专利名称：弹性密闭空间自变形充气恒压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密闭空间弹性体内安装的通过反复恒定压力造成的变形来 给弹性空间充气并实现恒压的装置。 '
背景技术：
目前，公知的密闭空间弹性体包括轮胎、球类、游泳圈等，其常见充气 有几种方式1、打气筒；2、电动气泵；3、 口吹。关于通过内置装置自动实现 充气并恒压的技术，检索发现，已有不少在先技术公开，具体请见以下对比
对比文件l:专利号为89211618.8的中国专利文献中公开了一种设计方案，
其特点有1、所述的充气装置放于车胎内；2、由一个所述的泵冒体和一个气 泵组成；3、采用一级气泵结构；4、通过车胎自变形压缩气泵充气；
对比文件2:专利号为90104185. 8的中国专利文献中公开了一种设计方案，
其特点有1、所述的充气装置放于车胎内；2、由一个所述的连杆和一个气泵 组成；3、采用一级气泵结构；4、通过车胎自变形撞击连杆压縮气泵充气；
以上专利所描述的技术有三个共同点就是1、置于车胎内部；2、采用一 级气泵结构；3、通过车胎自变形实现充气。但是经过研究发现，在实际工作过 程中，以上所述的技术由于气泵变形有限而不能产生轮胎额定的高气压，对比 文件2所述的技术还存在金属连杆结构并在工作过程中猛烈撞击，对其本身和车
胎极易造成损坏。
在检索的很多类似专利中，经研究发现有一个共同点其中采用一级气泵 的设计实际上只能充入微量气体。因为一级气泵吸入的是标准气压，当车胎变形小时，气泵产生的形变压缩也很小，气泵内的气压远小于车胎气压，因此不 能继续充气。并不能达到车胎额定气压。另外较多应用的是连杆活塞式，通过 撞击来充气，多会损坏轮胎和充气设备本身。
发明内容
为了克服现有技术结构复杂、加工成本高、安装繁琐以及原理缺陷等弊病， 本发明提供一种能产生高压气体、结构非常简单、成本低廉、易于实现、不易 磨损并且能与被充气结构加工成一体的通过自变形来自动充气并恒压的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明由串联的大小两个气 泵构成，小气泵受压面积小于大气泵受压面积，在实际工作过程中两个气泵或 同时或交替工作，以实现往弹性体内充入高压气体并恒压终止充气。
本发明采用如下特殊的结构，实现了高压充气并恒压的功能
1、 小气泵是内部空间极其紧凑的耐压结构，当被压縮到极限时，内部容积 接近0，以实现产生高压缩比的气体需求，这也是本发明的关键部分之一。根据 压强公式P=F/S，小气泵的受力面积S1按照小于F/P来设计，F为所受最大压 力，P为弹性体额定气压，这样只要压力F》P然1，则能满足弹性体的额定气压 要求，而在实际应用中，F远远大于P—S1，例如在车胎中的应用。
2、 采用双气泵串联结构，大气泵能实现储存高压气体、给弹性体充气和控 制小气泵充、停的功能。调节大气泵的单向阀(6)即能调节充气停止气压。
为便于理解，可以近似把工作过程看做小气泵给大气泵充气、大气泵给
弹性体充，。充气到一定时刻，大气泵胀满，小气泵不能展开，大气泵在压力 下继续给弹性体充气，随即小气泵展开继续给大气泵充气，直到大气泵在压力 下产生的气压不足以打开单向阀，不再给弹性体充气。大气泵处于胀满状态，小气泵再也不能展开，停止充气。
下面参照附图2解释其结构和工作原理-
首先定义工作参数①P0为大气压，Pl为小气泵的气压，P2为大气泵的气
压，P3为弹性体的气压;②单向阀(4)(5)(6)的开启气压分别为Pbl、 Pb2、 Pb3， 单向阀的开启气压可调，其中Pbl、 Pb2开启气压极小，计算中可以忽略；③受 力面(7)的面积为S1，受力面(8)的面积为S2，反复施加恒力F。
假定开始工作于弹性体的自然膨胀状态下，P1=P0, P2=P1， P3=P2，以下为 工作原理
1、 当弹性体受到恒力F时被压縮，当弹性体气压较小时，可产生较大行程的 压縮。因为受力面积SKS2，则P1〉P2，小气泵给大气泵充气，当P2〉P3+Pb3 时，大气泵给弹性体充气。充气达到平衡时，P3+Pb3二P2， P2=P1， P3〉P0， 单向阀(4) (5) (6)关闭。
2、' 当恒力F撤销时，则弹性体恢复形状，此时由于大气泵的气体被压入弹性
体，因此在P3的气压包围下，大气泵恢复少量形变使得P2讦3，并保持被 压缩状态；由于小气泵的气体被压入大气泵，在P3的压力下小气泵将被 展开，当PKP0时，单向阀4打开，小气泵吸入空气。达到平衡时，P1=P0。 P2〉P1， P3=P2，单向阀4、 5、 6关闭状态。
3、 循环l、 2过程。直到大气泵膨胀，小气泵被压缩到极限，此时恒力F通 过小气泵的硬质泵体作用于大气泵的受力面8，大气泵被压縮，继续给弹 性体充气。失去受力后，大气泵由于排出空气而变小，小气泵再次得到一 定程度恢复。
4、 循环1、 2、 3过程。随着P3的气压升高，压力F只能令弹性体产生轻微 形变，此时小气泵的气体被完全压入大气泵，大气泵膨胀到极限，轻微形变直接作用于大气泵，若此时的压强P2《P3+Pb3时，就不能再给弹性体 充气。当压力撤销时，弹性体、大气泵同时恢复形变，小气泵不再打开。 此时P3达到额定压强。在恒力F的反复作用下，由于小气泵不能展开， 已经不能再实现充气的过程，从而达到恒压的目的。
5、 充气过程结束时，弹性体在压力F下继续产生轻微形变，但是不再继续充 气，这种允许的形变范围可以通过调节单向阀(6)的开启气压来设定。单 向阀(6)的开启气压等于在允许的轻微形变范围内P2增加的最大压强。
6、 当由于慢性漏气或轻微漏气等原因弹性体内气压P3〈P2-Pb3时，大气泵再 次给弹性体充气，压力撤消后，弹性体恢复形变，大气泵已被压縮，小气 泵张开吸气，再次进入l、 2、 3、 4过程循环，直到充到额定压强后停止。
7、 压力F的大小和弹性体内充气气压大小成近似的线性关系，正好符合轮胎 等的实际应用需求，随着载重的增加，轮胎气压相应自动提高，可以让轮 胎在一个最适合的气压下工作。
本发明不受上述实施例的限定，在本发明的技术范围内可以进行各种变形， 例如采用不同结构、形状和材质的气泵或其他元件或者稍作形式上的改变而制 作的其他产品，都应属于本发明的保护范围。
本发明的有益效果是1、结构非常简单，成本低廉，容易实现。2、实现 完全自动控制的充气过程。3、在恒定压力反复作用下能始终保持恒定的的气压。 4、随压力增加而自动增加气压并保持新的气压。5、可以和实际应用结合为一 个整体，作为一个部件一同生产，进一步降低成本。6、没有易磨损件。7、可 以直接用传统方法充气。
下面结合附图对本发明进一步说明。 图l是本发明的截面结构图。
图2是本发明工作原理图。
在图l中l.密闭弹性体；2.小气泵；3.大气泵；4.单向阀1; 5.单向阀2;
6.单向阀3; 7.硬质受力面；8.硬质受力面。 在图2中P0.大气压；Pl.小气泵气压；P2.大气泵气压；P3.弹性体气压。
具体实施例方式
下面参照附图来说明本发明的一个实施例
在图1中，小气泵为内部空间极其紧凑的耐压结构，可采用改进的螺纹管气 泵或活塞式气泵，小气泵顶端硬质受力面安装于弹性体内部上侧，并通过单向 阀l与大气相通。小气泵底面与大气泵顶端硬质受力面连接，中间有单向阀(5)
连通两个气泵。大气泵可采用螺纹管气泵，大气泵通过单向阀(6)与弹性体连通， 单向阀(6)可以安装于大气泵侧面或底面，大气泵底面安装于弹性体内部下侧。 单向阀(4)(5)为低开启气压阀，单向阀(6)为可调开启气压阀。根据实验来确定 单向阀(6)的开启气压设置参数，以实现充入的气体能满足额定气压的要求。
权利要求
1.一种弹性密闭空间自变形充气恒压装置，由串联的大小两个气泵和弹性体构成，其特征在于双气泵结构置于弹性体内部，双气泵是串联结构，小气泵顶面进气端通过单向阀与大气相连，小气泵底面出气端与大气泵顶面进气端连接，中间有单向阀连通，大气泵底面出气端通过单向阀与弹性体内空间相连，小气泵进气端和大气泵出气端分别安装于弹性体内壁两侧，弹性体在反复受压形变时通过内置双气泵的压缩来充气，弹性体在所受一定压力下充气，充气终了气压保持恒定并由大气泵输出单向阀的调节来设定最终充气气压，小气泵的受压面积小于大气泵的受压面积，两个气泵或同时或交替工作，以实现往弹性体内充入高压气体并恒压终止充气的功能。
2. 如权利要求l所述的弹性密闭空间自变形充气恒压装置，其特征在于所 述的小气泵是内部空间极其紧凑的耐压结构，当被压缩到极限时，内部容积 接近0，以实现产生高压缩比的气体需求，所述的大气泵能实现储存高压气 体、给弹性体充气和控制小气泵充、停的功能，小气泵、大气泵的顶端为硬 质材料，所述的双气泵可以采用多种结构、形状和材质的单气泵串联组合。
3. 如权利要求l所述的弹性密闭空间自变形充气恒压装置，其特征在于通 过调节所述的大气泵输出单向阀的开启气压能设定最终充气气压，所述的单 向阀可以采用多种结构、形状和材质的单向阀。
全文摘要
一种密闭空间弹性体内安装的通过反复恒定压力造成的变形来给弹性空间充气并实现恒压的装置。由串联的大小两个气泵构成，小气泵受压面积小于大气泵受压面积，在实际工作过程中两个气泵或同时或交替工作，以实现往弹性体内充入高压气体并恒压终止充气。调节大气泵输出端单向阀的开启气压可以调整最终充气气压。
文档编号F04B45/06GK101644250SQ20091018978
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者王晓光 申请人:王晓光