[发明专利]高速飞轮

说明书

本申请是申请日为2009年7月23日、申请号为200980135172.7、发明名称为“高速飞轮”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及高速飞轮，特别是涉及用在车辆中的高速飞轮的轴承。

背景技术

在车辆中使用高速飞轮是已知的，例如，用于制动能量储存和回收系统，从而在车辆制动时动能被回收。

飞轮典型地包括相对重的质量块，其被安装在轴上并被布置为与轴一同旋转。高速飞轮通常被容纳在壳体内的室中，真空被应用到该室，以减小由阻力引起的能量损失，并防止飞轮的温度由于与周围空气摩擦而上升得太高。密封件被提供在壳体与轴之间，以允许在室内保持真空。

轴承被提供为将壳体可旋转地联接到轴。目前已知的用于高速飞轮的轴承包括高等级滚动轴承，位于密封件与飞轮之间，即，在容纳飞轮的真空密封室的内部。

与上述类型的飞轮轴承相关的问题包括轴承润滑剂的受限选择。润滑剂必须为在被抽真空的飞轮室的压力下不会蒸发的类型。此外在不使用触式密封件或唇形密封件的情况下难以将润滑剂保持在轴承内；这种密封件的使用是不希望的，这是因为其难以使室被泵抽到真空，且因为润滑剂可能在泵抽期间泄漏。

当前的飞轮密封件也可包括在密封机构中的滑动活塞，其在一侧暴露于密封流体，另一侧暴露于大气。活塞根据密封流体在飞轮工作时被加热而造成的密封流体的膨胀是可移动的，从而在大气压力下保持密封流体并防止形成过大的压力。尽管这种活塞的目的在于允许活塞每一侧的压力平衡，但活塞密封件与活塞壳体之间的少量摩擦阻止活塞每一侧的压力完全平衡。

飞轮密封件理想而言针对密封件的使用寿命被一次充满密封流体。密封流体的状况将随时间而恶化；来自密封件的小颗粒可耗损并污染密封流体，或者流体可能开始随温度循环而性能下降。密封件的寿命可受到其内的密封流体的状况的限制。

如果由于密封件的磨损而导致密封流体泄漏到被抽真空的室中，则密封流体必须手动更换，从而增加维护要求，并减小密封件的服务寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述问题。

因此，本发明提供如所附权利要求的权利要求1所述的高速飞轮。

在本发明中，轴承位于被抽真空的室的外部允许轴承由任何合适的流体润滑；不必使用在被抽真空的室的接近真空的压力下不会蒸发的流体。

因此，最有效的常规轴承润滑剂可被选择用于使轴承比现有技术实施例中的轴承具有更长的寿命。因此，轴承的容许负载额定能力比具有位于被抽真空的室的内部的轴承的现有技术实施例的轴承的容许负载额定能力高，并且因此轴承可较小、较轻且摩擦和成本较小。

例如，如果任何流体被致使泄漏，则流体贮存器可被提供用于填充密封流体。密封贮存器可使由于例如在服务时引起的磨损导致的从密封件泄漏的任何流体能够被自动填充。因此，密封件的服务间隔和维护成本被减少。

流体贮存器可通到大气。在某些现有技术实施例中需要使用的压力平衡活塞因此是不必要的，因此消除了例如由活塞摩擦引起的压力不平衡的问题。

密封流体可经由在密封腔底部附近的开口被供应，且在密封腔顶部附近提供第二开口以允许流体离开，从而允许恒定流量的流体通过，因此由于不必手动填充流体而延长服务间隔并降低维护要求。密封流体的流动也可被引导经过飞轮轴承，以提供润滑和冷却。

密封流体贮存器可从飞轮驱动机构的润滑系统被填充。

在使用飞轮之前优选经由位于室的底部上或附近的真空端口对室抽真空。真空端口的定位因此允许对已渗过密封件的任何流体的回收以及该回收的密封流体的重新使用。

优选地，机载的泵被提供用于从被抽真空的室的底部提取(即回收)任何泄漏的流体。泵优选被连接到被抽真空的室的底部。泵可能够首先从室的底部提取任何密封流体，然后填充真空液位。从室的底部提取的密封流体然后可返回到流体贮存器并被重新使用，从而提供成本和维护优势。

当密封流体贮存器已从用于飞轮驱动机构的润滑系统被填充时，从室的底部提取的密封流体可返回到润滑系统。

在可替代实施例中，一对角接触轴承位于轴的一端，密封件位于轴承装置的飞轮侧。轴的另一端由允许轴向移位的轴承支撑，密封件同样被提供在轴承装置的飞轮侧。该实施例允许轴承装置在飞轮轴的每一端的相对轴向运动。这种运动还补偿飞轮轴和真空室的不同系数的热膨胀以及不同的工作和非工作温度。轴承装置的相对轴向运动还允许由于真空室比外部环境压力低的室内压力引起的真空室的偏转。