一种基于增强密封膜锚固端强度的重力压缩空气储气系统的制作方法

1.本发明涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种基于增强密封膜锚固端强度的重力压缩空气储气系统。


背景技术：

2.重力压缩空气储气系统将用电低谷时段或可再生能源电力丰富地区的过剩电能转化为空气的压力势能，在用电高峰时段或电力贫瘠且电能消耗大的地区将空气的势能转化成电能，是一种大规模储能技术。它以绿色、丰富、取用方便的空气作为介质，将电能利用的时空矛盾问题巧妙解决，同时还能将可再生能源发出的间歇性电力拼接起来，改善电能的质量。压缩空气储能技术安全、高效、低碳，且不受自燃条件的限制，是能源和电力领域的一项重要的应用技术。
3.在重力压缩空气储气系统中通过设置密封膜以防止气体外漏，目前密封膜的锚固一般是采用通过螺栓直接将密封膜固定的方式实现，该方式通过螺栓的预紧力产生的摩擦力将密封膜固定，一方面由于密封膜本身具有的弹性使得密封膜不能较好地压紧在壁面上，另一方面由于锚固孔位的产生导致锚固端密封膜的强度降低，容易造成密封膜撕裂。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的实施例提出一种基于增强密封膜锚固端强度的重力压缩空气储气系统。
6.本发明提出了一种基于增强密封膜锚固端强度的重力压缩空气储气系统，包括：
7.柔性筒体状密封膜，所述密封膜包括密封层和延伸出所述密封层的受拉层，所述受拉层延伸出所述密封层的部分为所述密封膜的锚固端，所述锚固端分布在所述密封膜的两端；
8.中空结构的楔形玻璃钢，所述锚固端伸入至所述楔形玻璃钢底部，在所述楔形玻璃钢中填充环氧树脂以固定所述锚固端，螺栓穿过楔形压板和所述楔形玻璃钢将所述锚固端固定在壁面，所述楔形玻璃钢底部设置密封件；
9.竖井，重力组件可活动插接在所述竖井中，所述密封膜设置在所述重力组件和所述竖井之间的间隙中，所述密封膜两端的所述锚固端分别与所述重力组件的底部和所述竖井内壁面密封连接固定。
10.在一些实施例中，所述受拉层为单层或多层的芳纶纤维层，所述密封层为橡胶层。
11.在一些实施例中，所述楔形玻璃钢和所述楔形压板之间设置环形垫片。
12.在一些实施例中，所述楔形玻璃钢的厚度与所述密封膜的非锚固端的厚度相同。
13.在一些实施例中，所述密封膜的顶端向内翻折形成顶端相连的内环密封膜和外环密封膜，所述内环密封膜固定连接所述重力组件底部，所述外环密封膜固定连接所述竖井内壁面。
14.在一些实施例中，所述密封膜为锥形筒体结构，所述锥形筒体的底端外径大于所述锥形筒体的顶端外径。
15.在一些实施例中，所述重力组件包括位于地下的第一重力组件和位于地上的第二重力组件，所述第一重力组件包括承压筒，所述承压筒中填充重力件，所述密封膜一端的所述锚固端固定连接所述承压筒底部。
16.在一些实施例中，所述承压筒的顶端设置限位元件，所述第二重力组件设置在所述限位元件顶部。
17.在一些实施例中，在所述承压筒的内壁设置若干个支撑环，所述支撑环与所述承压筒的轴心重合。
18.在一些实施例中，所述第二重力组件包括若干个叠加设置的重力块。
19.相对于现有技术，本发明的有益效果为：
20.本发明密封膜的锚固端与玻璃钢、环氧树脂形成复合材料，通过该复合材料与楔形压板之间采用螺栓锚固将锚固力由静摩擦力转化为静摩擦力和拉应力共同作用，锚固方式安全可靠，可以有效避免承压过程中密封膜损坏或拉脱。
21.本发明的楔形玻璃钢底部设置密封件以防止气体从楔形玻璃钢和壁面之间的缝隙逸出，提高了竖井的密封性。
附图说明
22.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1为一实施例提出的密封膜的结构示意图；
24.图2为一实施例提出的重力压缩空气储气系统结构示意图；
25.图3为一实施例提出的密封膜的立体结构示意图；
26.图4为一实施例提出的密封膜锚固结构示意图；
27.图5为另一实施例提出的重力压缩空气储气系统结构示意图；
28.图6为另一实施例提出的重力压缩空气储气系统结构示意图；
29.附图标记说明：
30.1、密封膜；2、受拉层；3、密封层；4、楔形玻璃钢；5、楔形压板；6、锚固端；7、非锚固端；8、密封件；9、螺栓；10、竖井；11、钢衬；12、内环密封膜；13、外环密封膜；14、重力组件；15、第一重力组件；16、第二重力组件；17、承压筒；18、重力件；19、重力块；20、限位元件；21、支撑环。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于增强密封膜锚固端强度的重力压缩空气储气系统。
33.如图1-6所示，本发明的基于增强密封膜锚固端强度的重力压缩空气储气系统，包
括密封膜1、竖井10、楔形玻璃钢4和重力组件14。
34.竖井10用作储存压缩空气，密封膜1的一端密封连接在竖井10内壁面。
35.在一些实施例中，在竖井10的内壁面设置钢衬11，钢衬11的设置使得密封膜1的一端可以更好地固定压紧在竖井10的内壁面。
36.密封膜1为柔性筒体状，密封膜1包括密封层3和延伸出密封层3的受拉层2，受拉层2延伸出密封层3的部分为密封膜1的锚固端6，锚固端6分布在密封膜1的两端。
37.密封膜1由密封层3和受拉层2复合形成，具体为，密封膜1的受拉层2的长度大于密封层3的长度，且受拉层2的两端均延伸出密封层3，从而使得受拉层2部分暴露分布在密封层3的两端，受拉层2的主要作用是承受拉应力和压应力，受拉层2采用能够承受拉应力和压应力的材料，密封层3的主要作用是局部压缩进行密封，密封层3采用具有一定弹性的材料，因此，受拉层2延伸出密封层3的部分作为密封膜1的锚固端6。可以理解的是，密封膜1的锚固端6分布在密封膜1的两端，从而使得密封膜1的两端可以作为锚固端6固定在壁面。
38.在一些实施例中，受拉层2为单层或多层的芳纶纤维层，密封层3为橡胶层。芳纶纤维层与橡胶层形成复合材料作为密封膜1使用，其中，芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，具有高强度、高模量和耐高温、耐酸碱、重量轻等性能，适合作为密封膜1的受拉层2使用；橡胶为具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状，适合作为密封膜1的密封层3使用。
39.楔形玻璃钢4为中空结构，楔形玻璃钢4的中空结构用于插入密封膜1的锚固端6以及注入环氧树脂。锚固端6伸入至楔形玻璃钢4底部，在楔形玻璃钢4中填充环氧树脂以固定锚固端6，螺栓9穿过楔形压板5和楔形玻璃钢4将锚固端6固定在壁面。
40.将密封膜1与壁面锚固时的具体方式为，首先将密封膜1的锚固端6伸入到中空结构的楔形玻璃钢4中，然后在中空结构的楔形玻璃钢4中注入适量的环氧树脂，待环氧树脂凝固后，环氧树脂将锚固端6固定以防止重力压缩空气储气系统充气过程中密封膜1受压拉脱，环氧树脂、楔形玻璃钢4和锚固端6形成复合材料，增大了锚固端6的强度；在楔形玻璃钢4的外侧设置楔形压板5，螺栓9穿过楔形压板5和楔形玻璃钢4将密封膜1锚固在壁面。
41.该锚固方式中环氧树脂、楔形玻璃钢4和锚固端6形成复合材料，通过该复合材料与楔形压板5之间采用螺栓9锚固将锚固力由静摩擦力转化为静摩擦力和拉应力共同作用，锚固方式安全可靠，可以有效避免承压过程中密封膜1损坏或拉脱。即本发明将利用螺栓9的预紧力产生的摩擦力进行锚固的方式转化为依靠受拉层2的抗拉抗压的特点由静摩擦力和拉应力共同作用的锚固方式。
42.在一些实施例中，楔形玻璃钢4的厚度与密封膜1的非锚固端7的厚度相同。可以理解的是，密封膜1的非锚固端7即为受拉层2和密封层3的复合结构层，当锚固端6伸入并固定在楔形玻璃钢4内部时，由于楔形玻璃钢4的厚度与密封膜1的非锚固端7的厚度相同使得密封膜1的整体厚度一致，避免因厚度差异造成的影响。
43.在一些实施例中，楔形玻璃钢4和楔形压板5之间设置环形垫片。可以理解的是，在楔形玻璃钢4和楔形压板5之间设置环形垫片使得楔形玻璃钢4和楔形压板5之间能够压实，从而将密封膜1更好地压紧在壁面。在一些实施例中，设置在楔形玻璃钢4和楔形压板5之间的环形垫片为一层环形薄软垫片。
44.在一些实施例中，楔形玻璃钢4底部设置密封件8。可以理解的是，密封件8可以防
止气体从楔形玻璃钢4和壁面之间的缝隙逸出。其中，密封件8可以为为止气橡胶圈或pc封头，可以理解的是密封件8还可以为其他合适配件。
45.重力组件14可活动插接在竖井10中，重力组件14和竖井10之间存在缝隙，密封膜1设置在重力组件14和竖井10之间的缝隙中。密封膜1两端的锚固端6分别与重力组件14的底部和竖井10的内壁面密封连接固定。具体为，密封膜1的两端为锚固端6，即密封膜1具有两个锚固端6，其中一个锚固端6固定连接在重力组件14的底部，另一个锚固端6固定连接在竖井10内壁面。密封膜1的锚固端6与重力组件14的锚固方式以及密封膜1的锚固端6与竖井10的锚固方式相同，均为首先在锚固端6形成环氧树脂、楔形玻璃钢4和锚固端6的复合材料，然后在楔形玻璃钢4的外侧设置楔形压板5，通过螺栓9穿过楔形压板5和楔形玻璃钢4将密封膜1锚固在壁面。
46.在一些实施例中，柔性筒体状的密封膜1的顶端向内翻折形成顶端相连的内环密封膜12和外环密封膜13，内环密封膜12固定连接重力组件14的底部，外环密封膜13固定连接竖井10内壁面。
47.在一些实施例中，密封膜1为锥形筒体结构，锥形筒体的底端外径大于锥形筒体的顶端外径。可以理解的是，通过将密封膜1设置成锥形筒体结构，使得密封膜1翻折后小口端的内环锥形筒体密封膜在内部，大口端的外环锥形筒体密封膜在外部，内环锥形筒体密封膜和外环锥形筒体密封膜之间有间隙，使得储能和释能过程中重力组件14上下移动时能够方便地带动内环锥形筒体密封膜上下移动。
48.在一些实施例中，重力组件14包括位于地下的第一重力组件15和位于地上的第二重力组件16，第一重力组件15包括承压筒17，承压筒17中填充重力件18，密封膜1一端的锚固端6固定连接承压筒17底部。承压筒17的顶端设置限位元件20，第二重力组件16设置在限位元件20顶部。
49.其中，重力件18可以为沙子，即将沙子填充在承压筒17中。密封膜1的一端与承压筒17底部密封连接，承压筒17、密封膜1和竖井10位于密封膜1的下方空间之间围成储气腔。承压筒17是由钢板围成的筒状结构，表面光滑，在与密封膜1连接时，能够增大密封性；重力组件14一般都是用混凝土制备，在高压空气作用下会出现漏气的情况，通过将承压筒17中填充沙子以替换混凝土重力块，能够提高气密性，防止从混凝土重力块中漏气，进而保证储气腔的密封特性，可以承受较高的压力，提升系统储能的能量密度。
50.在一些实施例中，承压筒17的顶端设置限位元件20，通过该限位元件20将向下移动的承压筒17支撑在竖井10的顶部的地面上，从而使得承压筒17位于最低限位处时，储气腔中留有一定的空间，使得储气腔中通入足量的压缩空气时能够将重力组件14顶起。第二重力组件16设置在限位元件20顶部，通过将重力组件14的第二重力组件16设置在地面上，在实现大能量存储时，无需将所有重力组件14都集中在竖井10中，可以减少竖井10的高度，从而降低竖井10的开挖工程量和工程难度。
51.在一些实施例中，承压筒17内壁上沿轴向方向设置有多个支撑环21，多个支撑环21与承压筒17同轴心设置，通过设置支撑环21能够增大承压筒17的强度。
52.在一些实施例中，第二重力组件16包括若干个叠加设置的重力块19，若干个重力块19叠加设置在限位元件20顶部，通过将第二重力组件16设置成多个重力块19，能够降低吊装时的难度，方便吊装施工。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述可以针对不同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。