阅读说明：本技术 流体控制组件和系统 (Fluid control assembly and system ) 是由 T·赫尔曼 J·施托勒 B·施利普夫 于 2019-09-14 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种流体系统,该流体系统包括与流体源流体连通的流体控制组件,所述流体源与流体供应端口流体连通,并且所述流体控制组件经由出口端口与致动器流体连通。控制器控制至少一个供应阀和至少一个排放阀。所述至少一个供应阀和排放阀处于常闭位置,直到被控制器致动到打开位置。流体控制组件包括与出口端口连通的压力传感器。由此,当出口端口中的压力小于预定压力时,控制器打开供应阀,以经由致动器管线将流体连通至致动器,当出口端口中的压力大于预定压力时,控制器打开排放阀,从而以预定范围通气到外部。(A fluid system includes a fluid control assembly in fluid communication with a fluid source, the fluid source being in fluid communication with a fluid supply port, and the fluid control assembly being in fluid communication with an actuator via an outlet port. A controller controls the at least one supply valve and the at least one drain valve. The at least one supply valve and the drain valve are in a normally closed position until actuated to an open position by the controller. The fluid control assembly includes a pressure sensor in communication with the outlet port. Thus, when the pressure in the outlet port is less than the predetermined pressure, the controller opens the supply valve to communicate fluid to the actuator via the actuator line, and when the pressure in the outlet port is greater than the predetermined pressure, the controller opens the discharge valve to vent to the outside in a predetermined range.)

具体实施方式

现在参考附图，其中在若干视图中，相同的附图标记表示相同或对应的部分，图1示出了流体控制组件10的实施例的俯视透视图，稍后将描述其示例性用途。图2示出了图1的流体控制组件10的分解仰视透视图。如本文所使用的，术语“流体”旨在涵盖任何类型的气体，所述气体包括但不限于空气、氮气和二氧化碳。因此，尽管术语“空气”可以结合本文所公开的示例性实施例、系统和用途的描述在本文所涉及的一些附图中进行标识，但是应当理解的是，流体控制组件10以及本文所公开的系统和用途可以与以上定义的任何流体一起使用。

流体控制组件10包括壳体12，该壳体12包括顶盖14和底板16。多个阀30、31、32、33(图2-图4)安装到电路板18，该电路板被接收在顶盖14内。如图4所示，底板16和电路板18包括对准的孔17、19，孔17、19进一步与从顶盖12的下侧向下延伸的柱20内的孔21对准。螺纹连接器(未示出)延伸穿过孔17、19并且延伸到孔21中，以将底板16和电路板18固定到顶盖14，从而将电路板18和阀30、31、32、33封装在壳体12内。

顶盖14包括用于提供与电路板18进行数据/信号连接的通信端口34。通信端口34可以接收电路板18上的地用于与配合连接器(未示出)配合的连接器35，以与遥控器110(稍后讨论)进行信号通信。通信端口34可以是用于6针DT连接器、控制器局域网(CAN)总线连接器、USB、以太网、RS-232或任何其他类型的数据/信号连接器。

顶盖14还包括第一流体入口端口52和第二流体入口端口62、第一排放端口54和第二排放端口64以及第一流体出口端口56和第二流体出口端口66。如在图4中最好地看到的，顶盖14还包括与第一流体出口端口56连通的下降压力传感器管68和与第二流体出口端口66连通的提升压力传感器管70。该下降压力传感器管68与设置在电路板18上的下降压力传感器69对准并且提供与下降压力传感器69的连通，以检测第一流体出口端口56内的流体压力，以用于稍后讨论的目的。类似地，提升压力传感器管70与布置在电路板18上的提升压力传感器71对准并提供与提升压力传感器71的连通，以检测第二流体出口端口66内的压力，以用于稍后讨论的目的。

参照图5，阀30、31、32、33中的每一个包括位于一端处的固定装置34，该固定装置34具有一对纵向对准阀通道(由附图标记“X-1”或“X-2”表示，其中“X”是对应于每个所述相应的阀30、31、32、33的可变量)。阀30、31、32、33可以是来自Asco Valve,Inc.,160ParkAvenue,Florham Park,NJ,07932的两通气动阀，它们处于常闭位置(即，因此流体不能在阀的通道X-1、X-2之间通过)，直到被通电或被致动，从而使阀打开(即，使得流体可以在阀的通道X-1、X-2之间通过)。固定装置34的上端还包括用于与顶盖14的下侧上的销钉38(图4)对准的对准孔37，以确保阀通道X-1，X-2与顶盖14中的端口52、54、56、62、64、66中的每一个的对应开口对准。垫圈47布置在阀通道X-1、X-2上方并就位于凹陷部39(图4)内，所述凹陷部39在顶盖14的底侧中、环绕与端口52、54、56、62、64、66中的每一个相关的每个开口，从而提供阀通道和对准的端口开口之间的气密密封。

参照图3，流体控制组件10分为下降回路50和提升回路60。

下降回路

下降回路50包括第一流体入口端口52、第一排放端口54、第一流体出口端口56、第一流体供应阀30、第一流体排放阀32、下降压力传感器管68和下降压力传感器69。

参照图3和图4，在下降回路50中，第一流体供应阀30的阀通道30-1与第一流体入口端口52的底部处的开口52-1对准。第一流体供应阀30的另一阀通道30-2与第一流体出口端口56的第一开口56-1对准。第一流体排放阀32的阀通道32-1与第一流体出口端口56的第二开口56-2对准。第一流体排放阀32的另一阀通道32-2与第一排放端口54的开口54-1对准。

提升回路

提升回路60包括第二入口端口62、第二排放端口64、第二出口端口66、第二流体供应阀31、第二流体排放阀33、提升压力传感器管70和提升压力传感器71。

参照图3和图4，在提升回路60中，第二流体供应阀31的阀通道31-1与第二流体入口端口62的底部处的开口62-1对准。第二流体供应阀31的另一阀通道31-2与第二流体出口端口66的第二开口66-2对准。第二流体排放阀33的第一阀通道33-1与第二流体出口端口66的第一开口66-1对准。第二流体排放阀33的另一阀通道33-2与第二排放端口64的开口64-1对准。

系统和操作概述

下面描述并结合如图6A-8B所示的不同流体系统构造示意性地示出了流体控制组件10的操作。在每种构造中，流体系统包括与流体源80和一个或多个气动致动器90连通的流体控制组件10。流体源80可以是处于压力下的具有压缩机或其他合适的流体源的流体箱。气动致动器90可以是液压缸或流体袋。气动致动器90被示意性地示出为具有由固定或不可移动的支架、臂或框架构件97支撑的一端，而另一端连接至可移动的支架或臂99，该可移动的支架或臂99响应于由气动致动器90施加的下压力或上升力而运动或枢转。电路板18包括在通信端口34/连接器35与每个所述阀30、31、32、33之间的电迹线或信号路径83，以在它们之间进行信号通信。电路板18还包括在通信端口34/连接器35与相应的下降压力传感器69和提升压力传感器71之间的电迹线85、87，用于在它们之间进行信号通信。在一些实施例中，用于控制阀30、31、32、33、34的信号的所有处理可以由电路板18上的处理器执行。在其他实施例中，数据/信号线89可以将遥控器110连接至通信端口34/连接器35，以用于遥控器110与压力传感器69、71和阀30、31、32、33的信号通信。在又一可替代实施例中，闭环控制可用于控制下降回路50和提升回路60中的压力至由操作者设定的选定值。在这样的实施例中，选定值可以是出口端口56、66中的选定压力量，或者选定值可以是由设置成检测可移动构件99的位置的位置传感器(未示出)检测到的可移动构件99的预定位置。

参照图6A至图6B，示出了系统100A，在该系统中，流体控制组件10的下降回路50的入口端口52经由下降回路供应管线82与流体源80连通。提升回路60的入口端口62通过提升回路供应管线84与流体源80连通。下降回路致动器管线86连接在下降回路出口端口56与气动致动器90A的下降室94之间。提升回路致动器管线88连接在提升回路出口端口66与气动致动器90A的提升室96之间。在该实施例中，气动致动器90A包括具有筒体92的流体缸，该筒体具有内部活塞98，活塞杆98A从该内部活塞98延伸。在活塞98上方的筒体92区域限定了下降室94。在活塞98下方的筒体区域限定了提升室96。活塞杆98A枢转地连接至可移动臂99。

在操作中，参照图6A，如果下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力低于预定压力或选定压力，则产生信号以打开第一流体供应阀30(如前所述，所有阀30、31、32、33通常处于关闭位置)。在第一流体供应阀30打开的情况下，来自流体源80的加压流体行进通过供应管线82并进入入口端口开口52-1、然后进入第一阀通道30-1和第二阀通道30-2、随后进入开口56-2、之后通过下降回路出口端口56流出并通过下降回路致动器管线86进入下降室94中，这迫使活塞98和可移动臂99向下。随着活塞98向下移动，提升回路致动器管线88中的压力增大。当提升压力传感器71检测到提升回路致动器管线88中的压力超过预定压力或设定压力时，产生信号以打开第二排放阀33，允许流体从提升室96通过提升回路致动器管线88和提升回路出口端口66、然后通过第二排放阀33的通道33-1、33-2和排放端口开口64-1排放出，之后排到大气中。当下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力达到预定压力或设定压力时，产生信号以关闭先前打开的阀30、33。

如图6B所示，如果提升压力传感器71检测到提升回路致动器管线88中的压力低于预定或选定的压力，则产生信号以将第二流体供应阀31从其常闭位置打开。在第二流体供应阀31打开的情况下，来自流体源80的加压流体行进通过第二供应管线84进入入口端口开口62-1、然后进入第一阀通道31-1和第二阀通道31-2、随后进入开口66-2、然后通过提升回路出口端口66流出并且通过提升回路致动器管线88流到提升室96中，这迫使活塞98和可移动臂99向上。随着活塞98向上移动，下降回路致动器管线86中的压力增大。当下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力超过预定压力或设定压力时，产生信号以打开第一排放阀32，允许流体从下降室94通过下降回路致动器管线86和下降回路出口端口56、然后通过第一排放阀32的通道32-1、32-2和排放端口开口54-1排放出，之后排到大气中。当提升压力传感器71检测到提升回路致动器管线86中的压力达到预定压力或设定压力时，产生信号以关闭先前打开的阀31、32。

图7A-图7B示意性地示出了流体系统100B的另一实施例。系统100B的构造与系统100A的构造类似，不同之处在于：气动致动器90是气囊90B，气囊仅具有单个室。气囊90B的一端安装在固定支架97或不动支架97上。气囊90B的另一端固定在可移动臂99上。比较图7A和7B，可以看出的是，当流体袋膨胀时(图7A)，气囊的膨胀迫使可移动臂向下。当气囊收缩或压缩时(图7B)，可移动臂99向上移动。

在操作中，参照图7A，如果下降压力传感器69检测到下降回路输出管线86中的压力低于预定压力或选定压力，则产生信号以打开第一流体供应阀30和第二流体供应阀31。在第一流体供应阀30和第二流体供应阀31打开的情况下，来自流体源80的加压流体行进通过相应的供应管线82、84并进入相应的入口端口开口52-1、62-1以及相应的第一和第二阀通道30-1、30-2、31-1、31-2，之后进入相应的开口56-2、66-2，随后通过下降回路出口端口56和提升回路出口端口66流出并通过相应的致动器管线86、88流入流体袋90B中，从而使气囊90B膨胀，迫使可移动臂99向下。当下降压力传感器和提升压力传感器71检测到相应管线86、88中的压力超过预定压力或设定压力时，产生信号以关闭两个供应阀30、31。

如图7B所示，如果下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的下降压力超过预定压力或选定压力，则产生信号以将第一排放阀32和第二排放阀33从它们的常闭位置打开。在第一排放阀32和第二排放阀33打开的情况下，允许流体从气囊通过相应的致动器管线86、88和出口端口56、66、然后通过第一排放阀32和第二排放阀33的通道32-1、32-2、33-1、33-2以及相应的排放端口开口54-1、64-1排放出，之后排到大气中。当下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力达到预定压力或设定压力时，产生信号以关闭两个排放阀32、33。

应当意识到的是，代替两个供应阀30、31都打开以允许流体使气囊90B膨胀以及两个排放阀32、33都打开以允许流体逸出到气囊90B中的是，一次仅需要打开仅一个供应阀和仅一个排放阀，但是气囊膨胀或收缩会花费更长的时间。

图8A-图8B示意性地示出了流体系统100C的另一实施例。在该实施例中，两个气囊90B-1、90B-2堆叠在一起，其中可移动臂99布置在气囊90B-1、90B-2之间，两个气囊的另一端固定至固定或不动支架97-1、97-2。实际上，在两个堆叠的气囊90B-1、90B-2之间具有可移动臂99，其操作和功能与系统100A的下降室和提升室基本相同。

因此，在操作中，参照图8A，如果下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力低于预定或选定的压力，则产生信号以打开第一流体供应阀30。在第一流体供应阀30打开的情况下，来自流体源80的加压流体行进通过供应管线82进入入口端口开口52-1，然后进入第一阀通道30-1和第二阀通道30-2，随后进入开口56-2，之后通过下降回路出口56流出并且通过下降回路致动器管线86进入上气囊90B-1，这致使上气囊90B-1膨胀且下气囊90B-2收缩，从而迫使可移动臂99向下。随着下气囊90B-2的收缩，提升回路致动器管线88中的压力增大。当提升压力传感器71检测到提升回路致动器管线88中的压力超过预定压力或设定压力时，产生信号以打开第二排放阀33，从而允许流体从下气囊90B-2通过提升回路致动器管线88和提升回路出口端口66、然后通过第二排放阀33的通道33-1、33-2和第二排放端口开口64-1排放出，之后排到大气中。当下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力达到预定压力或设定压力时，产生信号以关闭先前打开的阀30、33。

如图8B所示，如果提升压力传感器71检测到提升回路致动器管线88中的压力低于预定或选定的压力，则产生信号以将第二流体供应阀31从其常闭位置打开。在第二流体供应阀31打开的情况下，来自流体源80的加压流体行进通穿过第二供应管线84进入入口端口开口62-1，然后进入第一阀通道31-1和第二阀通道31-2，随后进入开口66-2，然后通过提升回路出口66流出并且通过提升电路致动器管线88进入下气囊90B-2中，这导致下气囊90B-2膨胀并导致上气囊90B-1收缩，从而迫使可移动臂99向上。随着上气囊90B-1的收缩，下降回路致动器管线86中的压力增大。当下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力超过预定压力或设定压力时，产生信号以打开第一排放阀32，从而允许流体从上气囊90B-1通过下降回路致动器管线86和下降回路出口端口56、然后通过第一排放阀32的通道32-1、32-2和第一排放端口54-1排放出，随后排到大气中。当提升压力传感器71检测到提升回路致动器管线88中的压力达到预定压力或设定压力时，产生信号以关闭先前打开的阀31、32。

示例性用途

图9是沿箭头201所示的行进方向移动的农业播种机的垄单元200的侧视图。垄单元200包括垄单元框架202，该垄单元框架202由平行连杆机构206从横向工具杆204支撑，该平行连杆机构206允许垄单元框架202独立于工具杆204竖直移动。垄单元框架202支撑种子料斗208、播种沟开沟组件210、种子计量器212和输种管或种子传送器214。通常地，播种沟开沟组件210包括开沟盘216、测距轮218和深度调节机构220。开沟盘216可旋转地支撑在垄单元框架202的向下延伸的柄222上。测距轮218通过测距轮臂224从垄单元框架202枢转地支撑。在操作中，当垄单元200沿向前行进方向行进时，开沟盘216在土壤中形成播种沟230。种子计量器212排放种子232，该种子232通过输种管或传送器214沉积在开放的播种沟220中。

垄单元200可以包括补充下压力组件300、清垄器400和闭沟组件500。补充下压力组件300、清垄器400和闭沟组件500可以统称为“农业工具”。

补充下压力组件300可以是AirForce系统，其可以从Precision Planting LLC,23207Townline Rd,Tremont,IL 61568获得，该AirForce系统包括气动致动器302，该气动致动器302在其上端处由固定在工具杆上的支架牢固地支撑。致动器的另一端连接至平行连杆机构206的连杆机构之一。补充下压力组件300可结合有流体控制组件10并利用上述流体系统100A，其中系统100A的气动致动器90A对应于致动器302，平行连杆机构206对应于系统100A的可移动构件99，其中流体供应管线82、84将来自支撑在工具杆204上的流体箱80的流体连通到致动器302的相应的下室和上室，如结合系统100A进行描述的。可替代地，补充下压力组件300可以利用上述的流体系统100B，其中致动器302对应于系统100B的气囊90B，并且平行连杆机构206对应于可移动构件99。可替代地，补充下压力组件300可以利用上述流体系统100C，其中致动器302可以由系统100C的两个气囊90B-1和90B-2代替，并且平行连杆机构206对应于可移动构件99。

清垄器400包括一对旋转轮402，其由可枢转地连接到垄单元框架202的向前延伸的臂404支撑。致动器406在其一端处从垄单元框架202支撑并且在其另一端处连接到臂404。在操作中，使轮402通过与土壤接合而旋转并使碎屑移动到两侧，从而使土壤在犁沟开口盘216的前面没有碎屑。致动器406调节臂上的下压力以改变轮402与土壤的接合如何具有侵入性。清垄器组件400可以与在美国专利US9,752,596中公开的清垄器设备基本相同，该专利的全部内容通过引用并入本文。清垄器400可结合有流体控制组件10并利用上述流体系统100A，其中系统100A的气动致动器90A对应于在美国专利US9,752,596中由附图标记“200”标识的致动器。美国专利US9,752,596中公开的商业化实施例被售作CleanSweep，其可以从Precision Planting LLC,23207Townline Rd,Tremont,IL 61568获得。

闭沟组件500可以是在本申请人的共同未决的国际专利申请PCT/US2019/020452中公开的闭沟组件的任何实施例，其全部内容通过引用并于本文。闭沟组件500可结合有流体控制组件10并利用上述流体系统100B，其中系统100B的气动致动器90B对应于国际专利申请PCT/US2019/020452中由附图标记“259”所标识的致动器。

可替代流体控制系统

图10-图16示出了适用于仅需要向下压力控制的应用的可替代流体控制系统10'的实施例。因此，在该实施例中，仅提供了下降回路50'。

与上述流体控制组件10相似地，流体控制组件10'包括壳体12'，该壳体12'包括顶盖14'和底板16'。多个阀30'，31'(图11-图12)安装到容纳在顶盖14'内的电路板18'上。底板16'和电路板18'包括对准的孔17'，19'，孔17'，19'进一步与从顶盖12'的下侧向下延伸的柱20'内的孔21'对准。螺纹连接器(未示出)延伸穿过孔17'、19'并进入孔21'中，以将底板16'和电路板18'固定到顶盖14'，从而将电路板18'和阀30'、32'封装在壳体12'内。

顶盖14'包括用于提供与电路板18'数据/信号连接的通信端口34'。如上所述，通信端口34'可以接收电路板18'上的用于与配合连接器(未示出)配合的连接器35'，以与遥控器110进行信号通信。通信端口34'可以用于6针DT连接器、控制器局域网(CAN)总线连接器、USB、以太网、RS-232或任何其他类型的数据/信号连接器。

顶盖14'还包括流体入口端口52'、排气端口54'和出口端口56'。如图14和图16所示，顶盖14'还包括与流体出口端口56'连通的下降压力传感器管68'。下降压力传感器管68'与设置在电路板18'上的下降压力传感器69'对准并提供与下降压力传感器69'的连通，以检测流体出口端口56'内的流体压力。

参照图11，阀30'，32'中的每一个在一端处具有固定装置34'，该固定装置34'具有一对纵向对准阀通道30'-1、30'-2、32'-1、32'-2。阀30'、32'可以是来自Asco Valve,Inc.,160Park Avenue,Florham Park,NJ,07932的两通气动阀，该两通气动阀处于常闭位置(即，因此流体不能在阀30'的通道30'-1至30'-2之间通过或不能在阀32'的通道32'-1至通道32'-2之间通过)，直到被通电或被致动为止，从而使阀打开(即，使得流体可以在阀30'的通道30'-1至通道30'-2之间通过或在阀32'的通道32'-1至通道32'-2之间通过)。每个固定装置34'的上端还包括用于与顶盖14'的下侧上的栓钉38'(图16)对准的对准孔37'，以确保阀通道与顶盖14'中的每个所述端口52'、54'、56'的对应开口正确对准。垫圈47'设置在阀通道30'-1、30'-2、32'-1、32'-2上方，并且就位于凹陷部39'(图16)内，凹陷部39'在顶盖14'的底侧、环绕与每个所述端口52'，54'，56'相关联的每个开口，从而提供阀通道和对准的端口开口之间的气密密封。

参照图11和图15-图16所示，在下降回路50'中，流体供应阀30'的阀通道30'-1与第一流体入口端口52'底部处的开口52'-1对准。流体供应阀30'的另一阀通道30'-2与第一流体出口端口56'的第一开口56'-1对准。流体排放阀32'的阀通道32'-1与流体出口端口56'的第二开口56'-2对准。流体排放阀32'的另一阀通道32'-2与排放端口54'的开口54'-1对准。

流体控制组件10'的操作类似于上面结合流体控制组件10所述的操作(除了没有提升回路)，因此下面描述并且在图17A-17B中示意性示出了流体控制系统100'的仅一个示例。流体系统100'包括与流体源80和一个或多个气动致动器90连通的流体控制组件10'。流体源80可以是处于压力下的、具有压缩器或其他合适流体源的流体箱。气动致动器90可以是液压缸或流体袋。在图17A-图17B中，气动致动器90被示意性地示出为气囊90B，其仅具有单个室。气囊90B的一端安装在固定或不动的支架97上。气囊90B的另一端固定到可移动臂99上。比较图17A和图17B，当流体袋膨胀时(图17A)，气囊的膨胀迫使可移动臂向下。当气囊收缩或压缩时(图17B)，可移动臂99向上移动。如前所述，电路板18'包括在连通端口34'/连接器35'与每个所述阀30、32之间的电迹线或信号路径83，以在它们之间进行信号通信。电路板18'还包括在通信端口34'/连接器35'与下降压力传感器69'之间的电迹线85，以在它们之间进行信号通信。在一些实施例中，可以通过电路板18'上的处理器来执行对用于控制阀30'，32'的信号的所有处理。在其他实施例中，数据/信号线89可以将遥控器110连接到通信端口34'/连接器35'，以用于遥控器110与压力传感器69和阀30、32的信号通信。在另一个可替代实施例中，可以使用闭环控制来将下降回路50'中的压力控制为操作者设定的选定值。在这样的实施例中，选定值可以是出口端口56中的选定压力量，或者选定值可以是由布置为检测可移动构件99的位置的位置传感器(未示出)检测到的可移动构件99的预定位置。

在操作中，参照图17A，如果下降压力传感器69'检测到下降回路致动器管线86中的压力低于预定或选定的压力，则产生信号以打开流体供应阀30'。在流体供应阀30'打开的情况下，来自流体源80的加压流体行进通过供应管线82并进入第一阀通道30'-1的入口端口开口52'-1、然后进入出口56'的开口56'-1、随后通过致动器管线86流出并进入气囊90B，从而使气囊90B膨胀，迫使可移动臂99向下。当向下降压力传感器69检测到下降回路致动器管线86中的压力超过预定压力或设定压力时，产生信号以关闭供应阀30。

如图17B所示，如果下降压力传感器69检测到致动器管线86中的下降压力超过预定压力或选定压力，则产生信号以从将排放阀32'从其常闭位置打开。在排放阀32'打开的情况下，允许流体从气囊90B中通过致动器管线86、通过出口56'的出口端口56'-2、然后通过通道32'-1、随后通过排放阀32'的通道32'-2、之后通过排放端口54'的排放端口开口54'-1排放出，之后排到大气中。当下降压力传感器69'检测到下降回路致动器管线86中的压力达到预定压力或设定压力时，产生信号以关闭排放阀32。

流体控制组件10'的示例性用途是用于控制流体流动，以致动上述的补充下压力组件300、清垄器400或闭沟组件500中的任何一种的致动器。

上面已经描述了本发明的各种实施例以说明本发明的细节，并使本领域的普通技术人员能够实现和使用本发明。所公开的实施例的细节和特征并不旨在进行限制，因为许多变化和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。