带轴向导管的泵 本发明的领域
本发明涉及泵，更明确地说，涉及与充气装置一起使用的泵。
本发明的现有技术
各种不同的为充气装置提供空气或其它流体的方法已被提出。通常，泵被用于将空气供应给充气装置上的孔口。这样的泵可以包括驱动叶轮将空气移入充气装置的马达。电动泵可以用电提供动力。通常，电力是通过连接标准的室内电源提供的，或者在需要便携地场合用电池提供。
本发明的概述
依照本发明的一个实施方案，提供一种泵。这种泵包括外层壳体和内层壳体，后者位于外层壳体之内并且定义内层壳体和外层壳体之间的流体导管。这种泵还包括置于内层壳体之内的马达、占据大部分流体导管的叶片和放在流体导管内并且被接到马达上的叶轮。
依照本发明一个实施方案，提供一种充气装置。该充气装置包括实质上流体不能渗透的的软容器、阀门组件、而且可拆分地接在阀门组件上的手持泵。在这个实施方案中，手持泵和阀门组件的主体被放置在软容器内。
依照本发明一个实施方案，提供一种泵。这种泵包括外层壳体；内层壳体，后者位于外层壳体之内并且定义内层壳体和外层壳体之间的流体导管；和位于内层壳体之内的马达。在这个实施方案中，外层壳体的内表面和内层壳体的外表面之间的平均距离不足外层壳体平均直径的大约25％。
附图简要说明
本发明的上述和其它的优势参照下面的附图将被更全面地领会：
图1是依照本发明一个实施方案的泵的横截面正视图；
图2是图1所示的泵的轴向正视图；
图3是依照本发明的另一个实施方案的泵的横截面正视图；
图4是本发明的一个方面的透视图；
图5是依照本发明的一个实施方案的泵的侧视图；
图6是图6所示的泵的分解图；
图7是本发明的一个方面的分解图；
图8是图7所示的那个方面的剖视图；而
图9是图7所示的那个方面的截面图。
本发明的详细描述
本发明指向带轴向流体导管的泵。在一个实施方案中，本发明的泵可以包括外层壳体和位于外层壳体之内的内层壳体。在内层壳体和外层壳体之间可以定义轴向流体导管。马达可以位于内层壳体之内，而且叶轮位于流体导管之内并且被连接到马达上。
现在参照附图，具体地说，参照图1-2和5-6描述一个实施方案。在这个实施方案中，泵10可以包括外层壳体20和位于外层壳体20之内的内层壳体30。在外层壳体20和内层壳体30之间可以定义流体导管40。马达50可以被置于内层壳体30之内，而叶轮60被置于流体导管40之内并且与马达50相连接。这种连接可以是熟悉这项技术的人已知的任何连接。
外层壳体20可以以任何方式用使泵10就其倾向性应用而言经久耐用并且提供适合流体导管40的外壁的任何材料构成。例如，外层壳体20可以用重量轻、价廉、耐用、不漏流体的材料制成。外层壳体20也可以这样成形，以致它不是笨重的。例如，外层壳体20可以是按人机工程学设计的。用于构成外层壳体20的材料包括各种各样的刚性较强的热塑性塑料，例如聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。然而，外层壳体20也可以是用其它的材料制成的，例如金属、金属合金等。
外层壳体20可以以任何能够容纳内层壳体30的形状构成。例如，外层壳体20通常可以被制成圆筒形的。在一些实施方案中，外层壳体20在容纳内层壳体30的部分可能比较大(例如，有较大的直径)，而在外层壳体20的入口22和出口24可能比较小(例如，有较小的直径)。人们应该理解入口22和出口24是任意标注的，而流体能够按任两个方向之一流过泵10。例如，泵10可以按第一方向操作，把空气从入口22推到出口24，或者按第二方向操作，把空气从出口24拉到入口22。
入口22可以是为了帮助空气流入流体导管40而构成的。例如，入口22可能是为了防止入口22的堵塞而构成的。在一个实施方案中，入口22包括阻止入口22堵塞的突起物26。入口22也可以是为了防止外来物体接触叶轮60而构成的。例如，入口22可以具有外来物体(例如，手指)难以进入的多重小孔结构。在优选实施方案中，入口22的突起物26具有条板形构造，以防止外来物体接触叶轮60。
出口24可以是为了将流体提供给需要的位置而构成的。例如，出口24可以是为了将流体提供给充气装置而构成的。在一个实施方案中，出口24包括当泵将流体移向充气装置的时候锁定充气装置的入口并且将入口的阀门偏置到打开位置的结构。在另一个实施方案中，泵可以包括当泵将流体添加给充气装置或从充气装置汲取流体的时候使阀门偏置到打开位置的螺线管。
内层壳体30也可以是以任何方式用适合安装在外层壳体20之内作为流体导管40的内壁和容纳马达50任何材料构成的。例如，内层壳体30可能是为了安装在外层壳体20之内提供流体导管40而构成的。在一个实施方案中，内层壳体30是这样构成的，以致它与外层壳体20的内表面均匀地隔开。内层壳体30的形状可以被选定与外层壳体20的形状兼容。例如，外层壳体20通常是圆筒形的，内层壳体30通常也可以是圆筒形的。
内层壳体30也可以是为了安全地容纳马达50而构成的。例如，内层壳体30可以包括将马达50保持在所需位置的内部结构。内层壳体30可以包括将马达50保持在所需位置并且不允许不想要的震动或噪音的结构。在一个实施方案中，内层壳体30也可能是为了容纳给马达50提供电力的一个或多个电池而构成的。内层壳体30可以是用足够持久地容纳马达50并且适合与被泵送的流体一起使用的任何材料构成的。例如，内层壳体30可能是用任何与上述的外层壳体20一样的材料制成的。
流体导管40可以是用外层壳体20和内层壳体30的构造定义的。为了不产生重大的压降，流体导管40可以为流体流动提供充份的空间。流体导管40在外形上可以是规则的，而且实质上没有可能干扰有效的流体流动从而可能形成湍流、噪音和压力损失的不规则形状。
流体导管40可以包括改善通过流体导管40的流体流动和提高增压作用的结构。改善通过流体导管40的流动可以减少湍流而且通常导致噪音更小效率更高的泵。流动优选被这样引导，以致流体不被迫骤然改变方向。流体导管40在方向上通常是轴向的，而叶轮60通常将相对于流体导管40的轴线对流体施加回转力。因此，为了改善流体通过流体导管40的流动而被包括在内任何结构优选具有不抑制流体通常轴向通过流体导管40的运动而且可以考虑到流体在流体导管40内回转的构造。
无效率的流体流动在流体导管40的整个长度上都是被优先避免的。因此，在优选实施方案中，泵备有用来改善流体通过流体导管40的流动和提高增压作用的结构，该结构占据流体导管40的大部分空间。用来改善流体流动的结构优选占据流体导管40的至少75％的长度，更优选占据流体导管40的90％的长度，最优选实质上占据流体导管40的全部长度，从而改善遍及流体导管40的流动。作为例证，该结构占据大部分流体导管40意味着该结构沿着流体导管40的长度至少延伸到一半，而不意味着它在流体导管40中填充一半以上空闲空间。占据大部分流体导管40的结构是实质上不同于简单地将流体从叶轮引入开放的流体导管的安排，因为它控制经过较大部分的流体导管40的流体流动并因此能够更好地改善流体流动。
在一个实施方案中，改善流体通过流体导管40的流动并提高增压作用的结构包括一个或多个引导流体流动的结构。例如，参照图3-4和6，流体导管40可以包括形状适合改善流体通过流体导管40的流动的叶片70。叶片70可以是为了在流体导管40引导流体的流动和将流体导管40从外层壳体20的内表面过渡到内层壳体30的外表面从而迫使流体流经叶片定义的通道而构成的。然而，人们应该理解叶片70不需要在所有的实施方案中都在外层壳体20的内表面和内层壳体30的外表面之间延伸，或在它们确实这样延伸的实施方案中遍及整个流体导管。
叶片70可以是为了使在流体流动中与无效流动和被增大的压降相关联的任何突变减至最小而构成的。例如，叶片70可以在叶轮60赋予的回转方向上掠过，而且可以引导流体通常按轴向沿着流体导管40流动。如同举例说明的那样，在一个实施方案中，叶片70沿着流体导管40的长度取直，从而允许它们使空气逐渐地改变方向从以回转运动为主变成以轴向运动为主。优选的叶片70不带有可能增加流体阻力的任何粗糙的边缘或死角(dead endpockets)。
人们应该领会到用来改善流体通过流体导管40的流动和提高增压作用的结构在流体导管40比较狭窄的场合可能特别有用。例如，在需要使泵10变得即便于携带又强有力的场合，增大内层壳体30的尺寸以容纳较大的马达同时减小外层壳体20的尺寸以减少装置的整体尺寸可能是符合需要的。在这样的实施方案中，流体导管40可能是比较狭窄的。例如，在外层壳体20的内表面和内层壳体30的外表面之间的平均距离可以优选为外层壳体20的平均直径的大约25％、更优选大约10％、甚至更优选大约5％以下。在举例说明的实施方案中，在外层壳体20的内表面和内层壳体30的外表面之间的平均距离是外层壳体20的平均直径的大约8％。流体导管40狭窄本身可能充当用来改善流体流动的结构，从而引导流体沿着流体导管轴向流动，而不是允许它进入比较开阔的区域。因此，狭窄的流体导管在一些实施方案中可能足以减少无效流动。
流体导管40也可以包括用来维持流体导管40的形状的结构。例如，流体导管40可以包括相对外层壳体20固定内层壳体30的结构。在一个实施方案中，这种结构可以包括一个或多个将内层壳体30的外表面连接到外层壳体20的内表面上的支柱。在另一个实施方案中，一个或多个叶片70用于引导流体流动和维持内层壳体和外层壳体之间的关系。
马达50可以是任何能够旋转叶轮60产生通过泵10的流体流动的装置。例如，马达50可以是传统的电动机。在一个实施方案中，马达50优选是重量轻的高效率的马达。为了减小泵10的整体尺寸，马达50也可以是比较小的。然而，人们将领会到即使对于整体尺寸小的泵，在需要提供较大的泵送功率的场合，马达相对泵的整体尺寸可能仍然是比较大的。
叶轮60可以是用允许叶轮60在被马达50旋转时移动流体的任何材料以任何方式构成的。例如，叶轮60可以是由能够依据叶轮60的旋转方向迫使流体进入或离开泵10的翅片构成的。叶轮60可以是用能维持叶轮60的预期形状的任何材料制成的。例如，叶轮60可以用能与泵10中所用的流体兼容的重量轻的经久耐用的材料制成。例如，叶轮60可以用热塑性塑料构成，例如前面提到的在外层壳体20的构造中使用的那些。
参照图7-9，依照本发明，泵10可以以多种方式使用。例如，泵10可以是独立的装置(例如，手持泵)，而且可以在需要用它给充气装置充气的时候与充气装置接触或连接，通常在阀门110处。在另一个实施方案中，泵10可以可拆分地或永久地与充气装置合并。现在将参照图7-9描述依照本发明的泵10的一个示范实施方案。
在这个示范实施方案中，泵可以被接到充气装置中实质上不渗漏流体的软容器120上。当泵10被接到软容器120上的时候，泵10可以是这样构成的，以致它不干扰充气装置的使用。例如，充气装置可以与位于软容器120的凹进处的泵10一起构成，如图7-9所示。当泵10位于软容器120的凹进处时，这个实施方案的优势是泵10的将不干扰充气装置的使用。例如，泵10和充气装置组合时的外部轮廓(总体积和形状)实质上可以与未组合时充气装置的外部轮廓相同，因此减少了泵10影响或干扰充气装置的使用的机会。例如，在气垫应用中，在泵10位于软容器120之内的情况下，它允许标准尺寸的充气气垫装配到标准尺寸的床架中。在泵10位于软容器120之内的情况下，它可以有这样的尺寸，以致当软容器120被充气的时候，除了连接点，它将不接触软容器120。因此，为了小巧和手持而构成的本发明的泵在这样的应用中可能是有用的。关于至少部份地合并在软容器之内的泵的附加信息参阅在此通过引证将其全部并入本文的美国专利申请第09/859,706号。
嵌入的泵10可以用传统的室内电源或电池供电。人们还应该理解泵10可以是能从充气装置上拆除的、为了能与充气装置紧密配合和实质上镶嵌在软容器之内而构成的手持泵。
除了内层壳体30和马达50之外，外层壳体20可以作为其它结构的外壳。例如，外层壳体可以包括流动控制结构，例如阀门。阀门可以是手动操作的，用螺线管操作的，或者是用其它的传统技术操作的。操作阀门的结构也可以被包括在外层壳体20之内。
至此已描述了本发明的某些实施方案，然而，各种不同的变更、修正和改进对于熟悉这项技术的人将是明显的。这样的变更、变化和改进倾向于落在本发明的精神和范围之内。因此，前面的描述仅仅是作为实例，而不是作为限制。本发明仅仅如同权利要求书及其等同物所定义的那样受到限制。