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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Schwungrad-Energieumwandlungssysteme
und insbesondere auswechselbare Lagerkassettenanordnungen, die einen
einfachen und schnellen Auswechselvorgang ermöglichen.
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Lager
sind kritische Komponenten in Schwungrad-Energieumwandlungsystemen.
Derartige Systeme weisen im allgemeinen massive Schwungräder auf,
die sich mit extrem hohen Drehzahlen drehen. Die Lager halten diese
massiven Schwungräder
während
der Drehbewegung und müssen
aufgrund von Verschleiß und
Rissen oder aufgrund eines Versagens des Lagers von Zeit zu Zeit
ersetzt werden.
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Das
Auswechseln von Lagern kann jedoch nachteilig schwierig und zeitaufwendig
sein. Beispielsweise sind für
einen herkömmlichen
Lagerauswechselvorgang normalerweise ein großer, reiner Arbeitsraum, eine
Hebevorrichtung zum Handhaben schwerer Komponenten, z. B. des Schwungrades, sowie
andere Spezialwerkzeuge erforderlich. Außerdem kann der Auswechselvorgang
viele Stunden dauern und die Dienste von hochgradig geschultem Personal
erfordern, wodurch Lagerauswechselvorgänge teuer sind und die Verwendung
von Schwungrad-Energiesystemen im Vergleich zu anderen herkömmlichen
Energiespeichersystemen, z. B. chemischen Batterien und Notstromgeneratoren,
unattraktiv ist.
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Ein
in Verbindung mit herkömmlichen Schwungrad-Energiesystemen
auftretendes weitere Problem ist ein katastrophales Lagerversagen.
Außer,
dass bei einem derartigen Versagen ein Lageraustausch erforderlich
ist, der selbst teuer sein kann, können durch ein derartiges Versagen
auch andere Komponenten des Schwungrad-Energiesystems beschädigt werden.
Wenn beispielsweise ein Lager versagt, das das Gewicht eines Schwungrades
hält, kann
das Schwungrad während
der Drehbewegung herabfallen und nicht nur selbst wesentlich beschädigt werden,
sondern darüber
hinaus auch andere Komponenten auf seinem Fallweg beschädigen.
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Hinsichtlich
des vorstehend erwähnten Sachverhalts
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine auswechselbare
Kassettenlageranordnung zur Verwendung in einem Schwungrad-Energieumwandlungssystem
bereitzustellen, durch die ein einfacher und schneller Auswechselvorgang
ermöglicht
wird.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine auswechselbare
Kassettenlageranordnung zur Verwendung in einem Schwungrad-Energieumwandlungssystem
bereitzustellen, durch die eine Beschädigung von Systemkomponenten
bei einem katastrophalen Versagen verhindert wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Schwungrad-Energieumwandlungssystem bereitzustellen, das einfach wartbar
ist.
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Kurze Beschreibung der
Erfindung
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Diese
und andere Aufgaben der Erfindung werden gemäß den in Patentanspruch 1 definierten Prinzipien
der Erfindung durch Bereitstellen einer auswechselbaren Lagerkassettenanordnung
für Schwungrad-Energiesysteme
gelöst.
Systeme, in denen die Anordnung verwendbar ist, weisen mindestens
ein Schwungrad mit einer Rotorwelle für eine Drehbewegung um eine
Rotorachse in einem Gehäuse
mit einer Endplatte auf. Die Gehäuseendplatte hat
eine Öffnung,
die mit der Rotorachse im wesentlichen koaxial ausgerichtet ist.
Die Anordnung weist eine hohle Lagerkassette, ein ringförmiges Lager
und einen ringförmigen
Lagerhaltering auf. Die Kassette weist eine Innenfläche, eine
Außenfläche, eine Längsachse,
ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende auf. Ein Teil
der Außenfläche ist
an der Gehäuseendplatte
an der Öffnung
fest montiert. Das ringförmige
Lager weist eine Drehachse, eine Innenfläche und eine Außenfläche auf.
Die Lageraußenfläche ist
in der Nähe
des ersten Endes an der Kassetteninnenfläche montiert, und die Lagerinnenfläche hält die Rotorwelle
mindestens teilweise. Die Lagerdrehachse ist mit der Rotorachse
koaxial ausgerichtet. Der ringförmige
Lagerhaltering ist in der Nähe des
Lagers an der Kassette montiert, um das Lager in der Kassette zu
halten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen
und der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen verdeutlicht.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1a zeigt
eine Explosionsansicht einer exemplarischen Ausführungsform einer gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruierten auswechselbaren Lagerkassettenanordnung;
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1b zeigt
eine Explosionsansicht der in 1 dargestellten,
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruierten auswechselbaren Lagerkassettenanordnung
mit einem Schwungrad-Energiesystem;
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2 zeigt
eine Ansicht einer erfindungsgemäßen auswechselbaren
Lagerkassettenanordnung mit einer Ausziehvorrichtung, die daran
montiert wird, während
die auswechselbare Lagerkassettenanordnung von einem Schwungrad-Energiesystem
entfernt wird;
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3 zeigt
eine Querschnittansicht der in 2 dargestellten
Lagerkassettenanordnung;
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4 zeigt
eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Lagerkassettenanordnung
mit einer Drückvorrichtung,
die daran montiert wird, während
die auswechselbare Lagerkassettenanordnung in einem Schwungrad-Energiesystem
installiert wird;
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5 zeigt
eine Querschnittansicht der in 4 dargestellten
Lagerkassettenanordnung; und
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6 zeigt
eine Querschnittansicht einer exemplarischen Ausführungsform
einer Schwungrad-Energieumwandlungseinheit mit drei Schwungradsystemen,
die gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung konstruierte auswechselbare Lagerkassettenanordnungen
aufweisen.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt eine gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung konstruierte auswechselbare Lagerkassettenanordnung 150 zur
Verwendung in einem Schwungrad-Energiesystem 100. Das System 100 weist
mindestens ein Schwungrad 110 mit einer Rotorwelle 120 für eine Drehbewegung
um eine Rotorachse 130 in einem Gehäuse 140 auf, das das Schwungrad 110 umschließt. Das
Gehäuse 140 weist
Gehäuseendplatten 142 auf,
die jeweils eine Öffnung 141 aufweisen,
die mit der Rotorachse 130 im wesentlichen koaxial ausgerichtet
ist.
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Die
Lagerkassettenanordnung 150 weist mindestens drei Elemente
auf: eine hohle Lagerkassette 160, ein ringförmiges Lager 170 und
einen ringförmigen
Lagerhaltering 180. Die Lagerkassette 160 weist
eine Innenfläche 161,
eine Außenfläche 162, eine
Längsachse 163,
ein erstes axiales Ende 164 und ein zweites axiales Ende 165 auf.
Während
des Betriebs ist ein Abschnitt 166 der Außenfläche 162 an
der Öffnung 141,
vorzugsweise mindestens teilweise in der Öffnung 141, an der
Gehäuseendplatte 142 montiert.
Das ringförmige
Lager 170 hat die gleiche Drehachse wie der Rotor 120 (z.
B. die Achse 130), weist eine Innenfläche 171 und eine Außenfläche 172 auf.
Die Lageraußenfläche 172 ist,
vorzugsweise in der Nähe
des ersten axialen Endes 164, an der Kassetteninnenfläche 161 montiert,
so dass die Lagerinnenfläche 171 die
Rotorwelle 120 mindestens teilweise hält. Der ringförmige Lagerhaltering 180 ist zum Halten
des Lagers in der Kassette in der Nähe des Lagers an der Kassette
montiert. Vorzugsweise ist der Ring 180 am ersten axialen
Ende 164 der Kassette 160 montiert.
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Die
Kassette 160 weist vorzugsweise einen radialen Flanschabschnitt 167 am
zweiten Ende 165 der Kassette 160 auf. Der Flanschabschnitt 167 kann zum
Montieren und/oder Befestigen der Anordnung 150 an der
Gehäuseendplatte 142 verwendet
werden. Beispielsweise kann der Flanschabschnitt 167 unter
Verwendung eines oder mehrerer Bolzen oder Schrauben 168 an
der Gehäuseendplatte 142 fest montiert
werden. Alternativ können
an einem Abschnitt der Außenfläche 162 der
Kassette 160 und der Öffnung 141 zusammenpassende
Gewinde zum Montieren und Demontieren der Anordnung 150 durch
Aufschrauben bzw. Abschrauben der Kassette 160 bereitgestellt
werden. Der Flanschabschnitt 167 könnte dann als mechanischer
Anschlag dienen, der verhindert, dass die Anordnung 150 zu
weit in die Öffnung 141 geschraubt
wird. Der Flanschabschnitt 167 ist besonders wichtig, weil
mit dessen Hilfe eine gebrauchte oder beschädigte Anordnung schnell und reproduzierbar
ausgewechselt werden kann. Die Öffnung 141 und
die Kassettenaußenfläche 162 können sich
auch entlang ihrer Längsachsen
verjüngen. Wenn
eine Vakuumdichtung erwünscht
ist, kann ein (nicht dargestellter) O-Ring, z. B. ein Gummi-O-Ring, zwischen
dem Flanschabschnitt 167 und der Gehäuseendplatte 142 montiert
werden.
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Die
Außenfläche 169 des
Flanschabschnitts 167 kann eine im wesentlichen zylindrische
Form aufweisen, die unter Verwendung herkömmlicher Drehbearbeitungstechniken
leicht herstellbar ist. Alternativ kann die Außenfläche 169 des Flanschabschnitts 167 eine
nicht-zylindrische Form haben, und die Gehäuseendplatte 141 kann
einen entsprechenden Vertiefungsabschnitt aufweisen, der dazu geeignet
ist, den Flanschabschnitt aufzunehmen.
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Das
zweite Ende 165 der hohlen Kassette 160 kann durch
eine Öffnung 190,
die eine Längsachse
aufweist, die bezüglich der
Kassettenlängsachse 163 im
wesentlichen koaxial ausgerichtet ist, offen sein. Durch die Öffnung 190 wird
ein Zugang zur Rotorwelle 120 ermöglicht, der während der
Installation und des Austauschs der Anordnung 150 genutzt
werden. Wenn das Lager 170 während des Betriebs bezüglich der
Atmosphäre
isoliert sein soll, kann die Anordnung 150 ferner eine
Abdeckplatte 191 aufweisen, die über oder in der Öffnung 190 montiert
werden kann. Um eine geeignete Dichtung zu gewährleisten, kann zwischen der
Abdeckplatte 191 und der Gehäuseendplatte 142 auch
ein Abdeckplatten-O-Ring (nicht dargestellt) angeordnet werden.
Vorzugsweise weist die Öffnung 190 einen
Sitz 192 auf, der dazu geeignet ist, die Abdeckplatte 191 aufzunehmen.
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Die
Kassette 160 ist vorzugsweise aus einem relativ harten
Material, z. B. Stahl, insbesondere wärmebehandeltem Stahl, hergestellt,
um das Lager 170 und den Haltering 180 sicher
in Position zu halten. Der Lagerhaltering 180 ist dagegen
vorzugsweise aus einem relativ weichen Metall, z. B. Babbitt-Metall, hergestellt,
um Abrieb bezüglich
des Schwungrades 110 zu vermeiden, wenn das Lager 170 ausfällt. Wenn
die Rotorwelle 120 mit dem Schwungrad 110 integral
ausgebildet ist, ist der Haltering 180 außerdem vorzugsweise
weicher als die Rotorwelle 120.
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Unter
Verwendung von Materialien mit unterschiedlicher Härte wird
Abrieb zwischen Gleitflächen verhindert.
Beispielsweise kann, wie in 1b dargestellt
ist, die Achse 130 vertikal ausgerichtet sein, und das
Gewicht des Schwungrades 110 kann teilweise und vorzugsweise
wesentlich durch eine Lageranordnung 150' gehalten werden, die unter dem Schwungrad 110 angeordnet
ist. Die Lageranordnung 150' kann
die gleiche Struktur haben wie die Lageranordnung 150,
jedoch entgegengesetzt ausgerichtet sein. Wie in 3 verdeutlicht
ist, ist der Haltering 180 in engem Abstand von der Schwungradoberfläche 111 angeordnet.
Vorzugsweise beträgt
dieser Abstand ein Teil eines Zolls und nimmt mit abnehmendem radialen
Abstand ab. Ein Lagerversagen kann katastrophal sein und zu einer
vollständigen Zerlegung
des gewichtstragenden Lagers 170 führen. In diesem Fall würde das
Schwungrad 110 herabfallen und mit dem Haltering 180 in
Kontakt kommen, während
es sich mit einer hohen Drehzahl dreht. Der Haltering 180 würde das
Schwungrad 110 vertikal halten und die Drehbewegung des
Schwungrades führen,
bis das Schwungrad 110 aufgrund der Reibungskraft zwischen
der Schwungradoberfläche 111 und
dem Haltering 180 zum Halt kommen würde. Um Abrieb zwischen der
Oberfläche 111 und
dem Haltering 180 während
der Verzögerung
des Schwungrades 110 zu verhindern, sollten die Materialien,
aus denen diese Komponenten hergestellt sind, wesentlich unterschiedliche
Härten
haben. Beispielswiese kann, wenn die Schwungradoberfläche 111 aus
gehärtetem
Stahl hergestellt ist, der Haltering 180 aus Messing, Aluminium,
Bronze oder sogar aus einem weichen unlegierten Stahl hergestellt
sein.
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Die
Kassetteninnenfläche 161 kann
an einem ersten Ende 164 einen Lagersitz 161a zum Montieren
des Lagers 170 aufweisen, so dass die Lageraußenfläche 172 im
Lagersitz 161a angeordnet ist. Obwohl erfindungsgemäß viele
Typen ringförmiger
Lager verwendbar sind, ist ein Rillenkugellager besonders geeignet,
insbesondere wenn das Lager unter dem Schwungrad angeordnet ist
und das Gewicht des Schwungrades hält, wie beispielsweise das in 1b dargestellte
Lager 150'.
In diesem Fall sollte das Rillenkugellager dazu geeignet sein, eine
axiale Kraft aufzunehmen, die dem Gewicht des Schwungrades mindestens
gleicht. Das Rillenkugellager 170 weist einen inneren Laufring 173,
einen äußeren Laufring 174 und
mehrere zwischen den Laufringen 173 und 174 gehaltene
Rollelemente 175 auf.
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Das
Lager 170 wird durch den Haltering 180 in der
Kassette 160 gehalten, wobei der Haltering 180,
vorzugsweise am ersten Ende 164 der Kassette 160 fest
an der Kassette 160 montiert sein sollte. Der Haltering 180 kann
durch eine oder mehrere Schrauben (nicht dargestellt), die sich
zwischen dem Haltering 180 und einem ersten Ende 164 der
Kassette 160 erstrecken, an der Kassette 160 befestigt
sein. Das erste Ende 164 der Kassette 160 kann
einen Sitz 161b aufweisen, in dem der Haltering 180 montiert ist.
Der Haltering 180 weist eine erste Seite 181 und eine
zweite Seite 182 auf, wobei ein erster Abschnitt 181a der
ersten Seite 181 am ersten Ende 164 der Kassette 160 montiert
ist und ein zweiter Abschnitt 181b der ersten Seite 181 eine
axiale Bewegung des Lagers 170 verhindert.
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Die
Schwungradoberfläche 111 an
der Rotorwelle 120 und die zweite Seite 182 des
Halterings 180 können
gekrümmt
sein, wie in den 3 und 5 dargestellt
ist. Die gekrümmten
Flächen
müssen
derart beabstandet sein, dass ein kleiner radialer und axialer Zwischenraum
dazwischen vorhanden ist. Der radiale Abstand zwischen den beiden
Flächen
an einer beliebigen axialen Position in der Nähe des Rotorendes 112 sollte
zwischen etwa 0,1 mm und etwa 10 mm (z. B. etwa 1 mm) betragen.
Auf diese Weise hat ein beliebiger Punkt auf der gekrümmten Schwungradoberfläche 111 für jede axiale
Position einen radialen Abstand, der kleiner ist als der radiale
Abstand zu einem beliebigen Punkt auf der zweiten Seite 182 des
Halterings 180 in der Nähe
des Rotorendes 112. D.h., ein beliebiger Punkt auf der gekrümmten Schwungradoberfläche 111 hat
vorzugsweise einen radialen Abstand, der vom Schwungrad 110 zum
Rotorwellenende 112 hin axial abnimmt.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Lageranordnung 150 ist, dass sie
schnell und einfach austauschbar ist. In einigen Fällen sind
ein oder mehrere Schwungrad-Energiesysteme 100 in einem
Schrank montiert, wobei jedes Energiesystem seine eigene Rotorwelle aufweist.
Daher sollte, um einen schnellen und einfachen Austausch der Lageranordnung
zu gewährleisten,
das Schwungradsystem 100 mit einem ausreichenden Raum benachbart
zu den Gehäuseendplatten 142 montiert
werden, so dass die Lageranordnungen 150 und 150', falls sie
ausgetauscht werden müssen
oder sollen, entfernt und installiert werden können, ohne dass das Schwungrad-Energiesystem 100 vom
Schrank entfernt werden muß.
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Nachstehend
werden Beispiele der Verwendung von Lagerkassettenanordnung-Auszieh-
und Drückvorrichtungen
zum Entfernen bzw. Installieren einer Lageranordnung beschrieben.
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Die 2 und 3 zeigen
eine Lagerkassettenanordnung-Ausziehvorrichtung 200 für ein Schwungrad-Energiesystem,
z. B. für
das Schwungrad-Energiesystem 100. Die Ausziehvorrichtung 200 weist
einen Körper 210,
mindestens ein Befestigungselement 220 und einen Gewindestift 230 auf. Der
Körper 210 weist
eine im wesentlichen flache Oberfläche 212 und ein Gewindeloch 214 auf,
der eine senkrecht zur flachen Oberfläche 212 ausgerichtete
Längsachse 163 aufweist.
Befestigungselemente 220 dienen zum festen Montieren eines
Abschnitts der flachen Oberfläche 212 am
zweiten Ende 165 der Kassette 160. Der Gewindestift 230 weist
einen Endabschnitt 232 auf und hat eine vom Endabschnitt 232 zu
seinem anderen Ende 234 gemessene Länge 233. Die Stiftlänge 233 ist
vorzugsweise größer als
die Anordnungslänge 236,
die vom ersten Ende 164 zum zweiten Ende 165 der
Anordnung 160 gemessen ist. Der Stift 230 steht
mit dem Gewindeloch 214 in Eingriff. Wenn der Stift 230 gedreht
wird, übt
der Endabschnitt 232 eine Kraft auf das Rotorende 112 auf,
wodurch die Anordnung 150 axial von der Rotorwelle 120 des
Schwungrades 110 weg bewegt wird.
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Nachstehend
wird ein Beispiel der Verwendung der Ausziehvorrichtung 200 zum
Entfernen einer Lagerkassettenanordnung von einem Schwungrad-Energiesystem
beschrieben. In einem ersten Schritt wird die Anordnung 150 von
der Gehäuseendplatte 142 gelöst oder
demontiert. Beispielsweise kann dieser Arbeitsschritt das Drehen
von Bolzen 168 aufweisen, bis sie von ihren entsprechenden
Löchern
in der Kassette 160 entfernt sind. In einem zweiten Schritt
wird die Lagerkassettenanordnung-Ausziehvorrichtung 200 am
zweiten Ende 165 der Kassette 160 an der Öffnung 141 montiert,
so dass der Endabschnitt 232 gegen das Rotorende 112 und
der flache Abschnitt 212 gegen das zweite Ende 165 der
Kassette 160 angeordnet wird. In einem dritten Schritt
wird der Gewindestift 230 gedreht, so dass der Endabschnitt 232 sich
auf dem Rotorende 112 frei dreht. Wenn der Stift 230 sich
dreht, drückt
der Endabschnitt 232 gegen das Rotorende 112,
wodurch veranlaßt
wird, dass der Körper 210 die
Lagerkassettenanordnung 150 von der Öffnung 141 in der Gehäuseendplatte 142 und
von der Rotorwelle 120 weg zieht, bis das Lager 170 nicht
mehr mit der Rotorwelle 120 in Kontakt steht. Wenn der
Körper 210 über eine
Strecke gezogen wurde, die der Länge
der Anordnung (abzüglich
der Dicke des Flanschabschnitts 167) gleicht, ist die Anordnung 150 vollständig von
der Öffnung 141 der
Endplatte 142 entfernt.
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Der
Vorgang zum Montieren der Auszieheinrichtung 200 an der
Kassettenanordnung 150 kann das Befestigen des flachen
Abschnitts 212 des Ausziehvorrichtungskörpers 210 an der Kassette 160 aufweisen.
Ein Verfahren, gemäß dem die
Ausziehvorrichtung 200 befestigt werden kann, weist das Verschrauben
des flachen Abschnitts 212 des Körpers 210 an der Kassette 160 auf.
Außerdem
kann während
des Montagevorgangs der Endabschnitt 232 des Stifts 230 in
den Vertiefungsabschnitt 114 des Rotorendes 120 eingesetzt
werden, um eine radiale Bewegung oder Schlupf zu verhindern.
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Wenn
die Anordnung 150 eine am zweiten oder äußeren axialen Ende 165 der
Anordnung 160 montierte entfernbare Abdeckplatte 191 aufweist, kann
dieses Verfahren ferner das Entfernen der Abdeckplatte 191 von
der Anordnung 150 aufweisen, bevor die Ausziehvorrichtung 200 an
der Anordnung 150 montiert wird. Durch Entfernen der Abdeckplatte 101 wird
ein Zugriff zur Rotorwelle 120 bereitgestellt.
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Wenn
ein altes oder defektes Lager von der Öffnung 141 entfernt
wird, muß erst
eine Ersatzanordnung montiert werden, bevor das Schwungrad-Energiesystem 100 in
Betrieb genommen werden kann. Diese Ersatzanordnung kann unter Verwendung
der Lagerkassettenanordnung-Drückvorrichtung 300 installiert
werden. Um zu gewährleisten, dass
die Drückvorrichtung 300 geeignet
funktioniert, sollte das Rotorwellenende 120 mit einem
Gewinde, vorzugsweise mit einem Innengewinde, versehen sein, wie
in 5 dargestellt ist. Die Drückvorrichtung 300 weist
einen Gewindebolzen 310, eine Buchse 320 und eine
Mutter 330 auf. Der Gewindebolzen 310 weist eine
Längsachse 314,
einen Außendurchmesser 316 und
einen mit Gewinde versehenen Endabschnitt 318 auf, der
dazu vorgesehen ist, mit dem mit Gewinde versehenen Rotorende 120 in
Eingriff zu kommen. Die Länge
des Bolzens 310 sollte ausreichend groß sein, so dass, wenn der Endabschnitt 318 mit
dem Rotorende 120 in Eingriff steht, sein anderes Ende 311 sich
ausreichend über
der Buchse 320 erstreckt, so dass die Mutter 330 drehbar
montierbar ist.
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Die
Buchse 320 wird vorzugsweise um den Bolzen 310 herum
montiert. Der Innendurchmesser der Buchse 320 sollte größer sein
als der Außendurchmesser 316 des
Bolzens 310, so dass die Buchse 320 entlang der
Längsachse 314 des
Bolzens 310 frei gleiten kann. Die Mutter 330 ist
auf dem Ende 311 des Bolzens 310 drehbar montiert,
so dass, wenn die Mutter 330 in eine Richtung gedreht wird, die
Buchse 320 durch die Mutter 330 zum mit Gewinde
versehenen Endabschnitt 318 des Bolzens 310 hin
gezwungen wird. Wenn die Buchse 320 nach unten gezwungen
wird, drückt
die Buchse 320 gegen die Lageranordnung 150 und
vorzugsweise gegen das Lager 170, wodurch die Lageranordnung 150 über das
Rotorende 120 gedrückt
wird.
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Nachstehend
wird ein Beispiel der Verwendung der Drückvorrichtung 300 zum
Installieren einer Lagerkassettenanordnung in einem Schwungrad-Energiesystem
beschrieben. In einem ersten Schritt wird die Lagerkassettenanordnung-Drückvorrichtung 300 im
Inneren der Anordnung 150 montiert, wie in 5 dargestellt
ist. In einem zweiten Schritt wird der Gewindebolzen 310 in
eine erste Bolzenrichtung (nicht dargestellt) gedreht, so dass der
mit Gewinde versehene Endabschnitt 318 mit dem mit Gewinde versehenen
Rotorende 120 in Eingriff kommt. In einem dritten Schritt
wird die Mutter 330 in eine erste Mutterrichtung (nicht
dargestellt) gedreht, so dass, wenn die Mutter 330 in diese
Richtung gedreht wird, die Buchse 320 nach unten zum mit
Gewinde versehenen Endabschnitt 318 hin gedrückt wird.
Wie vorstehend erläutert
wurde, drückt,
wenn die Buchse 320 nach unten gezwungen wird, die Buchse 320 gegen
die Lageranordnung 150 und vorzugsweise gegen das Lager 170,
wodurch die Lageranordnung 150 über das Rotorende 120 gedrückt wird.
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Nachdem
die Ersatzanordnung installiert ist, kann die Drückvorrichtung 300 durch
(1) Drehen des Bolzens 310 in eine der ersten Bolzenrichtung
entgegengesetzte Richtung, bis der mit Gewinde versehene Abschnitt 318 nicht
mehr mit dem mit Gewinde versehenen Rotorende 120 in Eingriff
steht, und (2) Demontieren der Drückvorrichtung 300 vom
Rotorende 120 und von der Anordnung 150 entfernt
werden. Wenn die Anordnung 150 die (in den 1a und 1b dargestellte)
entfernbare Abdeckplatte 191 aufweist, kann das Installationsverfahren
abgeschlossen werden durch Austauschen der Abdeckplatte 191 auf
der Anordnung 150, nachdem die Drückvorrichtung 300 demontiert
worden ist. Das Demontieren der Drückvorrichtung 300 kann
einfach das Entnehmen oder Entfernen der Drückvorrichtung 300 von
der Anordnung aufweisen.
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6 zeigt
eine erfindungsgemäß konstruierte
Ausführungsform
der Schwungrad-Energieeinheit 400. Die Einheit 400 weist
drei Schwungrad-Energiesysteme 410, 420 und 430 auf,
die in einem Schrank 401 montiert sind. Wie in 6 dargestellt ist,
sind die Systeme 410, 420 und 430 entlang
einer gemeinsamen vertikalen Drehachse 403 montiert, aber
jedes System kann gegebenenfalls für eine Drehbewegung um eine
andere Achse montiert werden. Natürlich könnten im Schrank eine beliebige
Anzahl von Schwungrad-Energiesystemen angeordnet sein, vorausgesetzt,
der Installationsraum im Schrank ist ausreichend.
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Jedes
der in 6 dargestellten Schwungrad-Energiesysteme wird
durch einen Rahmen im Schrank 401 gehalten. Insbesondere
werden die Schwungrad-Energiesysteme 410, 420 und 430 durch
eine Klammer 411, 421 bzw. 431 gehalten.
Die (nicht dargestellten) Schwungräder der Schwungrad-Energiesysteme
werden während
des Betriebs jeweils durch zwei Lageranordnungen gehalten. Beispielsweise
weist das System 410 eine obere Lageranordnung 412 und
eine untere Lageranordnung (nicht dargestellt) auf. Die Lageranordnung 412 wird, wie
in 6 dargestellt ist, durch die Lageranordnung-Ausziehvorrichtung 414 von
der Gehäuseendplatte 416 weg
gezogen. Für
einen Fachmann ist ersichtlich, dass die Lageranordnung 412 leicht
entfernt werden kann, ohne dass das Schwungrad 410 entfernt
werden muß,
so lange über
der Gehäuseendplatte 416 ausreichend
Raum vorhanden ist.
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Das
System 420 der Einheit 400 weist außerdem eine
obere Lageranordnung 422 und eine untere Lageranordnung 427 auf.
Die obere Lageranordnung 422 wird, wie in 6 dargestellt
ist, durch die Lageranordnung-Ausziehvorrichtung 424 auf ähnliche Weise
wie bei der Anordnung 412 von der Endplatte 426 weg
gezogen. Die untere Lageranordnung 427 wird durch die Lageranordnung-Drückvorrichtung 428 in
die untere Endplatte 429 gedrückt. Im System 430 der
Einheit 400 wird die untere Lageranordnung 434 durch
die Lageranordnung-Drückvorrichtung 436 in
die untere Endplatte 439 gedrückt.
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Die
vorstehende Beschreibung dient lediglich zur Erläuterung der Prinzipien der
Erfindung, und für
Fachleute ist ersichtlich, dass innerhalb des Schutzumfangs der
Erfindung verschiedenartige Modifikationen vorgenommen werden können. Beispielsweise
können,
obwohl in den 3 und 5 ein ringförmiges Lager 170 mit
kugelförmigen
Rollelementen 175 dargestellt ist, die Rollelemente auch zylindrisch
ausgebildet sein oder eine beliebige andere Form haben, durch die
eine verminderte Reibung zwischen dem inneren Laufring 173 und
dem äuße ren Laufring 174 erhalten
wird. Außerdem
ist für Fachleute
klar, dass der Haltering 180 das Lager 170 in
der Kassette 160 halten könnte, indem von der anderen
Seite des Lagers 170 eine Kraft ausgeübt wird. In diesem Fall würde das
Lager 170 vom zweiten Ende 165 der Kassette 160 eingesetzt,
und die radiale Dicke des ersten Endes 164 würde vergrößert, so dass
ein Abschnitt des ersten Endes 164 das Lager 170 zwischen
dem ersten Ende 164 und dem Haltering 180 sandwichartig
einschließen
würde.
Wenn das erste Ende 164 eine der zweiten Seite 182 des Halterings 180 ähnliche
gekrümmte
Oberfläche
aufweist, könnte
es im Fall eines primären
Lagerversagens gleichermaßen
als Verstärkungsbuchse
dienen.