专利名称：带真空制止器的筒式插装阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及带真空制止器(VACUUM BREAKER)的筒式插装阀(CARTRIDGE VALVE下文简称插装阀)，特别涉及阀中有一整体空气真空制止器的龙头中用的插装式阀。
插装阀是一种水流控制阀，它是由在一壳体或外罩中紧凑设置的一对大体平的硬板或盘，例如是陶瓷质的，和其他组件形成的。每一个硬盘有一高度抛光表面，与另一盘的抛光表面对接接合。硬盘中之一在罩中相对于另一在罩中固定的盘可以移动。插装阀的一杆具有由罩向外伸出的部分，以及伸到罩内的部分。杆的外面部分的运动使在罩内的可移动盘相对于固定盘旋转和平移。
通常，一热水入口导管和一冷水入口导管连接到外罩上，以便选择地供热水和/或冷水。热和/或冷水通过在固定盘上穿过的入口孔供到在可移动盘的抛光表面上形成的混合腔或开口中。固定盘有一出口，它通过固定盘与混合腔选择定位，对水进行引导，例如，由该腔到一该插装阀所属的龙头的喷嘴或一喷头。
插装阀一直被设计成，该混合腔的开口不穿过可移动盘，而仅是选择地向固定盘的抛光表面、入口和出口开放。可移动盘和固定盘的高度抛光表面提供了严密的水密封，它限定了通向固定盘的进出开口和可移动盘的混合腔的水的通道。
上述类型的插装阀通常由于其元件在罩中紧密重叠并封闭在其内而体积紧凑。自从这种阀问世以来许多年中，曾对个别组件进行过修改。但是，因为该插装阀紧凑的特性，和安装该阀的龙头中所拥有的有限空间，很少对可移动和固定盘进行过修改。因此沿用下来，固定盘一直形成有通孔，可移动盘一直形成有不穿过该盘的开口，如以上所述。
当龙头装置包括一个喷头，它或是与喷嘴独立的或是在喷嘴之中，水可以选择地引向喷嘴或喷头。常常在居室的厨房中使用喷头；洗涮碟、罐、盘、刀具等项。这些要洗的件放入洗碗池中，在池中放入水和洗涤剂，用于洗涤。一般用喷头从被洗件上将洗涤剂水冲洗到洗碗池中。渐渐地，池中的水由于从碗碟洗下的食物残渣而变污。
在使用喷头冲洗被洗件时，洗涮人常将喷头在工作时放入污水中，从而清洁水由喷头进入到池中水里。
向阀供给的水压有可能会发生突然压降有时称之为“负压”。在这时，在池中污水和进入的净水之间的相对压力是颠倒的，以致这种负压使污水被抽或虹吸进入到喷头。例如，因为附近水总管的破裂，或者消防人员从当地消防水管抽水灭火，会发生这种压降。由于这种倒流，污水被抽入喷头，通过阀门会进入入口导管并与室内饮用水混合，当使用室内的其他龙头时这些污水会再出现。
为了防止水倒流的发生，几年前开发的系统是在入口导管中引入大气压，以抵消负压的影响，并有效地“止住”真空。通常，这些系统被称为真空制止器(VACUCM BREAKER)。在1962，10，2发布的美国专利3,056,418中公开一种真空制止器的早期实例。在美国专利3,056,418中展示的阀通常被称为“球阀”，该阀在一阀体中形成的阀腔内可移动。由于球阀的选择移动，进入的热和/或冷水被引入一被球阀的中空内部所限定的混合室，然后进入出口管线。该真空制止器，如美国专利3,056,418中所述，包括一形成在球阀下阀体中的内腔，它包含有一浮动球，它对供水管线中的负压的发生起反应。这使具大气压的空气通过内腔引入到入口管线，消除负压的影响。
较为最近地，是1989，2，21发表的美国专利4,805,661公开的一种3,056,418专利球阀的修改形式，它包括一个在球阀的中空内部的一瓣阀，起真空制止器的作用。在这里，该真空制止器处于阀的通常中空的内部，而不是形成在球阀下的阀外罩中。
过去进行过种种尝试为上述的插装阀提供一真空制止器。如上所述，这种插装式阀包括两个对接的通常平的硬盘，它们与阀的其他紧凑设置的组件一同紧凑地装在一罩中。因为在插装阀外罩中组件的紧凑组装，似乎不可能在插装阀内包括一真空制止器。在1990，11，13发布的美国专利4,969,483中介绍了一种与插装式阀结合使用的真空制止器的几个实施例。在每一实施例中，有一弹性体起形成反虹吸装置的单向阀作用。但是，在每一实施例中，该弹性体位于插装式阀的外面，阀的组件仍是在阀外罩中未改变地紧凑设置。
1994，7，19发布的美国专利5,329,957介绍一种与插装阀一起使用的另一最近开发的真空制止系统，这个专利转让给本申请受让人。在专利5,329,957的真空制止器中，在插装阀下组装一岐管和一安装有伞形阀的一模件。该伞形阀与负压的发生相响应，起作用抵消它的影响。同样，起作用的元件又是设置在插装阀外面，在插装阀的外罩内阀组件仍是照样紧凑地设置。
如上所述，在多年前真空制止器就被设计用于龙头系统的阀，最近，用于插装阀。然而，这些真空制止器均在插装阀的外面，从而在整个阀总成中要求额外的空间。因此，需要一种具有紧凑设置在外罩内的真空制止器的插装阀。
因此，本发明的目的是提供一种插装阀，它具有与阀的其余组件一起紧凑设置在插装阀内的真空制止器。
本发明的另一目的是提供一种设有真空制止器的插装阀，它可使阀的组件容易有效地组装。
本发明的再一目的是提供一种设有真空制止器的插装阀，它相对于插装阀所属的阀总成的其他装置，容易组装和拆卸。
本发明的再一目的是提供一种设有真空制止器的插装阀，其中，该真空制止器的工作元件是易于更换的。
根据这些及其他目的，本发明提供的插装阀包括一外罩，及在外罩中固定的第一盘，和在外罩中相对于第一盘可移动的第二盘。第二盘形成有一贯通的通道，当第二盘选择移动时，该通道可定位于与在第一盘上贯通的开口连通。与第二盘相邻的一阀保持器具有至少一个与第二盘的通道连通的贯通形成的孔。安装在阀保持器上的柔性阀，在第二盘通道中的介质压力大于阀保持器孔中介质压力时，阻塞通道与孔之间的连通，当通道中的压力小于孔中压力时，使它们连通。
本发明的其他目的、特征和优点，通过优选实施例的详细介绍、所附权利要求书和附图，会变得更加明了。附图中
图1是具有插装阀和安装在喷嘴壳中并可在喷嘴壳中移动的一喷头的龙头的分解透视图；图2是常规插装阀透视图；图3是图2插装阀组件分解透视图；图4是图2和3插装阀组件组装关系的剖面图5是根据本发明特定原理的插装阀的第一实施例组件组装的剖面图；图6是根据本发明特定原理的插装阀的第二实施例组件组装的剖面图；图7是根据本发明特定原理的插装阀的第三实施例组件组装的剖面图；图8是图5和6的插装阀的部分剖面图；图9是根据本发明特定原理的图7的插装阀的部分剖面图；图10是根据本发明特定原理的图5、6和7的插装阀偶联件的透视图；图11是根据本发明特定原理的图10的偶联件的第一主表面的顶视图；图12是根据本发明特定原理的图10的偶联件的第二主表面的底视图；图13是根据本发明特定原理的图5、6和7的插装阀的可移动硬盘的第一主表面底视图；图14是根据本发明特定原理的图13的可移动硬盘的第二主表面透视图；图15是根据本发明特定原理的图5、6和7的插装阀的伞型阀的带有剖开部分侧视图；图16是图15的伞型阀的透视图。
参见图1，一单柄控制厨房用龙头30包括一底座32、壳体34和一插装阀36，该阀位于壳体的顶部开口内。龙头30还包括一喷嘴总成38，它由一毂壳40和在自由端带喷头44的喷嘴壳42组成。毂壳可定位在壳体34上，以致插装阀36的杆46穿过毂壳的顶部开口。一个装饰帽48可定位在毂壳40上，杆46由其中穿过。操作柄50在杆46的顶部螺纹安装，装饰顶52位于柄上，便构成整个龙头的外部。
热水入口导管54和冷水入口导管56在壳体34的底部伸入到龙头30内。出口导管58也由壳体底部伸出。一柔性导管60连接到出口导管58上，并穿过壳体34、毂壳40和喷嘴壳42之间的开口62和喷嘴壳，与喷头44连接。
如所示，龙头30可用在通常的喷嘴结构中，其喷头44保持在喷嘴壳42中，手柄50用于控制龙头供水的水量和温度。在喷淋方式中，喷头44从带着喷嘴壳42的总成上取下，从而柔性导管60可使喷头由喷嘴壳抽出，由使用者移动。为了操纵喷头44，按压在喷头顶部的按钮64，并可以调节手柄50对水量和水温进行控制。与出口导管58连接的柔性导管60的部分有足够的松驰度使得使用者可以从喷嘴壳42中将喷头44抽出一有限而充分的距离。
如图2所示，插装阀36包括一圆柱外罩66，它带有一底部68，和一与轴线71同轴的缩小的帽形顶70。在外罩66内有一套筒74，它有一穿通的开口72，杆46穿过开口72。开口72是插装阀36在圆柱形外罩66轴向的一主开口。参见图3，插装阀36还包括套筒74、销75、偶联件76、可移动的通常平的盘78和固定的通常平的盘80。可移动盘78和固定盘80均由硬质材料，如陶瓷形成。插装阀36还包括在阀内的三个弹性密封82，和在底部68的外底部上的垫片84。
在本文参引的美国专利5,402,827中完整地介绍了插装阀36。在1995，4，4发布的美国专利5,402,827转让给了本申请的受让人。
参见图3和4，杆46通过销75安装到套筒74进行枢轴转动。套筒74带有一个宽槽86，它容纳由偶联件76伸出的突起88。突起88带有一个开口90(图4)，它接受杆46的内侧端。由于这样的设置，杆46可围绕它的轴线被旋转，使套筒74转动，从而使偶联件76转动。另外，杆46可以围绕销75的轴线枢轴转动，使偶联件76平移或横向移动。因此，偶联件76可通过杆46的外端控制被转动或横向移动。
偶联件76有多个突耳92，多个突耳92与在可移动盘78中的多个切口94相应接合，使得偶联件的任何旋转和横向运动均可传递给移动盘。固定盘80安装在外罩66上使它们之间不能有任何相对运动。密封82位于外罩66内固定盘80和底部68之间。
如图3所示，底部68有两个入口开口或孔96和98，和一出口孔100，它们分别与穿过固定盘80的两个入口孔102和104和一个出口开口或孔106对准。在可移动盘78的第一表面110上形成有钥匙孔形开口108，这个开口有一底面112，以致开口108不由可移动盘穿过。固定盘80有一第二表面114(图4)，它与可移动盘78的第一表面110对接接合。表面110和114是高度抛光的，当可移动盘78相对于固定盘80移动时，提供一不漏水的密封。
可移动盘78可以这样定位，使第一表面110的部分盖住固定盘80的入口孔102和104，使在喷嘴方式或喷啉方式中不能向喷头44供水。可移动盘78也可移动将它的开口108的部分与固定盘80的一个或两个入口孔102和104对准，使热和/或冷水流入开口108，并然后通过出口孔106到喷头44。在这种设置中，可移动盘78的开口108的功能是一个热水和冷水混合的混合腔。当通过杆46的移动将可移动盘78选择定位时，为了达到合适的温度，向混合腔供给的热水和冷水量由盖住的或未盖住的孔102和104的比例控制。
如图4所示易于见到，插装阀36的组件是紧凑且紧密地安装在外罩66内，基本上无空间在其中安装附加元件。
如上在发明背景中所述，如果喷头44是在喷淋方式，并被插入到污水中，在供水发生压降时污水可能被虹吸进入喷头，并最终进入到饮用水源。一般来说，为了防止污水的虹吸，如上所述，在龙头中用各种方法安装真空制止器。但是，就插装阀36来说，在阀内组件之间的紧凑程度在迄今为止的阀内不能容纳一个真空制止器。如上面就美国专利4,969,483和5,329,957所述，曾被开发的真空制止器是用于基本与插装阀36相似的插装阀，但是，每一个这些专利的真空制止器装置全是装在插装阀的外面。
如图5、6和7所公开的，三个被开发的插装阀实施例都在该阀内包括一真空制止器。这为在维修和更替部件需要时将包括真空制止器的插装阀容易地拆下来提供了方便条件。这便不需要与卸下插装阀独立分开地卸下真空制止器。
在下面介绍中，三个新开发的插装阀实施例的一些组件在功能上，如果不是在结构上，相似于上述插装阀的组件。在这些情况中，插装阀36组件的同样识别数码将在三个新开发实施例的如下介绍和附图中应用。在某些情况，用不同的数码。
参看图5，插装阀116构成第一个带有一完整真空制止器的插装阀。插装阀116包括一可移动盘118，它具有一高度抛光的第一主表面120，该主表面120与固定盘80的高度抛光表面114对接接合。在可移动盘118的表面120中形成一开口122，开口122与在其中形成的中心开口124相通，中心开口124又与在可移动盘的第二主表面128中形成的开口126相通。开口124和126形成一通道，该通道与开口122结合形成穿过可移动盘118的一个连续开口或通道。
同样在图10、11和12中示出的偶联件130定位在可移动盘118的上面，它形成有多个凸耳132(示出了一个)，这些突耳与相应的多个切口134(示出了一个)接合，以上述的相同方式由偶联件向可移动盘传递运动。穿过偶联件形成多个孔136，该孔与可移动盘118的开口126相通。在可移动盘118中形成一个环形突棱138，它与开口126相邻。一个O形环140装在突棱138和偶联件130下面之间，在开口126和偶联件下面相邻部分之间形成一个不漏水的密封。
一个孔142形成在穿过偶联件130的中心部分以支撑一个柔性阀144，例如是伞形阀，阀是由弹性材料如橡胶构成。在这里，偶联件130在插装阀116内支撑柔性阀144，起阀保持器的作用。如图5、6、7、15和16所示，柔性阀144与阀盘146、中心毂148、阀杆150和扩大的头152是一体成形的。阀盘146有一圆形边缘154，内表面156和外表面158。阀盘144基本呈一抛物面形，内表面156是凹形的，外表158是凸的。
再参见图5，阀杆150位于偶联件130的孔142中，头152在该孔之上，阀盘146和毂148位于可移动盘118的开口126内。而且，毂148的下面在可移动盘118的开口124上间隔开。当水在正常水压状态下流过插装阀116时，水穿过可移动盘118的开口142，进入到开口126。而且在这时间内，柔性阀144的阀盘146在图5所示的正常状态，其中，穿过插装阀116的水与柔性阀的外表面158接触，将边缘154紧密地压向偶联件130的相邻的下侧面。在这位置，柔性阀144形成一严密的密封，阻止可移动盘118的开口126与偶联件130的孔136之间的连通。
存在于插装阀116外部环境中的空气，通过开口72进入阀，占据图5、6、7和8中画点部分所示的内部开放部分。在正常水压状态下插装阀116工作时，水压力超过柔性阀144的阀盘146内表面1 54上存在的空气压力。在这种状态下，阀盘处于所示的密封住孔136的位置，从而使其中不可能有水的通道。
如果，如上所述地，向插装阀116供水的压力降落从而发生一负压，相邻柔性阀144内表面158的空气压力这时便大于水压。由于这个压力差，阀盘146被推压离开与偶联件130下面的密封接合。现在空气可以进入由开口114、122和126形成的可移动盘的通道，并进入入口导管，消除负压影响。如果喷头44(图1)如上所述地已在污水中，污水不会被虹吸进入喷头和饮用水源。
参见图6，插装阀160构成一带有整体真空制止器的插装阀的第二实施例。在此实施例中，一环形槽162形成在可移动盘118的表面128中，以安装O形环140，O形环紧卡在可移动盘和一偶联件164之间，形成前述密封。在外罩66侧面上形成有多个孔166，形成一附加的通道，使环境空气进入外罩。偶联件164比偶联件130(图5)具有较薄的轮廓，形成一通过孔166以及开口72进入的空气的开放通道。插装阀160和116就对向阀160供水中发生的负压的反应来说作用是相同的。
如图7所示，插装阀168构成一带有整体真空制止器插装阀的第三实施例，它是一优选的实施例。如图7和9所示，插装阀168不同于阀160(图6)，在于主开口72的尺寸减小，以致使在外罩66内的几乎所有环境空气通过孔166进入。在对向阀168供水中发生的负压的反应来说，插装阀168的作用与阀116和160相同。润滑盘根材料可以放在开口72中的间隙170中，进一步将开口与插装阀168周围环境中的空气密封。
这样，插装阀116、160和168的三个实施例，每一个都装有整体的真空制止器，均具有多项使用陶瓷阀的连续长期耐用和其他功能优点，同时在不影响属于陶瓷阀的紧凑性和体积固有优点的情况下，还具有防止虹吸的特性。
总的来说，上述标明的实施例不应被认为是对本发明范围的限制。修改和其他结构的变化显然是在后附权利要求限定的本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.一种带有真空制止器的筒式插装阀，所述阀包括一外罩；一在外罩内固定安装的第一盘，所述盘形成有第一表面并形成有一穿过它的开口；一第二盘，所述盘安装在外罩内进行运动，并在它的一侧面形成有与第一表面对接接合的第二表面，并在与所述一侧面相对的侧面上形成有第三表面；第二盘形成有穿过它的一通道，当第二盘选择运动时，所述通道可定位在与穿过第一盘形成的开口连通的位置；一阀保持器，所述保持器相邻第二盘的第三表面定位，并具有至少一个贯通孔以与第二盘的通道连通；和一柔性阀，所述柔性阀安装在阀保持器上，当在第二盘通道中介质的压力比阀保持器的孔中介质压力大时；阻塞阀保持器的孔与第二盘通道之间的连通，当所述通道中的压力小于孔中压力时，允许连通。
2.根据权利要求1所述的筒式插装阀，其中，第一和第二盘是由一种硬质材料构成。
3.根据权利要求2所述的筒式插装阀，其中，所述硬质材料是陶瓷。
4.根据权利要求1所述的筒式插装阀，其中，所述柔性阀包括一阀盘，它具有一凹的内表面；一毂，它由阀盘内表面中心伸出；一阀杆，它由毂伸出；一加大的头，它由阀杆伸出。
5.如权利要求1所述的筒式插装阀，其中，所述柔性阀包括一毂；一阀杆，它由毂伸出；和一加大的头，它由阀杆伸出。
6.如权利要求5所述的筒式插装阀，其中，阀保持器形成有贯通的第二孔，所述阀杆位于第二孔内，所述头位于第二孔一端外面，所述毂位于第二孔的与所述一端相反的另一端的外面。
7.如权利要求1所述的筒式插装阀，还包括在所述筒式插装阀中形成的一主开口，以致所述阀的外界环境通过这主开口，与穿过阀保持器形成的开口连通。
8.根据权利要求7所述的筒式插装阀，还包括一移动所述阀保持器的杆，并且该杆穿过形成在所述筒式插装阀中的主开口。
9.根据权利要求8所述的筒式插装阀，其中，所述外罩在其侧壁上形成有至少一个孔，所述孔与阀保持器中形成的孔连通。
10.根据权利要求9所述的筒式插装阀，其中，所述杆基本占据主开口，以致穿过阀保持器形成的孔通过主开口与环境的连通被阻塞。
11.根据权利要求10所述的筒式插装阀，其中，所述筒式插装阀形成有一在主开口和相邻的杆之中装入凝胶的间隙。
12.根据权利要求1所述的筒式插装阀，其中，所述外罩侧壁上形成有至少一个孔，该孔与在阀保持器中形成的孔连通。
13.根据权利要求1所述的筒式插装阀，其中，所述外罩围绕它的中心轴线基本是圆柱形的，并且，该外罩包括至少一个贯通的基本与它的中心轴线垂直的孔。
14.根据权利要求1所述的筒式插装阀，其中，在阀保持器中形成的孔是第一孔，并有第二孔穿过形成，所述柔性阀的一部分位于第二孔中。
15.根据权利要求1所述的筒式插装阀，其中，所述柔性阀形成有一边缘，所述边缘包围并密封在所述阀保持器中形成的孔，阻塞该被密封的孔和第二盘通道之间的连通。
16.根据权利要求1所述的筒式插装阀，其中，所述阀保持器是一偶联件，该偶联件安装在第二盘上，当偶联件选择地移动时移动第二盘。
17.一种设有真空制止器的筒式插装阀，所述阀包括一具有中心轴线的圆柱形外罩；一第一盘，所述盘固定位于外罩内并具有第一表面；一第二盘，所述盘位于外罩内移动，并具有与第一表面对接接合的第二表面；第一和第二盘具有穿过形成的通道，在第二盘选择地移动时，所述通道可以对准相互连通；一主开口，它穿过该筒式插装阀的一端轴向形成；一杆，它具有位于主开口内的部分；一偶联件，它安装在杆上和第二盘上，以通过所述偶联件控制第二盘进行运动；穿过偶联件形成的至少一个与主开口连通的孔，并且该孔位于与第二盘的通道连通的位置；以及一柔性阀，该阀安装到偶联件上，当第二盘通道中的介质压力比偶联件孔中的介质压力大时，所述阀阻塞偶联件孔和第二盘通道之间的连通，而当第二盘通道中的压力小于孔中压力时，允许它们连通。
18.根据权利要求17所述的筒式插装阀，其中，所述外罩侧壁上形成有至少一个垂直于它的轴线的孔，所述孔与在偶联件上形成的孔连通。
19.根据权利要求18所述的筒式插装阀，其中，所述杆基本占据主开口，以致穿过偶联件形成的孔通过主开口与环境的连通被阻塞。
20.根据权利要求18所述的筒式插装阀，其中，所述柔性阀是一个伞形阀。
全文摘要
一筒式插装阀,包括安装在外罩中的一个固定盘和一可移动盘。一杆穿过轴向位于阀一端的主开口。杆安装到偶联件上,使可移动盘相对于固定盘可以运动,以控制通过阀的水量和温度。一柔性阀安装到偶联件上,在正常使用阀时,阻止贯通孔与穿过可移动盘形成的通道连通。围绕阀的环境空气可以进入到主开口,当在供水中发生负压时,将使柔性阀弯曲,使空气进入供水管线消除不希望的负压影响。
文档编号F16K11/06GK1187595SQ9711794
公开日1998年7月15日 申请日期1997年9月5日 优先权日1997年9月5日
发明者罗伯特·P·奥哈拉, 柯蒂斯·S·伍利 申请人:艾姆哈特公司