切换阀及包括该切换阀的龙头装置的制作方法

本实用新型涉及水龙头技术领域，尤其涉及切换阀及包括该切换阀的龙头装置。

背景技术：

流体开关例如水龙头一般设有切换阀来调整流量大小、温度等。例如于2014年6月18日公开且公告号为CN203656296U的中国专利提供了一种按压开闭调流量阀，其通过可轴向移动的轴杆和被弹簧连接在轴杆端部的堵头来从膜片的上表面堵住膜片上的孔或让开该孔。这种弹簧压缩平面封堵式按钮切换阀存在关闭时有噪音的问题，即在堵头封堵膜片孔的瞬间，堵头会由于弹簧的存在而发生震动，有时会造成轻微口哨声，影响用户体验。

因此，行业内对能够消除关闭时产生的噪音的切换阀存在需求。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种至少能解决上述部分问题的切换阀。

本实用新型还旨在提供一种应用上述改进的切换阀的龙头装置。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种切换阀，其具有轴向，所述切换阀包括：阀壳，其限定出内部空间；按钮，其安装在所述阀壳上并能够沿轴向移动；膜片，其位于所述内部空间中且至少一部分能够沿轴向变形，所述膜片具有相互间隔开的第一通孔和第二通孔，所述膜片还具有朝向所述按钮的第一侧和背向所述按钮的第二侧；以及膜片压盖，其位于所述内部空间中并与所述膜片共同限定出位于所述第一侧的流体腔，所述流体腔能够借助所述第一通孔和第二通孔与所述第二侧流体连通；其中所述切换阀还包括：轴芯，其与所述按钮相连接并能够被所述按钮驱动而沿轴向移动，所述轴芯插入所述膜片的第一通孔中，且所述轴芯的一部分能够堵住所述第一通孔，而另一部分能够允许所述流体腔与所述第二侧经由所述第一通孔流体连通，随着所述轴芯的移动，这两部分交替地对所述第一通孔起作用。

优选地，所述轴芯呈沿所述轴线延伸的杆状并包括第一部段和第二部段，所述第一部段固定连接至所述按钮，所述第二部段固定连接至所述第一部段且直径小于所述第一部段，所述第一部段适于堵住所述第一通孔，所述第二部段适于允许所述流体腔与所述第二侧流体连通。

优选地，所述第一部段与所述第二部段之间形成有直径渐缩的渐变段。

优选地，所述轴芯还包括固定连接至所述第二部段并穿过所述第一通孔的第三部段，所述第三部段与所述第一部段分别位于所述第二部段的相对两端。

优选地，所述第一部段的直径与所述第三部段的直径相同，所述第二部段与所述第三部段之间形成有直径渐缩的渐变段。

优选地，所述膜片包括：支座，其安装在所述内部空间中并由能够沿轴向变形的弹性材料制成；以及固定件，其被支承在所述支座上并限定出所述第一通孔和所述第二通孔。

优选地，所述第一通孔的周壁上形成有容纳槽，所述容纳槽内置有O形圈，所述O形圈适于紧密贴合在所述轴芯的一部分上以堵住所述第一通孔，所述O形圈还适于与所述轴芯的另一部分形成间隙以允许所述流体腔与所述第二侧经由所述第一通孔流体连通。

优选地，所述固定件包括：基体，其被支承在所述支座上并具有周向延伸的凹槽；以及压盖，其卡扣在所述基体上，所述压盖与所述基体的凹槽共同限定出所述容纳槽。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种龙头装置，包括切换阀，其中所述切换阀为前述的切换阀。

本实用新型的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中：

图1是根据本实用新型的实施例的切换阀的示意图；

图2是根据本实用新型的实施例的切换阀的剖视图，其中切换阀处于关闭状态；

图3是根据本实用新型的实施例的切换阀的剖视图，其中切换阀处于打开状态；

图4是根据本实用新型的实施例的切换阀的分解示意图；

图5是根据本实用新型的实施例的膜片的示意图；

图6是根据本实用新型的实施例的膜片的分解示意图；

图7是根据本实用新型的实施例的轴芯的示意图。

附图标记说明：

100.切换阀

X.轴向

Y.径向

1.阀壳

10.上壳体

101.内周壁

103.外周壁

105.下周壁

12.下壳体

120.定位脚

14.流体腔

16.带针弹簧

17.弹簧本体

18.穿刺针

2.按钮

20.复位弹簧

3.膜片

30.第一通孔

34.支座

341.侧通孔

342.中部通孔

36.固定件

361.基体

362.压盖

363.凹槽

364.通孔

365.通孔

4.膜片压盖

5.上致动芯

6.轴芯

60.卡环

61.第一部段

62.第二部段

63.第三部段

64.渐变段

65.渐变段

7.O形圈

8.芯座

9.下致动芯

具体实施方式

现参考附图，详细说明本实用新型所公开装置的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

本实用新型中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

图1至图4整体示出了本实用新型的切换阀的一个实施例，该切换阀用附图标记“100”来表示，可应用于龙头装置中以由操作者控制实现水路的连通或断开。尽管图中未示出，但其应用环境中通常会结合有龙头壳体、把手、管件、台板等元件或组件，其中在龙头壳体中一般会形成有进水管路和出水管路。下面将结合附图对图中所示的切换阀100进行详细说明。

如图1至图3所示，切换阀100具有轴向X和径向Y，并包括阀壳1、按钮2、膜片3、膜片压盖4和轴芯6。在所示出的实施例中，为了便于安装诸如膜片3和膜片压盖4等元件而将阀壳1构造为分体式结构，由上壳体10和下壳体12构成，且上壳体10和下壳体12共同限定出阀壳1的内部空间。下壳体12的上端面形成能够安装并定位膜片3的周向环槽，膜片3形成有适于插入周向环槽的周向凸起，而膜片压盖4安装定位在膜片3上，上壳体10将膜片压盖4连同膜片3一起压紧固定在下壳体12上。可替代地，本领域技术人员能够想到将阀壳构造成不可拆分的一体件，该一体件内部形成内部空间，且该一体件的内周壁上形成安装膜片和膜片压盖的安装定位结构；或者将阀壳构造成由两个以上元件可拆卸组装而形成的外壳件，并在其内部形成内部空间以及安装膜片和膜片压盖的安装定位结构。阀壳1的下端可以形成有沿轴向X突伸出的定位脚120，用于插入龙头壳体的凹槽中以防止切换阀100绕轴向X转动。定位脚120在所示出的实施例中形成在下壳体12上。在长期使用过程中会持续挤压、按压切换阀内部的膜片，而膜片的弹性部分具有弹性反作用力，会持续反弹作用在切换阀外部的阀盖(未示出)上，从而造成阀盖回退松脱、切换阀松动未压紧的现象，而在阀壳底部增加定位脚之后，能够固定切换阀，避免切换阀向阀盖传递转动力。

在所示出的实施例中，按钮2安装在上壳体10上并能够沿轴向X移动。具体来说，上壳体10在其上部形成有内周壁101和与该内周壁101间隔开并围绕该内周壁101延伸从而在两者之间形成环槽的外周壁103，按钮2可轴向移动地设置在该环槽中并罩在内周壁101上。在按钮2与阀壳1之间可以设置防止绕轴向X转动的防转结构。例如，可以在阀壳1上设置沿轴向X延伸的滑槽，而在按钮2上设置插入该滑槽并能沿滑槽移动的突起。滑槽可以形成在内周壁101的朝向外周壁103的外周面上，或者形成在外周壁103的朝向内周壁101的内周面上，或者形成在这两个周面上，以帮助按钮2沿轴向X移动并防止按钮2绕轴向X转动。可替代地，也可以在按钮2上形成滑槽而在阀壳1上形成可滑动地插入滑槽内的突起。在内周壁101与外周壁103之间的环槽内还设有复位弹簧20，复位弹簧20被抵压在按钮2与环槽的槽底之间，向按钮2施加使其回复到最高位置的弹簧力。

膜片3被安装在下壳体12上并以沿径向Y横跨下壳体12直径的方式置于阀壳1的内部空间中。膜片3的图2和图3所示的上表面朝向按钮2而图2和图3所示的下表面背向按钮2。以膜片3的上表面之上作为上侧或第一侧，而以膜片3的下表面之下作为下侧或第二侧。在膜片3上形成有例如位于中央的第一通孔30和例如偏离中央并与第一通孔30间隔开的第二通孔(未示出)，第一通孔30和第二通孔各自沿轴向X贯穿膜片3。如图5和图6所示，膜片3可以是分体式结构，由具有弹性并能够沿轴向X变形的支座34以及被固定地支承在该支座34上的固定件36构成。支座34可以由橡胶制成，而固定件可以由相对于支座来说更为刚性的材料如塑料制成，此外，膜片3也可以完全由弹性材料通过一体成型工艺加工形成。

如图6所示，固定件36由基体361和压盖362构成。基体361被固定地支承在支座34上，基体361中部形成通孔364，压盖263的中部也形成有通孔364，且基体361的中部通孔364与压盖362的中部通孔365对准。当压盖362扣合在基体361上时，它们的中部通孔364、365共同限定出膜片3的第一通孔30。基体361内围绕其中部通孔364形成有凹槽363，当压盖362卡扣在基体361上时，压盖362的面相该凹槽363的内侧面与基体361的凹槽363共同限定出围绕第一通孔30周向延伸的容纳槽，在该容纳槽中容置有O形圈7，O形圈7的中间开口与第一通孔30在轴向X上是大致对准的。O形圈7被压盖362卡住固定在容纳槽中，彻底避免其沿轴向X运动。图6中还示出了形成在支座34上的侧通孔341，该侧通孔341沿轴向X贯穿支座34并与支座34的中部通孔342相间隔。相应地，在压盖362和基体361上都形成有对应的侧通孔(未示出)。支座34的中部通孔342与基体361和压盖362的中部通孔364、365对准并借助支座34的中部通孔342将基体361固定在支座34上，而支座34的侧通孔341与基体361和压盖362的侧通孔对准。当压盖362扣合在基体361上时，支座34、基体361和压盖362的侧通孔共同限定出膜片3的第二通孔。

膜片压盖4置于膜片3的上侧并与膜片3一起限定出位于上侧的流体腔14，该流体腔14与下侧能够分别通过第一通孔30和第二通孔流体连通。在膜片3的上表面与膜片压盖4的内表面之间设置有带针弹簧16。该带针弹簧16如图4所示可以通过将弹簧本体17的端部折弯形成穿刺针18而制成，其中弹簧本体17在流体腔14中抵压在膜片3与膜片压盖4之间，向膜片3施力以减少其振动并降低噪音，而穿刺针18插入第二通孔中，能够起到除垢和疏通第二通孔的作用。

如图7所示，轴芯6大致呈长杆状，其一端通过卡环60被固定连接在按钮2上，另一端沿轴向X延伸并穿过膜片压盖4和第一通孔30，从而轴芯6能够随按钮2的轴向运动而运动。在所示出的实施例中，轴芯6基本上由三段组成，即连接在按钮2上直径大致均匀一致的第一部段61、连接在第一部段61且直径小于第一部段61直径的第二部段62以及连接在第二部段62且直径基本上等于第一部段61直径的第三部段63。在第一部段61与第二部段62之间和第二部段62与第三部段63之间各自形成有直径逐渐变化的渐变段64、65。在轴芯6沿轴向X运动过程中，当第一部段61处于O形圈7内时，如图2所示，由于第一部段61的直径被构造成使得O形圈7紧密贴靠在第一部段61外周，从而堵住第一通孔30，流体腔14无法经由第一通孔30与膜片3的下侧流体连通。当轴芯6运动至使第二部段62处于O形圈7内时，如图3所示，由于第二部段62的直径被构造成使得O形圈7的内周与第二部段62的外周形成间隙，从而流体腔14能够经由第一通孔30与膜片3的下侧流体连通。这样，在按钮2带动轴芯6运动过程中，第一部段61和第二部段62交替处于O形圈7中，从而交替地堵住或放开第一通孔30。第三部段63的存在使得轴芯6无论怎么运动都始终处于第一通孔30中，可以起到除垢和疏通第一通孔30的作用。当然，本领域技术人员可以想到省去第三部段63。

上述的变截面轴芯可以有其它的替代构型，只要该轴芯的一部分被构造成能够被O形圈紧密贴合包围，而另一部分被构造成能够与该O形圈形成间隙，就可以实现对第一通孔的封堵和放开操作。而且这两部分沿轴向X的位置可以相对于图中所示实施例颠倒。例如，在一个替代实施例中，轴芯整体为直径基本均匀的长杆，而在长杆的端部形成有周向凸缘，该周向凸缘的外周能够与O形圈的内周紧密贴合在一起以封堵第一通孔，而当周向凸缘离开O形圈时，第一通孔被放开使得水流能够从流体腔经由第一通孔流到膜片的下侧。或者，可以省去O形圈，而是将第一通孔的至少一段内壁用弹性材料形成，该弹性的内壁段能够以紧密贴靠在轴芯的直径较大的部段的外周从而封堵第一通孔，也能够与轴芯的直径较小的部段形成间隙以放开第一通孔。这种情况下，膜片可以整体由弹性材料一体成型。本领域技术人员将理解，上述设置O形圈和第一通孔的弹性内壁段都是为了更好的贴合轴芯以确保不漏水，省略之后并不会导致利用轴芯不同尺寸的部段来封堵第一通孔和放开第一通孔这个目的无法实现。

这种变截面的轴芯，外表面光滑柔和渐变，可有效避免关闭切换阀时产生噪音。由于渐变段的存在，操作过程中轴芯与第一通孔内的O形圈的间隙是逐渐变化(增大或减小)的，水压变化对按钮按压的影响很轻微。轴芯变截面处光滑柔和，进入O形圈的阻碍很小，对按压的影响不大。因此，这种渐变截面的轴芯不会对按压操作的手感舒适度产生不利影响。

如图7所示，优选地，在轴芯的径向投影图上，渐变段的两侧边之间夹角为30°-60°，渐变段可以由半径R＝2-5mm的圆弧构成。

按钮2连同轴芯6的轴向运动的定位由诸如上致动芯5和下致动芯9来控制。上致动芯5和下致动芯9的结构和运动配合关系可参考圆珠笔芯的弹跳结构和弹跳原理。上致动芯5套在轴芯6的外周上且穿过内周壁101的端面开口从而伸入阀壳1的内部空间中。上致动芯5不能相对于轴芯6产生沿轴向X和径向Y的运动，最好也不能产生绕轴向X的转动。例如，轴芯6可以在其外周设有卡环或形成有定位凸台，上致动芯5被卡在该卡环或定位凸台与按钮2之间。也可以在按钮2与上致动芯5之间设置衬垫。还可以在上致动芯5和/或6上形成止挡凸起，该止挡凸起可以与上壳体10的内周壁101的内侧面形成轴向止挡配合，防止按钮2连同轴芯6在复位弹簧20的作用下弹出至脱离阀壳1。下致动芯9固定安装阀壳1的内部空间内，例如落置在位于膜片压盖4之上的芯座8上，从而不能在阀壳1内产生沿轴向X、径向Y的运动，也不能产生绕轴向X的转动。芯座8的顶端可以形成周向凸缘和卡口以安装和定位下致动芯9。阀壳1的上壳体10的下部形成下周壁105来围住膜片压盖4。

如前所述，参考圆珠笔芯的弹跳结构和弹跳原理，在上致动芯5与下致动芯9的作用下，按钮2连同轴芯6能够产生以下运动过程：

按钮2连同轴芯6位于最高位置，此时按钮2最远离膜片3；

按压按钮2，使得按钮2连同轴芯6一起沿轴向X运动直至最低位置，此时按钮2最靠近膜片3；

之后松开按钮2，在复位弹簧20的弹簧力作用下，按钮2连同轴芯6沿轴向X向上回弹一定距离，然后第一致动芯5被定位在一个中间位置，使得按钮2连同轴芯6也一起悬停在该中间位置。本文的“中间位置”是指介于所述最高位置与所述最低位置之间的一个或多个位置，而并不一定是正好处于两者之间中点的位置。

再次按压按钮2至最低位置，然后松开，在复位弹簧20的弹簧力作用下按钮2连同轴芯6沿轴向X向上回弹，这次第一致动芯5会直接复位到最高位置，从而按钮2连同轴芯6也一起回到最高位置。

下面对所示切换阀100的工作原理进行说明，其中切换阀100可以置于龙头装置的壳体(未示出)中，该壳体内形成有进水管路和出水管路，切换阀100的膜片3的弹性下表面或者下表面的弹性部分置于出水管路的端面上，弹性材料更适于贴合该端面而形成良好密封，膜片3的第一通孔30与出水管路流体连通，第二通孔与进水管路流体连通，切换阀100的工作原理如下：

如图2所示，按下按钮2，轴芯6的第一部段61填满O形圈7内部，第一通孔30被堵住，此时通过进水管路和第二通孔仍旧可以向流体腔14内引入水流，但是流体腔14内的水无法通过第一通孔30引出到出水管路中，使得流体腔14内压力大于出水管路内的压力，膜片3被紧紧压靠在出水管路的端面上。此时切换阀100处于关闭状态，龙头装置不出水。在该示例中，小O形圈密封采用底平面密封(即在切换到关闭状态时，轴芯6与O形圈7通过图6中的底平面363进行密封)，结合O形圈7内径与轴芯组合密封，简单有效。

如图3所示，按钮2在复位弹簧20作用下向上运动，轴芯6的第一部段61离开O形圈7，而第二部段62填充在O形圈7内部，但是第二部段62与O形圈7内周之间存在间隙，第一通孔30被放开，此时流体腔14内的水可以经由第一通孔30流出到出水管路中，使得流体腔14泄压。当流体腔14内压力与出水管路内压力平衡后，膜片3被水流冲开，从而在膜片3与出水管路的端面之间形成过水间隙。此时切换阀100处于打开状态，龙头装置出水。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。