专利名称：一种活塞式间歇作用的负压装置的制作方法
技术领域：
技术或应用领域本实用新型属于一种产生负压的装置。涉及一种利用活塞头与皮碗间的相互配合，在汽缸内间歇性实现吸气和释气作用的负压发生装置。尤指一种通过控制活塞的移动幅度来改变汽缸中气压的大小，从而获得可调节的间歇作用的负压发生装置。该装置可广泛应用于健身器械、医疗保健器械和生活用品，如丰乳器、按摩器以及妇女哺乳期吸奶器等，作为可调控负压源使用。
现有技术传统的活塞式负压装置，利用活塞在汽缸内的往复运动来改变汽缸内的气压，通常必须设置有专门的气阀(如单向阀、减压阀、安全阀或电磁阀等)和控制机构，以实现吸气和释气的作用，并调节所需真空度和工作周期。吸气时由控制机构将气阀关闭，以便产生负压；而释气时控制机构将气阀打开，便于外界气体进入。这类装置由于需设置专门的气阀和控制机构，因而结构复杂，成本造价较高；另外，该类装置的活塞，其行程和周期一定，不能由使用者实行调节，不便于实现自动控制。
本实用新型的内容本实用新型的目的在于利用活塞带动皮碗作往复运动、进行吸气与释气的同时来实现气阀的闭合与开启，无须专门设置气阀及其控制机构，而提供一种结构更为简单的活塞式间歇作用的负压装置。
本实用新型的目的还在于所提供的负压装置，能够通过设置，改变活塞的移动幅度即位移，对产生的负压的大小即真空度实现调节。
本实用新型的目的还在于所提供的负压装置，能够通过设置，可以改变活塞运动的工作周期。
本实用新型的目的由下列方案实现一种由微电机通过传动机构驱动活塞运动的负压装置，其特点是活塞与活塞头于中心轴线上形成有轴孔和所需的内螺纹，且与传动机构配合，在传动机构的作用下，活塞与活塞头于泵座和汽缸内作往复运动，在其过程中，固定于活塞与活塞头对接处的皮碗对活塞头的气道进行封闭或开放，从而使汽缸内的气体实现负压或恢复常压。
通过活塞、活塞头和皮碗之间的配合，在活塞运动的正、反移动过程中，皮碗在活塞和活塞头对接处的微小空间内，与活塞头贴合状况不同，紧贴或弹离；另外，皮碗侧壁的工作状态也不同，反套于活塞头或正套于活塞。因而，皮碗在活塞的往复运动过程中，对活塞头的气道产生封闭或开放的作用，从而改变了汽缸内的气压，并形成一个“吸气-保持真空-释气-恢复常压”的工作周期。于是，皮碗在随活塞作往复运动的同时实现气道的闭合或开启，无须再设置专门的气阀及其控制机构，因而结构上更简单，功能上更完善。
上述方案中，活塞头的气道为二道，分别沿零件主体的轴向和径向分布。该方案中，活塞头沿轴向开设的气道，使活塞泵在其工作过程中实现汽缸内与外界大气的隔离或连通；活塞头沿径向开设的气道，使活塞在其一个工作周期内处于极限位置时，外界气体能够充分补充到汽缸内，使之迅速恢复常压。
上述方案中，活塞中心轴孔的一端形成内肩，活塞头中心轴孔突出于零件主体形成凸部，该凸部穿过皮碗中心孔插入活塞内肩而固定。方案进一步提出了活塞与活塞头的配合结构，该结构更为紧凑和可靠。
上述方案中，活塞的对接端略呈现内凹，活塞头的对接端则呈现外凸，使活塞和活塞头在对接处夹装上皮碗后，存在细小空间，同时，活塞的对接端还形成气道，该气道可以让气体沿轴线方向贯穿活塞，并进一步将气体导向上述活塞头凸部与所穿过的皮碗中心孔的间隙处，用于迅速导入、补充外界气体，为汽缸换气作充分的准备。
上述方案中，所设计的皮碗是一深桶状带上翻沿结构，该上翻沿作为密封沿，其侧壁和封闭端(开有中心孔)通过与上述活塞、活塞头的配合，产生对气道进行封闭或开放的作用。因此皮碗具备两种功能，一是传统的密封功能，二是发掘的气阀功能。
上述方案中，泵座与汽缸的大小大致相等，皮碗通过其上翻沿固定于泵座与汽缸的对接处，提供了一种具体的皮碗固定方案，该方案有利于活塞、活塞头和夹装于其间的皮碗在汽缸内的装配，容易取得运动空间的平衡，是一种结构简单、装配容易且运行平稳的方案。皮碗在上述泵座与汽缸的对接处起到了密封的作用。
上述方案中，活塞在其径向也开有气道，且活塞与皮碗之间形成一大气平衡调节的细小间隙。
上述方案中，还包括一个活塞位移优化检测电路，以及一个依据活塞位移优化检测电路提供的信号控制微电机工作的控制电路。更具体的，活塞位移优化检测电路是一移动磁体与霍尔元件的相对运动结构和优化组合检测方案。磁体通过一连接件安装于活塞泵的活塞上，同时，于泵座上开有一槽道，该槽道可供连接件和磁体在其内滑动；霍尔元件被焊接在一电路板上，该电路板固定于泵座的脊架上，使若干霍尔元件相对于移动磁体的运动轨迹成一线排列，其中，移动磁体经过某一位置时被设计成与活塞头的设定位移相对应。于是一组霍尔元件执行对移动磁体的检测，并将检测到的磁信号转换成电信号反馈给控制电路，使之可以检测和控制活塞运动的起始和终止位置，获得对活塞移动幅度的控制，进而改变汽缸内的真空度。同时，可使检测获得的位置数据更为准确，也为精确控制创造了条件。该优化组合检测方案，运用较少的霍尔元件完成对较多的磁体移动位置的检测。
上述方案中，控制电路包括单片机微控制器及接口电路、操作指令面板电路、电子显示电路、微电机驱动电路和负载检测电路。
上述方案中，单片机微控制器依据操作指令面板电路、位移优化检测电路、负载检测电路送来的信号进行综合处理，并将结果形成脉冲宽度调剂信号输出，通过微电机驱动电路控制微电机的运行。操作指令面板电路实现人机对话，可设定本实用新型的真空度和工作周期的大小，使之操作方便；单片机微控制器所输出的脉冲宽度调剂信号除了使微电机驱动活塞泵按设定的位移和周期运行外，还实时调整脉冲电源的占空比，使微电机平稳运行，用以保障活塞泵的带负载能力。单片机微控制器的工作步骤参照图7的程序方框图进行。
图面说明
图1是图3A部的放大图；图2是图4B部的放大图；图3是本实用新型一种具体实施结构初始状态的剖视图；图4是图3的负压装置一种极限状态的结构剖视图；图5是本实用新型另一种具体实施结构的结构剖视图；图6是图5的控制电路一种具体实施电路图；图7是图6的单片机的一种具体实用程序方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作具体详述参照
图1至图4，在负压装置中，设置有微电机11、传动机构12、螺杆13、活塞16、皮碗15和活塞头17；活塞16和活塞头17于中心轴线上形成有轴孔；活塞16中心轴孔的一端有内螺纹161，另一端形成内肩162；活塞16与活塞头17的对接端略为凹入，外表为一凹面163；在凹面163上开有气道164和通孔165；活塞16于径向上还有一小通孔166；活塞头17于轴向和径向上分别形成有气道173和174，活塞头17的轴孔突出零件主体形成凸部171，凸部171穿过皮碗15中心孔153后，插入活塞16的内肩162中而固定；活塞头17于凸部171的一端端面略为凸出，呈一凸面172；活塞16的凹面163与活塞头17的凸面172对接后形成一细小空间；皮碗15的封闭端152可在上述细小空间内变形和作微小运动；活塞16的气道164和通孔165可以让外界气体进入上述细小空间，并进一步导向上述活塞头凸部171与穿过皮碗15中心孔153的间隙处；螺杆13与活塞16、活塞头17的的轴孔配合和螺纹配合，用于驱动活塞16和活塞头17作往复运动；泵座14与汽缸18的大小大致相等，皮碗15套于活塞16上，其上翻沿151固定于泵座14与汽缸18的对接处；活塞运动时，通过小通孔166所形成的气道，使之与固定皮碗的侧壁154之间的细小间隙能够同外界进行大气平衡调节。
参照图3，当微电机11正转时，将通过传动机构12带动螺杆13转动，随后推动活塞16和活塞头17向左移动(正程运行)。在移动过程中，皮碗15的侧壁154反套入活塞头17，并封闭气道174，相当于单向阀II闭合，使汽缸18内的空间逐渐与外界隔绝；随着螺杆13的不断推进，活塞16和活塞头17继续左移，活塞头17对皮碗15的压力进一步加大，直至使皮碗15的封闭端152将活塞头17的气道173完全封闭，相当于单向阀I闭合；此时，随着活塞头17继续左移，汽缸18内的空间将逐渐加大，产生的负压也越来越大，实现了吸气的过程。参照图2，当微电机11反转时，通过传动机构12带动螺杆13反转，活塞16和活塞头17将改变运动方向，向右移动(回程运行)，此时皮碗15的封闭端152与活塞头17之间的紧贴开始松动而弹离，相当于单向阀I开启。而在此之前，外界气体已从活塞16的开口端到达通孔165和气道164，于是气体穿过活塞头17的凸部171与皮碗15中心孔153的间隙，进入气道173。随着螺杆13的不断推进，皮碗15正套于活塞16上，并逐渐脱离活塞头17，直至脱离对气道174的封闭，相当于单向阀II开启，此时，大气将源源不断向汽缸内补充气体，使汽缸内恢复常压，活塞头回到原来位置，实现了释气的过程。另外，由于活塞头在吸气和释气的极限位置改变运动方向之前可以各有一停留时间，使得活塞泵分别处于保持真空和恢复常压的状态，因此，所述活塞泵的工作周期为吸气-保持真空-释气-恢复常压等四个过程，以此可以产生间歇作用的负压。
参照图5，位移检测电路包括磁体19和霍尔元件22，磁体19嵌装在一连接件20上，通过连接件20固定在活塞泵的活塞16上，同时，于泵座上开有一槽道141，该槽道141可供连接件20和磁体19在其内滑动；霍尔元件22被焊接在一电路板21上，该电路板21固定于泵座的脊架142上，使若干霍尔元件22相对于移动磁体19的运动轨迹成一线排列。调整霍尔元件A、B、C、D、E、F之间的距离，使之与所设定的活塞位移相对应。这样，活塞在汽缸内的位置可以由磁体19的位置得知，从而可以将汽缸内的真空度由磁体位移来量化。6只霍尔元件的组合可以完成对8种移动磁体位置的检测，最终使得，在设定的运行周期下有8种活塞位移可供选择。其工作过程为若设定活塞位移为①，则当活塞携带移动磁体19从起始位置 向左移动，到达位置①时，移动磁体19被霍尔元件A、B同时检测到，并将检测到的磁信号转换为电信号输入单片机控制器，经处理后，指令微电机停止转动，此时活塞停止向左运动，稍逗留后改变方向，向右移动；同理，当活塞回到位置0时，移动磁体19被霍尔元件A单独检测到，活塞停止向右运动，稍逗留后进入下一个周期的运行。若设定活塞位移为②，则当活塞从起始位置0左移到位置②时，移动磁体19被霍尔元件B单独检测到，活塞停止向左运动，稍逗留后改变方向，向右移动；余不赘述。
参照图6，控制电路包括单片机微控制器HT46R47及其接口转换器4051；包括由开关K1、K2、K3、K4、K5及二极管1N4148组成的操作指令面板电路；由数码管和驱动模块74LS164组成的电子显示电路；由晶体管S8050、场效应管F7105、二极管1N4148、电容C组成的微电机驱动电路；由电阻分压器R和电容C、二极管1N4148组成的负载检测电路；由霍尔元件5308和移动磁体组成的移动磁体优化检测电路。
参照图7，单片机微控制器HT46R47依据操作指令面板电路、移动磁体优化检测电路、负载检测电路送来的信号进行综合处理，并将结果形成脉冲宽度调剂信号输出，通过微电机驱动电路控制微电机的运行。操作指令面板电路实现人机对话，可设定本实用新型的真空度和工作周期的大小；单片机微控制器HT46R47所输出的脉冲宽度调剂信号起到两种作用，一是使微电机驱动活塞泵按设定的位移和周期运行，二是实时调整脉冲电源的占空比，使微电机平稳运行，用以保障活塞泵的带负载能力。
由上述可以看到，通过设置活塞泵的活塞位移和工作周期，并由检测电路和控制电路对活塞头的位移、对活塞泵的工作周期、对负载的端电压进行检测和控制，以此改变活塞泵汽缸内的真空度及其变化周期，从而对产生的负压实行调节。
权利要求1.一种活塞式间歇作用的负压装置，由微电机通过传动机构驱动活塞运动，其特征是活塞与活塞头于中心轴线上形成有轴孔和所需的内螺纹，且与传动机构配合，在传动机构的驱动下，活塞与活塞头于泵座和汽缸内作往复运动，固定于活塞与活塞头对接处的皮碗对活塞头的气道进行封闭或开放。
2.根据权利要求1的负压装置，其特征在于，活塞头的气道为二道，分别沿零件主体的轴向和径向分布。
3.根据权利要求1或2的负压装置，其特征在于，活塞中心轴孔的一端形成内肩，活塞头中心轴孔突出于零件主体形成凸部，该凸部穿过皮碗中心孔插入活塞内肩而固定。
4.根据权利要求3的负压装置，其特征在于，活塞的对接端略呈现内凹，活塞头的对接端则呈现外凸，且活塞和活塞头在对接处夹装上皮碗后，存在细小空间。
5.根据权利要求1、2或4的负压装置，其特征在于，皮碗是一深桶状带上翻沿结构。
6.根据权利要求5的负压装置，其特征在于，泵座与汽缸对接，皮碗通过其上翻沿固定于泵座与汽缸的对接处。
7.根据权利要求6的负压装置，其特征在于，活塞在其径向也开有气道，且活塞与皮碗之间形成一大气平衡调节的细小间隙。
8.根据权利要求1、2或7的负压装置，其特征在于，还包括一个活塞位移优化检测电路，以及一个依据活塞位移优化检测电路提供的信号控制微电机工作的控制电路。
9.根据权利要求8的负压装置，其特征是，控制电路包括单片机微控制器及接口电路、操作指令面板电路、电子显示电路、微电机驱动电路和负载检测电路，其中，操作指令面板电路、位移优化检测电路、负载检测电路与单片机微控制器构成输入连接，微电机驱动电路则与单片机微控制器构成输出连接。
专利摘要本实用新型公开了一种活塞式间歇作用的负压装置，其特征是由微电机通过传动机构驱动活塞与活塞头于泵座和气缸内作往复运动，固定于活塞与活塞头对接处的皮碗对活塞头气道进行封闭或开放，使气缸内的气体实现负压或恢复常压，且无须设置气阀及其控制机构，结构更简单、功能更完善。另采用移动磁体与活塞结合，与霍尔元件构成活塞位移优化检测电路，加上单片机控制，成为真空度和工作周期可调控的负压源。
文档编号F04B37/14GK2866895SQ20052006535
公开日2007年2月7日 申请日期2005年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者陈俊波, 郑鸿升, 陈运阶 申请人:陈俊波