[发明专利]基于集液器和夹心活塞的液封蓄能器及其液压系统

说明书

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P_Q，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P_Y，活塞的摩擦力为F_M；活塞面积为S，当注液泵向液压腔注液时，P_Q+F_M/S＝P_Y；当液压腔向外排液作功时，P_Q＝P_Y+F_M/S，(符号P_Q、P_Y、F_M、S与附图无关，只作理论分析用)，通常P_Q和P_Y远大于F_M/S，可以认为P_Q≈P_Y，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。