CN101052458B - 流体-气体分离器 - Google Patents

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Abstract

一种流体-气体分离器(110，110’，610)包括配置为离流体渗透膜(206)足够近的气体渗透膜(204)，以便允许在其内流动的流体和气体独立于流体-气体分离器自身的方位进行分离。

Description

流体-气体分离器
背景技术
某些流体输送装置需要在输送到目的地之前从流体中去除空气和其他气体。作为实例，在打印装置(例如喷墨打印机)中，希望从供给到打印头的墨水中去除空气和/或其他气体，因为当空气或其他气体干扰其操作时，打印头可能出现故障。另一示范性流体输送装置是静脉药品/流体输送装置，其中希望在将药品/流体输送到患者之前去除空气或其他气体。 
为了从流体去除空气或其他气体，这些以及其他类似流体输送装置通常使用从流体分离空气/气体的净化机构。这种净化机构通常设计为以特定方位操作，并且同样如果其方位改变将不能正常操作。希望有一种能够在不出现故障的情况下以多种不同方位操作的流体-气体分离器。 
附图说明
后续的详细描述参照所附附图。在附图中，附图标记的最左侧的数字标识该附图标记首先出现的附图。此外，在全部附图中，相同的附图标记用于表示相同的特征及部件。 
图1是描述根据本发明的某些实施例的具有流体-气体分离器的示范性流体输送装置的框图； 
图2A和图2B是描述根据本发明的某些实施例的示范性流体-气体分离器的截面图的示意图； 
图3是描述根据本发明的某些其他实施例的示范性流体-气体分离器的截面图的示意图； 
图4A-图4E是描述用于根据本发明的某些不同实施例的流体-气体分离器中的气体渗透膜和流体渗透膜的示范性形状的示意图；
图5是描述具有包括根据本发明某些实施例的流体-气体分离器的流体输送装置的示范性打印装置的框图； 
图6A-图6B是描述根据本发明的某些其他实施例的两个示范性流体-气体分离器的截面图的示意图； 
图7是通过侧视图和俯视图描述根据本发明的某些其他实施例的测试液滴高度测量技术的示意图； 
图8是描述根据本发明的某些进一步实施例的具有多个层的气体渗透膜的截面的示意图。 
具体实施方式
图1是描述根据本发明某些实施例的示范性流体输送装置100的框图。 
流体输送装置100包括配置为容纳至少一种流体的流体源102。流体源102通过导管104以允许流体源102内容纳的流体经导管104抽出的方式耦接驱动势(drive potential)106。驱动势106是促动流体从流体源102通过导管104并随后抽入到导管108的各种机构的代表。作为实例，驱动势106可以包括泵或类似机构。在某些实施方式中，驱动势106可以包括采用重力促动流体移动的配置。 
导管108进一步耦接到流体-气体分离器110的入口。流体-气体分离器110配置为至少基本分离存在于促动的流动流体中的气体。分离的气体经气体出口输出流体-气体分离器110。在本实例中，导管116将一种或多种气体导引到收集或者以某种方式对气体进行其他处理的可选择气体目的地118。在某些实施方式中，气体目的地118可以配置为将气体返回流体源102或者进入装置100的另一部件。在其他实例中，导管116和/或气体出口可以配置为简单地将气体释放到大气中。 
流体-气体分离器110还包括耦接到导管112的流体出口。已经从气体中分离出来的流体继续由驱动势106促动经过导管112到至 少一个流体目的地114。 
导管104、108、112以及116是允许发生由驱动势106促动流体或流体-气体混合物的一种或多种结构或其他配置的代表。作为实例，在某些实施方式中，这种导管可以包括管材、管道、通道、导向件、过滤器、连接器、阀门、量具、传感器、加热器等。 
通过使用灰色阴影已经对图1进行了图示，以便更好地显示装置100内的流体流(加阴影)以及气体流(未加阴影)。如由导管104和108内的阴影中的断线所显示的，气体可以与流体混合。如导管112内的连续阴影所示意的，流体-气体分离器110从流体分离气体。 
图2A和图2B是描述根据本发明某些实施例的示范性流体-气体分离器110的截面示意图的示意图。 
如图2A所示的，流体-气体分离器110包括具有入口212的主体或外壳202，流体和气体混合物可以经入口212流入外壳202内的腔208a。腔208a由气体渗透膜204与腔208b隔开。气体渗透膜204配置为允许腔208a内的气体通过膜204并进入腔208b。气体渗透膜204配置为不允许腔208a内的流体进入腔208b。通过气体渗透膜204并进入腔208b的气体可以经气体出口216输出分离器110。 
气体渗透膜材料是众所周知的。例如，气体渗透膜204可以包括疏水材料、疏油材料或者类似材料。如图8所描述的，气体渗透膜204’还可以包括两层或更多层材料，例如，界面层802以及背衬层804。这些层可以粘合或者以其他方式保持在一起。此时，界面层802配置为如上文所描述地允许气体通过，但不允许流体通过，背衬层804配置为向界面层802提供结构支撑，同时允许气体经其通过。注意，图8仅是示意性的，因而层没有必要按比例绘制。 
气体渗透膜204/204’可以包括例如可呼吸或者多微孔材料，例如由聚四氟乙烯(PTFE)、膨胀PTFE、多孔PTFE或者其他类似材料制成的织物、膜、叠层等。这些材料的一个实例包括基于GORE-TEXTMePTFE的膜材料，目前由特拉华洲内瓦克的W.L.Gore和Associates公司以叠层形式销售用作包装排气口。这仅是一个实例，本领域技术人员应意识到还可以使用其他类型的气体渗透材料。 
促动腔208a内的流体通过流体渗透膜206。流体渗透膜206配置为允许流体经其从腔208a进入流体出口214。一旦适当浸湿，流体渗透膜206配置为不允许气体经其从腔208a通入流体出口214。取而代之，腔208a内的气体将如上文所描述地经气体渗透膜204通入腔208b。 
流体渗透膜206可以包括在浸湿时呈现适当流体渗透性和气体非渗透性属性的材料。流体渗透膜206可以例如包括亲水性、亲油性或者其他类似材料。流体渗透膜206可以在一层或多层内包括一种或多种材料。作为实例，流体渗透膜206可以包括具有尺寸限定为一旦浸湿则允许流体经其通过但不允许气泡通过的开口的织物、屏、栅网或类似物。 
根据本发明的某些方面，一旦用流体/气体混合物适当填充气体-流体分离器110，迫使气体通过气体渗透膜204所需的压力大小(例如，气泡压力)小于迫使气体通过浸湿流体渗透膜206所需的压力大小。相反的，当对气体-流体分离器110进行填充并操作时，迫使流体通过浸湿流体渗透膜206所需的压力大小小于迫使流体通过未浸湿气体渗透膜204所需的压力大小。 
在本实例中，膜204和206的一部分在腔208a内彼此相邻定位，它们隔开一定的小间隙210。间隙210小到足以防止腔208a内的气体形成基本或完全覆盖流体渗透膜206的层或者一个或多个气泡。如果出现这种情况，则可能促动的流体可能迫使某些气体通过流体渗透膜206。因而，可以基于许多因素对间隙210进行尺寸限定，例如包括流体的类型、气体的类型、膜特征、流体压力等。 
例如，可以通过如图7所示使用流体测试气体渗透膜204来确定间隙210的尺寸。上图显示了侧视图，而下图显示了俯视图。此时，流体的测试液滴702放置在气体渗透膜206的未浸湿表面704。 在本实施例中，测试液滴702覆盖大约与流体渗透膜206的相应区域尺寸相同的区域706。随后对测试液滴702的测试液滴高度710进行测量。随后，可以认为测试液滴高度710代表间隙210的最大尺寸(距离)，例如如果分离器110倾向于以不同方位进行操作。因而在某些实施方式中，间隙210尺寸限定为小于测试液滴高度710。 
图3是描述根据本发明的某些其他实施例的示范性流体-气体分离器110’的截面图的示意图。流体-气体分离器110’类似图2A-图2B的流体-气体分离器110，除了气体渗透膜204和流体渗透膜206之间不存在间隙210。取而代之，气体渗透膜204和流体渗透膜206实际上彼此物理接触，形成接触界面302。在某些实施例中，气体渗透膜204可以配置为响应腔208a内的流体压力弯曲或者以其他方式移动，由此以允许流体从腔208a流过流体渗透膜206的方式打开接触界面302。 
根据本发明的某些方面，通过选择足够小的间隙210或者提供接触界面302，流体-气体分离器110和110’可以配置为以多种(不是所有)方位进行操作。在这种配置中，气泡在它们接触流体渗透膜206之前或者大约同时与气体渗透膜204接触。结果，气体流过气体渗透膜，气体渗透膜配置为气体流提供比流体渗透膜206低的阻力。因而，随着通过驱动势106在腔208a内的促动形成或施加压力，迫使气体离开混合物经过气体渗透膜204。 
图2A-图2B以及图3的示范性实施例显示了膜204和206具有基本刨平的(planer)形状。然而，应该理解这些膜的一个或二者均可以具有非刨平形状。此外，这些膜的一个或多个的尺寸和/或表面积可以依据应用进行变化。因而，在某些实施方式中，膜206可以比膜204大。同样，在特定实施方式中，可以存在多个气体渗透膜和/或多个流体渗透膜。 
在图4A-图4E中示意了根据本发明的某些不同实施例的膜204和/或206的示范性形状。图4A描述了基本刨平的碟形气体渗透膜 402a以及基本刨平的碟形流体渗透膜402b。图4B描述了基本刨平的矩形气体渗透膜404a以及基本刨平的矩形流体渗透膜404b。图4C描述了圆柱形气体渗透膜406a以及圆柱形流体渗透膜406b。图4D描述圆锥形气体渗透膜408a以及圆锥形流体渗透膜408b。图4E描述了球形气体渗透膜410a以及球形流体渗透膜410b。 
图5是描述具有根据本发明某些实施例的流体-气体分离器110(或110’)的示范性打印装置500的框图。 
打印装置500包括配置为容纳墨水的墨水源502。墨水源502经导管504以允许容纳在墨水源502内的墨水经导管104抽出的方式耦接泵506。导管508进一步耦接到流体-气体分离器110(或110’)的入口。流体-气体分离器110(或110’)配置为至少基本分离存在于促动的流动墨水中的空气。分离的空气经空气出口516输出流体-气体分离器110(或110’)，由此将空气释放到大气中。 
流体-气体分离器110(或110’)还包括耦接到导管512的流体出口(未图示)。已经同空气分离的墨水继续由泵506促动通过导管512到达打印头514。打印头514配置为将墨水液滴选择性喷射到介质(未图示)上，作为打印操作的一部分。 
图6A-图6B是分别描述根据本发明的某些进一步的实施例的两个示范性流体-气体分离器610和610’的截面图的示意图。流体-气体分离器610类似于流体-气体分离器110而流体-气体分离器610’类似流体-气体分离器110’。然而，这两个实例中，气体出口216由外壳602固有形成，使得气体渗透膜204的背侧620直接外露到功能上作为腔208b的周围环境622。 
尽管已经以特定于结构性/功能性特征和/或方法动作的语言描述了本公开内容，要理解，所附的权利要求不限于所述的特定特征或动作。而是，该特定特征和工作是实施本公开内容的示范性形式。

Claims (13)

1.一种液体-气体分离器(110，110’)，包括：
外壳(202)，在其内限定腔(208)并具有引入到所述腔(208)内的入口(212)以及均引出所述腔的第一出口(214)和第二出口(216)；
配置在所述外壳(202)内的气体渗透膜(204)以便将所述腔(208)完全分开成第一腔(208a)和第二腔(208b)使得所述入口(212)引入所述第一腔(208a)，所述第一出口(214)引出所述第一腔(208a)而所述第二出口(216)引出所述第二腔(208b)；以及
配置在所述外壳(202)内的液体渗透膜(206)以便在所述第一腔(208a)内完全覆盖所述第一出口(214)并且其中所述液体渗透膜(206)的表面的至少一部分与所述气体渗透膜(204)的相对表面的至少一部分相邻，使得所述液体渗透膜(206)的表面的所述部分与所述气体渗透膜(204)的相对表面的所述部分隔开一定间隙(210)，所述间隙(210)小到足以防止所述第一腔内的气体形成覆盖液体渗透膜的层或者一个或多个气泡；或者使得所述液体渗透膜(206)的表面的所述部分接触所述气体渗透膜(204)的相对表面的所述部分。
2.根据权利要求1所述的液体-气体分离器(110，110’)，其特征在于：所述气体渗透膜(204)配置为弯曲。
3.根据权利要求1所述的液体-气体分离器(110，110’)，其特征在于：所述液体渗透膜(206)包括金属栅网。
4.根据权利要求1所述的液体-气体分离器(110，110’)，其特征在于：所述气体渗透膜(204)包括至少一个包括聚四氟乙烯的层。
5.根据权利要求1所述的液体-气体分离器(110，110’)，其特征在于：
所述入口(212)配置为将至少一种液体和至少一种气体的混合物导引到所述第一腔(208a)内；
所述第一出口(214)配置为将已经通过所述入口(212)、所述第一腔(208a)以及所述液体渗透膜(206)的所述至少一种液体导引出所述第一腔(208a)；并且
所述第二出口(216)配置为将已经通过所述入口(212)、所述第一腔(208a)、所述气体渗透膜(204)以及所述第二腔(208b)的所述至少一种气体导引出所述第二腔(208b)。
6.根据权利要求1所述的液体-气体分离器(110，110’)，其特征在于：所述液体渗透膜(206)和所述气体渗透膜(204)中的至少一个的至少一个表面的至少一部分的形状选自至少刨平形状、非刨平形状、弯曲形状、碟状、矩形形状、圆柱形状、圆锥形状。
7.根据权利要求1所述的液体-气体分离器(110，110’)，其特征在于：所述气体渗透膜(204)包括至少一个选自疏水性膜以及疏油性膜的膜。
8.根据权利要求1所述的液体-气体分离器(110，110’)，其特征在于：所述液体渗透膜(206)包括至少一个选自亲水性膜以及亲油性膜的膜。
9.一种液体-气体分离器(110，610)，包括：
在液体侧腔(208a)以及气体侧区域(620)之间形成边界的气体渗透膜(204)；
配置为将材料流导引到所述液体侧腔(208a)内的入口(212)，其中所述材料流包括至少一种液体和至少一种气体；
具有液体渗透膜覆盖物(206)的液体出口(214)，所述液体出口(214)配置为将所述至少一种液体经所述液体渗透膜覆盖物(206)导引出所述液体侧腔(208a)；并且
其中所述液体渗透膜覆盖物(206)的表面定位在所述气体渗透膜(204)的相对表面附近，使得所述液体渗透膜覆盖物(206)的所述表面与所述气体渗透膜(204)的所述相对表面隔开一定间隙，所述间隙小到足以防止所述液体侧腔(208a)内的气体形成覆盖液体渗透膜覆盖物的层或者一个或多个气泡；或者使得所述液体渗透膜覆盖物(206)的所述表面接触所述气体渗透膜(204)的所述相对表面。
10.根据权利要求9所述的液体-气体分离器(110，610)，其特征在于：所述气体侧区域(620)在气体侧腔(208b)内部并且进一步包括：
在通过所述气体渗透膜(204)后将所述至少一种气体导引出所述气体侧腔(208b)的气体出口(216)。
11.一种液体-气体分离器(110’，610)，包括：
在液体侧腔(208a)以及气体侧区域(620)之间形成边界的气体渗透膜(204)；
配置为将材料流导引到所述液体侧腔(208a)内的入口(212)，其中所述材料流包括至少一种液体和至少一种气体；
具有液体渗透膜覆盖物(206)的液体出口(214)，所述液体出口(214)配置为将所述至少一种液体经所述液体渗透膜覆盖物(206)导引出所述液体侧腔(208a)；并且
其中所述液体渗透膜覆盖物(206)的表面接触所述气体渗透膜(204)的相对表面。
12.根据权利要求11所述的液体-气体分离器(110’，610)，其特征在于：所述气体侧区域(620)在气体侧腔(208b)内部并且进一步包括：
在通过所述气体渗透膜(204)后将所述至少一种气体导引出所述气体侧腔(208b)的气体出口(216)。
13.一种材料输送装置(100)，包括：
配置为输出包括至少一种液体以及至少一种气体的材料流的驱动装置(106)；以及
耦接以接收所述材料流的分离器(110，110’，610)，所述分离器包括将腔(208)分成液体侧腔(208a)和气体侧腔(208b，620)的气体渗透膜(204)，将所述材料流导引到所述液体侧腔(208a)内的入口(212)，由液体渗透膜(206)覆盖的在通过所述液体渗透膜(206)后将所述至少一种液体导引出所述液体侧腔(208a)的液体出口(214)，在通过所述气体渗透膜(204)之后将所述至少一种气体导引出所述气体侧腔(208b，620)的气体出口(216，622)，并且其中所述液体渗透膜(206)的表面定位在所述气体渗透膜(204)的相对表面附近，使得所述液体渗透膜(206)的所述表面与所述气体渗透膜(204)的所述相对表面隔开一定间隙，所述间隙小到足以防止所述液体侧腔(208a)内的气体形成覆盖液体渗透膜的层或者一个或多个气泡；或者使得所述液体渗透膜(206)的所述表面接触所述气体渗透膜(204)的所述相对表面。
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