CN100342168C - 一种气密产品用的可调气嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气密产品用的可调气嘴，应用于各种气密产品的充气和泄压。它的阀体由出气阀体和充气阀体组成；充气阀体插在出气阀门口内一端用螺纹同滑动螺帽相配接；滑动螺帽通过侧向的三个凸榫分别同出气阀体空腔内壁的三条纵向的凹槽相配接；一压簧套在充气阀体外侧一端抵在出气阀体的出气阀门口外围区域，另一端抵在滑动螺帽上；压簧的倔强系数为κ＝1.32%N/mm；出厂设定压缩量为15mm；充气阀体配接滑动螺帽的螺距为1mm；安全跨越的温差预设为10℃；充气时环境温度t同充气阀体的旋转圈数n之间满足预定的关系。具有设定压力简单；保留了现有气嘴安装简便；设定压力后可安全跨越的温差大等优点。

Description

一种气密产品用的可调气嘴

所属技术领域

本发明涉及一种气密产品用的可调气嘴，应用于各种气密产品的充气和泄压。

背景技术

气密性产品如皮划艇、充气浮标、充气帐篷、彩弹球游戏障碍物等，均需要通过一个气嘴来充放气。或是充气成型将气体密闭其中，或是放掉气体方便折叠保存。这类气密产品充气压力一般高出大气压只有几个至数十个KPa。

现行气嘴由阀座和用螺纹配接在阀座通孔内的阀体以及两者之间的密封环组成。该阀座外侧带一平板圆环，平板圆环下表面同气密产品圆孔壁外侧四周用粘接剂粘合。

气密产品充气成型后暴露在空气中受阳光照射，其内部气体温度会不断上升。气温逐步下降时，气密产品内部气体的温度也随之降下。因此，在体积随温膨胀十分有限的情况下，气密产品内部温度的变化必然引起内部压力的变化。当压力足以推动体积越过膨胀的限度时，气密产品就会爆裂。

为了防止爆裂，现行气嘴带有自动泄压机构，只要内部压力超出一定范围，气嘴出气阀门口就打开，开始放出气体。此过程会一直持续到内部压力下降到允许范围之内而将出气阀门口关闭为止。这类气嘴的不足有：一是在充气时给气密产品限定的内部压力大小值不管是春夏秋冬还是阴雨云睛雪都是相同的。二是跨越气温温差性能低，当气密产品被迫从环境中迅速吸收热量而使内部压力急骤增大时，由于泄压气流流量很小，气密产品来不及泄压发生爆炸破裂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种根据充气时的天气温度设定压力、跨越气温温差性能高的气密产品用的可调气嘴。必要时，它还可供使用者根据当地气象台天气预报计算出的温差进行充气后的压力调整以便适时制止气密产品内部压力骤然升高带来的破裂。

本发明的目的可以这样达到：一种气密产品用的可调气嘴，它由阀座和用螺纹配接在阀座通孔内的阀体和两者之间的密封环组成，其特征是阀体由出气阀体和充气阀体组成；充气阀体插在出气阀门口内一端用螺纹同滑动螺帽相配接，此端带一充气阀门口及其充气阀门口盖，另一端用螺纹配一密封盖和一体地固定着出气阀门口盖及其相叠合的密封垫；滑动螺帽通过侧向的三个凸榫分别同出气阀体空腔内壁的三条纵向的凹槽相配接；一压簧套在充气阀体外侧一端抵在出气阀体的出气阀门口外围区域，另一端抵在滑动螺帽上；出气阀门口是一倒喇叭口，其大张口边缘一体地固定着环形表盘，盘上每隔45°开一指针槽；出气阀门口盖外侧四周一体地均分分布四只指针，各指针同相应的指针槽相匹配；密封垫借助压簧的作用力同倒喇叭口密闭结合。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、设定压力简单，只需旋转充气阀体；

2、保留了现有气嘴安装简便的优点；

3、根据天气温度设定压力后可安全跨越的温差大。

4、当气温温差大于每次设定后的跨越温差时，只须根据跨越后的温度用同样的方法再次设定即可。

附图说明

附图是本发明结构分解示意图

图中1是出气阀体，11是密封环，12是螺纹，13是凹槽，14是滑动螺帽，141是凸榫，142是出气通孔，15是压簧，16是倒喇叭口，17是指针槽，19是锁定孔，2是充气阀体，21是出气阀门口盖，23是密封盖，24是密封垫，25是充气阀门口，26是充气阀门口盖。

具体实施方式

本发明下面结合附图作进一步的说明。一种气密产品用的可调气嘴，它由阀座及其用螺纹(12)配接在阀座通孔内的阀体和两者之间的密封环(11)组成，阀体由出气阀体(1)和充气阀体(2)两部分组成。充气阀体(2)插在出气阀门口内，一端用螺纹同滑动螺帽(14)相配接，此端带一充气阀门口(25)及其充气阀门口盖(26)，另一端用螺纹配一密封盖(23)和一体地固定着的出气阀门口盖(21)及其相叠合的密封垫(24)；滑动螺帽(14)通过侧向的三个凸榫(141)分别同出气阀体(1)空腔内壁的三条纵向的凹槽(13)相配接；一压簧(15)套在充气阀体(2)外侧，一端抵在出气阀体(1)的出气阀门口外围区域，另一端抵在滑动螺帽(14)上；出气阀门口是一倒喇叭口(16)，其大张口边缘一体地固定着环形表盘，盘上每隔45°开一指针槽(17)；出气阀门口盖(21)外侧四周一体地均分分布四只指针，各指针同相应的指针槽(17)相匹配；密封垫(24)借助压簧的作用力同倒喇叭口密闭结合。

充气时将密封盖(23)打开，气流从充气阀体(2)内部经充气阀门口(25)掀开盖(26)后进入气模产品内部。由于气密产品内部的气体量不断增多，气模产品不断膨胀，当内部压力大于外部压力且足以抵抗压簧的作用力时，出气阀门口盖(21)被顶开，内部气体经出气通孔(142)及滑动螺帽(14)同出气阀体(1)内壁之间的空隙从出气阀门口倒喇叭口(16)逸出到外界。此过程直到内部压力同弹簧的产生的压力和大气压平衡为止。平衡时，出气阀门口倒喇叭口(16)由盖(21)及其密封垫(24)密闭。当然，未充气时，由于充气阀门口(25)被其盖(26)以及充气阀体端口被盖(23)紧闭，内部气体不可能逆着充气道逃到外界。

假定充气后的气模产品，其趋于环境温度变化的过程为等容准静态过程。对于一定材料制作的气模产品，存在一个极限压力p_m，内部压力p_λ超过此值即发生爆炸。充气时的天气温度为T_λ；内部压力p_λ用λ个p_m来表示。依照克拉伯龙方程，气模产品内部的压力应与温度成正比。其允许温升的最大差值为：

$T_m-T_{\mathrm{\λ}}=(\frac{1}{\mathrm{\λ}}-1)T_{\mathrm{\λ}}$

此式说明，允许温升的最大差值T_m-T_λ随着充气时天气温度T_λ的变化而变化。这里可以明显地看出现有气嘴的不足：每次充气不论何时，所充的内部压力由其自动泄压机构决定，有着相同的λ值。因而充气温度T_λ低时，充气后所能跨越的温差T_m-T_λ值也低。为了避免现有气嘴的不足，上式说明可以通过调整λ值来维持一定值的T_m-T_λ，使气嘴一年四季都具备统一的安全跨越值T_m-T_λ。

对于使用者，假定充气时的温度为T_λ，他依照当天天气预报得知的最大温差为ΔT。若ΔT≤T_m-T_λ，则可以保持气模产品不爆裂。但若ΔT≥T_m-T_λ，则会爆裂。此情形下为了防止爆裂就要调整适当的λ值，使之满足ΔT≤T_m-T_λ。λ值的调整通过调整压簧的伸缩量来实现。需要的λ满足下式：

$\mathrm{\ΔT}\≤(\frac{1}{\mathrm{\λ}}-1)T_{\mathrm{\λ}}$

亦即：

$\mathrm{\λ}\≤\frac{T_{\mathrm{\λ}}}{T_{\mathrm{\λ}}+\mathrm{\ΔT}}$

显然，允许用户向气模产品充入的压力p_λ最大值为 $p_{\mathrm{\λ}}|\max =\mathrm{\λ}{p}_m=\frac{T_{\mathrm{\λ}}{p}_m}{T_{\mathrm{\λ}}+\mathrm{\ΔT}}$

此式对应的弹簧压宿量X计算如下：

依照胡克定律弹簧此时产生弹力f与X成正比，比例系数为弹簧的倔强系数k。充完气时，气嘴出气阀门口盖(21)受力应当平衡，设定盖(21)的有效受力面积为S，于是：

$p_{\mathrm{\λ}}-p_a=\frac{k}{S}X$

$X=\frac{S}{k}(p_{\mathrm{\λ}}-p_a)=\frac{S}{k}(\frac{T_{\mathrm{\λ}}{p}_m}{T_{\mathrm{\λ}}+\mathrm{\ΔT}}-p_a)$

式中p_a为环境大气压。

如果弹簧的压缩量设定为X₀，可得出ΔT与T_λ之间的关系：

$\mathrm{\ΔT}=[\frac{p_{m}S}{k{X}_0+p_{a}S}-1]T_{\mathrm{\λ}}$

称 $[\frac{p_{m}S}{k{X}_0+p_{a}S}-1]=\mathrm{\α}$ 为安全系数。于是ΔT＝αT_λ。从安全系数α可知，它由气模产品的极限压力p_m、环境大气压p_a、气嘴出气阀门口盖(21)的有效受力面积S和弹簧压缩状态下产生的力kX₀共同来决定。

令ΔT＝10℃，表示我们需要气密产品设定压力后安全跨越的温差。我们希望气密产品根据充气时的温度T_λ设定压力后环境温度继续上升10℃以内能够保证不爆裂。根据我们日常经验，充气时一年四季最低气温t可以从-7℃～48℃.T_λ＝273+t，其α值随t的变化关系必然满足如下列表：

t℃	-7	-2	3	8	13	18	23	28	33	38	43	48
													α％	3.76	3.69	3.62	3.56	3.50	3.44	3.38	3.32	3.27	3.22	3.17	3.12

出气阀门口盖(21)有效受力面积S显然可近似为侧喇叭口小张口的圆孔面积，其喉径在实际中取为20.5mm；爆裂发生在气模产品使用中磨损到一定程度，为了尽量延长气模产品的使用寿命，可将极限压力p_m控制在(1+β％)p_a；p_a是大气压力101.3Kpa。注意到α值远比1小，可求得

                             kX₀＝[β％-α]p_aS

上式β％-α应＞0，因为β％-α≤0表示压簧(15)不施力于出气阀门口盖(21)或者所施力的方向同装置中的方向相反。因此必须，β％＞α。令β为4，则相应于上表中各α值的kX₀列表如下：

t℃	-7	-2	3	8	13	18	23	28	33	38	43	48
													α％	3.76	3.69	3.62	3.56	3.50	3.44	3.38	3.32	3.27	3.22	3.17	3.12
kX0％N	8.16	10.54	12.92	14.95	17.00	19.04	21.8	23.12	24.82	26.52	28.22	29.92

取kX₀的算术平均， $\stackrel{\‾}{{\mathrm{kX}}_0}=19.75\%.$ 注意到此值接近于18～23℃时的值，由上面的关系可求得α％＝3.42，t＝19.4℃。如果常态时的压簧，气嘴出厂时压缩量X₀设定为15mm，则可求得k＝1.32％N/mm。设定充气阀体(2)在滑动螺帽(14)中旋转一周前进或后退1个毫米(螺距)，规定前进为“+”，后退为“-”。按k＝1.32％N/mm计算出上表中相应的X₀及其与15mm的差值n(取整数)，列表如下：

t℃	-7	-2	3	8	13	18	23	28	33	38	43	48
													kX0％	8.16	10.54	12.92	14.95	17.00	19.04	21.8	23.12	24.82	26.52	28.22	29.92
X0	6.18	7.98	9.78	11.33	12.88	14.42	16.52	17.52	18.80	20.09	21.38	22.67
													n	-9	-7	-5	-4	-2	-1	2	3	4	5	6	8

表中n实际上也代表了压簧从出厂X₀＝5mm位置开始调整到相应位置所需转动充气阀体(2)的圈数。正值表示前进，进一步增大弹簧的压缩量；负值表示后退，减少弹簧的压缩量。以下列举几个如何使用的例子：

例1、充气时的气温为-2℃，当天天气最高温度为7℃。此时，最大温差只有9℃。对照上表可知，将充气阀体(2)倒转7圈即可使气密产品具有10℃的安全跨越温差，能够满足环境9℃温差的变化。

例2、充气时的气温为23℃，当天天气最高温度为33℃。此时，最大温差正好10℃。对照上表可知，将充气阀体(2)正转2圈即可使气密产品具有10℃的安全跨越温差，能够满足环境10℃温差的变化。

例3、充气时的气温为30℃，当天天气最高温度为39℃。此时，最大温差9℃。对照上表可知，表中没有相应的温度，可取28℃、33℃两温度相应圈数之间的值3.5圈。就是说，将充气阀体(2)正转3圈或4圈即可使气密产品具有10℃的安全跨越温差，能够满足环境9℃温差的变化。

例4、充气时的气温为13℃，当天天气最高温度为33℃。此时，最大温差20℃。对照上表可知，将充气阀体(2)倒转2圈只能使气密产品往后平安经历温升10℃的变化至23℃。如果不做相应的压力调整，往后环境温度23℃～33℃的变化将使气密产品爆裂。为了防止爆裂，就有必要做适当的调整。如何调整呢？只须观察环境温度，在环境温度变化到23℃时，根据上述表格按充气温度23℃再次调整圈数即可。此时，将充气阀体(2)正转2-(-2)＝4圈。应注意到，气温较低时所充入气密产品内部的空气密度较大。当再次调整时，意味着内部有少量气体会从出气阀门口流出来，所以再次调整相当于人工及时泄压，达到防止爆裂的目的。

有时为了锁定调好的指针，可以将指针压入指针槽(17)旁边的锁孔(19)内。此时充阀体(2)将不能随意转动。

Claims (2)

1、一种气密产品用的可调气嘴，它由阀座和用螺纹配接在阀座通孔内的阀体和两者之间的密封环(11)组成，其特征是阀体由出气阀体(1)和充气阀体(2)组成；充气阀体(2)插在出气阀门口内，一端用螺纹同滑动螺帽(14)相配接，此端带一充气阀门口(25)及其充气阀门口盖(26)，另一端用螺纹配一密封盖(23)和一体地固定着的出气阀门口盖(21)及其相叠合的密封垫(24)；滑动螺帽(14)通过侧向的三个凸榫(141)分别同出气阀体(1)空腔内壁的三条纵向的凹槽(13)相配接；一压簧(15)套在充气阀体(2)外侧，一端抵在出气阀体(1)的出气阀门口外围区域，另一端抵在滑动螺帽(14)上；出气阀门口是一倒喇叭口(16)，其大张口边缘一体地固定着环形表盘，盘上每隔45°开一指针槽(17)；出气阀门口盖(21)外侧四周一体地均分分布四只指针，各指针同相应的指针槽(17)相匹配；密封垫(24)借助压簧(15)的作用力同倒喇叭口(16)密闭结合；压簧(15)的倔强系数为k＝1.32％N/mm；出厂设定压缩量为15mm；充气阀体(2)配接滑动螺帽(14)的螺距为1mm；安全跨越的温差预设为10℃；充气时环境温度t同充气阀体(2)的旋转圈数n之间满足下表关系：   t℃   -7     -2    3   8     13   18   23   28   33   38   43   48   n   -9     -7    -5   -4     -2   -1   2   3   4   5   6   8 。

2、根据权利要求1所述的一种气密产品用的可调气嘴，其特征是在指针槽(17)旁设定锁定孔(19)。

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