CN104514758A - 基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，液封蓄能器包括一个密封圆筒形活塞缸HSG和一个高压气体罐QTG，由于活塞HS总是有少量的泄漏，在活塞顶上会聚集越来越多的压力液，需要清理掉，当活塞移动到活塞缸顶时，活塞顶上的压力液会通过气液通道TD流入气体罐，使活塞顶上的压力液被及时清理，而气体罐底部收集的压力液会越来越多，收集液增加时会使浮筒FT上升，当浮筒压到收集液传感器JYG时，发出打开电控阀DKF信号，打开电控阀，漏出的压力液从漏液管LYG流回盛液筒SYT。

Description

基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统
技术领域：本发明是一种蓄能器及其液压操控系统，属于液压传动系统领域。本发明简称液封蓄能器。
背景技术：蓄能器有囊式蓄能器、活塞式蓄能器和膜片式蓄能器三大类，其中囊式蓄能器和膜片式蓄能器都有橡胶皮突然破裂的危险，不适合应用于可靠性要求高的系统中，比如车、船、飞机等；活塞式蓄能器没有橡胶皮突然破裂的危险，可靠性高，但是，目前活塞式蓄能器面临的重要问题是，既要活塞隔离气体和液体的性能好，又要活塞与缸体的摩擦力小，这是一对矛盾。具体说，如果要提高气体与液体的隔离性能，需要加大活塞密封圈相对于缸体的正压力，所以摩擦力增大，使得响应不灵敏；反过来，如果要增加响应灵敏度，应该减小活塞的摩擦力，又会使得气体与液体的隔离性能变差，产生液体向气压腔渗漏以及气体泄漏等缺点。
发明目的：如果能够克服这些缺点，使得活塞式蓄能器既是隔离气体和液体的性能好，又是响应灵敏度高，那么活塞式蓄能器就能够有更广阔的应用前景，如：在车、船、飞机等设备中充当助力装置。本发明的蓄能器具体目标是：①安全可靠，不会突然损坏失灵；②气液隔离性好；③响应灵敏度高；④经久耐用；⑤工作压力高且准恒压；⑥效率高；⑦体积小；⑧制作成本低廉；⑨结构简单、维护方便；⑩基于这种蓄能器，可以设计相应的控制系统，驱动制动器、转向器、油门、离合器、换挡机构、飞机升降舵等等执行机构。
为了叙述简便，先给出以下约定：
●压力液腔YYQ中充满了压力液YLY，但是压力液YLY并没有在图中标出，仅在说明书中给出描述；同理，气压腔QYQ中的高压气体GYQT也没标出。
●压力(温度)设定值有三个：标称值、上限值和下限值，准恒压(准恒温)是指压力(温度)在以设定的标称值为中心的小范围内变化，或者是在设定的上限值和下限值之间变化。
●传感器总是和比较器结合使用而产生控制信号，比如，预先在位置比较器中设定好一个“补液阈值电位”，当弹簧长度到达某个规定长度时，位置传感器输出信号电位强度就超过了“补液阈值电位”，这时，位置比较器的输出值就翻转，就是向注液泵发出“注液信号”，注液泵起动，向液压缸注液。这个过程，以下简称为位置传感/比较器发出注液信号；类似的，有压力传感/比较器发出加热信号或冷却信号，满液传感/比较器发出停机信号等。比较器设计在控制系统中，没有在图中标出。
●大写字母构成器件标号，数字为下标为器件编号，如ZK1、GZG2、DK1等等。
●活塞上都带有密封圈，通常不再特别强调，活塞在其中运动的缸称为活塞缸，活塞缸的最高位置称为活塞缸顶。
●集液器的全称为“集液排液器”，兼有集液和排液的功能。
●各种传感器的信号线统一由XHX作为示意，不逐个详细标出。
●高压气体罐和高压气体腔简称为气体罐QTG和气体腔QTQ。
液封蓄能器是基于高压气体进行工作的，所以在描述液封蓄能器工作原理之前，先对高压气体GYQT和已有的活塞式蓄能器给出说明，
在常温范围(-20～100℃)内，高压气体GYQT包括超流体(如二氧化碳)、气体(如氮气、氩气等)和液气共存的饱和汽BHQ(如制冷剂氟利昂、氨等)，高压气体又称为储压气体或储压剂。
已有的活塞式蓄能器的基本原理是：
一个活塞HS将活塞缸HSG分割成气压腔(上腔)和液压腔(下腔)两部分，气压腔充注高压气体，压力为PQ，液压腔底部有一个注排口管道(ZPK)，压力液由此注入和排出，压力液压力为PY，活塞的摩擦力为FM；活塞面积为S，当注液泵向液压腔注液时，PQ+FM/S＝PY；当液压腔向外排液作功时，PQ＝PY+FM/S，(符号PQ、PY、FM、S与附图无关，只作理论分析用)，通常PQ和PY远大于FM/S，可以认为PQ≈PY，所以液压腔中的压力液具有很高的压力。
目前存在的主要问题是：为了防止液压腔的压力液漏向气压，活塞密封圈要与活塞缸内壁压得很紧，使得活塞反应灵敏度降低，本发明有效地提高了活塞反应灵敏度。
本发明基本原理：一种基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，液封蓄能器包括一个密封圆筒形活塞缸(HSG)，一个活塞(HS)将活塞缸(HSG)分割成气压腔(QYQ)和液压腔(YYQ)两部分，气压腔充注高压气体，气压通过活塞传递到液压腔，所以液压腔中的压力液具有很高的压力，液压腔底部有一个注排口管道(ZPK)，由此注入压力液以储存压力能，排出压力液以输出压力能，其特征是：还包括一个由高压气体罐(QTG，包括QTG1和QTG2，简称气体罐，用于储存高压气体)形成的气体腔(QTQ，包括QTQ1和QTQ2，)，活塞缸顶建立气液通道(TD，包括TD1和TD2)，连通气压腔(QYQ)和气体腔(QTQ)，气体罐有两个功能，一个是充当气压腔(QYQ)的外延，帮助气压腔存储高压气体，增加了气压腔的总容积，减小气压腔的压力波动；另一个是气体罐底部充当集液器，由于活塞总是有少量的泄漏，压力液会缓慢地从液压腔(YYQ)泄漏到气压腔(QYQ)，在活塞顶上会聚集越来越多的压力液，需要清理掉，当活塞移动到活塞缸顶时，活塞顶上的压力液会通过气液通道(TD)流入气体腔(QTQ)，活塞顶上的压力液被及时清理，而气体腔底部收集的压力液会越来越多，收集液增加时会使浮筒FT(包括FT1和FT2)上升，当浮筒压到收集液传感器JYG时，发出打开电控阀(DKF)信号，打开电控阀，漏掉收集液，压力液从漏液管(LYG)流回盛液筒(SYT)；收集液漏掉时会使浮筒FT下降，当浮筒压到到底传感器DDG时，发出关闭电控阀的电信号，电控阀关闭，随后电机停止。
其另一个重要特征是：夹心式活塞，用以加强活塞的密封性能，并减小摩擦损耗，提高反应灵敏度，该活塞由活塞上偶(HSS)与活塞下偶(HSX)通过滑柱(HZ)与滑套(HT)形成滑动配合，在活塞上下偶之间形成一个距离可以变化的充满密封液(包括密封油脂和压力液)的夹心层(JXC)；因为密封圈与活塞缸内壁压力很小，所以液压腔/气压腔的压力比较小，夹心层的压力处于液压腔与气压腔的中间值，并与两者近似相等，将液压腔/气压腔的一级压力分解为液压腔/夹心层加夹心层/气压腔两级压力，所以液压腔和气压腔向夹心层的泄漏大大减小，成为微压差渗漏；行程栓(XCS)栓头(ST)的行程，被行程孔(XCK)限制了最高点和最低点，所以夹心层的最大厚度被限制，以免滑柱与滑套相脱离，密封盖(MFG)保证行程孔的密封，行程栓底部焊接在活塞下偶的底部以保证密封，所以夹心式活塞的夹心层、行程栓、滑柱和滑套都处于密封范围内。
稳定压力措施：通过调节高压气体温度来调节高压气体压力，实现压力准恒定。
蓄能阶段。当注液泵通过注液口向液压腔注液时，压力液推动活塞向上运动，储存压力液，逐渐将气压腔中的气体压缩到气体罐，当活塞到达液压缸的上密封垫(SMF，图1)时，控制系统使注液停止，其控制方法有几种，方法1：压到上密封垫(SMF)和满液传感器(MYG)时，满液传感器发出停止注液信号；方法二：在注液管道上安装一个过压传感器(GYG)，压到上密封垫(SMF)时，活塞会停止运动，但是注液泵继续工作，会使液压腔的压力继续升高，当液压腔压力到达预设的过压阈值时，过压传感器(GYG)会测出压力已经到达阈值，发出停机指令，注液泵停机。
作功阶段。当工作油缸(GZG，图5)需要压力液时，排液口在电控阀的控制下向工作油缸(GZG)注入压力液，驱动相应的机械，高压气体通过活塞传递压力，压迫液压腔中的压力液，使压力液以等于高压气体压力值向工作油缸作功。
实施例
实施例1——气体罐与活塞缸一体式液封蓄能器。(图1)。
一密封的大直径圆筒形高压气体罐(QTG1，简称气体罐)形成一个高压气体腔(QTQ1，简称气体腔)，其里面套一个小直径圆筒形活塞缸(HSG)，气体罐和活塞缸大小圆筒相互密封；一个活塞(HS)将活塞缸分割成气压腔(QYQ)和液压腔(YYQ)两部分，活塞缸顶建立气液通道(TD1)，连通气体腔(QTQ1)和气压腔(QYQ)，通过补充口(BCK)充注高压气体，气压通过活塞传递到液压腔，所以液压腔中的压力液具有很高的压力，液压腔底部有一个注排口管道(ZPK)，由此注入压力液以储存压力能，排出压力液以输出压力能。气体罐有两个功能，一个是气压腔(QYQ)的外延，充当高压气体腔，帮助气压腔存储高压气体，增加了气压腔的总容积，减小气压腔的压力波动；另一个是充当集液器，由于活塞总是有少量的泄漏，压力液会缓慢地从液压腔泄漏到气压腔，在活塞顶上会聚集越来越多的压力液，需要清理掉，当活塞移动到活塞缸顶时，活塞顶上的压力液会通过气液通道流入气体腔，活塞顶上的压力液被及时清理，而气体腔底部收集的压力液(收集液SJY)会越来越多，使浮筒(FT1)浮得越来越高，当浮筒压到收集液传感器JYG时，发出打开电控阀信号，打开电控阀(DKF)，漏掉收集液，压力液从漏液管(LYG)流回盛液筒(SYT)；收集液漏掉时会使浮筒FT1下降，当浮筒压到到底传感器DDG时，发出关闭电控阀的电信号，电控阀关闭，随后电机停止。
浮筒(FT)结构为薄壁密封筒，通气孔(TQK)使浮筒内外空气连通而压力相等，以避免被压扁。
稳定压力措施：通过调节高压气体温度来调节高压气体压力，实现压力准恒压。绕着气体罐内壁，缠绕数圈受控加热和降温装置，比如，缠绕数圈带有热交换片的液管受控加热，称为热交换管(RJH)，在气体罐上接出一根管道，安装一个压力传感器(YLG)或者压力表监测压力，当活塞位置变化或者环境温度变化时，气体腔的压力会发生变化，需要采取措施稳定压力。使高压气体形成准恒压有两种办法，一种是令高压气体处于饱和汽状态，即选用临界温度高于温控的高压气体，只要将温度控制为准恒温，高压气体的压力也就处于对应于温度的准恒压；另一种是选用临界温度低于温控的高压气体，高压气体处于气体状态或超流体状态，通过压力传感器检测压力变化，调节高压气体的温度以调节压力，以减小压力波动的变化率，形成准恒压，具体说：
当压力低于下限值时，压力传感器(YLG)发出加热信号，由热液泵(RYB，图5)向热交换管(RJH)泵动循环的热液以加热高压气体，高压气体温度升高后会使得压力升高，可以将液泵停止的信号阈值设置在压力上限与下限之间的某个点，为简单合理起见，本文约定将该阈值点设置在标称值，当压力高于标称值时，压力传感/比较器发出停止加热信号；当压力高于上限值时，压力传感器发出冷却信号，由冷液泵(LYB)向热交换管泵动循环的冷却液以冷却高压气体，高压气体温度降低后会使得压力降低，当压力低于标称值时，压力传感/比较器发出停止冷却信号。
另一种方法是，用缠绕式受控电热元件取代热交换管(RJH)对气体腔加热。
加大高压气体腔的总容积也是稳定压力的措施之一。
用弹簧(TH)和位置传感器(WZG)监测活塞的位置，也就是监测液位的高度，位置传感器固定于顶部，下接弹簧TH，画出的是在活塞上部的拉簧结构(在活塞下部的压簧结构也是可以的，原理相同，所以没有画出)，当液位降低时活塞下移，弹簧对位置传感器作用力加大，位置传感器输出信号加强，当弹簧作用力到达阈值规定值时，位置传感/比较器就向注液泵发出“注液信号”，注液泵起动，向液压缸注液，一直到活塞压住上密封垫，这时，弹簧长度的采样信号会停止变化，控制系统据此可以判断出液压腔需要注入压力液或停止注入压力液。
实施例2——气体罐与活塞缸分体式液封蓄能器。(图2)。
分体式结构，高压气体罐(QTG2)与活塞缸(HSG)相对独立，两者顶部由气液外部通道(TD2)连通，当活塞运动到顶部时，活塞顶上的压力液会通过通道管(TD2)流入气体腔(QTQ2)，而气体腔底部收集的压力液(收集液SJY)会越来越多，使浮筒(FT2)浮起来。其它结构和工作原理与一体式的相同。
实施例3-夹心式活塞(图3中的活塞是外观图，图3.1是活塞的剖视图)。
对于活塞改进的要求是：加强密封性能、减小摩擦损耗、提高反应灵敏度，为了加强密封性能，采用了密封圈密封、脂液夹心层密封、倒角密封等多种密封相结合的结构，密封圈密封是传统的方法，在活塞上开槽并嵌入橡胶密封圈，本发明的重要特征之一是提出了脂液夹心层式活塞密封和倒角密封；
脂液夹心层式活塞密封
夹心式活塞是一个对偶活塞(包括活塞上偶(HSS)和活塞下偶(HSX))，活塞下偶(HSX)与滑套(HT)为一体，活塞上偶(HSS)与滑柱(HZ)为一体，滑柱中有一个行程孔(XCK)，行程孔通过液孔(YK)与夹心层连通，行程栓(XCS)从行程孔插下，与活塞下偶(HSX)的底部焊接成一体，密封盖(MFG)盖住行程孔形成密封，所以，在活塞上下偶之间的空间为密封空间，称为夹心层(JXC)，夹心式活塞的夹心层、行程栓、滑柱和滑套都处于密封范围内，滑柱与滑套形成滑动配合，行程栓栓头(ST)的行程，被行程孔(XCK)限制了最高点和最低点，所以夹心层的最大厚度被限制，以免滑柱与滑套相脱离。
在活塞上下偶之间形成一个距离可以变化的充满密封脂液(包括密封油脂或压力液)的夹心层；(原理上可以由n层对偶活塞构成n-1个夹心层)，因为气压和液压作用于活塞上的力远大于活塞与缸体的摩擦力，所以夹心层的压力与气压腔的压力近似相等，使得高压气体向夹心层的泄漏为微压差渗漏；夹心层的压力与液压腔的压力也近似相等，使得压力液向夹心层的泄漏也为微压差渗漏。夹心层的密封脂液是会泄漏的，所以需要有补充，用一个单向阀(DXF)向夹心层提供脂液补充，单向阀做在滑柱中间以节省空间，液压腔中的密封脂液可以从单向阀进入夹心层，夹心层的脂液不能从单向阀往回流至液压腔。
脂液夹心层密封包括：脂密封和液密封，
脂密封是用密封油脂充当夹心层，夹心层的密封油脂如果泄漏，在液压腔压力的作用下，由皮囊(PN)中储存的密封油脂通过软管(RG)和单向阀(DXF)向夹心层补充；
液密封是用压力液充当夹心层，夹心层的压力液如果泄漏，液压腔中压力液通过单向阀向夹心层补充；不过根据实践经验看，不要单向阀，夹心层中也会充满压力液，所以该单向阀是可选项。
倒角密封
假定夹心层混合有气体和压力液，气体会聚集在夹心层的上部，首先会聚集在夹心层上面的倒角(DJB，即活塞上偶的下端面倒角)中，起到阻止压力液向气压腔渗透的作用；而压力液会聚集在夹心层的下部，首先会聚集在夹心层下面的倒角(DJC，即活塞下偶的上端面倒角)中，起到阻止气体向液压腔渗透的作用；
同理，假定液压腔混入了气体，气体首先会聚集在活塞下偶的下端面倒角(DJD)中，再被挤到夹心层中；假定气压腔混入了压力液，压力液首先会聚集在活塞上偶的上端面倒角(DJA)中，再被挤到夹心层中；
所以，倒角密封加强了对气体向液压腔泄漏的拦截，也加强了对压力液向气压腔泄漏的拦截。
实施例4-电控顶针阀DKF漏液器。电控顶针阀关闭时，气体腔底部的收集液(SJY)会越来越多，使浮筒FT浮得越来越高，当浮筒压到收集液传感器(JYG)时，发出打开顶针阀漏掉收集液的电信号，电控顶针阀收到漏掉收集液信号后阀电机(DK12)正转，其电机轴DK11带动螺母柱(DK9)旋转，因为螺杆(DK8)与多面体柱(DK7)一体，而多面体柱DK7被卡在多面体孔(DK6)中不能旋转，只能随着螺母柱DK9的正传而上行，将顶针针尖(DK5)顶上去，打开顶针阀，压力液从漏液管流回盛液筒；收集液漏掉时会使浮筒(FT)下降，当浮筒压到到底传感器(DDG)时，发出关闭顶针阀的电信号，电控顶针阀收到关闭信号后电机反转，多面体柱(DK7)随着螺母柱(DK9)的反转而下行，顶针阀在压力的作用下关闭，随后电机停止。
漏液器也可以采用已知的其它机械阀和电子阀。
实施例5-基于液封蓄能器的液压系统。
蓄能阶段。当液位降低时，弹簧(TH)的弹力加大，位置传感器(WZG)输出信号加强，当信号大于设定的“补液阈值”时，位置传感/比较器向注液泵发出“注液信号”，注液泵起动，向液压缸注液。注液泵的驱动有两种方式，一种是发动机驱动，当传感/比较器向注液泵发出“注液信号”时，离合控制器(LHK，图5)使电磁离合器(LHQ)啮合，主动轴(ZDZ)带动从动轴(CDZ)，从动轴带动注液泵(YB)，将盛液筒(SYT)中的压力液泵入液压腔(YYQ)；另一种是电动机驱动，将一台电动机与注液泵(YB)连接，当传感/比较器向注液泵发出“注液信号”时，电动机起动，带动注液泵，将盛液筒中的压力液泵入液压腔。注液时，压力液推动活塞向上运动，逐渐将气压腔中的气体挤压回到气体罐，压力液逐步占驻气体腔的空间，活塞压到液压缸的上密封垫(SMF)时停止运动，压力液不再进入液压腔，但是在泵压的作用下液压腔的压力继续升高，到达预设的过压阈值值时，满液传感/比较器(MYG)发出停机指令，注液泵停机。
作功阶段。当工作油缸(GZGk)需要压力液时，排液口在电控阀的控制下向工作油缸注入压力液，驱动相应的机械，高压气体通过活塞传递压力，压迫液压腔中的压力液，使压力液以等于高压气体压力值向工作油缸作功。
增压缸(ZYG)是可选项，需要比液压腔更大的压力时采用。
附图说明
图1——气体罐与活塞缸一体式液封蓄能器。YLG-压力传感器；QTG1-一体式蓄能器气体罐；QTQ1-一体式蓄能器气体腔；TD1-一体式蓄能器气液通道；MYG-满液传感器；SMF-上密封垫；RJH-热交换管；HSG-活塞缸；QYQ-气压腔；HS-活塞；MFQ-密封圈；YYQ-液压腔；XMF-下密封垫；QYG-缺液传感器；SJK-热交换管水接口；GYG-过压传感器；PYK-排液口；ZYK-注液口；ZPK-注液排液口；DDG-到底传感器；LYG-漏液收集管；LYGA-漏液回流管；SJY-收集液；DKF-电控阀；TH-弹簧；WZG-位置传感器；FT1-一体式蓄能器浮筒；TQK-浮筒通气口；ZJ-支架；WZG-位置传感器；XHX-信号线；MFT-密封套；BCK-高压气体补充口；SYT-盛液筒；集液器全称为“集液排液器”，包括(FT-浮筒；LYG-漏液收集管；DKF-电控阀；QTG-气体罐)
图1.1——一体式蓄能器浮筒FT1立体图。TQK-浮筒通气口(通气口使浮筒内外气体连通，内外压力相等)；NTB-内筒壁；WTB-外筒壁。
图2-气体罐与活塞缸分体式液封蓄能器。与图1标号不同的有：FT2-分体式蓄能器浮筒；QTG2-分体式蓄能器气体罐、QTQ2-分体式蓄能器气体腔、TD2-分体式蓄能器气液外部通道；相同的有：YLG、MYG、SMF、RJH、HSG、QYQ、HS、YYQ、XMF、QYG、SJK、GYG、PYK、ZYK、ZPK、DDG、LYG、LYGA、SJY、DKF、TH、WZG、TQK、ZJ、WZG、XHX、MFT、BCK；SYT；
图2.1——分体式蓄能器浮筒FT2立体图。TQK-通气口。
图3-夹心式活塞外观图。与前图相同的有：BCK、SMF、HSG、QYQ、MFQ、MFQ、YYQ、XMF、PYK、ZYK、ZPK；与前图相不同的有：HSS-活塞上偶；DJA-活塞上偶的上倒角；DJB-活塞上偶的下倒角；HZ-滑柱；HT-滑套；DJC-活塞下偶的上倒角；DJD-活塞下偶的下倒角；HSX-活塞下偶；JXC——夹心层；RG-软管；PN-皮囊；ZZK-注脂口。
图3.1-夹心式活塞剖视图。与图3相同的有：BCK、SMF、HSG、QYQ、HSS、DJA、DJB、HZ、HT、DJC、DJD、HSX、JXC、YYQ、RG、XMF、PN、ZZK、PYK、ZYK、ZPK、改变或增加的符号有：MFG-密封盖；ST-栓头；XCS-行程栓；DXF-单向阀；XCK-行程孔；YK-液孔；
图4-电控顶针阀DKF。DK1-接口螺丝；DK2-过滤网；DK3-顶针阀体；DK5-顶针针尖；DK6-多面体孔；DK7-多面体柱；DK8-螺杆(与多面体柱一体)；DK9-螺母柱；DK10-锁定螺丝；DK11-电机轴；DK12-阀电机；DK13-阀外套；DK14-定位螺丝；DK15-漏液出口；。
图4.1-顶针阀剖面图。DK3-顶针阀体；DK4-顶针阀芯；DK5-顶针针尖。
图5-基于液封蓄能器的液压系统。QK-气孔；SYT-盛液筒；YB-注液泵；ZDZ-主动轴；LHQ-电磁式离合器；LHK-离合控制器；CDZ-从动轴；ZHF-止回阀；XNQ-液封蓄能器(虚线框内)；RYY-热液源；RYB-热液泵；LYY-冷液源；LYB-冷液泵；ZYG-增压缸；ZFk-注液阀k(k通配1-n的编号)；ZKk-注液阀控制器k；GZGk-工作缸k；PFk-排液阀k；PKk-排液阀控制器k；HYG-回液管；HYB-回液泵。

Claims (10)

1.一种基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，包括一个密封圆筒形活塞缸(HSG)，一个活塞(HS)将活塞缸(HSG)分割成气压腔和液压腔两部分，气压腔充注高压气体，气压通过活塞传递到液压腔，所以液压腔中的压力液具有很高的压力，液压腔底部有一个注排口管道(ZPK)，由此注入压力液以储存压力能，排出压力液以输出压力能，其特征是：
一密封的大直径圆筒形高压气体罐(QTG，简称气体罐)形成一个高压气体腔(QTQ，简称气体腔)，其里面套一个小直径圆筒形活塞缸(HSG)，气体罐和活塞缸大小圆筒相互密封；一个活塞(HS)将活塞缸分割成气压腔(QYQ)和液压腔(YYQ)两部分，活塞缸顶建立气液通道(TD)，连通气体腔(QTQ)和气压腔(QYQ)，充注高压气体，气压通过活塞传递到液压腔，所以液压腔中的压力液具有很高的压力，液压腔底部有一个注排口管道(ZPK)，由此注入压力液以储存压力能，排出压力液以输出压力能。气体罐有两个功能，一个是气压腔(QYQ)的外延，充当高压气体腔(QTQ)，帮助气压腔存储高压气体，增加了气压腔的总容积，减小气压腔的压力波动；另一个是充当集液器，由于活塞总是有少量的泄漏，压力液会缓慢地从液压腔泄漏到气压腔，在活塞顶上会聚集越来越多的压力液，需要清理掉，当活塞移动到活塞缸顶时，活塞顶上的压力液会通过气液通道流入气体腔，活塞顶上的压力液被及时清理，而气体腔底部收集的压力液(收集液SJY)会越来越多，使浮筒(FT)浮起来，收集液增加时会使浮筒上升，当浮筒压到收集液传感器JYG时，发出打开电控阀信号，打开电控阀，漏掉收集液，压力液从漏液管(LYG)流回盛液筒(SYT)；收集液漏掉时会使浮筒下降，当浮筒压到到底传感器DDG时，发出关闭电控阀的电信号，电控阀关闭，随后电机停止。
2.一种基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其另一个重要特征是：
脂液夹心层式活塞密封和倒角密封；
夹心式活塞是一个对偶活塞(包括活塞上偶(HSS)和活塞下偶(HSX))，活塞下偶(HSX)与滑套(HT)为一体，活塞上偶(HSS)与滑柱(HZ)为一体，滑柱中有一个行程孔(XCK)，行程孔通过液孔(YK)与夹心层连通，行程栓(XCS)从行程孔插下，与活塞下偶(HSX)的底部焊接成一体，密封盖(MFG)盖住行程孔形成密封，所以，在活塞上下偶之间的空间为密封空间，称为夹心层(JXC)，夹心式活塞的夹心层、行程栓、滑柱和滑套都处于密封范围内，滑柱与滑套形成滑动配合，行程栓栓头(ST)的行程，被行程孔(XCK)限制了最高点和最低点，所以夹心层的最大厚度被限制，以免滑柱与滑套相脱离。
在活塞上下偶之间形成一个距离可以变化的充满密封脂液(包括密封油脂或压力液)的夹心层；(原理上可以由n层对偶活塞构成n-1个夹心层)，因为气压和液压作用于活塞上的力远大于活塞与缸体的摩擦力，所以夹心层的压力与气压腔的压力近似相等，使得高压气体向夹心层的泄漏为微压差渗漏；夹心层的压力与液压腔的压力也近似相等，使得压力液向夹心层的泄漏也为微压差渗漏。夹心层的密封脂液是会泄漏的，所以需要有补充，用一个单向阀(DXF)向夹心层提供脂液补充，单向阀做在滑柱中间以节省空间，液压腔中的密封脂液可以从单向阀进入夹心层，夹心层的脂液不能从单向阀往回流至液压腔。
脂液夹心层密封包括：脂密封和液密封，
脂密封是用密封油脂充当夹心层，夹心层的密封油脂如果泄漏，在液压腔压力的作用下，由皮囊PN中储存的密封油脂通过软管(RG)和单向阀(DXF)向夹心层补充；
液密封是用压力液充当夹心层，夹心层的压力液如果泄漏，液压腔中压力液通过单向阀向夹心层补充；不过根据实践经验看，不要单向阀，夹心层中也会充满压力液，所以该单向阀是可选项。
倒角密封
假定夹心层混合有气体和压力液，气体会聚集在夹心层的上部，首先会聚集在夹心层上面的倒角(DJB，即活塞上偶的下端面倒角)中，起到阻止压力液向气压腔渗透的作用；而压力液会聚集在夹心层的下部，首先会聚集在夹心层下面的倒角(DJC，即活塞下偶的上端面倒角)中，起到阻止气体向液压腔渗透的作用；
同理，假定液压腔混入了气体，气体首先会聚集在活塞下偶的下端面倒角(DJD)中，再被挤到夹心层中；假定气压腔混入了压力液，压力液首先会聚集在活塞上偶的上端面倒角(DJA)中，再被挤到夹心层中。
3.根据权利要求1所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一步特征是稳定压力措施：通过调节高压气体温度来调节高压气体压力，实现压力准恒压。绕着气体罐内壁，缠绕数圈受控加热和降温装置，方法1：缠绕数圈带有热交换片的液管受控加热，称为热交换管(RJH)，在气体罐上接出一根管道，安装一个压力传感器(YLG)或者压力表监测压力，当活塞位置变化或者环境温度变化时，气体腔的压力会发生变化，需要采取措施稳定压力。使高压气体形成准恒压有两种办法，一种是令高压气体处于饱和汽状态，即选用临界温度高于温控的高压气体，只要将温度控制为准恒温，高压气体的压力也就处于对应于温度的准恒压；另一种是选用临界温度低于温控的高压气体，高压气体 处于气体状态或超流体状态，通过压力传感器检测压力变化，调节高压气体的温度以调节压力，以减小压力波动的变化率，形成准恒压，具体说：
当压力低于下限值时，压力传感器(YLG)发出加热信号，由热液泵(RYB)向热交换管(RJH)泵动循环的热液以加热高压气体，高压气体温度升高后会使得压力升高，可以将液泵停止的信号阈值设置在压力上限与下限之间的某个点，为简单合理起见，本文约定将该阈值点设置在标称值，当压力高于标称值时，压力传感/比较器发出停止加热信号。
当压力高于上限值时，压力传感器发出冷却信号，由冷液泵(LYB)向热交换管泵动循环的冷却液以冷却高压气体，高压气体温度降低后会使得压力降低，当压力低于标称值时，压力传感/比较器发出停止冷却信号。
方法2，用缠绕式受控电热元件取代热交换管(RJH)对气体腔加热。
加大高压气体腔的总容积也是稳定压力的措施之一。
4.根据权利要求1所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一步特征是：包括一种一体式结构，一密封的大直径圆筒形高压气体罐(QTG1)形成一个高压气体腔(QTQ1)，其里面套一个小直径圆筒形活塞缸(HSG)，气体罐和活塞缸大小圆筒相互密封；一个活塞(HS)将活塞缸分割成气压腔(QYQ)和液压腔(YYQ)两部分，活塞缸顶建立气液通道(TD1)，连通气体腔(QTQ1)和气压腔(QYQ)，充注高压气体，气压通过活塞传递到液压腔，所以液压腔中的压力液具有很高的压力，液压腔底部有一个注排口管道(ZPK)，由此注入压力液以储存压力能，排出压力液以输出压力能。气体罐有两个功能，一个是气压腔(QYQ)的外延，充当高压气体腔，帮助气压腔存储高压气体，增加了气压腔的总容积，减小气压腔的压力波动；另一个是充当集液器，由于活塞总是有少量的泄漏，压力液会缓慢地从液压腔泄漏到气压腔，在活塞顶上会聚集越来越多的压力液，需要清理掉，当活塞移动到活塞缸顶时，活塞顶上的压力液会通过气液通道(TD1)流入气体腔，活塞顶上的压力液被及时清理，而气体腔底部收集的压力液(收集液SJY)会越来越多，使浮筒(FT1)浮得越来越高，当浮筒压到收集液传感器JYG时，发出打开电控阀信号，打开电控阀，漏掉收集液，压力液从漏液管(LYG)流回盛液筒(SYT)；收集液漏掉时会使浮筒FT1，当浮筒压到到底传感器DDG时，发出关闭电控阀的电信号，电控阀关闭，随后电机停止。
5.根据权利要求1所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一 步特征是：包括一种分体式结构，高压气体罐(QTG2)与活塞缸(HSG)相对独立，两者顶部由气液外部通道(TD2)连通，当活塞运动到顶部时，活塞顶上的压力液会通过通道管(TD2)流入气体腔，而气体腔底部收集的压力液(收集液SJY)会越来越多，使浮筒(FT2)浮起来。其它结构和工作原理与一体式的相同。
6.根据权利要求1所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一步特征是：
用弹簧(TH)和位置传感器(WZG)监测活塞的位置，也就是监测液位的高度，位置传感器固定于顶部，下接弹簧TH，画出的是在活塞上部的拉簧结构(在活塞下部的压簧结构也是可以的，原理相同，所以没有画出)，当液位降低时活塞下移，弹簧对位置传感器作用力加大，位置传感器输出信号加强，当弹簧作用力到达阈值规定值时，位置传感/比较器就向注液泵发出“注液信号”，注液泵起动，向液压缸注液，一直到活塞压住上密封垫，这时，弹簧长度的采样信号会停止变化，控制系统据此可以判断出液压腔需要注入压力液或停止注入压力液。
7.根据权利要求2所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一步特征是：倒角密封
假定夹心层混合有气体和压力液，气体会聚集在夹心层的上部，首先会聚集在夹心层上面的倒角(DJB，即活塞上偶的下端面倒角)中，起到阻止压力液向气压腔渗透的作用；而压力液会聚集在夹心层的下部，首先会聚集在夹心层下面的倒角(DJC，即活塞下偶的上端面倒角)中，起到阻止气体向液压腔渗透的作用；
同理，假定液压腔混入了气体，气体首先会聚集在活塞下偶的下端面倒角(DJD)中，再被挤到夹心层中；假定气压腔混入了压力液，压力液首先会聚集在活塞上偶的上端面倒角(DJA)中，再被挤到夹心层中；
所以，倒角密封加强了对气体向液压腔泄漏的拦截，也加强了对压力液向气压腔泄漏的拦截。
8.根据权利要求1所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一步特征是：电控顶针阀DKF漏液器。电控顶针阀关闭时，气体腔底部的收集液(SJY)会越来越多，使浮筒FT浮得越来越高，当浮筒压到收集液传感器JYG时，发出打开顶针 阀漏掉收集液电信号，电控顶针阀收到漏掉收集液信号后电机正转，其电机轴DK11带动螺母柱DK9旋转，因为螺杆DK8与多面体柱一体，而多面体柱DK7被卡在多面体孔DK6中不能旋转，只能随着螺母柱DK9的正传而上行，将顶针针尖DK5顶上去，打开顶针阀，压力液从漏液管流回盛液筒；收集液漏掉时会使浮筒FT下降，当浮筒压到到底传感器DDG时，发出关闭顶针阀的电信号，电控顶针阀收到关闭信号后电机反转，多面体柱DK7随着螺母柱DK9的反转而下行，顶针阀在压力的作用下关闭，随后电机停止。
9.根据权利要求1所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一步特征是：基于液封蓄能器的液压系统，
蓄能阶段，当液位降低时，弹簧的弹力加大，位置传感器(WZG)输出信号加强，当信号大于设定的“补液阈值”时，位置传感/比较器向注液泵发出“注液信号”，注液泵起动，向液压缸注液。注液泵的驱动有两种方式，一种是发动机驱动，当传感/比较器向注液泵发出“注液信号”时，离合控制器(LHK)使电磁离合器(LHQ)啮合，主动轴(ZDZ)带动从动轴(CDZ)，从动轴带动注液泵(YB)，将盛液筒(SYT)中的压力液泵入液压腔(YYQ)；另一种是电动机驱动，将一台电动机与注液泵连接，当传感/比较器向注液泵发出“注液信号”时，电动机起动，带动注液泵，将盛液筒中的压力液泵入液压腔。当注液泵通过注排口向液压腔注液时，压力液推动活塞向上运动，逐渐将气压腔中的气体挤压回到气体罐，压力液逐步占驻气体腔的空间，活塞压到液压缸的上密封垫(SMF)时停止运动，压力液不再进入液压腔，但是在泵压的作用下液压腔的压力继续升高，到达预设的过压阈值值时，满液传感/比较器(MYG)发出停机指令，注液泵停机。
作功阶段，当工作油缸(GZGk)需要压力液时，排液口在电控阀的控制下向工作油缸注入压力液，驱动相应的机械，高压气体通过活塞传递压力，压迫液压腔中的压力液，使压力液以等于高压气体压力值向工作油缸作功。
10.根据权利要求1所述的基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统，其进一步特征是：漏液器也可以采用已知的其它机械阀和电子阀。
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