[发明专利]提升阀系统和方法

说明书

本发明描述一种提升阀系统，所述提升阀系统包含具有第一端和第二端且限定阀腔的阀体，以及从所述第一端延伸到所述第二端且通过所述阀腔的提升阀组合件。所述提升阀组合件可包含可移动提升阀头，所述可移动提升阀头设置在所述提升阀组合件的所述第一端处且配置成通过接触所述阀体的一部分而产生密封件，且配置成限定所述阀腔与压力腔之间的开口。所述提升阀组合件还可包含可移动引导元件和轴，所述可移动引导元件设置在所述阀体的所述第二端处，所述轴从所述第一端延伸到所述第二端且耦接到所述提升阀头和所述引导元件。

相关申请的交叉引用

本申请是2015年3月27日提交的美国临时申请第62/139,192号的非临时性申请且主张所述临时申请的权益，所述申请在此出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。

政府权利

本发明根据由美国特种作战司令部授予的SOCOM-H9222-15-C-0017，以及由国家航空和宇宙航行局授予的NASA-NNX14CA56P和NNX15CA22C在政府的支持下作出。政府享有本发明中的某些权利。

技术领域

背景技术

常规阀门并不能够很好地适用于尺寸和重量是因素的应用中。举例来说，在气动矫正术、机器人技术和负重机器人类型应用中，大量大型和重型阀门的重量实质上可增加整个装置的重量且可能成为此装置的最重部分之一。此外，大型和笨重的常规阀门妨碍了移动性，这对此类装置的用户而言是不合乎需要的。

此类应用中的常规气动系统通常具有远离致动腔室并由一连串管连接的阀门。此配置可能是不合乎需要的，因为除了此类管的额外块体和重量，阀门与气动致动器之间的距离可在命令改变时和压力在气动致动器中受到影响时在其间产生不合乎需要的延迟。

鉴于前述情况，为了克服包含于射流机器人技术、气动矫正术和机器人负重机器人领域中的常规阀门系统的前述障碍和不足，需要改进的提升阀系统和方法。

发明内容

一个方面包含射流机器人，其具有限定多个压力腔的多个可充气射流致动器，所述可充气射流致动器配置成与一个或多个接头相关且通过所述多个可充气射流致动器的充气而移动所述一个或多个接头；以及多个提升阀系统，其设置在可充气致动器的对应压力腔内，且配置成对所述压力腔充气。提升阀系统可包含阀体，所述阀体具有第一端和第二端且限定阀腔；以及提升阀组件，所述提升阀组件从所述第一端延伸到所述第二端并通过所述阀腔。

提升阀组合件可包含：提升阀头，其设置在所述提升阀组合件的第一端处，且配置成沿第一轴线移动以及通过接触阀体的一部分而产生密封件，且配置成限定阀腔与可充气射流致动器的压力腔之间的开口；可移动隔膜，其耦接在配置成沿第一轴线移动的阀体的第二端处；以及轴，其从第一端延伸到第二端，且耦接到提升阀头和隔膜，所述轴配置成沿第一轴线移动。

一个实施例还包含配置成驱动提升阀组合件的致动器。在另一实施例中，所述致动器设置在阀腔内。在另外实施例中，所述致动器经由一个或多个散热片与阀体的一个或多个部分耦接，所述散热片配置成将由致动器所产生的热传递到阀体以及阀体的外部部分以冷却致动器。

在一个实施例中，所述提升阀系统配置成限定流动路径，所述流动路径包含：从入口端口进入阀腔的第一流；以及经由由提升阀头和阀体限定的开口从阀腔进入压力腔的第二流，其中所述致动器设置在由提升阀系统限定的流动路径中且配置成通过流动路径中移动的流体进行冷却。

在另一实施例中，提升阀头和隔膜包括匹配的有效横截面面积，使得阀腔内部的阀腔压力在提升阀头上施加与隔膜上大体上相同的力，且由于所述阀腔压力平衡提升阀组合件上的力。在一另外实施例中，提升阀系统包括多个提升阀组合件，且其中所述多个提升阀组合件由单个致动器驱动。