本发明专利技术公开一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置，飞轮同步稳定密封架与飞轮室之间安装有气体活动密封装置，固定架与飞轮同步运动，所述固定架与所述飞轮同步稳定密封架之间安装有气体旋转密封装置，所述固定架与所述飞轮之间密封连接；本装置通过在现有各种飞轮储能装置中的飞轮底部加装气垫，用气垫支撑飞轮，从而通过提高飞轮重量提高储能能力，并且通过使用飞轮同步稳定密封架提高气垫密封效率，使得气垫式飞轮储能装置达到实用化水平。使得气垫式飞轮储能装置达到实用化水平。使得气垫式飞轮储能装置达到实用化水平。
【技术实现步骤摘要】
一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置
[0001]本专利技术涉及飞轮储能
，具体涉及一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置。
技术介绍
[0002]在现有高速飞轮储能领域，高速飞轮储能质量都比较轻，是靠提高速度转动来提高储能能力。主要缺点是提高转速比较困难，目前转速也达到飞轮材料的极限，所以到了一个瓶颈期。
[0003]中低速飞轮储能领域和高速飞轮特性不一样，本专利技术主要也是中低速飞轮领域，现有中低速飞轮储能主要问题是，飞轮重量太大支撑困难，给轴承带来很高要求，这样就进一步限制中低速飞轮重量增加，现有技术采用在飞轮上方安装永磁铁的方式分担飞轮对轴承的压力，但永磁铁吸力还是太小，清华大学研制的类似飞轮储能的飞轮仅重1.2吨。
[0004]由于气垫密封难题，气垫飞轮领域基本是空白，仅有少量专利申请，例如我国公开号为CN101873027A的专利技术专利，公开了气垫飞轮储能。但未能授权，该气垫专利的主要问题在于：一、该方案“由于密封气垫正好承载了飞轮及其附件的全部重量”因此需要精确控制气压，但精确控制气压非常困难。因此影响气垫支撑飞轮方案的实现。
[0005]二、该方案气垫仅用单一的普通旋转密封进行密封，但实际使用中飞轮会出现振动，特别是启动时振动更明显，而且振动中的摆动会随着气垫面积增加，离飞轮轴越远处密封部位的摆动会被放大，也就是飞轮与飞轮室之间的间隙也就会被放大。因此普通气垫的密封非常困难，气体泄露量大，能耗很大，难以实现。
[0006]再例如我国公开号为CN101788034A的专利技术专利，公开了“浮在气垫上的飞轮”，该专利的主要问题在于：一、该方案飞轮底部或顶部有“密封气盒”，由于是气盒是密封的，因此气垫或负压作用力是作用在气盒底部或顶部，这造成三个问题。首先：当气压非常高时，大面积的气盒会变形，不容易制造。其次：金属的密封气盒底部是完全没有必要的设计，是浪费材料，增加了不必要的成本。最后：最重要的是该方案思考并不成熟，不可行；密封气盒必须要有支撑结构才能把力最终传给地面，最终必须是地面承担了飞轮的重量，而不是密封气盒底部承担了飞轮重量，但最重要的这点该专利没说明，该方案没写明如何支撑密封气盒，并且给出的结构也看不出密封气盒得到了支撑，那么没有支撑的密封气盒就是无效结构。
[0007]二、该专利技术与所有气垫飞轮装置一样，密封气盒周边仅有一处密封，即气垫周边仅有一处密封，该专利技术其中一个实施例仅有周边一处密封，另一个实施例的密封处也在飞轮轴处，这样支撑飞轮的气垫无法将力传递到地面，仅能传递到密封气盒底部。
[0008]三、密封气盒和飞轮轴之间没有轴承，没有轴承密封气盒与飞轮间不能保证高精度的同步，不能保证高精度的同步就不能解决旋转密封间隙问题。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的是提供一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置。
[0010]本专利技术是通过以下技术方案实现的，一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置，包括飞轮储能装置、飞轮、转子轴、飞轮室，所述飞轮中部的转子轴通过轴承安装在飞轮室上，转子轴底部通过轴承安装有飞轮同步稳定密封架，飞轮同步稳定密封架呈环形，飞轮同步稳定密封架中部为透气结构，飞轮同步稳定密封架与飞轮室之间安装有气体活动密封装置，所述飞轮下部与飞轮同步稳定密封架上部设有固定架，所述固定架与飞轮固定，固定架与飞轮同步运动，所述固定架与所述飞轮同步稳定密封架之间安装有气体旋转密封装置，所述飞轮同步稳定密封架上还设有防转动装置，飞轮同步稳定密封架与飞轮同步振动且飞轮同步稳定密封架不随飞轮转动，且飞轮室底部的密闭空间通过管道与空气压缩机连通。
[0011]进一步的，所述气体活动密封装置为密封圈，该密封圈设在飞轮同步稳定密封架环形周边，密封圈与飞轮室内壁连接，该密封圈具有防转动作用以及气体密封作用。
[0012]进一步的，所述防转动装置为飞轮室底部设置的止转台，止转台固定在地面上，止转台上端固定有弹性的止转垫，止转垫夹在飞轮同步稳定密封架与止转台之间，飞轮同步稳定密封架通过与止转台间摩擦不随飞轮转动。
[0013]进一步的，所述气体活动密封装置为不透气的柔性密封片，柔性密封片的一侧连接在飞轮同步稳定密封架的环形周边上，柔性密封片的另一侧固定在飞轮室壁上，柔性密封片将飞轮同步稳定密封架与飞轮室壁之间密封。
[0014]进一步的，位于飞轮下方的飞轮室底部设有可调节支撑装置，可调节支撑装置推动飞轮向上运动，飞轮室底部的密闭空间充气后，可调节支撑装置下行与飞轮分离。
[0015]进一步的，所述可调节支撑装置为支撑块式可调节支撑装置或者升降式可调节支撑装置，支撑块式可调节支撑装置包括轮子、驱动器、垫板和支撑块，且驱动器驱动支撑块的轮子在垫板上移动。
[0016]进一步的，所述飞轮包括金属转子与非金属转子，所述飞轮靠近转轴中部为金属转子，金属转子外侧嵌套多层不同材料非金属转子。
[0017]进一步的，固定架为固定稳定密封架或高精度转子片，固定稳定密封架呈环形，固定稳定密封架中部为透气结构，所述固定稳定密封架与所述飞轮的最底端密封连接。
[0018]进一步的，气体旋转密封装置为迷宫式汽封、刷式汽封或接触式汽封。
[0019]由以上的技术方案可知，本专利技术的有益效果是：通过在现有各种飞轮储能装置中的飞轮底部加装气垫，用气垫支撑飞轮，从而通过提高飞轮重量提高飞轮储能能力。气垫支撑飞轮的飞轮重量提升空间远远大于永磁铁飞轮的飞轮重量承受能力。如一般汽封下气垫气压0.35MPa，每平方米气垫就可以抬起约35吨的飞轮重量，因此本专利技术使得几吨甚至几百吨的重型或超重型飞轮成为可能，飞轮储能能力得到进一步的提升。
[0020]由于本专利技术设有飞轮同步稳定密封架，该设计将气垫边缘的密封分解为高精度的旋转密封和裕度非常大的活动密封两种密封，一方面飞轮同步稳定密封架会随着飞轮振动但不会旋转，所以飞轮同步稳定密封架和飞轮之间的气体旋转密封装置配合精度可以非常高，这样就能保证密封效果，提高气垫飞轮储能效率。另一方面飞轮同步稳定密封架与飞轮室的间隙虽然非常大，但由于同步架与飞轮室是相对不转动的，因此再大的间隙也可以用
柔性密封片等裕度更大的活动密封方式进行密封，使得气垫式飞轮装置更容易实现，成本更低，从而达到实用化水平。本专利技术是气垫与轴向轴承共同承担飞轮重量，因此气垫气压不用精确控制气压，减少了气压控制难度，使得气垫式飞轮装置更容易实现，从而达到实用化水平。
[0021]相比我国公开号为CN101873027A的专利技术专利，公开了“气垫飞轮储能”的优点还在于：本专利技术是气垫与轴向轴承共同承担飞轮重量，因此气垫气压不用精确控制气压，减少了气压控制难度，使得气垫式飞轮装置更容易实现，从而达到实用化水平。
[0022]相比我国公开号为CN101788034A的专利技术专利，公开了“浮在气垫上的飞轮”的优点还在于：与密封气盒不同，本专利技术飞轮同步稳定密封架是透气的支架且做不密封处理，由于飞轮同步稳定密封架不密封，气垫直接作用在飞轮底部与地面之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置，包括飞轮储能装置、飞轮、转子轴、飞轮室，其特征在于，所述飞轮中部的转子轴通过轴承安装在飞轮室上，转子轴底部通过轴承安装有飞轮同步稳定密封架，飞轮同步稳定密封架呈环形，飞轮同步稳定密封架中部为透气结构，飞轮同步稳定密封架与飞轮室之间安装有气体活动密封装置，所述飞轮下部与飞轮同步稳定密封架上部设有固定架，所述固定架与飞轮固定，固定架与飞轮同步运动，所述固定架与所述飞轮同步稳定密封架之间安装有气体旋转密封装置，所述飞轮同步稳定密封架上还设有防转动装置，飞轮同步稳定密封架与飞轮同步振动且飞轮同步稳定密封架不随飞轮转动，且飞轮室底部的密闭空间通过管道与空气压缩机连通。2.根据权利要求1所述的一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置，其特征在于：所述气体活动密封装置为密封圈，该密封圈设在飞轮同步稳定密封架环形周边，密封圈与飞轮室内壁连接，该密封圈具有防转动作用以及气体密封作用。3.根据权利要求1所述的一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置，其特征在于：所述防转动装置为飞轮室底部设置的止转台，止转台固定在地面上，止转台上端固定有弹性的止转垫，止转垫夹在飞轮同步稳定密封架与止转台之间，飞轮同步稳定密封架通过与止转台间摩擦不随飞轮转动。4.根据权利要求1所述的一种同步稳定密封架式气垫飞轮储能装置，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周睿萱，
申请(专利权)人：惠宁睿能源科技开发甘肃有限公司，
类型：发明
国别省市：
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