CN201599165U - 赛车打气筒 - Google Patents

Abstract

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。

Description

赛车打气筒

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。

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。

附图说明

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、O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P_额＝1.2MPa，假设行程10cm，推杆外径d₁＝0.79cm，内管内径d₂＝1cm，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P₀＝0.1MPa。

1.计算各压缩腔的最大容积：

V_A＝36.6cm³，即气筒的最大进气量；

V_B＝24.4cm³；

V_C＝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P₁×V₁＝P₂×V₂。

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P_A＝P_B，则有：

P_Amax＝P_Bmin＝P₀V_A/V_B＝0.1×36.6÷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P_B＝P_C，则有：

P_Amax＝P_Cmin＝P_BminV_B/V_C＝0.15×24.4÷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_c＝P_胎＝P_额，考虑额定气压是相对气压：

P_Cmax＝P_额+P₀＝1.2+0.1＝1.3MPa。

3.计算截面积：设S₁、S₂、S₃、S₄、S为对应直径d₁、d₂、d₃、d₄、d的面积，则：

S₁＝0.49cm²            S₂＝0.785cm²

S₃＝2.01cm²            S₄＝4.15cm²

S＝5.73cm²

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P_A＝P_B，P_C＝P_胎，则有：

F₀下＝P₀S；                     F₀上＝P₀(S-S₃)；

F_A＝P_A(S₄-S₁)；                 F_B1＝P_A(S₄-S₃)；

F_B2＝P_A(S₂-S₁)；                F_C＝P_CS₂；

气筒的推力：F_推＝F_A+F_C+F₀上-(F₀下+F_B1+F_B2)

代入并简化后，气筒的最大推力为：

F_推max＝P_Amax(S₃-S₂)+P_CmaxS₂-P₀S₃

＝0.15×(2.01-0.785)+1.3×0.785-0.1×2.01

＝10(kg)

参见图5，只考虑外管组件部的轴向受力，这时P_A＝P₀，P_B＝P_C。则有：

F₀下＝P₀S；                        F₀上＝P₀(S-S₃)；

F_A＝P₀(S₄-S₁)；                    F_B1＝P_B(S₄-S₃)；

F_B2＝P_B(S₂-S₁)；                   F_C＝P_BS₂；

气筒的拉力：F_拉＝F₀下+F_B1+F_B2-(F_A+F_C+F₀上)

代入并简化后，气筒的最大拉力为：

F_拉max＝(P_Bmax-P₀)(S₄-S₃-S₁)

      ＝(0.466-0.1)×(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10cm，这时截面积(S_普＝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max/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：

P_CminV_C＝P_CmaxS₂H

H＝P_CminV_C/(P_CmaxS₂)＝0.466×7.85÷(1.3×0.785)＝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。

Claims (6)

1.一种赛车打气筒，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)。

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