CN107407249B - 用于制造势能储存器密封件的密封幅材及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于制造势能储存器(100)的密封件(400)的密封幅材(200)，其中密封幅材(200)具有由相邻设置的钢索(240)或者一个或多个相邻设置的钢索(240)形成的节段所构成的支撑结构，并且其中钢索(240)所在平面的至少一些部分，或者平行其延伸的平面的至少一些部分构成流体密封面(241)或层，其中钢索(240)在密封幅材(200)的端部各固定至锚固件(220)以锚固密封幅材(200)，或者围绕锚固件(220)设置，并且其中在每两个锚固件(220)之间设置弹性元件(270)；以及将密封幅材(200)构成的密封件(400)安装在势能储存器(100)上的方法，势能储存器(100)具有液压缸(410)，其中设置有活塞(420)用于以活塞(420)势能的形式存储能量，其中活塞(420)相对于地表的位置可改变，具有泵(P)，借助泵(P)液压流体(430)可通过管线泵送到液压缸(410)中从而提升活塞(420)，并具有用于将活塞(420)下降时从液压缸(410)中挤出的液压流体(430)的流动能量转换成电能的发电机(G)，其中所述密封件(400)设置在液压缸(410)和活塞(420)之间。

Description

用于制造势能储存器密封件的密封幅材及其安装方法

背景技术

可再生能源的扩大使用，特别是能源生产取决于不可控的环境条件的许多光伏和风力电力站的构建，导致出现这种状况，在输出峰值功率的阶段，能量过剩甚至必须以负价格出售，反之，在电力站不能供给能源时，传统发电厂必须保持待命。因此，发展储能设备，特别是具有大储存容量的储能设备变得越来越重要。

这种储能器中的一种是势能储存器，其中多余的能量用来提高(大)质量块的势能。除了多年来公知的抽水蓄能电站(其中水被泵送到较高位置的水库中以存储势能)外，势能储存器是已知的，例如根据DE 10 2010 034 757 B4，其中通过经由一个或多个管线泵送液压流体，利用液压缸中的液压流体(例如水)使大质量块相对于地球表面被提升，使得质量块实际上构成了液压缸中运动的活塞，从而使能量作为被提升的活塞的势能而被存储。此时，特别地，质量块可由切割的岩石形成，所需的液压缸可由围绕切割的岩石的石块形成。

在能够实现活塞直径和提升高度为几百米的情况下，这种构造的主要优点在于这种设施非常高的存储容量，其远远超过传统的储能电站。

自然地，在这种势能储存器(下文中称作通用势能储存器)的情况下，在大质量块(例如岩石块)和液压缸(例如周围的岩石)之间设置密封件是必须的，以防止液压流体绕过管线系统而不受控制的泄漏。例如，在申请号为DE 10 2014 102 405.2的德国专利申请中，公开了建造这种密封件的一系列建议。

在实现通用势能储存器时，需要寻找手段和方法来安装密封件，由于通用势能储存器的尺寸和特殊要求，特别地，密封件必须由单个组件现场直接安装在势能储存器上。因此，本发明的目的在于提供一种用于制造通用势能储存器密封件的密封幅材，并提供将由这种密封幅材构成的密封件安装在通用势能储存器上的方法。

发明内容

所述目的藉由本发明的密封幅材及其安装方法来实现。

由于通用势能储存器的活塞直径和提升高度可达数百米，根据本发明，密封件在安装期间由密封幅材组装而成，也就是说，由包括对流体通道具有密封作用的至少一个组件的材料或复合材料的大致矩形条制成。

这里，条的最大伸展度界定了其长度，较小伸展方向界定了其宽度。条的厚度远远小于其宽度。密封幅材的端部位于较短一侧，其界定了宽度。例如，密封幅材的长度相当于通用势能储存器最大提升高度的约55％，通常宽度为3m，通常厚度为1cm。在本专利文件中，密封幅材的表面是指由密封幅材的长度边和宽度边划定的表面，反之，其余表面构成密封幅材的边缘。

根据本发明用于制造势能储存器密封件的密封幅材具有由相邻设置的钢索或一个或多个钢索相邻设置的节段所构成的支撑结构，优选地，其基本上平行于界定密封幅材长度的方向延伸。

此处，明确指出以下事实，“相互邻近”并不一定意味着“相互平行”或“直接邻近”，并且实际上，安装好的密封件的钢索沿关于提升方向轴线的径向延伸至少具有剖面分量是有利的，这带来的益处是，钢索相互之间的间隔在密封件面向活塞的一侧比面向液压缸内壁的一侧稍小。该剖面的实际关联性由以下事实得出，即，总的来说，待密封的是圆环形开口。

此外，对于根据本发明的密封幅材，钢索所在平面的至少一些部分，或者平行于其延伸的平面的至少一些部分构成流体密封面或流体密封层，使得至少在密封幅材需要密封的那些节段确保密封作用。这可通过例如在支撑结构上设置流体密封织物或者通过嵌入到合适的聚合物基质(例如橡胶)中的支撑结构来实现，特别地，橡胶可以在制造密封幅材的过程中以液态形式施加然后固化。下面还会详细介绍。

作为固化的流体密封材料层的附加或替代，钢索可通过织物相互连接，其中在后一种情况下，该织物必须是流体密封的。这可通过例如与织物带交织或者通过平面连接至与支撑结构的尺寸相匹配的织物件来实现。在这种情况下，织物应优选地至少具有对应于提升缸内径与活塞外径的比率的伸缩性。

这里，根据本发明，钢索在密封幅材的端部紧固至锚固件或者围绕锚固件设置。特别地，所述锚固件允许将密封幅材或者由这种密封幅材组装成的密封件稳固地锚固在活塞或者提升缸的壁上。

此外，根据本发明，在每两个锚固件之间设置有一个弹性元件。通过这种方法，密封幅材或者由这种密封幅材组装成的密封件的端部可齐平地设置在具有不同曲率半径的曲面上，具体来说是活塞的外表面和提升缸的内表面。弹性元件可以是例如由橡胶或硅酮制成的盘。所述盘的厚度应略微大于间隙宽度，即支撑结构的钢索的两个相邻和/或基本相互平行延伸的节段之间的距离。

为此，一方面，密封幅材的端部必须可通过压缩缩短和/或通过放松或伸展而延长，这可通过在锚固件之间设置弹性元件来实现。另一方面，原本平面的密封幅材必须匹配密封幅材或者由密封幅材组装成的密封件锚固其上的表面的曲率。这种变形也可通过弹性元件实现。

在本发明的优选实施例中，锚固件和弹性元件各具有开口，柔性夹紧装置通过该开口引导，使得两个锚固件之间的距离可通过压缩设置在其间的弹性元件减小，和/或通过扩张设置在其间的弹性元件而增加。夹紧装置因此直接集成到密封幅材中。

锚固件优选地形成为其中形成有钢索引导槽的金属板，其由两个相对侧之间的最小距离确定的厚度是所使用钢索的直径的两倍至五倍，优选地，是所述直径的两倍加上间隙宽度，即支撑结构中钢索的两个相邻节段之间的距离。锚固件的优选材料是高级钢或铝。

优选地，锚固件窄边的外轮廓在朝向密封幅材相对端的一侧上具有角部、凹部或突起，因为这可将锚固件稳固地锚固在提升缸的内壁或活塞的外壁上。为了容易实现这一点，锚固板的外轮廓可采用其上添加半圆形的矩形，半圆形在远离密封幅材相对端的一侧上添加。

为了以特别有效地方式使相邻的密封幅材相互连接以制造密封件，在本发明优选实施例中，密封幅材在其一个纵向侧上具有第一连接节段，其中流体密封层和/或密封带表面的织物相对较薄，在其另一个纵向侧上具有第二连接节段，其中至少流体密封层和/或织物在该表面向外伸出柔性支撑结构。这种设计的两个相邻密封幅材可通过在第一密封幅材的第一连接节段和第二密封幅材的第二连接节段之间或者在第二密封幅材的第一连接节段和第一密封幅材的第二连接节段之间产生接合重叠来简单地彼此连接，然后将这些连接节段以抗剪切力和抗压力的方式相互粘合和/或焊接。这里，连接节段的长度大约是5至10cm被证实是有利的。

这里，特别优选的，在本发明所述改进的实施例中，在第一连接节段中流体密封层和/或织物减少至钢索至少部分露出的程度，而在第二连接节段中流体密封层和/或织物的伸出节段具有所述钢索的插座。这样实现了特别有弹力的连接，此外产生了相互连接的密封幅材的精确对准。

此外，明确指出，由于第二连接节段中没有钢索，因此通常在优选实施例中也不设置锚固件。

在本发明的优选实施例中，至少这样形成流体密封面(这意味着，所述流体密封面不仅具有以下提及的组件，还具有其他组件，即不必只包括提及的组件)，相邻的钢索或钢索的节段至少在一侧通过织物相互连接，和/或支撑结构至少在一侧至少部分地要么涂覆有流体密封层要么充满固化流体密封材料。特别适合构成所述涂层或充满支撑结构的材料包括橡胶、硅胶、天然橡胶或弹性塑料。

需要注意的是，根据密封件的结构，密封幅材不必在其整个长度上具有密封作用，而是可以或者必须在某些情况下包含具有密封作用的密封节段以及流体渗透的层，具体示例见申请号为DE 10 2014 102 405.2的德国专利申请。

此外特别优选的，密封幅材在至少一侧上，特别是在安装状态下朝向活塞外壁的一侧上和/或在安装状态下朝向液压缸内壁的一侧上，具有防粘层，即使在高接触压力下，该层也可防止密封幅材粘合到活塞或液压缸的相应表面上。这样，即使势能储存器长期保持充电状态，特别是在完全放电和/或完全充电状态下，可确保密封件在再次改变充电状态时不会损坏，这是因为密封件由于防粘层很容易从表面上剥落。

本发明还涉及将由密封幅材组成的密封件安装在势能储存器上的方法，特别地将由密封幅材组成的、诸如申请号为DE 10 2014 102 405.2的德国专利申请中公开的滚动膜片密封件安装在势能储存器上的方法，该势能储存器具有液压缸，其中设置有以其势能形式储存能量的活塞，其中活塞相对于地表的位置可变；还具有泵，通过该泵液压流体可经由管线泵送到液压缸中，从而提升活塞；还具有发电机，其用于将活塞下降时从液压缸中挤出的液压流体的流动能量转换成电能，其中所述密封件设置在液压缸和活塞之间，该方法包括下列步骤：

a)设置密封幅材或者相互连接密封幅材的组，

b)在活塞上侧或者提升缸的上边缘设置起重机，

c)设置上锚固箱，

d)设置下锚固箱，

e)由起重机悬吊密封幅材或者相互连接密封幅材的组，

f)通过起重机定位密封幅材或者相互连接密封幅材的组，使得密封幅材或者密封件的自由悬挂端位于上锚固箱的高度上，

g)将密封幅材或者相互连接密封幅材的组相互连接从而产生密封件，

h)将密封幅材或者相互连接密封幅材的组或者密封件的自由悬挂端夹紧到上锚固箱中，

i)通过起重机将密封幅材或者相互连接密封幅材的组或者密封件进一步移动到活塞和液压缸之间的间隙中，使得密封幅材或者相互连接密封幅材的组或者密封件连接起重机的端部移动到大约下锚固箱的高度，

j)松开与起重机的连接，以及

k)将密封幅材或者相互连接密封幅材的组或者密封件位于下锚固箱高度的端部夹紧到下锚固箱中。

原则上首先必须注意的是，上述步骤不必按照上述顺序执行。特别是“准备步骤”a)到d)的顺序是可变的。原则上，锚固在下锚固箱中可在锚固在上锚固箱中之前和之后进行，密封幅材或者相互连接密封幅材的组的连接可在由起重机悬吊时进行，单侧悬吊或者两侧悬吊时进行。锚固在上和下锚固箱中的执行顺序还会影响这些步骤的具体配置，其中起重机与密封幅材，相互连接密封幅材的组或者密封件一起移动。

由于下列原因，在本发明中提及密封幅材、相互连接的密封幅材和密封件的替代方案：首先需要注意的是，由于制造原因，目前密封幅材的宽度限制为若干米。虽然当前输送完整的密封件至势能储存器并进行安装不太可行，因此模块化安装(其中至少一些密封幅材首先在势能储存器上相互连接)似乎是不可避免的，处理已相互连接的多个密封幅材似乎是可行的，其优点在于，可以减少现场连接的数量，并且可以将密封幅材的生产场所转移到更有利的工作环境中。因此，不仅使用术语“密封幅材”还使用术语“相互连接密封幅材的组”。换句话说，在本专利上下文中，术语“密封幅材”不仅指单个的密封幅材，还指多个相互连接密封幅材的组，甚至还可指由这种密封幅材组成的密封件。

在此过程中，组成密封件的模块，即密封幅材或相互连接密封幅材的组必须相互连接。然后形成密封件。然而，在连接完成后，相互连接的密封幅材的节段，特别是其锚固件，仍可相对于彼此移动。

根据建立连接的时间，在随后的定位步骤中，密封幅材，相互连接密封幅材的组或者整个密封件在起重机的帮助下工作，使用起重机通过设置在密封幅材上的锚固件在指定的锚固箱中进行锚固是可行的，在锚固过程中，在本发明中允许这些替代方案。

上锚固箱是指在安装密封件时，也就是说在势能储存器放电时比下锚固箱距离提升缸的底部的距离更远的锚固箱。通常，在大多数情况下基本柱状对称的势能储存器的几何形状，特别是其提升轴还在所述类型的势能储存器的上下文中定义了术语“向外”，“向内”，“向上”和“向下”。“向上”对应于活塞在势能储存器存储能量过程中的运动方向；“向下”对应于活塞在势能储存器释放能量过程中的运动方向。“向外”是指径向远离提升轴，“向内”是指径向朝向提升轴。

然而，以规定的次序执行步骤e)至k)具有众多优点，因此是优选的。在滚动膜片密封件的情况下，密封件以及密封带或相互连接密封带的组的长度略微超过提升高度的一半，通过步骤f)的定位可实现光滑的活塞表面在密封带或者密封带组相互连接时可用作基部或支座，此外，连接在活塞的上部区域中进行并且更容易获得，如有需要可在活塞上部区域周围产生额外的工作空间。

此外，由于首先执行悬吊到在上锚固箱，因此锚固件在夹紧到上锚固箱时以基本未负载的状态是可行的，这有利于其操作。如果夹紧在上锚固箱中的密封幅材进一步下降，那么在结束状态，其基本由锚固件和上锚固箱之间的连接固定，并可释放与起重机之间的连接，使得夹紧到下锚固箱中也可在密封幅材的锚固件上进行，而锚固件基本没有载荷。

然而，这个优点是有代价的，即密封幅材，相互连接密封幅材的组或者密封件在提升缸壁和活塞之间下降的过程中必须“翻转”一次，使得原先向外指向的一侧在组装完毕后向内指向。如果由于几何原因这是不可行的，这个问题的优选解决方案是，与起重机的连接不是通过与锚固件接合的夹具实现，而是通过设置在密封带上的保持装置来实现，例如用于啮合起重机吊钩的吊环。因此，密封带在锚固件在密封带两端向下自由悬吊的状态下下降到间隙中，也就是说指向势能储存器的底部。一旦到达上锚固箱的区域，则可以进行锚固件的紧固。在进一步降低起重机吊钩后进行下锚固箱的锚固。

本方法的一种优选实施例中，在步骤b)准备起重机，起重机为每个密封幅材或者每组相互连接的密封幅材至少具有一个绞盘，其中特别地，绞盘可彼此独立地以圆弧移动。这有利于在执行或准备连接时密封幅材或者相互连接的密封幅材相对于彼此的定位。

此外，起重机的这种可移动性可用来使建立连接的工具仅设置在液压缸的一个位置上，因为要产生的接缝可通过旋转移动到工具的位置处。特别有利的，液压缸和活塞之间的间隙必须局部加宽以允许使用这种工具。

特别有利的，在步骤c)提供上锚固箱，在步骤e)提供下锚固箱是这样实现的，通过在活塞外壁或液压缸内壁中以环形方式形成凹槽或凹部，并在其中设置型材，优选钢型材，该型材局部匹配锚固件窄边的外轮廓，并通过在凹部或型材(优选钢型材)中设置有用于将锚固件固定在锚固箱中的固定装置。

本发明的一种优选改进中，在步骤e)，通过圆弧形安装横梁来进行悬吊在起重机上，密封幅材或相互连接密封幅材的组紧固至该安装横梁。这样，由于密封幅材已接近其必须夹紧到锚固箱中的形状，使该过程变得更容易。由安装横梁的圆弧界定的半径应介于活塞半径和液压缸内部空间的半径之间，并且可通过这些半径的平均值来预先规定。这里，特别优选的，安装横梁可相互连接，使得在安装横梁之间建立重叠，这种重叠对应于在相邻密封幅材或相互连接密封幅材的组之间建立连接时所期望的重叠。这可极大方便其对准。

特别优选的，在步骤e)悬吊在起重机上使用可机械打开的夹具执行，该夹具接合到密封幅材或者相互连接密封幅材的组的锚固件。这可在锚固件设置在间隙中的同时通过所述机械促动来容易地释放锚固件。为此，可使用用于夹紧锚固件的相同操纵器和/或杆装置。

为了极大简化锚固件在上或下锚固箱中的夹紧，在步骤h)和k)的夹紧之前，使用设置在密封幅材上的夹紧装置以使夹紧的密封幅材的端部宽度匹配提升缸的内径和/或活塞的外径，或者更准确地来说，匹配由上述半径所预先指定的圆弧长度。

根据本方法的一种特别优选的实施例，在执行步骤k)之前，活塞的外壁和/或密封幅材，密封幅材组或密封件面向所述外壁的一侧喷涂润滑剂，其降低了活塞外壁和势能储存器放电状态下构成密封幅材、密封幅材组或密封件面向活塞一侧的材料之间的粘附力。

在密封件安装完成后，由于势能储存器填充操作所用的流体，在活塞还没有开始提升的阶段中，密封件的大部分压靠活塞的外壁，直至压力足以提升活塞为止。通过事先喷涂润滑剂，可防止密封件粘附到活塞表面，然后可防止活塞在开始运动时受损甚至毁坏。通常，在势能储存器运行过程中在势能储存器移动过程中连续或周期性地喷涂润滑剂是有利的，以确保密封件尽可能长的使用寿命。然而，在开始运行阶段压力增加的过程中损坏的风险最大，因为活塞运动没有伴随密封件的长度变化。

此外，在下锚固箱下方的区域中设置多件式环形软管被证实是有利的，特别是由重叠的软管件的圆环形节段组成的环形软管。理想的，构成环形软管的软管的内径应对应于活塞外壁和提升缸内壁之间的间隙的平均宽度。在这种设置前后(优选是之后)，环形软管或者多件式环形软管的节段中填充液体，其密度要小于势能储存器操作所使用的流体的密度。因此，环形软管漂浮在操作所使用的流体上，并在浮力作用下压靠密封件向上拱起的“转折点”，密封件在转折点改变其剖面方向。

这种匹配间隙宽度的环形软管用作有效的辅助密封件，在密封件损坏的情况下，辅助密封件可防止活塞不受控制的回退到活塞在势能储存器完全放电时所处的位置上。在转折点上出现的泄漏直接由所述环形软管密封。在与活塞外壁或者液压缸内壁接触的密封件的其中一个侧面节段中发生的泄漏，也不会导致液体的快速流失，因为通过与间隙宽度匹配的环形软管的内径可稳定转折点的形状，因此液体只能通过狭窄的间隙溢出。

特别优选的方法是，活塞半径在活塞顶部和上锚固箱之间的部分缩小。这不仅增加了用于安装密封幅材、密封幅材组或密封件，特别是用于连接密封幅材或密封幅材组的可用空间，而且在检查和维护工作情况下更容易接近密封件。

如果本方法的步骤h)至k)按照规定的顺序进行，那么所述密封幅材装有压载装置可极大便利步骤i)中对密封幅材或者密封幅材装置或密封件的“翻转”。这里使用液压流体，尤其是水是特别合适的。

附图说明

下面根据示出示范实施例的附图来更详细地说明本发明。其中：

图1：势能储存器的示意结构图，

图2a：根据本发明的方法的步骤e)的示意图，

图2b：示出可用于步骤e)中处于第一位置的夹具，

图2c：示出图2b中处于第二位置的夹具，

图2d：根据本发明的方法的步骤f)的一个方面，

图2e：根据本发明的方法的步骤g)的一个方面，

图2f：根据本发明的方法的步骤h)的一个方面，

图2g：根据本发明的方法的步骤i)的快照，

图2h：根据本发明的方法的步骤j)的一个方面，

图3a：根据步骤b)提供的起重机的示例性局部平面视图，

图3b：图3a中的起重机的第二视图，其具有悬浮的密封幅材，

图3c：图3a中的起重机的第三视图，其具有两个悬浮的密封幅材，

图4a：滚动膜片密封件在势能储存器充满液压流体完全放电时所处位置的示意图，

图4b：图4a中的密封装置在势能储存器半充电时所处位置的示意图，

图4c：图4a中的密封装置在势能储存器完全充电时所处位置的示意图，

图5a：根据本发明的密封幅材的支撑结构，

图5b：位于密封幅材端部的连接节段的第一特别优选形式的放大图，

图5c：使用根据图5b的连接节段在一个密封幅材的第一连接节段与另一个密封幅材的第二连接节段之间建立连接的示意图，

图5d：根据本发明的密封幅材的端部节段的结构图，

图5e：示出锚固件及弹性元件，

图5f：示出带钢索锚固装置的端板，

图5g：示出不带钢索锚固装置带弹性轴承的端板，

图5h：位于密封幅材端部的连接节段的第二特别优选形式的放大图，

图5i：使用根据图5h的连接节段在一个密封幅材的第一连接节段与另一个密封幅材的第二连接节段之间建立连接的示意图，

图6a：示出锚固箱的第一实施例，

图6b：示出锚固箱的第二实施例，

图7a：带辅助密封件的密封件的转折点的放大截面图，

图7b：模块化结构的辅助密封件沿周向切割的示意图，

图7c：示出辅助密封件的安装框架，

图8a：密封件的端部节段在液压流体完全充满间隙前可选择的设计，以及

图8b：示出液压流体完全充满间隙时图8a中的密封件的端部节段。

在涉及本发明相同实施例的附图中，使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1所示是具有液压缸410和活塞420以及安装在锚固箱600，650中的密封件400的势能储存器100的第一实施例的截面示意图。轴承座411设置在液压缸410的底部。当活塞420下降处于图1中由实线表示的势能储存器400完全放电状态时，轴承座411嵌入到活塞420底部的相应开口421中。

通过这种对接确保活塞420在液压缸410中始终保持相同的取向，并且当轴承座关于活塞420的纵轴没有旋转对称时，避免活塞420在液压缸410中旋转。

图1还以概要形式示出输送、供给和涡轮轴440，其平行于势能储存器100的活塞420的提升方向延伸，以及通向液压缸410底部的供给管线441，液压流体430通过供给管线441可流入和流出液压缸410的内部空间。在势能储存器100的构建阶段，当泵出液压流体430时，通过输送、供给和涡轮轴440和供给管线441可进入液压缸410底部区域的内部空间中。

此外，在图1中，泵P，涡轮机T，发电机G和阀V或闸V示为设置在供给管线441中，尽管也可设置在其他位置，它们在势能储存器100的充电状态改变时打开，在其他情况下保持关闭以保持液压流体430的规定填充水平。同样示出了液压流体430的储罐431。

在图1所示的势能储存器100中，液压缸410的上缘以环形混凝土环450的形式。

同样地可由图1看出，在势能储存器100的活塞420的上部区域中设置有罐461，其划分为在图1的截面图中不可见的部分、用于修整液压缸410。

最后，图1还示出升降井道460，其从液压缸410的上侧出发引入到所述液压缸中并提供上部和下部环形槽或凹槽470、480的入口，这些槽通过液压缸410内壁中的凹部形成，并且优选地足够高以允许站立工作。这些槽略低于夹紧密封件400以锚固在锚固箱600、650中的位置，并构成工作平台以执行所述夹紧工作。

可选地，用于支撑辊的支架设置在下部槽480的下方。

环形软管700(其结构将在下面基于图7a至7c更详细地描述)用密度低于操作势能储存器100所使用的液压流体430的流体701填充，使得其在势能储存器工作期间漂浮在液压流体上，并在浮力作用下抵靠密封件200的转折点702，以使所述环形软管700起到辅助密封的作用。

最后，图1还用虚线示出活塞420在势能储存器100充电时的位置。

图2a是密封幅材200悬吊在起重机300上的示意图，其在本例中，即根据本发明的方法的步骤e)中以卷起的形式设置。这里，密封幅材200的一端201通过夹具250(其优选结构示于图2b和2c中)连接至圆弧形横梁210，圆弧形横梁210通过支撑吊具212由起重机300提升。还可看出，在密封幅材200的边缘有第一连接节段204和第二连接节段205，其可设计成例如图5c所示的。通过所述连接节段204、205，可将多个密封幅材200结合在一起以形成相互连接的密封幅材组，并最终形成完整的密封件400。

如图2b和2c所示，夹具250具有带工作节段251a和致动节段251b的第一支脚251，并具有带工作节段252a和致动节段252b的第二支脚252，这些支脚通过旋转轴253(其位置界定了工作节段251a、252a和致动节段251b、252b之间的边界)彼此连接。工作节段251a、252a的形状匹配锚固件220的形状以接合在所述锚固件周围。这里，作用于致动节段251b、252b之间的压缩弹簧256将工作节段251a、252a压在一起。

设置有支撑托架254，其同样设置成可关于旋转轴253旋转，夹具250支撑或紧固在支撑托架254上。所述支撑托架254的特征在于，其具有第一部分254a和第二部分254b，并可关于平行于旋转轴253延伸的第二旋转轴255旋转。以这种方式，夹具250可以不同取向夹住锚固件220。

图2d示出根据本发明方法的步骤f)的定位过程的一个方面，即两个密封幅材200、200'的定位，如上所述其通过夹具250、250'紧固至横梁210、210'。为了方便定位密封幅材200、200'，横梁210、210'具有定位节段211、211'，其可彼此重叠的连接，其中重叠部分对应于密封幅材200、200'的连接节段205、204'的重叠部分，这再次在图2d下半部分中从另一个角度示出。这样相对于彼此定位的密封幅材200、200'可下降到液压缸410和活塞420之间的间隙中，直至没有设置横梁210、210'的第二端部大致在上锚固箱的高度为止。在密封幅材200、200'相对于彼此定位之后且在下降之前的状况再次如图3b所示。

图2e示意地示出实现密封幅材200、200'相互连接的一种方法。在液压缸410边缘区域的至少一个位置处，设有沿导轨354延伸的胶合滑架350。通过第一辊351，胶合滑架350打开连接节段205、204'之间的接头并向该接头涂胶，以便在第二辊352的压力作用下胶合。或者，也可焊接连接节段205、204'。此过程发生的优选位置再次在图3c中示出，从中可特别清楚地看出，在所述位置处，活塞420的光滑表面可用作连接过程的基础，如果活塞420的半径在其上部区域减小，胶合床340设置在光滑表面上。

在粘合接头之后，起重机300可进一步在承载其的环形导轨系统310上移动，以将待粘合的接头输送至胶合滑架350。

如图2f所示，由密封幅材200结合在一起构成的密封件400大致在上锚固箱650的高度悬吊在活塞420和液压缸410之间的间隙中。现在，将锚固件220夹紧到锚固箱650中，其中优选地，通过促动密封幅材200的夹紧装置提前使得密封件的圆周匹配液压缸410的内圆周。这可从上部槽或上部凹槽470上进行，其中可使用合适的工具，例如支撑在上部槽上和支撑在活塞420的壁上的杆系统。该过程的结果是，密封件400的一端挂在起重机300的起重机吊钩317上，另一端锚固在上锚固箱650上。

然后，把密封件400翻过来。为此，要进一步降低密封件400悬吊在起重机300的起重机吊钩317上的一端。图2g示出该过程的快照，该过程对应于根据本发明方法的步骤i)。为了确保在狭窄的间隙中进行翻转，可在密封件的弯曲区域中加载液压流体430作为压载物。

最后，密封件400必须解除悬吊，并锚固在下锚固箱600中，如图2h示意示出的。解除悬吊可在合适工具(例如设置在活塞120外壁上的杆系统)的帮助下通过由底部槽480促动夹具250的致动节段251b、252b进行。然后，通过合适的工具将锚固件220夹紧到下锚固箱600中，为此也可使用杆系统。

图3a示出根据步骤b)提供、安装在活塞420上的起重机300的示例性局部平面图。起重机300具有带内轨道311和外轨道312的环形导轨系统310。在该导轨系统上，引导有多个悬臂313，从图3b和3c可看出，多个悬臂313可借助从动辊314、315彼此独立地移动。每个悬臂313承载有绞盘319，借助其可卷起和展开承载钢索316。在承载钢索316上设置有其中一个起重机吊钩317，通过该起重机吊钩317导向辊318可升起和下降。

图4a以截面示出由设计为滚动膜片的密封件400组成的密封装置。在密封件400密封液压缸410的内壁403和活塞420面向所述内壁的外壁404之间间隙宽度为b的间隙401的情况下，密封节段由整个密封件400构成。换句话说，密封件400在其整个长度上(其长度由密封件400端部的最大距离界定)借助施加在支撑结构(例如，由钢索构成)上的流体密封层密封液压流体430的通道。密封件400的长度应超过势能储存器最大提升高度h的一半，特别优选地，超过百分之几。例如，可使用0.52*h长度的密封件。这种多余的长度不仅可以补偿活塞420在液压缸中由于风压而导致的横向偏移，而且如下所述，还允许密封件400的形状匹配液压流体占主导的压力，这有利于定义作用力的方向。

密封件400的一端夹紧在锚固箱407中，由于密封件400在势能储存器完全放电时进行安装，因此锚固箱407对应于上锚固箱650。密封件400的另一端夹紧在锚固箱414中，锚固箱414对应于下锚固箱600。

图4a至4c示意地示出密封件400在活塞405相对于液压缸410不同提升高度时的位置，其对应于势能储存器的不同充电状态，势能储存器的截面图细节示出液压缸的内壁403，间隙b和活塞420的外壁404。

当活塞420完全下降时，如图4a所示，由于液压流体430的压力，密封件400几乎完全压靠活塞420的外壁404。由于密封件400的长度大于两个锚固箱407、414之间的距离，密封件400的一部分在液压流体430的压力作用下提升到略高于锚固箱中较高一个锚固箱407的位置处，然后以一定弧度返回到锚固箱414中。所述弧度，其对应于密封件400从上到下改变其轮廓方向的区域，还界定了滚动膜片密封件的转折点702，下面还会更详细地说明。

当活塞420提升到一半时，如图4b所示，两个锚固箱407、414位于相同的高度，使得密封件400几乎可以完全自由地移动，这样由于液压流体430的压力密封件400压靠液压缸的内壁403及活塞405的外壁404，其中所述节段通过弧形连接相互转换。

当活塞420完全提升时，如图4c所示，密封件400由于液压流体430的压力作用几乎完全压靠液压缸410的内壁403。由于密封件400的长度大于两个锚固箱407、414之间的距离，密封件400的一部分在液压流体430的压力作用下被提升到略高于锚固箱中较高一个锚固箱414的位置处，然后以一定弧度返回到较高的锚固箱414中。

从图4a至4c可特别清楚地看出，作用力主要平行于提升方向作用，并取决于间隙宽度b。同时还可看出，借助这种密封结构，可没有问题地对付间隙401间隙宽度b的变化，例如可由风压引起。

图5a示出根据本发明的密封幅材200的支撑结构的局部分解图，其在沿其纵向的两端201、202由成排的锚固件220限定，在成排的锚固件220之间设置有弹性元件270。因此，密封幅材200的长度对应于设置在密封幅材200的不同端部201、202上两个相对的锚固件220之间的距离。于是界定密封幅材200宽度的横向方向是垂直于纵向的方向，在此方向上位于密封幅材200同一端201、202上的锚固件220相互邻近设置。密封幅材的厚度沿垂直于纵向和横向的方向测量。密封幅材200的表面是指由纵向面和横向面界定的表面。

如图所示，在锚固件220的钢索引导槽228中，钢索240环绕所述锚固件设置，从而构成密封幅材200的支撑结构。为了使密封幅材200发挥密封作用，必须设置流体密封面或流体密封层243，其防止流体透过支撑结构。所述流体密封面或层可以不同方式在支撑结构上产生。例如，钢索240大致相互平行的各个部分可连接至流体密封织物242，例如可具有胶合在上面的这种织物。可选择地或附加地，流体密封面也可通过用流体材料覆盖或充填支撑结构产生，然后固化，从而形成流体密封面241或层。这里，材料可由例如天然橡胶，橡胶或塑料制成。

图5b更详细地示出密封幅材200的一种可能结构的具体示例。钢索240的节段嵌入到由橡胶制成的流体密封层243中，并具有在两侧胶合其上的织物242。在该图中还可以看出，密封幅材200在其一个纵向面上具有连接节段205，其中织物和/或流体密封层具有相对较薄的形式。具体来说，设置有第一子节段205a，其中钢索240在一侧没有嵌入到流体密封层243和织物242中的节段，此外还设置有第二子节段205b，其中没有织物242并且在一侧上没有设置支撑结构，然而，在此节段中，流体密封层243由用于容纳钢索240的节段的凹部构成，使得在子节段205b中，至少流体密封层和/或织物在其一侧向外伸出柔性支撑结构。

图5c示出在一密封幅材200的第一连接节段205与另一个密封幅材200'的第二连接节段204'之间建立连接的示意图，其中连接节段205、204'各如图5b所示构建，但是其表面是不同的，没有织物242和由橡胶构成的流体密封层243。因此，第一连接节段205和第二连接节段204'可以重叠方式设置、以彼此重叠的方式放置、以及粘合在一起。

图5h和5i示出图5b和5c的替代解决方案。其区别在于连接节段的结构。在第一子节段205a中，钢索240嵌入到流体密封层243中的节段向外逐渐变小，并且在一侧上没有设置织物242。在第二子节段205b中，在一侧没有织物242且不再设置支撑结构，使得在子节段205b中，至少流体密封层和/或织物在其一侧向外伸出柔性支撑结构。图5i示出如何将这种结构的相邻密封幅材的节段连接在一起。

图5d示出根据本发明的密封幅材200的端部节段的结构。从中可以看出一连串锚固件200，其间设置有弹性元件270，其中锚固件220和弹性元件270各具有中心开口225、275，具有夹紧螺母281的夹紧螺钉280可通过这些开口推入。夹紧螺钉280的中心部分在橡胶管290中引导，这具有这样的作用，使得夹紧装置具有足够柔性以允许由锚固件200和弹性元件270构成的锚杆弯曲。通过紧固或松开夹紧螺钉280，可以影响这种装置中相邻锚固件220之间的距离，从而影响锚杆的整体长度。特别地，通过图5f所示带钢索锚固装置292的端板291以及图5g所示不带钢索锚固装置的端板293来实现压力的传递。

图5e示出带窄边227，钢索引导槽228和中心开口225的单个锚固件220。

图6a示出锚固箱的第一实施例，特别地是设置在活塞上的下锚固箱600，其设置在活塞420的凹槽425中与设置在液压缸410中的下部槽或者下部凹槽480相对。型材601，优选钢型材注塑到凹槽480中，钢型材向下指向的上表面匹配锚固件220窄边的外轮廓。在插入锚固件220之后，锚固夹具603安装到锚固件220窄边外轮廓的非引导节段上，并用带楔形件605的夹紧螺钉604夹紧。

图6b示出锚固箱的第二实施例，即设置在液压缸410内壁中的上锚固箱650。该锚固箱设置在上部槽或上部凹槽470的上侧，并具有插入到所述上侧的型材651，优选钢型材，其向下指向的表面匹配锚固件220窄边的外轮廓。在插入锚固件220之后，其上枢转设置的封闭元件652枢转闭合，使得其匹配锚固件220窄边外轮廓的非引导节段的接触面与锚固件接触。然后通过拧紧夹紧螺钉653实现夹紧。

图7a示出密封件400的转折点702的可选择布局的放大截面图，该密封件400带有环形软管700形式的辅助密封件，环形软管用密度小于液压流体430的流体701填充。因此，由环形软管700构成的辅助密封件漂浮在液压流体430上，并由于产生的浮力压靠转折点702。这里，特别地，辅助密封件的目的在于防止活塞420在密封件400发生泄漏时不受控制的“跌落”。在转折点702发生泄漏具有严重的影响，因为与密封件400压靠活塞420或液压缸的壁的其他位置相比，在这里，如果不存在辅助密封件的话，液压流体自由逃逸是可能的。漂浮在液压流体430上并由浮力压靠转折点702的环形软管700阻止液压流体430直接溢出，从而阻止过快的放电。

为了安装环形软管700(其圆周匹配活塞420和液压缸410的圆周，因此可能有数百米长)，将其分解成可相互连接的各个节段700a、700b、700c是有利的，如图7b所示。如图7c所示，然后这些节段可经由其中一个槽470、480引入到间隙中，放置在支架485上，然后通过阀v填充流体701。在填充液压流体430的过程中，所述环形软管浮起并靠着转折点702。

图8a示出在用液压流体430完全充满间隙之前，密封件400或密封幅材200端部节段的可选设计。在这种设计中，在位于下锚固箱的区域中，密封幅材的流体不渗透性通过松散地靠着密封幅材200支撑结构下侧的密封条810实现(当后者移到此位置时)，在密封条的端部设置有吊环820。由于密封条810松散地设置在支撑结构上，在势能储存器100放电时可以简单的方式通过排放液压流体430排出进入滚动膜片错误侧的渗透水830或背压流体。相反地，如图8b所示，当液压流体430位于间隙中时，密封条810通过压力压靠支撑结构，从而发挥密封效果。这里，吊环820可根据密封幅材200自身的重量使用吊环820，而不是夹具250来排出密封幅材200。

附图标记：

100 势能储存器

200、200' 密封幅材

201、202 端部

204、204'、205、205' 连接节段

204a、204b 子节段

205a、205b 子节段

210、210' 横梁

211、211' 定位节段

212 支撑吊具

220 锚固件

225、275 中心开口

227 窄边

228 钢索引导槽

240 钢索

242 织物

243 流体密封层

250、250' 夹具

251 第一支脚

252 第二支脚

251a、252a 工作节段

251b、252b 致动节段

253 旋转轴

254 支撑托架

254a 第一部分

254b 第二部分

255 第二旋转轴

256 压缩弹簧

270 弹性元件

280 夹紧螺钉

281 夹紧螺母

290 橡胶管

291 端板

292 钢索锚固装置

293 端板

300 起重机

310 环形导轨系统

311 内轨道

312 外轨道

313 悬臂

314、315 从动辊

316 承载钢索

317 起重机吊钩

318 导向辊

319 绞盘

340 粘合床

350 胶合滑架

351 第一辊

352 第二辊

354 胶合滑架的导轨

400 密封件

401 间隙

403 内壁

404 外壁

407、414 锚固箱

410 液压缸

411 轴承座

420 活塞

421 开口

425 凹槽

430 液压流体

431 储罐

440 输送、供给和涡轮轴

441 供给管线

450 混凝土环

460 升降井道

461 罐

470 上部槽/凹槽

480 下部槽/凹槽

485 支架

600 下锚固箱

601 型材、优选钢型材

603 锚固夹具

604 夹紧螺钉

605 楔形件

650 上锚固箱

651 型材、优选钢型材

652 封闭元件

653 夹紧螺钉

700 环形软管

700a、700b、700c 单个节段

701 流体

702 转折点

810 密封条

820 吊环

830 渗透水

P 泵

T 涡轮机

G 发电机

V 阀/闸

b 间隙宽度

Claims (18)

1.一种用于制造势能储存器(100)的密封件(400)的密封幅材(200)，其中所述密封幅材(200)具有由相邻设置的钢索(240)或者一个或多个钢索(240)相邻设置的节段所构成的支撑结构，其中所述钢索(240)所在平面的至少一些部分或者平行于所述钢索延伸的平面的至少一些部分形成流体密封面或层(243)，

其特征在于，所述钢索(240)在所述密封幅材(200)的端部紧固至锚固件(220)以锚固所述密封幅材(200)或围绕所述锚固件(220)设置，并且其中在两个锚固件(220)之间设置有一个弹性元件(270)。

2.根据权利要求1所述的密封幅材(200)，其特征在于，所述锚固件(220)和所述弹性元件(270)具有开口(225、275)，柔性夹紧装置通过该开口引导，使得两个锚固件(220)之间的间距可通过压缩设置在其间的所述弹性元件(270)而减小，和/或可通过放松或扩展设置在其间的所述弹性元件(270)而增加。

3.根据权利要求1或2所述的密封幅材(200)，其特征在于，所述锚固件(220)是具有钢索引导槽(228)的金属板，所述钢索引导槽(228)在所述金属板中形成，所述金属板的厚度由两个相对边之间的最小间距界定，并且是所使用的所述钢索(240)直径的两倍至五倍。

4.根据权利要求1或2所述的密封幅材(200)，其特征在于，所述锚固件(220)的窄边(227)的外轮廓在朝向所述密封幅材(200)相对端(201、202)的一侧具有角部、凹部或突起。

5.根据权利要求1所述的密封幅材(200)，其特征在于，所述流体密封面至少这样形成，相邻钢索(240)或钢索(240)的节段至少在一侧通过织物(242)相互连接，和/或所述支撑结构至少在一侧至少部分涂覆有流体密封层(243)或充满固化流体密封材料。

6.根据权利要求5所述的密封幅材(200)，其特征在于，所述密封幅材(200)在其一个纵向侧具有第一连接节段(202)，其中一个表面的织物(242)和/或流体密封层(243)相对较薄，在其另一个纵向侧具有第二连接节段(203)，其中至少所述流体密封层(243)和/或所述织物(242)在表面侧向外伸出越过柔性支撑结构。

7.根据权利要求1所述的密封幅材(200)，其特征在于，所述密封幅材(200)在其至少一个端部节段具有吊环(820)。

8.根据权利要求1所述的密封幅材(200)，其特征在于，所述密封幅材(200)在至少一侧具有防粘层，即使在高接触压力情况下，该防粘层也可防止所述密封幅材(200)粘合至活塞(420)或液压缸(410)的相应表面。

9.将由密封幅材(200)构成的密封件(400)安装在势能储存器(100)上的方法，所述势能储存器(100)具有其中设置有活塞(420)的液压缸(410)，所述活塞(420)以其势能形式存储能量，其中所述活塞(420)相对于地表的位置可变；具有泵(P)，液压流体(430)可借助该泵经由管线泵送至所述液压缸(410)中从而提升所述活塞(420)；且还具有发电机(G)，用于将所述活塞(420)下降时从所述液压缸(410)中挤出的液压流体(430)的流动能量转换成电能，其中在所述液压缸(410)和所述活塞(420)之间设置有密封件(400)，所述方法包括如下步骤：

a)准备密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组，

b)在所述活塞(420)上侧或者液压缸(410)的上边缘设置起重机(300)，

c)设置上锚固箱(650)，

d)设置下锚固箱(600)，

e)将所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组从所述起重机(300)悬吊下来，

f)用所述起重机(300)定位所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组，使得所述密封幅材(200)或者所述密封件(400)的自由悬挂端大致位于所述上锚固箱(650)的高度，

g)使所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组相互连接从而形成密封件(400)，

h)将所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组或者所述密封件(400)的所述自由悬挂端夹紧到所述上锚固箱(650)中，

i)用所述起重机(300)使所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组或者所述密封件(400)进一步移动到所述活塞(420)和液压缸(410)之间的间隙(401)中，使得所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组或者所述密封件(400)上与所述起重机(300)连接的端部移到大致所述下锚固箱(600)的高度，

j)松开与所述起重机(300)的连接，以及

k)将所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组或者所述密封件(400)位于所述下锚固箱(600)高度的端部夹紧到所述下锚固箱(600)中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤b)设置起重机(300)，所述起重机(300)具有至少一个用于各密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的各组的绞盘(319)，其中所述绞盘(319)可以沿圆弧移动。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在步骤c)中设置所述上锚固箱(650)，并在步骤d)中设置所述下锚固箱(600)，其方法是在所述活塞(420)的外壁或所述液压缸(410)的内壁中形成环形凹槽或凹部，并在所述凹槽或凹部中设置型材(601、651)，所述型材(601、651)局部匹配锚固件(220)窄边(227)的外轮廓，并设置固定装置，用于将所述锚固件(220)固定在设置于所述凹部中或所述型材(601、651)上的锚固箱中。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，通过圆弧形安装横梁(210)悬吊在所述起重机(300)上，所述密封幅材(200)或相互连接的密封幅材(200)的组紧固至所述安装横梁上。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，使用可机械打开的夹具(250)悬吊到所述起重机(300)上，所述夹具接合至所述密封幅材或者相互连接的密封幅材(220)的组的锚固件(220)。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤h)和k)中的所述夹紧之前，使用设置在所述密封幅材(200)中或之上的夹紧装置，以使所述密封幅材(200)待夹紧的端部的宽度匹配所述液压缸(410)的内径和/或所述活塞(420)的外径。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在执行步骤k)之前，所述活塞(420)的外壁和/或所述密封幅材(200)或所述密封件(400)朝向活塞外壁的一侧喷涂有润滑剂。

16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述下锚固箱(600)下方的区域中设置多件式或单件式环形软管(700)，所述软管的内径对应于所述活塞(420)外壁和所述液压缸(410)内壁之间的间隙的平均宽度，并且所述环形软管充填有密度小于所述势能储存器(100)操作所使用的液压流体(430)的流体。

17.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述活塞(420)在所述活塞(420)上侧和所述下锚固箱(650)之间的部分减小半径。

18.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤h)至k)按照规定的顺序进行，并且在步骤i)中所述密封幅材(200)或者相互连接的密封幅材(200)的组或所述密封件(400)装载有压载装置。