CN103334899A - 可变耐压级联式液体活塞装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于液体活塞技术领域，提出一种可变耐压级联式液体活塞装置。装置由两个或多个耐压值不同的压力容器通过串联或并联组合构成，通过连接管道上的阀门控制可以将所有等于和高于某耐压等级的压力容器组合成一个大容积的压力容器组，形成特定的液体活塞。运行时可以根据气体膨胀或压缩的需要不断改变组合方式实现高压小容积或低压大容积的液体活塞腔。在具备液体活塞所有功能，可以实现压缩空气内能与液体势能之间的能量转换的同时，既保证了气体低压时所需活塞腔的体积，也避免了全部压力容器都采用最高耐压等级的容器实现，有效降低了成本。当水力设备采用对应的不同耐压等级液压活塞时，同等级压力容器和液压活塞可以直连以提高运行效率。

Description

可变耐压级联式液体活塞装置

技术领域

本发明属于液体活塞技术领域，特别涉及一种压缩空气内能与液体势能相互转换的可变耐压级联式液体活塞装置，可以用于压缩空气储能与发电领域中。

背景技术

储能技术已被视为电网运行过程中的重要组成部分，其中压缩空气储能应用较为广泛。但传统压缩空气储能存在一定的局限性，传统压缩空气储能通常与透平机械配合，透平机械对于压强快速变化的气体来说效率较低，也无法提供气体的温度控制。

近年来，已有研究将液体活塞应用于压缩空气储能中，解决了压缩空气时快速压强变化带来的效率问题，但其每个液体活塞腔都由一个压力容器实现，其耐压强度由压缩气体的最高压强决定，其弊端在于若将液体活塞腔容量做大，成本会大大增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种压缩空气内能与水的势能相互转换的可变耐压级联式液体活塞装置。

本发明采用的技术方案为：

两个或多个耐压值不同的压力容器相互连接形成一个压力容器组，压力容器组与高压气体管道和低压气体管道连接；各个压力容器的底部均有独立的快捷液体管道，通过总线方式或直通方式与外部水力设备连接；通过控制连接管道上的阀门开关可以实现具有不同耐压等级、不同活塞腔体积的液体活塞构造方案；两组压力容器组构造的两个液体活塞装置结合外部水力设备，实现成对联合运行。

所述耐压值不同的压力容器的相互连接方式分为串联式和并联式，所有的压力容器都通过其中一种方式或同时使用两种方式连接到压力容器组中。

所述耐压值不同的压力容器的串联连接方式为：相邻两个压力容器之间，耐压值较高的压力容器通过额外的底部出口与耐压值较低的压力容器的顶部出口相连；通过连接管道和快捷液体管道的通断，高耐压值的压力容器独立运行或两者在低压强下联合运行，构成耐压水平和体积不同的组合压力容器。

所述耐压值不同的压力容器的并联连接方式为：相邻两个压力容器之间，耐压值较高的压力容器的顶部出口与耐压值较低的压力容器的顶部出口都连接到同一个管道上；通过连接管道和快捷液体管道的通断，高耐压值的压力容器独立运行或两者在低压强下联合运行，构成耐压水平和体积不同的组合压力容器。

所述外部水力设备是指由液体势能差驱动的设备，包括水轮机、液体马达、液压活塞机构以及液体活塞等设备，实现液体势能与其他形式能量之间的转换。

所述各快捷液体管道与外部水力设备的总线连接方式为：两个或多个快捷液体管道汇总到一个液体总线管道后与一个或多个外部水力设备相连；外部水力设备的耐压值和与之相连的快捷液体通道的最大可能压力值相匹配；各个水力设备独立运行或并列运行。

所述各快捷液体管道与外部水力设备的直通连接方式为：每一个快捷液体管道直接与一个或多个外部水力设备相连；外部水力设备的耐压值和与之相连的快捷液体通道的最大可能压力值相匹配；各个水力设备独立运行或并列运行。

所述液体活塞是指由压力容器组中若干个压力容器通过阀门控制连通在一起构成的一个组合，液体活塞腔的体积等于该组合中所有压力容器的容积之和，耐压等级等于组合中耐压水平最低的压力容器的耐压等级。

当所述液体活塞中进行高压气体膨胀或压缩时，组合后的液体活塞中只有最低耐压等级的压力容器的快捷液体管道的阀门打开，其余压力容器的快捷液体管道的阀门都关闭。

所述两个可变耐压级联式液体活塞装置成对联合运行时，一个为低压运行，另一个为高压运行，并周期性交替；其中低压运行的液体活塞并列运行或由所有压力容器组合在一起运行，并始终保持和低压气体管道连通。

多对联合运行的所述可变耐压级联式液体活塞装置并列运行，运行在不同耐压等级上的各对液体活塞装置，通过阀门与对应耐压等级的液压活塞机构连通；不同耐压水平的液压活塞并列运行或者串联运行。

本发明的有益效果为：

（1）本发明提出的液体活塞装置，耐压高的容器体积小，耐压低的容器体积大，随着气体压强的变化，可以改变压力容器间的连接，构造符合不同压强的、体积不同的液体活塞腔。相对于传统的液体活塞，不会增大压力容器的总容积，在液体活塞工作完全不受影响、可以实现压缩空气内能与液体势能之间的能量转换的条件下，解决了实现高压强、大容量液体活塞时工程造价过高的缺点，节约了成本，具有很好的经济性。

（2）两个压力容器组配合使用，形成液体势能差，可通过水力设备，实现液体势能与电能间的相互转化。在不增大液体活塞总容积的条件下，通过阀门控制可以使液体活塞工作完全不受影响，减小了工程造价，经济效果显著。

（3）当水力设备采用对应的不同耐压等级的液压活塞时，同等级压力容器和液压活塞可以直连以减少管道切换，通过合适的设计和运行控制可以提高运行效率。

附图说明

图1为可变耐压级联式液体活塞装置的一种总体结构图，其中三个压力容器串联连接，耐压等级最高的容器与高压和低压气体管道连接，三个快捷液体管道通过总线方式与外部水力设备相连；

图2为压力容器的串联方案；

图3为压力容器的并联方案；

图4为压力容器同时使用串联和并联的方案；

图5为可变耐压级联式液体活塞装置的一种总体结构图，其中三个压力容器采用串联连接，同时增加了与低压气体管道的并联连接。通过阀门控制，可以在连接低压气体管道时根据需要选择采用串联或者并联的不同运行方式。与高压气体管道连接时仍然是串联方案。三个快捷液体管道通过总线方式与外部水力设备相连；

图6为可变耐压级联式液体活塞装置的一种总体结构图，其中三个压力容器采用串联连接，同时增加了与高压气体管道的并联连接。通过阀门控制，可以在连接高压气体管道时根据需要选择采用串联或者并联的不同运行方式。与低压气体管道连接时仍然是串联方案。三个快捷液体管道通过总线方式与外部水力设备相连；

图7为可变耐压级联式液体活塞装置的一种总体结构图，其中三个压力容器与高压气体管道都是并联连接，与低压气体管道也都是并联连接，三个快捷液体管道通过总线方式与外部水力设备相连；

图8为可变耐压级联式液体活塞装置的一种总体结构图，是图7的另一种构造形式；

图9为快捷液体管道通过总线方式与外部水力设备相连的示意图；

图10为快捷液体管道通过直连方式与外部水力设备相连的示意图；

图11为两个相同的液体活塞装置结合外部水力设备成对运行的示意图；

图12为两个不同的液体活塞装置结合外部水力设备成对运行的示意图；

图13为一个液体活塞装置和一个低压水池结合外部水力设备运行的示意图；

图14为多对液体活塞装置共用一套外部水力设备运行的示意图。

图中标号：

A、B、A1、B1、A2、B2-压力容器组；1-高压气体管道，2-低压气体管道，3、3A、3B、4-液体总线管道，5-水力设备，6、6A、6B、7、7A、7B、8、8A、8B-压力容器，9、9A、9B、10、10A、10B、11、11A、11B、25、26-快捷液体管道，12、12A、12B、13、13A、13B、23-串联连接管道，24、27、28、27B、28B、31、32、31B、32B–并联连接管道，14~20、14A~20A、14B~20B、29~30、29B~30B、33~34、33B~34B，39~42-阀门，21-高耐压等级的压力容器，22-低耐压等级的压力容器，35-活塞缸，36-外部机械动力设备，37-低压水池，38-水泵，43~48-液体管道；

具体实施方式

本发明提供了一种可变耐压级联式液体活塞装置，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1所示为一个液体活塞装置的总体结构图。该装置中的三个耐压值不同的压力容器6、7、8相互连接形成一个压力容器组，其中压力容器6的耐压等级最高，体积最小；压力容器8的耐压等级最低，体积最大。三个压力容器的底部分别有快捷液体管道9、10、11，快捷液体管道与外部水力设备5相连。各个管道上都装设有可控阀门，通过对阀门的开关控制可以实现不同耐压等级压力容器的组合，构成可承受不同压强的液体活塞腔，通过液体活塞腔可以实现可控的压缩空气内能与液体势能之间的能量转换。

该装置中的压力容器可以用各类可耐压的容器构成，比如可以使用钢架、混凝土构筑的地下储气工程实现，也可以用高压金属球罐实现，还可以用储气钢管实现。

压力容器组中不同耐压等级压力容器的连接方式包括串联式和并联式，所有容器都通过其中一种方式或同时使用两种方式连接到压力容器组中。

其中串联连接方式如图2所示。在相邻两个耐压等级压力容器21和22之间，耐压等级较高的压力容器21的底部出口与耐压等级较低的压力容器22的顶部出口通过串联连接管道23相连，通过阀门可以控制串联连接管道23的通断。运行时根据内部气体压强的大小决定串联连接管道和快捷液体管道的通断，构成耐压水平和体积不同的液体活塞腔。当内部气体的压强高于压力容器22的耐压值时，串联连接管道23不导通，压力容器21的快捷液体管道25导通，压力容器22的快捷液体管道26不导通，只有压力容器21通过顶部出口和底部快捷管道构成小体积的液体活塞腔运行；当内部气体的压强低于压力容器22的耐压值时，串联连接管道23导通，压力容器21的快捷液体管道25不导通，压力容器22的快捷液体管道26导通，两个压力容器作为一个整体，通过高耐压等级压力容器21的顶部出口和低耐压等级压力容器22的底部快捷液体通道构成一个大体积的液体活塞腔运行。

并联连接方式如图3所示。在两个耐压等级压力容器21和22之间，耐压等级较高的压力容器21的顶部出口与耐压等级较低的压力容器22的顶部出口通过并联连接管道24相连。运行时根据内部气体压强的大小决定连接管道和快捷液体管道的通断，构成耐压水平和体积不同的液体活塞腔。当内部气体的压强高于压力容器22的耐压值时，并联连接管道24不导通，压力容器21的快捷液体管道25导通，压力容器22的快捷液体管道26不导通，只有压力容器21通过顶部出口和底部快捷管道构成小体积的液体活塞腔运行；当内部气体的压强低于压力容器22的耐压值时，并联连接管道24导通，压力容器21的快捷液体管道25不导通，压力容器22的快捷液体管道26导通，两个压力容器作为一个整体，通过高耐压等级压力容器21的顶部出口和低耐压等级压力容器22的底部快捷液体通道构成一个大体积的液体活塞腔运行。

相邻的两个压力容器也可以同时采用上述串联和并联的连接方式，如图4所示。压力容器21和压力容器22之间既有串联连接管道23，又有并联连接管道24。在运行中可以根据需要导通其中一条管道，构成串联或并联的连接方式。

相邻两个压力容器每次连接后相当于形成一个新的组合压力容器。从最高耐压等级到最低耐压等级的压力容器采用上述任意一种方式依次连接形成一个完整的压力容器组。图1中压力容器组中所有压力容器都是串联连接，无论接高压气体管道还是低压气体管道都是串联连接运行；图5中压力容器组中所有压力容器采用了串联连接，但增加了连到低压气体管道的并联连接，因此接高压气体管道时只能采用串联运行方式，而接低压气体管道时可以在串联运行和并联运行中选择。图6中压力容器组中所有压力容器都采用了串联连接，同时增加了连到高压气体管道的并联连接管道，因此在连接低压气体管道时只能采用串联连接，而连接到高压气体管道时可以在串联运行和并联运行中选择。图7中压力容器组中所有压力容器都同时设置了串联连接和到高低压气体管道的并联连接，因此在运行时都可以自由选择；当压力容器组中所有压力容器与气体管道都是并联连接关系时，各个压力容器间不必有势能高度差异，可以采用如图8所示的结构。

外部水力设备是指由液体势能差驱动的设备，如液压活塞机构、液压马达、水轮机甚至其它液体活塞等，用于实现液体势能与其他形式能量之间的转换。采用液压活塞机构时，后面可以接外部机械动力设备36如图9、图10所示，外部机械动力设备36包括其它液压活塞机构、直线电机、连接电机的曲柄机构等。

各个压力容器底部的快捷液体管道，与外部水力设备的连接方式可以分为总线式和直通式。

总线式连接方式如图9所示。快捷液体管道9、10、11汇总到一个液体总线管道3后与外部水力设备5相连。图中水力设备用液压活塞机构实现，各个水力设备独立运行或并列运行。当各水力设备独立运行时，需要根据液体活塞腔在不同时刻的耐压等级来选择不同活塞面积、不同耐压水平的液压活塞组与之相连。当液体活塞腔内部压强大时，可选择横截面积小、耐压水平高的活塞组；当液体活塞腔内部压强小时，可选择横截面积大、耐压水平低的活塞组。外部水力设备的耐压值需要和与之相连的液体总线通道的最大可能压力值相匹配。

直通式连接方式如图10所示。图中水力设备用液压活塞机构实现。快捷液体管道9、10、11不再汇总到一个管道，而是直接与不同活塞面积、不同耐压水平的液压活塞相连。各个水力设备独立运行或并列运行。外部水力设备的耐压值需要和与之相连的快捷液体通道的最大可能压力值相匹配。耐压值大的压力容器与横截面积小、耐压水平高的液压活塞组相连，耐压值小的压力容器与横截面积大、耐压水平低的液压活塞组相连。

构成的某耐压等级的液体活塞，是指由压力容器组中若干个高于或等于该耐压值的压力容器通过阀门控制以串联或者并联的方式连通在一起构成的一个组合，液体活塞腔的体积等于该组合中所有压力容器的容积之和，耐压等级等于组合中耐压水平最低的压力容器的耐压等级。

当在构成的某耐压等级液体活塞中进行高压气体膨胀或压缩时，组合后的液体活塞中只有最低耐压等级的压力容器的快捷液体管道的阀门打开，其余压力容器的快捷液体管道的阀门都关闭。在工作过程中，根据运行方式的变化和气体压强的变化随时变更液体活塞的组合方式和耐压等级。

如图1所示，当高压气体在压力容器6中膨胀做功时，压力容器6和压力容器7、8的连接断开，阀门16打开，其余阀门都关闭。液体活塞腔只由压力容器6构成，因此只有压力容器6的快捷液体管道9导通，快捷液体管道10和11断开。高压气体在当前工作的液体活塞腔内膨胀，当压强下降到压力容器7的耐压水平时，打开阀门19和17，关闭阀门16，将压力容器7加入到液体活塞腔中，构成耐压水平比之前小、体积比之前大的液体活塞腔，使气体做进一步的膨胀做功。此时快捷液体管道10导通，9和11断开。当液体活塞腔的气压下降到压力容器8的耐压水平时，打开阀门20和18，关闭阀门17，将压力容器8加入到液体活塞腔中，构成耐压水平更小、体积更大的液体活塞腔，使气体做进一步的膨胀做功。此时快捷液体管道11导通，9和10断开。当利用液体活塞压缩气体时，一开始压力容器6、7、8连接，构成一个大的液体活塞腔。阀门18、19、20打开，其他阀门都关闭。此时快捷液体管道11导通，9和10断开。液体在水力设备作用下从管道11进入压力容器8压缩气体。当压力容器8充满水后，关闭阀门18、20，打开阀门17，将压力容器8从液体活塞腔组合中去除，构成耐压比之前大、体积比之前小的的液体活塞腔，对气体做进一步的压缩。此时快捷液体管道10导通，9和11断开。当压力容器7充满水后，关闭阀门17和19，打开阀门16，将压力容器7从液体活塞腔组合中去除，构成耐压更大、体积更小的的液体活塞腔，对气体做进一步的压缩。此时快捷液体管道9导通，只由压力容器6运行。

两组压力容器组构造的两个液体活塞装置结合外部水力设备，可以实现成对联合运行。两个可变耐压级联式液体活塞装置成对联合运行时，一个为低压运行，另一个为高压运行，并周期性交替。其中低压运行的液体活塞由所有符合要求的压力容器组合在一起运行，并始终保持和低压气体管道连通。高压运行的液体活塞根据压强变化随时变更液体活塞的组合方式和耐压等级。

两个压力容器组采用对称的构造方式时，如图11所示。压力容器组A和B都是由三级压力容器组成，三个压力容器与高压管道和低压管道都是串联连接。运行时，A和B两组压力容器组中，一组做高压气体的膨胀或压缩，另一组始终与低压气体管道连通，按最低压强组合运行。两组压力容器循环交替运行。

两个压力容器组也可以采用不对称的构造方式，如图12所示。压力容器组A由三级压力容器组成，三个压力容器与高压管道和低压管道都是串联连接；压力容器组B由两组压力容器组成，两个压力容器与高压管道与低压管道都是并联连接。在运行时，A和B两组压力容器组中，一组做高压气体的膨胀或压缩，另一组始终与低压气体管道连通，并循环交替运行。两个压力容器组都采用各自的运行策略进行工作。

一个液体活塞装置也可以配合一个低压水池运行，如图13所示。当在压力容器组中进行高压气体膨胀时，通过液压活塞机构35对外部机械动力设备36做功，液体管道3与低压水池37构成势能源；当气体膨胀成为低压气体后通过低压气体管道2排出，此时利用水泵38抽水使水注入各级压力容器，再进行下一次高压气体膨胀。当在压力容器组中进行高压气体压缩时，利用外部机械动力设备36驱动液压活塞机构35将水从低压水池送入液体活塞压缩气体，当压缩完成后送入高压气体管道1后，关闭高压气体管道1，打开低压气体管道2，通过水泵38将水送入低压水池，再进行下一次气体压缩。

多对所述可变耐压级联式液体活塞装置可以并列运行，如图14所示。运行在不同耐压等级上的各对液体活塞装置，通过阀门与对应耐压等级的液压活塞机构连通，可以使总输出更加平稳。图中横截面积小的液压活塞的耐压水平高，与处于高耐压等级上的液体活塞装置相连，横截面积大的液压活塞的耐压水平低，与处于低耐压等级上的液体活塞装置相连。不同耐压水平的液压活塞并列运行或者串联运行。

下面以图11所示结构为例，说明可变耐压级联式液体活塞装置的工作原理。

液体活塞里可以是水、盐溶液、油或者其它液态物质。这里以水为例说明。装置将压缩气体内能转换为水势能并驱动水力设备5做功时，工作过程如下：

初始状态时，压力容器组A中三个压力容器6A、7A、8A中都充满水，高压气体管道上的阀门14A和低压气体管道上的阀门15A都处于关闭状态，连接管道上的阀门19A和20A都处于关闭状态，压力容器6A、压力容器7A和压力容器8A的快捷水管道9A、10A和11A上的阀门16A、17A和18A都处于关闭状态；压力容器组B中三个压力容器6B、7B、8B中几乎没有水，高压气体管道上的阀门14B处于关闭状态，低压气体管道上的阀门15B处于打开状态，连接管道12B和13B上的阀门19B和20B都处于打开状态，三个压力容器6B、7B、8B中都充满低压气体，压力容器8B的快捷水管道11B上的阀门18B处于打开状态，压力容器6B、7B的快捷水管道9B和10B上的阀门16B和17B都处于关闭状态。

气水能量转换开始时，首先打开阀门14A，从高压气体端口1中通入高压气体到压力容器6A中，同时打开阀门16A，高压气体会推动水从快捷水管道9A中流出；水力设备5在3A和3B的液体压强差下做功，同时将液体从3A送入3B。当通入的高压气体达到一定量时，关闭阀门14A。在压力容器6A中，高压气体继续膨胀，推动水从快捷水管道9A中流出，水驱动水力设备5做功后，再经快捷水管道11B流入到压力容器组B中。

当压力容器6A中的气体压强降到压力容器7A的耐压范围内时，关闭阀门16A，打开阀门19A和17A，此时压力容器6A和压力容器7A组成一个液体活塞，高压空气在液体活塞腔内膨胀做功，水经过快捷水管道10A流出，经过水力设备5后流入到压力容器组B中。当压力容器7A中的气体压强降到压力容器8A的耐压范围内时，关闭阀门17A，打开阀门20A和18A，此时压力容器6A、7A和8A组成一个液体活塞，高压空气在液体活塞腔内进行膨胀做功，水经过快捷水管道11A流出，经过水力设备5后流入到压力容器组B中。

当压力容器组A中大部分的水都经水力设备5流入到压力容器组B中后，打开阀门15A，保持阀门18A、19A、20A的打开状态，此时压力容器组A中的容器全部连通，充满低压气体，只保持最低压强等级的快捷水管道处于打开状态；此时压力容器组B中充满水，B中各个阀门都关闭，各个容器间不连通。此时B和A的角色互换。之后工作过程与上述情况相同，通过将高压空气送入B中，在高压容器组B中膨胀，将压力容器组B中的水全部压出，经过水力设备5后流入到压力容器组A中。如此运行下去可以形成一个完整的运行循环，可以持续将压缩空气内能转换为水的势能，利用水的势能驱动水力设备运行。

外部设备驱动水力设备5做功，将水从低压端送入高压容器中压缩气体时，工作过程如下：

初始状态时，压力容器组A中三个压力容器6A、7A、8A中都充满水，低压气体管道上的阀门15A打开，高压气体管道上的阀门14A关闭，连接管道上的阀门19A和20A打开，压力容器8A的快捷水管道上的阀门18A打开，压力容器6A、7A的快捷水管道上的阀门16A和17A都关闭；压力容器组B中三个压力容器6B、7B、8B中都充满低压气体，高压气体管道1上的阀门14B和低压气体管道2上的阀门15B都处于关闭状态，连接管道上的阀门19B和20B都处于打开状态，压力容器8B的快捷水管道上的阀门18B处于打开状态，压力容器6B、7B的快捷水管道上的阀门16B和17B都处于关闭状态。

气水能量转换开始时，外部水力设备5在外部能量源驱动下做功将压力容器组A中的水抽出，再通过快捷水管道11B进入到压力容器组B中，压缩B中各压力容器内的空气。当压力容器8B被水充满时，关闭阀门18B和20B，打开阀门17B，水力设备5从A抽出的水经过快捷水管道10B流入到压力容器7B中，继续压缩B内的气体，气体压强进一步提高。当压力容器7B被水充满时，关闭阀门17B和19B，打开阀门16B，水力设备5从A抽出的水经过快捷水管道9B流入到压力容器6B中，继续压缩B内的气体。在气体压缩过程中，当气体压强与高压气体管道1的压强相同时，打开阀门14B，继续将水抽入到压力容器4B中直到水充满，高压空气导入到高压气体管道1中。

之后关闭所有压力容器组B中的相关阀门，压力容器组B中所有压力容器充满水，而压力容器组A中的容器全部连通，充满低压气体，关闭A中的阀门15A，此时AB的角色互换。只保持B中的最低压强等级的快捷管道处于打开状态。水力设备5将压力容器组B中的水抽出后，送入到A中，压缩A组容器内的密闭空气。如此运行下去可以形成一个完整的运行循环，可以持续将水的势能转换为压缩空气内能。

Claims (11)

1.一种可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：两个或多个耐压值不同的压力容器相互连接形成一个压力容器组，压力容器组与高压气体管道和低压气体管道连接；各个压力容器的底部均有独立的快捷液体管道，通过总线方式或直通方式与外部水力设备连接；通过控制连接管道上的阀门开关可以实现具有不同耐压等级、不同活塞腔体积的液体活塞构造方案；两组压力容器组构造的两个液体活塞装置结合外部水力设备，实现成对联合运行。

2.根据权利要求1所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述耐压值不同的压力容器的相互连接方式分为串联式和并联式，所有的压力容器都通过其中一种方式或同时使用两种方式连接到压力容器组中。

3.根据权利要求2所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述耐压值不同的压力容器的串联连接方式为：相邻两个压力容器之间，耐压值较高的压力容器通过额外的底部出口与耐压值较低的压力容器的顶部出口相连；通过连接管道和快捷液体管道的通断，高耐压值的压力容器独立运行或两者在低压强下联合运行，构成耐压水平和体积不同的组合压力容器。

4.根据权利要求2所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述耐压值不同的压力容器的并联连接方式为：相邻两个压力容器之间，耐压值较高的压力容器的顶部出口与耐压值较低的压力容器的顶部出口都连接到同一个管道上；通过连接管道和快捷液体管道的通断，高耐压值的压力容器独立运行或两者在低压强下联合运行，构成耐压水平和体积不同的组合压力容器。

5.根据权利要求1所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述外部水力设备是指由液体势能差驱动的设备，用于实现液体势能与其他形式能量之间的转换。

6.根据权利要求1所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述各快捷液体管道与外部水力设备的总线连接方式为：两个或多个快捷液体管道汇总到一个液体总线管道后与一个或多个外部水力设备相连；外部水力设备的耐压值和与之相连的快捷液体通道的最大可能压力值相匹配；各个水力设备独立运行或并列运行。

7.根据权利要求1所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述各快捷液体管道与外部水力设备的直通连接方式为：每一个快捷液体管道直接与一个或多个外部水力设备相连；外部水力设备的耐压值和与之相连的快捷液体通道的最大可能压力值相匹配；各个水力设备独立运行或并列运行。

8.根据权利要求1所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述液体活塞是指由压力容器组中若干个压力容器通过阀门控制连通在一起构成的一个组合，液体活塞腔的体积等于该组合中所有压力容器的容积之和，耐压等级等于组合中耐压水平最低的压力容器的耐压等级。

9.根据权利要求8所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：当所述液体活塞中进行高压气体膨胀或压缩时，组合后的液体活塞中只有最低耐压等级的压力容器的快捷液体管道的阀门打开，其余压力容器的快捷液体管道的阀门都关闭。

10.根据权利要求1所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：所述两个可变耐压级联式液体活塞装置成对联合运行时，一个为低压运行，另一个为高压运行，并周期性交替；其中低压运行的液体活塞由所有压力容器并列运行或组合在一起运行，并始终保持和低压气体管道连通。

11.根据权利要求10所述的可变耐压级联式液体活塞装置，其特征在于：多对联合运行的所述可变耐压级联式液体活塞装置并列运行，运行在不同耐压等级上的各对液体活塞装置，通过阀门与对应耐压等级的液压活塞机构连通；不同耐压水平的液压活塞并列运行或者串联运行。

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