• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1986003268A1
    申请号:PCT/CH1985/000163
    申请日:1985-11-15
    公开日:1986-06-05
    发明作者:Hans Konrad Asper；Johann Widmer
    申请人:Hans Konrad Asper；Johann Widmer；
    IPC主号:F16F15-00
    专利说明:
    [0001] Schwungrad und Verfahren zu dessen Herstellung
    [0002] Schwungräder sind ganz allgemein Energiespeicher. Ein historisches Anwendungsbeispiel eines Schwungrades als Energiespeicher ist das in den 50er Jahren im sogenannten Girobus verwendete Schwungrad. Dazu war ein ca. 1.5 Tonnen schweres Stahlschwungrad mit einem nutzbaren Energieinhalt von ca. 4.5 KWh vorgesehen. Der auf die Rotormasse bezogene Nutzenergieinhalt beträgt beim Girobus nur ca. 3 Wh/kg während theoretisch mit Stahl ohne Rücksicht auf die Sicherheitsaspekte eine Energiedichte von ca. 60 Wh/kg erreicht werden könnte.
    [0003] Vegleicht man diesen Energieinhalt von 3 Wh/kg des Stahlschwungrades mit dem mechanisch nutzbaren Energieinhalt von Dieselöl oder Benzin von ca. 3 KWh/kg versteht man sofort, dass sich zumindest bisher die Schwungradtechnologie für Fahrzeugantriebe noch nicht durchsetzen konnte.
    [0004] Ab ca. 1970 wurden Schwungräder der eingangs genanten Art bekannt. Diese neuen Schwungräder weisen gegenüber den herkömmlichen Stahlschwungrädern eine Reihe von Vorteilen auf, wie höhere Umfangsgeschwindigkeiten (ca. 500 m/s) mit der daraus resultierenden höheren Energiedichte (ca. 20-80 Wh/kg Rotor) sowie ein ässerst gefahrloses Verhalten beim Bersten. Diese Eigenschaft erklärt sich vorallem dadurch, dass im Fall eines Berstens ca. 95% der Rotationsenergie in Deforuationsenergie (d.h. in Wärme) umgewandelt wird und nur noch ca. 5% der Rotationsenergie von einem Schutzgehäuse absorbiert werden müssen. Die Anforderung an das Schutzgehäuse vereinfacht sich zudem nochmals, weil Schwungräder aus Fasermaerialien beim Bersten in tausende von kleinen Partikeln zerfallen. Im gegensatz dazu zerbricht ein aus massivem Stahl bestehendes Schwungrad beim Bersten in wenige Teilstücke.
    [0005] Infolge der um einen Faktor 10 höheren Umfangsgeschwindigkei t bei Schwungrädern aus Fasermaterialien gegenüber herkömmlichen Stahlschwungrädern reduziert sich bei gleichem Energieinhalt die Masse um den Faktor 100, d.h. beispielsweise von 1200 kg bei Stahl auf 12 kg bei Fasermaterial, was die Anforderung an die Rotorlagerung wesentlich vereinfacht.
    [0006] Neben den erwähnten Vorteilen weisen Schwungräder aus hochfesten Fasermaterialien einen, die praktische Anwendung direkt betreffenden Wachteil auf, nämlich die hohen Herstellungskosten. Alle bisher bekannten Schwungräder der eingangs erwähnten Art sind mit Einzelfasern oder Faserga rnen armiert. Sie erfordern ein aufwendiges Wickelverfahren mit präziser Faserführung bzw. mit einer vom Wickelradius abhängigen Zugsvorspannung. Zur Verbindung der Fasern untereinander sowie zur Aufnahme der bei der Rotation auftretenden radialen Zugkräfte dient nur die vorwiegend aus Epoxyharz bestehende Kunststoffmatrix.
    [0007] Es ist daher Zweck der Erfindung ein Schwungrad der eingangs genannten Art zu schaffen, das die vorstehend erwähnten Nachteile weitgehend vermeidet, insbesondere die Beanspruchung der Kunststoffmatrix vermindert. Zu diesem Zweck weist das vorgeschlagene Schwungrad erfindungsgemäss die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale auf. Da hier die Fasern der Armierung als solche bereits einen Verbund untereinander bilden, vermindert sich bei hohen Drehzahlen - die Beanspruchung der Kunststoffmatrix. Darüberhinaus wird der Wickelvorgang vereinfacht und gegebenenfalls beschleunigt, weil die Führung eines Bandes bzw. einer Litze eines geringeren technischen Aufwandes bedarf.
    [0008] Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Das Verfahren zur Herstellung des Schwungrades ist in Patentanspruch 11 definiert.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Schwungrad mit Schwungmasse aus faserarmiertem Kunststoff, wobei die Armierung in Umfangsrichtung gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung die Form eines gewobenen Bandes oder einer Litze aufweist, die um die Drehachse gewickelt und in einer Kunststoffmatrix eingebettet ist.
    2. Schwungrad nach Patentanspruch 1, bei dem die Armierung ein gewobenes Band ist, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Kette in Wickelrichtung verläuft.
    3. Schwungrad nach Patentanspruch 1, bei dem die Armierung ein gewobenes Band ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette des Bandes mit der Wickelrichtung einen spitzen Winkel von vorzugsweise 45 Grad einschliesst.
    4. Schwungrad nach einem der Patentansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Band ein Gewebe aus Monofilamenten ist.
    5. Schwungrad nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Band bzw. die Litze grösstenteils aus Glasfasern vorzugsweise aus E-, R-oder S-Glasfasern ist.
    6. Schwungrad nach Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band bzw. die Litze aus Polyaramidfasern beispielsweise Kevlar ist.
    7. Schwungrad nach Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band bzw. die Litze aus Nohlenstofffasern ist.
    8. Schwungrad nach Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band bzw. die Litze aus Metallwhiskern ist.
    9. Schwungrad nach einem der Patentansprüche 1-9, dadurch gekennnzeichnet, dass die Kunststoffrnatrix aus einem Kunststoffharz insbesondere einem Epoxyharz ist.
    10. Schwungrad nach einem der Patentansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Band bzw. die Litze in Form einer Scheibenwicklung gewickelt ist.
    11. Verfahren zur ilerstellng eines Schwungrades nach einem der Patentansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Band bzw. die Litze von einem Lieferwerk abgezogen, in Längsrichtung vorgespannt, mit Kunststoffharz getränkt und i n vorgespanntem Zustand zu ei nem Wickel aufgewickel t w ird und danach der W ickel unter Drehung und Zufuhr von Wärme im Vakuum ausgehärtet wird.
    12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung des Bandes Bzw. der Litze in Abhängigkeit des W i ckeldurchmessers verändert wird.
    13. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung von einem Mindestwert bei Wickeldeginn auf einen Höchstwert bei etwa halbem Wickeldurchmesser gesteigert wird und danach wieder vermindert wird.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch geKennzeichnet, dass der Wickel nach Aushärtung spanabhebend überarbeitet wird.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    DE3581732D1|1991-03-14|
    EP0202261A1|1986-11-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-06-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1986-06-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1986-07-16| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985905500 Country of ref document: EP |
    1986-11-26| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985905500 Country of ref document: EP |
    1991-02-06| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1985905500 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    DE8585905500A| DE3581732D1|1984-11-19|1985-11-15|Schwungrad und verfahren zu dessen herstelung.|
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