DE19704842A1

DE19704842A1 - Sicherheitsgehäuse für einen Rotationsenergiespeicher

Info

Publication number: DE19704842A1
Application number: DE1997104842
Authority: DE
Inventors: Gregor Fischer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-02-08
Filing date: 1997-02-08
Publication date: 1998-08-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsgehäuse für einen Rotationsenergiespeicher in Form eines Schwungrads, das um eine Drehachse rotiert. Bei einem Faserverbundrotor, der als Energiespeicher eingesetzt wird, treten im Gegensatz zu einem Stahlrotor für den Fall des Versagens und eines Bruchs des Schwungrads besondere Probleme auf.

Stahlrotoren brechen in eine geringe Anzahl relativ großer Bruchstücke. Diese Bruchstücke belasten das Gehäuse im Falle des Versagens überwiegend in radialer Richtung. Sehr ge ringe Beanspruchungen treten in axialer Richtung auf, da sich nur wenige reflektierte Teile in dieser Richtung bewegen.

Beim Versagen von Faserverbundrotoren ist hingegen entstehen sehr viele, zum Teil stau bartige Bruchstücke. Diese Bruchpartikel werden durch Impulsaustausch zwischen den Partikeln an der Wand des Gehäuses in axiale Richtung umgelenkt. Deshalb treffen diese Partikel in großer Zahl und mit hoher Geschwindigkeit auch auf den axialen Begrenzungs flächen des umgebenden Gehäuses auf und beaufschlagen diese für kurze Zeit mit einem hohen Druck. Gehäuse, die nach den Regeln der Technik für Stahlrotoren ausgelegt sind, können bei der Verwendung von Faserverbundrotoren versagen. Werden Gehäuse so aus gelegt, daß die zu erwartenden Druckspitzen auch in axialer Richtung sicher beherrscht werden, werden sie sehr groß und schwer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein der eingangs genannten Art zu schaffen, das insbesondere bei Verwendung eines Faserverbundrotors seiner Funktion gerecht wird, in dem es auch der zu erwartenden axialen Belastung standhält.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen be schrieben und anhand der Zeichnung weiter erläutert.

In der Zeichnung sind in Fig. 1-4 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sicherheitsgehäuses dargestellt.

Im einzelnen ist in Fig. 1 ein Sicherheitsgehäuse 1 für einen Faserverbundrotor 4 mit umlau fenden kreisringförmigen Rippen 2 ausgeführt. Die durch die Rippen 2 gebildeten ringförmi gen Kammern (3) dienen zur Aufnahme der Bruchpartikel des Rotors (4).

Die Rippen 2 verhindern weitgehend eine Bewegung der Teilchen in axialer Richtung. Kräfte, die beidseitig auf die Rippen auftreffen, heben sich in ihrer Wirkung nach außen auf. Die Summe der Volumen aller Kammern (3) ergeben vorteilhafterweise ein Gesamtvolumen von mindestens dem 0,8fachen Volumen des Rotors (4). Das maximale Gesamtvolumen der Kammern entspricht dem Schüttvolumen der Bruchstücke des Rotors (4).

Ausführung der Kammern

Die umlaufenden Rippen 2 können als ein Stück gemeinsam mit einer Rückwand (5) her gestellt werden (Ausführung. 1 = Ausf. 1).

Die Kammern können auch aus einzelnen im Querschnitt U-förmigen Segmenten 2' beste hen (Ausf. 2), die gemeinsam innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind oder bei entspre chender mechanischer Festigkeit das Gehäuse 1 bilden.

Die Kammern können ferner aus einzelnen im Querschnitt L-förmigen Segmenten 2'' be stehen (Ausf. 3), die innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind.

Schließlich können die Kammern 3 auch dadurch gebildet werden, daß wechselweise dün ne Scheiben 2''' und entsprechende Distanzstücke 5, angeordnet werden (Ausf. 4).

Die umlaufenden Rippen und die Rückwandteile können fest mit dem eigentlichen Gehäuse 1 verbunden sein. Die umlaufenden Rippen und die Rückwandteile können auch einzeln drehbar im Gehäuse 1 angeordnet sein. Die umlaufenden Rippen und Rückwandteile kön nen als Einsatz im Gehäuse 1 angeordnet sein. Die umlaufenden Trennwände können drehbar oder fest in dem Einsatz befestigt sein. Die umlaufenden Trennwände können aus ebenen Teilen oder aus profilierten Flächen bestehen.

Die dem Rotor 4 zugewandten Frontabschnitte der Rippen 2 können profiliert sein in Form einer Schneide (Fig. 3)

- die äußersten vorteilhafterweise asymmetrisch (6)
- die innenliegenden vorzugsweise symmetrisch (7).

Die Rückwandteile der Kammern 3 können profiliert ausgeführt werden, so daß eine gleichmäßige Teilung des Bruchpartikelstrahls unterstützt wird (Fig. 4). Dabei können

- die äußeren dabei asymmetrisch profiliert werden, damit eine Umlenkung nach innen stattfindet (8)
- die innenliegenden können vorzugsweise symmetrisch profiliert (9) sein.

Der auf die Begrenzungsfläche wirkende axiale Impuls wird durch die Trennwände 2 geteilt. Die Zwischenwände werden von beiden Seiten (idealerweise gleichmäßig) beaufschlagt und müssen keine äußeren Kräfte in axialer Richtung aufnehmen.

Die axialen Deckflächen d des Gehäuses 1 werden nur noch mit einem Teilbetrag des Ge samtimpulses beaufschlagt. (Impuls = 1/2.Gesamtmasse.Axialgeschwindigkeit/Anzahl der Kammern).

Claims

1. Sicherheitsgehäuse für einen Rotationsenergiespeicher in Form eines Schwung rads, das um eine Drehachse rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge häuse (1) auf seiner Innenwand hohlzylindrische Kammern (3) aufweist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern durch kreisringförmige Trennwände (2) gebildet sind.

3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände an ihrer Basis verbreitert sind.

4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse aus in axialer Richtung übereinander angeordne ten Hohlzylindern aufgebaut ist.