RU121885U1

RU121885U1 - FLYWHEAT ENERGY STORAGE WITH HORIZONTAL AXIS OF ROTARY FLYWHEEL

Info

Publication number: RU121885U1
Application number: RU2012115502/11U
Authority: RU
Inventors: Нурбей Владимирович Гулиа; Александр Владимирович Кацай
Original assignee: Александр Владимирович Кацай
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2012-11-10

Abstract

1. Маховичный накопитель энергии с горизонтальной осью вращения маховика, включающий в себя маховик, состоящий, по меньшей мере, из одного диска со сквозным отверстием в центре корпуса, опоры в виде подшипников качения и выходной вал, отличающийся тем, что часть корпуса заведена в виде трубы в сквозное центральное отверстие в маховике, между цилиндрической стенкой отверстия и трубой корпуса расположены в ряд опоры качения, а выходной вал выполнен проходящим сквозь трубу корпуса и герметичное уплотнение между валом и корпусом. ! 2. Маховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что опоры качения выполнены каскадными. ! 3. Маховичный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что герметичное уплотнение выполнено магнитожидкостным. 1. Flywheel energy storage with a horizontal axis of rotation of the flywheel, including a flywheel consisting of at least one disc with a through hole in the center of the housing, support in the form of rolling bearings and an output shaft, characterized in that part of the housing is wound in the form pipes into the through central hole in the flywheel, between the cylindrical wall of the hole and the body pipe are located in a row of the rolling bearing, and the output shaft is made passing through the body pipe and a hermetic seal between the shaft and the body. ! 2. Flywheel energy storage device according to claim 1, characterized in that the rolling bearings are made cascading. ! 3. Flywheel energy storage device according to claim 1, characterized in that the hermetic seal is made magnetic-liquid.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в энергетике.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in the energy sector.

Уровень техникиState of the art

Известна конструкция маховичного накопителя энергии в виде маховика с центральным отверстием, в которое на посадке с натягом посажен вал, зафиксированный в корпусе на подшипниках качения и являющийся выходным валом накопителя (см., например, книгу Дж. Джента «Накопление кинетической энергии», М., Мир, 1983, с.30, рис.1.6). Данная конструкция принята за прототип.The design of a flywheel energy storage device in the form of a flywheel with a central hole is known, in which a shaft is mounted on an interference fit, fixed in a housing on rolling bearings and which is the drive output shaft (see, for example, J. Gent's book “The accumulation of kinetic energy”, M. , World, 1983, p.30, Fig. 1.6). This design is taken as a prototype.

Прототип обладает следующими недостатками.The prototype has the following disadvantages.

1. Маховик зафиксирован в корпусе на малом количестве опор, ввиду чего опоры выполнены крупными и, как следствие, с большими потерями на трение.1. The flywheel is fixed in the housing on a small number of supports, due to which the supports are made large and, as a result, with large friction losses.

2. В корпусе находится воздух атмосферного давления, создающий большие аэродинамические потери, а вследствие отсутствия герметичного уплотнения среду в корпусе нельзя выполнить разреженной или заменить газом с малыми аэродинамическими потерями.2. Atmospheric pressure air is present in the casing, creating large aerodynamic losses, and due to the absence of a tight seal, the medium in the casing cannot be made rarefied or replaced with gas with low aerodynamic losses.

3. Опоры маховика выполнены в виде обычных подшипников качения, внутреннее кольцо которых вращается с частотой вращения маховика, а внешнее неподвижно, что создает высокое сопротивление в подшипниках.3. The flywheel supports are made in the form of conventional rolling bearings, the inner ring of which rotates with the rotation speed of the flywheel, and the outer one is stationary, which creates high resistance in the bearings.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задачей полезной модели является снижение потерь энергии на вращение маховика, как аэродинамических, так и на трение в опорах качения. Указанная задача решается тем, что маховичный накопитель энергии с горизонтальной осью вращения маховика, включающий в себя маховик, состоящий, по меньшей мере, из одного диска со сквозным отверстием в центре корпуса, опоры в виде подшипников качения и выходной вал, характеризуется тем, что часть корпуса заведена в виде трубы в сквозное центральное отверстие в маховике, между цилиндрической стенкой отверстия и трубой корпуса расположены в ряд опоры качения, а выходной вал выполнен проходящим сквозь трубу корпуса и герметичное уплотнение между валом и корпусом.The objective of the utility model is to reduce energy losses due to the rotation of the flywheel, both aerodynamic and friction in the rolling bearings. This problem is solved in that the flywheel energy storage device with a horizontal axis of rotation of the flywheel, including a flywheel, consisting of at least one disk with a through hole in the center of the housing, bearings in the form of rolling bearings and an output shaft, characterized in that part the housing is inserted in the form of a pipe into the through central hole in the flywheel, between the cylindrical wall of the hole and the housing pipe are arranged in a row of rolling bearings, and the output shaft is made passing through the housing pipe and the tight seal between the shaft and the housing.

Другое отличие предлагаемого устройства состоит в том, что опоры качения выполнены каскадными.Another difference of the proposed device is that the rolling bearings are cascaded.

Еще одно отличие предлагаемого устройства состоит в том, что герметичное уплотнение выполнено магнитожидкостным.Another difference of the proposed device is that the hermetic seal is magnetically liquid.

В результате вышеуказанных отличий достигается технический результат полезной модели, заключающийся в снижении потерь энергии на вращение маховика, как аэродинамических, так и на трение в опорах качения, причем опоры качения выбраны для восприятия радиальных нагрузок, то есть ось вращения маховика в накопителе горизонтальная.As a result of the above differences, the technical result of the utility model is achieved, which consists in reducing energy losses due to the rotation of the flywheel, both aerodynamic and friction in the rolling bearings, and the rolling bearings are selected to absorb radial loads, i.e. the axis of rotation of the flywheel in the drive is horizontal.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 - конструктивная схема маховичного накопителя энергии. Осуществление полезной моделиFigure 1 - structural diagram of a flywheel energy storage device. Utility Model Implementation

Устройство (фиг.1) состоит из маховика 1, в данном случае собранного из трех дисков со сквозным центральным отверстием, закрепленных в обойме 2. Корпус 3 накопителя включает крышку 4 и трубу 5, концентричную обойме 2, причем обойма 2 закреплена на трубе 5 с возможностью вращения на подшипниках качения любого приемлемого типа (шариковых, радиальных или радиально-упорных, роликовых и т.д.). В данном случае на фиг.1 опоры качения выполнены в виде так называемых соединенных, или чаще называемых каскадных опор качения (см. книгу Дж. Джента «Накопление кинетической энергии», М., Мир, 1983, с.204, рис.4.5 б), имеющих пониженные сопротивления качению и большую долговечность. Каскадная опора качения состоит из подшипников качения 6, например, шариковых радиальных, последовательно соединенных втулками 7 так, что внешняя обойма одного подшипника объединена с внутренней обоймой другого. Для прилегания внешних и внутренних обойм подшипников качения 6 к обойме 2 и трубе 5 соответственно, использованы втулки 8 и 9 соответственно. Между корпусом 3 и крышкой 4 находится газ (воздух, водород, гелий) при пониженном давлении, что снижает аэродинамические потери при вращении маховика 1. Выходной вал 10 накопителя энергии герметично уплотнен с корпусом 3, например, магнитожидкостным уплотнением 11 со встроенными подшипниками 12, широко применяемыми в подобных случаях (см. книгу Дж. Джента «Накопление кинетической энергии», М., Мир, 1983, с.183, рис.3.14). Отметим, что предложенный накопитель эксплуатируется с горизонтально расположенной осью маховика.The device (Fig. 1) consists of a flywheel 1, in this case assembled from three disks with a through central hole, fixed in a holder 2. The housing 3 of the drive includes a cover 4 and a pipe 5, a concentric holder 2, and the holder 2 is fixed to the pipe 5 s the possibility of rotation on rolling bearings of any acceptable type (ball, radial or angular contact, roller, etc.). In this case, in FIG. 1, the rolling bearings are made in the form of so-called connected, or more commonly called cascade rolling bearings (see J. Gent's book “The accumulation of kinetic energy”, M., Mir, 1983, p.204, Fig. 4.5 b ) having reduced rolling resistance and greater durability. The cascade rolling support consists of rolling bearings 6, for example, radial ball bearings, connected in series by bushings 7 so that the outer race of one bearing is combined with the inner race of the other. To fit the outer and inner cages of the rolling bearings 6 to the cage 2 and the pipe 5, respectively, bushings 8 and 9, respectively, were used. Between the housing 3 and the cover 4 there is gas (air, hydrogen, helium) under reduced pressure, which reduces aerodynamic losses during the rotation of the flywheel 1. The output shaft 10 of the energy storage device is hermetically sealed with the housing 3, for example, a magneto-liquid seal 11 with integrated bearings 12, widely applicable in such cases (see. J. Gent's book "The accumulation of kinetic energy", M., Mir, 1983, p.183, Fig. 3.14). Note that the proposed drive is operated with a horizontal flywheel axis.

Работа устройстваDevice operation

Работа устройства происходит следующим образом. Маховик 1 раскручивается (разгоняется) внешним источником энергии за выходной вал 10 и вращается в корпусе 3 с крышкой 4, с находящейся между ними средой с пониженным аэродинамическим сопротивлением (разреженный воздух, водород, гелий). Герметичное уплотнение 11, например, магнитожидкостное, уплотняет вращающийся выходной вал 10 с корпусом 3. Маховик 1 посажен на неподвижной трубе 5 с помощью опор качения, в данном случае каскадных, где подшипники 6 последовательно объединены друг с другом втулками 7 и 8. В результате частота вращения подшипников 6 падает вдвое по сравнению с частотой вращения маховика 1 в опорах, что резко снижает потери энергии на вращение маховика 1 в опорах и повышает долговечность этих опор (подтверждение этого описано в книге Дж. Джента «Накопление кинетической энергии», М., Мир, 1983, с.204).The operation of the device is as follows. The flywheel 1 is untwisted (accelerated) by an external energy source behind the output shaft 10 and rotates in the housing 3 with a cover 4, with a medium between them with reduced aerodynamic resistance (rarefied air, hydrogen, helium). A hermetic seal 11, for example, magnetically liquid, seals the rotating output shaft 10 with the housing 3. The flywheel 1 is mounted on a fixed pipe 5 using rolling bearings, in this case cascade, where the bearings 6 are successively connected to each other by bushings 7 and 8. As a result, the frequency the rotation of the bearings 6 is halved compared to the speed of the flywheel 1 in the bearings, which dramatically reduces the energy loss on the rotation of the flywheel 1 in the bearings and increases the durability of these bearings (confirmation of this is described in J. Gent's book “The accumulation of kinetic energy ”, M., Mir, 1983, p.204).

Таким образом достигается технический результат.Thus, a technical result is achieved.

Claims

1. A flywheel energy storage device with a horizontal axis of rotation of the flywheel, including a flywheel, consisting of at least one disk with a through hole in the center of the housing, bearings in the form of rolling bearings and an output shaft, characterized in that part of the housing is wound in the form pipes into the through central hole in the flywheel, between the cylindrical wall of the hole and the housing pipe, are arranged in a row of rolling bearings, and the output shaft is made passing through the housing pipe and a tight seal between the shaft and the housing.

2. The flywheel energy storage device according to claim 1, characterized in that the rolling bearings are cascaded.

3. The flywheel energy storage device according to claim 1, characterized in that the hermetic seal is magnetically liquid.