專利名稱：彈性密閉空間自變形充氣恒壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密閉空間彈性體內(nèi)安裝的通過反復(fù)恒定壓力造成的變形來 給彈性空間充氣并實現(xiàn)恒壓的裝置。 '
背景技術(shù)：
目前，公知的密閉空間彈性體包括輪胎、球類、游泳圈等，其常見充氣 有幾種方式1、打氣筒；2、電動氣泵；3、 口吹。關(guān)于通過內(nèi)置裝置自動實現(xiàn) 充氣并恒壓的技術(shù)，檢索發(fā)現(xiàn)，已有不少在先技術(shù)公開，具體請見以下對比
對比文件l:專利號為89211618.8的中國專利文獻中公開了一種設(shè)計方案，
其特點有1、所述的充氣裝置放于車胎內(nèi)；2、由一個所述的泵冒體和一個氣 泵組成；3、采用一級氣泵結(jié)構(gòu)；4、通過車胎自變形壓縮氣泵充氣；
對比文件2:專利號為90104185. 8的中國專利文獻中公開了一種設(shè)計方案，
其特點有1、所述的充氣裝置放于車胎內(nèi)；2、由一個所述的連桿和一個氣泵 組成；3、采用一級氣泵結(jié)構(gòu)；4、通過車胎自變形撞擊連桿壓縮氣泵充氣；
以上專利所描述的技術(shù)有三個共同點就是1、置于車胎內(nèi)部；2、采用一 級氣泵結(jié)構(gòu)；3、通過車胎自變形實現(xiàn)充氣。但是經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在實際工作過 程中，以上所述的技術(shù)由于氣泵變形有限而不能產(chǎn)生輪胎額定的高氣壓，對比 文件2所述的技術(shù)還存在金屬連桿結(jié)構(gòu)并在工作過程中猛烈撞擊，對其本身和車
胎極易造成損壞。
在檢索的很多類似專利中，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)有一個共同點其中采用一級氣泵 的設(shè)計實際上只能充入微量氣體。因為一級氣泵吸入的是標準氣壓，當車胎變形小時，氣泵產(chǎn)生的形變壓縮也很小，氣泵內(nèi)的氣壓遠小于車胎氣壓，因此不 能繼續(xù)充氣。并不能達到車胎額定氣壓。另外較多應(yīng)用的是連桿活塞式，通過 撞擊來充氣，多會損壞輪胎和充氣設(shè)備本身。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工成本高、安裝繁瑣以及原理缺陷等弊病， 本發(fā)明提供一種能產(chǎn)生高壓氣體、結(jié)構(gòu)非常簡單、成本低廉、易于實現(xiàn)、不易 磨損并且能與被充氣結(jié)構(gòu)加工成一體的通過自變形來自動充氣并恒壓的裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明由串聯(lián)的大小兩個氣 泵構(gòu)成，小氣泵受壓面積小于大氣泵受壓面積，在實際工作過程中兩個氣泵或 同時或交替工作，以實現(xiàn)往彈性體內(nèi)充入高壓氣體并恒壓終止充氣。
本發(fā)明采用如下特殊的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了高壓充氣并恒壓的功能
1、 小氣泵是內(nèi)部空間極其緊湊的耐壓結(jié)構(gòu)，當被壓縮到極限時，內(nèi)部容積 接近0，以實現(xiàn)產(chǎn)生高壓縮比的氣體需求，這也是本發(fā)明的關(guān)鍵部分之一。根據(jù) 壓強公式P=F/S，小氣泵的受力面積S1按照小于F/P來設(shè)計，F(xiàn)為所受最大壓 力，P為彈性體額定氣壓，這樣只要壓力F》P然1，則能滿足彈性體的額定氣壓 要求，而在實際應(yīng)用中，F(xiàn)遠遠大于P—S1，例如在車胎中的應(yīng)用。
2、 采用雙氣泵串聯(lián)結(jié)構(gòu)，大氣泵能實現(xiàn)儲存高壓氣體、給彈性體充氣和控 制小氣泵充、停的功能。調(diào)節(jié)大氣泵的單向閥(6)即能調(diào)節(jié)充氣停止氣壓。
為便于理解，可以近似把工作過程看做小氣泵給大氣泵充氣、大氣泵給
彈性體充，。充氣到一定時刻，大氣泵脹滿，小氣泵不能展開，大氣泵在壓力 下繼續(xù)給彈性體充氣，隨即小氣泵展開繼續(xù)給大氣泵充氣，直到大氣泵在壓力 下產(chǎn)生的氣壓不足以打開單向閥，不再給彈性體充氣。大氣泵處于脹滿狀態(tài)，小氣泵再也不能展開，停止充氣。
下面參照附圖2解釋其結(jié)構(gòu)和工作原理-
首先定義工作參數(shù)①P0為大氣壓，Pl為小氣泵的氣壓，P2為大氣泵的氣
壓，P3為彈性體的氣壓;②單向閥(4)(5)(6)的開啟氣壓分別為Pbl、 Pb2、 Pb3， 單向閥的開啟氣壓可調(diào)，其中Pbl、 Pb2開啟氣壓極小，計算中可以忽略；③受 力面(7)的面積為S1，受力面(8)的面積為S2，反復(fù)施加恒力F。
假定開始工作于彈性體的自然膨脹狀態(tài)下，P1=P0, P2=P1， P3=P2，以下為 工作原理
1、 當彈性體受到恒力F時被壓縮，當彈性體氣壓較小時，可產(chǎn)生較大行程的 壓縮。因為受力面積SKS2，則P1〉P2，小氣泵給大氣泵充氣，當P2〉P3+Pb3 時，大氣泵給彈性體充氣。充氣達到平衡時，P3+Pb3二P2， P2=P1， P3〉P0， 單向閥(4) (5) (6)關(guān)閉。
2、' 當恒力F撤銷時，則彈性體恢復(fù)形狀，此時由于大氣泵的氣體被壓入彈性
體，因此在P3的氣壓包圍下，大氣泵恢復(fù)少量形變使得P2訐3，并保持被 壓縮狀態(tài)；由于小氣泵的氣體被壓入大氣泵，在P3的壓力下小氣泵將被 展開，當PKP0時，單向閥4打開，小氣泵吸入空氣。達到平衡時，P1=P0。 P2〉P1， P3=P2，單向閥4、 5、 6關(guān)閉狀態(tài)。
3、 循環(huán)l、 2過程。直到大氣泵膨脹，小氣泵被壓縮到極限，此時恒力F通 過小氣泵的硬質(zhì)泵體作用于大氣泵的受力面8，大氣泵被壓縮，繼續(xù)給彈 性體充氣。失去受力后，大氣泵由于排出空氣而變小，小氣泵再次得到一 定程度恢復(fù)。
4、 循環(huán)1、 2、 3過程。隨著P3的氣壓升高，壓力F只能令彈性體產(chǎn)生輕微 形變，此時小氣泵的氣體被完全壓入大氣泵，大氣泵膨脹到極限，輕微形變直接作用于大氣泵，若此時的壓強P2《P3+Pb3時，就不能再給彈性體 充氣。當壓力撤銷時，彈性體、大氣泵同時恢復(fù)形變，小氣泵不再打開。 此時P3達到額定壓強。在恒力F的反復(fù)作用下，由于小氣泵不能展開， 已經(jīng)不能再實現(xiàn)充氣的過程，從而達到恒壓的目的。
5、 充氣過程結(jié)束時，彈性體在壓力F下繼續(xù)產(chǎn)生輕微形變，但是不再繼續(xù)充 氣，這種允許的形變范圍可以通過調(diào)節(jié)單向閥(6)的開啟氣壓來設(shè)定。單 向閥(6)的開啟氣壓等于在允許的輕微形變范圍內(nèi)P2增加的最大壓強。
6、 當由于慢性漏氣或輕微漏氣等原因彈性體內(nèi)氣壓P3〈P2-Pb3時，大氣泵再 次給彈性體充氣，壓力撤消后，彈性體恢復(fù)形變，大氣泵已被壓縮，小氣 泵張開吸氣，再次進入l、 2、 3、 4過程循環(huán)，直到充到額定壓強后停止。
7、 壓力F的大小和彈性體內(nèi)充氣氣壓大小成近似的線性關(guān)系，正好符合輪胎 等的實際應(yīng)用需求，隨著載重的增加，輪胎氣壓相應(yīng)自動提高，可以讓輪 胎在一個最適合的氣壓下工作。
本發(fā)明不受上述實施例的限定，在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)可以進行各種變形， 例如采用不同結(jié)構(gòu)、形狀和材質(zhì)的氣泵或其他元件或者稍作形式上的改變而制 作的其他產(chǎn)品，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明的有益效果是1、結(jié)構(gòu)非常簡單，成本低廉，容易實現(xiàn)。2、實現(xiàn) 完全自動控制的充氣過程。3、在恒定壓力反復(fù)作用下能始終保持恒定的的氣壓。 4、隨壓力增加而自動增加氣壓并保持新的氣壓。5、可以和實際應(yīng)用結(jié)合為一 個整體，作為一個部件一同生產(chǎn)，進一步降低成本。6、沒有易磨損件。7、可 以直接用傳統(tǒng)方法充氣。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。 圖l是本發(fā)明的截面結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明工作原理圖。
在圖l中l(wèi).密閉彈性體；2.小氣泵；3.大氣泵；4.單向閥1; 5.單向閥2;
6.單向閥3; 7.硬質(zhì)受力面；8.硬質(zhì)受力面。 在圖2中P0.大氣壓；Pl.小氣泵氣壓；P2.大氣泵氣壓；P3.彈性體氣壓。
具體實施例方式
下面參照附圖來說明本發(fā)明的一個實施例
在圖1中，小氣泵為內(nèi)部空間極其緊湊的耐壓結(jié)構(gòu)，可采用改進的螺紋管氣 泵或活塞式氣泵，小氣泵頂端硬質(zhì)受力面安裝于彈性體內(nèi)部上側(cè)，并通過單向 閥l與大氣相通。小氣泵底面與大氣泵頂端硬質(zhì)受力面連接，中間有單向閥(5)
連通兩個氣泵。大氣泵可采用螺紋管氣泵，大氣泵通過單向閥(6)與彈性體連通， 單向閥(6)可以安裝于大氣泵側(cè)面或底面，大氣泵底面安裝于彈性體內(nèi)部下側(cè)。 單向閥(4)(5)為低開啟氣壓閥，單向閥(6)為可調(diào)開啟氣壓閥。根據(jù)實驗來確定 單向閥(6)的開啟氣壓設(shè)置參數(shù)，以實現(xiàn)充入的氣體能滿足額定氣壓的要求。
權(quán)利要求
1.一種彈性密閉空間自變形充氣恒壓裝置，由串聯(lián)的大小兩個氣泵和彈性體構(gòu)成，其特征在于雙氣泵結(jié)構(gòu)置于彈性體內(nèi)部，雙氣泵是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，小氣泵頂面進氣端通過單向閥與大氣相連，小氣泵底面出氣端與大氣泵頂面進氣端連接，中間有單向閥連通，大氣泵底面出氣端通過單向閥與彈性體內(nèi)空間相連，小氣泵進氣端和大氣泵出氣端分別安裝于彈性體內(nèi)壁兩側(cè)，彈性體在反復(fù)受壓形變時通過內(nèi)置雙氣泵的壓縮來充氣，彈性體在所受一定壓力下充氣，充氣終了氣壓保持恒定并由大氣泵輸出單向閥的調(diào)節(jié)來設(shè)定最終充氣氣壓，小氣泵的受壓面積小于大氣泵的受壓面積，兩個氣泵或同時或交替工作，以實現(xiàn)往彈性體內(nèi)充入高壓氣體并恒壓終止充氣的功能。
2. 如權(quán)利要求l所述的彈性密閉空間自變形充氣恒壓裝置，其特征在于所 述的小氣泵是內(nèi)部空間極其緊湊的耐壓結(jié)構(gòu)，當被壓縮到極限時，內(nèi)部容積 接近0，以實現(xiàn)產(chǎn)生高壓縮比的氣體需求，所述的大氣泵能實現(xiàn)儲存高壓氣 體、給彈性體充氣和控制小氣泵充、停的功能，小氣泵、大氣泵的頂端為硬 質(zhì)材料，所述的雙氣泵可以采用多種結(jié)構(gòu)、形狀和材質(zhì)的單氣泵串聯(lián)組合。
3. 如權(quán)利要求l所述的彈性密閉空間自變形充氣恒壓裝置，其特征在于通 過調(diào)節(jié)所述的大氣泵輸出單向閥的開啟氣壓能設(shè)定最終充氣氣壓，所述的單 向閥可以采用多種結(jié)構(gòu)、形狀和材質(zhì)的單向閥。
全文摘要
一種密閉空間彈性體內(nèi)安裝的通過反復(fù)恒定壓力造成的變形來給彈性空間充氣并實現(xiàn)恒壓的裝置。由串聯(lián)的大小兩個氣泵構(gòu)成，小氣泵受壓面積小于大氣泵受壓面積，在實際工作過程中兩個氣泵或同時或交替工作，以實現(xiàn)往彈性體內(nèi)充入高壓氣體并恒壓終止充氣。調(diào)節(jié)大氣泵輸出端單向閥的開啟氣壓可以調(diào)整最終充氣氣壓。
文檔編號F04B45/06GK101644250SQ20091018978
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者王曉光 申請人:王曉光