专利名称：赛车打气筒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种迷你打气筒，特别是一种手推式迷你打气筒。
背景技术：
目前市场上流通的自行车用迷你打气筒，有普通型、双节型、双向进气型、高低压 调节型和高压型，考虑气压与气量因素，通常迷你气筒的最大管子孔径为20至25mm。在 相同推力(12.6kg)的前提下，以上各种迷你打气筒的空气都只经过一次压缩，按理论计算 充气气压大致为0. 26-0. 4MPa(p = F/S)。双节型迷你打气筒比普通型迷你打气筒只是增 大了充气量。双向进气型迷你打气筒有特殊的活塞，可使气筒推或拉气筒都能打气。高低 压调节型迷你打气筒相当于两把不同管径的普通气筒的简单组合，低压档时二个压缩腔同 时工作；调至高压档时，只有小管(孔径20mm左右)的压缩腔工作，气量较小，可以达到 较高的气压，约0.4MPa。以上几类气筒，由于气筒将要打到底的瞬间空气输出不畅，打气 阻力会突然增加，出现空气“堵塞”现象，在额定推力下实际达到的最高气压只有理论值的 60-80%。高压型迷你打气筒设有储 气腔，输出空气流通有明显改善，输出气压较平稳，基本 上可以达到理论压力，即0.26-0. 4MPa。上述气筒，只能适用于普通自行车使用(车胎气压 约 0. 15MPa)。目前使用各类迷你打气筒优点是体积小、随车携带方便，缺点是对高等级的各类 自行车赛车其气压均达不到要求，按有关资料，公路赛车的车胎一般需保持0. 5-0. 7MPa气 压，场地赛车的车胎最好注入1-1. 2MPa气压，山地车的车胎一般需0. 7-0. 9MPa气压。即使 管径做小气压达到要求，气量过小也不能实用。目前国内外还没有较适宜于赛车使用的迷 你打气筒。为此，许多生产厂家及有识之士针对上述问题进行了研究和开发，但至今尚未的 较理想的产品面世。
发明内容为了克服现有迷你打气筒存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简 单紧凑、使用携带方便、气压高、能满足各类自行车赛车充气压力要求的赛车打气筒。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案，它包括外管、内管、推杆，外管套 设在内管上，内管套设在推杆上；所述外管的上端与内管动密封，外管的下端固定有端盖， 端盖上设有吸气单向阀；内管的上端设有进气单向阀，内管的下端固定有外活塞，外活塞上 设有下行时密封、上行时相通的外密封圈，内管的外活塞端设有内外相通的小孔；推杆的上 端固定有内活塞，内活塞上设有上行时密封、下行时相通的外密封圈，推杆的下端固定在端 盖上，外活塞与推杆动密封。本实用新型的进一步方案，所述外活塞下方的外管空间构成吸气腔，外活塞上方 的外管空间和内活塞下方的内管空间共同构成过渡腔，内活塞上方的内管空间构成进气腔。本实用新型的进一步方案，所述外管的上端设有与内管动密封的内密封圈。[0008]本实用新型的进一步方案，所述的外活塞上设有与推杆动密封的内密封圈。本实用新型的进一步方案，所述内管上端连接有充气嘴。本实用新型的进一步方案，所述的充气嘴上设有气压表。采用上述结构后，本实用新型有以下优点和效果一是打气筒内设置了两个活塞， 一次拉、推的打气动作完成空气的三次压缩，正常打气能输出1.2MPa左右的高压气体，特 别适用各类自行车赛车使用，也适用于普通车胎的充气。二是在同等进气量、打到相同额定 压力的前提下，打气的最大推力只有普通气筒的约1/3至1/4 ；反之，在相同的最大推力下， 赛车打气筒的充气压力可以达到普通气筒的3-4倍，具有省力、气压高、经济实用的特点。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型拉出时的结构示意图。图3为本实用新型推进时的结构示意图。图4为本实用新型推进时的受力分析示意图。图5为本实用新型拉出时的受力分析示意图。
具体实施方式
图1、图2和图3所示，为本实用新型赛车打气筒的具体实施方案，它包括外管6、 内管7、推杆8，外管6套设在内管7上，内管7套设在推杆8上；所述外管6的上端设有内 密封圈9并通过内密封圈9与内管7动密封，确保外管6和内管7之间密封，外管6的下端 固定有端盖1，端盖1上设有吸气单向阀2 ；内管7的上端设有进气单向阀12，内管7的下端 固定有外活塞3，外活塞3上设有下行时密封、上行时相通的外密封圈5，内管7的外活塞端 设有内外相通的小孔15 ；推杆8的上端固定有内活塞11，内活塞11上设有上行时密封、下 行时相通的外密封圈10，推杆8的下端固定在端盖1上，外活塞3上设有内密封圈4并通过 内密封圈4与推杆8动密封，确保推杆8与外活塞3之间密封。所述外活塞3下方的外管 6空间构成吸气腔A，外活塞3上方的外管6空间和内活塞11下方的内管7空间共同构成 过渡腔B，内活塞11上方的内管7空间构成进气腔C。内管7上端通过气管或直接与充气 嘴14连接，为了方便观察充气压力，充气嘴14上还可以安装气压表13。本实施例中吸气单 向阀2包括端盖1直孔及直孔下端的锥孔和进气道、橡胶球、推杆8上的气道及端面上的直 槽组成完整的单向阀，使推杆8与单向阀成为一体，可减少吸气单向阀2的封盖部件，节省 了加工、安装工序；当橡胶球与端盖1的锥孔密切接触时，单向阀关闭，当橡胶球与与推杆8 端面接触时，单向阀保持畅通，空气经端盖1的进气道、锥孔、直孔以及推杆8端面上的直槽 及气道与吸气腔A相通；当然，吸气单向阀2也可以有其它多种结构，如用锥形橡胶体、薄橡 胶片、0型圈、皮碗等。本实施例的进气单向阀12主要由橡胶球及小弹簧组成，当然也可以 用锥形橡胶体、薄橡胶片等代替构成单向阀。本实用新型的工作过程如下，当打气筒受拉时，吸气腔A吸进空气，过渡腔B压缩 空气并输入进气腔C中。具体是外管6被拉出时，外活塞3槽中的外密封圈5受过渡腔B 与吸气腔A之间压力差和摩擦力双重影响，紧贴外管6内壁和槽的下面形成密封状态，吸气 腔A形成负压，吸气单向阀2的橡胶球上移阀门打开，外部的空气进入吸气腔A。过渡腔B也因为大活塞3槽中的外密封圈5形成密封状态，过渡腔B在拉出时体积减小，腔内的空气受压缩，压力增大。与此同时，进气单向阀12受车胎气压的影响处于关闭状态，内活塞11 槽中的外密封圈10受过渡腔B与进气腔C之间压力差和摩擦力双重影响上移，外密封圈10 不密封，过渡腔B与进气腔C之间处于相通状态，过渡腔B中的空气就输入进气腔C内。当 外管向下拉到底时，吸气腔A、进气腔C达到最大，而过渡腔B则变得极小，过渡腔B的空气 几乎全部进入进气腔C，如图2所示。当打气筒到底后向上推进时，吸气腔A压缩空气并输入过渡腔B，进气腔C压缩空 气并输入车胎中。具体是外管6受力向上推进时，吸气腔A体积减小压缩空气，腔内气压 增大，促使吸气单向阀2的橡胶球下移与锥面密封，吸气单向阀2关闭，这时外活塞3槽中 的外密封圈5受吸气腔A与过渡腔B之间压力差和摩擦力双重影响上移，外密封圈5不密 封，吸气腔A与过渡腔B之间处于相通状态，吸气腔A压缩空气并输入过渡腔B中。与此 同时，进气腔C体积也减小压缩空气，内活塞11槽中的外密封圈10受进气腔C与过渡腔B 之间压力差和摩擦力的双重影响下移，外密封圈10紧贴内管7内壁和槽的下面形成密封状 态。进气腔C内的空气压力不断提高，当压力超过车胎内的气压时，进气单向阀12的橡胶 球上移开启，进气腔C内的高压空气对车胎进行充气，如图3所示。以上为车胎内的气压较 高时的打气过程。还有一种特殊情况，当车胎气压较低情况时，即使是气筒受拉时，只要进气腔C内 的高压空气比车胎内的气压高，进气单向阀12就会开启，进气腔C内的高压空气就会对车 胎进行充气。此时，外管推时时充气，外管拉出时也充气。下面结合理论数据进一步说明本实用新型的优点，参见图4和图5的受力分析示 意图。本实用新型的额定气压Ps= 1. 2MPa，假设行程10cm，推杆外径(I1 = 0. 79cm,内管 内径d2 = lcm,内管外径d3 = 1. 6cm，外管内径d4 = 2. 3cm，外管直径d = 2. 7cm,P0为外界 大气压，取P。= 0. IMPa01.计算各压缩腔的最大容积Va = 36. 6cm3,即气筒的最大进气量；Vb = 24. 4cm3 ；Vc = 7. 85cm3。2.计算各压缩腔的最大气压根据空气动力学，为方便计算，不考虑打气时温度微升的影响和其他细节，则有 P1XV1 = P2XV20第一次空气压缩即气筒受推，吸气腔A压缩空气输入过渡腔B时Pa = Pb,则有Paiiim = PBmin = P0VA/VB = 0· 1 X 36. 6 + 24. 4 = 0. 15MPa 第二次空气压缩即气筒受拉，过渡腔B压缩空气进入进气腔C时Pb = Pc,则有Paiiim = Pcmin = PBfflinVB/Vc = 0. 15X24. 4 + 7. 85 = 0. 466MPa第三次空气压缩即气筒受推，进气腔C压缩空气进入车胎时P。= Pte= P额，考虑额 定气压是相对气压Pcmax = P 额+P0 = 1. 2+0. 1 = 1. 3MPa。3.计算截面积设S。S2, S3、S4、S为对应直径屯、d2、d3、d4、d的面积，则[0036 [0037 [0038 [0039 [0040 [0041 [0042 [0043 [0044 [0045 [0046 [0047 [0048 [0049 [0050 [0051 [0052 [0053 [0054 [0055 [0056 [0057 [0058 [0059 10cm,
= 0. 49cm2S2 = 0. 785cm2
S3 = 2. 01cm2S4 = 4. 15cm2
2
S = 5. 73cm
4.计算最大推力与拉力
参见图4，只考虑外管组件部的轴向受力，这时？4 = PB，Pc = ，则有
F0 下=P0S;F0 上=P0(S-S3)；
Fa = P^VS^ ；FB1 = PA(S4-S3)；
FB2 = P^^-S^ ；Fc = PCS2 ；
气筒的推力F推=Fa+Fc+F0上_(F0下+FB1+FB2)
代入并简化后，气筒的最大推力为
F 推 max — Paiimx (S3_S2)+PcmaxS2_P(|S3 =0. 15X (2. 01-0. 785)+1. 3X0. 785-0. 1X2. 01 =10(kg)
参见图5，只考虑外管组件部的轴向受力，这时？4 = P0, PB = Pe。则有
F0 下=P0S;F0 上=P0(S-S3)；
Fa = P0(S4-S1) ；FB1 = PB(S4-S3)；
B2 — PB (S2~S1) ；Fc — PBS2 ；
气筒的拉力F拉=F0下+FB1+FB2-(FA+FC+F0上)
代入并简化后，气筒的最大拉力为
F 拉 max — (PBmax_P(i) (S4_S3_S1)
=(0. 466-0. 1) X (4. 15-2. 01-0. 49) =6 (kg)
5.普通打气筒的对比计算
对比普通打气筒，假设进气量相同，即普通打气筒管子内径为2. 16cm，行程为 这时截面积(S#= 3. 66cm2)和行程都相同，进气量也相同了。这时用相同的最大推力
来打气，能达到的最大气压值P 普 max = F 推隱/S 普=10 + 3. 66 = 0. 273 (MPa)远低于本实用新型的最高气压值，相差3. 66倍。6.气筒打到最大气压时空气“堵塞”现象探索本实用新型由于三个空气压缩腔间距离非常近，前二次压缩不会存在气“堵塞”现 象。设进气腔C压缩至H长时，进气腔C的气压将超过胎内气压并开始进气。则有PCfflinVG = PCfflaxS2HH = PCminVG/ (PCmaxS2) = 0. 466X7. 85+ (1. 3X0. 785) = 3. 58cm说明气筒打到还有3. 58cm行程时，进气腔C的空气已开始进入车胎，继续打气时 进气腔C的空气不断地进入车胎，腔内气压几乎不怎么升高了，不会出现空气“堵塞”现象。对比普通打气筒，要用10kg力打上1. 2MPa气压，管子内径只有1cm，理论进气行程 也只有0. 83cm,虽然进气量很小，也会出现空气“堵塞”现象。
权利要求一种赛车打气筒，包括外管(6)、内管(7)、推杆(8)，外管(6)套设在内管(7)上，内管(7)套设在推杆(8)上；其特征是所述外管(6)的上端与内管(7)动密封，外管(6)的下端固定有端盖(1)，端盖(1)上设有吸气单向阀(2)；内管(7)的上端设有进气单向阀(12)，内管(7)的下端固定有外活塞(3)，外活塞(3)上设有下行时密封、上行时相通的外密封圈(5)，内管(7)的外活塞端设有内外相通的小孔(15)；推杆(8)的上端固定有内活塞(11)，内活塞(11)上设有上行时密封、下行时相通的外密封圈(10)，推杆(8)的下端固定在端盖(1)上，外活塞(3)与推杆(8)动密封。
2.根据权利要求1所述的赛车打气筒，其特征是所述外活塞(3)下方的外管(6)空 间构成吸气腔( A)，外活塞(3)上方的外管(6)空间和内活塞(11)下方的内管(7)空间共 同构成过渡腔(B)，内活塞(11)上方的内管(7)空间构成进气腔(C)。
3.根据权利要求1或2所述的赛车打气筒，其特征是所述外管(6)的上端设有与内 管(7)动密封的内密封圈(9)。
4.根据权利要求3所述的赛车打气筒，其特征是所述的外活塞(3)上设有与推杆(9) 动密封的内密封圈(4)。
5.根据权利要求4所述的赛车打气筒，其特征是所述内管(7)上端连接有充气嘴 (14)。
6.根据权利要求5所述的赛车打气筒，其特征是所述的充气嘴(14)上设有气压表 (13)。
专利摘要本实用新型公开了一种赛车打气筒，包括外管(6)、内管(7)、推杆(8)，外管(6)套设在内管(7)上，内管(7)套设在推杆(8)上；所述外管(6)的上端与内管(7)动密封，外管(6)的下端固定有端盖(1)，端盖(1)上设有吸气单向阀(2)；内管(7)的上端设有进气单向阀(12)，内管(7)的下端固定有外活塞(3)，外活塞(3)上设有外密封圈(5)，内管(7)的外活塞端设有小孔(15)；推杆(8)的上端固定有内活塞(11)，内活塞(11)上设有外密封圈(10)，推杆(8)的下端固定在端盖(1)上，外活塞(3)与推杆(8)动密封。采用本结构后，具有结构紧凑、携带方便、打气轻便、气压高、能满足各类赛车充气要求等优点。
文档编号F04B33/00GK201599165SQ201020002959
公开日2010年10月6日 申请日期2010年1月16日 优先权日2010年1月16日
发明者胡校风, 陆天寿 申请人:胡校风