一种低压大流量气泵

技术领域

本发明涉及气泵技术领域，尤其涉及一种低压大流量气泵。

背景技术

在大体积的充气垫，充气气囊产品中，大多数并不适合频繁的充放气，因为充气量大，充气过程缓慢，而提供足够流量的气泵，或者噪声较大，或者需要提供大功率而造成高昂的成本。实际上，这些气垫需要的压力非常低，只是需要的流量比较高，实际需要的功率也不大，因此很多场合，人们会使用手动的气泵去解决，充气速度的降低大幅度降低了气垫等产品的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压大流量气泵，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种低压大流量气泵，包括外壳、内筒和活塞，所述内筒为中空的柱状结构，所述内筒的一侧设有左封盖，另一侧设有右封盖，所述活塞套装在内筒的外侧，且位于所述左封盖与右封盖之间，所述外壳套装在所述内筒和活塞的外侧，将所述活塞的外表面以及所述左封盖与右封盖的外表面密封，所述内筒的内部一侧安装有驱动所述活塞在所述左封盖与右封盖之间来回往复运动的传动装置，所述活塞的内部开设有连接两侧端面的镂空气道，所述镂空气道的两端均安装有单向阀，所述内筒的内部另一侧安装有换气接口装置。

上述方案中，所述镂空气道至少设有两条且位于所述活塞的上部和下部，上部所述镂空气道靠近所述左封盖的一侧设有左排气管，上部所述镂空气道靠近所述右封盖的一侧设有右排气管，下部所述镂空气道靠近所述左封盖的一侧设有左吸气管，上部所述镂空气道靠近所述右封盖的一侧设有右吸气管，所述单向阀分别安装在所述左排气管、右排气管、左吸气管、右吸气管的内部。

上述方案中，所述活塞的内部开设有凹槽，所述凹槽内部卡装固定有滑板；所述内筒的内部安装有电机，所述电机的输出轴与传动装置传动连接；所述传动装置的输出端通过滑板驱动所述活塞在所述左封盖与右封盖之间来回往复运动。

上述方案中，所述传动装置包括蜗轮蜗杆机构、齿轮、主动轮和从动轮，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆与电机的输出轴传动连接，所述蜗轮蜗杆机构中的涡轮通过相连接的小齿轮与大齿轮啮合连接，所述齿轮的轴心处通过转轴与主动轮的轴心处固定连接，所述主动轮和从动轮安装在内筒的外侧，且位于所述凹槽的中心轴线上，所述主动轮通过传动带与从动轮传动连接，所述传动带的外侧设有圆柱，所述滑板的内部开设有竖直的滑槽，所述圆柱的本体位于所述滑槽内。

上述方案中，所述传动带为链条、同步齿形带中的任意一种，所述主动轮和从动轮配合所述传动带传动。

上述方案中，所述活塞采用轻质材料制作而成。

上述方案中，所述活塞采用一体式泡沫制作而成。

上述方案中，所述活塞的内侧和外侧分别设置有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈。

上述方案中，所述换气接口装置包括彼此相互隔离的进气口和出气口，所述进气口通过管道与上部所述镂空气道的换气管连接，所述出气口通过管道与下部所述镂空气道的换气管连接。

上述方案中，所述进气口和出气口的内部分别安装有单向阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过支架固定在内筒内的电机，通过涡轮蜗杆机构以及一对齿轮减速后，驱动左侧的主动轮，主动轮带动与其相配合的传动带循环运动，传动带上凸起的圆柱卡在驱动滑板的滑槽内，由此驱动固定连接的采用泡沫制造的活塞左右运动。本气泵属于往复式容积泵，采用往复双作用实现连续工作，来回都能实现抽气和压缩，即活塞既是空气压缩用的，也是进行高低压转换和空气流动的通道，因而能提供较大的流量，满足现在的气囊或者气垫的使用。

2、传动装置采用成品零件和活塞采用定制的发泡件能大幅降低成本，并降低密封要求；采用长尺寸的活塞并在活塞上形成镂空气道，结合换气接口装置，以最简单的方式实现抽气和压缩双作用；将电机和传动装置的安装位置设置在活塞的中心轴内部，改善长度长的活塞形成的空间利用率低的问题，通过传动带实现将小直径的圆周驱动转化为大行程往复运动，进一步提高空间利用率和降低运行时的噪声

附图说明

图1为本发明整体外部结构示意图；

图2为本发明沿中心轴线半剖结构示意图；

图3为本发明去掉外壳的结构示意图；

图4为图3沿中心轴线半剖结构示意图；

图5为本发明中活塞运动到右侧时的结构示意图；

图6为本发明中内筒内部的传动装置的部分结构示意图；

图7为本发明中内筒外部的传动装置的部分结构示意图；

图中标号：1-外壳；11-支撑座；12-固定盖；2-内筒；21-左封盖；22-右封盖；23-电机；24-传动装置；241-蜗轮蜗杆机构；242-大齿轮；243-主动轮；244-从动轮；245-传动带；246-圆柱；247-小齿轮；25-换气接口装置；251-进气口；252-出气口；26-控制板；3-活塞；31-左排气管；32-右排气管；33-左吸气管；34-右吸气管；35-单向阀；36-镂空气道；37-滑板；371-滑槽；38-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种低压大流量气泵，包括外壳1、内筒2和活塞3。内筒2为中空的圆柱状结构，内筒2的一侧设有左封盖21，另一侧设有右封盖22，活塞3套装在内筒2的外侧，且位于左封盖21与右封盖22之间。当本方案中气泵设置的使用状态为垂直放置时，外壳1的底部安装了支撑座11，顶部安装了与内部的右封盖22相固定的固定盖12。当本方案中气泵设置的使用状态为水平放置时，外壳1的两侧安装软脚垫来支撑整个气泵。

活塞3采用轻质材料制作而成，活塞3可以采用一体式泡沫制作而成，采用泡沫件作为活塞3，自重小，能够更好的配合其他部件工作。活塞3的主体可以采用薄壁件拼接而成，也可以一体成型，一体成型的轻质材料可以用发泡材料。一体成型的形状更规则，形成缝隙的两个零件的接触面具有更长的长度，从而减小高低压区域之间的泄漏。

外壳1套装在内筒2和活塞3的外侧，将活塞3的外表面以及左封盖21与右封盖22的外表面密封。活塞3的主体呈中空的柱体，中空部分也为柱形，中空的柱体套在内筒2的薄壁管上，外缘面在外部的外壳1薄壁管件内，无论与内部还是外部管件，均具有较小的间隙，活塞3往复运动时，与外部和内部的管件相互滑动，由于间隙较小，形成的高压区域与低压区域被较远且狭小的间隙隔离。

作为一种优选的方案，活塞3的内侧和外侧分别设置有密封槽，密封槽内安装有密封圈，活塞3与外壳1、内筒2之间的薄壁之间存在着密封圈，从而将高压区域与低压区域完全隔离，起到更好的密封作用。

请参阅图3至图5，活塞3的内部开设有凹槽38，凹槽38为长腰孔状结构，凹槽38内部卡装固定有滑板37，可以将凹槽38的中部上下两部分开槽，而后通过螺丝将滑板37卡装在上下槽孔中。凹槽38内可以布置传动用的链轮链条或者带轮皮带而不超过外侧的圆柱面，从而允许整个活塞3能够在外部的管道内往复运动。

内筒2的内部一侧安装有驱动活塞3在左封盖21与右封盖22之间来回往复运动的传动装置24，内筒2的内部安装有电机23，电机23的输出轴与传动装置24传动连接。传动装置24的输出端通过滑板37驱动活塞3在左封盖21与右封盖22之间来回往复运动。

请参阅图6和图7，传动装置24包括蜗轮蜗杆机构241、齿轮242、主动轮243和从动轮244。蜗轮蜗杆机构241中的蜗杆与电机23的输出轴传动连接，蜗轮蜗杆机构241中的涡轮通过相连接的小齿轮247与大齿轮242啮合连接，齿轮242的轴心处通过转轴与主动轮243的轴心处固定连接，主动轮243和从动轮244安装在内筒2的外侧，且位于凹槽38的中心轴线上，主动轮243通过传动带245与从动轮244传动连接，传动带245的外侧设有圆柱246，滑板37的内部开设有竖直的滑槽371，圆柱246的本体位于滑槽371内。

传动装置24设有两个，且位于内筒2的两侧，活塞3的内部两侧也存在有两个凹槽38，传动带245上装有圆柱246，在运动时，圆柱246卡在活塞两侧滑板37中间的滑槽371中，使得活塞3可以左右往复运动，但圆柱246不能在滑槽371内旋转，进而使得上下侧的气道做直线运动，能始终通过中心管道的开口，最终运动到换气接口装置25的换气位置。

在本传动装置24中，通过蜗轮蜗杆机构241驱动主动轮243和从动轮244运动，进而驱动传动带245运动，通过圆柱246结构将力传递到活塞3，最终驱动活塞3往复运动，整体结构具有较高的空间利用率。

作为一种优选的方案，传动带245为链条、同步齿形带中的任意一种，主动轮243和从动轮244配合传动带245传动。用链条或者同步皮带构成的传动带245驱动活塞3实现较低速度的往复运动，配合较大的截面和行程，满足低噪声、低压、大流量的空气压缩或者抽气。

请参阅图3至图5，活塞3的内部开设有连接两侧端面的镂空气道36，镂空气道36的两端均安装有单向阀35。具体的，镂空气道36至少设有两条且位于活塞3的上部和下部，上部镂空气道36靠近左封盖21的一侧设有左排气管31，上部镂空气道36靠近右封盖22的一侧设有右排气管32，下部镂空气道36靠近左封盖21的一侧设有左吸气管33，上部镂空气道36靠近右封盖22的一侧设有右吸气管34，单向阀35分别安装在左排气管31、右排气管32、左吸气管33、右吸气管34的内部。

活塞3上有多个气阀结构，每个端面都有至少两个作用方向相反的单向阀35，分别允许空气进入和排出，从而使得活塞3无论往哪个方向运动时，位于活塞3两端的空间中，一个在压缩，另一个在扩大。压缩的一侧，通过单向阀35和活塞3上下侧面的镂空气道36，并最后通过换气接口装置25，将气体压缩和排出。同时活塞3另一侧体积在扩大的空间，同样通过单向阀35、活塞3上下侧面的镂空气道36、换气接口装置25最终从外界吸入空气。

内筒2的内部另一侧安装有换气接口装置25，将气体压缩和排出。换气接口装置25包括彼此相互隔离的进气口251和出气口252，进气口251通过管道与上部镂空气道36的换气管连接，出气口252通过管道与下部镂空气道36的换气管连接。

作为一种优选的方案，进气口251和出气口252的内部分别安装有单向阀35，在泵不工作时切断与外部的连接，避免内部存在的泄漏导致外部负载的压力变化。。

本发明，通过支架固定在内筒2内的电机23，通过涡轮蜗杆机构241以及一对齿轮减速后，驱动左侧的主动轮243，主动轮243带动与其相配合的传动带245循环运动，传动带245上凸起的圆柱246卡在驱动滑板27的滑槽271内，由此驱动固定连接的采用泡沫制造的活塞3左右运动。

活塞3不运动时，依靠弹性或者外加的弹簧，上侧的排气管(左排气管31和右排气管32)和下侧的吸气管(左吸气管33和右吸气管34)是关闭的，高压区域与低压区域因为活塞3具有一定的弹性，与外壳1的内管道和内筒2的外管道间隙很小且距离比较长，泄漏缓慢。

请参阅图4，当活塞3往右运动时，右侧空间缩小，压力增加，增加到一定的程度，右侧排气管被打开，空气进入左排气管31的镂空气道36内，长圆形的气道始终覆盖内侧圆形管道上部的换气孔，因此压缩的空气通过换气孔和换气接口装置25，最终通过进气口251排出。

请参阅图5，当活塞3到达最右侧开始返回后，空间增加，气压降低，排气阀关闭，当压力进一步下降后，下侧的右吸气阀34打开，外部的空气通过出气口252，换气接口装置25上的孔道，进一步通过全称覆盖内管道上的换气孔进入下侧的镂空气道36，最终通过单向阀35进入活塞3右侧的空间，完成吸气。

活塞3向右运动时，右侧空间减小，但左侧空间在扩大，右侧的空气被压缩和送入进气口，而左侧的空间在扩大，通过相同的过程，从出气口252将空气吸入。当活塞3向左运动时，左侧的空间缩小，空气通过左侧的左排气管31送入到进气口251，而右侧的空间在扩大，通过出气口252将空气吸入，因此活塞3无论往哪个方向运动，都同时进行空气的压缩和抽取，因而提供连续的作用。

本气泵属于往复式容积泵，采用往复双作用实现连续工作，来回都能实现抽气和压缩，即活塞3既是空气压缩用的，也是进行高低压转换和空气流动的通道，因而能提供较大的流量；传动装置24采用成品零件和活塞3采用定制的发泡件能大幅降低成本，并降低密封要求；采用长尺寸的活塞3并在活塞3上形成镂空气道36，结合换气接口装置25，以最简单的方式实现抽气和压缩双作用；将电机23和传动装置24的安装位置设置在活塞3的中心轴内部，改善长度长的活塞3形成的空间利用率低的问题，通过传动带245实现将小直径的圆周驱动转化为大行程往复运动，进一步提高空间利用率和降低运行时的噪声。

当活塞3采用130mm的直径和600mm的长度条件下，在较低的噪声情况下，气泵能提供大于每分钟500L的流量和5KPa-20KPa的低压压力，即使在极限状况，也不至于破坏气囊或者气垫。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本发明的保护范围之内。