NO824145L - Energilagringssvinghjul. - Google Patents

Energilagringssvinghjul.

Info

Publication number
NO824145L
NO824145L NO824145A NO824145A NO824145L NO 824145 L NO824145 L NO 824145L NO 824145 A NO824145 A NO 824145A NO 824145 A NO824145 A NO 824145A NO 824145 L NO824145 L NO 824145L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
spokes
edge flange
flywheel
hub
flywheel according
Prior art date
Application number
NO824145A
Other languages
English (en)
Inventor
Ian Duff Barclay
Rayner Michael Mayer
Original Assignee
British Petroleum Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by British Petroleum Co filed Critical British Petroleum Co
Publication of NO824145L publication Critical patent/NO824145L/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/30Flywheels
    • F16F15/305Flywheels made of plastics, e.g. fibre reinforced plastics [FRP], i.e. characterised by their special construction from such materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

Oppfinnelsen vedrører energilagringssvinghjul. Svinghjulets evne til å motta og utsende energi over relativt korte tidsperioder har vært kjent i mange år,
og energilagringssvinghjul er blitt benyttet eller foreslått benyttet til mange forskjellige anvendelser. En anvendelse som har fått økende interesse i de senre år er bruken av svinghjul som en innretning for lagring av kinetisk energi i motorkjøretøyer.
Det foretas kontinuerlig undersøkelser for å finne måter å redusere brennstofforbruket på ved alle typer motor-kjøretøy, og særlig kjøretøyer i bymessig rutedrift, såsom f. eks. busser, leveringskjøretøyer, drosjer og kortstrek-ningstog. Mer enn halvparten av det brennstoff som kreves av en buss som kjører i en byrute vil bli benyttet under opp-hold og akselerering av bussen fra virksom stilling, og det er blitt vurdert at ca. 80 % av treghetskraften til en 16 tonns buss forsvinner som varmeenergi i bremseforingen når bussen bringes til å stå stille ved bruk av bremsene. Hvis den energi som forsvinnger under bremsing kunne lagres på
en slik måte at den kan frigis under styrte betingelser for igjen å sette kjøretøyet i bevegelse, vil en betydelig be-sparelse brennstoff kunne oppnås. Et svinghjul er særlig egnet for lagring og frigivning av denne energi.
Mengden av energi som lagres i et svinghjul er av-hengig av massen til svinghjulet og dets rotasjonshastighet. Den maksimale mengdeenergi som kan lagres er begrenset av konstruksjonsmaterialene og den måte på hvilken belastninger som dannes blir fordelt i svinghjulet. Metaller, som vanlig-vis er blitt benyttet for fremstilling av svinghjul, er ikke egnet for svinghjul som kreves for lagring av relativt store mengder energi. Dette skyldes metallenes høye tetthet som gir opphav til høye spenningsbelastninger som kan overskride strekkstyrken for metallet. Fortrinnsvis benyttes således konstruksjonsmateriale med en lavere tetthet enn metall, men som er minst like sterkt.Egnede materialer er kompositt-fibermaterialer.
Det er kjent at masse plassert mot den ytre radius av et svinghjul bidrar mer til energilagringen enn masse plassert mot sentrum av svinghjulet. Således er en kjent egnet svinghjulkonstruksjon en som omfatter et nav med et antall eker og en kant montert på navet, slik at den er i det vesentlige konsentrisk med navet, hvilken kant fortrinnsvis er fremstilt av et filamentmateriale som er viklet i et grunnmateriale .
Konstruksjonen av et slikt svinghjul av kompositt-fibermaterialer medfører visse vanskeligheter. Energilagringssvinghjul, særlig de svinghjul som er bygget opp av materialer med lav tetthet, kreves for drift med meget høye rotasjonshastigheter for å oppnå høye energitettheter. Sentrifugalkreftene som virker på et svinghjul som roterer med høy hastighet resulterer i en viss mengde vekst i radialretning. Dette betyr at krefter, som øker med økende radiell avstand fra rotasjonssentret vil ha en tendens til å bevirke at kanten skiller seg fra ekene.
En måte å overvinne dette problem på er beskrevet
i britisk patent nr. 1534393, som vedrører et svinghjul med en flerlagskant, hvilken kant har en ikke-sirkulær form når svinghjulet er i ro og har en i det vesentlige sirkulær form når svinghjulet roterer med en forutbestemt hastighet. Svinghjulet omfatter et hjulkors med et nav og et antall eker som utstrekker seg fra navet, hvilke eker har den samme radielle dimensjon til sitt ytterste punkt og en kant som omfatter et antall ringformede, i det vesentlige konsentriske lag, hvor det innerste lag har en middels indre radius som er mindre enn den radielle dimensjon for ekene. Kanten er montert på ekene, slik at når svinghjulet er i ro, vil kanten ha en ikke-sirkulær form. Når hastigheten for svinghjulet øker, vil gjennom-snittsradien for lagene i kanten øke, og kanten blir i det vesentlige sirkulær, men forblir i kontakt med ekene.
Den gjentatte bøyning av kantlagene til et svinghjul i henhold til ■ GB-ps 1534393.:kan føre til tretthet, særlig ved steder på hver side av punktene ved hvilke kanten er i kontakt med en eke. Kanten bør fortrinnsvis være sirkulær ved alle hastigheter og ikke utsettes for gjentatte vridnin-ger.
Således omfatter et svinghjul ifølge oppfinnelsen et nav med et antall eker og en kant plassert på ekene og er kjennetegnet ved at kanten er i det vesentlige sirkulær og konsentrisk med navet ved alle tidspunkter, og at ekene er utformet slik at de er elastisk deformerbare, slik at en kraft som utøves på andre flater av ekene og virker mot navets sentrum elastisk vil deformere ekene og derved redusere deres radielle lengde, hvilken radielle lengde for de udeformerte eker er større enn radien for den indre flate av kanten.
Fortrinnsvis er ekene radielt elastisk deformerbare i rotasjonsplanet for svinghjulet, og i dette plan har ekene fortrinnsvis form av kontinuerlige sløyfer som utstrekker seg fra navet. Fortrinnsvis omfatter hver sløyfe to langstrakte deler som er festet ved én ende til navet og utstrekker seg divergernde derfra, idet endene til de to deler i avstand fra navnet blir forbundet av en tredje del for dannelsen av en kontinuerlig sløyfe. Sløyfene kan være i det vesentlige egg-formede, ovale eller sirkulære i form.
Den radielle lengde for ekene er i denne sak av-standen fra navets sentrum til det ytterste punkt av ekene.
Da den radielle lengde for de udeformerte eker er større enn radien for den indre flate av kanten, er det nød-vendig å deformere ekene for å redusere deres radielle lange-de før kanten plasseres på ekene. Oppfinnelsen innbefatter en fremgangsmåte for fremstilling av svinghjul, hvilken fremgangsmåte omfatter tilveiebringelsen av en i det vesentlige sirkulær kant og et nav med et antall elastisk deformerbare eker, idet den radielle lengde for de udeformerbare eker er større enn radien for den indre flate av kanten, at det ut-øves en kraft for å deformere ekene for å redusere deres radielle lengde, at kanten plasseres på de deformerte eker og at den utøvede kraft tas bort. Ekene er slik utformet at de er elastisk deformerbare, og således vil de tendere til å returnere til deres utdeformerte form når den utøvede kraft tas bort. Kanten forhindrer imidlertid ekene i å gå tilbake til deres udeformerte form fordi deres indre radius er mindre enn den radielle lengde for de udeformerte eker.
Foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet under henvisning til tegningene 1 - 4. Fig. 1 viser et enderiss av et svinghjul i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et delsnitt av et svinghjul langs linjen II - II på fig. 1. Fig. 3 er et snitt av en del av et svinghjul i større målestokk enn fig. 1 og 2, som viser en mekanisk sammenbinding mellom eke og kantflens. Fig. 4 er et enderiss av en andre utførelse av et svinghjul i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 og 2 viser et svinghjul i henhold til foreliggende oppfinnelse som omfatter en kantflens 1 og et hjulkors 2. Hjulkorset omfatter et nav 3 med tre eker 4. Hver av ekene 4 har, som vist på fig. 1, form av en sløyfe. Hver eke 4 omfatter to langstrakte deler, som i det følgende beteg-nes som armer 5 og 6, som er festet ved én ende til navet 3
og utstrekker seg divergerende ut fra dette, idet endene på hvert par armer 5 og 6 i avstand fra navet 3 er forbundet av en tredje krummet del 7 for dannelsen av en sløyfe. Den ytre kurve A av den krummede del 7 er en bue av en sirkel med et sentrum midt mellom de to armer 5 og 6 og har en radius mindre enn den indre radius for flensen 1.
Fortrinnsvis er hver eke 4 symmetrisk om en rett linje som passerer gjennom sentrum av navet 3, og ekene 4 er likt fordelt rundt navet 3.
Navet 3, armer 5 og 6 og krummede deler 7 er fortrinnsvis utformet i ett. Formen, dimensjonene og materiale-ne for oppbyggingen velges for å gi et hjulkors med eker 4 som er deformerbart, slik at deres radielle lengde kan vari-eres mellom forutbestemte grenser. En kraft utøvet på den ytre flate A av den krummede del 7 overføres til armene 5 og 6 og bevirker at armene divergerer og reduserer således den radielle lengde på ekene 4. Når den utøvede kraft tas bort eller reduseres, vil armene konvergere og den radielle lengde øker igjen.
Hjulkorset 2 er fortrinnsvis fremstilt av fibre med høy styrke, såsom karbonfibre eller glassfibre f. eks. av den type som er kjent som E-glass, og fibrene er sammenbundet i et grunnmateriale, såsom epoksyharpiks eller polyesterharpiks. En egnet fremstillingsmetode for hjulkors fremstilt av fibre og et grunnmateriale er harpikssprøytestøpeteknikken. Fibrene legges ut i formen, og formen lukkes. Grunnmaterialet blir så sprøytet inn i formen på en slik måte at det strømmer jevnt gjennom formen og fyller alle hulrom uten i det vesentlige å forskyve fibrene. Sprøytingen stoppes når formen er full. Grunnmaterialet tillates så å herde.
Hjulkorset 32 som er dannet av komposittmateriale kan bli ødelagt hvis det festes direkte mellom metalljoldeinn-retningen. Hjulkorsene må derfor ha en komponent av et annet materiale, f. eks. glassforsterket plast eller metall, som er støpe eller på annen måte festet i sentrum av navet. En inn-sats er vist på fig. 1 og 2 og omfatter et rør 8 med flenser 9 og 10. Svinghjulet kan monteres på en aksel (ikke vist), som passerer gjennom boringen i røret 8 og holdes på plass på akselen ved hjelp av fastholdingsinnretningen (ikke vist), som ligger an mot flenspartier 9 og 10. Såvel som, eller i stedet for, å klemme innsatsen mellom fastholdingsdeler, kan metallrøret ha en avsmalnet eller oppdelt boring som passer til en tilsvarende utformet flate på akselen. Fortrinnsvis har metallrøret 8 en ytre flate som er av ikke-sirkulært tverrsnitt, (f. eks. heksagonall eller på annen måte låst til navet for å forhindre metallinnsatsen i å separere seg fra komposittmaterialet under bruk.
De aktuelle dimensjoner for armene 5 og 6 og den krummede del 7 kan velges i samsvar med kjente oppbyggings-prinsipper. Dimensjonene for armene 5 og 6 velges^slik at armene kan overføre dreiebelastning mellom nav og kantflens og kan motstå kompresjonskraft som utøves på ekene av kantflensen, men skal være i stand til å kunne bli deformert elastisk. Kurvene for den krummede del 7 velges slik at den ytre kurve A på hver eke 4 gir en god kontaktflate mellom eke og kantflens 1 ved alle driftshastigheter, og kurvene mellom den krummede del 7 og armene 5 og 6 velges slik at den kraft som utøves på den ytre kurve A i retning av navnet kan over-føres til armene 5 og 6 og bevirke at disse divergerer uten overbelastning eller bevirke en tretthetsfeil i noen del av konstruksjonen. Fortrinnsvis har armene og de krummede deler samme jevne tykkelse.
Den radielle lengde for ekene 4, .før deformasjon, velges ut fra konstruksjonsmaterialene og de totale dimensjoner og driftsbetingelsene for svinghjulet som helhet. Radien for den indre flate av kantflensen 1 til svinghjulet øker når rotasjonshastigheten for svinghjulet øker. Den radielle lengde for ekene 4 vil også tendere til å øke på grunn av sentrifugalkreftene som virker på materialet i konstruksjonen av hjulkorset 2. Imidlertid vil økningen i radielle lengde for ekene bli begrenset av kantflensen. Deformasjon av ekene inn-føres ved sammensetning av svinghjulet, slik at det holdes en god kontakt mellom ekene og kantflensen uten ugunstig belast-ning av ekene eller kantflensen. Ved deformering av ekene ved sammensetningen blir ekene forutbelastet. Når radien for kantflensen øker, vil belastningene som fremkommer i ekene på grunn av sentrifugalkreftene være motsatt av belastningen som innføres i ekene under sammensetningen. Nettobelastningene i ekene er derfor mindre enn de ville ha vært hvis ekene ikke hadde vært forutbelastet. Dimensjonene for hjulkorset er derfor valgt slik at når svinghjulet roterer med sin maksimale driftshastighet, vil den radielle lengde for ekene 4 være minst lik radien for den indre flate av kantflensen 1.
Kantflensen er i det vesentlige sirkulær i tverrsnitt, og fortrinnsvis omfatter den et antall lag. Imidlertid kan også en kantflens med et enkelt lag benyttes i noen til-feller. Kantflensen 1, som vist på fig. 1 og 2, har fem lag 11 - 15. Kantflensen 1 er fortrinnsvis oppbygget av fibre som er viklet i omkretsretning og bundet sammen i et egnet grunnmateriale. Egnede materialer innbefatter karbon, aramid og glassfibre i epoksyharpiks eller polyesterharpiks. Fortrinnsvis er de indre lag i en flerlagskantflens mindre stive enn de ytre lag, slik at radiene for de indre lag vil ha en tendens til å øke mer enn radiene for de ytre lag når svinghjulet roteres med høy hastighet. Således vil de indre lag indusere en kompresjonsbelastning på de andre lag som vil holde lagene i kontakt ved høye rotasjonshastigheter.
Kantflensen fremstilles med radien for den indre flate av kantflensen 1 mindre enn den udeformerte radielle lengde for ekene 4. For å passe kantflensen på ekene, må den radielle lengde for hver eke bli redusert. Dette kan gjøres f. eks. ved utøvelse av en kraft på den ytre flate A på hver eke 4. Armene tvinges til å divergere, noe som øker radien for den krummede del 7 og reduserer den radielle lengde for eken. Armene 5 og 6 kan så kiles for å forhindre at armene konvergerer igjen når kraften som utøves på den krummede del 7 fjernes. Alternativt kan hydrauliske sylindre som er plassert mellom armene 5 og 6 bli benyttet for å tvinge armene til å divergere og derved redusere den radielle lengde for hver eke 4. Fortrinnsvis er hver eke deformert med samme størrelse under påsetting av kantflensen. Når ekene er deformert tilstrekkelig, kan kantflensen bli plassert over ekene. Ved fjerning av kilene eller frigivning av de hydrauliske sylindre konvergerer armene, og den krummede del 7 tvinges mot den indré flate av kantflensen 1. Kantflensen forhindrer de deformerte eker i å returnere til deres udeformerte radielle lengde. Den kraft som utøves av de deformerte eker er tilstrekkelig til å gi en god kontaktflate mellom ekene 4 og kantflensen 1, men er ikke tilstrekkelig stor til i vesentlig grad å deformere kantflensen 1, som derfor forblir i det vesentlige sirkulær. Således er ekene fortrinnsvis mindre stive i radiell retning enn kantflensen. Fortrinnsvis er den radielle stivhet for kantflensen minst to ganger stivheten for ekene og kan være mer enn ti ganger stivheten for ekene. Typiske radielle lengder for de udeformerte eker er fra o,3 - 4 % større enn den indre radius for kantflensen, og således er ekene deformert slik at deres radielle lengde reduseres om denne størrelse.
Når svinghjulet roteres med økende hastighet, vil hele svinghjulet ekspandere radielt og kantflensen 1 ekspan- derer i omkretsretning. Således vil radien for hvert lag av kantflensen øke. Når den indre radius på det innerste lag 15 øker, vil den radielle lengde for ekene øke på grunn av sentrifugalkreftene som virker på materialet i konstruksjonen av hjulkorset 2. Denne økning i radiell lengde for ekene sammen med deformasjonen av ekene fortsetter å tvinge den krummede del av ekene mot den indre flate av kantflensen. Således forblir kantflensen 1 av ekene 4 i kontakt når hastigheten for svinghjulet øker.
Da ekene fortrinnsvis er mindre stive enn kantflensen, vil kreftene som virker på ekene for å tvinge dem mot den indre flate av kantflensen ikke være tilstrekkelig til i vesentlig grad å deformere kantflensen som derfor forblir i det vesentlige sirkulær.
For å gi en sikkerhetsmargin bør den udeformerte radielle lengde for ekene 4 være større enn radien for den indre flate av det innerste lag 15 når svinghjulet drives ved sin maksimale driftshastighet. Hensiktsmessig er hjulkorset utformet slik at den udeformerte radielle lengde for ekene 4 er større enn radien for den indre flate av det innerste lag av svinghjulet når svinghjulet roterer med en hastighet som overskrider 150 % av maksimum tiltenkt driftshastighet for svinghjulet.
Hjulkorset 2 til et svinghjul i henhold til foreliggende oppfinnelse er ikke festet til kantflensen ved hjelp av et mekanisk festemiddel fordi en slik festeinnretning kan resultere i uønskede belastningskonsentrasjoner eller en vesentlig reduksjon i ytelsen for svinghjulet. Ekene 4 forblir i kontakt med hjulet 1 ved hjelp av deformasjon av ekene som tvinger de krummede deler 7 mot den indre flate av kantflensen 1 og av de relative radielle ekspansjoner for kantflens og eker. Imidlertid vil en kraft, som er en annen enn den kraft som virker i radiell retning, og som utøves på et svinghjul av den type som er vist på fig. 1 og 2 kunne bevirke at hjulkorset 2 slipper fra den indre flate på kantflensen. Forskyvning av hjulkorset i forhold til kantflensen kunne bevirke at svinghjulet blir ubalansert.
Fortrinnsvis er det derfor anordnet en mekanisk sammenlåsing mellom kantflens 1 og ekene 4 til hjulkorset 2. Den mekaniske sammenlåsing vil begrense aksialbevegelse for ekene i forhold til kantflensen og holde hjulkorset 2 og kantflensen 1 i samme plan, mens det ikke påvirker den radielle bevegelse for kantflens og eke.
En egnet mekanisk sammenlåsing er vist på fig. 3, som er et sideriss med delene trukket fra hverandre av en del av svinghjulet i henhold til foreliggende oppfinnelse og viser en eke 4 og en del av kantflensen 1. Kantflensen er vist som et enkelt lag. Den ytre flate A av den krummede del 7
har en fordypning 16 inn i hvilken det passer et fremspring 17 på den indre flate til kantflensen 1. Fremspringet 17 kan
utstrekke seg langs hele omkretsen til kantflensen. Fordypningen 17 er imidlertid bare krevet på den ytre flate av den krummede del 7 på hver eke. Da kantflensen 1 og ekene 4 fortrinnsvis er av komposittmateriale, vil fordypningen 16 og
fremspringet 17 fortrinnsvis være utformet under fremstilling av kantflensen og hjulkorset i steden for å bli tilskåret ut av de fremstilte artikler. Dette skyldes at kutting i kompo-, sittmaterialet kan ha en uheldig og uforutsibar virkning på gjenstandens egenskaper.
Den mekaniske sammenlåsing er fortrinnsvis liten, slik at det ikke hindrer sammensetning av kantflens og eker. Således er dybden for fordypningen hensiktsmessig mellom 0,2 og 1,5 % av den radielle lengde R til den udeformerte eke 4, og mest fordelaktig mellom 0,3 og 1,0 %.
Fortrinnsvis er kontaktflaten mellom eken 4 og kantflensen 1 så stor som mulig. Derfor vil den aksielle lengde for fordypningen være en stor del (f. eks. større enn 70 %} av den totale aksiale lengde for eken 4. Fortrinnsvis er fordypningen fra 80 - 90 % av den totale aksiale lengde for eken 4. Den aksiale lengde for fremspringet 17 er bare noe mindre enn den aksiale lengde for fordypningen, slik at fremspringet 17 er tettsittende i fordypningen 16. Høyden for fremspringet 17 er noe større enn dybden for fordypningen for å sikre at kantflensen er understøttet på den store flate til fremspringet.
Alternative mekaniske sammenlåsinger kan også bli benyttet. F. eks. hvis ved en annen utførelse kantflensen til svinghjulet hadde en mindre aksial lengde enn ekene, ville kantflensen kunne innpasses i en fordypning i ekene uten behov for en tilsvarende fremstående del på kantflensen. Ved en ytterligere utførelse ville fordypningen kunne være anordnet i kantflensen og fremspringet på ekene.
Fig..4 viser en andre utførelse av oppfinnelsen i hvilken hjulkorset 2 omfatter et.nav 3 med to eker 4. Det maksimale antall eker 4 som navet 3 kan ha bestemmes av mengden av deformasjon som kreves. Det må være tilstrekkelig avstand mellom ekene for å tilpasse seg til deformasjonen. Fortrinnsvis blir den samme størrelse deformasjon utøvet på hver eke ved ethvert spesielt moment.
Oppfinnelsen er illustrert under henvisning til følgende eksempel.
Eksempel
Et svinghjul i henhold til foreliggende oppfinnelse ble bygget opp av en sylindrisk kantflens og et nav med tre deformerbare eker. Kantflensen hadde følgende dimensjoner:
Kantflensen omfattet tre konsentriske lag og var fremstilt ved filamentviklet teknikk som er velkjent for komposittmateriale. Dimensjonene og egenskapene for lagen var som følger:
Grunnmaterialet var en epoksyharpiks. Harpiksen besto av en umodifisert bisfénol A harpiks som markedsføres ved betegnelsen "MY 750" og en dxaminodif enylmétan som markeds-føres under betegnelsen "HT 972".
Den radielle ekspansjon for kantflensen under sen-trifugalkrefter ved 60.000 omdreininger pr. minutt var ventet å være i størrelsesorden 0,4 mm.
Hjulkorset som omfattet navet og tre eker hadde den form som var vist på fig. 1 og 2 og hadde følgende hoved-dimensjoner :
En aluminiuminnsats som omfatter et rør med en flens ved hver ende ble støpt inn i navet. Innsatsen hadde en heksagonal ytre flate og var i det vesentlige tilformet som vist på fig. 1 og 2.
Hjulkorset ble fremstilt ved harpikssprøytestøpe-metoden. Glassfiberbånd ble lagt ut i en form på en slik måte at kontinuerlige lengder av bånd ble viklet rundt sentralnavet og så rundt sløyfen til hver av ekene. Formen ble lukket og en herdbar harpiks sprøytet inn i formen. Harpiksen som ble benyttet var av isoftallisk type polyesterharpiks, som mar-kedsføres under betegnelsen "Cellobond 283/270". Herdemidlet var benzylperoksyd og en akselerator dimetyl-para-toludin.
Som antydet i de ovenfor anførte dimensjoner for hjulkors og kantflens var den radielle lengde for de udeformerte eker 0,4 mm større enn den indre radius for kantflensen. Svinghjulet var utformet for drift ved en maksimal hastighet på 60.000 omdreininger pr. minutt. Således er den udeformerte radielle lengde for ekene lik den forventede indre radius for svinghjulet når det roterer ved sin maksimale hastighet.
Hjulkorset ble montert på en aksel som passerte gjennom sentrum på navet og en kjent kraft utøvet på den ytre flate av en eke, virkende radielt mot sentrum av akselen.
Ved måling av størrelsen ved hvilken eken ble deformert ble den radielle stivhet for eken funnet å være 3,6 MN/m. Radial-stivheten for kantflensen var 51 MN/m. Således var kantflensen meget stivere enn ekene i radiell retning.
Deformasjonen av ekene ble utprøvet ved gjentatt utøvelse av en kraft på utsiden av en eke for således å redusere den radielle lengde for eken med 0,4 mm og så fjerning av kraften for å tillate at eken kan gå tilbake til sin udeformerte radielle lengde. Ekene viste ingen reduksjon i radiell stivhet og ingen andre tegn på ødeleggelse etter at ekene var blitt bøyet mer enn en million ganger.
Kantflensen ble plassert ved ekene ved utøvelse av en kraft på armene til hver eke for å tvinge dem til å divergere og derved redusere den radielle lengde på hver eke. Når ekene var blitt deformert, slik at deres radielle lengde var redusert med mer enn 0,4 mm, ble kantflensen plassert over ekene og kraften fjernet.
Det sammensatte svinghjul ble med hell dreiet med en hastighet på 25.0 00 omdreininger pr. minutt.

Claims (14)

  1. Svinghjul omfattende et nav med et antall eker og en kantflens plassert på ekene, karakterisert ved at kantflensen er i det vesentlige sirkulær og i det vesentlige konsentrisk til navet ved alle tidspunkter, og at ekene er tilformet slik at de er elastisk deformerbare, slik at en kraft som utøves på de ytre flater av ekene og virker mot sentrum av navet elastisk deformerer ekene og derved reduserer deres radielle lengde, hvilken radielle lengde for de udeformerte eker er større enn den indre radius for kantflensen .
  2. 2. Svinghjul ifølge krav 1, karakterisert ved at ekene er radielt deformerbare i rotasjonsplanet for svinghjulet.
  3. 3. Svinghjul ifølge krav 1 og/eller 2, karakterisert ved at ekene har form av kontinuerlige sløyfer som utstrekker seg fra navet.
  4. 4. Svinghjul ifølge krav 3, karakterisert ved at hver eke omfatter to langstrakte deler som er festet ved én ende til navet og utstrekker seg divergerende derfra,
    og hvor endene til de to. langstrakte deler i avstand fra navet er forbundet med en tredje del for dannelsen av en kontinuerlig sløyfe.
  5. 5. Svinghjul ifølge krav 4, karakterisert ved at den ytre flate til den tredje del er krummet og er en bue av en sirkel, hvis sentrum ligger midt mellom de to langstrakte deler og hvis radius er mindre enn radien for den indre flate til kantflensen.
  6. 6. Svinghjul ifølge ett eller flere av kravene 1 - 5_,Jk a r a k-terisert ved at ekene og navet er utformet i ett.
  7. 7. Svinghjul ifølge ett eller flere av kravene 1-6, karakterisert ved at den radielle lengde for de udeformerte eker er fra 0,3 - 4 % større enn den indre radius for kantflensen.
  8. 8* Svinghjul ifølge ett eller flere av kravene 1-7, karakterisert ved at den radielle stivhet for kantflensen er minst to ganger den radielle stivhet for ekene.
  9. 9. Svinghjul ifølge krav 8, karakterisert ved at den radielle stivhet for kantflensen er minst ti ganger den radielle stivhet for ekene.
  10. .10. Svinghjul ifølge ett eller flere av kravene 1-9, karakterisert ved at en mekanisk sammenlåsing er tilveiebragt mellom kantflens og eker for å begrense aksial bevegelse for ekene i forhold til kantflensen.
  11. 11. Svinghjul ifølge krav 10, karakterisert ved at den mekaniske sammenbinding omfatter en fordypning på den ytre flate av ekene og et fremspring på kantflensen, som passer inn i fordypningen.
  12. 12. Svinghjul ifølge krav 11, karakterisert ved at dybden til fordypningen er fra 0,2 - 1,5 % av den radielle lengde for den udeformerte eke.
  13. 13. Svinghjul ifølge krav 11 og/eller 12, karakterisert ved at dne totale aksiale lengde for fordypningen er fra 80 - 90 % av den aksiale lengde av eken.
  14. 14. Fremgangsmåte for fremstilling- av et svinghjul, karakterisert ved at det tilveiebringes en i det vesentlige sirkulær kantflens og et nav med et antall elastisk deformerbare eker, idet den radielle lengde for ekene utformes større enn radien for den indre flate på kantflensen, at det utøves en kraft for å deformere ekene for således å redusere deres radielle lengde, og at kantflensen plasseres på de deformerte eker hvoretter den utøvede kraft tas bort.
NO824145A 1981-12-11 1982-12-09 Energilagringssvinghjul. NO824145L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8137529 1981-12-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO824145L true NO824145L (no) 1983-06-13

Family

ID=10526568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO824145A NO824145L (no) 1981-12-11 1982-12-09 Energilagringssvinghjul.

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0081968A1 (no)
JP (1) JPS58149436A (no)
DK (1) DK547382A (no)
NO (1) NO824145L (no)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8328295D0 (en) * 1983-10-22 1983-11-23 British Petroleum Co Plc Energy storage flywheels
US4817453A (en) * 1985-12-06 1989-04-04 E. I. Dupont De Nemours And Company Fiber reinforced centrifuge rotor
US4991462A (en) * 1985-12-06 1991-02-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Flexible composite ultracentrifuge rotor
CA1288618C (en) * 1986-08-15 1991-09-10 Ralph C. Flanagan Energy storage rotor with flexible rim hub
DE3826088C1 (no) * 1988-08-01 1989-07-06 Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim, De
US5562584A (en) * 1989-08-02 1996-10-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tension band centrifuge rotor
US5124605A (en) * 1991-01-11 1992-06-23 American Flywheel Systems, Inc. Flywheel-based energy storage methods and apparatus
US5268608A (en) * 1991-01-11 1993-12-07 American Flywheel Systems, Inc. Flywheel-based energy storage and apparatus
EP0572565A4 (en) * 1991-03-01 1994-08-10 Du Pont Tension band centrifuge rotor
US5778736A (en) * 1996-06-12 1998-07-14 Dow-United Technologies Composite Products, Inc. Spiral woven composite flywheel rim
US5784926A (en) * 1996-08-27 1998-07-28 Dow-United Technologies Composite Products, Inc. Integral composite flywheel rim and hub
JP3763009B2 (ja) * 1997-04-15 2006-04-05 弘三 安岡 軽重二分割離間はずみ車
EP1077335A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-21 Toray Composites (America), Inc. Flywheel hub-to-trim coupling
US7263912B1 (en) 1999-08-19 2007-09-04 Toray Composites (America), Inc. Flywheel hub-to-rim coupling
JP4742459B2 (ja) * 2001-07-03 2011-08-10 いすゞ自動車株式会社 フライホイール
JP4655421B2 (ja) * 2001-07-03 2011-03-23 いすゞ自動車株式会社 フライホイールの取付方法
GB2434039B (en) * 2006-01-06 2007-11-21 Tai Feng Engineering Co Ltd Flywheel for electric generating device
EP2034213A1 (fr) * 2007-09-07 2009-03-11 Euro-Diesel S.A. Palier tournant pour un tambour d'un accumulateur d'énergie cinétique
PE20111003A1 (es) * 2010-05-24 2012-02-04 Guzman Walter Antonio Reyes Dispositivo propulsor para incrementar la energia mecanica en ruedas
WO2017180027A1 (ru) * 2016-04-12 2017-10-19 Алексей Вячеславович ЗОТОВ Ленточный маховик
CN107620779A (zh) * 2016-07-15 2018-01-23 电子科技大学 一种转动惯量可变的飞轮及带有该飞轮的运动装置
US11606002B2 (en) * 2017-12-31 2023-03-14 Kazak Technologies, Inc. Flywheel energy storage system
CN112065925A (zh) * 2019-06-10 2020-12-11 深圳市中科超临技术有限公司 一种飞轮
CN114257036B (zh) * 2022-02-28 2022-05-17 华驰动能(北京)科技有限公司 储能飞轮

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1466647A (en) * 1974-03-18 1977-03-09 Univ Johns Hopkins Multi-ring filament rotor
US4036080A (en) * 1974-11-29 1977-07-19 The Garrett Corporation Multi-rim flywheel
US4176563A (en) * 1976-10-27 1979-12-04 Electric Power Research Institute Inertial energy storage rotor with tension-balanced catenary spokes

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58149436A (ja) 1983-09-05
EP0081968A1 (en) 1983-06-22
DK547382A (da) 1983-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO824145L (no) Energilagringssvinghjul.
US4036080A (en) Multi-rim flywheel
JP5529897B2 (ja) フライホイール
US4821599A (en) Energy storage flywheel
JP2011506860A (ja) フライホイール
US5816114A (en) High speed flywheel
SE425929B (sv) Fiberforsterkt drivaxel kombinerad med universalknut samt sett att framstella densamma
CA2000652A1 (en) Hollow shell fiber reinforced resin impregnated bicycle wheel construction and method therefor
NO843764L (no) Energilagrende svinghjul.
US4286475A (en) Composite material flywheel hub
JPH0715300B2 (ja) エネルギ蓄積ホイール
NL7906382A (nl) Draaimoment-overbrengorgaan.
JP3697293B2 (ja) フライホイール
JP6824995B2 (ja) 円筒状回転体
JP2667195B2 (ja) 駆動車輪用支持・懸架アーム
CA1185813A (en) Composite material flywheel
JPH07208445A (ja) プロペラシャフト
JPS6321781Y2 (no)
CA1067726A (en) Multi-rim flywheel and method of construction thereof
RU2029161C1 (ru) Композитный маховик
CA1067727A (en) Method of storing energy in a flywheel
JPH09303485A (ja) フライホイール
JP2006183728A (ja) プロペラシャフト
JP2001171303A (ja) 車 輪
JPH07205340A (ja) プロペラシャフト