分水阀以及包括该分水阀的坐便器的制作方法

本发明涉及一种分水阀以及包括该分水阀的坐便器。

背景技术：

分水阀是输送水管路中重要的组成元件之一，在卫浴产品中有广泛应用。在实际应用中，分水阀通常具有多个输送水支路，各输送水支路需要不同水压、不同流量的供水以满足用户的不同需求，故分水阀通常在出水阀体上设计有多个出水口，且不同的出水口之间相互隔离密封，形成不同的挡位，通过选用不同的出水口而实现挡位切换。但这种切换通常伴随着流体流量的迅速变化，流体瞬时冲击出水阀体从而产生较大的噪音，同时排出流体也会产生湍流，降低了用户体验的舒适度。

此外，传动轴在工作时相对进水阀体阀腔内壁进行旋转运动，在阀腔内充满了高压流体，而电机工作时需要保持干燥的环境，故进水阀体的阀腔的密封，尤其是传动轴的密封显得十分重要。市面上的分水阀产品常用套设在传动轴上的密封圈来进行密封，但目前存在的密封圈结构具有诸多问题，例如摩擦损耗大从而密封效果差，或虽然具有很好的密封效果，但其旋转摩擦扭矩较大，要求更大的驱动电机扭矩，使驱动电机型号规格偏大等。

技术实现要素：

本发明针对上文提到的问题和需求，提出一种新型的分水阀，其由于采取了如下技术方案而能够解决上述技术问题，并具有其他技术优势。

根据本发明的一个方面，提出一种分水阀，包括：阀体，其包括冲洗流道，用于排出流体，所述冲洗流道具有在周向上间隔开的第一端和第二端，所述冲洗流道的宽度w与深度h均从第一端至第二端逐渐变大；分水盘，接合阀体的冲洗流道表面，可绕其旋转轴线相对于冲洗流道旋转，所述分水盘设置有分水孔，所述分水孔能够随着分水盘的旋转而与所述冲洗流道的不同部分重合，以改变由分水孔与冲洗流道的重合部分形成的实际出水口的大小。

本发明所述的分水阀，所述冲洗流道由端部线、连接第一端和第二端的第一曲线和第二曲线形成牛角形。冲洗流道在相对于第一端的角度位置θ处的宽度w和深度h分别满足以下关系式：

其中，ai、b、c、d、ai、b、c、d为常数，且ai≥0，ai≥0，b>0，b>0，c>0，c>0，d≥0，d≥0。

本发明所述的分水阀，所述阀体包括两个冲洗流道，以及两个分别与所述两个冲洗流道对应连通的冲洗流道出水管。

根据上述特征，可以根据送水量和送水压力需要，对冲洗流道的尺寸进行参数化设计，实现设计参数化，设计目标可控，同时冲洗流道对流道内水流起到很好的流动导流作用，有效减小了槽内流动动能损失，消除流动波动现象，并降低振动噪音，提高客户使用舒适度。

本发明所述的分水阀，所述阀体包括进水阀体，其包括进入流道，用于进入流体；出水阀体，所述冲洗流道设置于出水阀体内；且所述分水阀还包括传动轴，设置于进水阀体与出水阀体之间，并与分水盘连接，以带动分水盘旋转。所述分水盘与出水阀体通过传动轴定位，其各自旋转中心重叠。

根据上述特征，当分水盘上分水孔绕中心旋转至出水阀体的参数化设计的冲洗流道时，通过调整分水盘转动的角度，即可调节冲洗的水流强度，可使无级流量调节过程中水流强度稳定变化，防止流量波动，振动噪音低，客户体验好。

本发明所述的分水阀，还包括y型密封圈，其包括支撑部和两个分支部，在纵向截面(即垂直于y型密封圈所在圆平面的截面)中两个分支部和支撑部呈y型形状，所述y型密封圈套装在所述传动轴上并密封地接合所述进水阀体。

根据上述特征，y型密封圈可以防止进水阀体内的水泄漏到电机上导致电机失效。

本发明所述的分水阀，所述分支部的与所述进水阀体密封接合的外圆柱面和与所述传动轴密封接合的内圆柱面上分别设置有凸状筋。

本发明所述的分水阀，其特征在于，在纵向截面中，每个分支部的端部大致沿轴向方向延伸，形成端部的竖直部分。

根据上述特征，所述y型密封圈相比于传统y型密封圈具有以下优点：①该密封件装配后，分支部变形，凸状筋分别与传动轴外圆周面、进水阀体内壁形成双重线接触密封，明显提高密封性能，且旋转摩擦扭矩增加幅度不大；②凸状筋结构的根部两侧面为凹陷设计，凸状筋的弹性更佳，当密封件与传动轴发生轴线不对中时，或者凸状筋顶端磨损后，仍能够保持良好的密封性能：③由于凸状筋设置在y型密封圈的竖直部分，高压水挤压y型密封圈内侧时，会产生水平方向的压力，极大地助益了y型密封圈的密封效果，提高可靠性。

本发明所述的分水阀，还包括弹簧，其设置在传动轴和分水盘之间以用于将分水盘压紧在所述出水阀体上。

根据上述特征，所述弹簧提供沿轴向的压力将分水盘压紧在所述出水阀体上，提高分水盘与出水阀体之间的密封性。

本发明所述的分水阀，所述进水阀体上套装有与所述出水阀体密封接合的o型密封圈。

根据上述特征，所述o型密封圈提高进水阀体和出水阀体之间的密封性。

本发明所述的分水阀，所述阀体还包括气流通道，所述气流通道具有相比于所述冲洗流道等比例缩小的尺寸，并且与所述冲洗流道连通。

根据上述特征，由于气流通道的宽度与深度与冲洗流道具有等比例关系，所以在提升水流强度时，气流的强度也会等比例提升，且不会有流动波动点，确保客户最好的冲洗体验。

本发明所述的分水阀，所述阀体设置有加气通道以及与所述加气通道连通的加气通道进气管，所述加气通道通过分水盘上的通气结构与所述气流通道连通。

本发明所述的分水阀，所述通气结构包括设置在所述分水盘的第一凹槽以及与所述第一凹槽连通的矩形槽，其中，所述阀体朝向所述分水盘的一面设置有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽呈圆形，并且与所述旋转轴线共圆心，所述第一凹槽与所述第二凹槽合围形成与所述加气通道入口连通的通气槽，所述矩形槽将该通气槽与所述气流通道连通。

根据上述特征，通过调整分水盘转动的角度，还可调节气流强度，可使无级气体流量调节过程中气流强度稳定变化。

本发明所述的分水阀，所述阀体设置有自洁流道以及与所述自洁流道连通的自洁流道出水管，所述自洁流道与所述冲洗流道不连通。

根据上述特征，可以通过自洁流道对分水阀进行日常清洁，保持阀体内的清洁。

根据本发明的一个方面，提出一种坐便器，包括如上所述的分水阀。

综上所述，本发明提出的新型的分水阀可使无级流量调节过程中水流强度近似线性趋势稳定变化，振动噪音低，客户体验好，并且采用新型y型密封结构，能够明显提高密封性能减小泄露，且旋转摩擦转矩增加幅度不大，对电机尺寸功率需求较小。

下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本发明的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1是根据本发明的分水阀的分解视图；

图2是根据本发明的分水阀的剖视图；

图3a是根据本发明的出水阀体的正视图；

图3b是根据本发明的出水阀体的透视图；

图3c是根据本发明的出水阀体的侧视图；

图4是根据本发明的分水盘的正视图；

图5a是根据本发明的y型密封圈的放大视图；

图5b是根据本发明的y型密封圈工作时的受力图；

图6是根据本发明的出水阀体与分水盘工作时不同的相对位置的示意图；

图7是根据本发明的分水阀的流量随角度θ变化的模拟实验曲线图；

图8是根据本发明的冲洗流道的宽度w与深度h尺寸随角度θ变化的仿真曲线图。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1示出了根据本发明的分水阀的分解视图。图2示出了根据本发明的分水阀的剖视图。图3a-3c分别示出了根据本发明的出水阀体1的正视图、透视图和侧视图。分水阀包括阀体、分水盘3、传动轴4。阀体可包括出水阀体1和进水阀体2，出水阀体1相对于进水阀体2固定并且密封连接，并且合围形成阀体的阀腔。进水阀体2包括进水流道21，进水流道21用于流体进入阀腔。分水盘3和传动轴4均设置在阀腔内，传动轴4可旋转地安装在进水阀体2内部，并且传动轴4相对于阀腔密封设置，传动轴4在外力的驱动下可以绕旋转轴线10旋转。分水盘3套装于传动轴4上，并且设置在传动轴4与出水阀体1之间。传动轴4沿其旋转轴线10方向上设置有传动凹槽，分水盘3底部设置有与传动凹槽配合的突起部，装配时，分水盘3底部的突起部插入传动轴4的传动凹槽，可以实现分水盘3与传动轴4的传动连接，即分水盘3在传动轴4的带动下可以绕旋转轴线10旋转。出水阀体1朝向分水盘3的表面设置有冲洗流道11以及与冲洗流道11对应连通的冲洗流道出水管16，所述冲洗流道11具有在周向上间隔开的第一端111和第二端112，冲洗流道11的宽度w与深度h均从第一端111至第二端112逐渐变大，其中，冲洗流道11的宽度w定义为连接第一端111和第二端112的第一曲线113和第二曲线114沿径向方向的距离，冲洗流道11的深度h定义为冲洗流道表面与出水阀体1朝向分水盘3的表面沿旋转轴线10方向上的距离。分水盘3在预紧力的作用下与出水阀体1的表面紧密贴合，可绕其旋转轴线10相对于冲洗流道11旋转，分水盘3设置有分水孔31。

出水阀体1与进水阀体2的固定连接方式可以为螺钉连接、粘合剂粘接、卡扣连接等中的一种或多种的组合，优选为螺钉连接和卡扣连接。出水阀体1与进水阀体2的密封连接可以采用密封圈压接的方式，进水阀体2上设置有用于接合密封圈的台阶，密封圈设置在进水阀体2的台阶和出水阀体1之间，出水阀体1在螺钉9的紧固下与进水阀体2固定连接，并压接所述密封圈，实现出水阀体1与进水阀体2的密封连接。密封圈可以选择为y型密封圈、o型密封圈、u型密封圈或止口型密封圈，优选为o型密封圈7。

传动轴4的驱动方式可以采用电机驱动、手动驱动等方式，优选为电机驱动。本实施例中，电机8与进水阀体2通过螺钉9连接固定，传动轴4的底部设置有传动孔和传动槽(未示出)，电机8的输出轴穿过进水阀体2底部的通孔与传动轴4的传动孔和传动槽配合，形成传动连接。

传动轴4与阀腔的密封连接可以采用密封圈套接的方式，密封圈嵌套在传动轴4的凹槽上并密封地接合进水阀体2，防止进水阀体2内的水泄漏到电机8上。密封圈可以选择为y型密封圈、o型密封圈、u型密封圈或止口型密封圈，优选为y型密封圈5。有关y型密封圈5的相关技术特征将在后文中详细叙述。

对分水盘3施加预紧力的方式可以采用弹簧或其他弹性件等方式，优选为采用弹簧预紧，弹簧6设置在传动轴4与分水盘3之间，一端与传动轴4相连，另一端与分水盘3相连，分水盘3中心开有定位孔，传动轴4的中心轴穿过定位孔进入出水阀体1底部的孔中，出水阀体1在螺钉9的紧固下向分水盘3施加朝向传动轴4的压力，该压力传导至弹簧6并压缩弹簧6。当出水阀体1与进水阀体2固定连接时，压缩的弹簧6会沿着旋转轴线10的方向朝向分水盘3施加预紧力，使得分水盘3紧贴出水阀体1的表面。

冲洗流道11由端部线115、116、连接第一端111和第二端112的第一曲线113和第二曲线114形成牛角形，第一曲线113和第二曲线114均为周向设置的平滑曲线，具体地，第一端111的宽度w最小，第二端112的宽度w最大，同理，第一端111的深度h最小，第二端112的深度h最大，冲洗流道11在深度方向形成平滑的曲面，θ定义为冲洗流道11在相对于第一端111的角度位置，θ的范围为0度至180度(不含端点)，宽度w和深度h均随θ的增大而增大，宽度w和深度h可以与θ成正比，也可以满足以下关系式：

其中，ai、b、c、d、ai、b、c、d为常数，且ai≥0，ai≥0，b>0，b>0，c>0，c>0，d≥0，d≥0，优选i＝3，ai＝1.14，ai＝1.14，b＝1.7，b＝1.303，c＝1.1，c＝2.4，d＝1，d＝0。

优选地，出水阀体1设置有两个冲洗流道11和两个分别与冲洗流道11对应连通的冲洗流道出水管16。

出水阀体1可以包括气流通道12，气流通道12的数量优选为两个，所述气流通道12具有相比于冲洗流道11等比例缩小的尺寸，并且与冲洗流道11大致平行且在第二端112处连通。出水阀体1还可以包括加气通道进气管17以及与加气通道进气管17连接的加气通道13。出水阀体1朝向所述分水盘3的一面可以设置有圆形的第二凹槽15。

出水阀体1可以设置有加气通道13以及与加气通道13连通的加气通道进气管17，加气通道13通过分水盘3上的通气结构与气流通道12连通。出水阀体1还可以设置有自洁流道14以及与自洁流道14连通的自洁流道出水管18，自洁流道14与冲洗流道11不连通。

分水盘3上的通气结构可以采用槽形或孔形的连通结构，优选采用槽形连通结构。

图4示出了根据本发明的分水盘3的正视图，分水盘3可以设置有与分水盘3圆心同心的圆形第一凹槽33以及与所述第一凹槽33连通的矩形槽32，第一凹槽33与第二凹槽15合围形成与加气通道13入口连通的通气槽，即上述通气结构。矩形槽32将该通气槽与气流通道12连通。基于上述设置，分水盘3可以实现除流量大小控制功能之外的加气功能。当出水阀体1的加气通道进气管17通入气体(例如空气)，气体经由加气通道进气管17进入与其连通的加气通道13，进而进入出水阀体1的第二凹槽15和分水盘3的第一凹槽33合围形成的通气槽以及分水盘3上的矩形槽32，随着分水盘3的旋转，当矩形槽32与气流通道12连通时，气体可以进入气流通道12，进而进入与气流通道12连通的冲洗流道11并与冲洗流道11中的流体混合，最终共同排出冲洗流道出水管16。相比于纯流体的排出流体，气体与流体的混合流体可以给用户带来更舒适的使用体验。

图5a和5b分别示出了根据本发明的y型密封圈5的放大视图和工作时的受力图。y型密封圈5可以包括支撑部51和两个分支部52，在纵向截面中两个分支部52和支撑部51呈y型形状，分支部52的与进水阀体2密封接合的外圆柱面和与所述传动轴4密封接合的内圆柱面上可以分别设置有凸状筋53。在纵向截面中，每个分支部52的端部大致沿轴向方向延伸，形成端部的竖直部分。

由图5b可知，y型密封圈5受到阀体内的高压水施加的轴向的压力p和与传动轴4接合的端面施加的端面支撑力f，而压力p挤压y型密封圈内侧时，会在y型密封圈5内的两个分支部52内表面产生如图5b所示的压力分布。由于分支部52的端部具有竖直部分，压力p会产生垂直于竖直部分的水平方向的压力分量，相比于传统y型密封圈因为不具有竖直部分而使得水平方向的压力分量较小，本发明所述y型密封圈5与进水阀体2内表面和传动轴4的外表面接合处的接触更加紧密，有利于提高其密封性能和可靠性。

图6示出了根据本发明的出水阀体1与分水盘3工作时不同的相对位置。初始状态时，分水孔31与冲洗流道11不重合(未示出)，流体(例如水、清洗液等)从进水阀体2的进水流道21进入阀腔，当流体充满阀腔时，由于传动轴4相对于阀腔密封设置，流体将保持阀腔充满的状态，此时流体无法持续通入阀腔，直到传动轴4开始旋转，带动分水盘3绕旋转轴线10旋转，分水孔31随着分水盘3的旋转而与冲洗流道11的不同部分重合，则由于分水孔31与冲洗流道11的重合而连通，阀腔内的流体在外界压力的作用下可以经由分水孔31、冲洗流道11而进入冲洗流道出水管16，最后从冲洗流道出水管16排出出水阀体1，而随着分水盘3的旋转，分水孔31与冲洗流道11的重合部分形成的实际出水口的大小可以改变，进而改变排出出水阀体1的流体流量的大小，从而实现供水流量、供水压力的无级调节。此外，电机8转动不同角度，分水孔31可以对准不同的出水管(冲洗流道出水管16或自洁流道出水管18)，流体还可以选择性地进入相应的出水支路，实现不同的功能(冲洗、加气、自洁等)。

图7示出了根据本发明的分水阀的流量随角度θ变化的模拟实验曲线图，图7模拟了两种流道宽度w和深度h设置方式，方式一的分水阀的冲洗流道的宽度w随角度θ线性变化，深度h为0，方式二的分水阀的宽度w与深度h随角度θ变化的尺寸满足如上关系式所述的关系。图8是根据本发明的方式二设置的冲洗流道的宽度w与深度h尺寸随角度θ变化的仿真曲线图。从图7中可以看出，出水流量随着角度增大而增大，但方式一的出水阀在70度至90度区间内，出水流量存在偏离线性的波动，导致冲洗流道11内的水流动不稳定，流动状态发生剧烈变化产生强烈的流动湍流，从而使得分水阀的振动噪音大。而从图8可以看出，方式二的出水流量随角度θ的变化近似线性，这是由于冲洗流道11的宽度至少为θ的二次方及以上，高度至少为θ的二次方及以上，按照以上设计尺寸的冲洗流道对槽内水流起到很好的流动导流作用，有效减小了槽内流动动能损失，尤其是70度至90度区间的冲洗流道内水流湍流强度大大降低，从而消除了流量波动现象，并降低了振动噪音，提高了客户使用舒适度。

如上所述的分水阀可用于坐便器中，用户可以在以下至少三种工作模式中选择：普通冲洗模式、加气冲洗模式、自洁模式等。在坐便器运行时，流体(例如水、清洗液等)可从进水管进入并充满分水阀的阀腔，控制器(未示出)控制电机8运行，带动传动轴4及分水盘3旋转，电机8转动不同角度，分水孔31可以对准不同的出水管(冲洗流道出水管16或自洁流道出水管18)，使得流体选择性地进入相应的出水支路。

普通冲洗模式中，出水阀体1的加气通道进气管17不通气，分水孔31对准冲洗流道出水管16，从冲洗流道出水管16排出的流体为不含气体的纯流体，同时分水孔31与冲洗流道11的重合部分形成的实际出水口的大小可以改变，进而改变排出出水阀体1的流体流量的大小，从而实现供水流量、供水压力的无级调节。

加气冲洗模式中，出水阀体1的加气通道进气管17通入气体(例如空气)，分水孔31对准冲洗流道出水管16，气体经由加气通道进气管17进入与其连通的加气通道13，进而进入出水阀体1的第二凹槽15和分水盘3的第一凹槽33合围形成的通气槽以及分水盘3上的矩形槽32，随着分水盘3的旋转，当矩形槽32与气流通道12连通时，气体可以进入气流通道12，进而进入与气流通道12连通的冲洗流道11并与冲洗流道11中的流体混合，从冲洗流道出水管16排出的流体为含有气体的气液混合流体，最终共同排出冲洗流道出水管16。同时分水孔31与冲洗流道11的重合部分形成的实际出水口的大小可以改变，进而改变排出出水阀体1的流体流量的大小。相比于纯流体的排出流体，气体与流体的混合流体可以给用户带来更舒适的使用体验。

自洁模式中，分水孔31对准自洁流道出水管18，流体从自洁流道出水管18排出，可以用于分水阀的日常清洁。

尽管如此，分水阀不限于坐便器中，而是可以用于其他需要对流体进行分配控制的装置中。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明所提出的分水阀的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

附图标记列表

1出水阀体

10旋转轴线

11冲洗流道

12气流通道

13加气通道

14自洁流道

15第二凹槽

16冲洗流道出水管

17加气通道进气管

18自洁流道出水管

2进水阀体

21进入流道

3分水盘

31分水孔

32矩形槽

33第一凹槽

4传动轴

41接线孔

5y型密封圈

51支撑部

52分支部

53凸状筋

6弹簧

7o型密封圈

8电机

9螺钉

111第一端

112第二端

113第一曲线

114第二曲线

115、116端部线。