BE1016118A6 - Nieuw type wiel. - Google Patents

Abstract

Elk wiel heeft een gyroscopische werking. Wij ontwikkelen hier nu wiel dat tevens een dynamisch vliegwiel; Bij aanvang ligt massa is in het centrum van het wiel, naarmate de rotatie toeneemt zal deze zich naar de buitenzijde verplaatsen. Massa wordt aan de buitenzijde van het wiel toevoegd. Een object (bv. een stalen en/of composiet bal, een met veer-verbonden zuiger of cylinder, een cylindervormige magneet, een verschuifbaar element en/of een vloeistof (bv. kwik) zijn gepositioneerd in het centrum. Het object zal zich buitenwaarts beginnen te verplaatsen in de richting van de buitenrand. Bij het bereiken van een voldoende rotatie-snelheid heeft het beweegbaar materiaal zijn maximaal gewenste positie bereikt. Deze uitvinding vergemakkelijkt de opstart van vliegwielen; normaal dient men zware aandrijving te gebruiken om een vliegwiel in gang te zetten, nu met een kleiner rotatieve kracht. Dus een wiel met geringe vliegwiel-effect wordt op dunamische wijze een wiel met grote gyroscopische kracht. Bij het vertragen van de rotatie-snelheid gaat het beweegbaar materiaal geleidelik terug naar zijn aanvangspositie door de zwaartekracht, en/of mechanische

Description

  Beschrijving: Nieuw type wiel

  
 <EMI ID=1.1> 

  
eenvoudig fietswiel. Er bestaat een proef in de natuurkunde waarbij aan een fietswiel-as twee handvaten worden aangezet en een persoon deze vasthoudt. Een andere persoon draait aan het wiel en proefpersoon kan het wiel quasi onmogelijke in een andere richting draaien. De persuccie-kracht laat zelf de proefpersoon draaien als hij op een draaistoel zit. Deze rotatie energie laat ook de gyroscoop in bv. vliegtuigen werken bij hun automatische piloot. Een vliegwiel is ook een toepassing hiervan.

  
Vliegwielen worden momenteel gebruikt om een 'rustige loop' te krijgen in mechanismes.

  
Wij ontwikkelen hier nu echter een dynamisch vliegwiel waarbij een deel van de massa aanvankelijk in het centrum van het wiel gelocaliseerd is, maar naarmate de rotatie toeneemt deze zich naar de buitenzijde verplaatst en bijgevolg massa aan de buitenzijde van het wiel toevoegd. Het betreft dus een wiel (10), een dynamisch vliegwiel dat bij toenemende rotatie beweegbare centrale massa
(15B) van zijn centrum (11) naar zijn buitenrand(en) (12, 19B) verplaatst.

   Hierbij zal in de ruststand tenminste één beweegbaar materiaal zoals een object (bv. een stalen en/ of composiet bal 15A, een met veer-verbonden zuiger of cylinder, een cylindervormige magneet 15B, een verschuifbaar element 15C) en/of een vloeistof
(bv. kwik) gepositioneerd zijn: hetzij in het centrum, hetzij rond het centrum van het lichaam (bv. rond een as, in een holte) in tenminste één caviteit (bv. huls 17A, glijder), hetzij in meerdere afzonderlijke caviteiten of speciale houders in de structuur en/ of daarop. Bij de start van de rotatie - bij het bereiken van een minimale rotatie - zal het beweegbaar materiaal (13A) zich buitenwaarts (20A) begint te verplaatsen in de richting van de binnenkant van de buitenrand van het wiel. Bij het bereiken van een voldoende rotatie-snelheid heeft het beweegbaar materiaal zijn

  
 <EMI ID=2.1> 

  
buitenrand, in een bepaalde zone in de structuur, buiten de buitenrand). Dan houdt de rotatie aan op een optimale wijze. Indien geen verder mechanische aanvoer van mechanische energie gebeurt (bv. via invallend water op een verbonden rotor in een waterkrachtcentrale) dan zal het vliegwiel na een zeker tijd vertragen door de wrijving op de as. Men kan echter ook vertraging krijgen indien de kinetische energie wordt afgetapt door bv. gebruik als een electrische generator. In feite is een vliegwiel dus een soort batterij of collector van kinetische energie. Indien de wrijving kan gereduceerd worden kan deze energie lange tijd bewaard worden. Een vliegwiel gebouwd uit composiet materialen kan tegen zeer hoge snelheid langer energie bijhouden dan bv. een electrochemische batterij.

  
Deze uitvinding vergemakkelijk de opstart van vliegwielen. Normaal dient men zware aandrijving te gebruiken om een

  
 <EMI ID=3.1> 

  
rotatieve kracht. Dus hier wordt een wiel met geringe vliegwieleffect op dynamische wijze een wiel met grote gyroscopische kracht, op een eenvoudige wijze.

  
Bij het vertragen van de rotatie-snelheid zal het beweegbaar materiaal zich geleidelijk terug (20B) naar zijn aanvangspositie
(13A, 19A) bewegen daartoe aangezet door de zwaartekracht.

  
 <EMI ID=4.1> 

  
en/of magnetische middelen (bv. vaste interne afstotende en/of

  
 <EMI ID=5.1> 

  
lengte of diameter). Bij het bereiken van de rusttoestand zal het beweegbaar materiaal (13A) zich terug op zijn aanv angspositie bevinden. Dus bij aanvang van de rotatie wordt minder electrische, mechanische en/of electro-magnetische kracht op het vliegwiel gezet worden om in beweging te komen aangezien zich een aanzienlijk deel van de massa (21) aanvankelijk in de centrale zone

  
(11) bevindt, zodat waarneer de beweegbaar massa op zijn gewenste uiterste positie (19B) is gelocaliseerd een optimaal

  
 <EMI ID=6.1> 

  
van kinetische energie (zgn. Vliegwiel batterij) afkomstig uit andere energie systemen (lichamelijke, wind-energie, water-energie, zonne-energie, mechanische, electrische, electro-magnetische, stralingsenergie), als gyroscopisch wiel (bv. wielen van een fiets), als gyroscoop, als aandrijf-eenheid (afhankelijke van de richting van de rotatie), en als afvlakker van onregelmatige externe bewegingen (traditioneel vliegwiel: zgn. Rustige loop)

  
Het vliegwiel is te gebruiken in ondermeer lichamelijk aangedreven voertuigen en machines, voertuigen (auto's, schepen, treinen, vliegtuigen, ruimtetuigen), diverse motoren, electrische

  
 <EMI ID=7.1> 

  
machines en/ of aandrijvers (bv. kracht-centrales, dynamo's, alternatoren, turbines, mixers, pompen, boren, molens, koppelingen, etc.), en in nieuwe toepassingen (bv. toepassing in windmolen-wieken) en zonne-cel motoren.

  
Dit vliegwiel is meer efficient want het is energie-besparende, kostbesparende, start sneller en geeft een regelbaar inertie-effect. Het behoeft minder zware start-energie (zoals lichamelijke inspanning,

  
 <EMI ID=8.1> 

  
windkracht, ...etc.. 

  
Bij dit vliegwiel kan het beweegbaar materiaal ook in de as van het vliegwiel zitten.

  
 <EMI ID=9.1> 

  
mogelijk. Enkele voorbeelden.

  
 <EMI ID=10.1> 

  
een bepaalde minimale rotatie-snelheid tot buiten het aanvankelijke

  
 <EMI ID=11.1> 

  
varianten houden alles echter binnen hun uiterste rand.

  
Een meer gesofisticeerd vliegwiel kan zelfs tenminste één intern mechanisme (bv. micro-motor) bevatten dat eventueel gecontroleerd en aangestuurd wordt via een electronische verwerkingseenheid die wireless kan aangepast worden of voorgeprogrammeerd is, en zelfs eventueel met sensoren is

  
 <EMI ID=12.1> 

  
zijn bevestigd of ingebouwd kan electrische energie levert aan het intern mechanisme en de microchip.

  
Voor vlakke toepassingen, dus een horizontaal liggende vliegwiel, kan het uitgevoerd zijn met tenminste één interne holte - met daarin centraal (bij het centrum) een verlaagde zone en aan de buitenranden één of meerdere hogergelegen zones. In de verlaagde zone van de interne holte kan zich beweegbaar materiaal bevinden, namelijk een vloeistof en/ of tenminste één rolbaar element (bv. bollen, veel-vlakkers). Dus het beweegbaar materiaal zit in tenminste één centraal - lager gelegen - deel van de holte. Dit

  
 <EMI ID=13.1> 

  
de buitenrand eventueel opklimmend tegen de schuine binnenwand(en) tot de uiteindelijke uiterste positie is bereikt. De rotatie laat het beweegbaar materiaal dus klimmen. Bij het beeindigen van de rotatie - door de zwaartekracht - zal dit materiaal terug naar de initiële positie vloeien of er in rollen. Bv. Bollen en vloeistof kunnen daarin samen komen, eventueel gescheiden door een filter waardoor enkel de vloeistof vloeit. Het beweegbaar materiaal kan vanzelfsprekend diverse dimensies

  
 <EMI ID=14.1> 

  
Dit wiel start als een gewoon, gemakkelijk roteerbaar wiel met een iets zwaardere as maar dat naarmate de rotatie toeneemt snel door de zich naar buiten verplaatsend massa (20A) van het beweegbaar materiaal een aanzienlijk groter vliegwieleffect (gyroscoop effect) bekomt dan dat het bezat in zijn aanvankelijke positie of indien het niet met zulk dynamisch mechanisme was uitgerust.

  
 <EMI ID=15.1> 

  
tenminste één spaak (17E) zulk mechanisme bevatten Dat mechanisme kan structureel ingebouwd, opgebouwd, rondgebouwd of daaraan bevestigd zijn in de wiel structuren. De massa-verplaatsing van het intern beweegbaar materiaal (bv. kleine stalen billes 21, een permanente magneet 15B, een kunststof koker met intern gewicht, een stuk magneet-gevoelig metaal, een speciaal gewicht 13A rond een spaak, ...) gebeurt dan van de meer

  
 <EMI ID=16.1> 

  
(13B) in het wiel. De vliegwiel kracht wordt opgebouwd. Doch ook

  
 <EMI ID=17.1> 

  
middel van één of meerdere systemen. Deze moeten echter zorgen dat de gewichten die zich onderaan de buitenrand bevinden ook kunnen terugkomen want hun posities is nu tegen de zwaartekracht in. Aangezien de rotatie langzaam afneemt draait het wiel nog en zullen deze delen beweegbare massa bij hun hogere posities toch terug naar beneden gaat tengevolge van de zwaartekracht of door en de constructie van het mechanisme. Bv. kan dit gebeuren door trek- of duw-veren die het beweegbaar materiaal terug in hun initiële stand zetten omdat de rotatie-kracht deze massa niet meer overheerst. Dit kan bv. ook met een trek-lijn zoals bij een lint-meter of via magnetisme (bv. schuif-magneet kleft op metalen plaatje 18A op de as 16, een metalen gewicht kleeft aan een magneet aan de basis) dat het magnetische gevoelig beweegbaar materiaal 'vangf bij het vallen.

  
Zulk mechanisme kan een los bevestigbaar afgesloten cilindrische opzetstuk (17D) zijn dat aan een spaak (17E) wordt bevestigd (met

  
 <EMI ID=18.1> 

  
elementen bij een fietswinkel gekocht worden. Het is opgebouwd

  
 <EMI ID=19.1> 

  
materiaal) waarin zich een aantal kleine metalen billes (15A) bevinden die door middel van tenminste één magnetische zone
(bv. magneet 18A, al dan niet zelfklevende magnetische strip) bij tenminste één van de afgesloten uiteindes wordt gehouden. 17D geeft een voorbeeld. De billes kunnen niet ontsnappen uit de holle ruimte. Variantes kunnen in de onderdelen van het wiel zelf

  
 <EMI ID=20.1> 

  
Een fietswiel kan nog andere variantes hebben, zoals een mechanisme het mogelijk maakt dat de massa-verplaatsing van intern beweegbaar materiaal (bv. kleine stalen billes, een permanente magneet 15B, een kunststof koker met intern gewicht, een stuk magneet gevoelig metaal, een speciaal gewicht, ...) van zijn meer centrale positie in het wiel naar een meer buitenwaartse positie in het wiel, hetzij in tenminste één spaak wordt ingebouwd, een spaak vervangt en/ of op de as van het wiel wordt bevestigd. Dus de spaken (17E) kunnen vervangen worden door dergelijke stevige hulzen of buizen. Bij composiet wielen kan die vooraf in de matrijs worden voorzien.

  
Een andere variante op het vliegwiel fietswiel heeft een fijnafgestemd zelf-oprollend mechanisme (cfr. automatische lint-meter met bv. compressie-veer) en/ of een veer - bevestigd aan de as, aan de basis van een spaak en/of als deel van een spaak -

  
 <EMI ID=21.1> 

  
naar zijn initiële centralere positie in of bij de wiel-as trekt.

  
 <EMI ID=22.1> 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
hebben bv. dat op tenminste één interne positie een kleiner vliegwiel bevat. Door de noodzaak aan symmetrie zullen echter meerdere identieke mini-vliegwielen ingebouwd worden. Het kan ook gekoppeld worden aan tenminste één ander vliegwiel, en kan daarmee als één geheel functioneren, maar kan daarvan eventueel ook losgekoppeld worden.

  
Ons vliegwiel kan tenminste één magneet bezitten aan zijn buitenzijde (dus het bovenkant, onderkant, zijkant), al dan niet bekleed met een bescherminslaag. De snelheid van de rotatiebeweging kan daardoor afgeremd worden als het nuttig is. Doch

  
 <EMI ID=24.1> 

  
energie (bv. als electrische generator in waterkracht-centrale, als

  
 <EMI ID=25.1> 

  
toepassing.

  
Dergelijke vliegwielen kunnen zow el toegepast worden in relatief trage toepassingen (veelal rond 3.500 rounds per minute) als in snelle toepassingen (bv. 100.000 rpm bij composiet vliegwielen). Ons nieuw vliegwiel kan bovendien op een magnetische levitator
(zgn. Magnetic bearing) rusten. Dit zou conceptueel het nieuw type vliegwiel zijn.

  
Het kan ook interessant zijn dat voor het lossen van beweegbaar

  
 <EMI ID=26.1> 

  
en/ of electronische slot-systeem wordt geplaatst in de centrale zone (11) of bij de rand (12). Dit kan bv. wireless aangestuurd worden op het gewenste moment.

  
Volgens dit principe kunnen ook nieuwe types van windmolenwieken gemaakt worden. In de wiek zal het beweegbaar materiaal zich kan verplaatsen zoals de principes zoals boven uitgelegd. Er kunnen ook kleine al dan niet van op afstand activeerbare vliegwielen worden verwerkt in dergelijke wieken.

  
Het fietswiel kan ook tenminste een mechanisme hebben dat op de as van het wiel wordt bevestigd, dus naast de bestaande spaken. De spaken kunnen ook vervangen worden houders(17A).

  
Dit wiel, dat een dynamische vliegwiel is, maakt een efficienter gebruik van energie mogelijk in tal van economische sectoren en kan verbeteringen kan aanbrengen aan tal van mechanismes, machines en gebruiksvoorwerpen.

Claims (2)

Conclusies:

1. Wiel (10), zijnde een dynamisch vliegwiel dat bij toenemende

rotatie beweegbare centrale massa (15B) van zijn centrum (11) naar zijn buitenrand(en) (12, 19B) verplaatst, waarbij:

a. in ruststand tenminste één beweegbaar materiaal <EMI ID=27.1>

15A, een met veer-verbonden zuiger of cylinder, een

<EMI ID=28.1>

element 15C) en/ of een vloeistof (bv. kwik) gepositioneerd is hetzij in het centrum, hetzii rond het centrum van het lichaam (bv. rond een as, in een holte) in tenminste één caviteit (bv. huls 17A, glijder), hetzij in meerdere afzonderlijke caviteiten of speciale houders in de structuur en/ of daarop, en

b. bij de start van de rotatie - bij het bereiken van een

minimale rotatie - het beweegbaar materiaal (13A) zich buitenwaarts (20A) begint te verplaatsen in de richting van de buitenrand, en

c. bij het bereiken van een voldoende rotatie-snelheid

het beweegbaar materiaal zijn maximaal gewenste positie (13B, 19B) bereikt (bv. nabij het buitenrand, in een bepaalde zone in de structuur, buiten de buitenrand), en

d . bij het vertragen van de rotatie-snelheid het

beweegbaar materiaal zich geleidelijk terug (20B) naar zijn aanvangspositie (13A, 19A) beweegt daartoe aangezet door de zwaartekracht en/of mechanische

<EMI ID=29.1>

magnetische middelen (bv. vaste interne afstotende en/of aantrekkende magneten), en/of thermische effect (inkrimping lengte of diameter),

e. bij het bereiken van de rusttoestand het beweegbaar

materiaal (13A) zich terug op zijn aanvangspositie bevindt,

zodat bij aanvang van de rotatie minder electrische, mechanische en/ of electro-magnetische kracht op het vliegwiel moet gezet worden om in beweging te komen aangezien een aanzienlijk deel van de massa zich aanvankelijk in de centrale zone bevindt, zodat waarneer de beweegbaar massa op zijn gewenste uiterste positie is gelocaliseerd een optimaal vliegwiel ontstaat dat dienstig kan zijn:

f. als opslagsysteem van kinetische energie (zgn.

Vliegwiel batterij) afkomstig uit andere energie systemen (lichamelijke, wind-energie, water-energie, zonne-energie, mechanische, electrische,- electromagnetische, stralingsenergie),

g. als gyroscopisch wiel (bv. wielen van een fiets),

h. als gyroscoop,

i. als aandrijf-eenheid,

j . als afvlakker van onregelmatige externe beweging

(traditioneel vliegwiel: zgn. Rustige loop)

en te gebruiken in ondermeer lichamelijk aangedreven voertuigen en machines, voertuigen (auto's, schepen, treinen,

<EMI ID=30.1>

electro-magnetisch toestellen en electro-magnetische machines en/ of aandrijvers (bv. kracht-centrales, dynamo's, altematoren, turbines, mixers, pompen, boren, molens, koppelingen, etc.), en in nieuwe toepassingen (bv. toepassing in windmolen-wieken) en zonne-cel motoren;

<EMI ID=31.1>

(energie-besparende, kost-besparende, sneller start, regelbaar inertie-effect) en minder zware start-energie behoeft (zoals

<EMI ID=32.1>

3kw], minder val-water, minder windkracht, ...etc.;

3. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, waarbij het

beweegbaar materiaal in de as van het vliegwiel zit;

4. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, dat bewegende

materiaal (bv. staven op rails of in hulsen) bevat dat zich bij een minimale rotatie-snelheid buiten het aanvankelijke vliegwiel komen;

5. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, dat tenminste één

intern mechanisme (bv. micro-motor) bevat, ev entueel gecontroleerd en aangestuurd via een electronische verwerkingseenheid die wireless kan aangepast worden of voorgeprogrammeerd is, en eventueel met sensoren is verbonden;

6. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, waarop aan de

buitenzijde tenminste één zonnecel is bevestigd of is ingebouwd;

<EMI ID=33.1>

toepassingen (bv. horizontaal liggende vliegwiel) - uitgevoerd

<EMI ID=34.1>

zone en aan de buitenranden één of meerdere hogergelegen zones - waarin zich deels beweegbaar materiaal bevindt, <EMI ID=35.1>

bollen, veel-vlakkers) waarbij het materiaal zich in tenminste één centraal - lager gelegen - deel van de holte bevindt en het materiaal bij de aanvang van de rotatie zich steeds verder naar de buitenrand eventueel opklimmend tegen de schuine binnenwand(en) tot de uiteindelijke uiterste positie is bereikt, en waarbij het materiaal bij het beeindigen van de rotatie - door de zwaartekracht - terug naar de initiële positie vloeit of rolt;

<EMI ID=36.1>

gemakkelijk roteerbaar wiel met een iets zwaardere as maar dat naarmate de rotatie toeneemt snel door de zich naar buiten verplaatsend massa (20A) van het beweegbaar materiaal een aanzienlijk groter vliegwieleffect (gyroscoop effect) bekomt dan dat het bezat in zijn aanvankelijke positie of indien het niet met zulk dynamisch mechanisme was uitgerust;

9. Wiel, zoals beschreven in conclusie 1, - zoals een fietswiel -

waarbij tenminste één spaak (17E) een mechanisme bevat (structureel ingebouwd, opgebouwd, rondgebouwd of daaraan bevestigd) dat massa-verplaatsing van intern beweegbaar materiaal (bv. kleine stalen billes 21, een permanente magneet 15B, een kunststof koker met intern gewicht, een stuk magneet-

<EMI ID=37.1>

mogelijk maakt van zijn meer centrale positie (11) in het wiel naar een meer buitenwaartse positie (13B) in het wiel, en tev ens een opgekeerde actie (20B) toelaat door middel van één of meerdere systemen en dan het beweegbaar materiaal terug op zijn initiële positie houdt bv. door trek- of duw-veren, trek-lijn, magnetisme (bv. schuif-magneet kleft op metalen plaatje 18A op de as 16, een metalen gewicht kleeft aan een magneet aan de basis);

10. Mechanisme, zoals beschreven in conclusie 9, - zijnde een los

bevestigbaar afgesloten cilindrische opzetstuk (17D) dat aan een spaak (17E) wordt bevestigd (met bv. vijzen, klem, draad, aanspanner, ...) en dat is opgebouwd uit een hol lichaam (bv.

<EMI ID=38.1>

een aantal kleine metalen billes (15A) bevinden die door middel

<EMI ID=39.1>

niet zelfklevende magnetische strip) bij tenminste één van de afgesloten uiteindes wordt gehouden;

11. Wiel, zoals beschreven in conclusie 1, - zoals een fietswiel -

waarbij een mechanisme het mogelijk maakt dat massaverplaatsing van intern beweegbaar materiaal (bv. kleine stalen billes, een permanente magneet 15B, een kunststof koker met intern gewicht, een stuk magneet gevoelig metaal, een speciaal gewicht, ...) van zijn meer centrale positie in het wiel naar een meer buitenwaartse positie in het wiel, hetzij in tenminste één spaak wordt ingebouwd, een spaak vervangt en/ of op de as van het wiel wordt bevestigd;

<EMI ID=40.1>

waarbij een fijnafgestemd zelf-oprollend mechanisme (cfr.

<EMI ID=41.1>

veer - bevestigd aan de as, aan de basis van een spaak en/ of als deel van een spaak - het beweegbaar materiaal bij verminderende rotatie terug naar zijn initiële centralere positie in of bij de wiel-as trekt;

13. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, dat op tenminste één

interne positie een kleiner vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, bevat;

14. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, dat gekoppeld is aan

tenminste één ander vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, en hetzij daarmee als één geheel functioneert, hetzij kan losgekoppeld worden;

15. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, dat tenminste één

magneet bezit aan zijn buitenzijde (bovenkant, onderkant, zijkant), al dan niet bekleed met een bescherminslaag, zodat de snelheid van de rotatie-beweging kan afgeremd worden of de kinetische energie kan omgezet worden in electrische energie (bv. als electrische generator in waterkracht-centrale, als magnetische rotor);

<EMI ID=42.1>

toegepast worden in relatief trage toepassingen (Bv. 3.500 rpm) als in snelle toepassingen (bv. 100.000 rpm bij composiet vliegwielen).

17. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, dat rust op een

magnetische levitator (zgn. Magnetic bearing);

18. Vliegwiel, zoals beschreven in conclusie 1, dat voor het lossen

van beweegbaar materiaal tenminste één mechanisch, electromagnetisch en/ of electronische slot-systeem heeft;

19. Windmolen-wieken, zoals beschreven in conclusie 1, waarin

beweegbaar materiaal zich kan verplaatsen zoals de principes <EMI ID=43.1>

op afstand activeerbare vliegwielen zijn verwerkt;

2 0 .Fietswiel, zoals beschreven in conclusie 1, waarbij het

mechanisme (17A) op de as (16) van het wiel (10) wordt bevestigd;

<EMI ID=44.1>

van energie mogelijk maakt in tal van economische sectoren en verbeteringen kan aanbrengen aan tal van mechanismes, machines en gebruiksvoorwerpen.