一种充放气装置

技术领域

本发明涉及充气设备技术领域，具体是涉及一种既可实现充气又可实现放气的充放气装置。

背景技术

便携充气式水上平台具有重量轻、多功能、易于拆装、易于收纳的特点，广泛应用于水上休闲娱乐、水上体育活动、码头工程、水上商业演出等项目。

上述便携充气式水上平台包括承载平台和与承载平台连接的用于提供浮力的气囊，在使用所述便携充气式水上平台时需要对气囊进行充气，在携带、收纳所述便携充气式水上平台时需要将气囊里的气体放出。

目前，为了对上述气囊进行充气和放气，往往需要配备不同的设备，比如说在承载平台上设置一个充气泵和一个真空抽气泵，通过充气泵来对气囊充气，通过真空抽气泵来对气囊放气，这样一来不仅存在操作不便的缺陷，还在无形中增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充放气装置，既能够实现对气囊充气又可以实现对气囊放气。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种充放气装置，包括充气泵和与所述充气泵连通的气路换向阀，所述气路换向阀内具有用于气囊充气的充气气路和用于气囊放气的放气气路，所述充气泵通过所述气路换向阀内充气气路和放气气路的气路切换实现充气或放气，所述充气泵包括：活塞缸，包括缸体、活塞、以及活塞杆，其中，所述活塞将缸体的内腔分隔成进气腔和出气腔两个腔室，所述活塞上具有连通所述进气腔和出气腔的气道；驱动组件，与所述活塞杆连接，用于驱动所述活塞作往复式移动；第一弹性密封部件，可张合的设置在所述活塞上，具有在所述活塞缸吸气时开启所述气道的外张状态和在所述活塞缸排气时封闭所述气道的闭合状态；以及第二弹性密封部件，设置在所述缸体的出气口处，具有在所述活塞缸吸气时封闭所述缸体出气口的封闭状态和在所述活塞缸排气时开启所述缸体出气口的开启状态。

进一步地，所述驱动组件包括第一驱动电机和设置在所述第一驱动电机电机轴上的平衡传动轮，其中，所述活塞杆的两端分别与活塞和平衡传动轮铰接相连，所述平衡传动轮为凸轮，所述活塞杆连接于该凸轮的背离其质心的一端。

进一步地，所述充气泵为双缸活塞泵，包括两个所述活塞缸，两个所述活塞缸中的活塞均由所述驱动组件驱动，其中，所述第一驱动电机为双出轴电机，所述平衡传动轮设有两个，分别设置在所述双出轴电机的两个电机轴上。

进一步地，所述气道由沿所述活塞周向分布的多个气孔组成，所述第一弹性密封部件为贴设在所述活塞前端面上的橡胶挡片，所述橡胶挡片的中心部固定于活塞上。

进一步地，所述缸体的出气口处设置有出气口接头，所述第二弹性密封部件设于所述出气口接头内，所述第二弹性密封部件包括密封塞头和用于所述密封塞头复位的弹簧。

进一步地，所述活塞的周侧设有槽沟，所述槽沟中嵌装有活塞环。

进一步地，所述气路换向阀包括：阀体；阀芯，可移动地设置在所述阀体内，具有连通所述充气气路、阻断所述放气气路的充气位置和连通所述放气气路、阻断所述充气气路的放气位置；以及驱动单元，设置在所述阀体内，用于驱动所述阀芯移动，包括与所述阀芯连接的推杆组件和与所述推杆组件连接的第二驱动电机，其中，所述阀芯通过所述第二驱动电机转向切换作往复式移动，以实现在充气位置和放气位置之间的位置切换。

进一步地，所述阀体上设有用来连通气囊通气嘴的第一接口、用来连通所述充气泵出气口的第二接口、与外界连通的进气口和排气口、以及用来与所述充气泵吸气口连通的通气口，其中，在气囊充气时气体依次经过所述进气口、通气口、充气泵泵腔、第二接口、第一接口，在气囊放气时气体依次经过所述第一接口、通气口、充气泵泵腔、第二接口、排气口。

进一步地，所述阀体内还设置有用于检测阀芯位置的光电感应装置。

进一步地，上述充放气装置还包括罩壳，所述气路换向阀和充气泵均安装于所述罩壳中。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的气路换向阀中具有充气气路和放气气路两条气路，所述气路换向阀配合充气泵使用通过切换这两条气路，既可以实现对气囊进行充气又能够实现对气囊进行放气，故而在便携充气式水上平台上只需配备这一套装置即可，无需再配备专门的放气设备，不仅能够降低成本，还具有操作方便、使用灵活的特点。

(2)本发明中的充气泵采用双缸活塞泵，具有高压力、大流量的优点，能够提高充放气效率，同时，在具备这样优势的前提下采用双缸结构能够最大程度的限制本装置的体积，具有结构紧凑的特点，从而不会影响到便携充气式水上平台的便携性能。

(3)本发明中通过平衡传动轮对活塞杆传递驱动力，所述平衡传动轮为凸轮构造，所述活塞杆连接于该凸轮的背离其质心的一端，这样一来在运动过程中所述平衡传动轮具有配重效果，能够在旋转时得到动态平衡，这降低了旋转时产生的离心力，从而能够减少因离心力而产生的振动。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明一实施例的充放气装置的外部结构示意图；

图2为根据本发明一实施例的充放气装置的内部结构示意图；

图3为根据本发明一实施例的充放气装置的结构爆炸图；

图4示出了本发明中活塞缸的内部结构；

图5示出了本发明中活塞的主体结构；

图6a为活塞缸开始吸气时的状态示意图；

图6b为活塞缸处于吸气过程中的状态示意图；

图6c为活塞缸吸气结束时的状态示意图；

图7a为活塞缸开始排气时的状态示意图；

图7b为活塞缸排气过程中的状态示意图；

图7c为活塞缸排气结束时的状态示意图；

图8为充气泵的出气口与气路换向阀的第二接口的连接装配图；

图9为本发明中气路换向阀的结构爆炸图；

图10示出了气路换向阀中阀体的主体结构；

图11为气路换向阀在用作气囊充气时的气路图；

图12为气路换向阀在用作气囊放气时的气路图；

图13为本充放气装置在对气囊充气时的气路图；以及

图14为本充放气装置在对气囊放气时的气路图。

附图标记说明

1、气路换向阀； 10、阀体；

11、第一接口； 12、第二接口；

13、进气口； 14、排气口；

15、通气口； 16、配件放置腔；

2、阀芯； 31、推杆组件；

311、推杆； 312、移动块；

313、导向部件； 32、第二驱动电机；

33、安装架； 4、中心轴；

5、光电感应装置； 6、充气泵；

61、活塞缸； 611、缸体；

612、活塞； 6121、气道；

6122、活塞环； 613、活塞杆；

62、驱动组件； 621、第一驱动电机；

622、平衡传动轮； 63、第一弹性密封部件；

64、第二弹性密封部件； 641、密封塞头；

642、弹簧； 7、出气口接头；

8、罩壳； 9、三通接头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至5以及图8至图14所示，本发明的充放气装置包括充气泵6、与所述充气泵6连通的气路换向阀1、以及罩壳8，其中，所述气路换向阀1和充气泵6均安装于所述罩壳8中，所述气路换向阀1内具有用于气囊充气的充气气路和用于气囊放气的放气气路，所述充气泵6通过所述气路换向阀1内充气气路和放气气路的气路切换实现对气囊充气或对气囊放气。

如图1至4所示，所述充气泵6为双缸活塞泵，包括两个活塞缸61和驱动组件62。

其中，各所述活塞缸61均包括缸体611、活塞612、以及活塞杆613，所述活塞612将缸体611的内腔分隔成进气腔和出气腔两个腔室，所述活塞612上具有连通所述进气腔和出气腔的气道6121，所述气道6121由沿所述活塞612周向均匀分布的多个气孔组成，所述两个活塞缸61中的活塞612均由所述驱动组件62驱动。

所述驱动组件62包括第一驱动电机621和用于平衡传动的平衡传动轮622，所述第一驱动电机621采用具有大扭力的无刷双出轴电机，所述平衡传动轮622设有两个，分别用顶丝固定在该无刷双出轴电机的两个电机轴上，所述两个平衡传动轮622分别对应连接一个所述活塞杆613，以带动所述活塞612作往复式移动。

具体地，所述活塞杆613的前后两端均通过过盈配合的装配方式安装有滚针轴承，通过塞打螺丝将所述活塞杆613的前端以铰接的方式连接在所述活塞612上，通过塞打螺丝将所述活塞杆613的后端与所述平衡传动轮622铰接相连，所述平衡传动轮622为凸轮构造，所述平衡传动轮622的质心与其回转中心不在一起，所述活塞杆613的后端连接于所述平衡传动轮622的背离其质心的一端。所述活塞杆613与平衡传动轮622的连接点、平衡传动轮622的回转中心、以及平衡传动轮622的质心位于一条直线上。

结合参照图2至图4、图13以及图14所示，所述两个平衡传动轮622的安装方向相反，以使得上述无刷双出轴电机驱动时所述两个活塞缸61一个在吸气一个在排气，从而能够不间断地对气囊进行充放气。

所述活塞612的前端面处设置有第一弹性密封部件63，所述第一弹性密封部件63可张合，以使得所述第一弹性密封部件63具有在所述活塞缸61吸气时开启所述气道6121的外张状态和在所述活塞缸61排气时封闭所述气道6121的闭合状态。

所述缸体611的出气口处设置有第二弹性密封部件64，所述第二弹性密封部件64具有在所述活塞缸61吸气时封闭所述缸体611出气口的封闭状态和在所述活塞缸61排气时开启所述缸体611出气口的开启状态。

进一步地，所述第一弹性密封部件63为贴设在所述活塞612前端面上的橡胶挡片，所述活塞612的前端面上具有置放柱，所述橡胶挡片套设在所述置放柱上，所述置放柱上还设置有用于抵压固定所述橡胶挡片中心部的挡环，所述挡环通过热压的方式与置放柱热合在一起，所述挡环热合后使得所述橡胶挡片的中心部被固定，但是所述橡胶挡片的外缘部分能够在气体压力的作用下实现外张和闭合，进而达到外张状态和闭合状态。

如图1至5以及图8至图14所示，所述缸体611的出气口处安装有出气口接头7，所述第二弹性密封部件64设于所述出气口接头7内，所述第二弹性密封部件64包括用于封闭所述缸体611出气口的密封塞头641和用于所述密封塞头641复位的弹簧642，其中，所述出气口接头7内具有弹簧放置孔，所述密封塞头641的横截面呈T型，所述T型密封塞头641套设在所述弹簧642中。所述活塞缸61吸气时密封塞头641在弹簧642的弹力作用下封闭缸体611出气口，所述活塞缸61排气时缸体611内的气体压力因大于弹簧642的弹力会顶开密封塞头641，从而开启了所述缸体611的出气口。

上述第一弹性密封部件63和第二弹性密封部件64结构简单、作用明显，可以保证充气泵6的正常使用。

本发明中的充气泵6采用双缸活塞泵，具有高压力、大流量的优点，能够提高充放气效率，同时，在具备这样优势的前提下采用双缸结构能够最大程度的限制本装置的体积，具有结构紧凑的特点，从而不会影响到便携充气式水上平台的便携性能。

本发明中通过平衡传动轮622对活塞杆613传递驱动力，所述平衡传动轮622为凸轮构造，所述活塞杆613连接于该凸轮的背离其质心的一端，这样一来在运动过程中所述平衡传动轮622具有配重效果，能够在旋转时得到动态平衡，这降低了旋转时产生的离心力，从而能够减少因离心力而产生的振动。

如图3至5所示，所述活塞612的周侧设有两条槽沟，所述槽沟中嵌装有活塞环6122，所述槽沟中还注有润滑油。所述活塞环6122与缸体内壁接触，能够调节润滑油，保证了润滑效果，并且避免了活塞612与缸体内壁直接接触，能够防止活塞敲缸，具有减少摩擦、降低噪声的作用。

如图3以及图9至图12所示，本发明中的所述气路换向阀1包括阀体10、可移动地设置在所述阀体10内的阀芯2、用于驱动所述阀芯2移动的驱动单元、以及用于检测所述阀芯2位置的光电感应装置5，其中，所述阀体10上设有配件放置腔16，所述驱动单元和光电感应装置5均设于所述配件放置腔16内。

其中，所述阀体10内具有用于气囊充气的充气气路和用于气囊放气的放气气路，所述阀芯2在所述驱动单元的驱动下具有连通所述充气气路、阻断所述放气气路的充气位置和连通所述放气气路、阻断所述充气气路的放气位置；所述驱动单元包括与所述阀芯2连接的推杆组件31和与所述推杆组件31连接的第二驱动电机32。

其中，所述第二驱动电机32的转向在进行正反向切换时所述阀芯2的移动方向会发生180°转变，通过切换所述第二驱动电机32的转向来使得所述阀芯2作往复式移动，从而实现阀芯2在充气位置和放气位置之间的位置切换。

上述第二驱动电机32的电机轴为螺纹轴。所述推杆组件31包括推杆311、与所述第二驱动电机32的螺纹轴螺纹连接的移动块312、以及用于所述移动块312作直线移动导向的导向部件313，其中，所述移动块312上具有用来放置所述推杆311的插孔，所述推杆311的前端通过螺纹连接的方式可拆卸地连接在所述阀芯2上，所述推杆311的后端插入所述移动块312上的插孔中。所述第二驱动电机32工作时，所述螺纹轴转动，所述移动块312在所述导向部件313的导向限位下沿着所述螺纹轴的轴向进行移动，所述移动块312带动所述推杆311移动，进而带动所述阀芯2移动。

上述推杆组件31具有结构简单、拆装方便的优点。

上述阀芯2整体呈哑铃状，两头粗、中间细，所述阀芯2的两头用于气路阻断，所述阀芯2的两头均设有密封圈，所述阀芯2的中部设有用来连接所述推杆311的螺纹孔。

上述第二驱动电机32采用型号为N20的微型减速电机，采用微型减速电机能够避免本换向阀体积过大和质量过重，并且该微型减速电机还具有扭力大、转速低的特点，从而既能够保证阀芯移动的平稳性又能够保证对阀芯的动力驱动。

结合参照图3和图9所示，所述驱动单元还包括安装架33，所述安装架33可通过螺钉连接至所述配件放置腔16内，所述第二驱动电机32安装在所述安装架33上。

如图9所示，所述导向部件313为两根导向杆。所述两根导向杆连接在所述安装架33上，并且贯穿所述移动块312以对所述移动块312进行直线移动导向。所述两根导向杆上下布置，能够防止移动块312转动，结构简单、拆装也方便。

所述光电感应装置5安装在所述安装架33上，所述光电感应装置5包括线路板和设于线路板上的光电开关，所述光电开关设有两个，两个光电开关分别用于检测阀芯2是否位于充气位置和放气位置。具体为所述移动块312上设有一个挡块，当所述阀芯2到达充气位置时所述移动块312上的挡块触发其中一个光电开关，当所述阀芯2到达放气位置时所述移动块312上的挡块触发另一个光电开关。通过设置所述光电感应装置5能够对所述阀芯2的移动实现精确的、自动化的控制。

为了进一步保证阀芯2移动的稳定性和顺畅性，所述阀体10内还设置有用于所述阀芯2移动导向的中心轴4，所述阀芯2为中空构造，所述阀芯2活动套设于所述中心轴4上。所述中心轴4的两端分别安装有用来固定中心轴4的中心轴左固定端盖和中心轴右固定端盖。

具体地，如图2以及图9至图14所示，所述阀体10上设有用来连通气囊通气嘴的第一接口11、用来连通所述充气泵6出气口的第二接口12、与外界大气连通的进气口13和排气口14、以及用来与所述充气泵6吸气口连通的通气口15。其中，在所述中心轴左固定端盖和中心轴右固定端盖上开设有通气孔，所述中心轴左固定端盖和中心轴右固定端盖上的通气孔分别形成上述排气口14和进气口13。

其中，如图11所示，所述阀芯2位于充气位置时，所述进气口13与通气口15连通、所述排气口14被封闭、所述第一接口11与通气口15被阻断、所述第二接口12与第一接口11连通；如图12所示，所述阀芯2位于放气位置时，所述进气口13被封闭、所述第二接口12与第一接口11被阻断、所述第一接口11与通气口15连通、所述第二接口12与排气口14连通。

其中，结合参照图2、图11以及图13所示，气囊在充气时的气路流向如下：

外界大气气体由所述进气口13进入阀体10内，接着由所述通气口15进入充气泵6的左右两个缸体内，经由充气泵6两个缸体的气体被压缩后合流进入所述第二接口12，之后再通过所述第一接口11进入气囊中。

结合参照图2、图12以及图14所示，气囊在放气时的气路流向如下：

气囊中的气体依次通过所述第一接口11和通气口15被抽入到充气泵6的两个缸体内，经由充气泵6两个缸体的气体被压缩后合流进入所述第二接口12，最后通过所述排气口14排入到大气中。

在一实施例中，如图8所示，所述第一接口11设置有两个，分别用来连接平台上左气囊和右气囊的通气嘴。

本发明中的气路换向阀通过改变第二驱动电机的转向来驱使阀芯作往复式移动，进而实现气路的切换，切换方式简便、结构简单、设计巧妙，且有利于实现自动化控制。

本发明中的所述罩壳8包括下底板、侧立板、以及上盖板，所述下底板与侧立板的连接处通过涂覆密封胶和设置高密度海绵来作密封处理，所述侧立板与上盖板的连接处也通过涂覆密封胶和设置高密度海绵来作密封处理。

所述气路换向阀1和充气泵6均安装在所述下底板上。

结合参照图1、图2以及图8所示，所述充气泵6中的两个出气口接头7通过一个三通接头9与所述气路换向阀1上的第二接口12连通，具体为所述三通接头9与两个出气口接头7以及第二接口12之间均用硅胶管连接在一起。

下面结合充气泵的吸气过程和排气过程来对所述充气泵作进一步的详细说明。

吸气过程：如图6a、图6b所示，所述第一驱动电机621工作旋转，通过平衡传动轮622和活塞杆613带动活塞612由图6a所示的前死点位置向后运动，此时活塞612前面缸体的内部空间由于体积变大会导致气压下降，此时缸体的出气口就会被上述密封塞头641封闭堵死(无法从出气口进气)，而活塞612后面的气体就会经过所述气道6121并顶开上述橡胶挡片的外缘部分进入到活塞612前面的缸体内，实现吸气，直到活塞612到达图6c所示的后死点位置，吸气结束。

排气过程：如图7a、图7b所示，吸气结束后所述第一驱动电机621继续旋转，通过平衡传动轮622和活塞杆613带动活塞612由图7a所示的后死点位置向前运动，此时活塞612前面缸体的内部空间由于体积变小而压缩气体使得气压上升，压缩后的气体向后会将橡胶挡片压紧闭合在活塞612的前端面上以封闭所述气道，当气压上升到一定压力时，缸体出气口处的密封塞头641就会被顶开，气体随之会流入到气路换向阀中，实现排气，直到活塞612到达图7c所示的前死点位置，排气结束。

如此往复，通过所述气路换向阀1的气路换向就能实现对气囊充气和放气。

本发明的气路换向阀1中具有充气气路和放气气路两条气路，所述气路换向阀1配合充气泵6使用通过切换这两条气路，既可以实现对气囊进行充气又能够实现对气囊进行放气，故而在便携充气式水上平台上只需配备这一套装置即可，无需再配备专门的放气设备，不仅能够降低成本，还具有操作方便、使用灵活的特点。

通过本装置可以将气囊中的气体抽干净，从而便于对上述便携充气式水上平台进行收纳，保证了便携充气式水上平台的便携性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。