CN104220748B - 泵送装置 - Google Patents
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Abstract
一种泵送装置压缩流体、提供真空、或既压缩流体又提供真空。泵送装置可以用于迫使气体穿过筛床，抽吸气体离开筛床，或既迫使气体穿过筛床又抽吸气体离开筛床。泵送装置可以以高速***作，以通过小的泵送装置提供高的流体流量。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年2月3日提交的题为PUMPING DEVICE的美国临时专利申请No.61/594,746的权益，其全部公开内容通过引用并入本文，达到它不与本申请冲突的程度。
技术领域
本申请涉及泵送装置的领域，比如气体压缩器和气体真空装置。
背景技术
氧气具有许多重要的医疗用途，包括例如辅助具有充血性心脏衰竭或其它疾病的患者。辅助供氧允许患者接收比环境大气中存在的更多的氧气。氧浓缩器分离氮气与大气，以提供高度浓缩的氧气源。一些现有氧浓缩器具有两个圆柱形容器，其填充有沸石材料，其选择性地吸收空气中的氮气。压缩器用于迫使空气在一定压力时穿过圆柱形容器之一，在该压力时氮分子被沸石捕捉。在空气被迫使穿过第一圆柱形容器的同时，另一圆柱形容器的内含物被排掉以散发捕捉到的氮气。
数个现有产品气体或氧浓缩器例如在美国专利No.4,449,990、5,906,672、5,917,135和5,988,165中公开，它们被共同转让给俄亥俄州Elyria城的Invacare Corporation公司，并通过引用完全并入本文。
发明内容
本申请公开了泵送装置的实施例。一种泵送装置压缩流体、提供真空、或既压缩流体又提供真空。泵送装置可以用于迫使气体穿过筛床，抽吸气体离开筛床，或既迫使气体穿过筛床又抽吸气体离开筛床。然而，泵送装置可以用于各种各样的不同应用。当泵送装置用于筛床时，筛床可以是具有富氧材料比如沸石的容器。然而，也可使用其它富氧材料。泵送装置可以以高速***作，以通过小的泵送装置提供高的流体流量。
附图说明
通过阅读以下描述以及附图，本发明的再一些特征和优点将对本发明所属领域的技术人员变得显而易见，附图中：
图1A是依据一示例性实施例的泵送装置的透视图；
图1B是沿图1A中的线1B-1B所取的视图；
图1C是沿图1B中的线1C-1C所取的视图；
图1D是沿图1A中的线1D-1D所取的视图；
图1E是图1A中示出的泵送装置的俯视图；
图1F是沿图1B中的线1F-1F所取的视图；
图1G是图1A中示出的泵送装置的仰视图；
图2A是图1A中示出的泵送装置的分解透视图；
图2B是图1A中示出的泵送装置的第二分解透视图；
图3A是沿由图1B中的线3-3指示的平面所取的截面图；
图3B是以较大尺寸示出了图3A中示出的一部分部件的视图；
图3C是类似于图3A的视图，示出了泵送装置的驱动带轮定位在泵送装置的壳体内的实施例；
图4是图1A所示泵送装置的透视图，其中移除了一些部件；
图5A是用于泵送装置的壳体的一示例性实施例的透视图；
图5B是用于泵送装置的壳体的一示例性实施例的第二透视图；
图6A是示出了图5A所示壳体的底部的透视图；
图6B是示出了图5A所示壳体的底部的第二透视图；
图7A是示出了图5A所示壳体的顶部的透视图；
图7B是示出了图5A所示壳体的顶部的第二透视图；
图8是用于泵送装置的气缸的一示例性实施例的透视图；
图8A是用于泵送装置的盖罩的一示例性实施例的透视图；
图8B是图8A所示盖罩的第二透视图；
图9是用于泵送装置的盖组件的一示例性实施例的分解透视图；
图10A是用于泵送装置的盖和气缸组件的一示例性实施例的分解透视图；
图10B是图10A所示盖和气缸组件的第二分解透视图；
图11A是用于泵送装置的曲柄和活塞组件的一示例性实施例的透视图；
图11B是图11A所示曲柄和活塞组件的俯视图；
图11C是图11A所示活塞和曲柄组件的前视图；
图11D是图11A所示活塞和曲柄组件的后视图；
图11E是图11A所示活塞和曲柄组件的分解透视图；
图11F是图11E所示分解活塞和曲柄组件的俯视图；
图12是壳体的一部分中的曲柄轴的透视图；
图13A是曲柄轴组件的透视图；
图13B是类似于图13A的透视图，其中轴承从曲柄轴被移除；
图13C是图13B所示曲柄轴的分解透视图；
图13D是图13B所示曲柄轴的另一分解透视图；
图14A是活塞组件的一示例性实施例的透视图；
图14B是图14A所示活塞组件的侧视图；
图14C是图14A所示活塞组件的分解透视图；
图14D是沿由图14B中的线14D-14D指示的平面所取的截面图；
图15A是活塞杆的一示例性实施例的透视图；
图15B是图15A所示活塞杆的侧视图；
图15C是图15A所示活塞杆的仰视图；
图15D是图15A所示活塞杆的俯视图；
图16A是活塞的一示例性实施例的透视图；
图16B是图16A所示活塞的另一透视图；
图16C是图16A所示活塞的侧视图；
图16D是图16A所示活塞的仰视图；
图16E是沿图16D中线16E-16E指示的平面所取的剖切透视图；
图16F是沿图16D中线16E-16E指示的平面所取的截面图；
图17A是活塞密封件的一示例性实施例的透视图；
图17B是沿图17A中线17B-17B指示的平面所取的剖切透视图；
图18A是被构造成提供真空的泵送装置处于第一状态的示意图；
图18B是图18A所示泵送装置处于第二状态的示意图；
图19是氧浓缩器的一示例性实施例的示意图；并且
图20是氧浓缩器的一示例性实施例的示意图。
具体实施方式
如本文所描述的，当一个或多个部件被描述为被连接、连结、附接、联接、附接或以其它方式互连时，这种互连可以是直接的，比如在部件之间，或者可以是间接的，比如通过使用一个或多个中间部件。此外，如本文所描述的，提及“构件”、“部件”或“部(或部分)”不应局限于单个结构构件、部件或元件，而是可包括部件、构件或元件的组件。
图1示出了泵送装置10的一示例性实施例。在数个所示实施例中，泵送装置10被构造为压缩器。然而，如将在下面详细描述的，泵送装置10可被构造成提供真空(见图18A和18B)或者既提供压缩气体又通过改变泵送装置的阀构造来抽真空。泵送装置10包括气缸组件12以及第一和第二气缸盖组件110A、110B。
气缸组件12可呈各种各样的不同形式。在由图1示出的示例中，气缸组件包括壳体13、第一套筒14A、第二套筒14B、第三套筒14C和第四套筒14D。所示套筒14A-14D包括可选的翅片15。翅片15增大气缸的表面面积，以帮助散热。套筒可以呈各种各样的不同形式。可使用提供气缸的任何构造。例如，第一和第二套筒和/或第三和第四套筒可以由单个片体或块体形成。套筒14A-14D可以由各种各样的不同材料制成，包括但不限于金属、塑料、陶瓷、碳纤维材料、这些材料的任意组合等。在一示例性实施例中，套筒14A-14D由铝制成。
壳体13可呈各种各样的不同形式。参考图5、5A和5B，壳体13包括开口506。气缸14A-14D在开口506中固定至壳体13。所示壳体13包括第一半部500和第二半部502，其在接合线504处相交。在所示实施例中，接合线504横切用于气缸14A-14D的开口506。在另一实施例中，接合线504不横切开口506。例如，接合线可以定位成如图1B和1D中的虚线504所示。壳体13可以由各种各样的不同材料制成，包括但不限于金属、塑料、陶瓷、碳纤维材料、这些材料的任意组合等。在一示例性实施例中，壳体13由塑料制成。
参考图3A，套筒14A-14D限定出气缸36A-36D。气缸36A-36D可以呈各种不同形式。在所示示例中，气缸36A气缸36A相邻且对齐于气缸36B，并且气缸36C相邻且对齐于气缸36D。参考图1B，气缸36A、36B与气缸36C、36D相对。也就是说，气缸36A、36B与气缸36C、36D之间的角度θ在示例性实施例中为大约180度。这样，所示气缸36A-36D为大致“双对抗者(dualboxer)”构造。然而，在另一些实施例中，角度θ可以不同。例如，角度θ可以为90～180度之间的任何角度。如在图1A和3A中可看出的，气缸36A-36D各自在所示实施例中彼此轴向地错位。
参考图2A和3A，泵送装置10包括多个活塞40A-40D，其以一对一关系与气缸36A-36D相关联。第一活塞40A位于第一气缸36A中，并且被支承为在第一气缸中往复移动。第二活塞40B位于第二气缸36B中，并且被支承为在第二气缸中往复移动。第三活塞40C位于第三气缸36C中，并且被支承为在第三气缸中往复移动。第四活塞40D位于第四气缸36D中，并且被支承为在第四气缸中往复移动。
活塞40A-40D可呈各种各样的不同形式。图14A-14D示出了一示例性实施例的活塞组件1400，其可以用于气缸36A-36D中的每个。所示活塞组件包括活塞40、驱动杆或连杆52、密封件或环1402、进气阀1404和轴承1406。在所示实施例中，活塞40A-40D被固定为随相应的驱动杆或连杆52A-52D移动。该配置被称为“摇摆活塞(wobble piston)”，因为将活塞40A-40D固定至连杆52A-52D会随活塞40A-40D在气缸36A-36D中移动而造成一定量的倾斜或摇摆。替代地，活塞40中的一个或多个可以通过常规方式枢转地连接至连杆52。在该实施例中，活塞40A-40D将在气缸36A-36D中滑动，而没有显著的倾斜或摇摆。
在所示示例性实施例中，气缸36A-36D和相应的活塞40A-40D各自具有相同的直径和冲程。作为结果，每个活塞40A-40D在其相应气缸中的冲程导致相同的气体排量。在另一些实施例中，活塞可以具有不同尺寸和/或冲程，并且泵送装置可以具有多于四个的气缸或少于四个的气缸。
在所示示例性实施例中，气体入口(泵送装置被构造为压缩器时)或气体排出口(泵送装置被构造为真空装置时)穿过活塞40。然而，在另一些实施例中，气体入口(泵送装置被构造为压缩器时)或气体排出口(泵送装置被构造为真空装置时)由盖组件110A、110B或者在气缸36中限定出。
参考图16A-16F，所示活塞40包括盘形部分1300和基部或安装部1302，其具有的直径小于圆柱形部分1300的直径。安装孔1304延伸穿过活塞40。安装孔1304允许阀1404固定至活塞40，并且允许活塞40连接至连杆52。参考图16E和16F，多个通路1600延伸穿过盘形部分1300到安装部1302的侧面中的通道1602。这些通路1600和通道1602用作气体入口(泵送装置被构造为压缩器时)或气体排出口(泵送装置被构造为真空装置时)。示出了四个通路1600和通道1602。然而，可包括任何数量的通路1600和/或通道1602，并且可具有任何构造。多个阀定位突部1610设置在盘形部分1300上。阀定位突部1610使进气阀1404与通路1600对齐。
参考图15A-15D，所示连杆52包括活塞支承部1500、细长杆部1502和环部53。所示活塞支承部1500是杯形的，具有平坦的端部1510、环形内表面1512和环形外表面1514。环形内表面1512成形为接受活塞40的基部或安装部1302。安装孔1524从活塞支承部1500的底部内表面1526延伸到细长杆部1502中。安装孔1524与活塞的安装孔1304对齐，以促进活塞40与连杆52的连接。参考图15A-15D，多个通路1560延伸穿过活塞支承部1500。这些通路1560允许气体流动穿过活塞支承部1500到活塞40的通路1600和通道1602。示出了四个通路1560。然而，可包括任何数量的通路1560，并且可具有任何构造。可以在壳体中提供开口或通风口1670(见图1A)，其用作气体入口(泵送装置被构造为压缩器时)和/或气体排出口(泵送装置被构造为真空装置时)。
所示活塞40A-40D由曲柄轴50和连杆52A-52D驱动，如以下所描述的。环部53将每个连杆52A-52D枢转地连接至曲柄轴50。细长杆部1502将环部53连接至活塞支承部1500。在示例性实施例中，轴承1406设置在每个环部53内，围绕曲柄轴50。
密封件或环1402在每个活塞40A-40D与每个气缸36A-36D之间提供密封。密封件或环1402可呈各种各样的不同形式。所示密封件或环1402是杯形的，具有与端壁1702相交的环形壁1700。开口1704设置在端壁1702中。环形壁1700定尺寸为围绕活塞40的盘形部分1300装配。开口1704定尺寸为围绕活塞40的安装部1302装配，且端壁1702被夹持在活塞40的盘形部分与连杆52的活塞支承部1500之间。
阀1404可以呈各种各样的不同形式。在所示实施例中，其中泵送装置10被构造为压缩器，阀1404允许壳体13内的气体流动穿过连杆52的支承部1500和活塞40进入气缸36中，但是防止气体从气缸36流动回到壳体13的内部。在另一实施例中，其中泵送装置10被构造为真空装置，止回阀1404将被构造成允许气体从气缸流动穿过活塞40和/或连杆52的支承部1500并进入壳体13中，但是防止气体从壳体13流动到气缸36中(见图18A和18B)。在一示例性实施例中，两个活塞40A、40B的止回阀结构1404被构造为压缩器(即气体从壳体被引入气缸36中用于压缩)，并且其它两个活塞的止回阀结构被构造为真空装置(即迫使气体离开气缸进入壳体中)。
参考图14C，所示阀1404是蝴阀或瓣阀。然而，可使用任何类型的止回阀。所示阀包括叶瓣构件1420和紧固件1422。紧固件1422将叶瓣构件1420连接至活塞40。叶瓣构件设置在活塞40的通路1600之上。当壳体13内的压力高于气缸36内的压力时(即在充气冲程期间)，叶瓣构件1420的叶瓣挠曲偏离活塞40，以允许气体从壳体流动穿过连杆52的支承部1500、穿过活塞40并进入气缸36中。然而，当气缸36内的压力高于壳体内的压力时(即压缩冲程期间)，叶瓣构件1420密封住活塞40，以防止气体从气缸36流动穿过活塞40并进入壳体13中。在一实施例中，其中泵送装置10被构造为真空装置，阀1404可以定位在活塞40或活塞支承部1500的相反侧，以允许气体从气缸流动穿过活塞40并进入壳体13中，但是防止气体从壳体13流动到气缸40中。在一示例性实施例中，两个活塞40A、40B的阀1404定位在活塞的所示侧，使得盖板组件100A的一侧被构造为压缩器(即迫使气体离开盖板组件)，并且两个活塞40C、40D的阀1404定位在活塞的相反侧，使得其它盖板组件100B被构造为真空装置(即将气体吸入盖板组件中)。
图14C示出了活塞组件1400的组装。密封件或环1402被放置围绕活塞40的基部或安装部1302。活塞40的基部或安装部1302***连杆52的支承部1500中，使得密封件1402被夹持在活塞40与连杆52之间。阀1404放置在活塞40上。以紧固件1422将该组件固定在一起。在曲柄轴50上安装期间，轴承1406安装在连杆52的环部53中。
参考图3A和4，曲柄轴50(以下详细描述)被支承为在第一和第二轴承62、68中围绕曲柄轴线X旋转。第一和第二轴承62、68通过第一和第二轴承支承件54和56安装至壳体13。所示轴承支承件54、56被模制为壳体13的一部分。所示支承件54、56和轴承62、68分别位于连杆52A、52C的环部53A、53C之间和连杆52B、52D的环部53B、53D之间。在另一示例性实施例中，轴承62、68分别位于连杆52A的环部53A外和连杆52D的环部53D外，使得轴承62、68定位在壳体13的两端。
参考图4，曲柄轴50形成泵送装置10的驱动机构的一部分，用于驱动活塞40A-40D以在气缸36A-36D中移动。驱动机构包括电动机81(由图1C示意性地示出)，其驱动曲柄轴50和连杆52A-52D。然而，可以使用各种各样的不同驱动机构。在另一些实施例中，曲柄轴可以通过其它方式，例如以连杆52A-52D与活塞之间的引导件，连接至活塞或联接至活塞40A-40D。电动机81可以通过各种各样的不同方式联接至带轮83。例如，电动机81可以通过传动带或齿轮联接至带轮83(带轮83可以被齿轮更换)。在由图1C示出的示例中，电动机81通过传动带85和附接至电动机输出轴的驱动带轮87联接至带轮83。在另一示例性实施例中，电动机81的输出轴可以直接连接至曲柄轴50。例如，电动机壳体可以相对于壳体13固定，电动机81的输出轴可以对齐于轴线X并且围绕轴线X旋转，并且曲柄轴部84A连接至电动机的输出轴。
在一示例性实施例中，驱动带轮87以高速被驱动。例如，驱动带轮87可以以8,000-12,000rpm、9,000-11,000rpm或大约10,000rpm被驱动。在所示实施例中，驱动带轮87远小于带轮83。这允许以非常小的电动机81驱动曲柄轴50。例如，带轮83对带轮87的直径比可以为大约4:1、大约3:1或大约2:1。带轮83和曲柄轴50可以以2,000-4,000rpm、2,500-3,500rpm或大约3,000rpm被驱动。
图13A-13D示出了一示例性实施例的曲柄轴50。在由图13A-13D示出的实施例中，曲柄轴50由多个部件制成，所述多个部件被组装在一起，并且可选地可被拆开。然而，曲柄轴50也可由单个部件制成(或被焊接在一起以形成单个部件)。所示曲柄轴50包括第一和第二支承部70A、70B，其各自具有由以泵送装置10的曲柄轴线X为中心的圆柱形外表面限定出的大体圆柱形构造。曲柄轴50在泵送装置10的操作期间围绕曲柄轴线X旋转。在所示实施例中，支承部70A、70B设置在轴承62、68中。
参考图13A-13D，在所示实施例中，曲柄轴50还包括第一、第二和第三连杆驱动轴部84A、84B、84C，其从曲柄轴线X轴向地延伸，并且相对于曲柄轴线X偏心。每个偏心轴部84A、84B、84C具有圆柱形构造，其中每个圆柱具有的中心轴线平行于曲柄轴线X，但是与曲柄轴线X间隔开。在所示实施例中，轴部84A、84B、84C的中心轴线定位成距曲柄轴线X达相同距离。在所示实施例中，轴线85A与轴线85C对齐，并且在中心轴线85A/85C、曲柄轴线X和中心轴线85B之间形成大约180度的角度β(见图11C)。然而，轴部84A、84B、84C可相对于曲柄轴线以任何方式定位，以实现联接至轴部的活塞杆52A-52D的所需运动。在所示实施例中，安装在轴承62、68中的支承部70A、70B具有的直径大于圆柱形连杆驱动轴部84A、84B、84C的直径。
参考图4，在一示例性实施例中，第一、第二和第三圆柱形连杆驱动轴部84A、84B、84C是曲柄轴的仅有连杆驱动体。在该实施例中，轴部84A、84C各自驱动单个连杆54A、54D，而轴部84B驱动两个连杆54B、54C。然而，可包括任何数量的连杆驱动体。例如，可以为每个连杆包括一个连杆驱动轴部。
连杆驱动轴部84A、84B、84C可以呈各种各样的不同形式。在由图13A-13D示出的实施例中，连杆驱动轴部84A、84C各自与支承部70A、70B中的一个一体地形成，而轴部84B是分离的轴，其与支承部组装(见图13C和13D)。然而，曲柄轴50可以通过各种各样的不同方式构造。例如，整个曲柄轴可例如通过铸造或机械加工一体地形成。在另一示例中，支承部70A、70B和轴部84A、84B和84C全都可以是被组装在一起的离散部件。
在图13A-13D所示的实施例中，连杆驱动轴部84A从支承部70A延伸，连杆驱动轴部84C从支承部70B延伸，而连杆驱动轴部84B在支承部70A与支承部70B之间延伸。
参考图11A-11F，连杆52A被连接在活塞40A与第一偏心轴部84A之间。连杆52B、52C被连接在活塞40B、40C与第二偏心轴部84B之间。连杆52D被连接在活塞40D与第三偏心轴部84C之间。在所示实施例中，环53A围绕轴部84A设置，以将杆52A可旋转地连接至轴部84A。轴承1406可以设置在环53A与轴84A之间。环53B、53C围绕轴部84B设置，以将杆52B、52C可旋转地连接至轴部84B。轴承1406可以设置在环53B、53C与轴部84B之间。在所示实施例中，环53D围绕轴部84D设置，以将杆52D可旋转地连接至轴部84C。轴承1406可以设置在环53D与轴84D之间。
参考图3A和4，对齐的轴部84A、84C驱动第一和第四活塞40A、40D。由于活塞的相对或“对抗者”构造，在所示实施例中，第四活塞40D的运动通过曲柄轴的旋转后随或滞后第一活塞40A的运动达180度。轴部84B驱动第二和第三活塞40B、40C两者。由于第二轴部84B围绕曲柄轴线X相对于第一和第三轴部84A、84C的角度间隔β，第二活塞40B的运动通过曲柄轴的旋转后随或滞后第一活塞40A的运动达角度间隔β的角度(在所示实施例中为大约180度)。由于相对或“对抗者”构造，在所示实施例中，第三活塞40C的运动通过曲柄轴的旋转后随或滞后第二活塞40B的运动达180度。这样，第一活塞40A与第三活塞40C同相，并且第二活塞40B与第四活塞40D同相，且第二和第四活塞滞后第一和第三活塞达180度。这样，当第一和第三活塞40A、40C最靠近它们相应的盖组件110A时，第二和第四活塞40B、40D与它们相应的盖组件110B相距它们的最大距离(见图3A)。
曲柄轴50围绕曲柄轴线X的旋转导致活塞40A-40D在气缸36A-36D中往复移动。参考图3A，在一示例性实施例中，驱动带轮83连接至曲柄轴50，以促进施加驱动扭矩，来使活塞40A-40D往复运动。驱动带轮83可以通过各种不同方式连接至曲柄轴50。所示驱动带轮与支承部70A、70B同心。在图3A所示的示例中，驱动带轮83连接至轴部84A的延伸部352。在该示例中，带轮83设置在壳体13外。在另一实施例中，带轮83可以设置在壳体内。例如，在图3C所示的示例中，驱动带轮83连接至轴部84B。图3C所示的驱动带轮83与支承部70A、70B的轴线X同心。通过任一所示带轮83，带轮83的旋转使曲柄轴旋转。在图3C所示的示例中，可以在壳体13中切出狭缝(slot)，以允许带轮被定位在壳体外的电动机驱动。
如图1A中所示，泵送装置10包括一对气缸盖组件100A、100B，其附接至气缸组件12。在图10A和10B所示的示例中，每个气缸盖组件100A、100B包括气缸盖板112、止回阀结构114和密封罩116。所示气缸盖板112被构造成密封地覆盖一对气缸套筒14A和14B或14C和14D。在所示实施例中，气缸盖板112包括一对圆形突部113，其装配在一对相应的气缸套筒14内(见图10B)。密封构件比如O形圈或垫圈可以用于在每个圆形突部113与套筒之间提供密封。通路115被设置穿过每个突部，使得气体可以选择性地从每个气缸36穿过每个盖板112。
所示气缸盖板112被构造成密封地覆盖一对气缸套筒14A和14B或14C和14D。在所示实施例中，气缸盖板112包括一对圆形突部113，其装配在一对相应的气缸套筒内。密封构件比如O形圈或垫圈可以用于在每个圆形突部113与套筒之间提供密封。通路115被设置穿过每个突部，使得气体可以选择性地从每个气缸穿过每个盖板。
止回阀结构114可以呈各种各样的不同形式。在所示实施例中，其中泵送装置10被构造为压缩器，止回阀结构114允许气体从每个气缸流动穿过盖板112并进入盖板组件的内部，但是防止气体从盖组件100A流动到气缸中。在另一实施例中，其中泵送装置10被构造为真空装置，止回阀结构114将被构造成允许气体从盖组件的内部流动穿过盖板112并进入气缸中，但是防止气体从气缸流动到盖组件100A中(见图18A和18B)。在一个示例性实施例中，一个盖组件100A的止回阀结构114被构造为压缩器(即迫使气体离开盖板组件)，并且其它盖组件100B的止回阀结构被构造为真空装置(即向盖板组件中吸入气体)。
参考图10A和10B，所示止回阀结构114是蝴阀或瓣阀。然而，可使用任何类型的止回阀。所示止回阀结构包括叶瓣构件120、紧固件122和保持器124。紧固件122将保持器124和叶瓣构件120连接至盖板。保持器124定位叶瓣构件，并限制叶瓣构件120的叶瓣的移动量。叶瓣构件120的叶瓣设置在盖板的通路115之上。当气缸内的压力高于盖组件内的压力时，叶瓣构件120挠曲远离盖板112，以允许气体从气缸36流动穿过盖板112，并进入盖板组件的内部。然而，当盖板组件内的压力高于气缸内的压力时，叶瓣构件120密封住盖板112，以防止气体从盖组件110A流动到气缸36中。
在一实施例中，其中泵送装置10被构造为真空装置，止回阀结构114可以定位在盖板112的相反侧，以允许气体从盖组件的内部流动穿过盖板112并进入气缸36中，但是防止气体从气缸流动到盖组件100A中。在一个示例性实施例中，一个盖组件100A的止回阀结构114定位在盖板的所示侧，使得泵送装置10的一个盖组件100A被构造为压缩器(即迫使气体穿过端口165离开盖组件)，并且止回阀结构定位在盖板的相反侧，使得其它盖板组件100B被构造为真空装置(即通过端口165向盖板组件中吸入气体)。
罩116可呈各种各样的不同形式。参考图9，所示罩116被构造成密封地覆盖气缸盖板112。在所示实施例中，罩116具有的形状匹配于气缸盖板112的形状。密封构件117比如O形圈或垫圈可以用于在罩116与气缸盖板112之间提供密封(见图9)。端口165被设置穿过罩116，使得气体可以在气缸盖组件被构造成用于气体压缩时离开气缸盖组件100A、100B，或者使得气体可以在气缸盖组件被构造成提供真空时进入气缸盖组件100A、100B。
参考图3A，当第一和第三活塞40A、40B处于压缩阶段时，第二和第四活塞40C、40D处于进气阶段。在所示实施例中，气缸36A-36D不分级(not staged)。也就是说，来自一个气缸的输出气体不供给进一步压缩气体的另一气缸。在所示实施例中，第一和第二气缸36A、36B的输出被提供穿过盖组件110A的端口165，并且第三和第四气缸36C、36D的输出被提供穿过盖组件110B的端口165。
在所示示例性实施例中，每个活塞40A-40D在气缸40A-40D中以相同方式操作。参考图3A，当活塞40处于进气阶段(例如随着活塞40B移动至所示位置)时，气缸36中的压力低于壳体中的进气压力。作为结果，进气流动穿过进气止回阀1404(见图14A和14C)并进入气缸36中。当活塞40随后压缩气缸36中的气体(例如，随着活塞40A移动至图3A所示的位置)时，气缸中的压力变成高于进气压力。作为结果，进气不能流动穿过止回阀1404回到壳体13中。此外，在压缩冲程期间，气缸36中的压力变成高于气缸盖组件100中的压力。作为结果，压缩气体流动穿过止回阀结构114，进入气缸盖组件中，并排出端口165。该循环随着活塞40往复运动而重复。
图18A和18B示意性地示出了这样一个实施例，其中活塞40***作以生成真空。活塞40中的一个或多个可以通过图18A和18B所示的方式操作(如果只有一个活塞用于生成真空，则盖100A将被分隔)。在该实施例中，当活塞40处于真空阶段(见图18A)时，其中活塞朝壳体13移动，气缸36中的压力低于盖组件100中的压力。作为结果，气体被活塞40抽吸穿过止回阀114并进入气缸36中。参考图18B，当活塞40随后朝盖组件110移动时，气缸中的压力变成大于盖组件110中的压力。作为结果，气体不能流动穿过止回阀114回到盖组件114中。此外，在朝壳体移动的冲程期间，气缸36中的压力变成高于壳体13中的压力。作为结果，气体流动穿过止回阀1404并进入壳体13中。该循环随着活塞40往复运动而重复。
本文描述的泵送装置10可用于各种各样的不同应用。在一个示例性实施例中，泵送装置10用于向氧浓缩器(或制氧机)的筛床(sieve bed)提供压缩空气和/或真空。例如，泵送装置10可用于美国专利No. 4,449,990、5,906,672或5,917,135所描述的任一氧浓缩器。然而，泵送装置10可用于任何类型的氧浓缩器。美国专利No. 4,449,990、5,906,672和5,917,135通过引用整体并入本文。
图19和20示出了示例性实施例的氧浓缩器1900、2000。图19对应于美国专利No.4,449,990的图1，例外的是泵、电动机和真空装置被本申请所描述的设置有两个真空端口的比如泵送装置10等真空装置替换。在图19中，来自美国专利No. 4,449,990的附图标记被加上前缀“19”，以便这些附图标记不与本申请的其它附图标记冲突。氧浓缩器1900的工作方式十分类似于美国专利No. 4,449,990中描述的氧浓缩器，例外的是空气如箭头1999所示被真空装置10交替地吸入筛床1910、1912中，而不是被压缩器交替地迫使进入筛床1910、1912中。一个或多个可选的辅助泵(由箭头P指示)可以设置在筛床的出口处，以通过泵送装置10将通过筛床吸取的富氧气体输送至罐1930。在一个示例性实施例中，泵送装置10提供真空出口和压缩流体出口，其被氧浓缩器使用。例如，第一盖110a的端口165可以如箭头1999所示提供真空，并且第二盖110b可以如箭头P所示泵送浓缩氧。在该示例中，可以使用真空提供盖110a来代替美国专利No. 4,449,990的图1中示出的真空装置。此外，在该示例中，可以使用真空提供盖110b来代替美国专利No. 4,449,990的图1中示出的泵。具有提供真空的盖以及提供压缩流体的盖的泵10可以用于各种各样的不同氧浓缩器结构。
图20对应于美国专利No. 5,917,135的图1，例外的是压缩器被本申请的比如泵送装置10等真空装置替换。在图20中，来自美国专利No. 5,917,135的附图标记被加上前缀“20”，以便这些附图标记不与本申请的其它附图标记冲突。氧浓缩器2000的工作方式十分类似于美国专利No. 5,917,135中描述的氧浓缩器，例外的是空气如箭头1999所示被真空装置10交替地吸入筛床2010、2012中，而不是被压缩器交替地迫使进入筛床2010、2012中。一个或多个可选的辅助泵(由箭头P指示)可以被提供来通过泵送装置10将通过筛床吸取的富氧气体输送至罐2030。在一个示例性实施例中，泵送装置10提供真空出口和压缩流体出口，其被氧浓缩器使用。例如，第一盖110a的端口165可以如箭头1999所示提供真空，并且第二盖110b可以如箭头P所示泵送浓缩氧。在该示例中，进气端口可以添加至气缸14C、14D中的每个，其接收如箭头P所示地泵送的浓缩氧。
前面的描述涉及四气缸压缩器。然而，本申请中描述的特征适用于具有不同数量的气缸的压缩器。另外，所公开的特征可以用于气缸盖具有不同止回阀设计的压缩器。
数个示例性实施例的泵送装置和氧浓缩器被本申请公开。依据本发明的泵送装置和氧浓缩器可以包括本申请所公开的特征的任意组合或子组合。
虽然本发明已经通过对其实施例的描述而被示出，并且虽然已经用可观的细节描述了实施例，但是申请人并不意图将所附权利要求书的范围限定或以任何方式限制于这些细节。本领域技术人员将容易想到附加的优点和变型。此外，虽然本文示出并描述了圆柱形部件，但是也可使用其它几何结构，包括椭圆形、多边形(例如，正方形、矩形、三角形、六边形等)，并且还可使用其它形状。因此，本发明在其更宽方面并不局限于被示出和描述的具体细节、代表性设备和说明性示例。相应地，可对这些细节做出变型，而不背离申请人的总的发明构思的精神或范围。
Claims (23)
1.一种泵送装置，包括：
第一盖，具有第一止回阀装置；
第一气缸和第二气缸，其与所述第一盖处于流体连通；
第一止回阀，其设置在所述第一盖与所述第一气缸之间；
第二止回阀，其设置在所述第一盖与所述第二气缸之间；
第一活塞和第二活塞，其设置在所述第一气缸和第二气缸中；
第二盖，具有第二止回阀装置；
第三气缸和第四气缸，其与所述第二盖处于流体连通；
第三止回阀，其设置在所述第二盖与所述第三气缸之间；
第四止回阀，其设置在所述第二盖与所述第四气缸之间；
设置在第三和第四气缸中的第三和第四活塞；
曲柄轴，其联接至第一、第二、第三和第四活塞，使得所述曲柄轴的旋转使第一、第二、第三和第四活塞在第一、第二、第三和第四气缸中往复运动；
驱动组件，其联接至所述曲柄轴，其中所述驱动组件和所述曲柄轴被构造成使所述曲柄轴以大于8000转每分钟的速度旋转；
其中，第一盖的第一止回阀装置位于第一盖板的靠近第一气缸和第二气缸的那一侧，使得泵送装置的第一盖组件配置为真空装置；
其中，第二盖的第二止回阀装置位于第二盖板的远离第三气缸和第四气缸的那一侧，使得泵送装置的第二盖组件配置为压缩机；
其中，在所述第一盖组件处提供真空，并在所述第二盖组件处提供压缩流体。
2.如权利要求1所述的泵送装置，其中，所述驱动组件以9000到11000转每分钟的速度驱动所述曲柄轴。
3.如权利要求1所述的泵送装置，其中，在第一和第二气缸的轴线与第三和第四气缸的轴线之间形成的角度为90和180度之间。
4.如权利要求1所述的泵送装置，其中，第一、第二、第三和第四活塞具有彼此不同的直径。
5.如权利要求1所述的泵送装置，其中，在第一和第二气缸的轴线与第三和第四气缸的轴线之间形成的角度为180度。
6.如权利要求1所述的泵送装置，其中，第一、第二、第三和第四活塞具有相同的直径。
7.一种用于压缩气体以及提供真空的泵送装置，包括：
第一盖，具有配置为真空装置的第一盖组件；
第一气缸和第二气缸，其联接至所述第一盖；
第一止回阀，其设置在所述第一盖与所述第一气缸之间，其中所述第一止回阀被构造成允许流体从所述第一盖流动进入所述第一气缸中，并防止流体从所述第一气缸流动进入所述第一盖中；
第二止回阀，其设置在所述第一盖与所述第二气缸之间，其中所述第二止回阀被构造成允许流体从所述第一盖流动进入所述第二气缸中，并防止流体从所述第二气缸流动进入所述第一盖中；
第一活塞和第二活塞，其设置在所述第一气缸和第二气缸中；
第二盖，具有配置为压缩机的第二盖组件；
第三气缸和第四气缸，其联接至所述第二盖；
第三止回阀，其设置在所述第二盖与所述第三气缸之间，其中所述第三止回阀被构造成允许流体从所述第三气缸流动进入所述第二盖中，并防止流体从所述第二盖流动进入所述第三气缸中；
第四止回阀，其设置在所述第二盖与所述第四气缸之间，其中所述第四止回阀被构造成允许流体从所述第四气缸流动进入所述第二盖中，并防止流体从所述第二盖流动进入所述第四气缸中；
设置在第三和第四气缸中的第三和第四活塞；
曲柄轴，其联接至第一、第二、第三和第四活塞，使得所述曲柄轴的旋转使第一、第二、第三和第四活塞在第一、第二、第三和第四气缸中往复运动，以便在第一盖端口处提供真空，并在第二盖端口处提供压缩流体。
8.如权利要求7所述的泵送装置，其中，在第一和第二气缸的轴线与第三和第四气缸的轴线之间形成的角度为90和180度之间。
9.如权利要求7所述的泵送装置，其中，在第一和第二气缸的轴线与第三和第四气缸的轴线之间形成的角度为180度。
10.如权利要求7所述的泵送装置，进一步包括：
第五止回阀，其设置在第一活塞上，其中所述第五止回阀被构造成允许流体穿过所述第一活塞流出所述第一气缸，并防止流体穿过所述第一活塞流动进入所述第一气缸中；和
第六止回阀，其设置在第二活塞上，其中所述第六止回阀被构造成允许流体穿过所述第二活塞流出所述第二气缸，并防止流体穿过所述第二活塞流动进入所述第二气缸中。
11.如权利要求10所述的泵送装置，进一步包括：
第七止回阀，其设置在第三活塞上，其中所述第七止回阀被构造成允许流体穿过所述第三活塞流动进入所述第三气缸中，并防止流体穿过所述第三活塞流出第三气缸；和
第八止回阀，其设置在第四活塞上，其中所述第八止回阀被构造成允许流体穿过所述第四活塞流动进入所述第四气缸中，并防止流体穿过所述第四活塞流出所述第四气缸。
12.如权利要求7所述的泵送装置，其中，第一、第二、第三和第四活塞具有相同的直径。
13.如权利要求7所述的泵送装置，其中，所述曲柄轴被构造成以高于8000转每分钟的速度被驱动。
14.如权利要求7所述的泵送装置，其中，第一、第二、第三和第四活塞具有彼此不同的直径。
15.一种氧浓缩器，包括：
至少一个筛床；
泵送装置，其与所述至少一个筛床处于流体连通，
其中，所述泵送装置包括：
第一盖，具有配置为真空装置的第一盖组件；
第一气缸和第二气缸，其与所述第一盖处于流体连通；
第一止回阀，其设置在所述第一盖与所述第一气缸之间；
第二止回阀，其设置在所述第一盖与所述第二气缸之间；
第一活塞和第二活塞，其设置在所述第一气缸和第二气缸中；
第二盖，具有配置为压缩机的第二盖组件；
第三气缸和第四气缸，其与所述第二盖处于流体连通；
第三止回阀，其设置在所述第二盖与所述第三气缸之间；
第四止回阀，其设置在所述第二盖与所述第四气缸之间；
设置在第三和第四气缸中的第三和第四活塞；
曲柄轴，其联接至第一、第二、第三和第四活塞，使得所述曲柄轴的旋转使第一、第二、第三和第四活塞在第一、第二、第三和第四气缸中往复运动；
驱动组件，其联接至所述曲柄轴，其中所述驱动组件和所述曲柄轴被构造成使所述曲柄轴以大于8000转每分钟的速度旋转；
其中，在所述第一盖组件处提供真空，并在所述第二盖组件处提供压缩流体。
16.如权利要求15所述的氧浓缩器，其中，在第一和第二气缸的轴线与第三和第四气缸的轴线之间形成的角度为180度。
17.如权利要求15所述的氧浓缩器，其中，第一、第二、第三和第四活塞具有相同的直径。
18.一种氧浓缩器，包括：
至少一个筛床；
泵送装置，其与所述至少一个筛床处于流体连通，其中，所述泵送装置包括：
第一盖，具有配置为真空装置的第一盖组件；
第一气缸和第二气缸，其联接至所述第一盖；
第一止回阀，其设置在所述第一盖与所述第一气缸之间，其中所述第一止回阀被构造成允许流体从所述第一盖流动进入所述第一气缸中，并防止流体从所述第一气缸流动进入所述第一盖中；
第二止回阀，其设置在所述第一盖与所述第二气缸之间，其中所述第二止回阀被构造成允许流体从所述第一盖流动进入所述第二气缸中，并防止流体从所述第二气缸流动进入所述第一盖中；
第一活塞和第二活塞，其设置在所述第一气缸和第二气缸中；
第二盖，具有配置为压缩机的第二盖组件；
第三气缸和第四气缸，其联接至所述第二盖；
第三止回阀，其设置在所述第二盖与所述第三气缸之间，其中所述第三止回阀被构造成允许流体从所述第三气缸流动进入所述第二盖中，并防止流体从所述第二盖流动进入所述第三气缸中；
第四止回阀，其设置在所述第二盖与所述第四气缸之间，其中所述第四止回阀被构造成允许流体从所述第四气缸流动进入所述第二盖中，并防止流体从所述第二盖流动进入所述第四气缸中；
设置在第三和第四气缸中的第三和第四活塞；
曲柄轴，其联接至第一、第二、第三和第四活塞，使得所述曲柄轴的旋转使第一、第二、第三和第四活塞在第一、第二、第三和第四气缸中往复运动，以便在第一盖端口处提供真空，并在第二盖端口处提供压缩流体。
19.如权利要求18所述的氧浓缩器，其中，在第一和第二气缸的轴线与第三和第四气缸的轴线之间形成的角度为180度。
20.如权利要求18所述的氧浓缩器，进一步包括：
第五止回阀，其设置在第一活塞上，其中所述第五止回阀被构造成允许流体穿过所述第一活塞流出所述第一气缸，并防止流体穿过所述第一活塞流动进入所述第一气缸中；和
第六止回阀，其设置在第二活塞上，其中所述第六止回阀被构造成允许流体穿过所述第二活塞流出所述第二气缸，并防止流体穿过所述第二活塞流动进入所述第二气缸中。
21.如权利要求20所述的氧浓缩器，进一步包括：
第七止回阀，其设置在第三活塞上，其中所述第七止回阀被构造成允许流体穿过所述第三活塞流动进入所述第三气缸中，并防止流体穿过所述第三活塞流出第三气缸；和
第八止回阀，其设置在第四活塞上，其中所述第八止回阀被构造成允许流体穿过所述第四活塞流动进入所述第四气缸中，并防止流体穿过所述第四活塞流出所述第四气缸。
22.如权利要求20所述的氧浓缩器，其中，所述曲柄轴被构造成以高于8000转每分钟的速度被驱动。
23.一种氧浓缩器，包括：
至少一个筛床；
如权利要求1-14中任一项所述的泵送装置，其与所述至少一个筛床处于流体连通，用于使空气移动穿过所述筛床。
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