【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于重力储能，具体涉及一种重力储能防坠缓冲系统。
技术介绍
1、当前的重力储能技术主要分为塔式重力储能系统、山体式重力储能系统、基于矿井的重力储能系统等。其中塔式重力储能系统是目前发展最为迅速的重力储能技术，在全世界范围内已建成多个塔式重力储能项目，装机容量为5mwh～100mwh。
2、针对重力储能的安全保护系统，借鉴旋转设备成熟的已有设计，目前已研究了诸如超速自动刹车、多重牵引、机械自锁等保护设计和保护装置，使重力储能系统在运行过程中的安全性得到了较大范围的安全保护。
3、重力储能系统在运行过程中，最危险的事故状态是当所有的牵引、吊装钢丝绳全部拉断，且减速、刹车系统全部失灵，重物块发生自由坠落的情况。如果发生此类事故，由于重物块质量高、重力势能巨大，自由坠落将直接导致设备重大损坏，甚至引发地质灾害。
4、然而，针对此种事故运行工况，目前暂未出现行之有效的解决方案，因此阻碍了塔式重力储能技术的推广和应用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种重力储能防坠缓冲系统，实现了重力储能重物块在其他所有安全保护装置全部失效、出现自由坠落情况时对重力储能系统、人员等进行保护，提高了系统绝对安全性，并同时实现了事故状态下的部分重力释能能量回收。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种重力储能防坠缓冲系统，包括防坠缓冲气缸系统、制气储气系统和重物块；
4、防坠缓冲气缸系统，用
5、制气储气系统，用于在重物块从高处异常坠落、防坠缓冲气缸系统动作且压力超过pn时，将压缩空气进行存储；在防坠缓冲气缸系统的活塞体复位过程中，为防坠缓冲气缸系统提供高压驱动空气；
6、重物块，其质量为0.3吨以上。
7、本专利技术进一步的改进在于，防坠缓冲气缸系统包括：气缸体、活塞体、活塞环、牵引绳、弹簧、活塞体卡扣件、弹性承托组件、气缸体泄压口和气缸体泄压阀；
8、气缸体安装在地基上，活塞环安装在活塞体的卡槽中，活塞体与活塞组装后安装至气缸体内；活塞体凹槽面内设置连接装置，通过牵引绳将活塞体连接至弹簧，并最终连接至气缸底部；气缸体底部设置有凸台，弹性承托组件顶部平面为圆环形状，底部置于气缸体底部凸台上，顶部和底部之间设置有弹性装置；气缸体底部位置设置稳压排气口和泄压口；气缸体顶部沿圆周方向设置凹槽，通过在凹槽设置销塞安装活塞体卡扣件，在非坠落状态下，活塞体卡扣件将气缸体与活塞体连接，并承托活塞体的重力和弹簧的拉力；气缸体泄压口上安装气缸体泄压阀，并连接至大气。
9、本专利技术进一步的改进在于，气缸体顶部沿圆周方向设置的凹槽及活塞体卡扣件数量为3～8个，气缸体泄压口与气缸体泄压阀沿圆周方向设置数量不小于2套。
10、本专利技术进一步的改进在于，活塞环设置数量不小于2道。
11、本专利技术进一步的改进在于，牵引绳为钢丝绳，其允许拉力f1不小于弹簧额定工作拉力f0的1.5倍。
12、本专利技术进一步的改进在于，弹簧为短行程、大拉力弹簧，设计额定收缩能量为q；活塞体卡扣件包括上弧面、下弧面及活塞承托面，其中，上弧面活塞脱扣点为b点，b点与活塞体顶面距离为h4；q值与h4的设计，应满足重物块从最高坠落速度接触到活塞体顶面时，活塞体与重物块速度相同。
13、本专利技术进一步的改进在于，气缸体泄压阀包括：气缸体泄压阀阀芯、气缸体泄压阀阀芯复位弹簧、气缸体泄压阀排气口、气缸体泄压阀阀芯限位装置和气缸体泄压阀阀芯提升臂；
14、气缸体泄压阀阀芯安装在气缸体泄压口的气缸内壁侧，在气缸体泄压阀阀芯限位装置的作用下，气缸体泄压阀阀芯的轴心线与气缸体泄压口始终保持同心；气缸体泄压阀阀芯复位弹簧一端固定于气缸壁，另一端固定于气缸体泄压阀阀芯气缸外壁侧，气缸体泄压阀阀芯气缸内壁侧通过与旋转轴心固定在气缸内壁的气缸体泄压阀阀芯提升臂相连；气缸体泄压口靠近气缸体外壁侧设置气缸体泄压阀排气口；
15、在防坠缓冲系统未动作情况下，弹簧通过预紧力将阀芯固定在气缸内壁，气缸体泄压口处于关闭状态，当防坠缓冲系统被触发工作后，活塞体运动至气缸体泄压阀阀芯提升臂的c点时，活塞体将开始驱动气缸体泄压阀阀芯提升臂提升气缸体泄压阀阀芯打开，气缸体开始对大气进行排气。
16、本专利技术进一步的改进在于，制气储气系统包括：高压储气罐、电动机、空气压缩机、气缸稳压减压阀、气缸稳压逆止阀、气缸充压逆止阀、气缸充压隔离控制阀组和高压储气罐安全阀；
17、气缸体稳压排气口通过三通管路分别与气缸稳压逆止阀、气缸稳压减压阀及气缸充压逆止阀、气缸充压隔离控制阀组两路管道相连，并最终连接至高压储气罐；电动机驱动空气压缩机，空气压缩机出口分别与高压储气罐充压隔离控制阀组及高压储气罐充压逆止阀连接，并最终连接至高压储气罐；高压储气罐顶部设置超压安全阀。
18、本专利技术进一步的改进在于，重物块底部截面为圆形，其下部圆柱体长度h1大于气缸体顶部平面与底部凸台平面距离h3；重物块上部非防坠缓冲工作段四周设置导轮与重力储能支撑建筑的导轨相互约束，确保重物块在下坠过程中姿态保持不变。
19、本专利技术进一步的改进在于，工作状态分为伺服状态、防坠缓冲系统触发过程和活塞体复位过程，不同状态和过程的运行状态为：
20、a.伺服状态下，重物块在工作过程中不进入气缸体中，活塞体重力承托面与活塞体卡扣件的活塞承托面重合，活塞体卡扣件处于自锁状态；气缸充压隔离控制阀组、高压储气罐充压隔离控制阀组和气缸体泄压阀处于关闭状态；电动机和空气压缩机处于停运状态；弹簧处于拉伸状态；弹性承托组件处于自由状态；
21、b.防坠缓冲系统触发过程分为6个阶段，分别为：
22、第一阶段：重物块在坠落过程中加速，其底部进入气缸体内部后，首先撞击气缸体上部沿圆周设置的活塞体卡扣件的上弧面，当接触点滑行至上弧面b点时，活塞体脱扣，并在重力及弹簧的作用下开始向下加速、压缩气缸内空气，气缸充压隔离控制阀组处于关闭状态，如果气缸充压隔离控制阀组严密性不足，气缸充压逆止阀在此阶段动作，确保压缩空气不会通过气缸充压隔离控制阀组所在管路进入高压储气罐；在此过程中，重物块继续向下加速，在活塞体向下运行距离l后，弹簧收缩结束，同时重物块底面与活塞体上表面接触，连为一体向；
23、第二阶段：重物块与活塞体连为一体后，一齐向下继续压缩空气，压缩空气通过活塞体向重物块施加垂直向上作用力，气缸体内空气压力不断升高，直至达到pn；在此阶段，重物块与活塞体处于变减速度过程，即其净受力方向垂直向上，并持续增大；
24、第三阶段：气缸体内空气压力升高至pn后，气缸稳压减压阀开启，压缩空气将通过排本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，包括防坠缓冲气缸系统、制气储气系统和重物块(16)；
2.根据权利要求1所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，防坠缓冲气缸系统包括：气缸体(1)、活塞体(2)、活塞环(3)、牵引绳(4)、弹簧(5)、活塞体卡扣件(6)、弹性承托组件(7)、气缸体泄压口(20)和气缸体泄压阀(21)；
3.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，气缸体(1)顶部沿圆周方向设置的凹槽及活塞体卡扣件(6)数量为3～8个，气缸体泄压口(20)与气缸体泄压阀(21)沿圆周方向设置数量不小于2套。
4.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，活塞环(3)设置数量不小于2道。
5.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，牵引绳(4)为钢丝绳，其允许拉力F1不小于弹簧(5)额定工作拉力F0的1.5倍。
6.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，弹簧(5)为短行程、大拉力弹簧，设计额定收缩能量为Q；活塞体卡扣件(6)包括上弧面、下弧面
7.根据权利要求6所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，气缸体泄压阀(21)包括：气缸体泄压阀阀芯(22)、气缸体泄压阀阀芯复位弹簧(23)、气缸体泄压阀排气口(24)、气缸体泄压阀阀芯限位装置(25)和气缸体泄压阀阀芯提升臂(26)；
8.根据权利要求7所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，制气储气系统包括：高压储气罐(8)、电动机(9)、空气压缩机(10)、气缸稳压减压阀(11)、气缸稳压逆止阀(12)、气缸充压逆止阀(13)、气缸充压隔离控制阀组(14)和高压储气罐安全阀(15)；
9.根据权利要求8所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，重物块(16)底部截面为圆形，其下部圆柱体长度H1大于气缸体(1)顶部平面与底部凸台平面距离H3；重物块(16)上部非防坠缓冲工作段四周设置导轮与重力储能支撑建筑的导轨相互约束，确保重物块(16)在下坠过程中姿态保持不变。
10.根据权利要求9所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，工作状态分为伺服状态、防坠缓冲系统触发过程和活塞体复位过程，不同状态和过程的运行状态为：
...【技术特征摘要】
1.一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，包括防坠缓冲气缸系统、制气储气系统和重物块(16)；
2.根据权利要求1所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，防坠缓冲气缸系统包括：气缸体(1)、活塞体(2)、活塞环(3)、牵引绳(4)、弹簧(5)、活塞体卡扣件(6)、弹性承托组件(7)、气缸体泄压口(20)和气缸体泄压阀(21)；
3.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，气缸体(1)顶部沿圆周方向设置的凹槽及活塞体卡扣件(6)数量为3～8个，气缸体泄压口(20)与气缸体泄压阀(21)沿圆周方向设置数量不小于2套。
4.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，活塞环(3)设置数量不小于2道。
5.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，牵引绳(4)为钢丝绳，其允许拉力f1不小于弹簧(5)额定工作拉力f0的1.5倍。
6.根据权利要求2所述的一种重力储能防坠缓冲系统，其特征在于，弹簧(5)为短行程、大拉力弹簧，设计额定收缩能量为q；活塞体卡扣件(6)包括上弧面、下弧面及活塞承托面，其中，上弧面活塞脱扣点为b点，b点与活塞体(2)顶面距离为h4；q值与h4的设计，应...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛志恒，杨可，贾晨光，赵杰，郑少雄，王伟锋，张朋飞，孟勇，陈会勇，孙伟嘉，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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