可自动抽真空的储能飞轮和具有其的储能设备的制作方法

1.本发明涉及飞轮储能技术领域，具体地，涉及一种可自动抽真空的储能飞轮和具有其的储能设备。


背景技术：

2.为了减少摩擦力和能量损失，储能飞轮的飞轮和电机一般会封闭在真空壳体内，为了实现壳内真空，通常需要在储能飞轮运行前进行抽真空操作。
3.相关技术中通常配备外部抽真空装置用于对储能飞轮抽真空，但是该种方式存在诸多缺点，例如，每次抽真空均需要将抽真空装置与储能飞轮对接，不经需要对抽真空装置投入成本，且操作繁琐，另外抽真空过程中储能飞轮需要停止运行，无法实现在线抽真空，储能飞轮的工作效率受到极大制约。


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可自动抽真空的储能飞轮，该储能飞轮可随着飞轮转子的转动实现自动抽真空，无需配备抽真空设备，降低了成本，同时避免了抽真空设备与储能飞轮的反复对接，提高了工作效率，另外，本技术的储能飞轮可实现在线抽真空，无需停机作业，进一步提高了储能飞轮的工作效率。
6.本发明的实施例还提出一种储能设备。
7.本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮包括：壳体，所述壳体包括本体和外罩壳，所述本体具有向下开口的空腔，所述外罩壳可活动地连接在所述本体的底部外侧并罩设在所述开口处，且所述外罩壳具有内壁呈环形的储水腔，所述本体底壁上设有排气孔和吸气孔，所述吸气孔的一端与所述空腔连通，另一端与所述储水腔连通，所述排气孔的一端与所述储水腔连通，另一端连通外界；飞轮转子，所述飞轮转子设于所述空腔内且所述飞轮转子的下端从所述开口伸入所述储水腔内，所述飞轮转子的下端设有沿其周向间隔布置的叶片，所述外罩壳相对所述壳体在中心位置和偏心位置之间可活动，在所述中心位置，所述飞轮转子的中心轴线与所述储水腔的中心轴线共线，在所述偏心位置，所述飞轮转子的中心轴线与所述储水腔的中心轴线在水平方向上间隔开，且在所述偏心位置，在所述飞轮转子的径向上，所述飞轮转子的外周面与所述储水腔的内周面之间距离较小的一侧为排气侧，所述飞轮转子的外周面与所述储水腔的内周面之间距离较大的一侧为吸气侧，所述排气孔与所述排气侧相对并连通，所述吸气孔与所述吸气侧相对并连通。
8.本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮，壳体包括本体和外罩壳，外罩壳设于本体底壁外侧且具有储水腔，飞轮转子设于本体内且其下端伸入储水腔内，飞轮转子的下端设有多个沿其周向间隔布置的叶片，在需要抽真空时，可将外罩壳移动至偏心位置，飞轮转子转动可带动叶片转动以在储水腔内形成密闭水环，由于外罩壳偏心设置，密闭水环内的空腔包括空间较大的吸气侧和空间较小的排气侧，利用气体体积在吸气侧和排气侧的变
化可将本体内的气体从与吸气侧相对吸气孔吸出，并将气体搬运至排气侧后从排气孔排入外界，完成自动抽真空，由此，本技术的储能飞轮可随着飞轮转子的转动实现自动抽真空，无需配备抽真空设备，降低了成本，同时避免了抽真空设备与储能飞轮的反复对接，提高了工作效率，另外，本技术的储能飞轮可实现在线抽真空，无需停机作业，进一步提高了储能飞轮的工作效率。
9.在一些实施例中，所述外罩壳的内底面上设有分水壳，所述储水腔包括位于所述分水壳内部的第一腔室和位于所述分水壳外侧的第二腔室，所述第二腔室与所述第一腔室可连通和断开，所述飞轮转子的下端位于所述第二腔室内。
10.在一些实施例中，所述外罩壳包括底板和外环板，所述外环板连接在所述底板的外周边缘，所述分水壳连接在所述底板的中心位置且所述分水壳的外周面与所述外环板的内周面之间间隔形成环形槽。
11.在一些实施例中，所述底板为环形板，所述分水壳连接在所述环形板的内周边缘，所述外罩壳还包括盖板，所述盖板可拆卸地连接在所述环形板的中心孔处，所述盖板与所述分水壳之间具有所述第一腔室。
12.在一些实施例中，所述外环板、所述底板和所述分水壳一体成型。
13.在一些实施例中，所述壳体内设有真空检测器和控制组件，所述真空检测器可检测所述壳体内的真空状态，所述控制组件可根据所述真空检测器的检测信息控制所述第一腔室和所述第二腔室的连通和断开；和/或所述控制组件可根据所述真空检测器的检测信息控制所述外罩壳在所述中心位置和所述偏心位置之间移动。
14.在一些实施例中，所述第一腔室内设有竖向设置的中心轴，所述分水壳的外壁上设有可连通所述第一腔室和所述第二腔室的通孔，所述控制组件包括驱动件和活动挡板，所述活动挡板套设在所述中心轴上并沿所述中心轴的径向延伸，所述驱动件可驱动所述活动挡板在打开位置和关闭位置之间转动，在所述关闭位置，所述活动挡板封闭所述通孔，在所述打开位置，所述活动挡板打开所述通孔。
15.在一些实施例中，所述中心轴和所述第一腔室的内壁之间设有固定挡板，所述固定挡板的顶面与所述第一腔室的顶壁贴合，所述固定挡板的底面与所述第一腔室的底壁贴合。
16.在一些实施例中，在所述中心轴的周向上，所述通孔紧邻所述固定挡板设置。
17.本发明实施例的储能设备包括上述实施例所述的可自动抽真空的储能飞轮。
18.本发明实施例的储能设备，通过采用上述储可自动抽真空的储能飞轮，可利用储能飞轮的自动抽真空功能，无需配备抽真空设备，成本低，且储能飞轮可实现在线抽真空，设备无需停机，作业效率高。
附图说明
19.图1是根据本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮的剖视图。
20.图2是根据本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮的结构示意图。
21.图3是根据本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮的外罩壳的结构示意图。
22.图4是根据本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮的外罩壳的背面结构示意图。
23.附图标记：壳体1，本体11，排气孔111，吸气孔112，外罩壳12，外环板121，底板122，分水壳123，中心轴125，活动挡板126，固定挡板127,飞轮转子2，叶片21，真空止回阀3。
具体实施方式
24.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。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。
25.如图1-图4所示，本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮包括壳体1和飞轮转子2。
26.具体地，如图1所示，壳体1包括本体11和外罩壳12，本体11具有向下开口的空腔，外罩壳12可活动地连接在本体11的底部外侧并罩设在开口处，且外罩壳12具有内壁呈环形的储水腔，本体11底壁上设有排气孔111和吸气孔112，吸气孔112的一端与空腔连通，另一端与储水腔连通，排气孔111的一端与储水腔连通，另一端连通外界，飞轮转子2设于空腔内且飞轮转子2的下端从开口伸入储水腔内，飞轮转子2的下端设有沿其周向间隔布置的叶片21，外罩壳12相对壳体1在中心位置和偏心位置之间可活动，在中心位置，飞轮转子2的中心轴125线与储水腔的中心轴125线共线，在偏心位置，飞轮转子2的中心轴125线与储水腔的中心轴125线在水平方向上间隔开，且在偏心位置，在飞轮转子2的径向上，飞轮转子2的外周面与储水腔的内周面之间距离较小的一侧为排气侧，飞轮转子2的外周面与储水腔的内周面之间距离较大的一侧为吸气侧，排气孔111与排气侧相对并连通，吸气孔112与吸气侧相对并连通。
27.可以理解的是，本技术的储能飞轮需要抽真空时，可以控制外罩壳12至偏心位置，则随着飞轮转子2的转动，叶轮可将水抛向四周从而形成封闭的水环，由于外罩壳12与飞轮转子2不同心，吸气侧的空间较大，排气侧的空间较小，多个叶轮间隔形成多个小腔，以单个小腔从排气侧开始旋转一周为例，在旋转前180
゜
时，小腔的容积逐渐增大，小腔内的气压逐渐减小，当小腔与吸气孔112相通时，空腔内的气体可从吸气孔112排入小腔内，而当叶轮旋转后180
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时，小腔的容积逐渐减小，气体被压缩，气压升高，当小腔与排气孔111相通时，小腔内的气体可从排气孔111排入外界，从而完成对空腔的抽真空作业。
28.另外，本技术中储水腔内的水不仅可以与叶轮配合抽真空，自身还可以作为冷却水对飞轮转子2进行散热，从而一定程度上解决真空环境散热困难的问题。
29.另外，本技术的外罩壳12可在中心位置和偏心位置之间移动，由此，在不需要抽真空时，可将外罩壳12移动至中心位置，操作灵活方便。
30.本发明实施例的可自动抽真空的储能飞轮，壳体1包括本体11和外罩壳12，外罩壳12设于本体11底壁外侧且具有储水腔，飞轮转子2设于本体11内且其下端伸入储水腔内，飞轮转子2的下端设有多个沿其周向间隔布置的叶片21，在需要抽真空时，可将外罩壳12移动至偏心位置，飞轮转子2转动可带动叶片21转动以在储水腔内形成密闭水环，由于外罩壳12偏心设置，密闭水环内的空腔包括空间较大的吸气侧和空间较小的排气侧，利用气体体积在吸气侧和排气侧的变化可将本体11内的气体从与吸气侧相对吸气孔112吸出，并将气体搬运至排气侧后从排气孔111排入外界，完成自动抽真空，由此，本技术的储能飞轮可随着飞轮转子2的转动实现自动抽真空，无需配备抽真空设备，降低了成本，同时避免了抽真空
设备与储能飞轮的反复对接，提高了工作效率，另外，本技术的储能飞轮可实现在线抽真空，无需停机作业，进一步提高了储能飞轮的工作效率。
31.优选地，如图3和图4所示，外罩壳12的内底面上设有分水壳123，储水腔包括位于分水壳123内部的第一腔室和位于分水壳123外侧的第二腔室，第二腔室与第一腔室可连通和断开，飞轮转子2的下端位于第二腔室内。
32.由此，本技术的储能飞轮在不需要抽真空时，可将第一腔室与第二腔室连通，从而使第二腔室内的液体流入第一腔室内，进而使液体不再与叶轮配合参与抽真空。可以理解的是，叶轮对液体的拨动需要消耗部分能量，则在不需要抽真空时，将第二腔室内的水引入第一腔室，可以消除该部分能耗。需要说明的是，在不需要抽真空时，第二腔室内的水可以完全流入第一腔室内，也可以部分流入第一腔室内，只需要保证第二腔室内的液面低于叶片21即可。
33.进一步地，如图3所示，外罩壳12包括底板122和外环板121，外环板121连接在底板122的外周边缘，分水壳123连接在底板122的中心位置且分水壳123的外周面与外环板121的内周面之间间隔形成环形槽。
34.优选地，底板122为环形板，分水壳123连接在环形板的内周边缘，外罩壳12还包括盖板，盖板可拆卸地连接在环形板的中心孔处，盖板与分水壳123之间具有第一腔室。
35.优选地，外环板121、底板122和分水壳123一体成型。
36.在一些实施例中，壳体1内设有真空检测器和控制组件，真空检测器可检测壳体1内的真空状态，控制组件可根据真空检测器的检测信息控制第一腔室和第二腔室的连通和断开。换言之，控制组件和真空检测器组合控制可实现抽真空和非抽真空的自动切换，无需人工参与。
37.进一步地，控制组件可根据真空检测器的检测信息控制外罩壳12在中心位置和偏心位置之间移动。具体地，真空检测器给出的检测信息为需要抽真空时，控制组件可控制外罩壳12移动至偏心位置，而当真空检测器给出的检测信息为不需要抽真空时，控制组件可控制外罩壳12移动至偏心位置。
38.在一些实施例中，如图2和图4所示，第一腔室内设有竖向设置的中心轴125，分水壳123的外壁上设有可连通第一腔室和第二腔室的通孔，控制组件包括驱动件和活动挡板126，活动挡板126套设在中心轴125上，驱动件可驱动活动挡板126在打开位置和关闭位置之间转动，在关闭位置，活动挡板126封闭通孔，在打开位置，活动挡板126打开通孔。
39.具体地，如图2和图4所示，活动挡板126套设在中心轴125上并沿中心轴125的径向延伸，活动挡板126的自由端与储水腔的内周面相对，在关闭位置时，活动挡板126的自由端可堵塞通孔，而活动挡板126绕中心轴125转动可避开通孔实现第一腔室和第二腔室的连通。
40.进一步地，如图4所示，中心轴125和第一腔室的内壁之间设有固定挡板127，固定挡板127的顶面与第一腔室的顶壁连接，所述固定挡板127的底面与所述第一腔室的底壁连接。由此，当不需要抽真空时，可利用驱动件驱动活动挡板126转动以打开通孔，且活动挡板126转动完成后，通孔位于活动挡板126和固定挡板127之间，待需要抽真空时，活动挡板126可往回转动，则随着活动挡板126的转动活动挡板126与固定挡板127之间的空间被压缩，液体受挤压可从通孔回流至第二腔室。由此，利用活动挡板126和固定挡板127之间的空间变
化，可实现液态在第一腔室和第二腔室之间的往复流动，进而使储能飞轮可在抽真空状态和非抽真空状态之间自由切换。优选地，活动挡板126与固定挡板127等高。
41.优选地，在中心轴125的周向上，通孔紧邻固定挡板127设置。由此，活动挡板126在极限位置可以与固定挡板127紧贴，从而可以在切换至抽真空状态时将液体完全排入第一腔室。
42.优选地，如图1所示，排气孔111与外界连通的端部设有真空止回阀3，以避免外界空气逆流至储水腔内。
43.本发明实施例的储能设备包括上述实施例的可自动抽真空的储能飞轮。
44.本发明实施例的储能设备，通过采用上述可自动抽真空的储能飞轮，可利用储能飞轮的自动抽真空功能，无需配备抽真空设备，成本低，且储能飞轮可实现在线抽真空，设备无需停机，作业效率高。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.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。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征
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上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、
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示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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不必须针对的是相同的实施例或示例。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。
50.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。