[发明专利]具有用于减少气体渗透到真空腔室中的油脂通道的装置

说明书

一种飞轮装置，该飞轮装置包括：封壳；顶板，该顶板紧固至封壳，其中，顶板包括第一开口；以及盖，其中该盖具有顶侧和底侧，当被紧固到第一开口时在底侧与第一开口之间形成密封件，该底侧包括：O形环沟槽，O形环沟槽构造成保持O形环；油脂通道，该油脂通道与O形环沟槽同心；以及入口端口，该入口端口构造成能使油脂流入到油脂通道中。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月6日提交的美国临时申请第62/529,407号；以及于2018年6月25日提交的美国申请第16/017,115号的优先权权益。出于所有目的，所有上述内容通过引用整体并入本文。

背景

1.技术领域

本说明总体上涉及使用飞轮的能量存储。但是，本发明可以应用至期望使渗透到真空腔室的气体尽可能少的其它应用场合。

2.背景技术

许多能源、特别是诸如风力涡轮机以及太阳能面板的清洁能源产生的能量会暂时地与经受的负荷不匹配。在许多发达国家中，能量产生遵循经受的负荷，使得能量根据需要提供。在高负荷的情况下，诸如在热发电机上使用峰值发电机和旋转及非旋转储备(reserves)的技术允许发电机匹配较高的和可变的负荷。然而，尽管这种技术存在，但通常存在能量存储对于满足能量负荷很重要的情况。

现存的能量存储系统具有一种形式或另一种形式的缺点。在设计能量存储系统时，尺寸、价格、储存效率、效能和安全性都是关注的问题。通常，更小的尺寸、更低的价格、减少用于存储的输入能量和用于分配的提取能量的损失、减少连续运行的损失，以及安全处置都是能量存储系统的优选特征。

飞轮是一种将能量存储为旋转动能的能量存储系统。飞轮转子是一种配重的、旋转对称的质量块，在直接或间接地物理联接到电动机/交流发电机时旋转，电动机/交流发电机本身电气地联接到诸如背对背逆变器系统的转换器，构成AC-AC转换子系统。当接收了用于存储的电力时，转子被驱动增加飞轮的旋转速度。当提取电力时，飞轮转子驱动电动机/交流发电机。飞轮转子旋转得越快，其存储的能量就越多，但是旋转得越快，由于气动阻力而导致的旋转损失就越大。为了减少气动阻力，飞轮在排空的腔室(也称为真空腔室)中运行，该腔室被排空至相当于大气压的一小部分的工作压力。例如，在某些实施例中，工作压力范围是0.0001托至0.100托。(1ATM＝760托)。

弹性密封件(例如O形环)通常用于密封真空腔室上的凸缘。使用弹性体材料的一个缺点是，弹性体的气体渗透率高于金属密封件。在较小的凸缘上使用金属密封件非常普遍，但随着密封件的直径或总长度变大而变得更加困难和昂贵。这种密封件的另一个缺点是它们通常是一次性使用的。

通常施加(应用)油脂以改善弹性体密封件的密封特性，并有助于防止它们因氧化和硬化而劣化。通常，将油脂作为轻涂层围绕弹性体密封件施加，以提供补偿微观的表面光洁度缺陷的薄的层。这种油脂层相对于密封件横截面通常较薄，并且因此不会显著有助于减缓渗透。

使用不锈钢制造金属真空腔室有助于防止密封表面腐蚀。但是，与普通的钢合金相比，不锈钢相对昂贵。因此，期望有一种用于防止整个(横跨)密封表面腐蚀的技术，该技术允许将较便宜的钢用于真空腔室。

发明内容

本发明使用与O形环结合的油脂通道来改善两个相邻平面表面之间的密封。使用油脂通道可以减少气体(尤其是水蒸汽)的渗透，并且因此减少腐蚀。当两个平面中的至少一个是金属的并因此受到腐蚀时，通常使用本发明。但是，它也可以在其它情况下使用。

在某些实施例中，本发明用于改善飞轮装置中的相邻元件之间的密封件。通过减少气体通过密封件的渗透，可以改善密封件。具体地，在某些实施例中，本发明用于减少横跨密封件的气体渗透，该密封件(1)在顶板(盘)与真空盖之间，和/或(2)在顶板与封壳之间。