CN101688615A - 量子流体传输系统 - Google Patents

量子流体传输系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101688615A
CN101688615A CN200880023774A CN200880023774A CN101688615A CN 101688615 A CN101688615 A CN 101688615A CN 200880023774 A CN200880023774 A CN 200880023774A CN 200880023774 A CN200880023774 A CN 200880023774A CN 101688615 A CN101688615 A CN 101688615A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
valve
valve chamber
stopper
quantum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880023774A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101688615B (zh
Inventor
S·C·雅各布森
F·M·史密斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Raytheon Sarcos LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raytheon Sarcos LLC filed Critical Raytheon Sarcos LLC
Publication of CN101688615A publication Critical patent/CN101688615A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101688615B publication Critical patent/CN101688615B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
    • F16K11/065—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members
    • F16K11/07—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members with cylindrical slides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/22—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
    • F16K3/24—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/36—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor
    • F16K31/363—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor the fluid acting on a piston
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86718—Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/86759—Reciprocating
    • Y10T137/86767—Spool
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87249—Multiple inlet with multiple outlet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87265—Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/87322—With multi way valve having serial valve in at least one branch

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及一种小型量子流体传输系统，构造成通过允许很小的离散增量流体流经阀来调节流体的流速，所述阀包括阀体，该阀体具有至少一个接受流体的入口以及至少一个排出流体的出口。所述量子流体传输系统包括可移动地设置在阀体的第一阀室中的阀杆。阀杆具有若干沿着阀杆纵向间隔设置的流体通道，所述阀杆可移动，以便将每个流体通道与第一阀室的入口或出口对准，使流体能流经相应于选定流体通道的选定入口或出口。所述量子流体传输系统具有可移动地设置在阀体的第二阀室中的塞子。该塞子可在第二阀室的第一端与第二端之间移动，并且，当一定体积的流体在所述第一端或第二端处从第一阀室进入第二阀室时，塞子朝着所述第一端或第二端中的另一端移动。所述塞子将相应体积的流体在流体进入端的对立端处排出第二阀室。

Description

量子流体传输系统
相关申请
本申请要求2007年5月8日提交、名称为“Quantum Fluid TransferSystem(量子流体传输系统)”、序列号为No.60/928,293的美国临时申请的优先权，该申请以全文引用的方式结合于此。
技术领域
本发明涉及流体流动系统、阀以及阀系统，尤其是包括量子阀(quantum valve)的量子流体(quantum fluid)控制系统，其中，所述量子阀可以与换向阀结合，用于控制和操作执行机构或执行机构系统，优选是在微小型环境例如MEMS环境中。
背景技术
模拟阀和数字阀是众所周知的。通常，模拟阀通过打开和关闭阀门来调节流动，直至实现预期的流速。有些模拟阀能通过旋转阀杆来手动调节。另外一些模拟阀能通过电动、气动或液压执行机构来自动调节，所述执行机构能使用检测阀门位置的传感器来打开或关闭阀门。
不幸的是，模拟阀的不足在于在很多阀应用中可能存在问题。例如，机械间隙、阀连杆机构的摩擦、以及作用在阀门和阀杆上的流体力能在阀定位时产生不确定，并且在阀变换时导致不可预见的流体流动。此外，对于快速响应的应用例如液压执行机构，模拟阀在实现流体流动状况变换时太慢。
数字阀用于克服模拟阀的不足。例如，某些数字阀使用一系列阀来调节流体流动，该一系列阀具有由电信号独立操作的电子门。每个阀都能很快地打开或关闭，从而通过打开的阀的数量来增加或降低流体流量。因此，通过打开适当的阀或阀组合能实现流速。控制系统例如计算机等能被用来控制流速。
不幸的是，很多数字阀的不足在于在很多阀应用中可能存在问题。例如，复杂的流体系统可能具有影响流体流控制精度的流体流动力、机械相互作用、以及电动力。此外，这些力能使其难于按比例控制典型数字阀的流体流动。例如，小型液压系统中的高压液压流体能与阀连杆机构和阀门互相干扰，从而不能关闭阀门来影响比例流体流动。
发明内容
考虑到现有技术中存在的上述问题和不足，本发明通过形成量子离散或数字化的流体包(packet of fluid)来形成可比例控制的流体流动，从而克服这些方面。
根据实施并在这里宽泛描述的本发明，本发明提出了一种小型量子流体传输系统，构造成通过允许很小的离散增量的流体流经阀来调节流体的流速，所述阀包括阀体，该阀体具有至少一个接受流体的入口以及至少一个排出流体的出口。所述量子流体传输系统包括可移动地设置在阀体的第一阀室中的阀杆。所述阀杆具有若干沿着阀杆纵向间隔设置的流体通道，所述阀杆可移动，以便将每个流体通道与第一阀室的入口或出口对准，以使流体能流经相应于选定流体通道的选定入口或出口。所述量子流体传输系统还能具有可移动地设置在阀体的第二阀室中的塞子。所述塞子可以在第二阀室的第一端与第二端之间移动，并且，当一定体积的流体在所述第一端或第二端处从第一阀室进入第二阀室时，塞子能朝着所述第一端或第二端中的另一端移动。所述塞子将相应体积的流体在流体进入端的对立端处排出第二阀室。
本发明还涉及一种通过阀调节流体流动的方法，包括获取量子阀，该量子阀具有设置在阀体中的第一阀室，该第一阀室具有至少一个入口和至少一个出口。该量子阀还可以具有阀杆，该阀杆可移动地设置在所述第一阀室中。该阀杆具有若干沿着阀杆纵向间隔设置的流体通道。所述阀杆可移动，以便将至少一个所述若干流体通道与其中一个入口对准，以及将至少一个所述若干流体通道与其中一个出口对准，以使流体能流经与选定的流体通道相应的选定入口和出口。所述量子阀还可以具有设置在阀体中的第二阀室，该第二阀室在第二阀室的第一端和第二端与第一阀室流体连通。所述量子阀还可以具有塞子，所述塞子可移动地设置在第二阀室的第一端与第二端之间。所述调节流动的方法能包括使第一阀室与流体源流体连通。所述阀杆能定位成使来自流体源的流体进入第一阀室和第二阀室的第一端，并且使塞子在第二阀室内移动，从而从第二阀室的第二端分配一定体积的流体。
本发明还涉及一种量子流体传输和负载致动系统，包括：量子阀，该量子阀构造成按比例操作并且包括：阀体，该阀体具有至少一个接受流体的压力入口以及至少一个排出流体的回流出口；第一阀室，该第一阀室设置在阀体中并且具有至少一个入口和至少一个出口；阀杆，该阀杆可移动地设置在所述第一阀室中并且具有若干流体通道，所述流体通道适于促进流体通过所述入口和出口流经第一阀室；第二阀室，该第二阀室设置在阀体中并且经由第一阀室的入口和出口与第一阀室流体连通；以及可移动地设置在第二阀室中的塞子，在移动时输出一定体积的流体；换向阀，该换向阀可与量子阀一起操作来接收从量子阀输出的所述一定体积的流体，该换向阀以二进制或数字方式运行而非以模拟方式运行，能在接收到所述一定体积的流体后在各种运行位置之间数字化地切换；以及可由换向阀操作的执行机构，从量子阀输出的所述一定体积的流体确定了执行机构的比例移动。
附图说明
通过结合附图进行的如下描述和所附权利要求，本发明将会变得更加清楚。应该理解，这些附图仅仅描述了本发明的示例性实施例，因此，它们不应当被看作对本发明范围的限制。显然，容易意识到，在这里的附图中一般描述并解释的本发明的组件可以排列和设计成各种构造。尽管如此，本发明将通过附图进一步具体/详细地描述和解释。在附图中：
图1显示了根据本发明的实施例的小型量子流体传输系统的截面示意图；
图2显示了根据本发明的另一实施例的小型量子流体传输系统的截面示意图；
图3显示了根据本发明的实施例的换向阀的截面示意图，该换向阀构造成与量子阀一起操作来控制执行机构；
图4显示了量子阀的体积流体输出相对于时间的图形描述，以及在量子阀的致动频率下流体输出变化的影响；
图5显示了本发明的量子流体传输系统的另一实施例的透视图，其中，所述量子阀和换向阀封装在一起；
图6显示了本发明的量子流体传输系统的另一实施例的示意图，其中，所述量子阀和换向阀封装在一起；
图7显示了根据本发明的另一实施例的小型量子流体传输系统的截面示意图；以及
图8显示了根据本发明的另一实施例的小型量子流体传输系统的截面示意图。
具体实施方式
下面对本发明示例性实施例的详细说明参照了附图，附图构成说明书的一部分，其中通过举例显示了可实施本发明的示例性实施例。尽管这些示例性实施例描述得足够详细，足以使本领域技术人员能够实施本发明，但是应该意识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现其他实施例以及对本发明进行各种改变。因此，下面图1至图6所示的本发明实施例的更详细说明不是用于限制权利要求所限定的本发明的范围，而且仅仅出于描述的目的，不会限制描述本发明的特征和特性，而是阐述本发明的最佳实施方式，并且足以使本领域技术人员实施本发明。相应地，本发明的范围仅由所附权利要求限定。
参照附图，可以更好地理解下面的详细说明和本发明的示例性实施例，其中，本发明的元件和特征由附图标记指代。
总体而言，本发明描述了一种方法和系统，用于使液压系统特别是微小型液压系统在数字方式下运行，以便为模拟方式下运行的执行机构提供动力或控制。更具体地，本发明描述了一种方法和系统，用于从量子阀中产生一种或多种液压流体输出，并且将该流体输出提供给换向阀，其中，换向阀以数字方式输出流体，来致动与其流体联接的执行机构，或者来操作本领域公知的类似或其他结构。实质上，量子阀构造成按比例操作，或者构造成起比例阀的作用。此外，尽管单个量子阀可以用来产生给定体积的流体输出，但是应该意识到，多个量子阀可以相互结合在一起，例如相互串联或并联在一起来操作，从而根据所采用的量子阀的尺寸和数量、以及一个或多个量子阀的操作排列来提供不同的、累积的、以及/或者选择性的输出。
参照图1，显示了根据本发明的第一示例性实施例的量子流体传输系统的示意图。具体而言，图1显示了量子流体传输系统10，包括量子阀12和换向阀230，换向阀230通过接收器(sink)4流体地和可操作地联接到量子阀12。所述量子流体传输系统10还包括执行机构290，其显示为流体地和可操作地联接到换向阀230，由换向阀230输出的流体控制。简而言之，量子阀12构造成向接收器4输出一定体积的流体，随后因此到达换向阀230，如同从流体源2接收一样。这种体积的流体输出使换向阀230能以数字方式运行，从而允许离散的或者量子化的流体流经阀，因此，在一个示例性实施例中，实质上使量子流体传输系统10能起到数字液压系统的作用。
量子阀12包括作为其主要组件的细长本体14，该本体具有第一端18、第二端22、外表面26、以及外直径d0；至少一个流体排出孔，在所示实施例中排出孔包括第一流体排出孔30和第二流体排出孔62，各自包含或形成在细长本体14内；阀孔94，也包含或形成在细长本体14内；以及一系列在量子流体传输系统10的组件特别是第一和第二流体排出孔30和62、阀孔94、流体源2、以及流体接收器4之间延伸的流体连接件。
这里应该注意，所述量子流体传输系统10在尺寸上优选是微小型的，这意味着其尺寸及其组件部分的尺寸可以用毫米或微米精确适当地测量。在一些示例性实施例中，量子阀12可以构造作为微流体传输系统，使用在2008年2月22日提交、名称为“Micro-fluid Transfer System(微流体传输系统)”、序列号为12/072,133的美国专利申请(代理机构案号00729-24144.NP)描述和要求保护的技术并在之后形成，该专利申请以全文引用的方式结合于此。例如，细长本体14的长度可以在5和20毫米之间，或者在5000和20000微米之间，而假定为圆柱体的细长本体14的半径可以在1和3毫米，或者在1000和3000微米之间。但是，显而易见的是，量子阀和量子流体传输系统10的组件可以使用其他方法形成或制造，可以具有其他尺寸和几何构造。
在一个示例性实施例中，细长本体14是优选为圆柱形的玻璃或陶瓷结构，具有均匀的圆形截面。当然，如本领域技术人员将会意识到的，细长本体14可以由其他适当的材料制成，并且可以是其他形状。例如，细长本体14可以是方形或矩形截面。此外，细长本体14，以及由此量子阀12可以包括单个或两个以上的流体排出孔，以及多个阀孔。
在细长本体14内纵向形成的是第一流体排出孔30，其包括第一端34、第二端38、长度以及内径。因此，第一流体排出孔30的具体容积由流体排出孔30的横截面积乘以其长度来限定。换句话说，流体排出孔30具有取决于孔的尺寸和形状的容积Vbore，1。可以看出，流体排出孔30的尺寸以及其在细长本体14内的位置在不同量子阀之间可以不同。
至于流体排出孔30在细长本体14内的定位，一方面，流体排出孔30可以定位成使其完全不与细长本体14的外表面26或者端部18、22流体连接。换句话说，第一流体排出孔30可以成形为使其包含在组成细长本体14的实体结构内并且被完全包围。另一方面，所述流体排出孔30可以成形为从细长本体14的第一端18延伸到第二端22，由此造成流体排出孔30与外表面26流体连接。另外，第一流体排出孔30包括与细长本体14的纵向中心轴线平行或者基本平行的纵向中心轴线。
滑动设置或布置在第一流体排出孔30内的是塞子或柱塞42。塞子42构造成响应来自源2的流体输入，在第一流体排出孔30内双向移动。优选地，塞子42构造成移动或行进第一流体排出孔30的长度，该流体排出孔30的端部起到塞子42的止动件的作用。另一方面，第一流体排出孔30可包括一个或多个止动件，形式为从流体排出孔30的内壁向外延伸并且被精心布置的突出物，所述突出物用于界定和限制塞子42沿任一方向或两个方向的移动距离。塞子42可以是实体结构部件，其大小和构造能在流体排出孔30内装配和滑动。因此，塞子42具有可以由塞子的横截面积(使用其外直径或表面)乘以其长度而计算得出的体积Vplug。
图1进一步显示量子阀12还包括纵向成形在细长本体14内的第二流体排出孔62，其位置与第一流体排出孔30同轴。与第一流体排出孔30类似，第二流体排出孔62包括第一端66、第二端70、长度以及内径。因此，第二流体排出孔62的具体容积由第二流体排出孔62的横截面积乘以其长度来界定。换句话说，第二流体排出孔62具有取决于孔的尺寸和形状的容积Vbore，2。显然，第二流体排出孔62的尺寸以及其在细长本体14内的位置在不同量子阀之间可以不同。
至于第二流体排出孔62在细长本体14内的定位，一方面，第二流体排出孔62可以定位成使其完全不与细长本体14的外表面26或端部18、22流体连接。换句话说，与第一流体排出孔30相似，第二流体排出孔62可以成形为使其包含在组成细长本体14的实体结构内并且被完全包围。另一方面，第二流体排出孔62可以成形为从细长本体14的第一端18延伸到第二端22，由此造成第二流体排出孔62与外表面26流体连接。另外，第二流体排出孔62包括与细长本体14的纵向中心轴线平行或者基本平行的纵向中心轴线。
第一和第二流体排出孔30、62各自优选具有圆形横截面，因此是圆柱形，并且可以根据几种已知制造方法中的其中一种成形在细长本体14中。
滑动设置或布置在第二流体排出孔62内的是塞子或柱塞74。塞子74构造成响应来自源2的流体输入，在第二流体排出孔62内双向移动。优选地，塞子74构造成移动或行进第二流体排出孔62的长度，该流体排出孔62的端部起塞子74的止动件的作用。另一方面，第二流体排出孔62可包括一个或多个止动件，形式为从流体排出孔62的内壁向外延伸并且精心布置的突出物，所述突出物用于界定和限制塞子74沿任一方向或两个方向的移动距离。塞子74可以是实体结构部件，其大小和构造能在流体排出孔62内装配和滑动。因此，塞子74具有可以由塞子的横截面积(使用其外直径或表面)乘以其长度而计算得出的体积Vplug。
尽管其存在并非必要，第二流体排出孔62起到平衡量子阀12的运行、以及提供交替性的或累积性的流体输出的作用。而且，第一和第二流体排出孔30和62可以在尺寸上类似，由此使量子阀12能这样操作，即，塞子42和74在第一和第二流体排出孔30和62内同步移动，从而同时向接收器4输出类似体积的流体。或者，第一和第二流体排出孔30和62尺寸上可以不同，并且被选择性地致动来输出不同体积的流体。
量子阀12还包括成形在所示细长本体14内的至少一个阀孔，显示为阀孔94。阀孔94构造成在其中接收杆或阀杆98。阀杆98构造成在阀孔94内前后移动，从而打开和关闭阀孔94的不同入口和出口。因此，阀孔94和阀杆98在一起用作滑阀，其包含在量子阀12的细长本体14内。所述滑阀与流体排出孔30、62组成量子阀12，并且根据致动频率来控制输出到换向阀的流体量，在下面将会更详细地讨论。
阀孔94在细长本体14内从第一端18纵向延伸到第二端22，由此与细长本体14的两端和外表面26流体连接。阀孔94可以采取所需要的任意适当尺寸和几何形状。在图1所示的实施例中，阀孔94是圆柱形几何形状，具有200和500微米之间的直径。当然，其他尺寸也是可以考虑的。
尽管可以使用其他材料，阀杆98也优选由玻璃或陶瓷材料制成。此外，阀杆98构造成具有类似于阀孔94的几何尺寸和形状。阀杆98用于当被致动装置例如设置在阀杆98的第二端106周围的电磁阀178致动时在阀孔94内双向移动。阀杆98的对立端、第一端102使用偏压装置例如弹簧182偏压。因此，一旦电磁阀178选择性地致动——这会造成阀杆98选择性地朝向偏压装置移动，阀杆98的第一端102由偏压装置在那上面作用有对立力，该对立力倾向于使阀杆98沿与电磁阀178致动造成的方向相反的方向移动。但是，造成阀杆98移动的电磁阀的输入应该足以克服偏压装置(或弹簧)182——直到除去该输入为止，由此使阀杆98能选择性地定位在阀孔94中成形的不同入口和出口周围。一旦去除输入，那么偏压装置造成阀杆98回复到其最初的开始位置。
阀杆98上成形有一个或多个流体通道，显示为流体通道110-a、110-b、110-c和110-d。这些凹部设置在阀杆94的特定位置，用于根据阀杆98的移动位置选择性和战略性地打开和关闭阀杆94的入口和出口，该概念在下面进一步讨论。流体通道110使用一种或多种制造方法成形在阀杆98上，例如化学或其他蚀刻、机械加工或本领域公知的任意其他方法。确定每个流体通道110的尺寸和构造，使得一旦致动和适当定位阀杆98，当阀孔94位于入口或出口上方时便于流体流经阀孔94。
如图1的示意图所示，在第一和第二流体排出孔30和62、阀孔94、源2、接收器4、换向阀230、以及执行机构290之间具有几个流体连接。从源2开始，源2是能输入或输送压力下的流体、优选地液压或其他不可压缩流体到量子阀12的压力流体源。可以看出，细长本体14的第一端18内部形成有显示为压力入口190的入口，该入口与源2流体连接。
压力入口190通过通向阀孔94的压力入口126流体连接到阀孔94。相应的压力出口122从阀孔94引出并且流体连接到第一流体排出孔30中成形的压力入口50。通过这一系列的入口和出口以及在第一流体排出孔30、阀孔94和源2之间的流体互连，压力流体能从源2流经细长本体14再流入阀孔94。随后，根据阀杆98的移动位置，使压力流体流出阀孔94并流入第一流体排出孔30，其中，压力流体用于使塞子42在第一流体排出孔30内移动，下面将会更详细地说明。
源2还能向第一流体排出孔30的对立端输送压力流体。具体而言，源2包括流体管线，该流体管线通过压力入口194和134将压力流体输送到阀孔94。与压力入口134相对应的是从阀孔94引出的压力出口130。压力出口130流体连接到第一流体排出孔30内成形的压力入口58。这一连串的压力入口和出口以及流体互连用于造成压力流体从源2流出，流经细长本体14后进入阀孔94。此外，根据阀杆98的移动位置，使来自源2的压力流体随后通过压力出口130从阀孔94流出，并通过其中成形的压力入口58进入第一流体排出孔30，由此引起塞子42在第一流体排出孔30内移动。
可以看出，压力入口50成形在流体排出孔30的一端，而压力入口58成形在流体排出孔30的另一端。因此，根据阀杆98的移动位置，压力流体能流经这些压力入口，在第一流体排出孔30内双向移动塞子42。塞子42在第一流体排出孔30内的每次移动都造成相应体积的流体输出。
成形在第一流体排出孔30的第一端34的是回流出口46，其流体连接到阀孔94，特别是阀孔94的回流入口114。与该回流入口114相应的是回流出口118，该回流出口118流体连接到接收器4。一旦塞子42从第一流体排出孔30的第二端38移动到第一端34，那么，在阀杆98适当定位以打开成形在阀孔94中的回流入口和出口114、118时，流体能流出回流出口46，流经滑阀94，并进入接收器4。同样，第一流体排出孔30中也成形有回流出口54，该回流出口54流体连接到阀孔94中成形的回流入口138。与该回流入口138相应的是回流出口142，该回流出口142也成形在阀孔94中，其流体连接到细长本体14的外表面26上成形的回流出口198。该回流出口198流体连接到接收器4。一旦塞子42从第一流体排出孔30的第一端34移动到第二端38，那么，在阀杆98适当定位以打开回流入口138和回流出口142时，流体能流出回流出口54，流入阀孔94，流出阀孔94，流出细长本体14，并且进入接收器4。回流入口138和回流出口142通过将流体通道110-b定位在这些口附近而打开。
至于也在图1的示意图中显示的第二流体排出孔62，在第二流体排出孔62、阀孔94、源2、接收器4、换向阀230、以及执行机构290之间具有几个流体连接。从源2开始，压力流体通过细长本体14第一端22中成形的压力入口206流入该第一端22。因此，压力入口206流体连接到源2。压力入口206也通过通向阀孔94的压力入口158流体连接到阀孔94。相应的压力出口154从阀孔94中引出并流体连接到第二流体排出孔62第一端66中成形的压力入口82。通过这一连串的入口和出口以及在第二流体排出孔62、阀孔94和源2之间的流体互连，压力流体能从源2流出，流经细长本体14流入阀孔94。随后，根据阀杆98的移动位置，使压力流体流出阀孔94，流入第二流体排出孔62，其中，压力流体用于使塞子74在第二流体排出孔62内移动，下面将会更详细地说明。
源2还能向第二流体排出孔62的对立端或第二端70输送压力流体。具体而言，源2流体连接到阀孔94，并构造成通过压力入口210、166向阀孔94内输送压力流体。与压力入口166相应的是从阀孔94引出的压力出口162。压力出口162流体连接到第二流体排出孔62中成形的压力入口90。这一序列的压力入口和压力出口以及流体互连用于使压力流体从源2流出，流经细长本体14后进入阀孔94。此外，根据阀杆98的移动位置，使来自源2的压力流体随后通过压力出口162从阀孔94流出，并通过其中成形的压力入口90进入第二流体排出孔62，由此引起塞子74在第二流体排出孔62内移动。可以看出，压力入口82成形在流体排出孔62的一端，而压力入口90成形在流体排出孔62的相对端。因此，根据阀杆98的移动位置，压力流体能流经这些压力入口，在第二流体排出孔62内双向移动塞子74。塞子74在第二流体排出孔62内的每次移动都造成相应体积的流体输出。
同样，成形在第二流体排出孔62第一端66的是回流出口78，其流体连接到阀孔94，特别是阀孔94的回流入口146。与该回流入口146相应的是回流出口150，该回流出口150流体连接到接收器4。一旦塞子74从第二流体排出孔62的第二端70移动到第一端66，那么，在阀杆98适当定位以打开成形在阀孔94中的回流入口和出口146、150时，流体能流出回流出口78，流经滑阀94，之后进入接收器4。同样，第二流体排出孔62中也成形有回流出口86，该回流出口86流体连接到阀孔94中成形的回流入口170。与回流入口170相应的是回流出口174，该回流出口174也成形在阀孔94中并且流体连接到细长本体14外表面26上成形的回流出口214。回流出口214流体连接到接收器4。一旦塞子74从第二流体排出孔62的第一端66移动到第二端70，则当阀杆98适当定位以打开回流入口170和回流出口174时，使流体流出回流出口86，流入和流出滑阀94，再流出细长本体14，并且进入接收器4。回流入口170和回流出口174通过将流体通道110-d定位在这些口附近而打开。
在所示实施例中，分别成形在第一和第二流体排出孔中的压力入口在所述流体排出孔的端部或基本靠近所述端部的位置设置，由此使压力流体能进入流体排出孔，并使包含在其内的塞子移动尽可能远的距离。同样，成形在第一和第二流体排出孔中的回流出口也在流体排出孔的端部或基本靠近所述端部的位置设置，由此使尽可能多的流体在所述流体排出孔分别被塞子封闭之前被塞子排出，从而分别流出流体排出孔。尽管这种布置是优选的，但本发明不限于此。事实上，其他位置也是可以考虑的，考虑的每一种情况都落入权利要求所限定的本发明的范围内。
第一、第二流体排出孔30、62与阀孔94之间的流体连接可以使用本领域的任意公知方法。但是，由于总体上量子阀和量子流体传输系统10的微小型尺寸，优选使用2007年5月8日提交、名称为“Micro-fluidTransfer System”、序列号为12/072,133的上述美国专利申请中描述的那些技术来按照需要将各种孔相互流体连接起来。其他技术也可以用来将所述阀孔流体连接到细长本体的外表面。
在上述量子流体传输系统10的运行过程中，致动阀杆98来控制塞子42和74的移动，由此来控制量子阀12的流体输出。通过启动电磁阀178或其他致动装置，使阀杆98在阀孔94内移动，从而将流体通道110定位在适当的入口和/或出口附近，促进流体传输或流经量子阀12。偏压元件或部件例如弹簧182用于在阀杆98上引起或施加对立或对抗的力，该力倾向于使阀杆98回复到其最初的开始位置。
在一个示例性实施例中，在其起初的未被致动的开始位置，阀杆98封闭量子阀12内所有的入口和出口，由此阻止流体从其中传输通过。为了从量子阀12中输出流体，启动致动装置使阀杆98移动，从而流体通道110-a分别打开成形在阀孔94中的压力入口和出口126、122。由于这些口流体连接到压力入口190，压力入口190流体连接到源2，从而压力流体能分别流经压力入口和出口126、122，并通过压力入口50进入第一流体排出孔30。当压力流体进入第一流体排出孔30时，其在第一端34的塞子42上造成作用力。如果该力足以克服塞子42以及塞子42上作用的任意额外静力，则使塞子42从压力入口50移开，向第一流体排出孔30的第二端38移动。当塞子42移动时，其也会排出流体排出孔30内存在的一定体积流体。该一定体积的流体能通过回流出口54从第一流体排出孔30中排出或离开，所述回流出口54流体连接到阀孔94的回流入口138。然后，输出流体被输送到接收器以供后续释放。
当阀杆98处于同样位置，流体通道110-b定位成打开回流入口和出口138、142，由此使流体从回流出口54流出，流经阀孔94的回流入口和出口138、142以及细长本体14的回流出口198，进入接收器4。塞子42的移动持续到直至被停止，由此使量子阀12能在该时刻之前连续输出流体。在所示实施例中，流体通过回流出口54输出，直至塞子42关闭该口，或者通过其他方法被停止。因此，考虑到排出孔30和塞子42的体积，流体输出量与流体排出孔30内塞子42的移动距离成比例。具体而言，假定塞子42能从一端完全移动到另一端，塞子42的单程线性移动时量子阀12的体积输出等于流体排出孔30的容积减去塞子42的体积，或者Vout＝Vbore-Vplug。因此，如果流体排出孔30和塞子42都是圆柱形，则Vout≈πr2h(孔)-πr2h(塞子)，此处，h分别是流体排出孔30和塞子42的高度或长度。当然，流体排出孔30和塞子42的尺寸在不同系统中可以不同，它们的形状可以不是圆柱形，由此产生相对不同的容积方程式和输出。正如下面将要讨论的，也可以将若干量子阀可操作地联接在一起以产生累积的流体输出。在使用多流体排出孔产生累积的流体输出的情形下，可以是Vout，总≈Vout，1+Vout，2+Vout，n，其中，Vout，1表示单次循环过程中第一流体排出孔的操作输出的流体体积，Vout，2表示单次循环过程中第二流体排出孔的操作输出的流体体积，Vout，n表示任意随后数目的流体排出孔输出的流体体积。
尽管上述讨论集中在塞子42的单向移动以及一个循环的第一阶段，可以想到，量子阀12的一个循环被定义为流体排出孔30内塞子42的双向移动。换句话说，一个循环等价于塞子42前后移动一次。为了沿着与上述方向相反的方向移动塞子42，并由此实现一个循环的第二阶段，致动阀杆98，使其重新定位成关闭阀孔94中成形的压力入口和出口126、122，并打开同样成形在阀孔94中的回流入口和出口114、118。为了打开回流入口和出口114、118，阀杆98定位成使流体通道110-a位于这些口附近。阀杆98以这种方式重新定位也用于关闭回流入口和出口138、142，并通过使流体通道110-b在这些口附近定位而打开压力入口和出口134、130。打开口134、130使压力流体能从源2进入压力入口194，流经阀孔94，从压力出口130流出。由于压力出口130流体联接到第一流体排出孔30第二端38中成形的压力入口58，因此使压力流体能进入那里。当压力流体通过压力入口58进入第一流体排出孔30时，在塞子42上引起的力造成其从第二端38向第一端34移动。当塞子42移动时，一定体积量的流体经过回流出口46流出流体排出孔30。流体从流体排出孔30排出，直至塞子42被停止。一旦塞子42停止，阀杆98可以再次被致动，从而重复该过程。可以看出，一个循环产生的输出等于流体排出孔的容积减去塞子的体积的两倍。换句话说，一个循环的总体积流体输出可以描述为Vout，总≈2(Vout)≈2(Vbore-Vplug)。应该注意到，这种输出流体是受压的，在压力下储存在接收器4中。
量子阀12和第二流体排出孔62一起操作，方式和与第一流体排出孔30一起操作类似，用于产生比例流体输出，其具体细节在这里没有提供。但是，应该注意到，第二流体排出孔62可以从相同或不同的流体源接收压力流体。此外，第二流体排出孔62可以向相同或不同的接收器输出流体。尽管第一和第二流体排出孔30、62显示成从同样的流体源接收流体并将流体输出到同样的接收器，但是这不是必需的，而且这在任何情况下也不应解释为限制本发明。
而且，第二流体排出孔62可以与第一流体排出孔30一起同时操作，或者独立操作，用于向接收器4输出一定体积量的压力流体。优选地，第一和第二流体排出孔30、62构造成相互同步或同相操作。但是，如果需要的话，它们可以构造成异相操作。
如上所述，尽管不是必需的，但量子阀12还可以包括额外的流体排出孔，该额外的流体排出孔构造成以与所示第一和第二流体排出孔30、62相似的方式输出一定体积量的流体。这些也可以构造成相互同相或异相运行。此外，本领域技术人员容易看出，量子阀中不同的流体排出孔可以具有不同的尺寸和/或形状，因此向接收器输出不同体积量的流体。
图2显示了根据另一示例性实施例的本发明的量子流体传输系统。具体而言，图2显示了量子流体传输系统10，特别是包括单个流体排出孔30的量子流体阀12。这种特别实施例与上面描述并在图1中显示的实施例的作用相同，(只是)不存在第二流体排出孔。因此，上面的描述结合于此并且全部或部分可以参考来描述图2所示实施例的结构和运行。
参照图1和图3，本发明的量子流体传输系统还包括换向阀或类似的阀，构造成与量子阀一起操作，其中，量子阀和换向阀结合起作用，用于控制执行机构。如图所示，量子阀12通过接收器4可操作地和流体联接到换向阀230。随着量子阀12输出压力流体，所述压力流体被引到接收器4并储存在该接收器4中。将接收器4流体联接到换向阀230的是流体连接218，所述流体连接有利于来自接收器4的压力流体通过细长本体234中成形的压力入口258流入换向阀230。通过该压力入口258，压力流体能进入换向阀230的细长本体234的内部238。换句话说，从接收器4流出的流体被输入换向阀230。因此，可以是量子阀12用作先导阀，以向换向阀230提供控制输入。
换向阀230显示为四通滑阀，由此包括一系列阀芯，即阀芯242、246、250和254，每个都被杆256互连。换向阀230还包括几个入口和出口，即压力入口258、第一入口/出口274、第二入口/出口278、回流出口262、以及回流出口266。阀芯被战略性地布置，并且可以在不同的入口和出口附近移动，从而进入压力入口258的压力流体可以被用来驱动执行机构290。在运行时，由于压力流体从源2输出到量子阀12，并从量子阀12到接收器4，换向阀30用于引导后续流体流动，从接收器4流经换向阀230到达执行机构290，由此致动或驱动执行机构290。
执行机构290可以是本领域公知的任意机构。如图所示，执行机构290包括主体294，在其上成形有多个口，用于提供到内部298的通路。执行机构包括成形在主体294的一端的第一口302，以及成形在主体294的对立端上的第二口306。阀芯310可操作地支撑在执行机构290的内部298，该阀芯具有与之相联的杆314，其可以连接到负载。阀芯310构造成响应从换向阀230接收的压力流体的输入，在内部298内以及第一和第二口302、306的周围双向移动。与现有的相关换向阀不同，本发明的量子流体传输系统10，特别是量子阀12的构造和功能使换向阀290能以二进制或数字方式而不是以模拟方式运行。此外，换向阀290不需要操作来产生与其输入成比例的输出。取而代之的是，本发明的量子阀12按比例操作，由此使换向阀230能在一个运行位置或另一个运行位置之间数字化地切换，从而致动执行机构290。从量子阀12输出的流体体积确定了流体联接于换向阀230的执行机构290的成比例的位移。因此，基于量子阀的Vout和执行机构的尺寸，考虑到所有的面积减少或力增加，单个量子阀可以操作来将执行机构移动预定的距离。此外，在多个量子阀被用来产生累积体积流体输出的情况下，执行机构将与每个这些量子阀产生的Vout，总成比例地移动。因此，执行机构可以根据量子阀结合换向阀230的操作和致动来具体地、数字化地控制。
例如，可以致动换向阀230中的杆256，从而移动阀芯246、250，使其分别位于第一和第二入口/出口274、278的左边，由此打开这些口。在这种运行位置，通过量子阀12的致动供应到换向阀230的压力流体能从接收器4进入压力入口258，并经由入口/出口274离开换向阀230。离开入口/出口274的压力流体随后进入流体管线282，其流体连接到执行机构290上成形的第一入口/出口302，由此致动执行机构290并使阀芯310移离第一入口/出口302。阀芯310的移动造成阀芯310的对立侧的流体经由第二入口/出口306离开执行机构290，进入换向阀230。执行机构230的第二入口/出口306经由流体管线286流体连接到换向阀230的第二入口/出口278。在这种运行状态下，流体经过回流出口266从换向阀230流出，在那里流经流体管线270到达回流贮存器。此外，执行机构290的位移与从量子阀12接收到并由换向阀230引导的压力流体的输入成比例。
为了沿着相反的方向移动阀芯310，致动量子阀12以向换向阀230供应压力流体。致动换向阀230，移动阀芯246和250，从而使它们分别位于第一和第二入口/出口274、278的右边，由此打开这些口。在这种运行位置，供应到换向阀230的压力流体能从接收器4进入压力入口258，经由入口/出口278离开换向阀230。离开第二入口/出口278的压力流体随后进入流体管线286，其流体连接到执行机构290上成形的第二入口/出口306，由此致动执行机构290并使阀芯310移离第二入口/出口306。阀芯310的移动造成阀芯310对立侧的流体经由第一入口/出口302离开执行机构290，进入换向阀230。如上所述，执行机构230的第一入口/出口302经由流体管线282流体连接到换向阀230的第一入口/出口274。在这种运行状态下，流体经过回流出口262从换向阀230流出，在那里流经流体管线270到达回流贮存器。这种过程根据需要重复进行，从而控制执行机构以及其连接到的负载。
参照图4，示出了量子阀的体积流体输出随时间变化的图形描述，以及量子阀的致动频率的变化对流体输出的影响。如图所示，量子阀，特别是滑阀的致动频率可以按需要改变。改变频率确定了流出量子阀、进入接收器、进入换向阀、以及随后进入执行机构(如果连接了的话)的流体的体积输出。如图所示，在更高频率下运行量子阀——如曲线图A所显示的，则向换向阀提供更高的流体输出，或者流体体积。反之，在较低频率下运行量子阀——如曲线图B所示的，则在给定时间段内提供较低水平的流体输出。换句话说，量子阀的致动频率和每次脉冲的体积输出成比例地确定执行机构的移动距离。每次脉冲的流体输出量，显示为输出320，取决于流体排出孔的尺寸和其内包含的塞子移动距离。
参照图5和图6，分别显示了本发明的量子流体传输系统的另一示例性实施例的透视和示意图，其中，量子阀和换向阀被组装在一起。具体而言，图5和图6显示了包括量子阀12的量子流体传输系统10，量子阀12由转换阀32、滑阀100、以及换向阀230组成，在细长本体14中一起实施，作为单个组件或结构。在该构造中，流体排出孔30流体地和可操作地连接到阀孔94。阀孔94可操作地流体连接到源2和接收器4。换向阀230流体连接到接收器4和执行机构290。另外，在每个这些元件之间的流体连接可以成形在细长本体14上，或者根据先前所公开的内容以其他方式提供，这些公开结合于此，如上所述。
应该意识到，多个量子阀或若干量子阀可以独立操作，从而产生预定的相应输出，或者相互结合以产生预定的累积流体输出。换句话说，本发明设想能使用若干量子阀的量子流体传输系统，每个量子阀构造成单独或与一个或多个额外的量子阀结合来致动执行机构。因此，可以是量子流体传输系统包括来自多个量子阀的串联或并联流体输出。使用两个或两个以上的量子阀来向单个执行机构产生累积的流体输出，使系统能实现不同的数字流体输出水平，并相应地在执行机构内产生不同的或可变化的致动状态。当并行运行的量子阀尤其是量子阀的流体排出孔具有不同尺寸，构造成输出不同体积的流体时尤其是这样。换句话说，能产生不同水平的输出流体的不同尺寸的量子阀能构造成相互操作。因此，通过致动单个相应的量子阀，能实现任意单独的输出水平。另外，通过同时致动两个或两个以上的量子阀，能实现累积的输出水平。
图7显示了根据另一示例性实施例的本发明的量子流体传输系统。具体而言，图7显示了在上面描述并在图1-2中显示的量子流体传输系统10，特别是包含单个流体排出孔30的量子流体阀12。这种特别实施例与上面描述并在图1-2中显示的实施例作用方式相同，(只是)不存在第二流体排出孔。因此，上面的描述结合于此并且全部或部分可以参考来描述图7所示实施例的结构和运行。
此外，图7所示的量子流体传输系统包括旋转杆500，该旋转杆能被马达(未示出)驱动或转动。该旋转杆上成形有流体通道，形式为孔口或通孔504，能与量子流体传输系统10的入口和出口以及流体源2和接收器4的入口和出口对准。孔口504相互之间可径向偏离，从而当杆500在阀孔94中旋转时流体能以变化的间隔流经旋转杆。一方面，交替的孔口504相互之间可垂直定向。孔口也能以预期的间距隔开，从而使内部旁通泄漏最小化。流经旋转杆的流体流速与杆旋转的频率成比例，杆旋转的频率与马达的速度成比例。这样，旋转杆能将流体脉冲入排出孔30内，其方式类似于阀杆98使流体进入量子流体传输系统10，如同上面所述并在图1-2中所示的那样。
图8显示了根据另一示例性实施例的本发明的量子流体传输系统。具体而言，图8显示了在上面描述并在图1-2中显示的量子流体传输系统10，特别是包含单个流体排出孔30的量子流体阀12。这种特别实施例与上面描述并在图1-2中显示的实施例作用方式相同，(但)不存在第二流体排出孔。因此，上面的描述结合于此并且全部或部分可以参考来描述图8所示实施例的结构和运行。
此外，图8所示的量子流体传输系统包括多个带式阀(band valve)700或一排带式阀，如本领域技术人员所知的那样。所述带式阀可以联接到平移杆704，该平移杆能前后往复运动从而致动带式阀。所述带式阀能按预期顺序被致动，从而将流体脉冲入排出孔20中，与前面描述并在图1-2中显示的阀杆98使流体进入量子流体传输系统10的方式类似。
图7和图8显示了换向阀的额外实现方式，用于交替地将可移动塞子位于其中的第二阀室的一端设置成与源流体连通，而将第二阀室的另一端设置成与接收器流体连通。应该意识到，本领域公知的其他实现方式也可以用来将源和接收器流体联接到可移动塞子的交替相对的端部。
本发明还提出了一种通过阀调节流体流动的方法，包括获取量子阀，该量子阀具有第一阀室，该第一阀室设置在阀体中并且具有至少一个入口和至少一个出口。该量子阀还可以具有阀杆，该阀杆可移动地设置在所述第一阀室中。该阀杆具有若干沿着阀杆纵向间隔设置的流体通道。所述阀杆可移动，以便将至少一个所述若干流体通道与其中一个入口对准，以及将至少一个所述若干流体通道与其中一个出口对准，以使流体能流经与选定的流体通道相应的选定入口和出口。所述量子阀还可以具有设置在阀体中的第二阀室，该第二阀室在第二阀室的第一端和第二端与第一阀室流体连通。所述量子阀还可以具有塞子，所述塞子可移动地设置在第二阀室的第一端与第二端之间。所述调节流动的方法能包括使第一阀室与流体源流体连通。所述阀杆能定位成使来自流体源的流体进入第一阀室和第二阀室第一端，并且使塞子在第二阀室内移动，从而从第二阀室的第二端分配一定体积的流体。
前面的详细说明参考具体示例性实施例描述了本发明。但是，应该意识到，在不脱离所附权利要求所限定的本发明范围的情况下可以进行各种修正和改变。详细说明和附图应当看作仅仅是描述性而非限制性的，所有的这些修正或改变(如果有的话)都落在这里描述和限定的本发明范围内。
更具体地，尽管这里已经描述了本发明的说明性示例实施例，但本发明不限于这些实施例，而是包括本领域技术人员在前面详细说明的基础上可以预料到的进行了修正、省略、合并(例如，各个实施例的不同方面)、适应和/或替代的任意和所有实施例。权利要求的限定应该根据权利要求所采用的语言从宽解释，而不限于在前面详细说明或所述应用的实施过程中描述的示例，这些示例应解释为非排他性的。例如，在本说明书中，术语“优选”是非排他性的，其意味着“优选，但不限于”。任何方法或工艺权利要求中记载的任意步骤都可以按任意顺序执行，而不限于权利要求中所描述的顺序。装置+功能或步骤+功能限定仅仅用在特定的权利要求限制中，在这种限定中满足所有的下列条件：a)明确记载了“用于…的装置”或“用于…的步骤”；以及b)明确记载了相应的功能。在这里的描述中，支持装置+功能限定的结构、材料或行为被明确记载。相应地，本发明的范围应该仅由所附权利要求以及它们的法定等同物而不是由上面给出的说明和示例限定。
本专利要求权利和请求保护的是：

Claims (21)

1.一种小型量子阀，构造成通过允许很小的离散增量的流体穿过该阀来调节流体的流速，包括：
a)阀体，该阀体具有相互流体连通的第一阀室和第二阀室，所述第一阀室和第二阀室各自具有第一端和第二端，第一阀室具有至少一个接受压力流体的压力入口以及至少一个排出流体的回流出口；
b)阀杆，该阀杆可移动地设置在第一阀室中，并且具有多个沿着阀杆纵向间隔设置的流体通道，所述阀杆可移动，以便将其中一个流体通道与第一阀室的所述至少一个压力入口或回流出口中的一个对准，以使流体能流经所述第一阀室和第二阀室；以及
c)塞子，该塞子可移动地设置在第二阀室的第一端与第二端之间，所述塞子构造成当一定体积的压力流体在第二阀室的第一端或第二端中的其中一端从第一阀室进入第二阀室时，塞子朝着所述第一端或第二端中的另一端移动，并且在与流体进入其中的一端相对的端部引导相应指定体积的流体流出第二阀室，最终流出所述至少一个回流出口。
2.根据权利要求1所述的量子阀，其特征在于，所述阀体包括：
a)分别在第一和第二阀室的第一端之间延伸的第一压力流体通道，使压力流体源的压力流体能够经过所述至少一个压力入口中的一个流到第二阀室的第一端；
b)分别在第一和第二阀室的第一端之间延伸的第一回流通道，使第二阀室的第一端的流体能够经过所述至少一个回流出口中的一个流到流体接收器；
c)分别在第一和第二阀室的第二端之间延伸的第二压力流体通道，使压力流体源的压力流体能够经过所述至少一个压力入口中的一个流到第二阀室的第二端；以及
d)分别在第一和第二阀室的第二端之间延伸的第二回流通道，使第二阀室的第二端的流体能够经过所述至少一个回流出口中的一个流到流体接收器。
3.根据权利要求1所述的量子阀，其特征在于，所述阀体包括：
第三阀室，该第三阀室具有可在所述第三阀室的第一端与第二端之间移动的塞子，该塞子构造成当一定体积的流体在所述第一端或第二端处从第一阀室进入第三阀室时朝着所述第一端或第二端中的另一端移动，并且引导相应指定体积的流体在与流体进入其中的一端相对的端部流出第三阀室。
4.根据权利要求1所述的量子阀，其特征在于：第一阀室的所述至少一个压力入口与公用压力流体源流体连通，并且，第一阀室的所述至少一个回流出口与公用流体接收器流体连通。
5.根据权利要求1所述的量子阀，其特征在于：所述至少一个回流出口与换向阀流体连通。
6.根据权利要求5所述的量子阀，其特征在于：所述换向阀还包括四通滑阀。
7.根据权利要求5所述的量子阀，其特征在于：所述塞子的移动限定了以离散时间传输到换向阀的离散流体体积，从而，量子阀允许换向阀能以二进制或数字方式起作用。
8.根据权利要求1所述的量子阀，其特征在于：所述至少一个回流出口与执行机构流体连通。
9.一种小型量子阀，构造成通过允许很小的离散增量的流体穿过该阀来调节流体的流速，包括：
a)阀体，该阀体具有至少一个接受压力流体的压力入口以及至少一个排出流体的回流出口；
b)设置在阀体中并且具有至少一个入口和至少一个出口的第一阀室；
c)阀杆，该阀杆可移动地设置在第一阀室中，并且具有多个沿着阀杆纵向间隔设置的流体通道，所述阀杆可移动，以便将所述多个流体通道中的至少一个与第一阀室的其中一个入口对准，以及将所述多个流体通道中的至少一个与第一阀室的其中一个出口对准，以使流体能流经所述第一阀室；
d)第二阀室，该第二阀室设置在阀体中并且分别通过第一阀室的其中一个相应入口和出口在第一阀室的第一端和第二端处与第一阀室流体连通；以及
e)塞子，该塞子可移动地设置在第二阀室的第一端与第二端之间，所述塞子可被进入第一端的流体移向第二端，以及可被进入第二端的流体移向第一端，所述塞子构造成在移动时引导一定体积的流体流出第二阀室。
10.根据权利要求9所述的量子阀，其特征在于，所述阀体包括：
a)分别在第一和第二阀室的第一端之间延伸的第一压力流体通道，使压力流体源的压力流体能够经过所述至少一个压力入口中的一个流到第二阀室的第一端；
b)分别在第一和第二阀室的第一端之间延伸的第一回流通道，使第二阀室的第一端的流体能够经过所述至少一个回流出口中的一个流到流体接收器；
c)分别在第一和第二阀室的第二端之间延伸的第二压力流体通道，使压力流体源的压力流体能够经过所述至少一个压力入口中的一个流到第二阀室的第二端；以及
d)分别在第一和第二阀室的第二端之间延伸的第二回流通道，使第二阀室的第二端的流体能够经过所述至少一个回流出口中的一个流到流体接收器。
11.根据权利要求所述9的量子阀，其特征在于，所述阀体包括：
阀体中的第三阀室，该第三阀室具有可在所述第三阀室的第一端与第二端之间移动的塞子，该塞子构造成当一定体积的流体在所述第一端或第二端处从第一阀室进入第三阀室时向着所述第一端或第二端中的另一端移动，并且推挤相应体积的流体在与流体进入端相对的端部处流出第三阀室。
12.根据权利要求9所述的量子阀，其特征在于：所述至少一个压力入口与公用压力流体源流体连通，并且，所述至少一个回流出口与公用流体接收器流体连通。
13.根据权利要求9所述的量子阀，其特征在于：所述至少一个回流出口与换向阀流体连通。
14.根据权利要求13所述的量子阀，其特征在于：所述换向阀还包括四通滑阀。
15.根据权利要求13所述的量子阀，其特征在于：所述塞子的移动限定了以离散时间传输到换向阀的离散流体体积，从而，量子阀允许换向阀能以二进制或数字方式起作用。
16.一种通过阀调节流体流动的方法，包括：
a)获取量子阀，该量子阀包括：
i)第一阀室，该第一阀室设置在阀体中并且具有至少一个入口和至少一个出口；
ii)阀杆，该阀杆可移动地设置在第一阀室中，并且具有多个沿着阀杆纵向间隔设置的流体通道，所述阀杆可移动，以便将所述多个流体通道中的至少一个与其中一个入口对准，以及将所述多个流体通道中的至少一个与其中一个出口对准，以使流体能流经与选定的流体通道相应的选定入口和出口；
iii)第二阀室，该第二阀室与阀体流体连通，并且在第二阀室的第一端和第二端与第一阀室流体连通；以及
iv)塞子，该塞子可移动地设置在第二阀室的第一端与第二端之间；
b)使第一阀室与流体源流体连通；
c)定位阀杆，使来自流体源的流体进入第一阀室和第二阀室的第一端；以及
d)使所述塞子响应于所述流体在第二阀室内移动，从而从第二阀室的第二端分配指定体积的流体。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：还包括定位阀杆，使来自流体源的流体进入第一阀室以及第二阀室的第二端，并使所述塞子在第二阀室内移动，以从第二阀室的第一端分配一定体积的流体。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：所述塞子可以被进入第一端的流体移动到第二端，以及被进入第二端的流体移动到第一端，并且构造成在从一端到另一端移动时从第二阀室排出一定体积的流体。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：还包括在阀体的第一阀室中移动阀杆，以将阀杆上的第一流体通道与第一入口和第一出口对准，将第二流体通道与第二入口和第二出口对准，从而允许一定体积的流体流经所述第一入口和出口进入阀体中的第二阀室的第一端内，其中，流体将所述塞子从第一端移动到第二端，所述塞子从第二端排出第二阀室的一定体积流体。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：还包括移动阀杆，以将所述第一流体通道与第三入口和出口对准，将所述第二流体通道与第四入口和出口对准，从而允许一定体积的流体流经所述第三入口和出口进入第二阀室的第二端内，其中，流体将所述塞子从第二端移动到第一端，所述塞子从第一端排出第二阀室的一定体积流体。
21.一种量子流体传输和负载致动系统，包括：
构造成按比例操作的量子阀，该量子阀包括：
阀体，该阀体具有至少一个接受压力流体的压力入口以及至少一个排出流体的回流出口；
第一阀室，该第一阀室设置在阀体中并且具有至少一个入口和至少一个出口；
阀杆，该阀杆可移动地设置在第一阀室中，并且具有多个流体通道，该流体通道适于促进流体通过所述入口和出口流经第一阀室；
第二阀室，该第二阀室设置在阀体中并且通过第一阀室的入口和出口与第一阀室流体连通；以及
塞子，该塞子可移动地设置在第二阀室中，在移动时输出指定体积的流体；
换向阀，该换向阀可与量子阀一起操作来接收从量子阀输出的所述指定体积的流体，该换向阀以二进制或数字方式运行而非以模拟方式运行，能在接收到所述指定体积的流体后在各种运行位置之间数字化地切换；以及
执行机构，该执行机构可由换向阀操作，从量子阀输出的所述指定体积的流体确定该执行机构的比例移动。
CN2008800237749A 2007-05-08 2008-05-08 量子流体传输系统 Expired - Fee Related CN101688615B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US92829307P 2007-05-08 2007-05-08
US60/928,293 2007-05-08
PCT/US2008/063051 WO2008137986A1 (en) 2007-05-08 2008-05-08 Quantum fluid transfer system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101688615A true CN101688615A (zh) 2010-03-31
CN101688615B CN101688615B (zh) 2012-07-04

Family

ID=39773205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008800237749A Expired - Fee Related CN101688615B (zh) 2007-05-08 2008-05-08 量子流体传输系统

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8245728B2 (zh)
EP (1) EP2153093A1 (zh)
JP (1) JP5743541B2 (zh)
CN (1) CN101688615B (zh)
WO (1) WO2008137986A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103225702A (zh) * 2012-01-30 2013-07-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Mems阀运行轮廓

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9789603B2 (en) 2011-04-29 2017-10-17 Sarcos Lc Teleoperated robotic system
US9616580B2 (en) 2012-05-14 2017-04-11 Sarcos Lc End effector for a robotic arm
US10766133B2 (en) 2014-05-06 2020-09-08 Sarcos Lc Legged robotic device utilizing modifiable linkage mechanism
US10821614B2 (en) 2016-11-11 2020-11-03 Sarcos Corp. Clutched joint modules having a quasi-passive elastic actuator for a robotic assembly
US10919161B2 (en) 2016-11-11 2021-02-16 Sarcos Corp. Clutched joint modules for a robotic system
US10828767B2 (en) 2016-11-11 2020-11-10 Sarcos Corp. Tunable actuator joint modules having energy recovering quasi-passive elastic actuators with internal valve arrangements
US10765537B2 (en) 2016-11-11 2020-09-08 Sarcos Corp. Tunable actuator joint modules having energy recovering quasi-passive elastic actuators for use within a robotic system
US10843330B2 (en) 2017-12-07 2020-11-24 Sarcos Corp. Resistance-based joint constraint for a master robotic system
US11331809B2 (en) 2017-12-18 2022-05-17 Sarcos Corp. Dynamically controlled robotic stiffening element
US10906191B2 (en) 2018-12-31 2021-02-02 Sarcos Corp. Hybrid robotic end effector
US11241801B2 (en) 2018-12-31 2022-02-08 Sarcos Corp. Robotic end effector with dorsally supported actuation mechanism
US11351675B2 (en) 2018-12-31 2022-06-07 Sarcos Corp. Robotic end-effector having dynamic stiffening elements for conforming object interaction
US11833676B2 (en) 2020-12-07 2023-12-05 Sarcos Corp. Combining sensor output data to prevent unsafe operation of an exoskeleton
US11794345B2 (en) 2020-12-31 2023-10-24 Sarcos Corp. Unified robotic vehicle systems and methods of control
CN113915376B (zh) * 2021-11-04 2024-04-30 哈尔滨工业大学 一种数字阀的传动转换器
US11826907B1 (en) 2022-08-17 2023-11-28 Sarcos Corp. Robotic joint system with length adapter
US11717956B1 (en) 2022-08-29 2023-08-08 Sarcos Corp. Robotic joint system with integrated safety
US11897132B1 (en) 2022-11-17 2024-02-13 Sarcos Corp. Systems and methods for redundant network communication in a robot
US11924023B1 (en) 2022-11-17 2024-03-05 Sarcos Corp. Systems and methods for redundant network communication in a robot

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4844902B1 (zh) * 1970-03-27 1973-12-27
JPS4722396U (zh) * 1971-03-30 1972-11-13
GB1385738A (en) 1971-10-06 1975-02-26 Picker Corp Inspection of tyres
US3804120A (en) * 1972-12-26 1974-04-16 B Garnett Electrically operated hydraulic control valve
JPS5815707Y2 (ja) * 1976-08-26 1983-03-30 焼結金属工業株式会社 パイロット形方向切換弁
JPS543662A (en) 1977-06-08 1979-01-11 Japanese National Railways<Jnr> Disc rotor
JPS5436621A (en) * 1977-08-25 1979-03-17 Moriharu Takeda Continuous flow control method and apparatus
JPS5457078A (en) * 1977-10-15 1979-05-08 Ozaki Shiyouriyoku Kikai Kk Cylinder controller
DE3228900A1 (de) * 1981-08-21 1983-03-31 Sperry Corp., 10019 New York, N.Y. Rueckkopplungsgesteuertes, hydraulisches ventilsystem
DE3218527A1 (de) * 1982-05-17 1983-11-17 Kurt 4970 Bad Oeynhausen Varlemann Selbststeuerndes hydraulisches umschalt-ventil fuer einen doppelwirkenden arbeitszylinder
GB2124737A (en) * 1982-07-26 1984-02-22 Automatic Switch Co Spool valve
US4790233A (en) * 1984-09-04 1988-12-13 South Bend Lathe, Inc. Method and apparatus for controlling hydraulic systems
JPS61184279A (ja) * 1985-02-09 1986-08-16 Daihatsu Motor Co Ltd スプ−ルバルブ
CA2064926C (en) 1991-04-03 1996-07-16 Ritsuko Omori Fingerprint image processing system capable of simply processing minutiae
GB9211898D0 (en) * 1992-06-05 1992-07-15 Vickers Systems Ltd Two-stage hydraulic valves
GB2270736B (en) * 1992-09-16 1996-06-12 Trans Nordic Hydraulics Limite Spool valve
US5921279A (en) * 1998-04-29 1999-07-13 Husco International, Inc. Solenoid operated dual spool control valve
JP3650971B2 (ja) * 2002-11-22 2005-05-25 株式会社イワキ スプール弁の構造
DE102005029821A1 (de) * 2005-04-04 2006-10-05 Bosch Rexroth Ag Wegeventil und damit ausgeführte LS-Steueranordnung
US20080245424A1 (en) * 2007-02-22 2008-10-09 Jacobsen Stephen C Micro fluid transfer system
WO2008106618A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 Raytheon Sarcos, Llc Fluid control system having selective recruitable actuators

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103225702A (zh) * 2012-01-30 2013-07-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Mems阀运行轮廓
CN103225702B (zh) * 2012-01-30 2016-01-20 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Mems阀运行轮廓

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010526972A (ja) 2010-08-05
US8794262B2 (en) 2014-08-05
CN101688615B (zh) 2012-07-04
EP2153093A1 (en) 2010-02-17
US8245728B2 (en) 2012-08-21
JP5743541B2 (ja) 2015-07-01
WO2008137986A1 (en) 2008-11-13
US20130042921A1 (en) 2013-02-21
US20080277614A1 (en) 2008-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101688615B (zh) 量子流体传输系统
CN101675280B (zh) 先导式微型滑阀
CN101668973B (zh) 先导式滑阀
US8156962B2 (en) Microvalve device
CN102112755B (zh) 阀组
DE60124511T2 (de) Wärmebetätigte mikroventilvorrichtung
CN101512201B (zh) 直动式先导压力控制螺线管
JP2010526972A5 (zh)
KR101747450B1 (ko) 투 포지션 쓰리웨이 밸브
CN106402464A (zh) 流体阀
DE102008060516B4 (de) Schwingungsdämpfer
CN101663492A (zh) 第一级先导阀
CN101784799A (zh) 具有非对称阀调结构的压力控制阀
KR101723251B1 (ko) 유압시스템
US11530755B2 (en) Servo valve
CN1195951C (zh) 用于控制油压的滑阀
JP2012225481A (ja) 流体切替弁
DE60214394T2 (de) In einem mikroventil zur druckregelung und in einem proportionalmikroventil einsetzbare mikromechanische struktur
EP1614947B1 (de) Elektrohydraulisches Steuerventil
KR102463994B1 (ko) 유압 전달 장치
CN108884947A (zh) 具有压力放大装置的比例顺序阀
DE102011115766B4 (de) Stufenloses Getriebe mit hydraulischer Steuerung auf der Basis elektromechanischer Mikrosysteme
DE102011115559B4 (de) Antriebsstrang-drucksteuersystem
CN115717619A (zh) 溢流式先导阀和液压控制系统及控制方法
KR20240095512A (ko) 스로틀 모듈을 가지는 전기자 조립체

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120704

Termination date: 20150508

EXPY Termination of patent right or utility model