DE19620368C1 - Flywheel housing evacuator for vehicle - Google Patents

Flywheel housing evacuator for vehicle

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Abstract

The evacuator has a vacuum pump and a suction channel. One outflow direction of the suction channel (12) in one opening section (13a), is tangential to the circumferential direction of the flywheel (2). The outflow aperture (13) is located in the jacket (4) of the housing (1), in a housing section (19), which is positioned opposite to a jacket surface (16) of the flywheel. The outflow aperture is shaped like a funnel (17) or a blade. Flow guides are located on an inside (20) of the housing jacket and or the flywheel, to generate a helical flow towards the aperture.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Evakuierung eines Gehäuses für ein Schwungrad bei Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for evacuation a housing for a flywheel in motor vehicles according to the Preamble of claim 1.

Aus der EP 0 473 556 A3 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Evakuierung eines Gehäuses für ein Schwungrad bekannt. Die Vor­ richtung umfaßt eine über einen Absaugkanal mit einer Vakuumpum­ pe verbundene Abströmöffnung, die an dem das Schwungrad umgeben­ den Gehäuse im Bereich einer Mantelfläche des Schwungrades ange­ ordnet ist. Die Abströmöffnung weist in Richtung eines Durchmes­ sers des Schwungrades.EP 0 473 556 A3 describes a generic device for Evacuation of a housing for a flywheel known. The before direction includes one via a suction channel with a vacuum pump pe connected discharge opening, which surround the flywheel the housing in the area of a lateral surface of the flywheel is arranged. The outflow opening points in the direction of a diameter flywheel.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die US-PS 214 981 verwiesen.The general technical background is still based on the US PS 214,981.

Schwungräder dienen zur Energiespeicherung insbesondere in Kraftfahrzeugen. Zur Vermeidung von Reibungsverlusten im Be­ triebszustand des Schwungrades ist es zweckdienlich, mittels einer Vakuumpumpe ein Hochvakuum im Schwungradgehäuse zu erzeugen. Zu­ gleich werden dadurch chemisch aktive Gaskomponenten, wie bei­ spielsweise Sauerstoff, aus dem Gehäuse abgesaugt. Somit wird eine durch die extrem hohe Umfangsgeschwindigkeit des Schwungra­ des verursachte Weiterleitung der Impulse an die Gasatome ver­ hindert, die aufgrund ihrer hohen äquivalenten Temperatur eine hohe chemische Aggressivität gegenüber den Materialien der Schwungradvorrichtung zeigen, insbesondere gegenüber Kunststof­ fen. Flywheels are used for energy storage, especially in Motor vehicles. To avoid friction losses in the loading drive state of the flywheel, it is useful to use a Vacuum pump to create a high vacuum in the flywheel housing. To chemically active gas components, as in for example oxygen, sucked out of the housing. Thus one due to the extremely high peripheral speed of the Schwungra the caused forwarding of the impulses to the gas atoms ver prevents a due to its high equivalent temperature high chemical aggressiveness towards the materials of the Show flywheel device, especially compared to plastic fen.  

Ein Nachteil gattungsgemäßer Vorrichtungen liegt in den langen Zeiten, die benötigt werden um die Gehäuse der Schwungräder zu evakuieren.A disadvantage of generic devices is the long Times needed to close the flywheel housings evacuate.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung der gattungs­ gemäßen Art derart auszubilden, daß die erforderlichen Evakuie­ rungsvorgänge des Schwungradgehäuses bei gleichzeitiger Reduzie­ rung der hierfür benötigten Energie beschleunigt werden.It is the object of the invention a device of the generic type appropriate manner to train such that the necessary evacuation processes of the flywheel housing with simultaneous reduction tion of the energy required for this can be accelerated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the characteristic of Features given claim 1 solved.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der Lage der Abströmöffnung im Bereich des Außendurchmessers des Schwungrades, d. h. im Bereich der höchsten Gasgeschwindig­ keit, wodurch der Evakuierungsvorgang des Schwungradgehäuses be­ schleunigt wird. Die Abströmrichtung des Absaugkanals in einem Öffnungsbereich liegt in etwa tangential zu einer Umfangsrich­ tung des Schwungrades und dadurch genau in der Strömungsrichtung der Gase. Durch die vom Schwungrad vermittelte Fliehkraft wird das Gas im Bereich des Außendurchmessers verdichtet, was zu ei­ ner höheren Trefferquote der Gasmoleküle in die Abströmöffnung führt. Gleichzeitig werden die vom Schwungrad an die Gase wei­ tergegebenen Impulse als zusätzliche Förderenergie zum Absaugen der Gase genutzt.A major advantage of the device according to the invention lies in the position of the outflow opening in the area of the outer diameter the flywheel, d. H. in the area of the highest gas speed speed, whereby the evacuation process of the flywheel housing be is accelerated. The flow direction of the suction channel in one The opening area is approximately tangential to a circumferential direction tion of the flywheel and therefore exactly in the direction of flow the gases. Due to the centrifugal force mediated by the flywheel the gas compresses in the area of the outer diameter, resulting in egg ner higher hit rate of the gas molecules in the outflow opening leads. At the same time, those from the flywheel to the gases become white given impulses as additional conveying energy for suction the gases used.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist von Vorteil, daß die Abströmöffnung in dem Bereich liegt, in den die im Gehäuse befindlichen Gase mittels der durch das rotierende Schwungrad erzeugten Fliehkräfte geschleudert werden.In the embodiment according to the invention according to claim 2 is from Advantage that the outflow opening is in the area in which the gases in the housing by means of the rotating Flywheel generated centrifugal forces are thrown.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird das Ausströmen der Gase durch die strömungsgünstige Ausströmöff­ nung erleichtert.The inventive configuration according to claim 4 the outflow of the gases through the streamlined Ausströmöff relieved.

Gemäß Anspruch 6 ist eine gezielte Lenkung des abströmenden Ga­ ses dadurch möglich, daß an der Innenseite des Gehäusemantels und/oder am Schwungrad Strömungsleitelemente angeordnet sind, die die Förderbewegung des Gases in Richtung Abströmöffnung un­ terstützen.According to claim 6 is a targeted steering of the outflowing Ga ses thereby possible that on the inside of the housing shell  and / or flow guide elements are arranged on the flywheel, the the conveying movement of the gas in the direction of the discharge opening un support.

In Ausgestaltung der Erfindung ist nach Anspruch 7 eine Leitwen­ del vorgesehen, die das abströmende Gas gezielt in die Abström­ öffnung leitet.In an embodiment of the invention is a guide according to claim 7 del provided that the outflowing gas targeted into the outflow opening directs.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ge­ mäß Anspruch 8 ist zwischen Läufer und Stator ein Strahlungswär­ metauscher angeordnet, der auch bei schnell drehendem Läufer ein Abführen der Verlustwärme der Elektromaschine ermöglicht, wobei die Abführung durch zusätzliche kältetechnische Hilfsmaßnahmen an der Strahlungsabsorberoberfläche unterstützt werden kann.In a particularly advantageous embodiment of the invention ge According to claim 8 is a radiant heat between the rotor and the stator arranged exchanger, which even with a fast rotating rotor Allows dissipation of the heat loss of the electric machine, whereby the removal by additional refrigeration measures can be supported on the radiation absorber surface.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.Further refinements and advantages of the invention emerge from the other subclaims and the description.

In der einzigen Figur ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Sie zeigt einen Schnitt durch ein in einem Gehäuse 1 angeordnetes Schwungrad 2 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 3 zur Evakuierung des Gehäuses 1.In the single figure, an exemplary embodiment is explained in more detail below with further details. It shows a section through a flywheel 2 arranged in a housing 1 with a device 3 according to the invention for evacuating the housing 1 .

Das Gehäuse 1 umfaßt einen Gehäusemantel 4, zwei Deckflächen 5a, 5b und einen an einer äußeren, dem Schwungrad 2 abgewandten Ge­ häusemantelfläche 4a angeordneten Berstpanzer 6. Im Gehäuse 1 ist eine mit dem Schwungrad 2 drehfest verbundene Welle 7 dreh­ bar gelagert. Das Schwungrad 2 ist über die Welle 7 mit einem nicht dargestellten Antriebsaggregat, durch das das Schwungrad 2 antreibbar ist, und einer ebenfalls nicht dargestellten Ab­ triebseinheit, durch die die vom Schwungrad 2 erzeugte Energie ableitbar ist, verbunden.The housing 1 comprises a housing shell 4 , two cover surfaces 5 a, 5 b and one on an outer, the flywheel 2 facing Ge housing shell surface 4 a arranged bursting shell 6th In the housing 1 , a shaft 7 connected to the flywheel 2 in a rotationally fixed manner is mounted in a rotating bar. The flywheel 2 is connected via the shaft 7 to a drive unit, not shown, through which the flywheel 2 can be driven, and a drive unit, also not shown, through which the energy generated by the flywheel 2 can be derived.

Das Schwungrad 2 rotiert in dem Gehäuse 1 und ist über die Welle 7 mit einem Läufer 8 einer elektrischen Maschine verbunden. Ein Stator 9 der Maschine ist in dem Gehäuse 1 angeordnet und umgibt den Läufer 8. Die mit dem Stator 9 verbundenen elektrischen Ver­ bindungskabel 10 werden auf der dem Läufer 8 und dem Stator 9 zugewandten unteren Deckfläche 5a des Gehäuses 1 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt.The flywheel 2 rotates in the housing 1 and is connected via the shaft 7 to a rotor 8 of an electrical machine. A stator 9 of the machine is arranged in the housing 1 and surrounds the rotor 8 . The connected to the stator 9 electrical Ver connection cable 10 are on the rotor 8 and the stator 9 facing lower cover surface 5 a of the housing 1 out of the housing 1 .

In dem Gehäuse 1 wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 3 zur Evakuierung ein Vakuum erzeugt, wodurch der Wirkungsgrad des rotierenden Schwungrades 2 erhöht wird, da der Reibungswider­ stand des Schwungrades 2 vermindert ist. Die Vorrichtung 3 um­ faßt eine Vakuumpumpe 11 und einen Absaugkanal 12, der über eine Abströmöffnung 13 mit dem Inneren des Gehäuses 1 strömungsmäßig verbunden ist. Die Vakuumpumpe 11 steht über ein Rückschlagven­ til 21 mit einem Filter 22 in Verbindung. Das Rückschlagventil 21 kann fremdbetätigt und nur während des Betriebes der Vakuum­ pumpe 11 geöffnet sein. Die Abströmöffnung 13 ist in dem Gehäu­ semantel 4 in einem Übergangsbereich 14 zwischen Gehäusemantel 4 und Deckfläche 5a des Gehäuses 1 angeordnet. Eine Abströmrich­ tung des Absaugkanals 12 liegt in einem Öffnungsbereich 13a aus­ gehend von der Abströmöffnung 13 in etwa tangential zu einer Um­ fangsrichtung des Schwungrades 2.In the housing 1 , a vacuum is generated by the device 3 for evacuation according to the invention, which increases the efficiency of the rotating flywheel 2 , since the frictional resistance of the flywheel 2 is reduced. The device 3 comprises a vacuum pump 11 and a suction channel 12 , which is connected in terms of flow via an outflow opening 13 to the interior of the housing 1 . The vacuum pump 11 is connected via a Rückschlagven valve 21 with a filter 22 . The check valve 21 can be operated externally and can only be opened during operation of the vacuum pump 11 . The outlet opening 13 is arranged in the Gehäu semantel 4 in a transition region 14 between the housing shell 4 and 5 a top surface of the housing. 1 An Abströmrich device of the suction channel 12 is located in an opening area 13 a from the outflow opening 13 approximately tangential to a circumferential direction of the flywheel 2nd

Die vor dem Evakuierungsvorgang im Gehäuse 1 befindlichen Gase werden mittels durch das Schwungrad 2 erzeugter Fliehkräfte in einen Spalt 15 zwischen einer Mantelfläche 16 des Schwungrades 2 und dem Gehäuse 1 geschleudert. Somit liegt die Abströmöffnung 13 genau in der Strömungsrichtung der durch das Schwungrad 2 in Bewegung gesetzten Gase. Der Evakuierungsvorgang des Gehäuses 1 wird beschleunigt, da eine höhere Trefferquote der Gasmoleküle in die Abströmöffnung 13 ermöglicht ist. Die durch die vom Schwungrad 2 an die Gase weitergegebene Energie unterstützt die von der Vakuumpumpe zur Evakuierung des Gehäuses 1 benötigte Ab­ saugenergie, wodurch eine Verbesserung des Evakuierungsvorgangs erreichbar ist.The gases located in the housing 1 before the evacuation process are thrown into a gap 15 between a lateral surface 16 of the flywheel 2 and the housing 1 by means of centrifugal forces generated by the flywheel 2 . The outflow opening 13 thus lies exactly in the flow direction of the gases set in motion by the flywheel 2 . The evacuation process of the housing 1 is accelerated because a higher hit rate of the gas molecules in the outflow opening 13 is made possible. The energy passed on by the flywheel 2 to the gases supports the suction energy required by the vacuum pump to evacuate the housing 1 , so that an improvement in the evacuation process can be achieved.

Um das Absaugen der Gase zu erleichtern, weist die Abströmöff­ nung 13 eine strömungsgünstige Ausbildung in Form eines Trich­ ters 17 auf. Ferner kann die Abströmöffnung 13 auch die Form einer Schneide oder einer NACA-Düse haben.To facilitate the suction of the gases, the Abströmöff opening 13 has a streamlined design in the form of a funnel age 17 . Furthermore, the outflow opening 13 can also have the shape of a cutting edge or a NACA nozzle.

Die Lage der Abströmöffnung 13 kann in einem Bereich 18 des Ge­ häusemantels 4 variieren und beispielsweise in einem der Mantel­ fläche 16 des Schwungrades 2 zugewandten Bereich 19 des Gehäuses 1 angeordnet sein. Denkbar wären auch weitere zusätzliche Ab­ strömöffnungen 13.The location of the outflow opening 13 can vary in an area 18 of the housing shell 4 and, for example, in a surface 16 of the jacket face 2 of the flywheel 2 facing area 19 of the housing 1 . Further additional flow openings 13 would also be conceivable.

Um eine gezielte Lenkung der Strömungsrichtung der Gase zur Ab­ strömöffnung 13 zu erreichen, können an einer Innenseite 20 des Gehäusemantels 4 und/oder am Schwungrad 2 Strömungsleitelemente vorgesehen werden, die eine spiralförmige Strömung in Richtung der Abströmöffnung 13 erzeugen. Vorstellbar ist beispielsweise eine schraubenförmige Leitwendel zwischen der Mantelfläche 16 des Schwungrades 2 und dem Gehäuse 1, wobei ein erstes Ende der Leitwendel am Gehäuse 1 befestigt ist und und ein zweites Ende in die Abströmöffnung 13 mündet.In order to achieve a targeted control of the flow direction of the gases to the flow opening 13, flow guide elements can be provided on an inside 20 of the housing shell 4 and / or on the flywheel 2 , which generate a spiral flow in the direction of the discharge opening 13 . For example, a helical guide coil is conceivable between the outer surface 16 of the flywheel 2 and the housing 1 , a first end of the guide coil being fastened to the housing 1 and a second end opening into the outflow opening 13 .

Bei Schwungradspeichern mit relativ niedriger Drehzahl wird eine Mindestrestgasmenge benötigt, um die Verlustwärme der Elektroma­ schine abzuführen. Bei schnell drehenden Läufern funktioniert diese Technik nicht zufriedenstellend, da die Mindestrestgasmen­ ge durch Reibung selbst zu heiß wird. Deshalb erfolgt in der er­ findungsgemäßen Vorrichtung die Abführung der Verlustwärme der Elektromaschine durch für diesen Zweck ausgestaltete, hier nicht dargestellte Strahlungswärmetauscher zwischen Läufer und Stator, wobei die Abführung der Verlustwärme durch zusätzliche kälte­ technische Hilfsmaßnahmen an der Strahlungsabsorberfläche unter­ stützt werden kann.In the case of flywheel accumulators with a relatively low speed, a Minimum amount of residual gas required to dissipate the waste heat of the electroma dissipate the machine. Works with fast rotating runners this technique is unsatisfactory since the minimum residual gas becomes too hot due to friction. That is why it takes place in the inventive device the dissipation of the heat loss Electric machine designed for this purpose, not here Radiation heat exchanger shown between rotor and stator, the dissipation of the heat loss through additional cold technical auxiliary measures on the radiation absorber surface under can be supported.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Evakuierung eines Gehäuses für ein Schwungrad eines Kraftfahrzeuges, wobei die Vorrichtung eine Vakuumpumpe und einen Absaugkanal umfaßt, der über eine Abströmöffnung mit dem Inneren des Gehäuses strömungsmäßig verbunden ist und wobei das mit einer Welle verbundene Schwungrad in dem Gehäuse gela­ gert ist, das einen Gehäusemantel und Deckflächen aufweist, und wobei die Abströmöffnung in einem Bereich des Gehäusemantels an­ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abströmrichtung des Absaugkanals (12) in einem Öff­ nungsbereich (13a) in etwa tangential zu einer Umfangsrichtung des Schwungrades (2) liegt.1. Device for evacuating a housing for a flywheel of a motor vehicle, the device comprising a vacuum pump and a suction channel which is connected in terms of flow via an outflow opening to the interior of the housing and the flywheel connected to a shaft is mounted in the housing, having a housing casing and top surfaces, and wherein the outlet opening is arranged in a region of the housing shell to, characterized in that a discharge direction of the suction channel (12) in a Publ voltage range (13 a) approximately tangentially to a circumferential direction of the flywheel (2) lies. 2. Vorrichtung zur Evakuierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (13) in dem Gehäusemantel (4) des Ge­ häuses (1) angeordnet ist.2. Device for evacuation according to claim 1, characterized in that the outflow opening ( 13 ) in the housing jacket ( 4 ) of the Ge housing ( 1 ) is arranged. 3. Vorrichtung zur Evakuierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (13) in einem einer Mantelfläche (16) des Schwungrades (2) zugewandten Bereich (19) des Gehäuses (1) angeordnet ist.3. Device for evacuation according to claim 1, characterized in that the outflow opening ( 13 ) is arranged in a casing surface ( 16 ) of the flywheel ( 2 ) facing region ( 19 ) of the housing ( 1 ). 4. Vorrichtung zur Evakuierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (13) eine strömungsgünstige Ausbil­ dung aufweist. 4. Device for evacuation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outflow opening ( 13 ) has a streamlined training. 5. Vorrichtung zur Evakuierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (13) die Form eines Trichters (17) oder einer Schneide aufweist.5. Evacuation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outflow opening ( 13 ) has the shape of a funnel ( 17 ) or a cutting edge. 6. Vorrichtung zur Evakuierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Innenseite (20) des Gehäusemantels (4) und/oder am Schwungrad (2) Strömungsleitelemente angeordnet sind, die ei­ ne spiralförmige Strömung in Richtung der Abströmöffnung (13) erzeugen.6. Evacuation device according to claim 1, characterized in that on an inner side ( 20 ) of the housing shell ( 4 ) and / or on the flywheel ( 2 ) flow guide elements are arranged which generate a spiral flow in the direction of the outflow opening ( 13 ). 7. Vorrichtung zur Evakuierung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine schraubenförmige Leitwendel zwischen der Mantelflä­ che (16) des Schwungrades (2) und dem Gehäuse (1) angeordnet ist, wobei die Leitwendel am Gehäuse (1) befestigt ist und deren Ende in die Abströmöffnung (13) mündet.7. Evacuation device according to claim 6, characterized in that a helical guide coil between the Mantelflä surface ( 16 ) of the flywheel ( 2 ) and the housing ( 1 ) is arranged, wherein the guide coil is attached to the housing ( 1 ) and the end thereof opens into the outflow opening ( 13 ). 8. Vorrichtung zur Evakuierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen drehenden und stehenden Elementen der Vorrich­ tung (3) ein Strahlungswärmetauscher angeordnet ist.8. Device for evacuation according to claim 1, characterized in that between the rotating and stationary elements of the Vorrich device ( 3 ) a radiation heat exchanger is arranged.
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