DE3020497A1

DE3020497A1 - Subzirkularer rotor

Info

Publication number: DE3020497A1
Application number: DE19803020497
Authority: DE
Inventors: Andre Beheydt; Pierre Poubeau
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1980-12-04
Also published as: FR2458005A1; EP0020261A1; JPS55159350A; CH643041A5; EP0020261B1; FR2458005B1; GB2054094B; CA1146379A; IT8048805A0; DE3020497C2; DE3066944D1; GB2054094A; IT1143166B

Description

Die Erfindung betrifft subzirkulare Rotoren, d.h. solche Rotoren, die bei Drehung die Tendenz zur Zirkularität aufweisen, ohne sie indessen zu erreichen. Insbesondere betrifft die Erfindung Rotoren dieser Art, die als Trägheitsschwungrad für Anwendungen der Energiespeicherung und -rückgewinnung verwendet werden.

Die subzirkularen Rotoren wurden das erste Mal in der PR-PS 70 OS 394- vom 9.3-1970 offenbart. Dort ist ein Rotor mit Vand/Radialarm/Naben-Anordnung beschrieben, bei der sich eine äußere Wand auf mit einer axialen zentralen Nabe fest verbundenen radialen Armen aufstützt und der Krümmungsradius der Sektoren dieser Wand zwischen zwei aufeinanderfolgenden radialen Armen größer als der äußere Radius der radialen Arme ist, so daß der Applikations- bzw. Andrückradius im Verlauf der Drehung danach strebt,sich unter Einwirkung der Zentrifugalkraft dem äußeren Radius der radialen Arme zu nähern, wobei das Andrücken der Wand auf die radialen Arme nun ein Naben/ Radialarm/Wand-Ensemble von sehr großer Festigkeit bildet.

Bei der im oben genannten Patent beschriebenen Erfindung sind die radialen, durch die Wand auf die radialen Arme ausgeübten Kräfte relativ schwach, und radiale Arme, die zusammen mit der Nabe eine leichte Einheit aus einem Block bilden, können ihnen standhalten. Dies ist jedoch nicht der Fall, wenn die radialen Kräfte in einer Trägheitsschwungrad-Rotor-Anordnung bedeutsam werden, bei der die Felge dick ist.

In einem solchen Fall müssen die radialen Arme in der Tat beträchtlichen radialen Kompressionsbeanspruchungen standhalten, was eine Dimensionierung für sie wichtig macht, insbesondere um den Knickwirkungen zu widerstehen.

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Die aus einer solchen Dimensionierung resultierende Kasse bildet ein unnützes Eigengewicht, das nicht zur Leistung der subzirkularen Rotoren bei den oben genannten Trägheitsschwungradausbildungen beiträgt.

Des weiteren liegt ein zweites, dem ersten folgendos Problem bei der Ausführung von Auswuchteinrichtungen für einen subzirkularen Rotor vor, der nach der erfindungsgemäßen Konzeption des oben genannten Patentes keine besondere Schwierigkeit mit sich bringt,der aber bei der vorgeschlagenen Trägheitsschwungradkonfiguration der vorliegenden Erfindung im Gegenteil ein größeres, schwierig zu lösendes Problem bildet.

In der Tat liegt in der uneingeschränkten und permanenten Deckungsgleichheit der Trägheitsachse eines Rotors mit der Drehachse eines der schwierigsten zu lösenden Probleme.

Außerdem wurde in der deutschen Patentanmeldung P 29 34 710.2 eine stets zirkuläre Felge beschrieben, die statisch und dynamisch unter der Einwirkung von elektromechanischen Einrichtungen ausgewuchtet ist, die differenziell auf lokalisierte Massen einwirken, und zwar ausgehend von geeigneten Fühlern.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das an erster Stelle darin besteht, in zusammengefügter Anordnung und dennoch nicht aus einem Block bestehenddas Naben/Radi al arm-System auszuführen, welches im Auflager die Wand der subzirkularen Felge aufnimmt.

Ein solches Verfahren gestattet die Verwendung einer Masse, welche am Ende eines jeden Radialarms angeordnet

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wird, so daß die Zentrifugalkraft, der diese Masse unterliegt, der radialen Kompressionskraft entgegenwirkt, die die subzirkulare Felge in Richtung der Drehachse auf jeden radialen Arm auszuwirken sucht.

Außer diesem wesentlichen Merkmal besteht das Verfahren nach der Erfindung an zweiter Stelle darin, statisch und dynamisch den subzirkularen Rotor auszuwuchten, und zwar unter Einwirkung von Einrichtungen, die differentiell auf die Massen einwirken, und zwar im wesentlichen aufgrund von geeigneten Fühlern.

Drittens sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, den durch diese Felge ausgeübten Druck unter den radialen Armen zu verteilen,um die Ermüdung des Materials herabzusetzen, aus dem die Anordnung aufgebaut ist. Elastische Stützeinrichtungen können zu diesem Zweck zwischen der subzirkularen Felge und den radialen Armen vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Figur 1 eine schematische, radiale Teilschnittansicht, die die Funktion einer Trägheitsschwungradanordnung mit dicker Felge auf radialen Armen zeigt, welche eine leichte Einheit aus einem Block zusammen mit der Nabe bilden,

Figur 2 eine schematische radiale Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors,

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Figur 3 eine perspektivische Teilansicht, die eine mögliche Anordnung der diversen Elemente gemäß der Erfindung in einem Trägheitsschwungrad zeigt,

Figur 4 eine axiale Teilschnittansicht nach Linie IV-IV von Fig. 3 und

Figur 5 eine perspektivische, zum Teil weggebrochene Ansicht einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Rotors.

Das Prinzip der Subzirkulärität selbst ist aus dem Stand der Technik durch das französische Patent Nr. 70 08394 bekannt. Es wird in Fig. 1 veranschaulicht.

Demnach enthielt ein subzirkularer Rotor im wesentlichen eine Einheit aus einem Block, die durch eine Nabe 3, die fest mit radialen Armen 2 verbunden war, sowie durch, eine. Felgenwand IA gebildet wurde, die sich auf die radialen Arme aufstützte.,· Dies erfolgte in einer solchen Ausbildung ,daß die Wandteile zwischen den radialen Armen stets subzirkular blieben, d.h. diesseits des Kreises, der durch die Spitzen der radialen Arme nach Pfeil R verlief und jenseits einer Grenze nahe eines Polygons, das durch diese Spitzen bestimmt ist.

Aufgrund der Rotation ist die Kraft F variabel, verläuft in radialer Richtung und ist zur Drehachse XX' gerichtet. Sie resultiert normalerweise aus dem Ausdruck 2 6~cos ad, in dem für einen gegebenen Felgenabschnitt <5" die Zugbeanspruchung darstellt, die für das Material zugelassen werden kann, welches die Felge bildet, und oc den Winkel darstellt, der durch jede Wandtangente rechts von jedem radialen Arm gebildet wird.

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Wenn die Drehgeschwindigkeit zunimmt, strebt so der Winkel Od. nach OC¹ = 90 , während sein Cosinus abnimmt und demzufolge zu einer Änderung der Kraft P führt, bis theoretisch ein Viert 0 in der Zirkularität erreicht wird, und in diesem Fall ist die Verbindung radiale Arme/Felge nicht mehr sichergestellt.

Wenn jede radiale, von der Wand IA auf jeden radialen Arm 2 ausgeübte Kraft aufgrund einer wenig dicken Felge relativ schwach ist, wie es zuvor schon erwähnt wurde, können die radialen Arme dünn sein, da die zu haltenden Kompressionskräfte von geringer Bedeutung sind.

Wenn die subzirkulare Felge in einer Trägheitsschwungradanordnung hingegen wichtig wird, werden die radialen Kräfte F ebenfalls wichtig, was erfordert, jeden radialen Arm so aufzubauen, daß er gegen Knicken beständig ist (durch den Pfeil f in Fig. 1 veranschaulicht). Die radialen Arme müssen demzufolge eine Anordnung mit massivem Verhalten aufweisen, wie sie gestrichelt in Fig. 1 dargestellt ist.

Eine solche Anpassung einer Einheit aus einem Block mit einer Nabe und radialen Armen gestattet keine Optimierung von Träghextsschwungrädern bei der Maßnahme, wo diese Einheit notwendigerweise massiv und schwierig herzustellen ist, wenn nach einigen Gewichtserleichterungen gesucht wird.

Zudem ist das statische und dynamische Auswuchten von Träghextsschwungrädern dieser Art heikel, wenn es nicht während der Drehung gar nicht durchgeführt werden kann, da die Wand IA der Felge 1 auf den radialen Armen 2 aufgestützt ist, die selbst mit ihrer Nabe 3 fest verbunden sind.

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Das quasi punktuelle Auflager der Wand IA auf den radialen Armen führt schließlich dazu, daß die in der Felge vorhandenen Kompressionskräfte zwischen den radialen Armen schlecht verteilt sind, was zu einer beträchtlichen Ermüdung des die Felge bildenden Materials führt. Durch die abwechselnden Biegungen hervorgerufene Ermüdung beruht auf Änderungen der Drehgeschwindigkeit.

Die Bildung eines subzirkularen Rotors nach der Erfindung gestattet es, diesen Unzulänglichkeiten abzuhelfen.

Überdies können so in ihrer Leistung optimierte Trägheitsschwungräder vorteilhaft gemeinsam mit Leistungseinrichtungen zur magnetischen Aufhängung und mit besonderen elektromagnetischen Einrichtungen zur Mitnahme und zur Energierückgewinnung in elektrischer Form betrieben werden.

Nach Fig. 2 besteht die Erfindung im wesentlichen aus einer ersten, im ganzen mit 100 bezeichneten Einrichtung, die es gestattet, die radialen Beanspruchungen in jedem radialen Arm des subzirkularen Rotors herabzusetzen, aus einer zweiten, im ganzen mit 200 bezeichneten Einrichtung, die das Gleichgewicht des Rotors während der Drehung gestattet, und aus einer dritten, im ganzen mit 300 bezeichneten Einrichtung, die es gestattet, die Kompressionskräfte in der Felge zwischen jedem radialen Arm zu verteilen.

Nach Fig. 2 ist jeder radiale Arm nicht mehr fest mit der Nabe 3 verbunden, sondern befindet sich im Auflager auf einer Hülse 102, die selbst mit der Nabe 3 fest verbunden ist, während zugehörige, axiale Führungsein-

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richtungen durch radial genutete Flansche 1CW- und IO5 vorgesehen sind. Die radialen Führungseinrichtungen treten aus einer in der Hülse 102 selbst eingebrachten axialen Nuteinrichtung hervor.

Jeder radiale Arm kann im zentralen Teil des Eotors mit dünner Wand ausgebildet sein und eine Verschiebung seiner Masse zum äußeren Teil hin aufweisen. Er kann aus mehreren getrennten Elementen, wie z.B. aus einem zentralen Element 101 und einem Endelement I03, bestehen. Dabei bleibt das Prinzip gewahrt, daß jeder radiale Arm mit der Nabe im Ensemble nicht fest verbunden ist.

Dieses Prinzip beruht auf der Tatsache, daß die Massen der radialen Arme durch ihre eigene Zentrifugalkraft F'

ρ
= ma> r so wirken, daß sie den Kompressionskräften aus Eichtung der subzirkularen Felge 1 entgehen.

Demzufolge und aufgrund der geeigneten Anpassung des Ausdrucks F-F¹ ist es möglich, die resultierende Kraft der Beanspruchung auf jeden radialen Arm zu bestimmen, die sehr reduziert sein kann und zu radialen Armen mit geringer Dicke führen kann. Die radialen Arme müssen jedoch so dimensioniert sein, daß sie das Aufdrücken der Felge bei nicht vorliegender Drehung gestatten.

Durch die zweite, mit 200 bezeichnete Einrichtung gestattet die Erfindung ein Gleichgewicht bzw. Auswuchten des Rotors aufgrund der Wirkung eines elektromechanischen Mechanismus , der auf mit den radialen Armen verbundene Elemente wirkt, indem er diese differentiell drückt oder, an ihnen zieht.

Fig. 2 zeigt beispielsweise einen elektromechanischen Mechanismus, der differentiell auf die radialen Arme drückt.

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Im zentralen Teil der Nabe 3 ist ein Schneckenrad 203 angeordnet, welches durch eine mit einem Motor 204 verbundene Schnecke angetrieben wird, und dieses Ead nimmt ein Gewindeelement 201 auf,dessen radial zentrierte Enden gegen den radialen Arm 101 und den ihm gegenüberliegenden radialen Arm im Auflager angeordnet sind.

Ein bekannter Gleichgewichts- oder Auswuchtfühler von beliebiger Art, der bei 205 schematisch dargestellt ist, wirkt auf den Motor 204, um die Geschwindigkeit und die Richtung der Drehung des Schneckenrads 203 zu bestimmen.

Nach den vom Fühler 205 aufgenommenen Signalen gestattet so der Motor 204 die Verschiebung in eine oder in die andere Richtung des Elements 201, das entsprechend den einen oder anderen der radialen Arme gegen den es anliegt, stößt "bzw. verschiebt.

Es kann auch die inverse Konfiguration gewählt werden, die übrigens zu einem identischen Ergebnis führt und derzufolge das Element 201 hinter jedem radialen Arm so angeordnet ist, daß diesmal seine Zugleistungen zum erwarteten Ergebnis führen.

Der elektromagnetische, gegen die Drehachse XX' gelagerte Mechanismus läßt ein mit beiden einander entgegengesetzt angeordneten radialen Armen verbundenes Element sich in einer Richtung oder in der anderen so bewegen, daß die resultierende differentielle Wirkung, ziehend oder stoßend, zum gesuchten Gleichgewicht führt.

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Eine auf alle radialen Armpaare und in ihren axialen äußeren Enden ähnliche Wirkung ist selbstverständlich erforderlich, um das vollständige Gleichgewicht bzw. die vollständige Auswuchtung des Rotors längs der Drehachse XX¹ zu erreichen.

Bei einer Variante kann das Element 201, welches sich in einer Richtung oder in der anderen bewegt haben kann, ohne direkt auf die radialen Arme und durch seine einfache Verschiebung zu wirken, selbst die gesuchte Auswuchteinrichtung bilden, wie im Detail aus Fig. 5 zu ersehen ist, die eine Ausführungsvariante der Erfindung zeigt.

Gemäß ihrer dritten, mit 300 in der Fig. 2 bezeichneten Einrichtung gestattet die Erfindung eine Verteilung der in der Felge vorliegenden Kompressionskräfte auf eine größere Fläche und zwischen jedem radialen Arm.

Zu diesem Zweck ist eine elastische Platte bzw. ein elastischer Streifen 301, dessen Ränder 9 abgehoben worden sind, zwischen der Felge 1 und jedem radialen Arm angeordnet, was es ihm ermöglicht, die Kompressions— kräfte auf einmal zu verteilen, indem die Belastung der inneren Schichten so erhöht wird, daß die radialen, sich dort entwickelnden Beanspruchungen herabgesetzt werden.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform stellt die Anordnung eines subzirkularen erfindungsgemäßen Rotors dar, der als modulare Einheit aufgebaut ist.

Gegebenenfalls kann ein Ensemble durch Anhäufen von modularen Einheiten gebildet sein, um beispielsweise

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einen in der Richtung der Drehachse XX' langen Rotor zu bilden.

Nach Fig. 3 besitzt der subzirkulare erfindungsgemäße Rotor im wesentlichen eine Felge 10, die sich mittels der Wand 1OA im ganzen gegen die mit 12 bezeichneten radialen Arme andrückt. Die radialen Arme können in beliebiger Anzahl vorliegen, wobei jedoch die Anzahl 2 als Minimum gilt. Im vorliegenden Fall sind die radialen Arme selbstmit einem massiven Endelement 12A ausgebildet, das mittels einer Zapfennut in ein zentrales Element 12B eingefügt ist. Die radialen Arme stützen sich gegen eine Hülse 16 ab, die mittels einer beliebigen, geeigneten Einrichtung mit der Nabe 3 verbunden ist.

Die Hülse 16 ist in axialer Richtung durch Ringe 17 und 18 befestigt, die Flansche 13 und 14 umfassen, um die Übertragung von Drehmomenten zwischen der Nabe und der Felge zu gestatten, während die radialen Arme durch Ein— falzungen gehalten sind, die zum einen in axialen Nuten 16A der Hülse 16 ausgeführt sind, und zum anderen in radialen Nuten 13A, 14A in den Flanschen 13 und 14 ausgeführt sind.

Die Flansche 13 und 14 können Entlastungsaussparungen aufweisen. Subzirkulare Wicklungen 15 und 19 können es ihnen gestatten, d.er Zentrifugalkraft stand.zuhal.ten,-die auf sie ausgeübt wird.

Die elastischen Einrichtungen zur Verteilung von Kompressionskräften sind durch elastische Platten bzw. durch Streifen 11 dargestellt, die zwischen der Wand 1OA und den radialen Armen 12 angeordnet sind.

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Fig. 4 zeigt im wesentlichen, wie das zentrale Element 12B eines jeden radialen Arms 12 eine komple.mentäre transversale Entlastung in der Form von Aussparungen 12C aufweisen kann.

Diese zentralen Elemente könnten in einfachere Elemente aufgeteilt sein, so daß sie dann eine Baukastenanordnung mit der Felge, den äußeren Teilen der radialen Arme oder noch den elastischen Stützeinrichtungen der Felge auf den radialen Armen bilden.

Eine solche modulare Konzeption gestattet es beispielsweise, die Erfindung in zahlreichen Bereichen anzuwenden, und zwar von kleinen Einheiten zur Lagerung und zur Energierückgewinnung auf Satelliten bis zu wichtigen Installationen zur Regelung elektrischer Energie bezüglich Versorgungsnetzen.

Die Anzahl der radialen Arme muß zumindest zwei betragen. Sie können in Abhängigkeit der Umstände in der Maßnahme angepaßt sein, wo das erwartete Ergebnis der Erfindung erhalten wird; und zwar in ihrer Form, in der Art ihrer Verbindung mit der Hülse und in der Art der Integration der Massen, in der Bildung von elastischen Einrichtungen, in der Konzeption der Masse der subzirkularen Felge oder in ihrer Form oder der Natur der sie bildenden Materialien, seien sie homogener oder heterogener Natur (draht- bzw. fadenförmig, gedreht, lamellenförmig mit gewickelten oder überlagerten Schichten einschließlich aller geeigneten Materialien).

Das Gleichgewicht bzw. die Auswuchtung des Rotors kann erhalten werden, indem differentiell auf ein Auswuchtelement, ausgehend von Fühlern erhaltenen Informationen eingewirkt wird.

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Insbesondere ist aus Fig. 2 zu ersehen, daß, v^enn das Auswuchtsystem direkt auf die radialen Arme: , und zwar ziehend oder stoßend, einwirken konnte, es ebenfalls ziehend funktionieren konnte, ohne ebenso direkt auf die radialen Arme einzuwirken.

Aus den Fig. 3 und 4 ist zu sehen, wie ein erfindungsgemäßer Rotor aus modularen Einheiten aufgebaut sein kann, was die Anwendung der Erfindung in zahlreichen Gebieten gestattet.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 eine andere Ausführungsvariante der Erfindung beschrieben, die gewisse bedeutsame Vorteile aufweist, unter denen die Tatsache angeführt sein soll, daß sie es gestattet, ein Naben/Radialarm-System zu bilden:

- das so leicht und ökonomisch w.ie möglich, ist,

- das die statischen und dynamischen Unwuchten auf ein Minimum herabsetzt,

- das damit verträglich ist, daß eine Achse oder eine Nabe durch sein Zentrum verläuft, die im allgemeinen notwendig ist, wenn der Rotor einer magnetischen Aufhängung und einem Generatormotor zugeordnet ist, und

- das die Bildung von modularen Einheiten erleichtert.

Das betreffende Naben/Kadialarm-System ist durch zwei radiale Arme bzw. Flügel oder Segel gebildet, die durch die allgemeinen Bezugszeichen 2OA und 2OB bezeichnet sind und aus kreuzförmigen Kästen gebildet sind.

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Genauer gesagt, enthalten sie Längsträger 21A, 22A für den einen und Längsträger 21B,.22B für den anderen Kasten. Diese Längsträger sind hohl, und ihre Höhe in der zentralen Zone, in der sie sich kreuzen, ist halb so groß, wie ihre Höhe in den äußeren Teilen. Dagegen vergrößert sich die Dicke dieser Längsträger in der zentralen Zone, in der ihre Höhe verringert ist, so daß die die Kästen bildenden Elemente einen konstanten Querschnitt besitzen, obwohl die Arme sich kreuzen.

Des weiteren sind die Längsträger 21A, 22A einerseits und die Längsträger 21B,22B andererseits gegenüber Belastungen, denen sie in den Richtungen senkrecht zu ihrer jeweiligen Längsachse unterliegen, durch kreuzförmige Platten, wie z.B. 23 und 24, gehaltert; die Platte 23 ist in Fig. 5 nur teilweise dargestellt. Um die Beanspruchung in Längsrichtung in der zentralen Zone zu reduzieren, kann der Querschnitt der Platten in dieser Zone vergrößert sein, wie es "bei 25 gezeigt ist.

Entsprechend der Erfindung sind vier Massen 26, 27, und 29 an den entsprechenden Enden der radialen Arme 2OA und 2OB angeordnet. Diese Massen können vorteilhaft eine radiale Verlängerung, wie z.B. 30 aufweisen, die es gestattet, .die Masse der Felge 10 zu unterstützen, deren Höhe dem so realisierten modularen Element entspricht.

Es können modulare Elemente gleicher Art aufeinander oder nebeneinander angeordnet werden, um einen vollständigen Rotor zu bilden, wobei die Verbindung zwischen den unterschiedlichen Elementen beispielsweise . durch Verkleben bewerkstelligt wird, was insbesondere gut bei der Verwendung von zusammengesetzten Materialien durchgeführt werden kann, wie z.B. Glas, Harz", Kevlar-Harz, Kohlenstoff-Harz,usw..

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Wenn das so durch diese kreuzförmigen Arme gebildete modulare Element aus zusammengesetzten Materialien in der Art von Draht, Faden, Fasern oder dergl. (wie es z.B. beim Bezugszeichen 31 des Längsträgers 22B zu sehen ist) besteht, können alle klassischen Verfahren der Verwendung von zusammengesetzten bzw. Verbundmaterialien sichtlich verwendet werden und insbesondere das Legen in Falten (Drapierung)oder das Aufwickeln zur Bildung der Längsträger, der Platten und der komplementären Teile.

Wenn die Platten, wie z.B. 23 und 24, durchstoßen sind, um die Nabe 3 hindurchtreten zu lassen, können die das Loch umgebenden Zonen übrigens durch Kleben oder geeignetes Befestigen eines Verdickungselementes verstärkt sein, um den konstanten Querschnitt zu bilden.

Fig. 5 zeigt, daß die Endmassen 26, 27, 28 und 29 größer als in den vorherigen Ausführungsformen aufgrund des Kastenaufbaus der radialen Arme sein können und daß sie so eine' wichtigere und bedeutsamere Stützfläche aufweisen und infolgedessen eine bessere Verteilung des durch die Felge 10 ausgeübten Drucks auf die Arme sicherstellen können..

Ganz offensichtlich können diese Endmassen ebenfalls seitliche, komplementäre, elastische Streifen 11 tragen, wie es auch bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Fall ist.

Die ^Form dieser Massen wird so festgelegt, daß bei maximaler Drehgeschwindigkeit die Zentrifugalkraft F¹ der betrachteten Auflagemasse, z.B. 27, im wesentlichen die resultierende F der durch die Felge 10 auf dieser

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Masse und den entsprechenden Arm 2OA ausgeübten Kräfte ausgleicht. In jedem Fall gleicht man oder paßt man den Ausdruck F-F' so an, daß die aus dieser Differenz resultierende Kraft zur Achse XX' hin gerichtet ist, so daß sich die gesamte Anordnung Felge-Arm-Nabe fest zusammengehalten befindet und ein Ganzes von großer Festigkeit bildet.

Was die Auswuchtung des Rotors anbelangt, ist in Fig. 5 schematisch ein mögliches Ausführungsbeispiel mit einem Rotor mit kreuzförmigen Armen dargestellt.

Aufgrund der kastenförmigen Form der Arme 2OA und 2OB und des Vorliegens der Nabe 3 ist es möglich, die Auflagemassen 26, 27, 28 und 29 jeweils durch Kabel, 32 für die Kasse 26, 33 für die Masse 27, 34 für die Masse 28 und 35 für die Masse 29, mit einer bekannten Steuereinrichtung beliebiger Art zu verbinden, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 36 bezeichnet ist und differentiell wirken kann, indem sie an der Masse 26 oder der Masse 27 des Arms 2OA mittels der Kabel 32 oder 33 und/ oder an der Masse 28 oder der Masse 29 des Arras 2OB mittels der Kabel 34 oder 35 zieht. Die Auswuchtungsfühler von beliebiger bekannter Art, von denen einer bei 205 schematisch dargestellt ist, liefern der Steuereinrichtung 36 die erforderlichen Informationen, damit diese auf diese Informationen hin differentiell auf die einander gegenüberliegenden Massen 26 und 27 des Arms 2OA und auf die einander gegenüberliegenden Massen 28 und 29 des Arms 2OB so wirken kann, daß die Auswuchtung der Rotorvorrichtung dynamisch erhalten wird.

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Claims

Patentansprüche

(1. Verfahren zur Realisierung eines subzirkularen Rotors mit einer zentralen axialen Nabe, radialen Flügeln oder Armen und einer Felge, die sich auf die radialen Arme stützt, deren Sektorkrümmungsradius zwischen zwei aufeinanderfolgenden radialen Annen größer als der äußere Radius der radialen Arme ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- das System von Nabe (3) und radialen Armen (100, 12,

2OA, 20B) getrennt wird, welches im Auflager die Wand (1A, 10A) der subzirkularen Felge (1, 10) aufnimmt,

- die Masse (103, 12A, 26 bis 29) der radialen Arme zur Felge (1, 10) hin lokalisiert wird,

- bewerkstelligt wird, daß die sich aus der Drehung einer jeden Masse der radialen Arme ergebende Zentrifugalkraft (F¹) unter Abzug der radialen Kbmpres-

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MANlTZ FINSTERWALD HEYN MORGAN 8000 MÜNCHEN 22 ROBERT-KOCH-STRASSE1 TEL. (089) 224211 TELEX 05-296/2 PATMF

ORIGINAL INSPECTED

sionskraft (F) wirksam wird, die durch die Felge zur Drehachse (XX') hin ausgeübt wird, und

- aufgrunddessen die durch die Kbmpressionskräfte in -jedem radialen Arm ausgeübten radialen Beanspruchungen reduziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß jeder radialer Arm zumindest in zwei Elemente aufpreteirt wird, in ein zentrales Element (101, 2OA, 2OB) und ein anderes Endelement (130, 26 bis 29), welches jetzt den größeren Teil der Masse des radialen Arms bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dynamische Gleichgewicht bzw. die dynamische Auswuchtung des Rotors sichergestellt wird, indem differentiell auf die Massen (103, 12A, 26 bis 29) auf von Fühlern (205) hin erhaltene Informationen differentiell eingewirkt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze ichnet, daß zwischen den radialen Armen der durch die Felge (1, 10) ausgeübte Druck (F) verteilt wird, indem die Auflagefläche auf jeden radialen Arm ausgedehnt wird und indem dieser elastisch, ausgestaltet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Radialarmanordnung modular aufgebaut ist und es gestattet, diese ausgehend von kleinen Einheiten zur Speicherung und Wiedergewinnung von Energie auf Satelliten bis zu wichtigen Installationen zur Regulierung von elektrischer Energie in Versorgungsnetzen zu verwenden.

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6. Subzirkularer Rotor gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

- er eine zentrale axiale Nabe (3) besitzt,

- er radiale Flügel oder Arme (100, 12, 2OA, 20B) besitzt, die an der zentralen Nabe befestigt sind, um sich dort aufzustützen,

- Massen (103, 12A, 26 bis 29) an den äußeren Enden der radialen Arme angeordnet sind und den größeren Teil der Gesamtmasse eines jeden radialen Arms bilden,

- sich eine Felge (1, 10) im Auflager auf den radialen Armen befindet, deren Sektorkrümmungsradius zwischen zwei aufeinanderfolgenden radialen Armen größer als der äußere Radius (R) der radialen Arme ist, und

- die Größe der angeordneten Massen so angepaßt ist, daß die Zentrifugalkraft (F¹), der sie unterliegen, im Verlauf der Drehung des Ganzen durch die radiale Kompressionskraft (F), den die subzirkulare Felge ausübt, in Richtung der Drehachse (XX¹) auf jedem radialen Arm kompensiert wird.
7· Subzirkularer Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der radialen Arme aus einem zentralen Element (101, .2OA, 20B) und einem Endelement (103, 26 bis 29) gebildet ist, die miteinander verbunden sind, daß sich die zentralen Elemente der radialen Arme in Auflager auf der Nabe (3) befinden, die axial zu diesem Zweck genutet ist, und daß die radialen Arme durch radial genutete Außenflansche (104, 105, 131» 14) fixiert und mit der Nabe (3) verbunden sind.
8. Subzirkularer Rotor nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die genuteten Flansche (13, 14) zur

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. Fixierung der radialen Arme leichter ausgebildet sind und eine subzirkulare Wicklung (15, 19) aufweisen, urn den Wirkungen der Zentrifugalkraft standzuhalten.
9. Subzirkularer Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswuchtsystem in der Nr.be angeordnet ist, das für jedes Paar von entgegengesetzt angeordneten radialen Armen eine Schnecken— rad/Schnecken-Anordnung (2O3, 202) besitzt, die auf ein Gewindeelernent (201) einwirkt, welches differentiell auf die Zentralelemente (101) der radialen Arme auf von Fühlern (205) erhaltene Informationen hin einwirkt.
10. Subzirkularer Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm das Radialarrnensemble einerseits durch zwei sich kreuzende Arme (20A, 20B) ausgebildet ist, die jeweils aus zwei hohlen Längsträgern (21A, 22A) gebildet sind, die sich nach einem konstanten Sektor zum einen mit den Längsträgern (21B, 22B) des anderen Arms und zum anderen mit der Nabe (3) kreuzen, daß die Längsträger seitlich in axialer Richtung mit kreuzförmigen Platten (23, 24) bedeckt sind, und daß das Ensemble andererseits mit vier Massen (26, 27, 28, 29) ausgebildet ist, die an den jeweiligen Enden der beiden Arme (20A ,20B) angeordnet sind, und daß die Gesamtanordnung der radialen Arme eine modulare Einheit bildet.
11. Subzirkularer Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die modularen Einheiten in Verbundmaterialien in der Art von Drähten oder Fäden ausgeführt sind und aufeinander angeordnet und miteinander durch Kleben verbunden sind.

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12. Subzirkularer Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Auswuchtsystem aus Verbindungskabeln (32, 33, 34, 35) zusammensetzt, die jeweils über oder durch die kastenartigen Arme (2OA, 20E)und die Nabe (3) die Massen (26 bis 29) mit einer differentiellen Steuereinrichtung (36) verbinden, die auf die von Fühlern (205) erhaltenealnforinationen hin reagiert.
13. Subzirkularer Rotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Elemente (11) zwischen der Felge (1, 10) und jeder Kasse (103, 12A, 26 bis 29) eingefügt sind, um die Einrichtung zur Verteilung des Drucks der Felge auf die radialen Arme zu bilden.

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