恒温阀芯的制作方法

本发明涉及一种恒温阀芯(thermostaticcartridge)。

背景技术：

本发明特别适用于卫生领域，并因此适用于检查例如用于水槽和淋浴器的混合龙头，其可以将进入的冷水流和进入的热水流“混合”，即，组合，以形成单个出水流，其称为“混合水”，温度介于热水和冷水的分别的温度中间。

当能够独立于冷水和热水的分别的压力和温度之外将混合水的温度设定为基本恒定且可调节的值并在一定的压力和流速范围内设定混合水的流速时，这样的混合器被称为是恒温的。这种恒温功能由专门的装置执行，其基本上设置在中空壳体内，从而形成预装配的组件，该组件被描述为“恒温阀芯”并且单件地放置在混合龙头的管状外主体内。在fr2,774,740中给出了这样的恒温阀芯的例子。

因此，上述恒温装置包括用于设定冷水和热水的量的滑阀，该滑阀在壳体内的运动由恒温元件的第一部分控制，该第一部分设置为热敏性的并且置于混合水流中。恒温元件的第二部分(在第一部分加热期间，第一部分沿着壳体的中心轴线相对于该第二部分平移)压住用于调节该第二部分的轴向位置的机构：通过从壳体外部操纵该机构，用户改变恒温元件的第二部分的轴向位置，并由此改变滑阀设定的冷水进口和热水进口的温度，换句话说，即混合水的温度。该机构包括操纵螺钉，其经由壳体的孔从壳体的内部延伸到外部，并且在壳体内被拧入可旋转地连接至壳体的螺母。拧紧或拧松螺钉导致螺母在一个方向上或相反的方向上平移，并以对应的方式驱动可在壳体内移动的端部件，恒温元件的第二部分轴向压住该端部件。为了允许恒温元件的超程，即，其第一部分和第二部分的相对轴向分离，例如由于滑阀轴向抵住壳体的固定的内止动件而防止了设定滑阀通过第一部分相对于壳体轴向移动，通常在端部件和螺母之间轴向插入超程弹簧：该弹簧设置为具有足够的刚度，使得只要滑阀能通过恒温元件的第一部分在轴向上自由地移动，弹簧就刚性地轴向连接端部件和螺母。

当阀芯使用时，特别是在向其供应冷水和热水时，这种调节机构是令人满意的。相反，在将其连接到进入的冷水流和热水流之前，换言之，在对阀芯的壳体内部进行液压加压之前，其上述调节机构的螺钉相对于壳体具有一定的间隙自由度，同时通过在上述壳体的孔中设置的螺钉部分处倾斜而能够相对于壳体的中心轴线自由地倾斜若干度。螺钉的这种可能的自由间隙源于机构的部件和阀芯的壳体之间的径向游隙，该径向游隙对于阀芯的装配及其之后的正确操作是必需的。特别地，在前面提到的fr2,774,740中，螺钉仅通过螺钉的单个螺钉座部相对于壳体被引导，以使螺钉对齐在轴线上，该螺钉座部设置在上述孔内，其中径向插入有密封垫圈；因此，在腔室内，螺钉跨过其整个延伸部径向远离腔室的壁，螺钉包括允许螺钉轴向压住腔室的内肩部的凸缘环，在凸缘环和腔室的壁之间径向保持有自由游隙。

虽然螺钉的这种可能的自由间隙在阀芯被置于液压下之后就不会对阀芯的性能产生影响，但是在阀芯投入使用之前处理阀芯的顾客会有不良的感受：事实上，这些顾客的印象是调节机构装配不良或被损坏。即使在对阀芯进行液压加压之后，螺钉也保持一定的间隙幅度，这可能被使用者认为是缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是改进现有的阀芯以限制其调节机构的螺钉的间隙，同时保持阀芯的简单装配和标准尺寸。

为此，本发明涉及权利要求1所限定的恒温阀芯。

因此，为了加强螺钉在腔室轴线上的对齐，本发明提出了相对于壳体并且在腔室内引导螺钉，螺钉和壳体都与孔成一直线，螺钉从壳体的内部穿过该孔延伸到壳体的外部。为此，本发明提供的是螺钉包括用于在腔室的轴线上对齐的至少两个螺钉座部，第一螺钉座部对应于螺钉的设置在上述孔中的部分，而第二螺钉座部设置在腔室内部同时与第一螺钉座部和螺钉的设置在螺母内的螺纹部分开。以这种方式，螺钉在两个分离的、特别是彼此轴向远离的螺钉座部中相对于壳体被引导：因此，与仅在孔处进行的短引导相比，结合地获得了长引导。螺钉相对于壳体的倾斜幅度被大大减小，甚至为零。

在实践中，可以考虑若干实施方式来执行螺钉的第二螺钉座部的引导。根据第一实施方式，这种引导不是直接抵住壳体进行的，而是如下文更详细地说明的那样通过阀芯的端部件和螺母进行：该方法可以在不在阀芯中增加任何附加部件的情况下实施本发明，只是螺钉和端部件适用于彼此直接配合。根据第二实施方式，这种引导直接在螺钉的第二螺钉座部和壳体的界定壳体的腔室的壁之间进行，在该第二螺钉座部和该壁之间插入用于它们之间的径向游隙的简单的补偿垫圈。在这两种情况下，与现存的阀芯相比，根据本发明的阀芯的装配和总的轴向尺寸都不会受到显著影响。因此，在所有情况下，本发明都打破了必需减小阀芯的各个部件之间的所有装配游隙来对螺钉相对于壳体的间隙幅度产生显著影响的偏见，这种所有游隙的减小产生了很大的装配限制和/或部件之间的各个接触界面的过大尺寸。

在从属权利要求中规定了根据本发明的恒温阀芯的额外的有利特征。

附图说明

通过阅读以下仅作为例子提供并参照附图进行的说明，将更好地理解本发明，其中：

-图1是根据本发明的阀芯的第一实施方式的立体图；

-图2和图3是图1的阀芯在相互垂直的分别的平面中的纵向剖视图；

-图4和图5分别是沿图2中的线iv-iv和v-v的剖视图；以及

-图6是类似于图2的视图，示出了根据本发明的恒温阀芯的第二实施方式。

具体实施方式

图1至图5示出了恒温阀芯1，其例如用于装配家用的阀配件，例如水槽或淋浴龙头。

如图1至图5中明确所示，阀芯1包括作为主要外部部件的中空壳体10，其例如由塑料制成。该壳体10具有围绕轴线x-x纵向延伸的管状的整体形状。壳体10的内部容积形成腔室11，其以轴线x-x为中心并且沿着该轴线在壳体10的轴向相对两端之间延伸。

为方便起见，后续说明在相对于腔室11来理解词语“内”和“外”的方向上相对于壳体10取向。同样地，词语“顶”和“上”是指沿着轴线x-x朝向壳体10的其中一个纵向端部、即朝向图2和图3的顶部取向的端部取向的方向，而术语“底”和“下”表示相反的方向。

因此，在壳体10的顶端和底端之间，腔室11由壳体10的以轴线x-x为中心的管状壁12的内表面界定。

在这里考虑的示例性实施方式中，壳体10在其下端处包括套管13，例如，套管13通过螺纹被固定地紧固到壳体10的其余部分，使后者向下延伸。因此，该套管13构成管状壁12的下端部分。此外，在图中考虑的例子中，壳体10的其余部分为单件，同时应理解的是，在未示出的替代方式中，壳体可以由通过任何适当的机构经由与套管13固定地紧固到壳体10的其余部分相同的方式彼此固定地紧固的多个部件构成。当然，在未示出的替代方式中，套管13可以与壳体10的其余部分的全部或一部分一起设置成单件。

在阀芯1的装配构造中，如图所示，壳体10可以密封地安装在龙头(图中没有示出)的中空主体内，其中密封垫圈径向插在壳体10的外表面和上述主体的内表面之间。

阀芯1可以设定混合水m的温度，该混合水m离开阀芯并且通过将进入的热水c和进入的冷水f混合而获得。为此，如下面逐步说明的那样，阀芯1包括滑阀20、恒温元件30和复位弹簧40以及用于调节恒温元件30的轴向位置的机构，该机构包括端部件50、螺母60、超程弹簧70和螺钉80。所有上述部件20、30、40、50、60、70和80至少部分地设置在腔室11中。

如图2和图3所示，滑阀20可移动地、特别是可基本沿轴线x-x平移地安装在腔室11内的两个相对的末端位置之间，在这两个末端位置，滑阀分别关闭热水c进入腔室11的进口和冷水f进入腔室11的进口。在上述两个末端位置，滑阀20的轴向相对两端部中的一个或另一个压住对应的座部，所述座部分别由壳体10界定，特别是由壳体的内肩部界定。为了到达与径向横穿壳体10的热水c相关联的座部，壳体10为此界定一个或多个外周孔14，热水c从其中穿过进入腔室11并且其在图2中用虚线表示。同样地，为了到达与径向横穿壳体11的冷水f相关联的座部，壳体11为此界定一个或多个外周孔15，冷水f从其中穿过进入腔室11并且其在图2中用虚线表示。在阀芯1的装配状态下并且在将该阀芯安装在龙头中时，通常从壳体1的外部穿过由上述龙头的主体界定的通道分别给孔14和15供应热水和冷水。

根据滑阀20相对于壳体10的位置，在上述两个末端位置之间，设定进入腔室11的热水c和冷水f的量，并且它们在腔室中进行混合形成混合水m，如图2中示意性所示，混合水m穿过由壳体10为此目的在其下端处限定的孔16离开腔室。

滑阀20在腔室11中的位置由恒温元件30控制。为此，恒温元件30包括第一热敏部分31，其设置在腔室11中使得混合水m围绕该部分31流动，并且其以至少平行于轴线x-x平移的方式连接至滑阀20。在实践中，滑阀20可以通过任何适当的方式(例如，通过螺纹连接)固定地紧固到恒温元件30的部分31。恒温元件30还包括第二部分32，其可相对于第一部分31基本上沿轴线x-x平移。第一部分31在加热期间被设置为用于驱动部分32相对于部分31的分离：因此，通过使部分32相对于部分31向上移动，部分31在部分32的下端上起作用。恒温元件30的实践实施方式不是对本发明的限制，该恒温元件在图2中也仅仅示意性示出。根据一个实践实施方式，部分31包含可热膨胀的材料，其在来自沿着部分31流动的混合水m的热量作用下膨胀并引起部分32的相对分离。一个替代实施方式是提供具有形状记忆合金的致动器形式的恒温元件30。

不管恒温元件30的实施方式如何，复位弹簧40都倾向于使部分31和32朝向彼此返回，特别是在部分31的冷却期间。为此，以本身已知的方式并且如图2中仅示意性示出的那样，复位弹簧40轴向地插在壳体10和恒温元件30之间。

如图2和图3中明确所示，恒温元件30的部分32的上端轴向地压住端部件50，这种支承由复位弹簧40的作用产生。可以理解的是，端部件50控制恒温元件的部分32的轴向位置，换言之，部分32相对于壳体10的高度。

端部件50可沿轴线x-x移动地安装在腔室11中。如图2、图3和图5中明确所示，端部件有利地设置有凸缘环51，在所考虑的示例性实施方式中，凸缘环51位于端部件50的下端处并且从端部件的其余部分径向突出地延伸，以便以具有径向游隙的方式接收在壳体10的管状壁12中。通过限制上述径向游隙以获得端部件50在腔室11中的轴向移动性，凸缘环51有利地通过与壳体10滑动接触而相对于壳体10被引导，以使端部件50对齐在轴线x-x上。对端部件50的这种引导的益处将在之后展现。

此外，如果适用，端部件50在其凸缘环51处形成用于超程弹簧70的向下的轴向支承部，而超程弹簧70轴向向上地抵靠螺母60。换言之，超程弹簧70轴向地插在端部件50和螺母60之间。超程弹簧70具有足够大的刚度，使得在阀芯1的装配状态下，只要滑阀20通过恒温元件30的部分31相对于壳体10进行的轴向运动是自由的，超程弹簧70就将端部件50和螺母60彼此轴向地刚性连接。换言之，只要滑阀20可向下移动而不与壳体10轴向干涉，特别是不轴向地抵靠与热水c相关联的座部，则端部件50和螺母60就在超程弹簧70的作用下形成刚性子组件，特别是针对该子组件相对于壳体10的轴向位置。相反，一旦通常通过与壳体10的轴向干涉防止了滑阀20的向下运动，超程弹簧70就设置成在通过部分31、部分32和恒温元件30致动而进行的向上运动的作用下变形：通过超程弹簧70的变形，端部件50然后可以向上平移，而不改变螺母60的轴向位置。因此，可以避免在恒温元件30的显著加热期间使阀芯1损坏，与滑阀20在其分别与热水c和冷水f相关联的两个末端位置之间相对于壳体10的固定的座部的最大行程相比，导致部分32超程展开。

根据将在之后展现益处的设置，当超程弹簧70将端部件和螺母彼此轴向地刚性连接时，端部件50和螺母60相对于彼此径向调节。为此，在图中考虑的示例性实施方式中，端部件50有利地在其上端处界定截头锥形表面52，其向上地且朝向螺母60地张开。同时，螺母有利地在其下端处界定截头锥形表面61，其有利地向上张开并设置成压住端部件50的截头锥形表面52，如图2和图3所示：当超程弹簧70将端部件50和螺母60彼此轴向地刚性连接时，这些截头锥形表面52和61在超程弹簧70的作用下相互压住，从而通过以截头锥形表面52和61分别的几何轴线为中心而使端部件和螺母相对于彼此径向调节，然后彼此组合。截头锥形表面52和61之间的这种径向调节配合是可逆的，其中当超程弹簧70变形时这些截头锥形表面彼此分离，以允许端部件50相对于螺母60相对地向上移动。

如图2至图4所示，螺母60在腔室11中安装成可相对于壳体10以轴向平移的方式移动并且围绕轴线x-x以旋转的方式连接至该壳体。为此，在这里考虑的示例性实施方式中，朝向壳体10的管状壁12的内表面的、螺母60的表面设置有细长的肋62，其平行于轴线x-x延伸并且以互补的方式接收在由管状壁12的内表面界定的凹口17中：通过肋62和凹口17之间的形状配合，螺母60仅可在腔室11内平移移动。有利地，将肋62和凹口17之间的径向游隙设置得足够小，使得它们之间的配合相对于壳体10引导螺母60，从而使该螺母对齐在轴线x-x上。

在阀芯1的装配状态下，螺钉80被安装成围绕轴线x-x被拧紧在螺母60中，螺钉80沿轴线x-x从腔室11的内部延伸到壳体10的外部。因此，螺钉80包括螺纹部81，其在阀芯1的装配状态下设置在腔室11内并且被拧紧而被接收在螺母60中。实际上，螺母60与螺钉的螺纹部81之间的拧紧-拧松配合是相对松动的，以允许螺钉灵活地旋转，同时避免在其螺纹部81和螺母60之间的界面处的任何卡住风险。在这种情况下，螺母60可以由塑料制成，这增强了其内螺纹与螺钉的螺纹部81之间的功能性游隙。

螺钉80还包括上端部分82，其设置在壳体10的外部并且设置成以旋转的方式连接至操纵手柄(图中没有示出)：为此，如图1至图3所示，例如，端部分82是带插管的。此外，螺钉80通过任何适当的但不限制本发明的方式相对于壳体10以轴向平移的方式锁定。因此，在阀芯1的装配状态下，当螺钉80从壳体10的外侧围绕轴线x-x自身旋转时，特别是通过推动上述操纵手柄而旋转时，螺钉80驱动螺母60根据螺钉80的旋转驱动方向向下或向上轴向平移。螺母的平移引起端部件50的对应的平移驱动，并因此引起恒温元件30的部分32相对于壳体10的对应的平移驱动。

如图2和图3所示，螺钉80在其螺纹部81和其上端部分82之间在轴向上包括形成螺钉座部83的部分，其在阀芯1的装配状态下设置在壳体10的、位于该壳体的上端处的孔18中。孔18将腔室11轴向连接至壳体10的外部，从而允许螺钉80从腔室11的内部经由孔18延伸到壳体10的外部。螺钉80的螺钉座部83接收在孔18中，使得螺钉座部83在孔18内相对于壳体10被引导，以使螺钉80对齐在轴线x-x上。在图中考虑的例子中，至少部分地通过径向插在螺钉座部83和孔18的壁之间的垫圈90来完成螺钉座部83的这种引导。该垫圈90被设置用于补偿螺钉座部83和孔18的壁之间的径向游隙以及相对于壳体10的外部密封腔室11。

如图2至图4所示，螺钉80还包括形成螺钉座部84的部分，其与螺纹部81和螺钉座部83分开并且设置在腔室11内部，同时设置在孔18的外部。该螺钉座部84从螺钉80的螺纹部81轴向向下突出：换言之，部分81在轴向上设置在螺钉座部83和84之间。在腔室11内，螺钉座部84相对于壳体10被引导，以使螺钉80对齐在轴线x-x上，同时被接收在端部件50的外壳53中：该外壳53设置成径向调节到螺钉座部84，同时在该外壳和螺钉座部84之间留下自由轴向平移的相对移动性。因此，除了通过螺钉座部83和孔18的壁之间的配合进行的引导之外，螺钉80还受益于在螺钉座部84和端部件50的外壳53之间进行的第二引导，通过螺钉座部84和外壳53之间的滑动调节容易地获得该第二引导。然后，螺钉80相对于轴线x-x的间隙幅度受到很大限制：当向螺钉80的上端部分82施加应力而试图使螺钉相对于轴线x-x倾斜、特别是在其处于孔18内的螺钉座部83处倾斜时，这种推动通过螺钉座部84传递到端部件50，同时端部件50通过超程弹簧70刚性地连接至螺母60，并且通过截头锥形表面52和61之间的配合径向调节到该螺母。由端部件50和螺母60形成的刚性子组件通过螺母和/或端部件50、特别是端部件50的凸缘环51径向压住管状壁12的内表面而防止螺钉80倾斜。

图6示出了恒温阀芯101，其与阀芯1相同的部件具有相同的附图标记。阀芯101与阀芯1的不同之处在于其螺钉180。

更具体地，阀芯101的螺钉180具有与阀芯1的螺钉80相同的技术目的，并因此包括螺纹部181、端部分182和第一螺钉座部183，它们分别类似于螺钉80的部分81、部分82和螺钉座部83。

此外，螺钉180包括螺钉座部184，其与螺纹部181和螺钉座部183分开并且不同于螺钉80的螺钉座部84。更具体地，如图6所示，螺钉座部184在腔室11内部通过在径向上插在螺钉座部184和壳体10的管状壁12之间的垫圈102相对于壳体10被引导，以使螺钉180对齐在轴线x-x上：该垫圈102被设置为补偿螺钉座部184和管状壁12之间的径向游隙。根据一种实践性且经济的实施方式，垫圈102是o形环。

与阀芯1相比，试图使螺钉80对齐在轴线x-x上而对螺钉80的螺钉座部184的引导不会穿过端部件50和/或螺母60，而是通过为此目的专门附接的垫圈102直接施加于管状壁12的内表面。

根据在图6的示例性实施方式中实现的一种紧凑设置，螺钉座部184轴向设置在螺钉180的螺纹部181和螺钉座部183之间。

此外，与图6的例子中一样，螺钉座部184有利地设计为相对于螺钉的其余部分径向突出的凸缘环：然后该凸缘环可以组合如上所述的螺钉180的对齐引导功能和对螺钉沿轴线x-x相对于壳体10的平移的阻挡功能，为此凸缘环轴向压住位于腔室11和孔18之间的连接处的、壳体的肩部19。

此外，可以考虑到目前为止所描述的阀芯1和101的各种设置和替代方式。