[发明专利]弹性密闭空间自变形充气恒压装置

说明书

所属技术领域

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1：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缩气泵充气；

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，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*S1，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、大气泵给弹性体充气。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，P1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Pb1、Pb2、Pb3，单向阀的开启气压可调，其中Pb1、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时被压缩，当弹性体气压较小时，可产生较大行程的压缩。因为受力面积S1＜S2，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＝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＝P3，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P1＜P0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。