专利名称：防止儿童操作的旋钮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于阀门的防止儿童操作的旋钮，它能够正常地自由转动，因此使这种旋钮的旋转既不改变水流的流量、也不改变水的温度，因为它的旋转运动不会传递给阀杆。为了使旋钮转动阀杆、进而改变阀门的水流量和温度设置值，旋钮所带有的离合器元件，必须通过与固定在阀杆上的嵌齿轮连接器相啮合才动作。
如果不注意将惯用的阀门和阀门旋钮交给儿童，则他们能改变水流量和水温，由于加大热水流量，可能造成意外的责骂。现有技术领域中的许多装置已经试图去防止水温度的突然变化。但是，现有技术的装置具有很多缺点，如这些装置的效率很低，或较复杂，一般也很昂贵。
本发明的一个目的是提供一种改进的防止儿童操作的旋钮，儿童不能轻易操纵它，且该旋钮结构简单，制造经济，对于成年人来说，旋扭的操作具有高度的可靠性。
本发明的另一目的是提供一种防止儿童操作的旋钮，它采用一种能自由转动，并仅在旋钮所带的离合器元件啮合后才与阀杆接合的旋钮。
本发明的再一个目的是在旋钮旋转之前，需要强制离合器元件线性运动，以改变水流量和水温。
本发明的其它目的、特征和优点将从下面对发明、所附的权利要求和附图的详细描述中变得更加清楚。
附图中
图1是本发明防止儿童操作旋钮的最佳实施例的局部元件分解立体图；其中部分元件被除去；图2是图1所示本发明防止儿童操作旋钮的侧剖视图，其中离合器元件与嵌齿轮连接器脱离啮合，并且旋钮可相对于阀杆自由转动；图3是图1所示本发明防止儿童操作旋钮的侧剖视图，其中离合器元件与固定在阀杆上的嵌齿轮连接器啮合，以使旋钮的旋转导致阀杆转动；图4是详细表示本发明离合器元件的顶部局部剖视图；图5是本发明防止儿童操作旋钮的第二实施例，它表示与图2相似的、带有改型元件的旋钮侧剖视图；图6是本发明防止儿童操作旋钮的第三实施例的局部元件分解立体图，其中部分元件被除去；图7是图6所示的本发明防止儿童操作旋钮的局部立体图，其中离合器元件与嵌齿轮连接器脱离啮合，旋钮相对阀杆自由转动；图8是图6所示的本发明防止儿童操作旋钮的局部立体图，其中离合器元件与固定在阀杆上的嵌齿轮连接器啮合，以使旋钮的旋转导致阀杆转动。
图1、2、3和4显示了本发明的最佳实施例，即第一实施例，其中图1以元件分解立体图的形式表示了一个防止儿童操作的旋钮装置10，它表示一个通用的阀杆通过一个联结器14与水阀(未表示)相连。阀杆12的上端16具有一个螺纹孔13和多个在阀杆12的上端16上成型的花键18。旋转阀杆12能通过水阀控制水的流量，且阀杆12既可用于热水阀、也可用于冷水阀，但是由于温度的因素，本发明对于热水阀来说特别有用。图1、2和3所示的防止儿童操作的旋钮装置10，包括一个带有凸台21的嵌齿轮连接器20，该凸台21带有成型于扩张孔23内侧的花键孔22，所述扩张孔23从凸台21的底部向上延伸大约凸台一半的长度。在图2和图3所示的安装位置，花键孔22与阀杆12的花键18配合，以便将嵌齿轮连接器20安装在阀杆12上，因此，旋转嵌齿轮连接器20也将使阀杆12转动。凸台21从嵌齿轮连接器20的平面顶端24向下延伸一小段距离。在花键孔22的上面，是一个与孔23相连续的直径减小的孔27，它终止于向上偏斜的锥形部分28，该锥形部分28的末端是一个到达平面顶端24上的圆形孔29。这样，孔23、27和29以及锥形部分28在凸台21中延伸，从而形成直径不同的连续通孔。顶端24从中央孔29沿径向向外延伸，并向下弯转至罩32，该罩32的底部34围绕着阀杆12周围并延伸，以便罩住大部分联结器14。在罩32上成型有多个齿36，它们从底部34向上延伸，并且其间具有交替间隔的开口37。
旋钮38成型为倒置杯状物40的形状，该杯状物40具有一个圆周侧壳体42，它在嵌齿轮连接器上方延伸，并延伸至稍低于嵌齿轮连接器20的位置。旋钮38可具有凹槽43，如图所示，该凹槽43向下延伸并终止于壳体42的底面30的上方，以便在旋钮38上形成手的抓握部分，从而便于转动旋钮。如图1、2和3所示，在壳体42上成型有一对沿直径设置的孔44，它们位于嵌齿轮连接器20的齿36穿过的平面46内。平面46基本上垂直于阀杆12的轴线48。旋钮38具有一个扩大的中央孔50，它的环形侧壳体54从旋钮38的上端52延伸，并终止于向内延伸的环形水平法兰盘56处，该法兰盘56安放在凸台26的平面顶面24上。一个较小的孔57在法兰盘56上形成了环形空间，且它与孔29的直径大致相同。图1、2和3所示的弹性环58是用适当的塑料或橡胶材料制成。
为了达到所述目的，一个离合器元件60可与环58制成一体，即制成如图所示的形状或任何其它适当的形状，但是，在该最佳实施例中，如图4所示，可制成互连的外部黄铜旋扣62的形式，该旋扣62具有一个螺纹孔64，并置于在环58的外圆周68上形成的凹槽66中。该凹槽66延伸到大约环58厚度的一半，并终止于环形底缘70，该底缘70与孔72邻接，凹槽66成型于孔72上。一个带螺纹的元件74也可以用黄铜制成，其具有一个放大的头部76，该头部76向环58的内部延伸，且头部76的内端78围绕开口72与环58的内壁80接合。带螺纹的元件74具有一个较小直径的螺纹部分82，这部分82从头部76延伸，旋拧入旋扣62的螺纹孔64中，这样，带螺纹的元件74在旋扣62中拧紧，使旋扣62的下端与凹槽66的底缘70接合，内端78与内壁80接触，以将离合器60夹持到环58上。如图1所示，在环58上沿直径方向安装有一对离合器元件60，它们适于设置在邻接的每个孔44的位置上，因此通过临时相互挤压旋扣62而将环58的直径减小到足够小，如图2和3所示，使每一个旋扣62安装在每一个孔44中，从而将环58安装在旋钮38的下端84中，而环58的外圆周68大致与邻近孔44的壳体42的直径相同，因而在其间形成摩擦接触，为了更详细描述，使离合器元件60置于与嵌齿轮连接器20的齿36相同的平面46中。
如图1、2和3所示，一个带肩螺钉86具有带螺纹的下部88，该部分88与阀杆12的螺纹孔13的直径和螺距相同。较大直径的圆形带肩部分90的尺寸比圆形孔57略小，使它能与法兰盘56形成间隙配合，因而旋钮38能相对于固定的带肩螺钉86自由转动。上端92具有一头部94，该头部94的直径大于带肩部分90的直径，但小于孔50的直径。一个锥形部分96从带肩部分90延伸到带螺纹的下部88，以形成从大直径到小直径部分的平稳过度，并与凸台26的类似锥形部分28接合。带肩部分90的轴向长度大于环形法兰盘56的厚度，因此当螺钉86与阀杆12连接时，具有相同角度的锥形部分96和锥形孔28接合。锥形部分96限制了螺钉86沿轴向下降到阀杆12内，同时将嵌齿轮连接器20锁定在阀杆12上。
旋钮38可绕嵌齿轮连接器20和带肩部分90自由转动，但是，尽管可在平面顶端24和扩大的头部94之间自由转动，由于法兰盘56位于其间，所以旋钮38无法轴向移动。因此，旋转手动旋钮38的动作不会改变阀的流量或温度设置值。操纵者不论何时想改变该设置值，都可使旋扣62向内相互受压，迫使带螺纹元件74的头部76进入交替排列的齿36的开口37中，以便将旋钮36锁定到嵌齿轮连接器20上，这样，只要旋扣62保持受压，旋转旋钮38将使阀杆12产生类似的旋转。因此，旋转旋钮36就可以根据需要改变、即增加或减小流体流量和流体温度，这要取决于是顺时针还是逆时针旋转旋钮36。松释旋扣62将使带螺纹元件74从嵌齿轮连接器20的齿36中移去，使得离合器元件60脱离啮合。再一次旋转旋钮36将不再与嵌齿轮连接器20啮合，这样就不会影响或改变阀杆12的位置，从而使流经阀的流量保持不变。
图5表示了本发明的第二实施例，其元件的功能与前面在图1至4中所述的本发明第一实施例的元件的功能类似。在某些情况下，将使用相同的序号，而在另一些情况下，将使用不同的序号。防止儿童操作的旋钮装置10具有一个罩住嵌齿轮连接器102的旋钮100，嵌齿轮连接器102通过阀杆12的上端16上的花键106固装在阀杆12上。该阀杆12与水阀(未表示)相连。一个带肩螺钉108具有一段与螺纹孔112螺纹连接的螺纹部分110，螺纹孔112在阀杆104的上端108中形成。一个较大直径的带肩部分114从螺纹部分110和扩大的带槽头部116延伸。如图5所示，该头部116在法兰盘120的顶端118的上方延伸，且沿径向向内延伸终止于凸台122中成型的圆形孔119处。法兰盘120从凸台122的底部延伸到顶端118，其延伸长度稍大于凸台122轴向长度的一半。凸台122设置在手动旋钮100的内部中央。嵌齿轮连接器102上的向上延伸的环形法兰124绕凸台122延伸，延伸长度稍大于嵌齿轮连接器102长度的一半。法兰124的内部直径稍大于凸台122的外部直径，这样，旋钮相对于嵌齿轮连接器102绕轴线48自由转动。带肩部分114的轴向长度稍大于法兰120的轴向长度，因此，当带肩螺钉108与阀杆104相连时，旋钮100将不被夹持到阀杆12上，但能相对于螺钉108(和嵌齿轮连接器102)自由转动。另外，圆形孔119的直径稍大于带肩部分114的直径，但大致小于头部116的直径。这样，通过自由转动旋钮100能够可转动地相连，而不能沿轴向从装置10上移开。凸台120的上端向外弯转而形成环形的水平法兰盘128，法兰盘128的外端垂直向上弯转而形成环形侧壳体130，该侧壳体130延伸至水平顶端132。顶端132具有一个扩大的孔134，其下方是一个较小的孔136，该孔136的直径稍大于头部116的直径。孔134、136和119在旋钮100内形成了一个连续的通孔，该通孔从顶端132向下延伸。
旋钮100制成具有侧壳体42的倒置杯状物40的形状，该圆周侧壳体42从顶端132延伸并终止于底部30，该底部30延伸至稍低于嵌齿轮连接器102底部的位置。一对沿直径设置的孔44成型于壳体42的相对侧，并位于高于旋钮100的底部30上方的平面46中。平面46垂直于阀杆12的轴线48。一个由橡胶或塑料制成的弹性环138与离合器元件140制成一体，离合器元件140在安装位置上通过孔44延伸，可移动地将环138安装在旋钮100中。类似于本发明第一实施例所表示和描述的那样，离合器元件140也可与环138独立成型并连接在环上。离合器元件140具有一个向外延伸的旋扣142和一个向内延伸的凸起144。嵌齿轮连接器102具有一个向下延伸的罩146，该罩146从环形法兰124稍稍向外扩张，终止于向外延伸的环形法兰盘148，法兰盘148具有多个绕其圆周成型的齿150。如图5所示，离合器元件140的实线通常表示为与嵌齿轮连接器102脱离啮合，使得旋钮100能自由转动而不转动阀杆104。当需要改变阀杆104的设置值时，离合器元件140的旋扣142将受压，以在邻近的齿150之间接合和锁定凸起144，如图5中虚线所表示的离合器元件140，这样，旋钮100的旋转也可以带动嵌齿轮连接器102和阀杆104旋转，从而按需要改变流体流量和流体温度所需的水阀设置值。
图6、7和8表示了本发明的第三实施例，其中将旋钮装置300安装在阀杆301上，阀杆301通过一个在本发明第一和第二实施例中表示和所述形式的通用联结器(未表示)连接到水阀(未表示)上。该阀杆301具有一个带有花键的上端302，上端302终止于平面顶端304处。在图6中，锥形孔306以虚线表示，它从顶端304向下延伸，并位于沿阀杆301的轴线308延伸的上端302内。图6中所示的带肩螺钉310具有一个下部螺纹部分312，该部分312可旋拧入锥形孔306中，以便将嵌齿轮连接器314安装到阀杆301上。嵌齿轮连接器314的花键孔316从嵌齿轮连接器314内部的凸台318的底部开口向上延伸，并与阀杆301的花键上端301相互联接。在凸台318的上端制有一个水平的法兰盘320，其上有多个水平设置的齿322，这些齿322从外圆周324向内延伸。在相邻齿322之间形成间隙326。
在装配位置上，旋钮330的壳体328罩住嵌齿轮314。旋钮330成型为倒置的杯形，壳体328为杯的侧壁，顶部元件332处在杯底的位置。作为手指握持部分的多个凹槽333绕壳体328成型，用于使旋转旋钮更加容易。壳体328是中空的，并且在顶部元件332的下部有一个离合器元件334与手动旋钮330制成一体。离合器元件334具有一个圆盘335，其直径等于法兰盘320的直径。在圆盘335的下端成型有多个短的向下延伸的凸起336，它们从离合器元件334的圆盘335的底部外圆周，沿径向向内延伸一小段距离。凸起336类似于齿形，其轴向长度约为嵌齿轮314的齿322的一半。凸起336沿圆盘335的圆周相互间隔设置，其间距与两个齿322之间的间距相同，这样，如图8所示，通过与齿322啮合，凸起336将进入各个第二空隙326中。
如图6所示，有一个波状垫圈338设置在嵌齿轮连接器318的上面，它通常偏压离合器元件334而离开嵌齿轮连接器318，在图7所示的非工作状态，旋钮330自由转动而不改变水阀的设置值，带肩螺钉310具有一个头部340，其直径大于带肩部分342的直径，带肩部分342沿轴向延伸，以使其上的旋钮328能相对于带肩螺钉310沿轴向移动，后面详述。螺钉310的带肩部分342位于头部340和螺纹部分312之间。离合器元件334具有一个穿过它的轴向中央孔346，该孔346的直径稍大于螺钉310的带肩部分342的直径。在图7所示的装配位置，旋钮通过带肩螺钉310安装在阀杆301上，但是它能相对于阀杆301自由转动，因此，旋钮328的转动不会改变水阀的设置值。所以，在不会导致阀杆301转动的情况下，任何人都可以转动旋钮328而不改变水的流量或水流温度。旋钮328的旋转运动用位于旋钮328上方的围绕轴308的圆形双箭头表示。
无论什么时候需要操纵水阀，操纵水阀的人可以沿轴向压下旋钮328，以使凸起336啮合到法兰盘的齿322中。所需的动作用以下方式表示1)圆形双箭头2)沿轴向向下的直箭头，该箭头在图8中的旋钮328的上方。如果凸起336没有与空隙326对齐，就需要顺时针或逆时针旋转旋钮328足够大的角度，以对齐这两部分并同时保持向下的压力。一旦离合器元件334与嵌齿轮314联接，旋钮328的旋转运动将导致阀杆310进行类似的旋转运动，以便按需要改变水阀的流速和温度设置值。为了从图7所示的位置到图8所示的位置沿轴向向下移动旋钮328，需要克服弹簧338的弹力。在通过旋转阀杆301调节水阀之后，松释旋钮328，弹簧338的弹力使离合器元件334和嵌齿轮连接器318再次分离而恢复到图7所示的位置，在该位置旋钮328可自由转动而不会改变水流温度和流量。
从上面描述的发明中还可以看出，在不脱离本发明实质和基本特征的情况下，可以其它特定形式实施本发明。因此，这些实施例都应看成是示意性的而非限制性的，在所附的权利要求中表述的本发明的范围不仅限于上述描述，在以等同的方式和在相同范围内所做的变化都应包含在本发明中。
权利要求
1.一种防止儿童操作的旋钮装置，包括a.一个自由转动的旋钮；b.一个与旋钮相连的离合器元件；c.一根与旋钮相连的阀杆，通常旋钮绕阀杆转动；d.一个固定在阀杆上的嵌齿轮连接器；e.一个与离合器元件啮合的弹性元件，通常压迫离合器元件与嵌齿轮连接器脱离啮合；和f.离合器元件相对于弹性元件线性运动，以与嵌齿轮连接器啮合，从而通过转动旋钮而导致阀杆进行类似的转动。
2.如权利要求1所述的装置，还包括a.一个设置在旋钮下端并安装在弹性元件上的离合器元件；b.至少一个设置在离合器元件上的旋扣，它的外端设置成从旋钮向外延伸一小段距离，它的内端向旋钮内部延伸一小段距离，由此，操作者能接合旋扣，以横向移动旋扣而使它的内端移动与嵌齿轮连接器锁定啮合。
3.如权利要求2所述的装置，其中a.一个带肩螺钉将旋钮可转动地安装在阀杆上，并将嵌齿轮连接器固定在阀杆上；b.旋钮呈倒置的杯状，并在嵌齿轮连接器上方延伸以罩住嵌齿轮连接器；c.在旋钮的下端邻近嵌齿轮连接器处成型有一个孔；d.弹性元件形成一个设置在旋钮的内侧，位于孔所在平面内的环，通常使旋扣的内端与嵌齿轮连接器保持相隔的关系；和e.所述旋扣通过所述孔延伸，因此压下旋扣可使内端以锁定方式与嵌齿轮连接器啮合。
4.如权利要求1所述的装置，其中a.一个带肩螺钉将旋钮可转动地安装在阀杆上，并将嵌齿轮连接器固定在阀杆上；b.离合器元件形成有固定在旋钮上的圆盘，该圆盘以相隔的关系设置在嵌齿轮连接器的垂直方向的上方；c.该圆盘上制有多个向下延伸且相间的齿，以在旋钮向下移动与嵌齿轮连接器啮合时，能与嵌齿轮连接器的开口啮合，从而将圆盘和旋钮锁定在嵌齿轮连接器上；d.弹性元件形成一个波形垫圈，它通常推动旋钮向下，以使圆盘的齿与嵌齿轮连接器保持脱离啮合状态。
5.一种防止儿童操作的旋钮装置，包括a.一根阀杆；b.一个安装并固定在阀杆上的嵌齿轮连接器；c.一个可转动地安装在阀杆上的旋钮，它与嵌齿轮连接器以相间的关系设置；d.带有多个环形轮齿的嵌齿轮连接器，这些轮齿位于垂直阀杆轴线的平面内；e.一个在旋钮的下端成型的孔，这些孔位于嵌齿轮连接器的平面内；和f.一个弹性地安装在孔内的离合器元件，它位于嵌齿轮连接器的平面内，通常与嵌齿轮连接器脱离啮合，并可移动地与嵌齿轮连接器啮合，从而通过旋转旋钮使阀杆转动。
6.如权利要求5所述的装置，其中a.将手动旋钮制成倒置的杯形；b.在倒置杯形物的下端形成有一对孔，它们在直径方向上相互对置，并位于与嵌齿轮连接器的孔相同的平面内；c.离合器元件具有向孔外延伸的一对旋扣；d.在杯形物的内侧以与嵌齿轮连接器相隔的关系设置有一个弹性环，其上安装有旋扣；和e.旋扣的内端在嵌齿轮连接器的方向上突伸，因此当旋扣受压时，该内端通过与嵌齿轮连接器啮合而锁定旋钮。
全文摘要
一种防止儿童操作的安装在阀杆上的旋钮,在阀杆上通过一个带肩螺钉固定有一个嵌齿轮连接器。带肩螺钉将可自由转动的旋钮可转动地安装在阀杆上。旋钮呈倒置的杯形,它在嵌齿轮连接器外延伸并罩住嵌齿轮连接器。一个离合器元件与旋钮相连,弹性元件使离合器元件与嵌齿轮连接器脱离啮合。离合器元件可线性移动而与嵌齿轮连接器啮合,从而旋转旋钮可导致阀杆的转动。
文档编号F16K35/00GK1199150SQ9810430
公开日1998年11月18日 申请日期1998年1月26日 优先权日1997年5月13日
发明者小唐纳德·J·西根 申请人:艾姆哈特公司