DE102013021742B4 - Energy storage with a flywheel connected to a shaft in a rotationally fixed manner - Google Patents

Energy storage with a flywheel connected to a shaft in a rotationally fixed manner Download PDF

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Abstract

Energiespeicher mit einer drehfest mit einer Welle (5) verbundenen Schwungmasse (1),wobei die Welle (5) und/oder Schwungmasse (1) relativ zu einem Gehäuse des Energiespeichers drehbar gelagert ist,wobei das Gehäuse ein Innengehäuseteil (2), ein Zwischenteil mit Stegen (3) und ein Außengehäuseteil (4) aufweist,wobei das Zwischenteil mit Stegen (3) radial zwischen dem Innengehäuseteil (2) und dem Außengehäuseteil (4) angeordnet ist,wobei die Stege (3) jeweils zur radialen Richtung einen Winkel von mehr als Null Grad aufweisen,wobei die Stege (3) an einem hohlzylindrischen Grundkörper des Zwischenteils nach radial innen angeformt sind,wobei das Innengehäuseteil (2) und das Außengehäuseteil (4) topfartig geformt sind,wobei das Zwischenteil topfartig ausgeführt ist und das Zwischenteil einen Bodenabschnitt (30) aufweist, der den hohlzylindrischen Grundkörper verschließt,wobei das Außengehäuseteil (4) einen Bodenabschnitt (31), also Topfboden, aufweist, der sich radial und in Umfangsrichtung erstreckt,wobei das Innengehäuseteil (2) zumindest einen hohlzylindrisch ausgeführten Abschnitt aufweist,wobei das Innengehäuseteil (2) einen axialen Abschnitt der Schwungmasse (1) umgibt, also den von der Schwungmasse (1) in Umfangsrichtung überdeckten Bereich überdeckt oder zumindest mit diesem überlappt und den von der Schwungmasse (1) in axialer Richtung überdeckten Abschnitt überdeckt oder zumindest mit diesem überlappt,wobei zwischen Schwungmasse (1) und Zwischenteil samt Stegen (3) das Innengehäuseteil (2) angeordnet ist,wobei mittels der topfartigen Ausführung des Außengehäuseteils (4) und des Innengehäuseteils (2) die Bodenabschnitte (30) und (31), also Topfböden dieser Gehäuseteile, ein Austreten eines Energieabsorptionsmittels in die Umgebung oder zur Schwungmasse (1) hin in oder entgegen der axialen Richtung verhindern.Energy storage with a flywheel (1) connected in a rotationally fixed manner to a shaft (5), the shaft (5) and/or flywheel (1) being rotatably mounted relative to a housing of the energy storage, the housing being an inner housing part (2), an intermediate part with webs (3) and an outer housing part (4), the intermediate part with webs (3) being arranged radially between the inner housing part (2) and the outer housing part (4), the webs (3) each having an angle of have more than zero degrees, the webs (3) being formed radially inwards on a hollow cylindrical base body of the intermediate part, the inner housing part (2) and the outer housing part (4) being shaped like a cup, the intermediate part being designed like a cup and the intermediate part being one Has a base section (30) which closes the hollow cylindrical base body, the outer housing part (4) having a base section (31), i.e. pot base, which extends radially and in the circumferential direction, the inner housing part (2) having at least one hollow cylindrical section, wherein the inner housing part (2) surrounds an axial section of the flywheel (1), i.e. covers or at least overlaps the area covered by the flywheel (1) in the circumferential direction and covers or at least overlaps the section covered by the flywheel (1) in the axial direction overlaps with this, the inner housing part (2) being arranged between the flywheel (1) and the intermediate part including the webs (3), the bottom sections (30) and (31) being formed by means of the pot-like design of the outer housing part (4) and the inner housing part (2). , i.e. pot bottoms of these housing parts, prevent an energy absorbent from escaping into the environment or towards the flywheel (1) in or against the axial direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher mit einer drehfest mit einer Welle verbundenen Schwungmasse.The invention relates to an energy storage device with a flywheel connected to a shaft in a rotationally fixed manner.

Es ist allgemein bekannt, dass bei einem Schwungmassen-Energiespeicher hohe Drehzahlen zulässig sind und somit eine hohe kinetische Energie, also Rotationsenergie, speicherbar ist.It is generally known that high speeds are permissible in a flywheel energy storage system and therefore high kinetic energy, i.e. rotational energy, can be stored.

Aus der DE 20 2012 003 348 U1 ist eine skalierbare Vorrichtung zur Speicherung und Abgabe von Energie bekannt.From the DE 20 2012 003 348 U1 a scalable device for storing and dispensing energy is known.

Aus der FR 2 240 661 A5 ist eine Schutzvorrichtung für ein Schwungrad bekannt.From the FR 2 240 661 A5 a protective device for a flywheel is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Energiespeicher weiterzubilden, wobei die Sicherheit erhöht sein soll, insbesondere in kostengünstiger Weise.The invention is therefore based on the object of developing an energy storage device in which safety should be increased, particularly in a cost-effective manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Energiespeicher nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the energy storage device according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Energiespeicher sind, dass der Energiespeicher mit einer drehfest mit einer Welle verbundenen Schwungmasse vorgesehen ist,
wobei die Welle und/oder Schwungmasse relativ zu einem Gehäuse des Energiespeichers drehbar gelagert ist,
wobei das Gehäuse ein Innengehäuseteil, ein Zwischenteil mit Stegen und ein Außengehäuseteil aufweist,
wobei das Zwischenteil mit Stegen radial zwischen dem Innengehäuseteil und dem Außengehäuseteil angeordnet ist,
wobei die Stege jeweils zur radialen Richtung einen Winkel von mehr als Null Grad aufweisen, insbesondere einen Winkel zwischen 30° und 70°, insbesondere einen Winkel zwischen 40° und 60°,
insbesondere wobei die Drehrichtung der Schwungmasse derart gewählt ist, dass der jeweilige Steg zur Tangentialrichtung, also die zur Bewegung des zum jeweiligen Steg hin nächstbenachbarten Oberflächenabschnitts der Schwungmasse tangentiale Richtung, einen Winkel zwischen Null und 90° aufweist.
Important features of the invention in the energy storage are that the energy storage is provided with a flywheel connected to a shaft in a rotationally fixed manner,
wherein the shaft and/or flywheel is rotatably mounted relative to a housing of the energy storage device,
wherein the housing has an inner housing part, an intermediate part with webs and an outer housing part,
wherein the intermediate part is arranged with webs radially between the inner housing part and the outer housing part,
wherein the webs each have an angle of more than zero degrees to the radial direction, in particular an angle between 30° and 70°, in particular an angle between 40° and 60°,
in particular, the direction of rotation of the flywheel is selected such that the respective web has an angle between zero and 90° to the tangential direction, i.e. the direction tangential to the movement of the surface section of the flywheel closest to the respective web.

Von Vorteil ist dabei, dass die Stege mit wenig Masse herstellbar sind und bei Einwirkung der Schwungmasse, insbesondere bei kritisch taumelnder Schwungmasse deren Impuls abführbar ist. Hierzu sind die Stege quasi wie Stacheln im Wesentlichen entgegen der Bewegungsrichtung des aufschlagenden äußeren Oberflächenabschnitts ausgerichtet. Somit ist eine plastische Verformung der Stege bewirkbar und somit Impuls und Energie abführbar. Bei geeignetem Schrägungswinkel ist auch ein Domino-Effekt bewirkbar, indem ein jeweils verformter, umknickender Steg seinen jeweils benachbarten Steg ebenfalls umknickt. Zwar steht der Steg nur mit einem flachen Winkel zur Tangentialrichtung des taumelnden berührenden äußeren Oberflächenabschnitts an, aber mittels des Drehimpulses, also tangential gerichteten Impulses wird der Steg beim plastischen Verformen in dieser Richtung mitgezogen und somit zu dieser Richtung hin umgeformt. Da die Stege in Umfangsrichtung einen geringeren Abstand aufweisen als ihrer Ausdehnung in radialer Richtung entspricht, ist somit ein Domino-Effekt bewirkbar.The advantage here is that the webs can be produced with little mass and the momentum can be dissipated when the flywheel mass acts, especially when the flywheel mass is tumbling critically. For this purpose, the webs are essentially aligned like spikes essentially against the direction of movement of the impacting outer surface section. This means that a plastic deformation of the webs can be brought about and thus impulse and energy can be dissipated. With a suitable helix angle, a domino effect can also be achieved in that a deformed, folding web also bends its neighboring web. Although the web is only at a shallow angle to the tangential direction of the tumbling, contacting outer surface section, but by means of the angular momentum, i.e. tangentially directed impulse, the web is pulled along in this direction during plastic deformation and is thus deformed towards this direction. Since the webs have a smaller distance in the circumferential direction than corresponds to their extent in the radial direction, a domino effect can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung berühren die Stege das Innengehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass das Innengehäuseteil durch die Stege haltbar ist und somit spielfrei positionierbar ist.In an advantageous embodiment, the webs touch the inner housing part. The advantage here is that the inner housing part is durable thanks to the webs and can therefore be positioned without play.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stege in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet und/oder die Stege sind nach radial innen gerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass ein Domino-Effekt bewirkbar ist und eine einfache Herstellung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the webs are regularly spaced apart from one another in the circumferential direction and/or the webs are directed radially inwards. The advantage here is that a domino effect can be achieved and simple production can be carried out.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wandstärke, insbesondere in Umfangsrichtung, unabhängig vom Radialabstand. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the wall thickness, particularly in the circumferential direction, is independent of the radial distance. The advantage here is that simple production can be carried out.

Erfindungsgemäß ist das Innengehäuseteil und/oder das Außengehäuseteil topfartig geformt. Von Vorteil ist dabei, dass in axialer Richtung ein Eindringen von Energieabsorptionsmittel verhinderbar ist.According to the invention, the inner housing part and/or the outer housing part is shaped like a pot. The advantage here is that penetration of energy absorbent in the axial direction can be prevented.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Innengehäuseteil aus einem spröden Material gefertigt, insbesondere aus Glas oder aus sprödem Kunststoff, insbesondere spröder als Stahl oder Stahlguss. Von Vorteil ist dabei, dass beim Aufschlag der Schwungmasse oder eines Teils derselben das spröde Material zerbricht und somit das Energieabsorptionsmittel in direkten Kontakt mit der Schwungmasse tritt. Somit ist dann die kinetische Energie, also Rotationsenergie, zumindest teilweise vom Energieabsorptionsmittel aufnehmbar. Hierbei ist vorteiligerweise ein Phasenübergang bewirkbar und somit zusätzlich Energie aufnehmbar, weil der Phasenübergang Energie benötigt.In an advantageous embodiment, the inner housing part is made of a brittle material, in particular glass or brittle plastic, in particular more brittle than steel or cast steel. The advantage here is that when the flywheel mass or part of it impacts, the brittle material breaks and the energy absorbent thus comes into direct contact with the flywheel mass. The kinetic energy, i.e. rotational energy, can then be at least partially absorbed by the energy absorbent. Here, a phase transition can advantageously be brought about and additional energy can therefore be absorbed because the phase transition requires energy.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Außengehäuseteil als Gussteil gefertigt, insbesondere aus Stahl oder Stahlguss. Von Vorteil ist dabei, dass ein weiterer Schutz vorhanden ist. Wenn also das Energieabsorptionsmittel Energie der Schwungmasse absorbiert hat und zuvor die plastische Verformung der Stege Energie absorbiert hat, weist die Schwungmasse beziehungsweise ein Teil der Schwungmasse nur noch einen Anteil an Energie auf. Dieser ist aber derart niedrig, dass das Gussteil nicht zerstörbar ist von der Schwungmasse beziehungsweise von einem Teil der Schwungmasse.In an advantageous embodiment, the outer housing part is manufactured as a cast part, in particular made of steel or cast steel. The advantage is that additional protection is available. So if the energy absorber has absorbed energy from the flywheel and previously the plastic ver After the formation of the webs has absorbed energy, the flywheel or part of the flywheel only has a portion of energy. However, this is so low that the casting cannot be destroyed by the flywheel or part of the flywheel.

Erfindungsgemäß sind die Stege an einem hohlzylindrischen Grundkörper des Zwischenteils nach radial innen angeformt, insbesondere lamellenartig. Von Vorteil ist dabei, dass eine das Zwischenteil einfach herstellbar ist.According to the invention, the webs are formed radially inwards on a hollow cylindrical base body of the intermediate part, in particular in a lamellar manner. The advantage here is that the intermediate part is easy to produce.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Zwischenteil aus Stahlguss oder Stahl gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Energie bei der plastischen Verformung des Zwischenteils oder der Stege aufnehmbar ist.In an advantageous embodiment, the intermediate part is made of cast steel or steel. The advantage here is that a high amount of energy can be absorbed during the plastic deformation of the intermediate part or the webs.

Erfindungsgemäß ist das Innengehäuseteil topfartig ausgeführt und/oder das Zwischenteil weist einen Bodenabschnitt auf, der den hohlzylindrischen Grundkörper verschließt. Von Vorteil ist dabei, dass ein Austreten des Energieabsorptionsmittels in axialer Richtung, insbesondere in den Zwischenraum zwischen drehbar gelagerter Schwungmasse und dem Innengehäuseteil, erschwerbar oder verhinderbar ist.According to the invention, the inner housing part is designed like a pot and/or the intermediate part has a bottom section which closes the hollow cylindrical base body. The advantage here is that leakage of the energy absorbing agent in the axial direction, in particular into the space between the rotatably mounted flywheel and the inner housing part, can be made more difficult or prevented.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen Innengehäuseteil und Zwischenteil, insbesondere zwischen den Stegen, ein Energieabsorptionsmittel angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass beim spröden Zerbrechen des Innengehäuseteils, insbesondere also beim Zerbröseln des Innengehäuseteils, sofort eine direkte Berührung zwischen dem Energieabsorptionsmittel und der drehenden Schwungmasse bewirkbar ist.In an advantageous embodiment, an energy absorbing agent is arranged between the inner housing part and the intermediate part, in particular between the webs. The advantage here is that if the inner housing part breaks brittlely, in particular if the inner housing part crumbles, direct contact between the energy absorption medium and the rotating flywheel can be brought about immediately.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Energieabsorptionsmittel Sand und/oder ein Granulat, insbesondere wobei das Energieabsorptionsmittel Zinnpartikel oder Partikel aus einer Zinnlegierung aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass das Energieabsorptionsmittel durch ein Loch des Innengehäuseteils sofort zur Schwungmasse hin herausbröselt und somit direkt weitere Energie aufnehmbar ist.In an advantageous embodiment, the energy absorbent is sand and/or granules, in particular where the energy absorbent has tin particles or particles made of a tin alloy. The advantage here is that the energy absorbent immediately crumbles out through a hole in the inner housing part towards the flywheel and thus further energy can be absorbed directly.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Energieabsorptionsmittel im Normalbetrieb fest und im Schadensfall, also bei Absorption der im Normalbetrieb maximal zulässigen kinetischen Energie der Schwungmasse einen Phasenübergang aufweist, insbesondere also flüssig oder gasförmig wird. Von Vorteil ist dabei, dass durch den Phasenübergang ebenfalls Energie aufnehmbar ist. Somit ist der Impuls hauptsächlich durch die Stege und die Energie hauptsächlich durch das Energieabsorptionsmittel aufnehmbar.In an advantageous embodiment, the energy absorbing agent is solid during normal operation and in the event of damage, i.e. when absorbing the maximum permissible kinetic energy of the flywheel during normal operation, it has a phase transition, in particular it becomes liquid or gaseous. The advantage here is that energy can also be absorbed through the phase transition. The impulse can therefore be absorbed mainly by the webs and the energy mainly by the energy absorbent.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages result from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, further sensible combination options of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures arise, in particular from the task and/or the task posed by comparison with the prior art.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

  • In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Schrägansicht gezeigt.
  • In der 2 ist eine zugehörige Draufsicht dargestellt.
  • In der 3 ist ein zugehöriger Querschnitt dargestellt.
  • In der 4 ist die Vorrichtung mit explodierten Komponenten dargestellt.
The invention will now be explained in more detail using illustrations:
  • In the 1 A device according to the invention is shown in an oblique view.
  • In the 2 an associated top view is shown.
  • In the 3 an associated cross section is shown.
  • In the 4 the device is shown with exploded components.

Wie in den Figuren gezeigt, ist auf einer Welle 5 eine Schwungmasse 1 drehfest befestigt.As shown in the figures, a flywheel 1 is mounted on a shaft 5 in a rotationally fixed manner.

Die Welle 5 ist drehbar gelagert zu einem Gehäuse angeordnet. Dabei besteht das Gehäuse aus zumindest einem Innengehäuseteil 2 und einem dieses radial umgebenden Zwischenteil mit Stegen und einem dieses Zwischenteil mit Stegen 3 umgebenden Außengehäuseteil 4. Das Innengehäuseteil 2 weist zumindest einen hohlzylindrisch ausgeführten Abschnitt auf.The shaft 5 is rotatably mounted to form a housing. The housing consists of at least one inner housing part 2 and an intermediate part with webs surrounding this radially and an outer housing part 4 surrounding this intermediate part with webs 3. The inner housing part 2 has at least one hollow cylindrical section.

Somit ist das Zwischenteil mit Stegen 3 radial zwischen dem Innengehäuseteil 2 und dem Außengehäuseteil 4 angeordnet.The intermediate part with webs 3 is thus arranged radially between the inner housing part 2 and the outer housing part 4.

Das Außengehäuseteil 4 ist topfartig ausgeführt und weist somit einen Bodenabschnitt 31, also Topfboden, auf, der sich im Wesentlichen radial und in Umfangsrichtung erstreckt.The outer housing part 4 is designed like a pot and thus has a bottom section 31, i.e. pot bottom, which extends essentially radially and in the circumferential direction.

Zwischen Schwungmasse 1 und Zwischenteil samt Stegen 3 ist das Innengehäuseteil 2 angeordnet, welches einen axialen Abschnitt der Schwungmasse 1 umgibt, also den von der Schwungmasse 1 in Umfangsrichtung überdeckten Bereich überdeckt oder zumindest mit diesem überlappt und den von der Schwungmasse 1 in axialer Richtung überdeckten Abschnitt überdeckt oder zumindest mit diesem überlappt.Between the flywheel 1 and the intermediate part including webs 3, the inner housing part 2 is arranged, which surrounds an axial section of the flywheel 1, i.e. covers the area covered by the flywheel 1 in the circumferential direction or at least overlaps with it and the section covered by the flywheel 1 in the axial direction covered or at least overlapped with it.

Vorzugsweise ist das Innengehäuseteil 2 kraftschlüssig verbunden, insbesondere eingepresst verbunden, mit dem Zwischenteil mit Stegen 3. Somit berührt also die in radialer Richtung äußere Oberfläche des Innengehäuseteils 2 die in radialer Richtung innere Oberfläche des Zwischengehäuseteils, also die Stege 3.Preferably, the inner housing part 2 is non-positively connected, in particular press-fitted, to the intermediate part with webs 3. The outer surface of the inner housing part 2 in the radial direction therefore touches that in the radial direction inner surface of the intermediate housing part, i.e. the webs 3.

Das Außengehäuseteil 4 ist vorzugsweise als Gussteil gefertigt, insbesondere als Stahlgussteil, oder als bearbeitetes Stahlteil.The outer housing part 4 is preferably manufactured as a cast part, in particular as a cast steel part, or as a machined steel part.

Das Innengehäuseteil 2 ist vorzugsweise aus einem spröden Material ausgeführt. Die am Zwischenteil angeformten Stege 3 berühren das Innengehäuseteil 2 an dessen radial äußerem Oberflächenabschnitt. Das Innengehäuseteil 2 ist einem Hohlzylinder entsprechend geformt. Auch das Zwischenteil weist einen hohlzylindrischen Grundkörper auf, der dieser konzentrisch zum Innengehäuseteil 2 angeordnet ist. Insbesondere sind Innengehäuseteil 2 und hohlzylindrischer Grundkörper des Zwischenteils voneinander beabstandet in radialer Richtung, insbesondere gleichmäßig, also mit einem in Umfangsrichtung konstanten Abstand.The inner housing part 2 is preferably made of a brittle material. The webs 3 formed on the intermediate part touch the inner housing part 2 on its radially outer surface section. The inner housing part 2 is shaped according to a hollow cylinder. The intermediate part also has a hollow cylindrical base body, which is arranged concentrically to the inner housing part 2. In particular, the inner housing part 2 and the hollow cylindrical base body of the intermediate part are spaced apart from one another in the radial direction, in particular uniformly, that is to say with a constant distance in the circumferential direction.

Die Stege 3 sind am Grundkörper angeformt und erstrecken sich nach radial innen, wobei sie jedoch nicht rein radial ausgerichtet sind, sondern schräg, also einen Schrägungswinkel aufweisen.The webs 3 are formed on the base body and extend radially inwards, although they are not aligned purely radially, but rather obliquely, i.e. have an inclination angle.

Dieser Schrägungswinkel beträgt zur radialen Richtung zwischen 30° und 70°. Abhängig von der speziellen Dimensionierung und der Materialwahl sowie der maximal zulässigen Drehzahl der Schwungmasse 1 ist aber auch ein Schrägungswinkel zwischen 40° und 60° vorteilhaft.This helix angle is between 30° and 70° in the radial direction. Depending on the specific dimensioning and choice of material as well as the maximum permissible speed of the flywheel 1, a helix angle between 40° and 60° is also advantageous.

Die Stege 3 sind in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet. Die Dicke der jeweiligen Stege 3 ist vorzugsweise kleiner als die Dicke der Lücken 6 zwischen den jeweils zueinander nächstbenachbarten Stegen 3. Vorzugsweise weisen die Stege 3 jeweils dieselbe Wandstärke auf, sind also alle gleichartig geformt. Vorzugsweise ist die Wandstärke unabhängig vom Radialabstand.The webs 3 are regularly spaced apart from one another in the circumferential direction. The thickness of the respective webs 3 is preferably smaller than the thickness of the gaps 6 between the webs 3 that are closest to one another. Preferably, the webs 3 each have the same wall thickness, so they are all shaped in the same way. The wall thickness is preferably independent of the radial distance.

Die Lücken 6 sind mit einem Energieabsorptionsmittel angefüllt. Hierfür eignet sich ein Sand oder sonstiges Granulat. Besonders bevorzugt ist ein Granulat, dessen Körner aus einem Material hergestellt sind, das einen Phasenübergang von fest nach flüssig ausführt, wenn die Schwungmasse oder ein Teil der Schwungmasse bei einem Schadensfall Energie an das Energieabsorptionsmittel abgibt. Dabei führt die aufzunehmende Energie zu einer derartigen Temperaturerhöhung, dass das Energieabsorptionsmittel einen Phasenübergang ausführt.The gaps 6 are filled with an energy absorbent. Sand or other granules are suitable for this. Particularly preferred is a granulate whose grains are made of a material that carries out a phase transition from solid to liquid when the flywheel or part of the flywheel releases energy to the energy absorbent in the event of damage. The energy to be absorbed leads to such an increase in temperature that the energy absorbent carries out a phase transition.

Vorzugsweise eignet sich somit als Granulat Zinn oder eine Zinnlegierung.Tin or a tin alloy is therefore preferably suitable as granulate.

Das Innengehäuseteil 2 ist vorzugsweise aus einem spröden Material gefertigt, so dass bei Einschlag eines sich von der Schwungmasse 1 ablösenden Teilchens überkritischer Größe oder bei überkritischer Taumelbewegung der Schwungmasse das Material spröde bricht, also in viele kleine Bruchstücke zerstückelt wird.The inner housing part 2 is preferably made of a brittle material, so that when a particle of supercritical size detaches from the flywheel 1 is impacted or when the flywheel has a supercritical wobbling movement, the material breaks brittle, i.e. is fragmented into many small fragments.

Als sprödes Material eignet sich dabei Glas oder auch ein spröde brechender Kunststoff.Glass or a plastic that breaks brittle is suitable as a brittle material.

Der Schrägungswinkel der Stege 3 ist jeweils derart gewählt, dass der Winkel zur Flugbahn eines gedachten, sich von der Schwungmasse 1 an deren äußeren Rand sich ablösenden Teilchens kleiner ist als 30° und/oder kleiner als zur radialen Richtung.The helix angle of the webs 3 is selected in such a way that the angle to the trajectory of an imaginary particle detaching from the flywheel 1 at its outer edge is smaller than 30° and/or smaller than the radial direction.

Auf diese Weise ist von den Stegen eine einer überkritisch taumelnden Schwungmasse 1 eine große elastische Federkraft entgegenwirkende Federkraft erzeugbar. Wenn also eine Schwungmasse 1 oder ein Teil der Schwungmasse 1 auf das Innengehäuseteil 2 auftrifft und dieses zerbröselt, wird ein großer Impuls in die Stege 3 eingeleitet. Diese erzeugen sich am Grundkörper und somit indirekt auch am Außengehäuseteil 4 abstützend eine hohe Reaktivkraft, weil der Kraftstoß nicht quer, sondern im Wesentlichen entlang der Stege 3 erfolgt. Zusätzlich wird Energie ins Energieabsorptionsmittel 6 eingebracht und auch dadurch die Schwungmasse abgebremst oder deren Energie zumindest teilweise absorbiert.In this way, a large elastic spring force counteracting a supercritically tumbling flywheel mass 1 can be generated by the webs. So if a flywheel 1 or part of the flywheel 1 hits the inner housing part 2 and it crumbles, a large impulse is introduced into the webs 3. These generate a high reactive force on the base body and thus indirectly on the outer housing part 4, because the force impulse does not occur transversely, but essentially along the webs 3. In addition, energy is introduced into the energy absorbent 6 and this also slows down the flywheel or at least partially absorbs its energy.

Somit ist ein effektiver Berstschutz mit geringem Aufwand und geringen Kosten realisiert.This means that effective burst protection can be achieved with little effort and low costs.

Mittels der topfartigen Ausführung des Außengehäuseteils 4 und des Innengehäuseteils 2 verhindern die Bodenabschnitte 30 und 31, also Topfböden dieser Gehäuseteile, ein Austreten des Energieabsorptionsmittels in die Umgebung oder zur Schwungmasse 1 hin, insbesondere in oder entgegen der axialen Richtung.By means of the pot-like design of the outer housing part 4 and the inner housing part 2, the bottom sections 30 and 31, i.e. pot bottoms of these housing parts, prevent the energy absorbing agent from escaping into the environment or towards the flywheel 1, in particular in or against the axial direction.

Die Stege 3 weisen in Umfangsrichtung einen geringeren Abstand auf als ihrer Ausdehnung in radialer Richtung entspricht.The webs 3 have a smaller distance in the circumferential direction than corresponds to their extent in the radial direction.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Schwungmasseflywheel
22
InnengehäuseteilInner housing part
33
StegeBridges
44
Außengehäuseteil, topfartigOuter housing part, pot-like
55
WelleWave
66
Lückegap
3030
Bodenabschnittfloor section
3131
Bodenabschnittfloor section

Claims (11)

Energiespeicher mit einer drehfest mit einer Welle (5) verbundenen Schwungmasse (1), wobei die Welle (5) und/oder Schwungmasse (1) relativ zu einem Gehäuse des Energiespeichers drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse ein Innengehäuseteil (2), ein Zwischenteil mit Stegen (3) und ein Außengehäuseteil (4) aufweist, wobei das Zwischenteil mit Stegen (3) radial zwischen dem Innengehäuseteil (2) und dem Außengehäuseteil (4) angeordnet ist, wobei die Stege (3) jeweils zur radialen Richtung einen Winkel von mehr als Null Grad aufweisen, wobei die Stege (3) an einem hohlzylindrischen Grundkörper des Zwischenteils nach radial innen angeformt sind, wobei das Innengehäuseteil (2) und das Außengehäuseteil (4) topfartig geformt sind, wobei das Zwischenteil topfartig ausgeführt ist und das Zwischenteil einen Bodenabschnitt (30) aufweist, der den hohlzylindrischen Grundkörper verschließt, wobei das Außengehäuseteil (4) einen Bodenabschnitt (31), also Topfboden, aufweist, der sich radial und in Umfangsrichtung erstreckt, wobei das Innengehäuseteil (2) zumindest einen hohlzylindrisch ausgeführten Abschnitt aufweist, wobei das Innengehäuseteil (2) einen axialen Abschnitt der Schwungmasse (1) umgibt, also den von der Schwungmasse (1) in Umfangsrichtung überdeckten Bereich überdeckt oder zumindest mit diesem überlappt und den von der Schwungmasse (1) in axialer Richtung überdeckten Abschnitt überdeckt oder zumindest mit diesem überlappt, wobei zwischen Schwungmasse (1) und Zwischenteil samt Stegen (3) das Innengehäuseteil (2) angeordnet ist, wobei mittels der topfartigen Ausführung des Außengehäuseteils (4) und des Innengehäuseteils (2) die Bodenabschnitte (30) und (31), also Topfböden dieser Gehäuseteile, ein Austreten eines Energieabsorptionsmittels in die Umgebung oder zur Schwungmasse (1) hin in oder entgegen der axialen Richtung verhindern. Energy storage with a flywheel (1) connected in a rotationally fixed manner to a shaft (5), wherein the shaft (5) and/or flywheel (1) is rotatably mounted relative to a housing of the energy storage device, wherein the housing has an inner housing part (2), an intermediate part with webs (3) and an outer housing part (4), wherein the intermediate part with webs (3) is arranged radially between the inner housing part (2) and the outer housing part (4), wherein the webs (3) each have an angle of more than zero degrees to the radial direction, wherein the webs (3) are formed radially inwards on a hollow cylindrical base body of the intermediate part, wherein the inner housing part (2) and the outer housing part (4) are pot-shaped, wherein the intermediate part is designed like a pot and the intermediate part has a bottom section (30) which closes the hollow cylindrical base body, wherein the outer housing part (4) has a bottom section (31), i.e. pot bottom, which extends radially and in the circumferential direction, wherein the inner housing part (2) has at least one hollow cylindrical section, wherein the inner housing part (2) surrounds an axial section of the flywheel (1), i.e. covers or at least overlaps the area covered by the flywheel (1) in the circumferential direction and covers or at least overlaps the section covered by the flywheel (1) in the axial direction overlaps with this, wherein the inner housing part (2) is arranged between the flywheel (1) and the intermediate part including webs (3), wherein by means of the pot-like design of the outer housing part (4) and the inner housing part (2), the bottom sections (30) and (31), i.e. pot bottoms of these housing parts, allow an energy absorbent to escape into the environment or towards the flywheel (1) in or against the axial direction prevent direction. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) das Innengehäuseteil (2) berühren.energy storage Claim 1 , characterized in that the webs (3) touch the inner housing part (2). Energiespeicher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (3) in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet sind und/oder dass die Stege (3) nach radial innen gerichtet sind.Energy storage according to at least one of the preceding claims, characterized in that the webs (3) are regularly spaced apart from one another in the circumferential direction and/or that the webs (3) are directed radially inwards. Energiespeicher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuseteil (2) aus einem spröden Material gefertigt.Energy storage device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner housing part (2) is made of a brittle material. Energiespeicher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuseteil (4) als Gussteil gefertigt ist.Energy storage according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outer housing part (4) is manufactured as a cast part. Energiespeicher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil aus Stahlguss oder Stahl gefertigt ist.Energy storage according to at least one of the preceding claims, characterized in that the intermediate part is made of cast steel or steel. Energiespeicher nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innengehäuseteil (2) und Zwischenteil ein Energieabsorptionsmittel angeordnet ist.Energy storage device according to at least one of the preceding claims, characterized in that an energy absorbent is arranged between the inner housing part (2) and the intermediate part. Energiespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionsmittel Sand und/oder ein Granulat ist.energy storage Claim 7 , characterized in that the energy absorbent is sand and/or granules. Energiespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionsmittel Zinnpartikel oder Partikel aus einer Zinnlegierung aufweist.energy storage Claim 8 , characterized in that the energy absorbent has tin particles or particles made of a tin alloy. Energiespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionsmittel im Normalbetrieb fest ist und im Schadensfall, also bei Absorption der im Normalbetrieb maximal zulässigen kinetischen Energie der Schwungmasse (1) einen Phasenübergang aufweist.energy storage Claim 7 , characterized in that the energy absorbing agent is solid in normal operation and has a phase transition in the event of damage, i.e. when the maximum permissible kinetic energy of the flywheel (1) is absorbed in normal operation. Energiespeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenübergang von fest nach flüssig oder nach gasförmig gerichtet ist.energy storage Claim 10 , characterized in that the phase transition is directed from solid to liquid or to gaseous.
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DE202012003348U1 (en) 2012-04-03 2012-06-27 Babcock Noell Gmbh Scalable device and arrangement for storage and delivery of energy

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