Маховиковая система накопления энергии - RU2004110998A

Реферат

1. Устройство накопления энергии, содержащее:

а. вал;

b. маховик, вращающийся относительно указанного вала;

с. средство для избирательного вращения маховика при подаче электрической энергии или выработки электрической энергии при вращении его маховиком;

d. подшипниковое средство, облегчающее вращение маховика и вращаемого маховиком вырабатывающего электрическую энергию средства относительно вала;

е. средство для соединения маховика и средства для избирательного вращения маховика или выработки электрической энергии с частью подшипникового средства, которое вращается относительно вала, содержащее

I. внутренний элемент, вращающийся с частью подшипникового средства относительно вала;

II. внешний элемент, неподвижно соединенный с указанной комбинацией из маховика и средства для вращения маховика или выработки электрической энергии;

III. при этом внутренний и внешний элементы входят в контакт друг с другом в неподвижном положении;

IV. средство для соединения элементов для обеспечения продолжения совместного вращения внешнего элемента с внутренним элементом, когда частота вращения комбинации из внутреннего и внешнего элементов, маховика и средства для вращения маховика или выработки электрической энергии достигает уровня, при котором центробежная сила разделяет эти элементы.

2. Устройство по п.1, в котором вращение маховика и средства для вращения маховика или выработки электрической энергии происходит совместно.

3. Устройство по п.2, в котором средство для соединения элементов выполнено эластомерным и имеет кольцевую конфигурацию.

4. Устройство по п.3, в котором эластомерное средство содержит уплотнительные кольца.

5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее

а. вакуумную камеру, окружающую маховик; и

b. средство для откачивания воздуха из указанной камеры для получения существенного вакуума.

6. Устройство по п.1, в котором указанные эластомерные кольцевые средства для соединения элементов имеют продольную в осевом направлении, подобную втулке конфигурацию с длиной в осевом направлении района отделения между указанными внутренней и внешней втулками при скорости вращения комбинации из внешней втулки, маховика и средства для вращения маховика или выработки электрической энергии, достигающей уровня, при котором центробежная сила разделяет указанные втулки, превышает длину в осевом направлении маховика.

7. Устройство по п.5, в котором подшипниковое средство дополнительно содержит

а. внешний подшипниковый элемент, имеющий обращенную внутрь канавку качения, приспособленную для приема вращающихся подшипниковых элементов для вращательного движения вращающихся элементов относительно внешнего подшипникового элемента;

b. внутренний подшипниковый элемент, имеющий обращенную наружу канавку качения, приспособленную для приема вращающихся подшипниковых элементов для вращательного движения вращающихся подшипниковых элементов относительно внутреннего подшипникового элемента;

с. множество вращающихся подшипниковых элементов, удерживаемых между указанными поверхностями качения; и

d. твердый смазочный материал, прижатый к, по меньшей мере, одному из вращающихся подшипниковых элементов и входящий в контакт с ним, для отложения пленки твердого смазочного материала на вращающемся элементе при вхождении в контакт с ним, когда указанные вращающиеся элементы вращаются относительно поверхностей качения.

8. Устройство по п.7, в котором твердый смазочный материал имеет конфигурацию кольца.

9. Устройство по п.8, в котором кольцо находится в радиальном направлении изнутри от вращающихся элементов.

10. Устройство по п.7, в котором комбинация из маховика, средства для вращения маховика или выработки электрической энергии и внешней втулки имеет резонансную частоту, которая меньше частоты вращения, при которой внешняя втулка отделяется от внутренней втулки под действием центробежной силы, и комбинация из маховика, средства для вращения маховика или выработки электрической энергии, внешней втулки и внутренней втулки имеет резонансную частоту, которая больше частоты вращения, при которой внешняя втулка отделяется от внутренней втулки.

11. Устройство накопления энергии, содержащее

а. корпус;

b. маховик;

с. средство для избирательного вращения маховика при подаче электрической энергии или выработки электрической энергии при вращении его маховиком;

d. подшипниковое средство, облегчающее вращение маховика и средства для вращения маховика или выработки электрической энергии относительно корпуса;

е. средство для соединения маховика и средства для избирательного вращения маховика или выработки электрической энергии с подшипниковым средством, содержащее

I. элемент, вращающийся совместно с частью подшипникового средства, которая может вращаться относительно корпуса;

II. второй элемент, расположенный концентрически относительно указанного первого элемента, неподвижно соединенный с комбинацией из маховика и средства для вращения маховика или выработки электрической энергии;

III. указанные элементы находятся в контакте друг с другом в неподвижном состоянии;

IV. эластомерные средства для соединения указанных элементов и, таким образом, обеспечения продолжения совместного их вращения, когда центробежная сила разделяет указанные элементы;

f. указанная комбинация из маховика, средства для вращения маховика или выработки электрической энергии и второго элемента имеет резонансную частоту, которая меньше частоты вращения, при которой указанные элементы отделяются друг от друга под действием центробежной силы; и

g. комбинация из маховика, средства для вращения маховика или выработки электрической энергии, второго элемента и первого элемента имеет резонансную частоту, которая больше частоты вращения, при которой указанные элементы отделяются друг от друга под действием центробежной силы.

12. Способ накопления энергии, содержащий вращение с ускорением единой подкомбинации из маховика и средства для избирательного вращения маховика или выработки электрической энергии при вращении маховика с преодолением резонансной частоты единой комбинации, образованной внешней втулкой и указанной единой подкомбинацией, до частоты вращения, достаточной для отделения концентрической внутренней втулки от внешней втулки одновременно с единой комбинацией, но с быстрым прекращением резонансной частоты второй единой комбинации, образованной внутренней и внешней втулками и единой подкомбинацией.

13. Способ по п.12, в котором внутренняя и внешняя втулки до отделения друг от друга входят в дополнительный контакт.

14. Ротор для накопления энергии, содержащий цельнометаллическую ступицу, образующую центр вращения, причем ступица имеет множество разнесенных друг от друга спиц и непрерывный обод, с которым спицы соединены как единое целое в разнесенных друг от друга точках, и кольцо из композиционного материала, окружающее указанный обод, в котором обод находится в положении плотной посадки относительно кольца из композиционного материала в состоянии покоя и представляет собой по существу сплошное тело при низких скоростях вращения, и в котором те части обода, которые расположены между спицами, приспособлены для отклонения радиально-наружу под воздействием центробежной силы при работе с более высокими скоростями вращения, следуя за вызванным центробежной силой радиальным расширением кольца из композиционного материала, окружающего обод, таким образом, что при указанных повышенных скоростях вращения части кольца из композиционного материала способны подниматься от обода ступицы в указанных точках, в которых спицы соединяются с ободом, и так, что плотная посадка между ободом и кольцом сохраняется при всех рабочих скоростях вращения ротора, и, кроме того, части обода между спицами образуют соответствующие выгнутые радиально-внутрь части поверхности, каждая из которых имеет центр кривизны, расположенный радиально-снаружи от центра вращения, таким образом, что каждая из частей обода становится тоньше в направлении центральной части между соседними указанными спицами.

15. Ротор по п.14, в котором кольцо из композиционного материала состоит из двух колец.

16. Соединительное устройство, облегчающее преодоление вращающимся с ускорением телом критической частоты вращения, содержащее

а. пару сопрягаемых первой и второй частей указанного тела, причем эти части входят в контакт друг с другом, когда тело неподвижно; и

b. средство для эластичного соединения второй части с первой частью для обеспечения продолжающегося по существу совместного их вращения, когда вторая часть отходит от первой части под воздействием центробежной силы при скорости вращения, которая меньше критической частоты.

17. Соединительное устройство по п.16, в котором части входят в контакт друг с другом с плотной посадкой, когда тело неподвижно и имеет комнатную температуру.

18. Соединительное устройство по п.17, в котором сопрягаемые поверхности обращены друг к другу, когда вторая часть отходит в радиальном направлении от первой части под воздействием центробежной силы при скорости вращения, которая меньше критической частоты.

19. Соединительное устройство по п.18, в котором вторая часть движется в радиальном направлении относительно первой части под воздействием центробежной силы.

20. Соединительное устройство по п.19, в котором сопрягаемые части включают сопрягаемые поверхности, которые входят в контакт друг с другом при температуре окружающей среды, когда тело находится в состоянии покоя.

21. Способ ускорения вращающегося тела с преодолением критической частоты вращения, причем тело имеет вторую часть, стремящуюся отделяться от первой части при угловой скорости тела, которая ниже критической частоты, содержащий

а. обеспечение отделения второй части от первой части под воздействием центробежной силы при скорости вращения, которая ниже критической частоты, посредством чего снижается эффективная масса вращающегося тела и устанавливается новая критическая частота для вращающегося тела, по существу смещенная в меньшую сторону от первоначальной критической частоты; и

b. сохранение эластичного соединения между первой и второй частями для обеспечения по существу совместного их вращения с одной скоростью, но с разными моментами количества движения.

22. Способ по п.21, дополнительно содержащий операцию обеспечения автоматического смещения второй части радиально-внутрь для вхождения в контакт друг с другом обращенных друг к другу поверхностей первой и второй частей, когда тело находится в состоянии покоя и при температуре окружающей среды.

23. Устройство для ориентации нагрузки, содержащее

а. вал;

b. маховик, вращающийся вокруг указанного вала;

с. средство для вращения маховика посредством приведения в действие вала;

d. подшипниковое средство, облегчающее вращение маховика относительно вала;

е. средство для соединения маховика с валом, содержащее

I. внутренний элемент, вращающийся с частью подшипникового средства относительно вала;

II. внешний элемент, неподвижно соединенный с маховиком;

III. причем внутренний и внешний элементы находятся в контакте друг с другом в неподвижном состоянии;

IV. средство для соединения элементов для обеспечения продолжения совместного вращения внешнего элемента с внутренним элементом, когда скорость вращения комбинации из внутреннего и внешнего элементов и маховика достигает уровня, при котором центробежная сила отделяет друг от друга указанные элементы;

V. корпус, имеющий вал и маховик, установленный с возможностью вращения в нем и образующий ось, вокруг которой установлен маховик для вращения в одной плоскости относительно корпуса;

VI. средство, соединенное с корпусом и вращающееся вокруг второй оси, не совпадающей с осью вращения вала, для вращательного закрепления корпуса относительно указанной нагрузки.

24. Устройство для ориентации нагрузки по п.23, в котором средство, соединяющее указанные элементы для обеспечения продолжения совместного вращения внешнего элемента с внутренним элементом, когда скорость вращения комбинации из внутреннего и внешнего элементов и маховика достигает уровня, при котором центробежная сила отделяет друг от друга указанные элементы, выполнено эластомерным.