CN115135555B - 用于互连和隔离非常大的真空体积的设备和方法 - Google Patents

Abstract

桥接模块在真空管道运输系统的区段之间提供可密封的互连。通过驱动机构将一对闸门元件从偏离管道区段的存储构型水平转换到展开构型，在展开构型中，扩展机构向外按压闸门元件，以将入口密封到管道区段。由此，可以在管道区段保持真空的同时使模块通气。模块中的轨道托架可桥接在管道区段的吊舱支撑轨道之间。提升机构可将轨道托架提升到入口上方的轨道托架部段中，以允许闸门元件展开。闸门元件可由轨道和/或线性支座支撑，并且由位于它们之间的相对的气动活塞向外按压，例如，靠近闸门元件的四个转角。驱动机构可包括具有齿条和齿轮的电机。

Description

用于互连和隔离非常大的真空体积的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年2月13日申请的美国临时专利申请号62/975,817的优先权，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种真空系统，并且更具体地，涉及用于隔离和互连非常大的真空体积(诸如真空运输系统的区段)的设备和方法。

背景技术

远距离运送人群的常规的方法可以分为四种基本类型：铁路、公路、水路、空运。通过公路和水路的运输往往相对便宜，但是相比较慢。通过空运的移动快得多，但是昂贵。人的铁路运输可能既慢又昂贵。

已经提出了几种替代方案，以用于通过以模块或“舱”的形式运送大量的人来快速并且经济地运送这些人，模块或“舱”由轨道支撑并且通过专门准备的管道进行长距离移动，这些管道已经被抽空，以消除空气阻力。一个示例是乘客舱通过真空的地下管道的超音速或超声速运输。根据这种方法，通常被称为“超级高铁”，舱通过一系列互连的输送管路或“区段”进行长距离推进，这些输送管路或“区段”被抽空，以减小经过这些舱的空气摩擦。舱可以常规地悬挂，或者它们可以磁悬浮。

这些提出的“真空管道”运输系统的共同特征是，真空管道将组织成可以彼此隔离的区段，使得可以在不对整个管道进行通气的情况下对各个的区段进行通气，以用于维护。这些管道区段具有非常大的体积，每个区段的直径是例如五米并且长度是在10与20英里之间。

这些管道区段的非常大的规模引起必须克服的特殊挑战。例如，必须尽可能快速且有效地抽空区段。针对解决此问题的解决方案公开于也由本申请人提交的相关的共同未决的美国专利申请16/675,854中，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。

另一重大挑战是找到将相邻的管道区段接合在一起并且根据需要隔离所选择的管道区段的方式，使得可以对它们进行通气和维护。一种方法是在每对相邻的管道区段之间包括相对窄的“桥接”区段，这两个管道区段的相邻端部可以附接至该相对窄的“桥接”区段并且进行密封。可以将大的阀结合在该桥接区段内，例如具有闸门元件的阀，该闸门元件可以被升高和降低，以密封穿过该桥接区段的通道。因此，关闭区段两个端部处的闸门阀允许对该区段进行通气，而其他区段保持它们的真空。

然而，这种方法存在若干缺点。例如，在不对与其接合的管道区段中的至少一个、以及可能两个进行通气的情况下，就不能对位于桥接区段的内部内的结构和设备进行维护。此外，当闸门元件被抬升和降低时可靠地支撑闸门元件的重量的要求提出了重大的工程挑战，包括对于坚固的机械悬挂系统和能够抬升闸门元件的非常强力的电机的要求，所有这些要求可能是昂贵的并且可能导致闸门在运行时消耗大量能量。进一步的挑战是对在支撑运输舱的轨道中设置间隙，使得当闸门元件被升高和降低时闸门元件能够穿过轨道的要求。

因此，所需要的是用于将真空管道运输系统的相邻管道区段互连的系统，可以在不使任一相邻管道区段的通气的情况下维护该系统，该系统使与支撑、打开、和关闭非常大的阀相关联的挑战最小化，并且优选地不将不连续性引入运输舱支撑轨道中。

发明内容

本发明是一种真空管道运输系统管道区段桥接模块，其可以在不使任一相邻管道区段通气的情况下维持、并且使与支撑、打开、和关闭非常大的阀相关联的挑战最小化。在实施例中，所公开的桥接模块不将任何不连续性引入运输舱支撑轨道中。

所公开的桥接模块包括入口部段，该入口部段包括被配置成用于密封地附接邻接的管道区段的相对的入口。桥接模块进一步包括在存储构型和展开构型之间水平滑动的两个闸门元件，在存储构型中，闸门元件不与形成在入口之间的通道重叠，在展开构型中，闸门元件完全重叠并密封入口。

此外，桥接模块包括扩展机构，该扩展机构在闸门元件处于展开构型时使这些闸门元件远离彼此扩展，从而使得这些闸门元件被向外压靠在该入口上并且与其形成密封。在实施例中，扩展机构是气动系统。例如，在实施例中，该扩展机构包括四个空气驱动的“相对的”双气动活塞，该双气动活塞位于这些闸门元件的四个相对的“拐角”的近侧并且位于这些闸门元件的四个相对的“拐角”之间。

因此，当闸门元件被展开并且扩展机构被接合时，桥接模块的两个入口均被完全密封，使得桥接模块的内部可以被通气和进入，而无需对邻接的管道区段中的任一个进行通气。

此外，闸门元件的水平作用使得它们的重量能够由固定的支撑系统(诸如轨道)支撑，使得展开电机和驱动机构仅需要足够强力，来克服闸门元件的惯性和支撑系统的任何摩擦阻力。在实施例中，驱动机构包括由电机驱动的齿条与齿轮。闸门元件可由线性支座支撑。附加的导向轨道可设置在闸门元件的顶部，以维持闸门元件的稳定性，闸门元件也可通过线性支座与闸门元件接合。

在实施例中，桥接区段进一步包括轨道托架，该轨道托架在邻接的管道区段的舱支撑轨道之间形成连接。当闸门元件展开时，轨道托架被竖直地提升，使得闸门元件和相关联的设备能够在下方通过。并且当闸门元件返回至它们的存储位置时，轨道托架被降低回到原位，在该位置轨道托架与相邻的管道区段的舱支撑轨道重新接合。在实施例中，轨道托架沿着竖直轨道操作，竖直轨道沿着托架壳体的两侧延伸，托架壳体在入口上方延伸并且形成桥接模块的一部段。

在实施例中，驱动闸门元件和/或轨道托架的电机包括例如通过蓝牙远程访问的连续的位置指示和/或判断。在实施例中，闸门元件和/或轨道托架中的任一者或两者包括指示完全打开和闭合位置的限位开关。在实施例中，根据从限位开关接收的信号来校准连续的位置指示，如也在本申请人提交的共同未决的美国申请15/648,959中更详细描述的，处于所有目的，其全部公开内容通过引用并入本文。实施例包括多余的限位开关，使得即使其中一个限位开关发生故障，也不会超过限位。

应注意的是，虽然在真空管道运输系统的背景下公开和描述了本发明，但本发明本身不限于运输系统，而是可应用于其中必须互连并且可逆地隔离相邻的、大型真空体积的任何情况。

本文所描述的特征和优点不是全部包括的，并且具体地，鉴于附图、说明书和权利要求书，许多附加特征和优点将对本领域普通技术人员变得清楚。此外，应当注意的是，本说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性目的而选择的，而不是为了限制本发明主题的保护范围。

附图说明

图1A是根据本发明的实施例的通过桥接模块互连的一对真空运输管道区段的俯视图；

图1B是按比例绘制的本发明的实施例的正视图；

图2A是按比例绘制的图1的实施例的前透视图，示出了其前盖和后盖被移除并且闸门元件处于它们的存储构型；

图2B是按比例绘制的图2A的实施例的驱动机构的特写图；

图3A是按比例绘制的图2A的实施例的正视图，示出了闸门元件处于它们的展开构型；

图3B是按比例绘制的图3A的实施例的正视图，示出了前闸门元件被移除；以及

图3C是按比例绘制的图3A的实施例的俯视图，示出了顶盖和其他元件被移除，使得扩展机构的相对的活塞是可见的。

具体实施方式

参照图1A，本发明是管道区段桥接模块100，该管道区段桥接模块100提供真空管道运输系统的两个相邻管道区段114之间的连接性。桥接模块100可以在不使任一相邻管道区段114通气的情况下通气到大气，并且还使与支撑、打开和关闭非常大的阀相关联的挑战最小化。在实施例中，所公开的桥接模块100不将任何不连续性引入该真空管道运输系统的一个或多个运输舱支撑轨道中。

参照图1B，所公开的桥接模块100包括入口部段102和存储部段104，入口部段102包括被配置成用于密封附接到相邻的管道区段114的相对的入口108、110。在图1的实施例中，桥接模块100进一步包括如下文更详细讨论的轨道托架部段106。在图中可看到轨道托架112的向下延伸到形成在入口108、110之间的通道中的部分。在实施例中，轨道托架112在吊轨之间形成连接，这些高架轨道支撑相邻的真空运输管道区段114中的运输舱。

图2A是图1的实施例的前透视图，其中，已经移除了前部面板、后部面板和侧部面板。从图中可以看出，桥接模块进一步包括彼此维持平行关系的一对闸门元件200、202。如下文参照图3A和图3B更详细讨论的，闸门元件200、202被配置为在存储部段104中的存储构型(如图2A所示，其中，闸门元件200、202不与入口108、110重叠)与入口部段中的展开构型(其中，闸门元件200、202与入口108、110完全重叠并且可与它们形成密封)之间水平滑动。

参照图2B，闸门元件200、202的水平展开，使得它们的重量能够由固定的支撑系统支撑，诸如由搁置在轨道上和/或线性支座206上的托架204支撑，使得展开电机208和驱动机构210仅需要足够强力以克服闸门元件的惯性和支撑系统的任何摩擦阻力。在图2B的实施例中，驱动机构210包括由电机驱动的齿条与齿轮。闸门元件200、202的顶部可由附加的导向轨道(图3A中的元件300)支撑，该导向轨道还可通过线性支座与闸门元件200、202接合，以维持闸门元件200、202的稳定性。

再次参照图2A，在该图中可以看出，托架部段106包括提升机构212，该提升机构212被配置成向上提升轨道托架112，使得闸门元件200、202可以被移动到它们下方的位置中，以便密封入口108、110。

图3A是图1至图2B的实施例的正视图，其中，前部面板被移除，其示出了在桥接模块100的入口部段102内处于其展开构型的闸门元件200、202。在图中还可以看出，轨道托架112已经被提升机构212提升，使得闸门元件200、202和相关联的结构可以被定位在下方。

图3B展现了与图3A相似的视图，除了已经移除了较近的闸门元件200，使得可以看到包括在闸门元件200、202之间的结构。具体地，在图中可以看出，扩展机构302设置在闸门元件200、202之间，扩展机构302被配置为在闸门元件200、202展开时使闸门元件200、202远离彼此扩展，使得闸门元件200、202向外压靠在入口108、110上并与它们形成密封。在图3B的实施例中，扩展机构是气动系统，该气动系统包括位于闸门元件200、202的四个相对“转角”之间并靠近闸门元件200、202的四个相对“转角”的四个空气驱动的“相对”气动活塞302(即，在两个相反方向上同时扩展的双活塞)。图3C是从上方看的放大图，更详细地示出了四个相对的气动活塞302中的一个。顶部面板和多个其他结构元件已从图3C移除，使得可更清楚地看到相对的空气活塞302和相关联的结构。

因此，当闸门元件200、202被展开并且扩展机构302被接合时，桥接模块100的入口108、110两者均被完全密封，使得桥接模块100的内部可以通气和进入，而无需对邻接的管道区段中的任一个(未示出)通气。

如上所述，所示的实施例中的桥接模块进一步包括轨道托架112，该轨道托架112在邻接的管道区段114的吊舱支撑轨道之间形成连接。如图3A所示，当闸门元件200、202展开时，轨道托架112由提升机构212竖直地提升，使得闸门元件200、202和相关联的设备能够在下方通过。并且当闸门元件200、202返回到它们在存储部段104中的存储构型时，如图2A所示，轨道托架212被降低回到轨道托架212与相邻管道区段114的舱支撑轨道重新接合的位置中。在图2A的实施例中，轨道托架212沿着竖直轨道214运行，竖直轨道214沿着在入口部段102上方延伸的托架壳体的两侧伸展。

在实施例中，驱动闸门元件200、202和/或轨道托架112的电机208、212包括可以例如通过蓝牙远程访问的连续位置指示和/或判断。在实施例中，闸门元件200、202和/或轨道托架112中的任一者或两者包括指示完全打开和闭合位置的限位开关。在实施例中，根据从限位开关接收的信号来校准连续的位置指示，如也在本申请人提交的共同未决的美国专利申请15/648,959中更详细描述的，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。实施例包括多余的限位开关，使得即使其中一个限位开关发生故障，也不会超过限位。

应注意的是，虽然在真空管道运输系统的背景下公开和描述了本发明，但本发明本身不限于运输系统，而是可应用于其中必须互连并且可逆地隔离相邻的、大型真空体积的任何情况。

出于说明和描述的目的，已经展现了本发明的实施例的前述描述。本提交的每页和其上的所有内容(然而被表征、标识或编号)被认为是用于所有目的的本申请的实质部分，而不管该应用内的形式或布置。本说明书并不旨在是详尽的或将本发明限制于所公开的精确形式。根据本公开，许多修改和变化都是可能的。

虽然本申请是以有限数量的形式示出的，但本发明的范围不仅限于这些形式，而是在不背离其精神的情况下可以进行不同的改变和修改。本文展现的公开未明确公开落入本发明的范围之内的特征的所有可能的组合。在不脱离本发明的保护范围的情况下，本文所公开的用于各种实施例的特征通常可以互换和组合成不是自相矛盾的任何组合。具体地，除非从属权利要求在逻辑上彼此不兼容，否则在不背离本公开的保护范围的情况下，以下从属权利要求中给出的限制可以以任何数量和任何顺序与它们对应的独立权利要求组合。

Claims (20)

1.一种桥接模块，所述桥接模块被配置为在第一真空体积与第二真空体积之间提供真空连通性，所述桥接模块包括：

入口部段，所述入口部段包括相对的第一入口和第二入口，所述第一入口和所述第二入口被配置成分别密封附接到所述第一真空体积和第二真空体积；

第一闸门元件和第二闸门元件，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件分别被配置为覆盖和密封所述第一入口和所述第二入口；

存储部段，所述存储部段从所述入口部段水平向外延伸，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件能够通过驱动机构在展开构型与存储构型之间水平平移，在所述展开构型中，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件位于所述入口部段中并且分别与所述第一入口和所述第二入口形成密封，在所述存储构型中，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件位于所述存储部段中并且不与形成在所述第一入口和所述第二入口之间的通道重叠；以及

扩展机构，所述扩展机构在所述第一闸门元件和所述第二闸门元件之间延伸并且被配置为当所述第一闸门元件和所述第二闸门元件处于所述展开构型时将所述第一闸门元件和所述第二闸门元件按压分开，由此将所述第一闸门元件和所述第二闸门元件分别按压在所述第一入口和所述第二入口上；

由此，在所述第一闸门元件和所述第二闸门元件处于所述存储构型时，所述桥接模块在所述第一真空体积和所述第二真空体积之间提供无阻碍的、真空的连通性；以及

当所述第一闸门元件和所述第二闸门元件处于所述展开构型时，所述桥接模块与所述第一真空体积和所述第二真空体积隔离，由此使所述第一真空体积和所述第二真空体积能够在所述桥接模块被通气到大气中时保持真空。

2.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件由轨道支撑，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件在所述轨道上能够水平平移。

3.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件由线性支座支撑，所述第一闸门元件和所述第二闸门元件在所述线性支座上能够水平平移。

4.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，通过将所述第一闸门元件和所述第二闸门元件的顶部滑动附接至上部轨道来稳定所述第一闸门元件和所述第二闸门元件。

5.根据权利要求4所述的桥接模块，其中，至所述上部轨道的所述滑动附接包括线性支座。

6.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述驱动机构包括齿轮齿条和驱动电机。

7.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述驱动机构包括连续位置指示。

8.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述驱动机构包括至少一个范围限位机构，所述范围限位机构防止所述驱动机构将所述第一闸门元件和所述第二闸门元件平移超出限定范围。

9.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述驱动机构包括连续位置指示，所述连续位置指示根据从至少一个范围限位机构接收的信号而被校准，所述至少一个范围限位机构防止所述驱动机构将所述第一闸门元件和所述第二闸门元件平移超出限定范围。

10.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述驱动机构包括能够借助于无线通信访问的连续位置指示和驱动机构判断信息中的至少一个。

11.根据权利要求1所述的桥接模块，其中，所述扩展机构是气动驱动的。

12.根据权利要求11所述的桥接模块，其中，所述扩展机构包括四个空气驱动的相对的气动活塞，所述气动活塞位于所述第一闸门元件和所述第二闸门元件的四个相对的转角附近并且位于所述第一闸门元件和所述第二闸门元件的四个相对的转角之间。

13.根据权利要求1所述的桥接模块，其中所述第一真空体积和所述第二真空体积是真空管道运输系统的管道区段。

14.根据权利要求13所述的桥接模块，进一步包括轨道托架，所述轨道托架被配置为，当所述第一闸门元件和所述第二闸门元件处于所述存储构型时，在支撑所述管道区段内的运输舱的吊轨之间提供轨道连续性。

15.根据权利要求14所述的桥接模块，进一步包括：

轨道托架部段，所述轨道托架部段在所述入口部段的上方延伸；以及

提升机构，所述提升机构被配置成在所述第一闸门元件和所述第二闸门元件处于所述展开构型时将所述轨道托架抬升到所述第一闸门元件和所述第二闸门元件上方。

16.根据权利要求15所述的桥接模块，其中，所述提升机构沿着竖直轨道运行，所述竖直轨道沿着位于所述轨道托架部段内的托架外壳的两侧延伸。

17.根据权利要求15所述的桥接模块，其中，所述提升机构包括连续位置指示。

18.根据权利要求15所述的桥接模块，其中，所述提升机构包括至少一个范围限位机构，所述至少一个范围限制机构防止所述提升机构将所述轨道托架平移超出限定范围。

19.根据权利要求15所述的桥接模块，其中，所述提升机构包括连续位置指示，所述连续位置指示根据从至少一个范围限位机构接收的信号而被校准，所述至少一个范围限位机构防止所述提升机构将所述轨道托架平移超出限定范围。

20.根据权利要求15所述的桥接模块，其中，所述提升机构包括能够借助于无线通信访问的连续位置指示和提升机构判断信息中的至少一个。