NL9201584A - Werkwijze voor het met voorspanning bevestigen van een energieopslagvliegwiel op een ondersteuning en klemring te gebruiken bij toepassen van deze werkwijze. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het met voorspanning bevestigen van een energieopslagvliegwiel op een ondersteuning en klemring te gebruiken bij toepassen van deze werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het met voorspanning bevestigen van een composiet energieopslagvliegwiel met een binnenboring op een daarmee coaxiale rotatiesymmetrische ondersteuning met taps buitenoppervlak waarbij men in de vliegwielboring een ring aanbrengt met een taps binnenoppervlak waarvan de tapsheid overeenkomt met die van de ondersteuning en het aldus verkregen geheel op de ondersteuning verschuift tot de gewenste voorspanning is verkregen, met het kenmerk, dat men zowel de binnenboring van het vliegwiel als het daarmee samenwerkend buitenoppervlak van de ring uitvoert met een met elkaar overeenkomende tapsheid.

Een dergelijke werkwijze is op zich bekend uit EP-B1-0 137 759. De bij deze bekende werkwijze gebruikte ring heeft een cylindrisch buitenoppervlak, passend binnen de cylindrische boring van het vliegwiel, en is voorzien van een aantal over het grootste gedeelte der lengte verlopende . insnijdingen. Bijgevolg is de ring in radiale richting door verandering der spleetbreedte elastisch deformeerbaar waarmee wordt beoogd te bereiken dat bij het aanbrengen van de ring met de tapse binnenboring op de taps verlopende rotatiesymmetrische ondersteuning het met de binnenboring van het vliegwiel in contact zijnd buitenoppervlak naar buiten uitwijkt en aldus radiale drukspanningen in het vliegwiel opwekt.

Het bezwaar van deze bekende werkwijze is dat de aanwezigheid der langsspleten door verandering van de breedte ervan leidt tot oppervlaktebeschadiging van de vliegwielboring en dus tot spanningconcentraties die bij bedrijf met hoge toerentallen fatale gevolgen kunnen hebben terwijl voorts de met deze bekende werkwijze bereikbare radiale voorspanning onvoldoende is om bij bedrijf met zeer hoge toerentallen respectievelijk omtrekssnelheden - in de orde van grootte van 500-600 m/s - delaminatie van het vliegwiel te voorkomen.

De uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen. Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt doordat men zowel de binnenboring van het vliegwiel als het daarmee samenwerkend buitenoppervlak van de ring uitvoert met een met elkaar overeenkomende tapsheid.

Uit de maatregelen resulteert een ononderbroken buitenoppervlak van de ring zodat de kans op beschadiging van de binnenboring van het vliegwiel nihil is; voorts kan een aanzienlijk hogere voorspanning worden bereikt zodat hogere vliegwieltoerentallen haalbaar zijn.

Voorkeursuitvoeringen van de werkwijze volgens de uitvinding zijn beschreven in de conclusies 2-3 terwijl uitvoeringen van de bij voorkeur daarbij toegepaste ring zijn beschreven in de conclusies 4-8.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin is:

Figuur 1 een langsdoorsnede door een vliegwielenergie-opslaginrichting waarin de vliegwieldelen door middel van de werkwijze volgens de uitvinding zijn vastgezet; figuur 2 een gedeeltelijke doorsnede op vergrote schaal van een daarin toegepast energieopslagvliegwieldeel, in combinatie met de toegepaste klemring volgens de uitvinding; figuur 3 verduidelijkt in een afbeelding die niet op schaal is getekend het gebruik van deze klemring in combinatie met het vliegwieldeel.

Figuur 1 toont schematisch een in zijn geheel met het verwijzingscijfer 2 aangegeven vliegwielenergieopslagin-richting, omvattende een huis 4 met daarin een door middel van geschikte ondersteuningen 6a, 6b ondersteunde stator 8 met statorwikkelingen 10. De stator 8 draagt via geschikte legers 12a, 12b een rotor 14 die is opgebouwd uit een rotorbus 16 en de daarop vastgezette schijfvormige vlieg- wieldelen 18a-18d. Elk van deze vliegwielschijven heeft een gewikkelde en dus gelaagde opbouw en bijvoorbeeld zoals bekend uit EP-A- 0 137 759.

Tijdens bedrijf zullen in de respectievelijke vlieg-wieldelen radiaal naar buiten gerichte krachten optreden als gevolg waarvan boven een bepaalde grenswaarde van het toerental delaminatie zal optreden. Deze grenswaarde wordt naar boven verlegd door het via de conische klemverbindin-gen aanbrengen van radiale drukspanningen. Volgens de uitvinding worden deze drukspanningen opgewekt en wordt de toerentalgrenswaarde aanzienlijk verhoogd door toepassing van een op bijzondere wijze gevormde klemring in combinatie met een bijzondere configuratie van het binnenoppervlak van elk rotordeel 18a-18d en het buitenoppervlak van de rotor-bus 16. Zoals in het bijzonder figuur 2 toont verloopt het buitenoppervlak 20 van de bij voorkeur stalen rotorbus taps, en wel zodanig dat dit oppervlak 20 met de lijn 22 evenwijdig met de rotorbushartlijn 24 een hoek a insluit, zodanig dat de diameter van het buitenoppervlaktedeel 20a der rotorbus 16 van links naar rechts tot halverwege de lengte der rotorbus toeneemt waarna de diameter met dezelfde mate van tapsheid weer afneemt. Volgens de uitvinding wordt nu gebruik gemaakt van klemringen 22a-22d, tussen de respectievelijke vliegwieldelen 18a-18d en het buitenoppervlak der rotorbus 16 die aan het met het buitenoppervlak der rotorbus 16 samenwerkend binnenoppervlak 24a een dienovereenkomstige tapsheid vertonen. In figuur 3, waarin deze tapsheid overdreven is getekend, is deze eveneens aangegeven met de hoek a.

Volgens de uitvinding is het buitenoppervlak 26a van de klemring 22a (die bij voorkeur uit aluminium wordt vervaardigd) eveneens taps toelopend uitgevoerd, in figuur 3 aangegeven met de hoek β. Deze tapsheid vindt men terug aan het binnenoppervlak 28a van het vliegwieldeel 18a; ook hier is de hoek tussen dit binnenoppervlak en een lijn evenwijdig aan de vliegwielhartlijn gelijk aan β. Duidelijkheidshalve zijn deze hoeken, die in de praktijk bij een geschikt gebleken mate van tapsheid van circa 1:80 circa 0,8° graden zijn, in figuur 3 overdreven groot getekend.

De montage van de vliegwieldelen 18a-18d op de rotorbus 16 wordt steeds eerst een ring, bijvoorbeeld de ring 22a, op het bijbehorend vliegwieldeel, bijvoorbeeld het vlieg-wieldeel 18a geperst waarna vliegwieldeel met ring tezamen op de rotor worden geperst. Daarbij wordt bij een juiste dimensionering vanzelf de juiste radiale voorspanning verkregen.

Daar, zoals figuur 1 toont, het buitenoppervlak der rotorbus 16 bestaat uit twee delen, 20a en 20b met onderling tegengestelde tapsheid worden de rotordelen 18b, 18a worden met hun klemringen 22b, 22a van links op de rotor aangebracht terwijl de rotordelen 18c, 18d met klemringen 22c, 22d van rechts op de rotor worden aangebracht.

Het ligt binnen het kader der uitvinding de klemringen niet alleen tussen een vliegwieldeel en de rotorbus aan te brengen, doch ook tussen twee met een geschikte configuratie uitgevoerde, in radiale richting op elkaar aansluitende parten van een vliegwieldeel, een en ander zoals in figuur 4 aangegeven voor de vliegwieldeelparten 18a' en 18a" met de daartussen gelegen, met streeplijnen getekende klemring 22a'. Ook is het mogelijk het gebruik van een klemring volgens de uitvinding te combineren met het op zich bekende thermisch opkrimpen. De klemring kan tenslotte ook worden gebruikt voor de bevestiging van balanceergewichten.

"Vreten" van de ring op de as kan worden voorkomen door de as voorafgaand aan het aanbrengen van de ring te bekleden met een dunne laag keramisch materiaal (in de figuren niet aangegeven).

Claims (9)

1. Werkwijze voor het met voorspanning bevestigen van een energieopslagvliegwiel met een binnenboring op een daarmee coaxiale rotatiesymmetrische ondersteuning met taps buitenoppervlak waarbij men in de vliegwielboring een ring aanbrengt met een taps binnenoppervlak waarvan de tapsheid overeenkomt met die van de ondersteuning en het aldus verkregen geheel op de ondersteuning verschuift tot de gewenste voorspanning is verkregen, met het kenmerk, dat men zowel de binnenboring van het vliegwiel als het daarmee samenwerkend buitenoppervlak van de ring uitvoert met een met elkaar overeenkomende tapsheid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ondersteuning wordt gevormd door een vliegwieldeel.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men de ring aanbrengt in een thermische krimpverbindingsbewer-king.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat men het buitenoppervlak der ondersteuning voorafgaand aan het aanbrengen der ring bekleedt met een dunne laag keramisch materiaal.

5. Klemring, te gebruiken bij het toepassen van de werkwijze volgens conclusie 1 en voorzien van een taps binnenoppervlak, met het kenmerk, dat het voor samenwerking met het vliegwiel bestemde buitenoppervlak eveneens taps toelopend is uitgevoerd.

6. Klemring volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat binnen- en buitenoppervlak daarvan in dezelfde richting taps toelopen.

7. Klemring volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de mate van tapsheid van binnen- en buitenoppervlak gelijk is.

8. Klemring volgens conclusie 5-8, met het kenmerk, dat de mate van tapsheid ligt tussen 1:60 en 1:100, en bij voorkeur gelijk is aan 1:80.

9. Klemring volgens conclusie 1-9, met het kenmerk, dat deze uit aluminium is vervaardigd.