CN108547806B

CN108547806B - 一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置

Info

Publication number: CN108547806B
Application number: CN201810250940.4A
Authority: CN
Inventors: 姜彤; 张璐路; 权超; 钱政旭
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2038-03-26
Also published as: CN108547806A

Abstract

本发明公开了属于机械传动装置技术领域的一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置。所述装置包括第一组活塞缸P1、第二组活塞缸P2、第一高压液体管道、第二高压液体管道、低压液体管道、低压液体池X和控制设备M；第一组活塞缸P1的第一端口A1和第二组活塞缸P2的第一端口B1相连，形成一个对外共享端口连接第一高压液体管道，第一组活塞缸P1的第二端口A2通过低压液体管道连接低压液体池X，第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二高压液体管道；本发明提出的自耦式液压变压器装置可以最大化设置活塞缸的面积，增大输出端口的流量，克服了由于活塞缸的制作工艺要求，限制活塞缸面积的缺陷，能够实现两个高压液体管道内液体的势能转换。

Description

一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置

技术领域

本发明属于机械传动装置技术领域，尤其涉及一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置。

背景技术

近年来，随着抽水蓄能发电技术的快速发展，大规模电力储能技术如压缩空气储能、抽水蓄能得到越来越多的关注。在现有技术中有很多利用压缩空气膨胀来实现推动水发电的技术，但是这种单独使用压缩空气带水发电的技术中，压缩空气的压强随着气体容积的快速变化会发生剧烈变化，压缩空气储能技术通过气体膨胀，推动液体运动发电，在气体膨胀的过程中，气体压强变化明显，对液压马达等机械设备的损害较大，减少了设备的使用寿命。

在抽水蓄能发电技术不断发展的同时，由于不断变化的水头会对水轮机的叶片产生较大损害，水头范围波动越大对水轮机的叶片损耗越大，同时也大大降低了水轮机的运行效率，这种变水头发电也无法实现较高发电效率。因此传统水轮机的设计依然是限定水轮机发电的最高效率为定水头发电。鉴于此，采用液压势能转换装置可以有效的解决上述问题，然而传统的液压势能转换装置的液压势能转换比例有限，并且由于活塞缸的制作工艺要求，限制了活塞缸的面积，活塞缸在制作时受面积最大的活塞缸限制，降低了整个装置的输出流量。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置，其特征在于，包括由一个或多个活塞缸并联构成的第一组活塞缸P1、第二组活塞缸P2、第一高压液体管道、第二高压液体管道、低压液体管道、低压液体池X和控制设备M、连接各活塞缸的多个阀门、各活塞缸中的活塞以及连接活塞的活塞杆；两组活塞缸的活塞杆同轴相连，活塞杆连接控制设备M；每组活塞缸均有两个端口，第一组活塞缸P1的第一端口A1和第二组活塞缸P2的第一端口B1相连，形成一个对外共享端口连接第一高压液体管道，第一组活塞缸P1的第二端口A2通过低压液体管道连接低压液体池X，第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二高压液体管道，所述高压液体管道连接的外部设备是高压液体池，或是活塞缸的高压液体输出端口，所述自耦式液压变压器装置通过最大化设置活塞缸的面积，增大输出端口的流量，实现两个高压液体管道内液体的势能转换。

两组或多组自耦式液压变压器可以通过串联方式构成级联式自耦式液压变压器，其中，第一组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P1的第一端口A1连接第一高压液体管道，第一组自耦式液压变压器的第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P3的第一端口E1，第二组自耦式液压变压器的第二组活塞缸P4的第二端口F2连接第三组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P5的第一端口G1，以此类推，每组自耦式液压变压器的第二组活塞缸的第二端口连接下一组自耦式液压变压器的第一组活塞缸的第一端口，最后一组自耦式液压变压器的第二组活塞缸的第二端口连接第二高压液体管道，所述级联式自耦式液压变压器能够实现两个高压液体管道内液体势能的倍增。

所述控制设备M有两种连接方式：

连接方式一：与活塞杆直接相连，在这种连接方式下，控制设备M由直线电机、曲柄电机或其他液压机构组成；

连接方式二：串联于活塞缸端口相连的液体管道中，在这种连接方式下，控制设备M由液体泵、比例阀和液体泵组成，或由液压伺服机构和液体泵组成。

所述自耦式液压变压器装置还可以与传统活塞缸连接，连接方式有两种：

连接方式一：自耦式液压变压器装置和传统活塞缸并联，自耦式液压变压器的第一组活塞缸的第二端口A2和第三活塞缸P7的第二端口I2相连形成一个对外共享端口，通过低压液体管道连接低压液体池，自耦式液压变压器的第二组活塞缸的第二端口B2和第三活塞缸P7的第一端口I1相连形成一个对外共享端口，连接第二高压液体管道；

连接方式二：自耦式液压变压器与加法器串联，所述加法器包括第四活塞缸P8、第五活塞缸9、低压液体池X和控制设备M，第四活塞缸P8和第五活塞缸P9的面积相同，第四活塞缸P8和第五活塞缸P9同轴相连，活塞杆连接控制设备M，第四活塞缸P8的第二端口J2与低压液体池X相连，第四活塞缸P8的第一端口J1、第五活塞缸P9的第一端口K1、第二端口K2组成三个对外端口，连接高压液体管道，第五活塞缸P9的第二端口K2连接的高压液体管道内的液体压强即为第四活塞缸P8的第一端口J1连接的高压液体管道内的液体压强与第五活塞缸P9的第一端口K1连接的高压液体管道内的液体压强之和。

所述低压液体管道有两种连接方式，一种是直接连接低压液体池X，另一种是通过势能变压器与高压液体管道、低压液体池X相连。

所述势能变压器包括第六活塞缸P10、第七活塞缸P11、控制设备M，第六活塞缸P10和第七活塞缸P11的活塞杆同轴相连，活塞杆连接控制设备M，所述势能变压器有三个对外端口，第六活塞缸P10的第二端口L2和第七活塞缸P11的第二端口N2相连形成一个对外共享端口，用于连接低压液体池X，第六活塞缸P10的第一端口L1作为一个对外共享端口，连接第一高压液体管道或第二高压液体管道，第七活塞缸P11的第一端口N1作为一个对外共享端口，连接低压液体管道。

本发明的有益效果在于：

(1)对于固定面积的活塞缸，本发明提出的自耦式液压变压器装置可以通过调整输入和输出端口实现不同的比例的液压势能转换。

(2)本发明提出的自耦式液压变压器可以最大化设置活塞缸的面积，增大输出端口的流量，克服了由于活塞缸的制作工艺要求，限制活塞缸面积的缺陷。

(3)本发明提出的级联自耦式液压变压器可以实现压强的倍数增长，与加法器结合，可以实现任意比例的压强输出。

附图说明

附图1为一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置示意图；

附图2为由多个活塞缸组成自耦式液压变压器装置示意图；

附图3为一种用于液压势能传递的三级级联自耦式液压变压器装置示意图；

附图4为控制设备串联于液体管道的自耦式液压变压器装置示意图；

附图5为与传统活塞缸并联的自耦式液压变压器装置示意图；

附图6为加法器的一种实施方案示意图；

附图7为由第一高压液体管道控制的自耦式液压变压器装置示意图；

附图8为由第二高压液体管道控制的自耦式液压变压器装置示意图；

附图9为势能变压器的一种实施方案示意图；

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

本发明中附图标记所代表的含义为：

P—活塞缸，Z—阀门，M—控制设备，X—低压液体池

以上零部件名称中，例如活塞缸P是一个统称，实际上包括活塞缸P1、P2、P3、……、P11，阀门Z也是一个统称，实际上包括阀门Z1、Z2、Z3、……、Z52

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供的一种自耦式液压变压器装置，包括至少一个活塞缸或多个活塞缸并联构成第一组活塞缸P1、第二组活塞缸P2、第一高压液体管道、第二高压液体管道、低压液体管道、低压液体池X和控制设备M；所述两组活塞缸的活塞杆同轴相连，活塞杆连接控制设备M；所述每组活塞缸有两个端口，第一组活塞缸P1的第一端口A1和第二组活塞缸P2的第一端口B1相连形成一个对外共享端口，连接第一高压液体管道，第一组活塞缸P1的第二端口A2通过低压液体管道连接低压液体池X，第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二高压液体管道，所述高压液体管道连接的外部设备可以是高压液体池，也可以是活塞缸的高压液体输出端口。整个装置实现两个高压液体管道内液体的势能转换。下面结合具体实例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例为本发明提出的一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置示意图，如图1所示，该装置包括第一组活塞缸P1、第二组活塞缸P2、第一高压液体管道、第二高压液体管道、低压液体管道、低压液体池X和控制设备M；两个活塞缸的活塞杆同轴相连，活塞杆连接控制设备M；每组活塞缸均有两个端口，第一组活塞缸P1的第一端口A1和第二组活塞缸P2的第一端口B1相连，形成一个对外共享端口，连接第一高压液体管道，第一组活塞缸P1的第二端口A2通过低压液体管道连接低压液体池X，第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二高压液体管道。

在本实施例中，自耦式液压变压器装置的运行过程有两种，不同的运行过程对应不同的面积比。其中一种运行过程如下：

(1)当控制设备M控制活塞杆向右运动时，阀门Z1、Z4、Z5、Z8打开，阀门Z2、Z3、Z6、Z7关闭；

(2)当控制设备M控制活塞杆向左运动时，阀门Z2、Z3、Z6、Z7打开，阀门Z1、Z4、Z5、Z8关闭。

根据上述运行过程，A1端口为液体输入端口、B2端口为液体输出端口，假设第一组活塞缸P1的面积为3，第二组活塞缸P2的面积为1，自耦式液压变压器的输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝4/1。

同时当A1端口为液体输出端口、B2端口为液体输入端口时，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝1/4，此时阀门的开关情况与上述相反。

所述装置的另一种运行过程如下：

(1)当控制设备M控制活塞杆向右运动时，阀门Z1、Z4、Z6、Z7打开，阀门Z2、Z3、Z5、Z8关闭；

(2)当控制设备M控制活塞杆向左运动时，阀门Z2、Z3、Z5、Z8打开，阀门Z1、Z4、Z6、Z7关闭。

根据上述运行过程，A1端口为液体输入端口、B2端口为液体输出端口，要求第二组活塞缸P2的面积大于第一组活塞缸P1的面积，假设第一组活塞缸P1的面积为1，第二组活塞缸P2的面积为3，自耦式液压变压器的输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝2/3。

同时当A1端口为液体输出端口、B2端口为液体输入端口时，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝3/2，此时阀门的开关情况与上述相反。

假设第一组活塞缸P1的面积s₁和第二组活塞缸P2的面积s₂相等，即满足s₁/s₂＝1时，A1端口为液体输入端口、B2端口为液体输出端口时，按照第一种运行过程，此时第一高压液体管道内的液体压强和第二高压液体管道内的液体压强满足：p₂/p₁＝2；相对于传统的液压势能转换装置，要满足液体压强p₂/p₁＝2，活塞缸的面积s₁/s₂＝2，由于活塞缸的制作工艺要求，当一个活塞缸的面积取最大面积时，另一个活塞缸的面积只能为最大面积的一半，单位时间内输出端口的输出流量即为最大输出流量的一半，而本发明提出的自耦式液压变压器的两个活塞缸均能取最大面积，单位时间内输出端口的输出流量即为最大输出流量，提高了增加装置的工作效率。

实施例2

与实施例1不同，本实施例为由多个活塞缸组成自耦式液压变压器装置，如图2所示，该自耦式液压变压器装置每组活塞缸包括多个活塞缸，其中，第一组活塞缸包含的所有活塞缸的第一端口(例如A1、C1)相连形成一个共享端口，作为第一组活塞缸P1的第一端口，与第一高压液体管道相连，第二端口(例如A2、C2)相连形成一个共享端口，作为第一组活塞缸P1的第二端口，通过低压液体管道连接低压液体池X，第二组活塞缸包含的所有活塞缸的第一端口(例如B1、D1)相连形成一个共享端口，作为第二组活塞缸P2的第一端口，与第一组活塞缸P1的第一端口相连，第二端口(例如B2、D2)相连形成一个共享端口，作为第二组活塞缸P2的第二端口，与第二高压液体管道相连。

所述由多个活塞缸组成自耦式液压变压器装置的运行过程如下：

(1)当控制设备M控制活塞杆向右运动时，阀门Z1、Z4、Z5、Z8、Z9、Z12、Z13、Z16打开，阀门Z2、Z3、Z6、Z7、Z10、Z11、Z14、Z15关闭；

(2)当控制设备M控制活塞杆向左运动时，阀门Z2、Z3、Z6、Z7、Z10、Z11、Z14、Z15打开，阀门Z1、Z4、Z5、Z8、Z9、Z12、Z13、Z16关闭。

根据上述运行过程，A1端口为液体输入端口、B2端口为液体输出端口，假设第一组活塞缸P1的面积分别为1和2，第二组活塞缸P2的面积分别为1和3，自耦式液压变压器的输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝7/4

同时当A1端口为液体输出端口、B2端口为液体输入端口时，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝4/7，此时阀门的开关情况与上述相反。

实施例3

与实施例1不同，本实施例为一种用于液压势能传递的三级级联自耦式液压变压器装置示意图，如图3所示，该级联自耦式液压变压器装置包括三组自耦式液压变压器，第一组自耦式液压变压器的第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P3的第一端口E1，第二组自耦式液压变压器的第二组活塞缸P4的第二端口F2连接第三组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P5的第一端口G1。每组自耦式液压变压器的两个活塞缸的活塞杆同轴相连，活塞杆连接控制设备M，同时每组自耦式液压变压器的第一组活塞缸(P1、P3、P5)的第二端口(A2、E2、G2)分别通过低压液体管道连接低压液体池X，第一组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P1的第一端口A1和第二组活塞缸P2的第一端口B1相连，形成一个对外共享端口，连接第一高压液体管道，第三组自耦式液压变压器的第二组活塞缸P2的第二端口H2连接第二高压液体管道。

图3装置的运行过程如下：

(1)当三组控制设备M控制活塞杆向右运动时，阀门Z1、Z4、Z5、Z8、Z17、Z20、Z21、Z24、Z25、Z28、Z29、Z32打开，阀门Z2、Z3、Z6、Z7、Z18、Z19、Z22、Z23、Z26、Z27、Z30、Z31关闭；

(2)当控制设备M控制活塞杆向左运动时，阀门Z2、Z3、Z6、Z7、Z18、Z19、Z22、Z23、Z26、Z27、Z30、Z31打开，阀门Z1、Z4、Z5、Z8、Z17、Z20、Z21、Z24、Z25、Z28、Z29、Z32关闭。

根据上述运行过程，A1端口为液体输入端口、H2端口为液体输出端口，假设第一组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P1的面积为1，第二组活塞缸P2的面积为2，第二组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P3的面积为1，第二组活塞缸P4的面积为3，第三组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P5的面积为1，第二组活塞缸P6的面积为4，自耦式液压变压器的输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝5/2。

同时当A1端口为液体输出端口、H2端口为液体输入端口时，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝2/5，此时阀门的开关情况与上述相反。

实施例4

本实施例为控制设备串联于液体管道的自耦式液压变压器装置，如图4所示，控制设备M的一端连接第二组活塞缸P2的B1端口，另一端连接第一组活塞缸P1的A1端口，控制设备M通过控制液体的流速来控制活塞杆的运动。

图4装置的运行过程如下：当A1端口为液体输入端口、B2端口为液体输出端口时，控制设备M的水流方向为第一高压液体管道的水流入第二组活塞缸P2；当A1端口为液体输出端口、B2端口为液体输入端口时，控制设备M的水流方向为第二组活塞缸P2的水流入第一高压液体管道；阀门的开关决定活塞缸的运动方向，活塞杆向右运动时，阀门Z1、Z4、Z5、Z8打开，阀门Z2、Z3、Z6、Z7关闭，活塞杆向左运动时，阀门Z2、Z3、Z6、Z7打开，阀门Z1、Z4、Z5、Z8关闭。

实施例5

本实施例为与传统活塞缸并联的自耦式液压变压器装置，如图5所示，自耦式液压变压器的第一组活塞缸P1的第二端口A2和第三活塞缸P7的第二端口I2相连形成一个对外共享端口，通过低压液体管道连接低压液体池X；自耦式液压变压器的第一组活塞缸P1的第一端口A1和第二活塞缸P2的第一端口B1相连形成一个对外共享端口，连接第一高压液体管道；自耦式液压变压器的第二组活塞缸P2的第二端口B2和第三活塞缸P7的第一端口I1相连形成一个对外共享端口，连接第二高压液体管道。

图5装置的运行过程如下：

(1)当控制设备M控制活塞杆向右运动时，阀门Z1、Z4、Z5、Z8、Z34、Z35打开，阀门Z2、Z3、Z6、Z7、Z33、Z36关闭；

(2)当控制设备M控制活塞杆向左运动时，阀门Z2、Z3、Z6、Z7、Z33、Z36打开，阀门Z1、Z4、Z5、Z8、Z34、Z35关闭。

根据上述运行过程，当A1端口为液体输入端口、I1端口为液体输出端口时，假设第一组活塞缸P1的面积为1，第二组活塞缸P2的面积为2，第三活塞缸P7的面积为3，整个装置输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝3/5。

同时当A1端口为液体输出端口、B2端口为液体输入端口时，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝5/3，此时阀门的开关情况与上述相反。

实施例6

本实施例为加法器的一种实施方案，如图6所示，所述加法器包括第四活塞缸P8、第五活塞缸9、低压液体池X和控制设备M，第四活塞缸P8和第五活塞缸P9的面积相同，第四活塞缸P8和第五活塞缸P9同轴相连，活塞杆连接控制设备M，第四活塞缸P8的第二端口J2与低压液体池X相连，第四活塞缸P8的第一端口J1、第五活塞缸P9的第一端口K1、第二端口K2组成三个对外端口，连接高压液体管道，第五活塞缸P9的第二端口K2连接的高压液体管道内的液体压强即为第四活塞缸P8的第一端口J1连接的高压液体管道内的液体压强与第五活塞缸P9的第一端口K1连接的高压液体管道内的液体压强之和。

图6装置的运行过程如下：

(1)当控制设备M控制活塞杆向右运动时，阀门Z37、Z40、Z41、Z44打开，阀门Z38、Z39、Z42、Z43关闭；

(2)当控制设备M控制活塞杆向左运动时，阀门Z38、Z39、Z42、Z43打开，阀门Z37、Z40、Z41、Z44关闭。

假设第四活塞缸P8的面积为s₁₀，第五活塞缸P9的面积为s₁₁，活塞缸之间的面积比满足：s₁₀/s₁₁＝1，J1端口、K1端口为液体输入端口，K2端口为液体输出端口，输入J1端口的液体压强为p₁，输入K1端口的液体压强为p₂，K2端口输出液体压强为p₃，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₃＝p₂+p₁。

实施例7

本实施例为由第一高压液体管道控制的自耦式液压变压器装置，如图7所示，该装置与图1的结构基本相同，区别在于，该装置还包括势能变压器，势能变压器有三个对外端口，一个对外端口连接第二高压液体管道低压液体管道，一个对外端口连接低压液体池X，一个对外端口连接第一高压液体管道。

图7装置的运行过程与图1装置的运行过程相同。

假设第一组活塞缸P1的面积为1，第二组活塞缸P2的面积为3，通过势能变压器来实现第一组活塞缸的A1端口和A2端口的势能转换，自耦式液压变压器的输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，当A1端口为液体输入端口、B2端口为液体输出端口时，设定第一组活塞缸A1端口的液体压强和A2端口的液体压强满足：p₃/p₁＝1/2，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝7/6，当A1端口为液体输出端口、B2端口为液体输入端口时，设定第一组活塞缸A1端口的液体压强和A2端口的液体压强满足：p₃/p₂＝1/2，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝6/7。

实施例8

本实施例为由第二高压液体管道控制的自耦式液压变压器装置，如图8所示，该装置与图1的结构基本相同，区别在于，势能变压器有三个对外端口，一个对外端口连接低压液体管道，一个对外端口连接低压液体池X，一个对外端口连接第二高压液体管道。

图8装置的运行过程与图1装置的运行过程相同。

假设第一组活塞缸P1的面积为1，第二组活塞缸P2的面积为3，通过势能变压器来实现第一组活塞缸的A1端口和A2端口的势能转换，自耦式液压变压器的输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，当A1端口为液体输入端口、B2端口为液体输出端口时，设定第一组活塞缸A1端口的液体压强和A2端口的液体压强满足：p₃/p₂＝2，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝4/5，当A1端口为液体输出端口、B2端口为液体输入端口时，设定第一组活塞缸A1端口的液体压强和A2端口的液体压强满足：p₃/p₁＝2，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝5/4。

实施例9

本实施例为势能变压器的一种实施方案，如图9所示，所述势能变压器包括第六活塞缸P10、第七活塞缸P11、控制设备M，第六活塞缸P10和第七活塞缸P11同轴相连，活塞杆连接控制设备M，第六活塞缸P10的第二端口L2和第七活塞缸P11的第二端口N2相连形成一个对外共享端口，用于连接低压液体池X，第六活塞缸P10的第一端口L1和第七活塞缸P11的第一端口N1组成两个对外端口，分别连接高压液体管道或低压液体管道。

图9装置的运行过程如下：

(1)当控制设备M控制活塞杆向右运动时，阀门Z45、Z48、Z49、Z52打开，阀门Z46、Z47、Z50、Z51关闭；

(2)当控制设备M控制活塞杆向左运动时，阀门Z46、Z47、Z50、Z51打开，阀门Z45、Z48、Z49、Z52关闭。

根据上述运行过程，L1端口为液体输入端口、N1端口为液体输出端口，假设第六活塞缸P10的面积为1，第七活塞缸P11的面积为3，势能变压器的输入液体压强为p₁，输出液体压强为p₂，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝1/3。

同时当L1端口为液体输出端口、N1端口为液体输入端口时，此时输入液体压强和输出液体压强满足：p₂/p₁＝3/1，，此时阀门的开关情况与上述相反。

此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置，其特征在于，包括由一个或多个活塞缸并联构成的第一组活塞缸P1、第二组活塞缸P2、第一高压液体管道、第二高压液体管道、低压液体管道、低压液体池X和控制设备M、连接各活塞缸的多个阀门、各活塞缸中的活塞以及连接活塞的活塞杆；两组活塞缸的活塞杆同轴相连，活塞杆连接控制设备M；每组活塞缸均有两个端口，第一组活塞缸P1的第一端口A1和第二组活塞缸P2的第一端口B1相连，形成一个对外共享端口连接第一高压液体管道，第一组活塞缸P1的第二端口A2通过低压液体管道连接低压液体池X，第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二高压液体管道，所述高压液体管道连接的外部设备是高压液体池，或是活塞缸的高压液体输出端口，所述自耦式液压变压器装置通过最大化设置活塞缸的面积，增大输出端口的流量，实现两个高压液体管道内液体的势能转换；

所述低压液体管道通过势能变压器与第一高压液体管道、低压液体池X相连，或者通过势能变压器与第二高压液体管道、低压液体池X相连；

所述势能变压器包括第六活塞缸P10、第七活塞缸P11、控制设备M，第六活塞缸P10和第七活塞缸P11的活塞杆同轴相连，活塞杆连接控制设备M，所述势能变压器有三个对外端口，第六活塞缸P10的第二端口L2和第七活塞缸P11的第二端口N2相连形成一个对外共享端口，用于连接低压液体池X，第六活塞缸P10的第一端口L1作为一个对外端口，连接第一高压液体管道或第二高压液体管道，第七活塞缸P11的第一端口N1作为一个对外端口，连接低压液体管道。

2.根据权利要求1所述的一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置，其特征在于，两组或多组自耦式液压变压器可以通过串联方式构成级联式自耦式液压变压器，其中，第一组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P1的第一端口A1连接第一高压液体管道，第一组自耦式液压变压器的第二组活塞缸P2的第二端口B2连接第二组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P3的第一端口E1，第二组自耦式液压变压器的第二组活塞缸P4的第二端口F2连接第三组自耦式液压变压器的第一组活塞缸P5的第一端口G1，以此类推，每组自耦式液压变压器的第二组活塞缸的第二端口连接下一组自耦式液压变压器的第一组活塞缸的第一端口，最后一组自耦式液压变压器的第二组活塞缸的第二端口连接第二高压液体管道，所述级联式自耦式液压变压器能够实现两个高压液体管道内液体势能的倍增。

3.根据权利要求1所述的一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置，其特征在于，所述控制设备M有两种连接方式：

连接方式一：与活塞杆直接相连，在这种连接方式下，控制设备M由直线电机、曲柄电机或液压机构组成；

连接方式二：串联于活塞缸端口相连的液体管道中，在这种连接方式下，控制设备M由比例阀和液体泵组成，或由液压伺服机构和液体泵组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于液压势能传递的自耦式液压变压器装置，其特征在于，所述自耦式液压变压器装置还可以与传统活塞缸连接，连接方式有两种：

连接方式二：自耦式液压变压器与加法器串联，所述加法器包括第四活塞缸P8、第五活塞缸P9、低压液体池X和控制设备M，第四活塞缸P8和第五活塞缸P9的面积相同，第四活塞缸P8和第五活塞缸P9同轴相连，活塞杆连接控制设备M，第四活塞缸P8的第二端口J2与低压液体池X相连，第四活塞缸P8的第一端口J1、第五活塞缸P9的第一端口K1、第二端口K2组成三个对外端口，连接高压液体管道，第五活塞缸P9的第二端口K2连接的高压液体管道内的液体压强即为第四活塞缸P8的第一端口J1连接的高压液体管道内的液体压强与第五活塞缸P9的第一端口K1连接的高压液体管道内的液体压强之和。