CN105163833A - 具有水管理的泵 - Google Patents

Abstract

泵送系统被配置成将流体从周围环境泵送到目标储器，泵送系统包括：流体泵，其被配置成静止地安装到旋转表面，泵被配置成绕着旋转轴旋转；泵储器，其静止地耦合到流体泵并被配置成流体地耦合到目标储器，泵储器包括沿着泵储器的一部分从旋转轴径向向外界定的聚集区域；以及被沿着聚集区域的一部分布置的液体分离构件，液体分离构件包括被配置成优先允许液体流经其中的隔膜。

Description

具有水管理的泵

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月12日提交的申请号为61/778,288的美国临时申请的利益，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及泵领域，并且更具体地涉及在泵领域中的新的和有用的轮胎充气机。

背景

在很多充气应用(例如轮胎充气应用)中，防止不能压缩的液体被泵送到端部容器(例如轮胎)内是高度合乎需要的。然而，因为很多充气应用使用载水周围空气作为流体源，所以在端部容器内的液体污染物时常是个问题。因此，在充气领域中存在创建具有水管理的新的和有用的泵送系统的需要。

附图简述

图1A和1B分别是在关闭和打开状态中的提取机构的变形的示意性表示。

图2是泵送系统的流程图的示意性表示。

图3是合并在配置成静止地耦合到旋转表面的泵送系统的第一变形内的提取机构的第一变形的示意性表示。

图4A和4B是合并在耦合到旋转表面的泵送系统的第二变形内的提取机构的第二变形的示意性表示。

图5A和5B分别是在关闭状态和打开状态中的包括隔膜的提取机构的第三变形的示意性表示。

图6是选择机构和密封构件组件的第一变形的自顶向下视图。

图7是包括返回元件的选择机构和密封构件组件的第二变形的自顶向下视图。

图8A和8B分别是提取机构的第四变形的侧视图和隔膜的第四变形的隔膜的自顶向下视图。

图9A和9B分别是在第一位置和第二位置中的泵的第四变形的示意性表示。

图10是泵的第五变形的示意性表示。

图11是合并在配置成静止地耦合到旋转表面的泵送系统的变形内的提取机构的第六变形的示意性表示。

优选实施方式的描述

本发明的优选实施方式的下面的描述并不旨在将本发明限于这些优选实施方式，而是使本领域的任何技术人员能够做出和使用本发明。

如在图1A和1B中所示的，污染物提取机构100包括：壳体200，其包括入口210和第一出口230；选择机构300，其流体地连接在入口210和第一出口230之间；以及密封构件400，其选择性地打开第二出口250以排出被分离的污染物。壳体200附加地可包括第二出口250。提取构件100起作用来移除污染物(例如来自泵送的气流的水和固体颗粒)。提取机构100优选地附加地起作用来将污染物30排出到周围环境，但可以可选地将污染物30引导到污染物收集器或任何其它适当的储器。提取机构100可附加地起作用来调节气流的热特性、气流的流动性或气流的任何其它适当的物理特性或化学特性。提取机构100优选地是无源系统，但可以可选地是有源驱动或受控系统。

提取机构100优选地在关闭模式(如图1A中所示)和打开模式(如图1B中所示)之间可操作，在关闭模式中，密封构件400靠在第一出口230上并实质上密封第一出口230，而在打开模式中，密封构件400在第一出口230远侧并允许流体从入口210流到第一出口230。可选地，提取机构100可基于在分离机构两端的施加压力差在连续系列的模式之间可操作。然而，提取机构100可在任何其它适当的模式之间可操作。

在提取机构操作中，水和其它污染物优选地通过入口210进入提取机构100内，并在关闭模式中逆着密封构件400和/或选择机构300聚集。密封构件400优选地保持在关闭模式中，而上游力保持在阈值力之下。响应于上游力超过阈值力，密封构件400优选地远离第一出口230转换到打开模式中，从而将第一出口230开封并允许污染物从提取机构100流到流体地连接到第一出口230(例如周围环境)的第二储器内。上游力优选地将密封构件400从关闭位置平移到打开位置，但任何其它适当的力或机构可将密封构件400从关闭位置平移到打开位置。可通过在密封构件400上的水团(例如结合重力、离心力或另一外力)、通过由泵40产生的压力、通过由于污染物阻塞泵送的流体13穿过选择机构300的流动或由于任何其它适当的力而引起的合成的压力来施加上游力。阈值力优选地是使密封构件400朝着关闭位置偏置的偏置力，但可以可选地是虚拟力阈值，其中有源构件响应于如通过布置在聚集区域600或上游区域中的压力监测器所测量的上游压力或力超过阈值而启动密封构件400。偏置力优选地是由耦合到密封构件400的返回元件500产生的回程力(例如弹簧力、吸引磁力等)，但可以附加地或可选地是由变形部件分离机构产生的回程力、由来自第一储器20的背压产生的回程力或任何其它适当的力元(forceelement)。

如在图2中示出的，优选地在包括泵40的泵系统10内利用提取机构100。泵系统10可附加地包括第一储器20。提取机构100被优选地横穿流体路径布置在泵40和第一储器20之间，使得泵送的流体13必须在进入储器之前流经提取机构100。水、固体或其它污染物聚集在提取机构100的泵侧上，而气体优先穿过，从而从气流移除污染物。可选地，提取机构100可沿着流体路径的一部分布置(例如其中第一出口230垂直于泵送的流体13的流动方向)，布置在泵40内、在储器20内，或沿着泵系统10的任何其它适当部分布置。提取机构100优选地流体地连接在泵出口和第一储器20的入口210之间，其中提取机构100起三向阀的作用，但可以可选地流体地连接到泵出口和第二储器，或具有任何其它适当的流体连接配置。

泵系统10起作用来将流体从流体源12泵送到第一储器20内，第一储器20优选地流体地连接到目标储器(例如轮胎内部3)。泵40优选地泵送气体，但可以可选地泵送任何其它适当的流体。气体优选地是空气，但可以可选地是任何其它适当的气体。流体源优选地是周围环境，但可以可选地是气体的罐或任何其它适当的气体源。第一储器20优选地是在泵40和目标储器之间的中间储器(例如轮胎内部)，但可以可选地是任何其它适当的流体储器。第一储器20优选地是能够维持高于周围大气压力的内部流体压力的高压储器，但可以可选地是任何其它适当的储器。泵40优选地配置成静止地耦合到具有安装点2的旋转表面1(例如，其相对于重力矢量或另一外部参考点旋转)，并将旋转运动转换成实质上线性泵送运动(例如平行或垂直于旋转轴4)。然而，泵40可配置成相对于重力矢量保持实质上静止，其中电机或其它驱动机构驱动泵泵送。泵40优选地是正容积式泵，更优选地是往复泵(例如隔膜泵或活塞泵)，但可以可选地是蠕动泵或任何其它适当的泵。例如，可在HVAC系统或需要从气流移除液体的任何适当的应用内使用提取机构100。

如在图3、4A和4B中所示的，泵40优选地利用旋转表面的旋转运动以将气体从周围环境泵送到储器内。泵40优选地包括重力元件41或相对于重力矢量或参考点(例如在重力矢量的给定角范围内)保持实质上静止的参考元件以及相对于重力元件旋转并利用相对运动以泵送流体的泵送构件43(例如活塞泵或隔膜泵)。然而，泵40可配置成相对于重力矢量保持实质上静止或被以任何其它适当的方式配置。

泵40可以是如在2011年7月21日提交的申请号为13/188,400的美国申请中、在2011年7月21日提交的申请号为13/187,949的美国申请中、在2013年3月40日提交的美国申请号为13/797,826的美国申请中(这些申请通过本引用以其整体并入本文)描述的泵或任何其它适当的旋转泵。

泵40可以是包括往复构件和静止地连接到旋转表面的泵主体43的往复泵，其中泵40由驱动机构驱动，驱动机构包括可旋转地耦合到旋转表面的旋转轴的凸轮45、耦合到凸轮的偏心块41和连接到往复构件并与凸轮无滑动地接触的力平移器47。在操作中，当往复泵40相对于凸轮绕着旋转轴旋转时，偏心块保持凸轮相对于重力矢量的位置。力平移器将往复构件耦合到凸轮，并将在凸轮的承载表面(例如力平移器耦合到的表面)之间的距离的任何变化转换成往复构件的线性往复运动。承载表面可以是内部承载表面(例如其中往复泵40由凸轮围绕)或可以在外部承载表面中(例如其中往复泵40绕着凸轮外部旋转)。然而，泵40可由线性致动器驱动、燃烧或具有任何其它适当的配置。

如在图9A和9B中所示的，泵40可包括：驱动机构，其包括弓形承载表面和耦合到弓形承载表面的偏心块；泵机构(泵腔)，其包括泵室和致动元件；以及力平移器，其将弓形承载表面耦合到致动元件。

驱动机构优选地具有旋转轴，其中泵优选地安装到旋转表面，使得驱动机构的旋转轴实质上与旋转表面旋转轴同轴，但可以可选地以任何其它适当的配置安装到旋转表面。弓形承载表面优选地是可绕着旋转轴旋转的凸轮的表面，但可以可选地是任何其它适当的泵部件的弓形承载表面。弓形承载表面优选地具有不一致的曲率，但可以可选地具有一致的曲率或任何其它适当的曲率。在一个变形中，弓形承载表面具有相邻于第二区段的第一区段，第一区段具有高曲率，第二区段具有低曲率。弓形承载表面可附加地包括在第一区段和第二区段之间的第三区段，第三区段具有从在第二区段近侧的低曲率改变到在第一区段近侧的高曲率的曲率。弓形承载表面优选地是凸轮的外周长，但可以可选地是凸轮的内周长、凸轮的宽面或是任何其它适当的凸轮表面。

驱动机构可附加地包括在耦合模式和去耦模式之间可操作的块耦合器，在耦合模式中，块耦合器将偏心块连接到凸轮，而在去耦模式中，块耦合器使偏心块从凸轮断开。在一个变形中，块耦合器耦合到凸轮的内部承载表面，其中在耦合模式中，块耦合器静止地耦合到凸轮的内部承载表面，而在去耦模式中，块耦合器可旋转地耦合到内部承载表面。

偏心块起作用来使驱动机构的质心偏离旋转轴。偏心块可合并到凸轮内，使得偏心块和凸轮形成整体的零件，或可通过臂或任何其它适当的耦合机构耦合到凸轮。凸轮优选地静止地耦合到偏心块，更优选地短暂静止地耦合到偏心块，但可以可选地实质上永久静止地耦合到偏心块。偏心块可以是单个零件，或可由多个零件形成。在一个变形中，偏心块包括第一零件和第二零件，其中偏心块在泵送模式和非泵送模式之间可操作，在泵送模式中，第一零件相邻于第二零件，而在非泵送模式中，第一零件在第二零件远侧。

泵机构优选地位于远离旋转轴的一段径向距离处并可旋转地耦合到凸轮。泵机构优选地从凸轮径向向外耦合，但可以可选地从凸轮径向向内耦合。致动元件优选地沿着致动轴致动。致动轴优选地可旋转地连接到旋转轴，但可以可选地相对于旋转轴以其它方式配置。泵机构的致动元件优选地是活塞，但可以可选地是隔膜(例如滚动隔膜)、管或任何其它适当的致动元件。

力平移器优选地包括具有弓形位置的轴，该弓形位置固定到泵机构的弓形位置。更优选地，力平移器轴可固定到致动元件的致动轴。力平移器优选地是辊元件，其中力平移器轴优选地是辊元件旋转轴。然而，力平移器可以是臂连杆或任何其它适当的力平移器。辊优选地与弓形承载表面无滑动地接触，但可以可选地相对于弓形承载表面以其它方式布置。

泵40可附加地包括配置成在返回冲程期间适应在凸轮上的致动元件的力的转矩稳定机构。转矩稳定机构优选地与块耦合器一起使用，但可以可选地在没有块耦合器的情况下被使用在泵40的变形中。在一个变形中，转矩稳定机构可包括在内部承载表面和块耦合器之间界定的型面通道(profiledchannel)，型面通道具有低余隙区段和高余隙区段，转矩稳定机构还包括具有实质上等于低余隙区段和小于高余隙区段的尺寸的移动元件，移动元件位于型面通道内，其中转矩稳定机构在耦合模式和去耦模式之间切换块耦合器，在耦合模式中，移动元件位于低余隙区段中并保持块耦合器与内部承载表面的位置，而在去耦模式中，移动元件位于高余隙区段中并允许在块耦合器和内部承载表面之间的相对运动。高余隙区段优选地实质上与弓形承载表面的第一区段径向对齐，但可以可选地偏移或以其它方式布置。

泵40可附加地包括第二泵机构和第二力平移器。第二泵机构优选地包括第二致动元件和第二室。第二力平移器优选地将弓形承载表面耦合到第二致动元件，并优选地包括具有固定到第二泵机构的弓形位置的第二弓形位置的第二轴。第二泵机构优选地实质上类似于第一泵机构，但可以可选地是不同的泵机构。第二致动元件优选地包括比第一致动元件大的致动区域，但可以可选地具有类似于或小于第一致动元件的致动区域。第二泵机构优选地流体地连接到第一泵机构以形成二级泵机构，但可以可选地从第一泵机构流体地隔离。第一泵机构的入口优选地流体地连接到第二泵机构的出口，其中第一泵机构的出口优选地流体地连接到储器，且第二泵机构的入口优选地短暂流体地连接到周围环境。然而，第一泵机构的出口可以可选地流体地连接到第二泵机构的入口。第二泵机构优选地在压缩位置、恢复位置和加压位置之间可操作，在压缩位置中，第二致动元件实质上在第二室的关闭端近侧；在恢复位置中，第二致动元件位于在第二室的关闭端远侧的第一位置处；以及在增压位置中，第二致动元件位于在室远侧的第二位置中处，第二位置比第一位置更远离室，其中第二致动元件响应于储器的压力超过打开压力而被置于加压位置中，其中当第二泵腔置于加压位置中时框架被置于非泵送位置中。然而，第二泵机构可以只在压缩位置和恢复位置之间可操作，或在任何其它适当的位置之间可操作。

泵40可附加地包括无源压力调节系统，其包括流体地连接到储器的无源阀，储器流体地连接到第一泵腔的出口，无源阀具有打开阈值压力和低于打开阈值压力的关闭阈值压力，无源阀在打开模式和关闭模式之间可操作，在打开模式中，响应于储器压力超过打开阈值压力，无源阀允许流体从储器流动；而在关闭模式中，响应于储器压力落在关闭阈值压力之下，无源阀阻止流体从储器流动。

泵40可附加地包括流体地连接第一泵腔、第二泵腔和储器的流体歧管，储器流体地耦合到第一泵腔和第二泵腔，其中无源阀位于流体歧管内，其中在打开模式中，无源阀允许流体从储器流到第一泵腔和第二泵腔；而在关闭模式中，无源阀阻止流体从储器流到第一泵腔和第二泵腔。

泵40可附加地包括静止地连接第一力平移器(例如第一轴)与第二力平移器(例如第二轴)的框架，框架在泵送位置和非泵送位置之间可操作，在泵送位置中，框架将第一力平移器放置成与弓形承载表面无滑动地接触，其中第二力平移器通过第一力平移器和框架连接到弓形承载表面；而在非泵送位置中，框架使第一力平移器从弓形承载表面断开并将第二力平移器可滑动地耦合到弓形承载表面。框架中心优选地位于在泵送位置中的第一径向位置处和在非泵送位置中的第二径向位置处，其中第一径向位置不同于第二径向位置。然而，框架可以以其它方式布置在泵送位置和非泵送位置中。

泵40可附加地包括耦合到驱动机构和泵机构的壳体。壳体优选地配置成静止地安装到旋转表面，其中旋转表面配置成相对于重力矢量旋转。更优选地，壳体配置成安装到轮的毂。然而，壳体可以可选地安装到任何其它适当的旋转表面。壳体优选地围住驱动机构、泵机构和力平移器。壳体优选地起储器的作用，但可以可选地界定储器或相对于泵室静止地保持储器。

泵40可附加地包括在打开状态和关闭状态之间可操作的卸压阀，在打开状态中，卸压阀将储器流体地连接到壳体内部，储器流体地连接到泵腔的出口；而在关闭状态中，泄压阀实质上阻止流体从储器流到壳体内部。

如在图1A和1B中所示的，提取机构100的壳体200(外壳)起作用来封装和保护提取机构部件。壳体200可附加地起作用来界定入口210(阀入口210)和第一出口230(阀通道)，并可附加地界定将入口210流体地连接到第一出口230的流体通道。壳体200可附加地界定流体地连接到第二储器(例如周围环境)的第二出口250(阀出口)，其中壳体200可附加地界定流体地连接入口210和第二出口250的第二流体通道。壳体200可附加地起作用来支持密封构件400。壳体200可附加地起作用来支持和/或界定选择构件300。壳体200可附加地界定构件通道270，密封构件400在其中平移。壳体200可附加地起作用来与选择机构300协作地增大在选择构件300的上游侧上的压力。壳体200优选地被形成为单个零件，但可以可选地由静止地连接在一起的多个零件形成。壳体200优选地实质上是刚性的，但可以可选地是柔性的。壳体200优选地是非铁和非金属的，但可以可选地是铁的或包括铁部件。例如，壳体200可包括在第一出口230近侧的铁部件，其中密封构件400具有通过磁性吸引力朝着壳体铁部件偏置的赠送的(complimentary)铁元件。然而，壳体200可以用其它方式被构造。外壳可以是加压的(例如将内部压力保持在大气压之上而没有失败)，或实质上是未加压的。外壳可包括当外壳的内部压力超过阈值压力时将外壳的内含物排出到周围环境的排气口(例如第一出口230和密封构件400)。外壳优选地是圆盘，但可以可选地是棱形的或具有任何其它适当的形状。外壳优选地静止地安装到泵40，但可以可选地可移动地耦合到泵40和/或水调节机构。在泵40的一个变形中，外壳配置成静止地耦合到旋转表面(例如经由螺帽、螺栓、螺钉、粘合剂等)。壳体200优选地是与泵系统10的外壳的整体部件，但可以可选地是安装到泵系统10的单独部件。

壳体200的入口210(阀入口210)起作用来将提取机构100流体地连接到泵出口。入口210优选地基于密封构件400的操作模式流体地连接到第一出口230。特别是，入口210当密封构件400在未安置(unseat)位置(例如第二位置、未密封模式等)中时优选地流体地连接到第一出口230，而当密封构件400在安置位置(例如第一位置、密封模式等)中时时优选地从第一出口230流体地密封(例如断开)。入口210优选地是穿过壳体200的壁的孔，但可以可选地被界定在密封构件400中，由延伸到壳体内腔内的中空插入物界定或被以其它方式界定。

壳体200的第一出口230(阀通道)起作用来将提取机构100流体地连接到第二储器。更优选地，第一出口230起作用来将入口210、选择机构300或聚集区域600(例如在入口210和选择构件300之间界定的区域)流体地连接到第二储器，但可以可选地将泵40流体地连接到第二储器。第一出口230优选地通过流体连接(更优选地，第一流体歧管220但可选地流体通道或任何其它适当的流体连接)流体地连接到第一入口210。优选地选择性地用密封机构来密封第一出口230，其中当密封机构在密封位置中时第一出口230和密封机构协作地形成不能渗透流体的密封。第一出口230优选地是穿过壳体200的壁的孔，但可以由朝着密封构件400部分地延伸到壳体内腔内的中空挤压件界定或可选地被界定。第一出口230优选地附加地包括密封元件或沿着在密封机构近侧的边缘的一个或多个垫片，例如O形环或索环，其起作用以形成与密封机构的流体密封。在提取机构100的一个变形中，第一出口230布置在提取机构100的相同端上，在相邻于支持入口210的第一壁的提取机构100的第二壁上。在提取机构100的另一变形中，第一出口230布置在提取机构100的相同端上、在与支持入口210的第一壁相对的提取机构100的第二壁上。在这个变形中，密封机构横越壳体200的整个宽度延伸以实质上在关闭位置中从第一出口230密封入口210。然而，第一出口230可相对于入口210被以其它方式布置。

如在图5A和5B中所示的，壳体200可附加地界定起作用来将提取机构100流体地连接到第一储器20(例如轮胎内部3、加压室等)的第二出口250(阀出口)。更优选地，第二出口250将入口210流体地连接到第一储器20。第二出口250优选地通过第二流体歧管280或流体连接流体地连接到入口210。第二流体连接优选地是构件通道270，密封构件400在其中平移，但可以可选地是单独的流体通道，是第一流体通道，或是任何其它适当的流体连接。第二出口250被优选地界定为穿过壳体200的壁的孔，但可以由部分地延伸到壳体内腔内的中空挤压件来界定或以其它方式来界定。第二出口250优选地横越选择机构300被布置在出口210的远侧，但可以可选地布置在入口210近侧(在与选择机构300相同的侧面上)。

提取机构100的密封构件400起作用来密封第一出口230。密封构件400优选地相对于壳体200致动。密封构件400优选地在第一位置(例如关闭位置)和第二位置(例如打开位置)之间可操作，在第一位置中，密封构件对着第一出口230偏置并实质上流体地密封第一出口230，而在第二位置中，密封构件400远离第一出口230偏置，从而允许在第一出口230和入口210之间的流体连接。密封构件400优选地形成所需尺寸以安置在第二出口250内，其中O形环或垫圈可维持在第二出口250和密封构件400之间的实质上流体密封。可选地，密封构件400可具有与第二出口250的开口实质上相同的尺寸或具有大于第二出口250的开口的尺寸，其中，密封通道实质上阻塞第二出口250。然而，密封构件400可具有任何其它适当的尺寸。密封构件400优选地由选择机构300支持，其中选择机构300在打开位置和关闭位置之间致动密封构件400。

密封构件400可附加地或可选地由返回元件500支持。返回元件500起作用来朝着第一出口230在密封构件400上施加偏置力。返回元件500优选地布置在构件通道270内，横越密封构件400在第一出口230远侧，但可以可选地布置在第一出口230近侧的密封构件400的侧面上。返回元件500优选地是弹簧，但可以是连接到密封构件400并静止地连接到构件通道270的壁的具有弹簧常数的隔膜、磁性元件或是任何其它适当的返回元件500。返回元件500优选地实质上惰性于或被保护免受由于周围环境中的水平和/或污染物而引起的退化(例如腐蚀)。

在一个变形中，密封构件400连接到(例如安装、粘附或以其它方式耦合到)选择机构300，其中选择机构300的一部分在构件通道270内致动以在打开位置和关闭位置之间平移密封构件400。在第二变形中，密封构件400连接到选择机构300的表面，其中连接到与密封构件400相对的选择机构300的表面的弹簧使密封构件400逆着第一出口230偏置。在第三变形中，密封构件400被布置在密封构件400和与支持第一出口230的壁相对的壳体200的壁之间的弹簧逆着第一出口230偏置(例如推压)。在第四变形中，密封构件400被布置在支持第一出口230的壁和密封构件400之间的弹簧逆着第一出口230偏置(例如，推压)。然而，密封构件400可以以其它方式可移除地逆着第一出口230耦合。

提取机构100可附加地包括聚集区域600，其起作用来聚集所提取的污染物30。聚集区域优选地被界定在储器内，但可以可选地被界定在其它地方。聚集区域优选地布置在从提取机构或泵40的旋转轴径向向外的位置处，但可以可选地布置在任何其它适当的位置中。聚集区域优选地从储器壁径向延伸，使得聚集区域是泵40的最远的径向向外部分。聚集区域优选地布置在第二储器(例如轮胎)的出口近侧。更优选地，第二储器的出口沿着平行于从旋转中心延伸的半径的聚集区域的一部分或在聚集区域的最径向向外部分径向向内布置。然而，聚集区域可以以其它方式被界定。第一出口230可响应于在打开模式中的密封构件400的操作而与聚集区域600流体地连接，并在关闭模式中由密封构件400从聚集区域600流体地密封。第一出口230优选地在打开模式中排出聚集在聚集区域600中的污染物。聚集区域600可附加地起产生上游力的加压室的作用，上游力将密封机构和/或密封机构支持结构从关闭位置致动到打开位置。聚集区域600优选地流体地连接到选择机构300。在第一变形中，如图3中所示，聚集区域600可由包围泵40或储器的外壳的周长的一部分界定，其中聚集区域600优选地是沿着径向矢量从旋转轴比外壳的其余部分更远地延伸的外壳或储器周界的露出部分。露出部分优选地是尖拱或楔形的，但可以具有任何其它适当的形状。然而，聚集区域600可以是外壳的任何其它适当的部分。在第二变形中，聚集区域600是在选择机构300的下游的单独储器，其中选择机构300将污染物与流体流分离，且污染物通过与第一流体通道和第二流体通道分离的聚集通道流到聚集区域600。在第三变形中，聚集区域600流体地连接到入口210。在这个变形中，如图1A、1B、5A和5B中所示，聚集区域600优选地协作地被界定在壳体200和密封构件400之间。选择机构300可附加地与壳体200和/或密封构件400协作地界定聚集区域600。在入口210近侧的选择机构300的表面(选择机构300的上游侧)和壳体200的壁优选地协作地界定聚集区域600，但聚集区域600可以被以其它方式界定。可选地，聚集区域600可被界定在泵40或提取机构100的任何其它适当的区域中。提取机构100可包括一个或多个聚集区域。

提取机构100的选择机构300起作用来分离污染物与由泵40泵送的流体流。更优选地，选择机构300起作用来分离在空气流内夹带的水的全部或一部分，并将水排出道周围环境。然而，选择机构300可起作用来将夹带的颗粒(例如固体、选择化学化合物等)的全部或一部分与流体流进行分离。选择机构300可附加地将所聚集的污染物排出到第二储器(例如周围环境)内。

选择机构300优选地流体地连接到入口210。更优选地，选择机构300优选地流体地连接在入口210和第二出口250之间，但可以可选地或附加地流体地连接在入口210和第一出口230之间。选择机构300优选地横越连接入口210和第二出口250的第二流体通道延伸。选择机构300优选地横越第二流体通道横截面的整个部分延伸，但可以可选地横越第二流体通道横截面的一部分延伸。可选地，选择机构300可平行于第二流体通道纵轴延伸，或相对于第二流体通道布置在任何其它适当的角度。

选择机构300优选地被安装到壳体内部。选择构件300优选地形成与壳体200的实质上不渗透液体的密封(例如其中夹带在气体流内的小于阈值百分比的液体可穿过该密封)，但可以可选地形成与壳体200的实质上不透气的密封(例如，其中气体被迫穿过选择机构300)，与壳体200的实质上不透固体的密封，不是用于与壳体200的密封，或形成与壳体200的任何其它适当的密封。选择机构300(更优选地选择机构300的边缘)优选地静止地安装到壳体内部，其中壳体内部包括狭槽、夹具或实质上静止地保持选择机构300的边缘的其它耦合机构。例如，选择机构300可保持第一壳体零件和第二壳体零件之间，第一壳体零件和第二壳体零件在组装期间夹在一起。可选地，选择机构300的边缘可以相对于壳体200是移动的，并沿着壳体内部沿着纵向狭槽、凹槽、轨道或任何其它适当的平移机构而平移。然而，可以其它方式相对于壳体200保持选择机构300。

在提取机构100的一个变形中，选择机构300是泵40或壳体200的壁。在这个变形中，由泵40旋转或旋转表面旋转产生的离心力将水和任何夹带的颗粒聚集在系统周边处，其中水随后流到聚集区域600并被排出到环境。

在提取机构100的另一变形中，选择机构300横越连接入口210和第二出口250的流体通道的横截面(例如垂直于流体流动的方向或与流体流动的方向成非零度角)而布置，其中来自泵40的流体在从第二出口250退出之前从被入口210定向并且经过选择机构300。入口210和第一出口230优选地布置在选择机构300的上游侧上，且第二出口250优选地布置在选择机构300的下游侧上。然而，可以以其它方式布置入口210、第一出口230和第二出口250。

选择机构300优选地包括隔膜310，其起作用来选择性地允许污染物流经隔膜同时阻止气体流流经隔膜。可选地，隔膜可选择性地阻止液体或污染物流经隔膜。隔膜可以附加地支持密封构件400(如果被包括)，其中密封构件400耦合到隔膜的宽表面，更优选地耦合到在第一出口230近侧的隔膜的表面。当隔膜是柔性的时，这个变形可能是特别合乎需要的。密封构件400优选地形成为隔膜的组成部分，但可以可选地被粘附、焊接或以其它方式耦合到隔膜表面。隔膜优选地是无源的，但可以可选地是有源的。

隔膜优选地是选择性隔膜。隔膜优选地优先允许液体流经那里(更优选地至少水流经或极性液体流经那里)，同时阻止气体流经那里。可选地，隔膜可优先允许气体流经那里，同时对流体流的非气态成分是选择性的(例如同时阻止液体或固体污染物流经那里)。可选地，隔膜可选择性地允许或输送给定集合的分子、给定的材料相或对任何其它适当的材料特性是选择性的。

隔膜优选地是可渗透液体的、不能渗透气体的隔膜，更优选地是可渗透水的实质上不渗透气体的隔膜，但可以可选地是可渗透气体的不能渗透水的隔膜、可渗透气体的不能渗透油的隔膜、可渗透气体的不能渗透颗粒的(例如不能渗透固体的)隔膜或任何其它适当的屏障。隔膜优选地是亲水的，但可以可选地是疏水的、疏油的或具有优先或选择性地允许气体流经那里的任何其它适当的特性。隔膜优选地是液体或水选择性隔膜，但可以可选地对任何其它适当的化合物或物理状态是选择性的。隔膜优选地是GORE^TM隔膜，更优选地是GORE-TEX^TM，但可以可选地是Nafion^TM隔膜、反渗透隔膜、PEM隔膜、PTFE隔膜、具有亲水或疏水涂层的织物或任何其它适当的隔膜。隔膜优选地优先允许液体或水在大气压力或更高的压力下流经那里。可选地，隔膜可基于在隔膜的第一宽表面和第二宽表面之间的压力差来调节输送偏好。例如，隔膜可响应于第一压力差的施加选择性地输送水通过隔膜，并响应于第二压力差的施加输送水和气体两者通过隔膜(例如以相同或相似的输送速率)，其中第二压力差低于第一压力差。然而，隔膜可以是具有任何其它适当的输送特性的任何其它适当的隔膜。

隔膜可以附加地或可选地由以分段宽表面的法向量平行而布置的多个层或分段形成。例如，隔膜可包括配置成阻止气体流流经那里的不能渗透气体的层，其被涂有粘结、层压的可渗透液体的层或以其它方式被耦合到可渗透液体的层。可选地，隔膜可包括配置成允许气体流经那里的可渗透气体的层，其被涂有粘结、层压的能渗透液体的层或以其它方式被耦合到不能渗透液体的层。然而，水选择性隔膜可包括气体输送层或具有任何适当的特性的任何其它适当数量的层。可渗透气体的层优选地是多孔层(例如具有范围在0.001到大约3.0微米之间、优选地在0.5微米之下但可选地更大的孔)，但可以可选地是扩散层(例如，其中所有或选择性气体扩散或被输送穿过该层)或由任何其它适当的材料形成。可渗透气体的层优选地附加地是不可渗透液体的，但可以可选地是可渗透液体的。可渗透气体的层可由聚乙烯、聚丙烯及其共聚物、聚砜、聚醚砜、聚芳砜及其共聚物、例如聚四氟乙烯和聚(1,1-二氟乙烯)的氟树脂、含氟化合物处理的或包含含氟化合物的聚合物、例如聚(二甲基硅氧烷)或硅树脂橡胶的基于硅树脂的材料、聚烯烃弹性体、可使气体可渗透和液体水不能渗透的任何其它材料或其任何其它适当的材料。可使用热致相变(TIPT)、热致相分离(TIPS)处理或任何其它适当的方法来形成可渗透气体的层。不能渗透液体的层优选地包括疏水材料，但可以可选地包括亲水、疏油或任何其它适当的材料。在另一例子中，水选择性隔膜可包括涂有液体排斥层的多孔隔膜。然而，隔膜可以以其它方式来形成。

隔膜优选地完全由水选择性隔膜形成，但可以可选地包括可向隔膜提供额外的物理和/或化学特性的多种材料。在一个变形中，隔膜可除了水选择性部件以外附加地包括恢复区段。恢复区段优选地使水选择性部件与壳体200上的安装点相连接(例如物理地连接)，但可以可选地使水选择性部件与密封构件400物理地连接，物理地连接水选择性部件的第一部分和第二部分或被以任何其它适当的方式相对于气体水选择性部件来布置。恢复区段起作用来产生使隔膜和耦合的密封机构朝着第二出口250偏置、隔膜变形的恢复力。恢复区段优选地是水选择性的(例如可渗透水和不能渗透气体的)，但可以可选地实质上是可渗透气体和不能渗透水的。恢复区段优选地具有比水选择性部件低的低的弹性模量(例如杨氏模量)，但可以可选地具有更高或相等的弹性模量。恢复区段优选地具有高破坏应变(例如比隔膜的破坏应变高)，但与水选择性部件的破坏应变比较，可以可选地具有相等或更低的破坏应变。恢复区段优选地是弹性材料，更优选地是弹性体(例如橡胶、弹性聚烯烃纤维(elastolefin)、节肢弹性蛋白、elasin或热塑性弹性体)，但可以可选地是任何其它适当的材料。在第一例子中，恢复区段包围水选择性部件，其中密封构件400由水选择性部件的一部分(例如中心)支持。在第二例子中，水选择性部件包围恢复区段，其中密封构件400由恢复区段支持。在第三例子中，隔膜包括弹性和不可渗透气体的材料的多个同心交替环。然而，隔膜可以以其它方式被配置。在第二变形中，隔膜可附加地包括疏水材料和亲水材料的层或区段。在第三变形中，隔膜可附加地包括过滤材料的层或区段。然而，隔膜可包括任何其它适当的材料。

在系统的一个变形中，在第二出口250远侧的隔膜的表面优选地流体地连接到流体歧管，流体歧管流体地连接到出口，其优选地流体地连接到储器入口。在操作中，气体从泵40流到入口210内通过隔膜、通过流体歧管(例如，逆着返回元件500的恢复力)并从第二出口250流出来到第一储器20。水优选地聚集在入口210近侧的隔膜的表面(例如聚集区域600)处，逐渐阻挡空气流穿过隔膜。当空气由系统持续地泵送但未能通过阀出来到下游储器时，在隔膜的上游侧上的空气压力随后增大。当在水团和/或密封构件400的上游侧上的增大的空气压力的力超过返回元件500的恢复力时，密封构件400优选地通过上游力被置于打开位置中(如在图5B中所示的)，将第二出口250开封并允许空气、水和污染物从聚集区域600通过第二出口250流出。一旦在密封构件400上的空气压力低于返回元件500的恢复力，则密封构件400优选地通过由返回元件500产生的偏置力被置于关闭状态中(如图5A中所示)。

选择机构300可附加地或可选地是分离机构，其中分离机构将分离力施加到泵送的流体以将液体和/或固体颗粒与流体的气态成分进行分离。分离力优选地是离心力，但可以可选地是真空力或任何其它适当的力。分离机构优选地是将提取机构100和/或泵40静止地安装到旋转表面的安装机构，其中旋转表面的旋转施加离心力。分离机构可附加地或可选地包括膨胀室、聚结过滤器、干燥剂、热连接到周围环境的冷凝器、离心机、吸热器或优选地从气体移除液体或将液体与气体进行分离的任何其它适当的机构。

提取机构100可附加地包括将排出力施加到聚集的污染物(例如水和/或固体颗粒)以迫使污染物从第一出口230出来的排出机构。排出力可以是由泵送的流体施加的压力。产生的压力差可增加选择机构的液体(例如水)渗透性，或可以其它方式增加穿过选择机构的污染物流量。排出力可以是在聚集的污染物团上的离心力，其中提取机构100耦合到旋转表面，且第一出口230沿着从旋转表面的旋转轴延伸的半径布置在选择机构300外部。在这个变形中，提取机构100可以是旋转表面。排出力可附加地或可选地是下游流体压力，其中排出机构可以是流体地连接到第二出口250的第一储器20或第二储器。排出力可附加地或可选地是由偏置元件(返回元件500)产生的回程力，其中排出机构可以是偏置元件。排出力可附加地或可选地是上游压力、重力或任何其它适当的力。

在如图11中所示的泵系统10的一个例子中，提取机构100位于泵入口210的下游。优选地在旋转表面上利用这个泵40。聚集区域600由外壳或处理周边的一部分界定(例如，在旋转表面的旋转轴径向向外的位置处)，且隔膜或阀沿着外壳周边位于聚集区域600内(例如在旋转表面的旋转轴径向向外的位置处)。在一个特定的变形中，聚集区域被界定在第一储器(例如高压储器)内，第一储器从在储器入口处的泵出口接收流体并将流体从储器出口传递到第二储器(例如轮胎内部)。聚集区域优选地被界定为在储器主体的其余部分径向向外布置和延伸的露出部分。更优选地，聚集区域沿着在储器入口和储器出口之间延伸的流体路径的一部分被界定。隔膜或阀优选地沿着聚集区域的侧面布置。隔膜或阀优选地布置在离聚集区域内的泵旋转轴4最径向向外的点处，但可以可选地布置在储器或任何其它适当的泵部件的最径向向外的点处。隔膜或阀优选地布置在储器出口近侧，更优选地布置在储器出口的上游(例如在储器入口和出口之间)，但可选地被布置在储器出口的下游。然而，隔膜或阀可布置在储器入口的近侧，或相对于储器入口或出口以任何其它适当配置进行布置。在操作中，泵40将气体抽到外壳内部内，其中由旋转外壳产生的离心力沿着径向方向逆着外壳壁(选择机构300)分离较密的水颗粒。水颗粒聚集在聚集区域600处。水颗粒可在泵送的流体压力下通过可渗透水的不能渗透气体的隔膜被挤出到周围环境，通过隔膜输送机构分发到周围环境，当所提取的水颗粒的聚集的团超过返回元件500的回程力时被排出到周围环境或以其它方式被从系统移除。

在泵40的另一变形中，提取机构100位于在泵40和储器之间的流体路径内。提取机构100优选地包括界定流体地连接到泵出口的入口210、选择性地连接到周围环境的第一出口230、流体地连接到储器的第二出口250和流体地连接入口210和第二出口250的构件通道270的壳体200；横越构件通道横截面延伸并沿着边缘安装到壳体内部的隔膜；以及可致动地布置在构件通道270内并被支持在第一出口230近侧的隔膜的表面上并配置成可移除地密封第一出口230的密封构件400，如图5中所示。提取机构100可附加地包括布置在构件通道270内、横越密封构件400在第二出口250的远侧的弹簧返回元件500，其使密封构件400靠着第二出口250偏置。

在系统的一个变形的操作中，泵40将流体泵送到储器内。由在储器(静止地安装到旋转表面)上的旋转表面产生的离心力将流体流的较密成分(例如液体或固体)与流体流的气体成分进行分离。气体流优选地被传递到。

在系统的另一变形的操作中，泵40将流体泵送到入口210，其中隔膜允许气流流经流体歧管，从出口流出到储器。隔膜阻止液体流经流体歧管，其中液体(例如水)聚集在隔膜的入口210(第二出口250)的表面处。当水的质量超过阈值质量时(例如当由水团施加的力超过返回元件500的回程力时)，阀打开，从而将水排到周围环境。水可在旋转表面径向向外的方向上、在垂直于旋转表面的方向上(例如平行于旋转轴)或以任何其它适当的角度被排出。这个变形可附加地包括布置在泵出口和水调节机构之间的水提取机构100。

如本领域中的技术人员从前面的详细描述中和从附图和权利要求中将认识到的，可对本发明的优选实施方式进行修改和改变而不偏离在所附的权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (21)

1.一种泵送系统，其被配置成将流体从周围环境泵送到目标储器，所述泵送系统包括：

·流体泵，其被配置成静止地安装到旋转表面，所述泵被配置成绕着旋转轴旋转；

·泵储器，其被静止地耦合到所述流体泵并被配置成流体地耦合到所述目标储器，包括：

o聚集区域，其被从所述旋转轴径向向外沿着所述泵储器的一部分界定；以及

o液体分离构件，其被沿着所述聚集区域的一部分布置，所述液体分离构件包括被配置成优先允许液体流经其的隔膜。

2.如权利要求1所述的泵送系统，其中所述隔膜是可渗透水的和实质上不能渗透气体的。

3.如权利要求2所述的泵送系统，其中所述隔膜包括反渗透隔膜。

4.如权利要求2所述的泵送系统，其中所述隔膜包括全氟磺酸隔膜。

5.如权利要求1所述的泵送系统，其中所述隔膜将泵储器内部流体地连接到周围环境。

6.如权利要求1所述的泵送系统，其中所述聚集区域从所述储器的主体径向向外延伸。

7.如权利要求1所述的泵送系统，还包括被配置成将排出力施加到所述聚集区域内的累积液体的排出力机构。

8.如权利要求7所述的泵送系统，其中所述排出机构包括所述流体泵，其中所述排出力包括由在所述泵储器内的加压流体产生的压力。

9.如权利要求1所述的泵送系统，还包括被配置成将分离力施加到在所泵送的流体内夹带的液体的分离力机构。

10.如权利要求9所述的泵送系统，其中所述分离力包括离心力，其中所述分离力机构包括被配置成将所述泵送系统静止地安装到所述旋转表面的静止安装系统。

11.如权利要求1所述的泵送系统，其中所述流体泵包括：

·驱动机构，其具有旋转轴，所述驱动机构包括：

o凸轮，其包括具有不一致的曲率的弓形承载表面，所述凸轮绕着所述旋转轴可旋转；以及

o偏心块，其耦合到所述凸轮，使所述驱动机构的质心从所述旋转轴偏离；以及

·泵腔，其位于远离所述旋转轴的一段径向距离处并可旋转地耦合到所述凸轮，所述泵腔包括致动元件和室；以及

·力平移器，其将所述弓形承载表面耦合到所述致动元件，所述力平移器包括力平移器轴，该力平移器轴具有固定到所述泵腔的弓形位置的弓形位置。

12.如权利要求11所述的泵送系统，其中所述力平移器包括辊，其中所述轴包括辊旋转轴，其中所述辊旋转轴静止地耦合到所述致动元件的致动轴。

13.如权利要求12所述的泵送系统，其中所述致动元件包括活塞。

14.如权利要求12所述的泵送系统，其中所述流体泵还包括第二泵腔，所述第二泵腔包括第二致动元件和第二室，所述第二致动元件静止地连接到所述第一致动元件。

15.如权利要求14所述的泵送系统，其中所述第二致动元件具有与所述第一致动元件的表面积不同的表面积，其中所述第二室流体地连接到所述第一室。

16.一种用于从流体流移除污染物的方法，包括：

·将所述流体流泵送到第一储器内；

·通过将分离力施加到所述流体流在所述第一储器内将所述流体流分离成分离的液体和气体流；

·将所述气体流从所述第一储器泵送到第二储器；

·将所分离的液体聚集在所述第一储器内的聚集区域中；

·使用所泵送的流体施加压力以对着隔膜偏压所分离的液体；以及

·响应于所述压力的施加，优先允许液体通过所述隔膜流到周围环境。

17.如权利要求16所述的方法，其中优先允许液体流经所述隔膜包括使用水选择性隔膜。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述水选择性隔膜包括反渗透隔膜。

19.如权利要求18所述的方法，其中施加分离力包括将离心力施加到所述流体流。

20.如权利要求19所述的方法，其中施加所述分离力包括将所述第一储器静止地安装到具有旋转轴的旋转表面，其中所述聚集区域被从所述旋转轴径向向外沿着所述第一储器的一部分布置，以及所述隔膜被沿着所述聚集区域的壁布置。

21.如权利要求20所述的方法，其中将所述流体流泵送到所述第一储器内包括通过利用在重力元件和静止地安装到所述旋转表面的泵之间的相对运动来从所述周围环境泵送所述流体流。