The Quasiturbine (Qurbine) is a « Positive Displacement » turbine alternative,
suitable as a double-circuits Rotary Motor or Expander
for compressed air, steam and other fluids,
or (later) as an advanced Internal Combustion Rotary Engine,
as well as (later) for Compressor of various thermodynamic cycles.
The Quasiturbine is a compact, low weight and high torque machine
with top efficiency, specially in power modulation applications, like in
aviation or for Drones propulsion.
The Quasiturbine is a pistonless Rotary Machine
using a deformable rotor whose blades (sides) are hinged at the vertices.
The volume enclosed between the blades of the rotor
and the stator casing provides compression and expansion
in a fashion similar to the familiar Wankel engine,
but the hinging at the edges allows higher compression ratio
and different time dependencies, while suppressing the Wankel rotor dead time
and single rotor vibration,
and this without the complex rotor synchronization gears.
Pressure-flow energy conversion :
+/- 80 of the perfect « single-stage
theoretical expander »
(Optimum all across the power range
- No off-peak penalty)
QUASITURBINE INTERNAL COMBUSTION
(produit not offered) Test bench made by a group of
volunteers at
www.promci.qc.ca/pureinvention/apuqcom
from an internal combustion engine block loaned par Quasiturbine.
Projet initiated and directed by
M. Claude Gratton, ex-pompier de Montréal.
www.youtube.com/watch?v=heqN_ssJeOQ
Typical comparison:
Engine displacement versus the Total engine volume
4 strokes engine type
Unit displacement Engine volume
Piston
1
15 to 25
Wankel
1
10 to 15
Quasiturbine
1
1.5 to 5
The Quasiturbine is a positive displacement turbine
with a total displacement near the engine volume
(Imagine one day, a 3 litres car engine into a
3 litres volume!)
Unlike vane pumps, which vane extension is important and against which
the pressure acts to generate the rotation, the Quasiturbine contour seals have an
imperceptible extension and the rotation does not result from pressure against these seals.
Since the cylindrical (or oval) stator of vane devices has a radius of curvature
greater than the rotor, the two surfaces (rotor - stator) cannot reach a close
fit at top dead center (TDC), while the surfaces of both the rotor and stator of
the Quasiturbine fit exactly against one another to produce a high compression
ratio. This is why QT is efficient (less pressure charging losses), and this is why there is no vane combustion engine.
Quasiturbine publishes « efficiency data ».
Recovering 30% of the engine exhaust heat would allow to exceed most hybrid
efficiency performance. By placing a hot Quasiturbine into or around an engine
exhaust pipe, and injecting pressurized hot water (steam keep in the liquid
state for better heat transfer), some heat can be recovered into mechanical
energy. A Quasiturbine Stirling or short steam circuit could do similarly! See:
Engine
Exhaust Heat Recovery with Quasiturbines
The Quasiturbine researcher team has initially established a list of 30
conceptual
piston deficiencies and as many
Wankel deficiencies. The Quasiturbine general concept is the result of an
effort to improve both engines by suppressing the limiting sinusoidal crankshaft
and offering up to 7 degrees of freedom at design.
La Teoría de Quasiturbine (Casiturbina)
La Casiturbina
Quasiturbine (Qurbine) es a pressure driven continuous torque deformable spinning wheel; un nuevo motor
rotativo sin berbiquí, que tiene un rotor con 4 caras, sin vibración y que
elimina los tiempos muertos, modificando las esperas en las varias horas que se conduce,
y substituyendo los impulsos progresivos
por impulsos rápidos.
Este motor reduce los espacios para los
componentes impulsores de funcionamientos múltiples y homokinetic
esencial en cada momento de la rotación, y del flujo continuo con la entrada y
el lado de enchufe del motor. Esta teoría optimiza simultáneamente 14 parámetros
que conducen y propone perfiles de la presión permitir la detonación.
La foto-detonación (al arrancar el carro)
ocurre con presiones levemente más altas
con la iluminación la termal indicada con
combustión de HCCI - Compresión-Ignición De la Homogéneo-Carga;, en Europa por CAI - Controlad
combustión del coche-ignición;, y en Japón cerca la combustión
de ATA - Thermo-Atmosferica Activa.
...la salida con factor débil de la carga
el motor con la foto-detonación es el doble
del convencional ciclo de Otto,
y considerando eso el factor
de carga de un coche está situado en promedio do
10 - 15%, de que no es tan pequeño...
Aunque el tema apasiona a investigadores,
el control de la iluminación termal y fotonica
en el pistón sigue haciendo
un problema todavía no resuelto,
y posiblemente un callejón sin salida...
¿ Cómo la Quasiturbine la resuelve ?
Descripción
En consecuencia no es sorprendente que la Quasiturbine presente
características similares a las turbinas tradicionales. Por otra
parte, los motores que emplean cigüeñales generan impulsos de presión
sinusoidales, durante los cuales el pistón permanece arriba un tiempo
relativamente largo, mientras desacelera e invierte la dirección, y
permanece brevemente en la mitad de la trayectoria, lo que es contrario a la
lógica de un mejor motor (Los impulsos de compresión debería ser tan
cortos como fuera posible y la permanencia en medio trayecto más larga
posible, para que la la extracción de la energía mecánica sea mejor)
Gran torque, bajas RPM, cero vibraciones, sin aceite lubricante, rapidez de
aceleración, menos ruido, menos contaminación, más potencia en relación
con el volumen y el peso. Hidráulica, neumática, de vapor, gasolina,
diesel, gas natural,... modo de foto-detonación y compatible con hidrógeno.
Compresor o bomba sin ninguna válvula de retención ni obstrucción.
Cuando se requiere un motor que no contamina,
Quasiturbine resulta ser un motor de expansión perfecta de gas y de
excelente rendimiento. Quasiturbine es perfecta además para proyectos de
cogeneración.
El motor Quasiturbine es ideal para plantas de energía térmica solar, que utilizan
circuitos cerrados líquido-vapor. Compatibilidad con el hidrógeno - El
hidrógeno hace frágil al acero y degrada todos los aceites. La
Quasiturbine posee un sector de admisión frío y estratificado que es más
adecuado para la combustión de los motores de hidrógeno puro (sin
lubricante).
¿Por qué la QUASITURBINE (Qurbine) es tan excepcional ? La
Quasiturbine es revolucionaria además porque genera un nuevo tipo de
impulsos de presión diferentes de los motores de cigüeñal (En la
práctica la asimetría de la Quasiturbine permite "entre otras cosas" darle
menos tiempo a las trayectorias de compresión y exaustación y más tiempo y
volumen a los impulsiones de admisión y expansión. Además, la
Quasiturbine disminuye a cero el tiempo muerto del motor.
Comparación : Pistón - Wankel - Quasiturbine
The Quasiturbine share with the conventional turbine
the most valuable characteristic of torque continuity (even if not
constant, there is no propulsive dead time), that very few other engine
concept offer. Being a balanced configuration with near zero seal movement
machine, nothing prevents the scaling up of the Quasiturbine to the 10
megawatts range or more. Contrary to complex conventional turbines, the
Quasiturbine are competitively down scalable to
low power units, easy to operate, and do not require as sophisticated
trained maintenance personnel.
A conventional turbine is so demanding in term of
flow control, rpm and load, it has to be the central dominant equipment to
which all other system application components must be slaved. In contrary,
the Quasiturbines can be efficiently slaved to a variety of different
applications.
Ente los numerosos criterios que permiten comparar los motores entre sí,
no podemos ignorar la integridad del volumen de la expansión y la relación
de factor de propulsión. Se debe recordar que todos los volúmenes son
generados a partir del movimiento de una superficie (el cubo es generado
por el movimiento de un cuadrado, el cilindro por el movimiento de un
círculo), y para conseguir una eficiencia geométrica óptima, el volumen de
expansión debe ser generado solamente por la superficie efectiva de empuje
del gas. La relación de factor propulsivo es el porcentaje del tiempo (o
del ángulo) durante el cual el componente contribuye positivamente a la
propulsión del motor. La integridad del volumen de la expansión es la
característica implacable del motor de pistón que le ha permitido
resistir durante más de un siglo a todos los otros conceptos de motores.
Veamos por ejemplo, un cilindro con múltiples cavidades internas (digamos
por ejemplo que el volumen total de todas las cavidades es el doble del
volumen del cilindro en cuestión) y en el que se mueve un pistón.
Como il trayecto que empuja va desde el volumen mínimo (centro arriba) hasta el
volumen máximo (centro abajo), el volumen máximo no será el volumen
generado por el pistón de movimiento circular, esto es, 1 cilindro, sino
que 3 veces más debido a las cavidades laterales, que serán además la
causa de una pérdida sustancial de presión. Este tipo de motor
funcionaría bien, pero su eficacidad energética será baja. El pistón
tradicional posee una relación de factor de propulsión bajo (120 / 720
grados = 17%), pero un volumen de expansión final estrictamente igual al
que es generado por el movimiento de la superficie de su pistón, que
garantiza una buena eficiencia geométrica.
¿Y con respecto al Wankel ?
Como su rotor sólo tiene 3 veces 30 grados de tiempo muerto por
revolución, la relación de factor propulsivo llega a (270 / 360 grados)
75% en el Wankel, lo que es una mejora importante. Pero nosotros hemos
demostrado matemáticamente que el volumen de expansión final es tres veces
más largo que el volumen generado por el movimiento de la superficie de
empuje tangencial variable (para esta demostración se usa el cálculo
integral). Por lo tanto, el Wankel no puede alcanzar una eficiencia
energética tan buena como el motor de pistones (en realidad se
compara al cilindro con cavidades que presentamos antes).
¿Y la Quasiturbine ?
Como al final de cada trayecto de expansión, la trayectoria siguiente está casi
lista para inflamarse, el tiempo muerto es reducido a cero, y la relación
de factor propulsivo de la Quasiturbine es 100% (combustión continua).
Además, como el contorno de confinamiento ha sido escogido cuidadosamente
para que el volumen final de expansión sea estrictamente igual al volumen
generado por el movimiento de la superficie de empuje tangencial variable,
la eficiencia geométrica es idéntica a la del pistón. Con el fin de lograr
este doble ideal, la Quasiturbine no trabaja con el principio del volumen
atrapado en una superficie de curvatura variable y una cuerda fija, sino
que más bien usa un rotor de cuatro grados de libertad X, Y, q, ø
confinado en un contorno de alojamiento con la forma de una pista de
hielo, lo que además permite un torque óptimo en un desplazamiento gran
angular y la supresión del cigüeñal y del volante.
Not only the photo-detonation suppresses the energy consuming butterfly
vacuum intake valve and so preserving the engine efficiency at low power,
but since it requires a much higher compression ratio,
it does increases the engine efficiency at full throttle as well.
Detonation and hybrid are two different means to harvest the low
efficiency of reduced power piston engine, and both are compatible with
efficient electrical (in-wheel) power train. Detonation engine is however a more
direct and efficient way, and because the « on board fuel » is already a form of
energy storage, detonation engine avoid to re-stock this energy electrically
into batteries. The chemical energy stored in the fuel is
degraded when chemically re-stored in batteries.
QT-AC (With carriages) is intended
for detonation mode,
where high surface-to-volume ratio
is a factor attenuating the violence of detonation.
The next step in world engine research is to make the gas engine as
efficient as the diesel engine, and the diesel engine as clean as the gas
engine. The photo-detonation Quasiturbine AC does that and more, by conciliating
both gas (homogeneous) and diesel (non-homogeneous) engines in one extremely
efficient and clean photo-detonation mode, leading the way to a major efficiency breakthrough!
Photo-detonation permits 2 efficiency gain improvements: The removal the
butterfly intake vacuum valve (engine compression breaking - which exist at all
time within gas engine), and the increase of
the compression ratio (well over the knocking and the diesel level).
Because the combustion is homogeneous and occurs in excess of air, it is as
clean as an external combustion.
Not to confuse the ignition process (the sparkplug and the diesel thermo ignition)
with the combustion mode (thermal wave or detonation)
Notice there is no detonation in diesel engine.
Photo-detonation self-fires similarly to Diesel,
but burn homogeneously, faster and cleaner.
This mode uses a « fast detonation chamber »
instead of a « combustion chamber ».
quasiturbine.promci.qc.ca/ETypeDetonation.htm
Quasiturbine has extra degrees of freedom allowing for thermodynamic and
photo-detonation optimization, which other simplified mathematical
concepts like piston or Wankel can not pretend.
Comparación con la Turbina
Hydraulic, pneumatic, steam, gas and fuel combustion...
produce primary energy in the form of expansion and pressure. Being an hydro-aero-static
device, the Quasiturbine directly transforms this pressure energy into
mechanical rotation motion with optimum efficiency, whatever low or high
is the pressure (QT idle with only a few psi !). Conventional
turbines are hydro-aero-dynamic, and they cannot handle directly the
energy of pressure which must be converted into kinetic energy.
For a given geometry, the efficiency of conventional turbine falls rapidly
if the flow velocity moves away from the optimum.
Because the Quasiturbine does not require the
pressure energy to be converted into the intermediary form of kinetic
energy, it has numerous advantages over the conventional turbines,
including on the efficiency at all regimes.
Tecnología Perfeccionada
La Quasiturbine (Casiturbina) es un concepto que perfecciona
los motores tradicionales de dos maneras: reduciendo los tiempos muertos
y organizando mejor el tiempo para el mejor rendimiento. No se debe olvidar que las
turbinas de gas tienen una turbina de compresión y una turbina de potencia,
y que la Quasiturbine es el resultado de una investigación iniciada en
1990 con el fin de reunir estas dos turbinas en una sola unidad
(cuyos alabes trabajan alternativamente como turbina de compresión y como turbina
de potencia).
If one day we are going to limit the availability of fossil
fuel, in which type of engine would you put the precious liquid ? Without a
doubt in the most efficient and clean engine. It is important to develop better
engines regardless of the abundance or the rarity of the fossil fuel, to
attenuate the effect of the inevitable transition and in the perspective of the
precious synthetic replacement fuel. The efficient
engine development is part of the measures intended to better prepared ourselves
to tackle the future... Closer we will get to the end
of the fossil era, more the performing engines will be necessary and
appreciated!
Fossil Fuel and Renewable Energy
The comparison is somewhat unfair. First, fossil fuel comes
from pumping an underground reservoir – it is not man-activity stored energy.
Second, comparing text book fossil fuel energy contain of about 9000 W-h/Kg with
renewable energy systems is further unfair. One Kg of fossil fuel contains “no energy
at all, if you do not have oxygen to combust it”. For mobile applications, the
truth is that to combust a typical car gas tank, one need about 2 tones of
oxygen, which is taken out of the environment while underway… but should be
onboard for matter of fair energy comparison with renewable systems like
mechanical coil spring, compressed air, batteries or liquid nitrogen… Amazingly,
both the fossil fuel and solar panels systems fail to offer a fair
« onboard total energy system »
comparison in mobile applications.
Just keep that in mind for the evaluation of the future generation of projects…
An Engine and more
The Quasiturbines are highly suitable for many «
traditional systems » like heat pumps (refrigerators, freezers, air
conditioners), pneumatic energy storage, air compressors and water pumps,
hydraulic pump and motor, turbo-pumps, as well as in utility co-generation,
aviation, marine or locomotive propulsion, Combined Cycle Gas Turbines,
Rotary Pressure Expanders for Gas Pipeline Pressure Energy Recovery or as
industrial and nuclear boiler steam vapor energy production or recovery...
Not only the Quasiturbine can be used as a pneumatic
(air) or steam co-generation engine, but it can run in internal combustion
Otto mode and photo-detonation mode, in Stirling thermal, Brayton and
other cycles. This makes it suitable for cogeneration and conventional
engine exhaust heat recovery
(see
QT Type Stirling)
, or for hydro-electric water dams
(see
QT Type Hydraulic).
As a rotary expander, it can be used to recover MW of
pressure energy at gas pipeline pressure reduction stations (or steam
pressure reduction stations), and to efficiently replace the expansion
valve in more ecological refrigeration and heat pump air conditioning
systems (removing the mechanical pressure energy which destroys the
cooling efficiency), while offering compression capability. See
quasiturbine.promci.qc.ca/ETypeExpander.htm
Engines in Energy Strategy
The future of energy strategies involve resources,
efficiency, distribution and mobility. Because large utility energy
station transforms fuel into electricity with a higher efficiency than the
small distributed stations or your car engine, there will be a period
during which hybrid, fuelcells (also thermal machines),
batteries and electricity from the grid (electric power train will still
be suitable with onboard efficient generator)
will tend to substitute internal combustion Otto engines. However, as more
efficient and photo-detonation engines will come on the market, and small
engines will become as efficient as large utility stations, this kind of
substitution will have no reason whatsoever. Only then, distributed
electric generation will become reality, and because of fuel mobility
specific energy and power advantages, efficient internal combustion
engines will then have no substitute!
Still the resource will have to be
addressed, but the most likely efficient solution will be toward
SYNTHETIC FUEL (from bio-solar ... or nuclear) similar to conventional
fuels, because the best and most convenient way to store hydrogen is to
bond it with carbon atoms and make a conventional liquid fuel (will we
then enter a carbon depletion era?). For these reasons, no foreseen
technology is on the long term going to substitute efficient combustion
engines... toward which research and development must continue.
Those saying that today improved thermal internal combustion
engines come to late in time are missing the point: If thermal engines
were more efficient, no one would talk about hybrid and hydrogen...
Protectora del Medio Ambiente
Problemas: Contaminación causada por la combustión
incompleta de los combustibles, emisión de smog y gases de invernadero.
Solución : El motor Quasiturbine es protectora del medio ambiente. Los motores
que no queman todo el combustible, causan mucha destrucción del
medio ambiente. El motor Quasiturbine es ecológico porque ayuda en los siguientes aspectos:
Reduce el consumo de combustibles, porque trabaja con un nuevo ciclo termodinámico, con una
pulsación de presión más corta y asimétrica, es más económico
porque aumenta el rendimiento de los combustibles.
Contaminación atmosférica por los gases - Por
tener un tiempo reducido de confinamiento de combustión, la generación de
NOx en la Quasiturbine es mucho menor. Contaminación térmica - Como tiene
una capacidad de extracción mecánica avanzada, hay menos dispersión de
energía térmica en el medio ambiente. Contaminación por ruido - Como tiene
4 combustiones por rotación, y su cámara de expansión de gas es más larga,
el ruido es reducido por un factor 20 ó más. Contaminación por la
vibración - Las vibraciones son responsables de miles
de millones de dólares de
daños por averías en todas partes. El síndrome de vibración del Dr. Raynaud
afecta a miles de trabajadores y conductores de camiones de la
industria maderera. La Quasiturbine es un motor libre de vibraciones.
No necesita aceite de lubricación
qué es fuente de contaminación. La
Quasiturbine puede funcionar sin lubricantes.
Compatible foto-detonación - A diferencia de los
motores de pistones, a los
químicos les gusta la foto-combustión porque es más rápida y más completa.
Las características de pulsación de presión breve y el tiempo de
incremento de presión rápida hacen de la Quasiturbine el
motor ideal para el modo de foto-detonación. Fuente de poder
de vapor y neumática.
Breve Descripción de la Compañía
QUASITURBINE AGENCE lanza su motor rotativo "Quasiturbine" de combustión
continua y a cero vibración. Este motor es muy efectivo para proteger el
medio ambiente, reduce el ruido y la vibración y economiza energía.
Quasiturbine se puede emplear además como una eficaz bomba o compresor rotativo.
QUASITURBINE TRONÇONNEUSES está basada en Montreal, Québec, y ha
concluido un acuerdo de suministro de rotores Quasiturbine durante 10 años
con licencia para fabricar y comercializar una "motosierra terapéutica de
cero vibración" para el mercado norteamericano.
¿ Como Usted Puede Cooperar ?
Hay muchas maneras que usted puede ayudarnos en el cambio tecnológico
ecológico pare proteger
el medio ambiente y la salud economía son prioritarias.
Usted puede contactar a una universidad, instituto o cualquier centro de
investigación técnica,
para que hagan los estudios, pruebas y proyectos con la Casiturbina
(puede dirigirse a los departamentos de mecánica,
medio ambiente, energía, ingeniería, etc.). ¿ Que mas puede hacer ? Patrocinar
y financiar los proyectos con la Casiturbina, que los centros de
investigación científica y técnica se propongan a realizar, participe en
los usos de los motores prototipos y haga el
seguimiento de los resultados
y avances técnicos. De este manera usted esta motivando y apoyando a las nuevas generaciones,
para que se interesen en esta naciente tecnología ecológica; porque a las muevas generaciones
les gusta participar y son mas responsables que los adultos en la busca
de soluciones de la problemas de energía,
medio ambiente, tecnología, salud, economía, etc. Si los centros de investigación son apoyados
por la comunidad, entonces la Casiturbina es la solución
para evitar las crisis de energía y medio
ambiente en el presente y futuro.
La QUASITURBINE fue designada como el "motor del siglo XXI"
por las revistas "Europeas Automotive Design" (Diseno de automovil),
"Eureka innovative engineering" y
Diesel Progress Magazine
y se ubicó como semifinalista en el certamen
Discover Magazine 2000 Awards.
