CN104781552B - 用于一个活塞室组合的软管 - Google Patents

Abstract

一种空气泵，用于为小的物体充气，例如自行车轮胎，包含一细长腔（80）和一活塞（73），活塞（73）在所述腔内的第一位置和第二位置间滑动，在第一和第二位置上，所述腔具有不同横截面积的截面，具有不同的圆周长度，并至少在第一位置和第二位置之间的中间位置上实质上具有连续的不同横截面积和圆周长度，在所述第二位置上的横截面积和圆周长度小于在所述第一位置上的横截面积和圆周长度。所述空气泵进一步包含一软管（118），软管（118）连接空气泵的出口阀，并通过一个阀连接充气的物体。软管包含一膨胀室（123），膨胀室（123）允许了软管内的容量变化。

Description

用于一个活塞室组合的软管

技术领域

一活塞室组合，包括一细长腔，由一内腔壁包围，并在所述腔内包含一活塞，用于相对于腔壁至少在第一位置和第二位置之间令人愉悦的移动。在第一和第二位置，所述腔具有不同横截面积的截面，具有不同的圆周长度，并至少在第一位置和第二位置之间的中间位置上实质上具有连续的不同横截面积和圆周长度，在所述第二位置上的横截面积和圆周长度小于在所述第一位置上的横截面积和圆周长度，所述腔包含一出口阀，出口阀连接一软管，所述软管另一端连接一阀门，阀门连接一待充气的物体。

背景技术

本发明是最佳抽气条件下的解决方案，用于任何种类的活塞室组合，尤其用于当腔壁的主要部分未平行于所述腔的中轴的情况。

一个膨胀室，通常用于例如高压自行车气筒，以便于在气泵的更大流速和充气轮胎的更小容量间保持某种平衡。所述膨胀室是一个腔，其内部通过一个阀门连接气泵室的出口。所述膨胀室的出口可以直接连接一软管，软管连接一待充气物体的阀门，比如轮胎。

然而，当一个低压的轮胎被充气时，已经存在了一个平衡，因为轮胎气门嘴打开的很早，这涉及需要完成一个泵冲程的时间。因而，膨胀室不是必需的，并且当使用一个通用的自行车气筒时，这种膨胀室可以被省略。

发明目的

本发明提供一种具有最佳功能的任何一个活塞和一个腔的组合，尤其是一种气泵。

发明内容

在第一种设计中，本发明涉及一活塞和一腔的组合，其特征在于：所述腔包含一排气阀，排气阀连接一软管，软管连接一待充气物体，物体包含一进气阀，所述阀门之间的所述软管容量的大小是可变的。

任何类型的用于气泵的腔可以与一个软管结合，包括细长的纵向腔，带有不同的横截面积，并在所述腔的第一和第二位置之间具有不同或相同的周长，其中在腔内的第一位置具有最大的横截面积，而第二纵向位置具有最小的横向截面。这已经在EP1179140B1中所公开。

软管的初始容量可以由生产时的圆柱体大小所定义(所述圆柱体的长度和横断截面内的横截面半径)，因而是非受压的。软管也可以生产成具有在第一和第二腔位置间不同的半径。

当然软管也可以包含上述两种阀中的一种。

在第二种设计中，本发明涉及一活塞和一腔的组合，其特征在于：所述软管可以通过膨胀改变它的体积。

当一个压力源，例如所述腔包括一个排气阀，连接所述软管的第一端，并且所述软管在另一端连接一个充气物体，所述排气阀关闭，当液体从所述排气阀进入时，所述软管的所述体积大小可以增加。根据加强类型，例如

1.根据围绕在软管腔处的线圈，软管可以

-当加强线圈的切线和软管中心线间的夹角(＝所谓的编织角)为54°44’时，不改变它的体积。

-当所述角度大于54°44’时，改变它的长度。

改变软管的长度(纵向方向)，可以是一个创新点，但是实际上由于它的奇怪的运行状况，这毫无吸引力。

2.至少软管的一部分可包含一个可充气的箱式活塞，它可以生产成圆柱形，并配备有一个加强物，加强物通常用在一个箱式活塞内，其形状朝着椭球形，或甚至球形的形状改变。因而，产生了一个横向的横断面积的半径的改变。这种活塞会在下面描述。

EP 1179140 B1显示了一个可充气的箱式活塞，而EP 1384004 B1显示了这种活塞应当具有一个未受应力的产品尺寸，其中它的位于一个细长腔的第二纵向位置的周长，应当具有同其中一个腔大约相等的周长，以便于避免活塞在从第一纵向位置向第二纵向位置移动时卡住。

当活塞从第二纵向位置向第一纵向位置移动时，它是膨胀的。EP 1384004 B1显示了对于如此一个期望的状况，一个加强物可以是一层，其中加强层以在一个无压力的生产模型中平行的互相放置，并且这些加强层连接两端部分，其中一端安装在活塞杆上，而另一端可以滑动活塞杆-橡胶直接在两端硬化。加强层是内层，而另一个比此加强层厚的层，正在保护所述加强层。这两层都在互相被硬化，并且在末端，在这两层之上还有另外的附加层。第二层的功能还包括有避免加强层从外部层中脱落，因而使腔壁无法密封的接触加强层--然而，一个令人愉快的接触是极好的。让第二层位于加强层的上部在实际中运行良好，并且它显示出了几乎膨胀330％的可能性，例如在一个气泵的腔中(请参考WO 2008/025391)，其中活塞杆上的最大应力是恒定的，从(第二纵向位置)至(第一纵向位置)。两个加强层的互相倚靠的顶部有一个非常小的互相重叠的角度，并且上述的“第二”层的顶部使容器更坚固，但是膨胀可能会远小于330％。

上述层的橡胶类型可以是不同的，但应当互相兼容，以便于互相硬化，而不会在正常工作条件下互相丢失。

据观察，当椭球形的容器活塞完全膨胀成球形时，容器裂开的几率是很高的—也就是为什么设计可被改变，以便于作为无压力生产模型的活塞的长度通过保持其它变量，例如腔设计不变—因而，不能达到球形，并且无法膨胀至330％，只有一个几乎成为球形的椭球—这使得活塞可靠，甚至在只有一层加强层的情况下依然可靠。

容器在一个未受应力生产状态下的形状也可以是容器壁未平行于中轴，但平行于腔壁，因为在第二纵轴位置的腔壁未平行于中轴。只是腔壁在所述无压力的生产状态时远离了容器壁。

一个可充气的球形活塞也可以用于临时的膨胀箱，并且如此一个活塞已经在EP1179140B1和EP 1384004B1中描述。

在第三种设计中，本发明涉及一活塞和一腔的组合，其特征在于：所述出口连接一软管，软管包含一止回阀。

软管可包含一插入的止回阀。这可以是一个在圆筒内的传统球形止回阀，止回阀安装在软管内—软管内壁的压力保持止回阀归于其位。也可以是一个软管膨胀一小段长度，以便于在压力打开时，软管内无压力的通道关闭。

在第四种设计中，本发明涉及一活塞和一腔的组合，其特征在于：所述可膨胀的膨胀室从某一所述软管内预设的压力膨胀，并通过减少压力率进行内爆。

软管的一部分的膨胀可以创建一个临时的膨胀箱。因为只有当气流流过腔体时它才会被创建，而最接近可充气物体的阀门依旧是关闭的。当所述软管从属于可充气物体的阀门中脱离，并且同空气直接接触时，所述软管内的内部压力可能会快速下降，并且据此，软管的膨胀壁可能内爆，再次导致一个圆柱形软管的形成。并且根据软管的弹性材料的硬度，加强层的数量，以及所述层间的角度，此临时膨胀箱可以首先在某一压力层达到时创建。这对于，比如一个通用自行车气筒的打气效率是十分重要的，通用自行车气筒可适合于低压(低压，高容量)和高压轮胎(高压，低容量)充气。

并且，一个具有膨胀箱的泵的冲程容量，例如，作为一个第二纵向位置的腔的部分，可以小于一个泵的冲程容量，此泵使用底部作为冲程容量的部分，而使用一个膨胀箱作为软管的部分。

为了优化打气速度，自行车打气筒的软管可以膨胀至某一压力，以便于在那儿创建一个膨胀箱。这意味着打气筒在低压时非常有效的打气，而软管并未创造一个膨胀箱—如此一个压力容器创建了比轮胎独自充气的容量更多的容量。大多数的打气用于低压轮胎。

在第五种设计中，本发明涉及一活塞和一腔的组合，其特征在于：所述可膨胀的膨胀箱或腔包含一个止动器，用于最大化所述软管壁的扩展。

软管的扩展可以受限于软管的加强物，并且此膨胀可以只在软管的部分中完成。此外，可以有一个止动器，例如，一根金属丝，配置于所述软管的通道内，所述丝线被所述活塞内壁硬化成两部分，其中横向截面的半径是最大的—当达到一个最大膨胀时，丝线可以成为一条直线。

除了用于泵之外，所述软管可额外用于制动器，减震器和发动机。

附图说明

本发明优选的实施例将会结合附图在如下进行说明，其中：

图1显示了一个圆锥形的细长腔的纵向截面，细长腔显示了一个作为连接所述腔的膨胀腔。

图1.1显示了图1的一个按比例放大细节。

图2显示了一个膨胀的箱式活塞，位于一个极限的第二腔位置，其中如图1显示的腔的内壁平行于中轴。

图3显示了一个细长腔，具有一泡沫活塞类型(按照图示绘制)，带有一螺纹接头出口，螺纹接头连接软管。

图3.1显示了图3的一个按比例放大细节。

图4显示了图3的腔，在腔和出口间具有额外的部分—一个充气活塞作为软管的一部分显示为膨胀室。

图4.1显示了图4的一个按比例放大细节。

图5显示了箱式活塞，位于腔内冲程的开始端和末端，其中施加在活塞杆上的应力是恒定的。

图6显示了生产的一个箱式活塞的纵视图和端点的截面图。

图6.1显示了图6的箱式活塞顶部的细节。

图6.2显示了图6的箱式活塞底部的细节。

具体实施方式

图1显示了一高级自行车地面打气筒的腔的底部，并着重显示了底部部分。一弹性薄片42，装配在内腔1的脚部41上。软管43，连接压力膨胀箱49的出口44—此出口没有止回阀。活塞45(按照图示绘制)包括一活塞杆46。活塞杆的底部配置了一止回阀47，止回阀47连接外部空气(48)，并朝着内腔1打开，以便于当活塞45从第二纵向位置移向第一纵向位置时，为内腔1充气。图中显示了一膨胀压力容器49，带有一腔室56，包括一入口止回阀50，当止回阀50打开时，内腔1通过出口44连接软管43。膨胀压力容器49的外壁1的截面带有一内壁52。膨胀压力容器49安装于所述容器49的顶部53和底部54之间。膨胀压力容器49的顶部57通过O型环55密封在内腔1的壁上，而顶部57和底部54分别通过气封螺纹58和59密封在膨胀压力容器49的壁52上。

这是一个用于极高压(如16巴)优选的实施例，并且适用于当活塞在第二纵向位置密封内腔具有困难的时候。此结构避免了从带有一凸状壁的纵向截面转移到带有一凹状壁的纵向截面的密封问题。

图1.1显示了图1的一个按比例放大细节。请参考图1的描述，以用于图1.1的描述。

图2显示了一高级地面打气筒的脚部70，以用于轮胎充气，其中图3的内腔已被使用。弹性薄片71保证了图3的圆锥形腔80归于其位。腔80的内壁81平行于腔80的中轴85—内壁81的外壁72的位置并未平行于腔80的中轴85。图中有可充气的活塞73，密闭的空间66，圆管65，入口止回阀75，出口止回阀76，软管77，测量空间78，79(位于软管内)，阀连接器67(未显示)。阀连接器67内的空间68也是测量空间的一部分(未显示)。

图3显示了腔100，比图1的内腔1的内腔压力大10巴。它的第二纵向位置末端具有一公共边界27。此腔的底部栓上了一底部101，底部101对应于图1的纵向横截面30。螺纹连接腔的两部分为管螺纹102，管螺纹102使气体可以相连。腔部分100的底部103为出口104，出口104中拴上了一软管螺纹接头105。腔部分100包含一活塞106，它被按照图示绘制。活塞106包含一中空的活塞杆107，活塞杆107包含一止回阀108，止回阀108在活塞和底部103之间打开空间109，并因而让空气从大气(48)中进入所述空间109。在软管螺纹接头105上是一个软管110，装配有一软管夹111。软管的另一端连接比如一阀连接器67。孔洞112位于软管110内。

图3.1显示了图3的一个按比例放大细节。请参考图3的描述，以用于图3.1的描述。

图4显示了一腔80。腔80上带有一可充气活塞73，活塞73已在图2中显示，并使直壁81绷紧，直壁81平行于中轴85。此处也有一结构，其中腔80被分为部分115和部分116。腔部分115的底部117有一出口104，其中拧上了一软管螺纹接头105。在软管螺纹接头105上有一软管118，装配有一软管夹119。软管118的另一端连接比如一阀连接器67。因为软管118的壁120的加强(未显示)，如果没有内压力，软管118不具有中空通道120—有内压力的话，会有一通道121。

进一步的，沿着软管往下至阀连接器67的侧边，有一膨胀室123，带有一壁124，壁124包含加强物125。所述加强物125包含例如超过一层的不可伸缩的加强条，加强条以一个非常小的角度互相重叠。如此导致了当膨胀室123内有一个高压力率时，它只会膨胀—这使得膨胀高效，否则膨胀室的体积也会膨胀，每次，例如一个轮胎被迫膨胀—这对于低压轮胎不是必需的(例如，最高至4.5巴)。金属丝126限制了膨胀容器活塞的膨胀(如同膨胀室)。也可以使用螺纹接头127和128(未显示)，用于连接所述活塞123至软管。

图4.1显示了图4的一个按比例放大细节。请参考图4的描述，以用于图4.1的描述。

图5显示了扩大的箱式活塞1400，它位于一腔1401内，腔1401具有一中轴1402，位于冲程的起点和终点。所述腔的类型是在活塞杆上施加的最大作用力大约甚至在整个冲程运动中，所述腔包含一内部凸形壁，靠近一第一纵向位置，所述壁未被纵向横截面分开，纵向横截面创建了一公共边界，在以下的两个公共边界间的一段距离定义了所述纵向截面的内壁高度，所述高度从第一纵向位置降低到第二纵向位置，横截面公共边界的横向长度由最大工作应力决定，最大工作应力至少选为一个恒量，用于靠近第二纵向位置的所述公共边界，所述腔可包含一内壁，内壁平行于所述腔的中轴，并位于第二纵轴位置。在第二纵轴位置的活塞的形状为在一个非压力生产模型中密封后“开始的”椭球1403，其中生产模型的形状大约为类似圆柱形(参考图3和图5)。靠近第一纵向位置的活塞的形状为一终极的椭球1404，椭球1404几乎是一圆球1405(虚线表示)。其间活塞1400具有椭球形。椭球在第一纵向位置替代圆球的细节等于圆球的细节。

图6显示了一个无压力生产的箱式活塞1400，压缩后活塞可具有椭球形或球形。在图的底部有不可移动的盖子1420，盖子1420有一压盖1421，用于O型环(未显示)，O型环收紧了活塞杆(未显示)。一凹处1422，或多或少是一个压盖，用于O型环(未显示)，O型环在一螺栓上(未显示)收紧了活塞1400的底部，螺栓通过孔洞1432锁定了活塞杆(未显示)的底部。图的顶部有可移动的盖子1423，盖子1423可在活塞杆上(未显示)移动。压盖1424，用于O型环(未显示)，使活塞在所述活塞1400的顶部收紧。盖子1420和盖子1423都分别有一凹处1425和1426，它们用于分别硬化在所述盖子1420和盖子1423上的容器活塞1400的弹性壁1427。在图中显示的所述弹性壁1427有两层：一加强层1428和一个作为加强层1428盖子的层1429。虚线显示了可能的第三层1430和1431，它们分别位于其它层1428和1429的顶端，它们只有在所述两层1428和1429分别在盖子1420和盖子1423上硬化后出现。中轴为1433。活塞1400的壁1427大约平行于中轴1433。加强层1440形成一平行的图案，平行于中轴1433。加强图案1441有两层。注意在加强层1440和1441之间的微小角度。

图6.1和图6.2分别显示了图6中的盖子1420和1423比例放大图。在外侧，磨光的过渡段1434和1435，分别从弹性壁1427至所述壁1427的部分，分别被硬化成所述盖子1420和1423的部分1425和1426。在弹性壁1427的内侧，就在所述弹性壁1427遇到所述盖子1420和1423的部分1425和1426之前，分别为一个磨光的过渡段1436和1437。当活塞通过充气压缩时，这些过渡段1436和1437提供了内壁的稳定过渡。

Claims (9)

1.一软管，用于一活塞-室组合，一端连接一待充气的物体，另一端连接一腔，

所述腔包括一细长腔，细长腔由一内腔壁包围，并在所述腔内包含一活塞，用于相对于所述内腔壁至少在第一纵向位置和第二纵向位置之间移动，

在第一和第二纵向位置上，所述腔具有不同横截面积的截面，具有不同的圆周长度，并至少在第一纵向位置和第二纵向位置之间的中间纵向位置上实质上具有连续的不同横截面积，在所述第二纵向位置上的横截面积小于在所述第一纵向位置上的横截面积，

在所述腔和所述软管间或所述腔内包含一出口阀，出口阀连接所述软管，所述软管另一端连接一阀门，阀门连接一待充气的物体，

其特征在于，

所述出口阀和所述阀门之间的所述软管的内部容量大小是可变的，这是在所述软管加压时，通过扩展所述软管的横向横截面的半径达到的。

2.如权利要求1所述的软管，其特征在于，所述活塞是密封性的移动。

3.如权利要求1或2所述的软管，其特征在于，当未加压时，所述软管的内部容量为零，当加压时，所述软管的内部容量大于零。

4.如权利要求1或2所述的软管，其特征在于，改变是从所述软管内某一预设的压力开始的。

5.如权利要求1或2所述的软管，其特征在于，所述半径的扩展在所述软管长度上的一部分上发生。

6.如权利要求5所述的软管，其特征在于，所述软管包含一可膨胀的容器，所述容器在加压时膨胀，在减压时内爆。

7.如权利要求6所述的软管，其特征在于，在加压时，所述容器的形状为椭球形，在减压时，所述容器的形状为圆筒形。

8.如权利要求7所述的软管，其特征在于，所述容器的内壁包含一加强层，所述加强层平行于所述软管的中轴。

9.如权利要求7所述的软管，还包括一种装置，用于限制膨胀，其特征在于，所述容器包含一止动器以限制它的膨胀。