su centro de gravedad del eje de simetría. Esto se logra apoyándolo en un eje de flexibilidad adecuada o, si su propio eje no es lo suficientemente flexible, en cojinetes montados de forma flexible. Además, es de gran importancia, para evitar vibraciones que puedan interferir con la correcta aplicación del proceso, que la velocidad a la que se efectúe el rectificado tenga una relación definida con la crítica, correspondiente a la vibración natural fundamental,y se debe observar la siguiente regla: Si el sistema funciona en dos cojinetes, la velocidad de rectificado debe ser un múltiplo impar o submúltiplo de la crítica. Si, por otro lado, el sistema se apoya en un solo lado, la velocidad debe ser un múltiplo par o submúltiplo de la crítica.

Cuando la estructura gira a la velocidad adecuada, pongo la rueda abrasiva en contacto operativo con ella en una región periférica u otra región adecuada y amolado el material. A medida que continúa la acción, la flexión del eje disminuye hasta que, finalmente, su centro de simetría coincide con el centro de gravedad del sistema, o casi. Esto puede ser observado en muchos casos por un operador competente sin el uso de un dispositivo especial, pero se pueden emplear medios visibles o audibles adecuados para este propósito.

Previo a la aplicación del proceso es recomendable hacer funcionar la pieza a muy baja velocidad y ajustarla con la rueda. Si existe una flexión apreciable del eje cuando el sistema descansa horizontalmente, el rectificado puede realizarse en posición vertical cuando está en equilibrio estático. Una pieza que se corre sobre un eje rígido puede montarse sobre otra de la flexibilidad adecuada; y como existen limitaciones en la precisión del ajuste de un manguito cilíndrico, puedo emplear uno ahusado para asegurar una mayor precisión. Sin embargo, generalmente se pueden obtener resultados satisfactorios armando el eje rígido con extensiones flexibles o manteniéndolo en cojinetes soportados de manera flexible. En todos los casos es deseable inundar este último con lubricante de considerable viscosidad.Cuando se equilibran las piezas que van a funcionar a alta temperatura, se pueden encerrar en una carcasa en la que se mantenga aproximadamente la misma temperatura, estando prevista una abertura para la introducción de la muela o chorro abrasivo.

Mi invención se entenderá claramente por referencia a los dibujos adjuntos que ilustran una forma de aparato que he ideado para el equilibrado rápido y conveniente de cuerpos tales como los rotores de mis turbinas de vapor y gas. La figura 1 muestra la disposición general de los componentes que comprenden, una carcasa con una abertura en un lado, un mecanismo de torno para alimentar la rueda, un tacómetro que permite tomar lecturas instantáneas de la velocidad, un instrumento para la indicación visual continua del grado. de precisión obtenida y un precalentador del medio elástico como el aire comprimido utilizado en la operación; La figura 2 representa una sección a través de la carcasa en el plano de un disco de rotor, exponiendo dicha abertura y también la boquilla de la turbina; La Fig. 3 es una vista de las partes esenciales del instrumento indicador de equilibrio y la Fig.4 ilustra la forma en que se aplica un chorro de sustancia abrasiva al realizar mi proceso.

Llamando la atención específicamente sobre la figura nombrada en primer lugar, hay una carcasa, que encierra un rotor impulsado por aire o vapor a equilibrar, y se muestra como abierto en 2 con el propósito de permitir que la rueda 3 entre en contacto operativo con las superficies a ser molido. Se puede emplear cualquier accionamiento adecuado, pero normalmente recurro al eléctrico, montando la rueda directamente en el eje de un motor 4 fijado a un carro de torno 5 que se desliza sobre los rieles 6, 6 y está provisto de medios 7 y 8 para alimentar la rueda. , respectivamente, a lo largo del eje del eje del motor y en ángulo recto con el mismo.

Como se muestra en la Fig.2, la carcasa está dividida horizontalmente en la línea central en dos fundiciones 9 y 10, cuidadosamente cepilladas para asegurar que lleguen a la misma posición cuando se ensamblan, evitando el desplazamiento lateral mediante pasadores 11, 11 (Fig. . 1) que se aprietan bien en la fundición 9 o 10. Estos están agrandados y perforados en un lado y en el orificio se ajusta cómodamente un cilindro hueco 13 con boquilla 14 y abertura de entrada 15 directamente conectada al tubo de suministro 16 provisto de una válvula de control adecuada. La abertura en 2 para la entrada de la rueda 3 se muestra como una simple abertura a través de la carcasa, pero en algunos casos introduzco la rueda a través de una ampliación de la carcasa similar a la ampliación mostrada en la Fig.2 en el lado derecho, que es a menudo es conveniente cuando se equilibra un rotor en su propia carcasa.

Con referencia de nuevo a la figura 1, los cojinetes 17 y 18 también están divididos horizontalmente en el plano de la junta de la carcasa y sus partes superior e inferior pueden ser integrales con las correspondientes piezas fundidas 9 y 10 con el fin de ahorrar trabajo y tiempo. Las partes inferiores de los cojinetes están equipadas con tubos de suministro y descarga de aceite 19 y 20. El tubo de suministro 16 se muestra conectado a una bobina 21 de un calentador 22 que está equipado con una válvula para controlar el flujo del medio de calentamiento y puede ser de cualquier construcción conocida. Se proporciona un tornillo sin fin 23 en un extremo del eje del rotor para hacer funcionar el tacómetro 24 a través de una conexión flexible. Este dispositivo puede ser de cualquier marca, pero me parece ventajoso utilizar el tipo de fricción de aire. En el otro extremo del eje está montado el indicador de equilibrio 25 (que se muestra en detalle en la Fig.3) que consta de un miembro 26 con un indicador 27 en la parte superior y un peso 28 montado de forma ajustable en la parte inferior. Este miembro se apoya en la pista exterior 29 de un rodamiento de bolas 30, estando el interior 31 fijado al eje, y por tanto es susceptible de oscilación, estando determinado el esfuerzo giratorio necesario para producir una determinada deflexión del mismo por la posición del peso. Una escala graduada 32 está unida a la parte estacionaria del instrumento que está convenientemente colocada para que el operador la observe.Una escala graduada 32 está unida a la parte estacionaria del instrumento que está convenientemente colocada para que el operador la observe.Una escala graduada 32 está unida a la parte estacionaria del instrumento que está convenientemente colocada para que el operador la observe.

Se puede emplear sustancialmente el mismo aparato, con la excepción de la rueda 3, en relación con el dispositivo ilustrado esquemáticamente en la Fig.4, en el que un accesorio 32 adecuado proyecta un chorro 33 de sustancia abrasiva tangencialmente sobre el cuerpo 34 para equilibrarlo. soportado sobre un eje flexible 35. En este caso, por supuesto, el dispositivo está montado en el carro 5 para permitir la alimentación en dos direcciones.

El equilibrado se realiza de la siguiente manera: estando el rotor en posición de rectificado de la pieza fundida 9 y las tapas de los cojinetes 17 y 18 se colocan, el lubricante se fuerza a través de los tubos 19 y 20 y un fluido motriz como aire comprimido, admitido en la boquilla 14, su la cantidad y la temperatura están reguladas, respectivamente, por válvulas en la tubería de suministro 16 y el calentador 22. El fluido, al atravesar el rotor y salir a través de la carcasa inferior, imparte movimiento al primero y lo lleva a la velocidad deseada, determinada mediante la lectura del tacómetro 24. La rueda abrasiva 3 se alimenta ahora a través del rotor y se anota la indicación del instrumento de equilibrado en la escala graduada. Al principio, es probable que la deflexión del puntero sea considerable debido al hecho de que cualquier vibración, aunque sea leve, del eje,aumenta considerablemente la presión sobre las bolas y, en consecuencia, el par del instrumento. A medida que mejora el equilibrio, la deflexión disminuye hasta que finalmente el puntero alcanza el cero de la escala, lo que indica que se ha alcanzado el grado deseado de perfección del equilibrio. Como prueba crucial, el operador puede hacer funcionar el rotor aproximadamente a la velocidad crítica. Esto no debería causar vibraciones apreciables o efectos sobre el indicador de equilibrio que, en lugar de llevar un peso, puede estar equipado con un resorte para producir la presión requerida sobre el rodamiento de bolas y oponerse a la torsión.Como prueba crucial, el operador puede hacer funcionar el rotor aproximadamente a la velocidad crítica. Esto no debería causar vibraciones apreciables o efectos sobre el indicador de equilibrio que, en lugar de llevar un peso, puede estar equipado con un resorte para producir la presión requerida sobre el rodamiento de bolas y oponerse a la torsión.Como prueba crucial, el operador puede hacer funcionar el rotor aproximadamente a la velocidad crítica. Esto no debería causar vibraciones apreciables o efectos sobre el indicador de equilibrio que, en lugar de llevar un peso, puede estar equipado con un resorte para producir la presión requerida sobre el rodamiento de bolas y oponerse a la torsión.

Cuando deban equilibrarse cuerpos que no estén adaptados para girar de la manera mostrada, serán impulsados ​​independientemente por correa, electricidad u otros medios, teniendo cuidado de que no se transmitan al aparato vibraciones perturbadoras procedentes de ellos. Con el fin de preservar intacto el límite periférico, si esto es esencial, muelo el material de algún otro lugar y cuando es conveniente, hago una disposición especial para este fin en el diseño y construcción de la pieza.

He encontrado que mi proceso es muy valioso en el equilibrado de rotores de turbinas de gas y vapor de alta velocidad, pero lo he utilizado con éxito en una gran variedad de casos y no limito su aplicación a ningún tipo de aparato.

Habiendo ahora descrito y comprobado particularmente la naturaleza de mi dicho invento y de qué manera se va a realizar el mismo, declaro que lo que reclamo es: –

  1. El método de equilibrar un cuerpo que consiste en rotarlo sobre un eje flexible o sobre soportes deformables y eliminar el exceso de material del mismo por abrasión hasta lograr el equilibrio, sustancialmente como se describe.
  2. El proceso de equilibrar un cuerpo que consiste en rotarlo en condiciones normales de trabajo, sobre un eje flexible adecuado, y hacer que se equilibre triturando el exceso de material del mismo, sustancialmente como se describe.
  3. Proceso de equilibrado de un cuerpo que consiste en rotarlo sobre un eje flexible adecuado apoyado sobre dos cojinetes, a una velocidad que es un múltiplo impar o submúltiplo de la crítica y triturar el exceso de material del mismo, sustancialmente como se describe.
  4. El proceso de equilibrado de un cuerpo que consiste en rotarlo sobre un eje flexible adecuado apoyado en un solo lado, a una velocidad que es incluso múltiplo o submúltiplo de la crítica y triturar el exceso de material del mismo, sustancialmente como se describe.
  5. El aparato combinado, como se muestra y describe, para el propósito expuesto.

Fechado el 23 de agosto de 1921.

Nikola Tesla.

Nikola Tesla British Patent 186,799 - Proceso y aparato para equilibrar piezas de máquinas giratorias - Imagen 1

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