CN117561379A - Gpp密封系统的维护、更换和隔震 - Google Patents

Abstract

一种用于具有活塞(102)和带有竖井壁(105)的竖井(104)的重力发电厂的密封系统，纳入了锚固到该竖井壁中并环绕该活塞的密封组件支撑基座(202)。密封件安装座具有用于将该密封件安装座锚固至该支撑基座(202)的径向凸缘(210)和从该径向凸缘的内圆周延伸的竖直凸缘(212)。密封组件(206)周向地接触该活塞、具有多个周向间隔开的夹具组件(227)以将该密封组件接合至该竖直凸缘，这些夹具组件具有将该密封组件从该竖直凸缘释放的打开位置和将该密封组件限制在该竖直凸缘上的闭合位置。为了实现对该密封组件的隔震，该径向凸缘被支撑在下部轴承(406)上，该下部轴承靠近内表面被支撑在该密封组件支撑基座的顶表面上。该径向凸缘(410)从该内表面向内延伸，其中该竖直凸缘与该内表面相隔了在该密封组件支撑基座与该活塞之间的空隙内的径向间隙(428)。上部轴承被支撑成与该密封件安装座(404)的径向凸缘(410)的顶表面(411)接合。

Description

GPP密封系统的维护、更换和隔震

相关申请的引用

本申请要求于2021年5月4日提交的名称为“GPP Seal System Maintenance,Replacement and Seismic Isolation[GPP密封系统的维护、更换和隔震]”的美国临时申请序列号63184066的优先权，该临时申请与本申请具有共同受让人，其披露内容通过援引并入本文。

技术领域

本文披露的实施方式总体上涉及本文中称为“重力发电厂”或“GPP”的重力-液压能量储存系统中的流体密封系统。更具体地，这些实施方式对可移除密封组件以及相关联的密封件安装座和支撑基座提供了维修用的起重机与滑架系统、以及用于密封件安装座和支撑基座的隔震构型。

背景技术

提供足够的能量来满足社会的各种需求正在逐年变得越来越成问题。煤炭、石油和天然气等常规来源正变得越来越昂贵且越来越难找到。与此同时，燃烧的副产物造成空气污染、并增加大气中的二氧化碳含量，从而对全球环境造成严重后果。可再生能源、尤其是太阳能集热器和风力涡轮机如果能够从间歇性生产转变为可靠、可调度的电力供应，则可以在很大程度上取代碳氢化合物。这可以通过将太阳能和/或风能的很大一部分输出引导到大型能量储存单元中来实现，然后该单元将根据需要释放该能量。

目前用于超高容量能量储存的主要技术是抽水蓄能。典型的设施在不同的高度处采用了两个大型水库，只要可获得多余的能量，水就从低水库泵送至高水库。根据需要，高水库的水通过液压涡轮机释放到低水库来发电。大型设施的峰值输出功率可以超过1000兆瓦并且储存容量为数千兆瓦时。几十年来，抽水蓄能一直是主要的大容量储存技术，全球容量超过150GW，但与水库设计相关的地理、地质和环境限制以及构造成本的增加，使其在未来扩张的吸引力大大降低。因此，该技术不是一种能提供为支持能量基础设施从碳氢化合物到可再生能源的重大转变所需的广泛适应性、太瓦容量、低成本和环境兼容性的实用方法。

2012年5月1日授予本发明人的名称为“System and Method for Storing Energy[用于储存能量的系统和方法]”的美国专利8,166,760(其全部内容通过援引并入本文)描述了一种用于储存能量的系统和方法，该系统和方法避免了抽水蓄能的限制，同时提供了类似或更好的能量储存性能和经济性。2018年1月16日授予的、与本申请具有共同受让人的美国专利9,869,291(其全部内容通过援引并入本文)描述了对该“用于储存能量的系统和方法”的改进。在此系统中，大型活塞悬挂在填充有水的深竖井中(图1A(现有技术))。泵轮机通过管线连接至竖井的顶部和底部，其中泵轮机通过驱动轴连接至电动马达/发电机。使用非峰值或可再生能量(比如风能)来对电动马达提供动力以使泵自旋，从而在活塞下方产生高压以将活塞朝向竖井顶部提升，从而以重力势能的形式来储存能量。此后根据需要，活塞在竖井中降下，以迫使水通过连接管和涡轮机返回，从而使发电机自旋以产生电力来供应电网。

为了使该能量储存系统高效地操作、储存数百兆瓦时或更多的电力并适应数十或数百兆瓦或以上的输入和输出功率水平，活塞必须非常大并且水压也必须为相当高。必须防止高压水从活塞与竖井壁之间逸出，这将损害系统操作并降低效率。在小得多的系统(比如常规的液压缸)中，使用密封件来阻挡这种流体流动。这些密封件典型地沿着活塞或竖井壁的表面滑动。对具有准确的恒定直径的抛光活塞和/或竖井使用具有恒定直径的静态密封件。可以使用动态或挠曲密封件来适应活塞或竖井直径的最多几毫米的变化。

然而，在本能量储存系统中，活塞可以具有数十米或更大的直径和数百米的高度。构造这种具有不在活塞或竖井的竖直范围上变化的高准确度直径的活塞或竖井在经济上是不可行的。事实上，即使仔细实施，实际的构造技术也可能容易导致活塞或竖井的直径或竖直度发生几厘米的变化。

发明内容

本实施方式披露了一种用于重力发电厂的密封系统，该重力发电厂具有活塞102和带有竖井壁105的竖井104。该密封系统纳入了锚固到该竖井壁中并且环绕该活塞的密封组件支撑基座202。密封件安装座204具有适于将该密封件安装座锚固至该支撑基座202的径向凸缘210和从该径向凸缘的内圆周延伸的竖直凸缘212。密封组件206具有周向地接触该活塞的至少一个密封件组226、具有多个周向间隔开的夹具组件227，这些夹具组件被配置用于将该密封组件接合至该竖直凸缘，这些夹具组件具有将该密封组件从该竖直凸缘释放的打开位置和将该密封组件限制在该竖直凸缘上的闭合位置。

额外的实施方式提供了对密封组件的隔震，其中密封组件支撑基座具有一定内半径420的内表面424，从而在支撑基座402的内表面424与活塞102的表面103之间提供了空隙422。该径向凸缘支撑在下部轴承406上，该下部轴承靠近该内表面支撑在该密封组件支撑基座的顶表面上。该密封件安装座周向地环绕活塞102，并且径向凸缘410从密封组件支撑基座的内表面向内延伸，其中竖直凸缘与内表面相隔了该空隙内的径向间隙428。上部轴承被支撑为与密封件安装座404的径向凸缘410的顶表面411接合。

附图说明

图1A(现有技术)是基本重力发电厂(GPP)设计的示意图。

图1B是本实施方式的示意性表示。

图2是GPP的活塞顶端和相邻的竖井壁的截面视图。

图3示出了与活塞一起安装的密封组件支撑基座、密封件安装座和密封组件对准引导件。

图4是密封件安装座的特写截面视图。

图5示出了密封组件与锁定夹具。

图6示出了活塞上端的一侧，其上安装了密封组件以及锁定夹具，其中锁定夹具螺栓处于锁定位置。

图7是密封件安装座以及密封组件的特写截面视图，其中锁定夹具被打开。锁定夹具螺栓处于释放位置。

图8是密封件安装座的顶端的特写截面视图，其中密封组件部分地背离密封件安装座被提升。

图9是活塞顶端、相邻的密封组件支撑基座、以及密封件安装座的截面视图，其中密封组件从密封件安装座被提升。

图10是竖井顶端以及用于安装和移除密封组件的起重机与滑架系统的拆分截面视图。

图11是GPP竖井以及四个起重机滑架的顶部的平面视图。

图12是竖井和活塞的拆分截面视图，其中滑架被降下至靠近活塞。

图13是竖井和活塞的拆分截面视图，其中滑架夹具在密封组件的抓杆上闭合。

图14是竖井和活塞的拆分截面视图，其中密封组件被吊离活塞。

图15是竖井和活塞的拆分截面视图，其中密封组件一路被吊起至竖井的水位上方的表面。

图16是邻近于GPP的活塞顶端的密封组件支撑基座的第二实施例的截面视图。

图17示出了安装在密封组件支撑基座的顶表面上的下部轴承板和密封件。

图18示出了安装在密封组件支撑基座的顶表面上的密封件安装座的第二实施例。

图19示出了安装在密封件安装座的顶上的上部轴承板和重型支架。

图20是活塞顶部的平面视图，错误！未找到参考源。

图21是密封组件朝向密封件安装座降下的截面视图。

图22是安装在密封件安装座上并被夹紧在位的密封组件的截面视图。

具体实施方式

以下详细描述是关于本文所披露的实施方式的目前最佳设想模式。本描述不应被理解为限制性的，而是仅用于展示本发明的一般原理。

图1A(现有技术)是美国专利9,869,291中披露的重力发电厂的示意性表示。图1B是本文披露的GPP的实施方式的示意性表示，其中共同的元件具有一致的编号。如图1A和图1B所见，示出了用于储存能量的大规模能量储存系统100。能量储存系统100与上述能量储存系统60类似地操作、并且包括被示为大型活塞102的本体，该本体悬挂在深竖直竖井104中，该深竖直竖井具有填充有工作流体(比如水)的内部体积。活塞102被配置为具有沿其高度相对恒定的周长以及平滑且硬的外表面。活塞102将竖井104的内部体积分成活塞102上方的第一或上部腔室106和活塞102下方的第二或下部腔室108。腔室106和108通过通路110彼此流体地连通。通路110包括竖直通路112(例如压力水管)。竖直通路112通过上部横向通路116(例如尾水管)与上部腔室106连通并且通过下部横向通路118与下部腔室108连通。当活塞102在竖井104中移动时，腔室106和108的体积增大和减小，从而迫使流体通过通路110穿过腔室106与108之间。

泵轮机120设置在上部横向通路116中，使得流经通路110的流体使泵轮机120转动。泵轮机120将上部横向通路116分成从泵轮机120延伸至上部腔室106的第一部分122和从泵轮机120延伸至竖直通路112的第二部分123。泵轮机120是旋转装置，其被配置为在沿第一方向旋转时作为泵进行操作，而在沿相反的第二方向旋转时作为涡轮机进行操作。泵轮机120比如经由驱动轴126机械地联接至电动马达/发电机124。泵轮机120可以经由中间构件(比如离合器或变矩器)联接至驱动轴126，以允许泵轮机120与电动马达/发电机124机械地脱联接。泵轮机120、电动马达/发电机124和驱动轴126中的一个或多个可以容纳在从地面延伸到地下的设施、比如发电室128中。

马达/发电机124连接至外部的电力源和目的地、比如电网。待储存在能量储存系统100中的能量用于驱动电动马达/发电机124，从而通过电动马达/发电机124、驱动轴126和泵轮机120的互连来使泵轮机120旋转。泵轮机120迫使流体从上部腔室106穿过通路110到达下部腔室108，从而在活塞102下方的下部腔室108中产生较高的压力。压力差使活塞102朝向竖井104的顶部向上提升，从而以重力势能的形式来储存能量。所储存的能量可以通过允许活塞102在竖井104中下降而从能量储存系统100输出。活塞的重量迫使流体从下部腔室108穿过通路110到达上部腔室106。流体流经泵轮机120，从而使泵轮机120旋转。电动马达/发电机124通过电动马达/发电机124、驱动轴126和泵轮机120的互连而被驱动以产生电力。电力可以被供应，例如供应至电网。

活塞102的相对大尺寸和竖直移动以及由于活塞102相对适中的速度而产生的相对小的阻力损失允许将大量能量储存在能量储存系统100中。根据一个示例性实施例，竖井具有大致30米的直径和大致500米的深度，并且活塞具有大致250米的高度和大致174,000立方米的体积。活塞102可以基本上由混凝土形成，其在水中具有大致1500kg每立方米的负浮力，从而提供大致14700牛顿的向下的力。将一立方米混凝土在水中下放1000米的高程所释放的能量(功)为：

W＝力x距离＝14,700N x 1,000m＝14.7兆焦耳＝～4.1千瓦-时

对于体积为大致174,000立方米的混凝土活塞移动经过250米的高程变化，产生的储存容量超过160兆瓦-时。

密封系统130环绕活塞102设置并且设置在活塞102与竖井104的壁之间的环形空间101中。密封系统130被配置用于防止流体在上部腔室106与下部腔室108之间围绕活塞102流动。竖井104的壁105、活塞102的外表面103、以及密封系统130被配置用于防止流体中的高压或颗粒对竖井104、活塞102或密封组件130造成损坏，并且用于使能量储存系统100的操作寿命最大化。

在所披露的实施方式中，密封系统130中的密封元件压靠在活塞102的外表面103上，活塞在上下移动时经过密封系统130。在其他实施方式中，密封系统130可以附接至活塞102并且压靠在竖井壁105上。密封系统130中的密封元件最终将磨损并且需要更换，但是由于它们可能在竖井104内的水面下方达500米或更深处，使得更换可能很困难并且可能甚至需要将竖井上部腔室106中的所有水都泵出以允许直接触及该密封系统。

在图1B披露的实施方式中，密封系统130纳入了从竖井壁105延伸的或安装至竖井壁的密封组件支撑基座202。密封件安装座204由密封组件支撑基座202支撑，并且密封组件206进而由密封件安装座支撑，如随后将详细描述的。

图2是GPP的活塞102的顶端以及相邻的竖井壁105的截面视图，其中活塞102的构造已经如例如美国专利9,869,291中所披露的那样完成。

在图3中，示出了用于GPP的密封系统以及活塞102，该密封系统具有密封组件支撑基座202、密封件安装座204和密封组件对准引导件208，在随后将更详细地描述。密封组件支撑基座202环绕活塞102、典型地通过岩石螺栓被牢固地锚固到竖井壁105中、并且由能够承受密封组件下方的腔室108与上方的腔室106之间的高压力差的材料(比如钢筋混凝土)构造而成。密封件安装座204典型地由钢或某种其他坚固的刚性材料制成。

如图4所见，密封件安装座204纳入了径向凸缘210，该径向凸缘适于通过将径向凸缘嵌入支撑基座202中或将径向凸缘附接至支撑基座的顶表面或底表面而将密封件安装座锚定至支撑基座。竖直凸缘212从径向凸缘210的内圆周延伸。轮缘214从竖直凸缘212的上端径向地向外延伸，并且脚部216从竖直凸缘212径向地向内延伸。密封组件对准引导件208围绕活塞102的顶表面107以一定间隔周向地间隔开，以帮助密封组件206的放置，如下文所解释的。

如图5所见，密封组件206具有密封件载体220，该密封件载体在顶端处以多个周向间隔开的凸台222终止。多个引导环224同心地安装在密封件载体220中，其中密封件组226在竖直相邻的引导环之间被支撑在支撑环248上。多个夹具组件227各自与相应的一个凸台周向地对准，并且各自具有被配置为接合竖直凸缘212的轮缘214的夹具228。每个夹具组件的夹具228使用具有肩部凸缘232的肩部螺栓230栓接至密封件载体220，该肩部凸缘防止螺栓与夹具分开。螺栓的螺纹筒234穿过密封件载体220的相应一个凸台222中的螺纹孔236，并且端部凸缘238焊接或以其他方式附接至螺栓的内端以防止螺栓从密封件载体220的凸台完全移除。密封件载体220和引导环224可以定位在脚部216上或由其支撑，并且底部密封件217可以存在于底部引导环与脚部之间。在替代性实施方式中，夹具组件或类似的闩锁机构可以存在于密封组件的下端处，以接合密封件安装座的脚部或甚至接合密封组件支撑基座的下表面。

每个密封件组226包括附接至支撑环248的密封件240和接触垫246。密封件240由弹性材料、比如合成聚合物(例如，聚氨酯、聚丁二烯等)形成，该材料能够抵靠活塞102被压缩并且贴合外表面103以形成抵抗工作流体穿过密封组件206与活塞102之间的密封。在示例性实施方式中，密封件240可以分段形成(例如，机加工、模制、挤出等)，这些区段可以被现场焊接或结合成连续的环。接触垫246由抗压缩的坚固低摩擦材料、比如超高分子量聚乙烯或Vesconite形成。接触垫246设置在密封件240的上方和/或下方、栓接至或以其他方式附接至密封件支撑环248、并且被配置用于防止引导环与活塞102的表面103之间的接触。密封件240和接触垫246被配置为当在钢表面(比如活塞102的表面103)上滑动时具有低摩擦系数。如果密封组件206遇到活塞102表面103中的凸起不连续性(例如，脊、凸块、隆起等)，则相对硬的接触垫246被配置为使密封件载体220在该不连续性区域中局部地向外移位，从而保护相对软的密封件240免受剪切作用。

在操作中，密封件240由于密封组件206下方的下部腔室108中的工作流体的压力而沿径向方向向内膨胀，从而紧密地填充密封件载体220与活塞102之间的空隙以防止流体泄漏经过。

图6是活塞上端一侧的放大视图，其中密封组件206安装在密封件安装座204上。夹具228被示为处于接合轮缘214的锁定或闭合位置。

图7是密封件安装座204和密封组件206的特写截面视图。在该视图中，肩部螺栓已经被旋转以释放锁定夹具，从而将锁定夹具置于解锁或打开位置以便安装在密封件安装座204上或准备将密封组件从密封件安装座移除。

在图8中，密封组件206已经沿着活塞的轴线竖直地移动并且部分地提升远离密封件安装座204。

图9是活塞102的顶端、相邻的密封组件支撑基座202和密封件安装座204的截面视图，其中密封组件206从密封件安装座移除。

支撑基座202、密封件安装座204和密封组件206的构型允许易于安装和移除密封组件以进行维护。图10是活塞102的顶端和竖井104的顶端的拆分截面视图，示出了用于安装和移除密封组件206而不需要将竖井内的水泵出的起重机与滑架系统300的一种实施方式。多个起重机组件302与密封件载体220的凸台222对准地围绕竖井的上部轮缘304周向地间隔开(在随后描述的示例性实施方式中，在圆周上间隔90°的四个位置)。每个起重机组件302包括具有一根或多根缆索308的缆索卷筒306，这些缆索在绞缆车或滑轮组309上向上延伸，然后向下附接至滑架310，该滑架被配置为在竖井中纵向地平移。对于所示的实施方式，在滑架上采用了轮子。在其他实施方式中，滑架可以采用滑轨来沿着竖井的壁滑动，或者采用接合到竖井壁上的竖直导轨的轴承系统。在替代性实施方式中，起吊卷筒可以安装在竖井壁上以消除绞缆车。滑架310包括抓持件312，这些抓持件在下部框架元件314上是可调节的，以与密封组件206径向地对准，从而抓握密封组件。

起重机和滑架围绕竖井104的上部轮缘304展开，如图11的平面俯视图所示，具有四个滑架310。取决于特定安装设施的需要，其他实施方式可以利用围绕轮缘周向地间隔开的更少或更多的滑架。如图所示，每个滑架被两根起重机缆索308吊起，但在一些实施例中，一根缆索可能就足够了，而在其他实施例中，多于两根缆索可能是优选的。马达316驱动缆索卷筒306，该马达典型地是电动的，但也可以用其他类型来代替。滑架310可以与框架316互连以固定滑架的相对放置。

在如图12所见的操作中，滑架310已经被各自的起重机组件302降下，直至它们靠近活塞的顶端。滑架轮子318沿着竖井壁105向下行进并且随着滑架接近，抓持件312与密封组件206对准。密封组件上的锁定夹具通过抓持件上的适当旋转附接件打开、或在降下滑架之前(如图12所示)通过远程操作交通工具(未示出)打开。

如图13所见，滑架310定位在支撑基座202和活塞顶部附近，并且抓持件312闭合以夹到密封组件206的密封件载体220上。典型地，操作者将使用远程摄像机(未示出)和泛光灯(未示出)来观察该过程并确认抓持件的附接正确。抓持件由操作者远程地操作。

接着，采用起重机组件302将滑架310和密封组件206背离密封件安装座204和活塞102提升，如图14所见。所有滑架310一致地被吊起以保持密封组件206水平并防止密封组件结合在密封件安装座204与活塞102之间的环空中。

一旦滑架310已经完全撤回并且密封组件一路被吊起到竖井104的水位303上方的表面，如图15所见，就将浮动或以其他方式被支撑的工作平台301放置在竖井内以便工人易于触及密封组件206。这允许检查组件、进行任何所需的修复以及对磨损的密封元件240进行更换。在维护完成之后，按照与前述相反的过程来降下密封组件并重新安装。

先前提到的附图和设计展示了易于维护和修复的GPP和密封系统的实施例。下文参考图16至图22详细描述的另外的实施方式提供了隔震，以防止在地震的情况下造成密封系统和活塞损坏，其中密封件安装座404周向地环绕活塞并且被支撑成与替代性的密封组件支撑基座402处于低摩擦接合。

图16示出了替代性密封组件支撑基座402，其被显著地增强以承受高压力并且牢固地锚固至竖井壁，如与初始实施方式中一样，但具有增大的内半径420，从而在支撑基座402的内表面424与活塞102的表面103之间留下较大的空隙422。替代性密封件安装座404纳入了径向凸缘410和竖直凸缘412，如随后将参考图18描述的。

如图17所见，下部轴承板406靠近内表面424安装在密封组件支撑基座402的上表面407上。轴承板406典型地由具有非常低的摩擦系数的材料、比如聚四氟乙烯(PTFE)制成，并且以环的形式一路围绕该组件支撑基座的上表面408延伸，从而包绕活塞102。下部轴承板406将成为下文描述的隔震系统中的“下部轴承”。密封件426在密封组件支撑基座的顶部内边缘427处安装在下部轴承板406下方，以防止水侵入。

如图18所见，密封件安装座404的径向凸缘410被支撑在密封组件支撑基座402的顶表面上，从而搁置在下部轴承板406的顶部上。密封件安装座周向地环绕活塞102，如与之前的实施方式中一样。径向凸缘410从密封组件支撑基座402的内表面424向内延伸，其中竖直凸缘412与内表面424相隔了径向间隙428。

如图19所见，用于对密封件安装座隔震的“上部轴承”由多个上部轴承板408(这些上部轴承板也由具有低摩擦系数的材料、比如PTFE制成)提供、被牢固地锚固(典型地通过岩石螺栓)至竖井壁105的多个重型支架414支撑成与密封件安装座404的径向凸缘410的顶表面411(参见图18)接合，以承受由密封件安装座404下方的高压水所产生的强大力。每个上部轴承板408的宽度典型地与重型支架的垂直于活塞圆周的宽度大致相同。

图20示出了围绕活塞圆周的多个支架/上部轴承板对，该图是图19的活塞的顶部的平面图。在示例性实施方式中，采用了16个重型支架。在其他实施例中，可以多于或少于16个。

如前一实施方式中所披露的密封组件206附接至密封件安装座404的竖直凸缘412。图21示出了密封组件典型地通过如关于初始实施方式所描述的起重机和滑架(未示出)或者通过一台或多台起吊器(未示出)被朝向密封件安装座404降下。密封组件锁定夹具228被示为处于打开位置。

图22示出了安装在密封件安装座上的密封组件，其中锁定夹具锁定螺栓被拧紧以将密封组件锁定在位。拧紧锁定螺栓典型地通过被设计成在深水中使用的远程操作潜水器(ROV)来完成。这种类型的ROV是可市售的并且经常在海上石油设施中使用。

密封件安装座404的径向凸缘410保持在上部轴承与下部轴承之间。在地震的情况下，密封组件支撑基座、重型支架和竖井壁都会随着周围地面侧向地移动不同的量，这取决于地震的强度。活塞由于惯性和竖井104中水柱的浮力将趋于保持静止。密封件安装座将在上部轴承与下部轴承之间滑动，其中密封件安装座404中的增大的径向间隙428防止密封组件支撑基座冲击密封组件或活塞(非常大的地震除外)，从而防止损坏系统。

现在已经按照专利法规的要求详细描述了本披露的各种实施方式，本领域技术人员将认识到对本文的具体披露的修改和替换。这些修改在以下权利要求中限定的本披露的范围和意图内。在说明书和权利要求中，术语“包括”、“纳入”“纳入了”或“结合有”、“包含”“包含了”或“包含有”、“具有”“有”“具备”、以及“含有”“含”或“容纳”旨在是开放式的叙述并且可以存在额外或等同的元素。如说明书和权利要求中使用的术语“基本上”是指不需要精确地实现所列举的特性、参数或值，而是可能出现不排除该特性旨在提供的效果的量的偏差或变化(包括例如，公差、测量误差、测量准确度限制和本领域技术人员已知的其他因素)。如本文所使用的，术语“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“内”、“外”用于描述相对定位，并且除了所披露的具体实施方式之外，取决于实际实施方式的取向，可以用比如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”或“右”和“左”等适当的描述词来代替。

Claims (25)

1.一种用于重力发电厂的密封系统，该重力发电厂具有活塞(102)和带有竖井壁(105)的竖井(104)，该密封系统包括：

锚固到该竖井壁中并且环绕该活塞的密封组件支撑基座(202)；

密封件安装座，该密封件安装座具有适于将该密封件安装座锚固至该支撑基座(202)的径向凸缘(210)和从该径向凸缘的内圆周延伸的竖直凸缘(212)；以及

密封组件(206)，该密封组件具有周向地接触该活塞的至少一个密封件组(226)，该密封组件纳入了多个周向间隔开的夹具组件(227)，这些夹具组件被配置用于将该密封组件接合至该竖直凸缘，这些夹具组件具有将该密封组件从该竖直凸缘释放的打开位置和将该密封组件限制在该竖直凸缘上的闭合位置。

2.如权利要求1所述的密封系统，其中，该密封组件进一步包括：

密封件载体(220)，该密封件载体在顶端处以多个周向间隔开的凸台(222)终止，其中，该多个夹具组件与这些凸台中的相应凸台周向地对准，并且每个夹具组件纳入了被配置为接合该竖直凸缘的轮缘(214)的夹具(228)。

3.如权利要求2所述的密封系统，其中，每个夹具通过肩部螺栓(230)栓接至该密封件载体，该肩部螺栓具有穿过这些凸台中的相应凸台中的螺纹孔236的螺纹筒(234)，端部凸缘附接至该螺栓的内端以防止从该凸台移除。

4.如权利要求2所述的密封系统，其中，该至少一个密封件组包括多个密封件组并且进一步包括同心地安装在该密封件载体(220)中的多个引导环(224)，其中该多个密封件组(226)之一在竖直相邻的引导环之间被支撑在支撑环(248)上。

5.如权利要求4所述的密封系统，其中，该多个密封件组中的每个密封件组包括：

附接至该支撑环的密封件(240)；以及

附接至该支撑环的接触垫(246)。

6.如权利要求1所述的密封系统，其中，在该多个夹具组件处于该打开位置时，该密封组件可沿着该活塞的轴线竖直地移动并从该密封件安装座移除。

7.如权利要求6所述的密封系统，进一步包括起重机与滑架系统(300)，该起重机与滑架系统被配置用于抓持被解锁的密封组件并将该密封组件从该密封件安装座吊起至该竖井中的水面。

8.如权利要求7所述的密封系统，其中，该起重机与滑架系统包括：

围绕该竖井的上部轮缘(304)周向地间隔开的多个起重机组件(302)；

多个滑架(310)，该多个滑架被配置为在该竖井中纵向地平移，每个滑架与该多个起重机组件之一相关联并且包括抓持件(312)，这些抓持件在下部框架元件314上是可调节的，以与该密封组件(206)径向对准，从而抓握该密封组件。

9.如权利要求8所述的密封系统，其中，每个起重机组件(302)包括具有一根或多根缆索(308)的缆索卷筒(306)，这些缆索附接至这些滑架中的相关联滑架。

10.如权利要求9所述的密封系统，其中，该一根或多根缆索在绞缆车或滑轮组(309)上延伸，然后向下延伸以附接至这些滑架中的相关联滑架。

11.如权利要求1所述的密封系统，其中，该密封组件支撑基座具有一定内半径(420)的内表面(424)，从而在该内表面与该活塞(102)的表面(103)之间提供了空隙(422)，并且其中，该径向凸缘(410)被支撑成与该支撑基座具有低摩擦接合并且从该密封组件支撑基座的内表面向内延伸，其中该竖直凸缘与该内表面相隔了该空隙内的径向间隙(428)。

12.如权利要求11所述的密封系统，其中，该径向凸缘支撑在下部轴承406上，该下部轴承靠近该内表面被支撑在该密封组件支撑基座的顶表面(407)上，其中上部轴承被支撑成与该密封件安装座(404)的径向凸缘(410)的顶表面(411)接合。

13.如权利要求12所述的密封系统，其中，该下部轴承包括具有非常低的摩擦系数的轴承板(406)、并且以环的形式一路围绕该组件支撑基座的上表面(408)延伸，从而包绕该活塞(102)。

14.如权利要求13所述的密封系统，其中，该上部轴承包括安装在多个重型支架(414)上的多个上部轴承板(408)，该多个重型支架牢固地锚固至该竖井壁(105)，这些上部轴承板(408)中的每一个的宽度与该重型支架的垂直于该活塞圆周的宽度基本上相同。

15.如权利要求14所述的密封系统，其中，该轴承板和该多个上部轴承板为聚四氟乙烯(PTFE)。

16.如权利要求13所述的密封系统，进一步包括密封件(426)，该密封件安装在该下部轴承板(406)下方、在该密封组件支撑基座的顶部内边缘(427)处，以防止水侵入。

17.一种用于重力发电厂中的密封组件的移除与更换系统，该系统包括：

起重机与滑架系统(300)，该起重机与滑架系统被配置用于抓持被解锁的密封组件并将该密封组件从密封件安装座吊起至竖井(104)中的水面。

18.如权利要求17所述的移除与更换系统，其中，该起重机与滑架系统包括：

围绕该竖井的上部轮缘(304)周向地间隔开的多个起重机组件(302)；

多个滑架(310)，该多个滑架被配置为在该竖井中纵向地平移，每个滑架与该多个起重机组件之一相关联并且包括抓持件(312)，这些抓持件在下部框架元件(314)上是可调节的，以与该密封组件(206)径向对准，从而抓握该密封组件。

19.一种用于移除如权利要求8所述的密封系统中的密封组件的方法，该方法包括：

将这些夹具组件置于打开位置；

将该多个滑架降下以使这些抓持件与该密封组件接触；

使这些抓持件抓持该密封组件；

抬起该多个滑架。

20.一种具有提供隔震性能的密封系统的重力发电厂能量储存系统，该能量储存系统具有活塞(102)和带有竖井壁(105)的竖井(104)，该密封系统包括：

锚固到该竖井壁中并且环绕该活塞的密封组件支撑基座(402)，该密封组件支撑基座具有一定内半径(420)的内表面(424)，从而在该支撑基座(402)的内表面(424)与该活塞(102)的表面(103)之间提供了空隙(422)；

密封件安装座(404)，该密封件安装座周向地环绕该活塞(102)、被支撑成与该密封组件支撑基座处于低摩擦接合；

密封组件(206)，该密封组件支撑在周向地接触该活塞的密封件安装座上、与该内表面相隔了该空隙内的径向间隙(428)，其中，该密封件安装座将相对于该密封组件支撑基座在该径向间隙内滑动，以防止该密封组件支撑基座冲击该密封组件或活塞。

21.如权利要求20所述的重力发电厂能量储存系统，其中，该密封件安装座具有接合至该支撑基座(402)的径向凸缘(410)和从该径向凸缘的内圆周延伸的竖直凸缘(412)，该径向凸缘支撑在下部轴承(406)上，该下部轴承靠近该内表面支撑在该密封组件支撑基座的顶表面上，上部轴承被支撑成与该密封件安装座(404)的径向凸缘(410)的顶表面(411)接合。

22.如权利要求21所述的重力发电厂能量储存系统，其中，该下部轴承包括具有非常低的摩擦系数的轴承板(406)、并且以环的形式一路围绕该组件支撑基座的上表面(408)延伸，从而包绕该活塞(102)。

23.如权利要求22所述的重力发电厂能量储存系统，其中，该上部轴承包括安装在多个重型支架(414)上的多个上部轴承板(408)，该多个重型支架牢固地锚固至该竖井壁(105)，这些上部轴承板(408)中的每一个的宽度与该重型支架的垂直于该活塞圆周的宽度基本上相同。

24.如权利要求23所述的重力发电厂能量储存系统，其中，该轴承板和该多个上部轴承板为聚四氟乙烯(PTFE)。

25.如权利要求22所述的重力发电厂能量储存系统，进一步包括密封件(426)，该密封件安装在该下部轴承板(406)下方、在该密封组件支撑基座的顶部内边缘(428)处，以防止水侵入。