阀组件的制作方法

文档序号:6277828阅读:198来源:国知局
专利名称:阀组件的制作方法
技术领域
本发明涉及一种阀组件,尤其涉及一种具有防烫伤的压力平衡器的阀组件,它使用整体的提升阀部件,该部件包括连接于提升阀部件上的隔膜,用以在阀件间提供一种不泄漏的连接方式,从而保持了通过阀组件选定的冷、热水混合液流。
一般来说,压力平衡器包括提升阀部件,该部件具有两个提升阀,每一个均制有硬阻塞面。一个提升阀置于热水流通路中,另一个则置于冷水流通道中。液流通路用连接提升阀部件的隔膜分隔开。隔开两液流通道的隔膜根据通过热、冷水通路的热、冷水压力的变化相应地移动提升阀部件和提升阀。在冷、热水压力相同时,该系统是平衡的,因而隔膜处于中间位置。当冷水压力降低或失去时,隔膜就朝冷水流通路运动。并拉动或运动堵塞件使之靠近或接合硬的固定表面,用以有效地根据冷水压力的降低控制热水流量,或者在失去冷水压力时有效地切断热水流,以防止烫伤使用者。在热水压力降低或失去时,压力平衡器以类似方式操作,并由此相应地控制冷水流量或切断冷水通路。
1994年11月15日授权的美国专利5,501,244中,展示并说明了具有防烫伤压力平衡器的阀组件。该压力平衡器保持由使用者通过适当地混合冷、热水而选定一定温度,并对出现在冷、热水源的任何压力变化进行调节。任一个冷、热水源出现故障都能使阀组件切断。但是,因为提升阀部件与隔膜之间是以机械方式连接的,所以存在截面泄漏液流的可能性。
以前,如美国专利US5,501,244所示,阀组件的压力平衡器采用提升阀部件,它具有用机械方式连接或压合在一起的零件。这些提升阀部件在冷、热水之间形成一定数量的交叉流动,因此导致阀组件排出的水温不稳定。
本发明的目的是提供一种阀组件的压力平衡器,它结构简单,制造经济,而且运行精度高。
本发明的另一目的是提供一种阀组件的压力平衡器,它根据冷、热水源的压力变化而在预置的温度上连续精确地控制通过的液流,如果冷、热水源之一出现故障就将液流关断。
本发明的另一目的是提供一种具有整体提升阀部件的压力平衡器,在提升阀部件的装配位置上通过它的泄漏为零。
通过下面详细介绍的最佳实施例、附属的权利要求及附图,将使本发明的其它目的,特征和优点更加清楚。


图1是展示压力平衡器及混合阀的阀组件剖视图,它包括整体提升阀,隔膜连接于整体提升阀,从而构成本发明的提升阀部件;图2是使用本发明的新型提升阀部件的压力平衡器立体图;图3是图1所示新型提升阀部件的剖视图;图3A是代替图3所示的O型环的一对模铸成型密封件的局部剖视图;图4是图1所示的处于中间状态的压力平衡器局部视图;图5是图1所示的处在冷水故障状态下的压力平衡器局部视图;图6是图1所示的处在热水故障状态下的压力平衡器的局部视图。
参看图1,阀组件30包括由黄铜制作的壳体32。壳体32制成带有冷、热水入口36、34。热水通过入口34从加压系统(未示出)供给阀组件30,该加压系统与通过入口34将冷水供应给阀组件30的加压系统(未示出)是相互独立的。在另一个加压水供应系统(未示出)中,冷、热水两者均通过不背离本发明实质和范围的相同的加压系统供应。
压力平衡器38安置于形成在壳体32内的腔室40中,并由展示在图1、2中的一对形状相同的塑料部件42和44构成。
整体提升阀部件46安置于由部件42,44组装成的压力平衡器38的腔室48中。整件提升阀部件46可以用任何合适的材料例如硬黄铜或塑料件50制作,它具有轴51,从轴51的轴向两对端构成一对提升阀52,54。展示在图3的整体提升阀部件46还带有一个柔性的隔膜56,隔膜56由插入模铸方法制作,并连接在提升阀部件上而与其构成一个部件。隔膜56可以由如橡胶那样的材料制作,并安置于提升阀部件的轴线中央侧面。
如图3所示,提升阀部件46包括单个提升阀件50,隔膜56,安装在提升阀52上制成的槽101中的O型环100,以及安装在提升阀54上制作的槽103中的O型环102。如果需要,可如图3a所示,在模铸隔膜56期间形成一对密封件100a及102a来代替O型环102和100,其中件100a和102a在部件中的作用与O型环相同。如图3所示,提升阀部件50还包括中央部分,即毂环104,两提升阀沿轴向从毂环向相反方向延伸。从中央部分104沿径向朝上延伸构成盘106,盘106大致为圆形,且具有第一、二部分96,98。第一部分96从中央部分104沿径向向上延伸,终止于边缘97。第二部分98又从第一部分96的中央沿径向向上延伸一段短距离。第一部分96的宽度约是第二部分98的3倍。邻近提升阀52横穿过中央部分104构成通道110,通道110与在提升阀52上的轴向形成的通道102连通。在邻近提升阀54横穿过中央部分104构成通道114,通道114与在提升阀54上的轴向形成的通道116连通。在与中央部分104过渡处,于提升阀52的内侧端形成锥形表面115。在毂环104的过渡处,于提升阀54内侧端形成另一锥形表面117。中央部位104处的轴51的外径,小于提升阀52和54的外径。锥形过渡表面115在较小直径轴51与毂环一端的较大直径的提升阀52之间延伸,而锥形过渡面117则在较小直径轴51另一端与较大直径的提升阀54之间延伸。
如图3所示,隔膜56可以采用插入模铸成型制作,模铸时将件50置于模中,然后将隔膜材料注射入模中使之形成隔膜56,将隔膜56如下文详述那样连接到件50上,从而形成整体提升阀部件46。如果要采用密封件100a、102a(见图3),在模铸过程中它们可以与隔膜56一起制作。隔膜56有环状圆形边缘118,套在边缘97上的轴向孔120,以及弧形环状肋122,肋122与边缘118和孔120的中间对中。沿径向在肋122的下面,隔膜56具有由环形腿部109构成的U形部分108,它在较薄的、圆盘106的第二部分98的两侧面上向下延伸,并连接于其上。U形部分108的底部套靠于边缘97上,U形底部的宽度使其外表面与盘106的第一部分96的外表面大致处于同一平面内。在整体提升阀部件46制成后,就将O型环100和102分别安装在各自的槽101和103中,这样就完成了整体提升阀部件的组装。
每个部件42,44均形成有密封腔58,它通过孔60与腔室48连通,而且如图1,2所示,通过形成在每个部件上表面64上的出口62延伸。如图1所示,在每个腔58上有杯状橡胶件66,其上制有孔67。密封件66通常由弹簧68向外推动穿过口62,弹簧68位于孔67内。每个密封件66制有穿过密封件基部的孔70,而且在密封件周面上有一对分隔开的环状肋69。
参看图1,压力平衡器38套在壳体32的腔室40中,并装在腔室基部内形成的突缘72上。压力平衡器的每个部件42,44均制有槽74,各槽用于分别接纳并支承一对O型环76、78,以密封与其相邻的水道。
参看图1,压力平衡器38的部件42、44各制作有入水通道80,82,通道分别与一对节流孔84,86连通(见图2)。通道80和82也与一对圆柱形腔88和90分别连通,腔88和90分别形成在部件42和44上,且各自定位以便接纳提升阀52和54的朝后部分。节流孔84和86分别与腔室通道48a和48b(见图2)连通,后者系由于有隔膜56的存在而将腔室48分开,腔室通道48a和48b分别与制作在部件42和44上的通道92(见图2)和94连通,通道92和94依次又与孔60和密封件孔70连通。
如图4、5和6所示,节流孔84在紧靠隔膜56处的孔侧面有圆角84a,在紧靠圆柱形腔88的孔侧面有锐角84b。限流孔86也以类似方式制作有圆角86a及锐角88b。而且节流孔84和86及圆柱形腔88和90每个均制有略大于提升阀52、54表面直径的直径,以便足以使这些提升阀运动穿过节流孔进入腔部。这些直径的精确性可允许提升阀52和54运动,但是基本上不可能使水分别在提升阀和节流孔84和86以及腔88,90之间流动。
在装配压力平衡器38的构件中,提升阀部件46安置得使提升阀52与平衡器部件42的节流孔84对准,此时平衡器部件42尚未与部件44组装。然后将提升阀移动穿过孔84并进入腔88中。当提升阀52穿过节流孔84及沿径向延伸到该孔以外的O型环100时,开始与该孔的圆角84a接触,而逐渐地压缩O型环100,由此而允许提升阀52和O型环100通过该孔。提升阀52与O型环100移至开口84以外后,在压力平衡器38运行期间,提升阀52沿反方向运动时,在O型环隔膜一侧的提升阀52的锥形表面115及整个直径部分全部进入孔84中。但是,虽然圆角84a有助于O型环100穿过孔84,但锐角84b不允许O型环100穿过孔84,因而O型环100压缩从而有效地将孔84密封。
在提升阀52进入圆柱形腔88中,隔膜56的边缘118运动与腔室48的圆的径向外侧角128(图1和2)密封地接合。部件44的节流孔86与提升阀54对准,然后移动过提升阀。节流孔86的圆角86a可使O型环102逐渐压缩,并穿过节流孔86。与O型环100一样,一旦O型环102安置有孔82,锐角86b将与O型环102接触,并将孔82密封,因此防止O型环102进一步向左移动(见图6)。这样一来,提升阀54就安置于圆柱形腔90中,而且部件42的表面130(图2)与部件44的表面132接合(图2)。由于表面130和132移动进入相互表面的接合,部件44的腔室48的径向向外的圆角134移动,与隔膜56的边缘118进行密封接触,由此而使边缘118挤压于圆角128和134之间,以将腔室48a和48b相互分隔开并进行密封,因而防止水从一个腔室流向另一个腔室中。然后将四个铆钉(图2)插入部件42和44上的对准的孔(未示出)中,并将这两部件铆接在一起。把弹簧68装入密封件66的孔67中,并将弹簧及密封件插入密封腔58中,密封件孔70从该腔朝外延伸,如图1所示,由此而完成压力平衡器38的组装。
用于将热水导入壳体入口34的穿过压力平衡器38的水流通路包括通道80、节流孔84、通道48a、通道92,水口60、密封件孔67及密封件口70。穿过平衡器38用于将冷水导入壳体进口36的水流通路包括通道82、节流孔86、通道48b、通道94、水口60、密封件孔67及密封件口70。
再参看图1,塑料阀138制有突缘140,在阀帽138的一端有轴向孔142及腔室144,腔室144与孔连通。在阀帽138的另一端制有凹槽146。此外,阀帽138的外圆周上邻近突缘140处,制有用于最后接收水密封O型环149的环槽148。
参看图1,塑料的混水控制件150制有杆152及盘状基部154,还制有从基部154内侧的略微分隔开的突缘156。三个分离开的环槽158,160及162形成于杆152的圆周。轴向槽158和162制作得有助于在制作件150的固化塑料期间,增强杆152的结构整体性。构成的中间槽160用于最终接纳O型环164(图1)。
键170(图1)在杆152上轴向构成,且沿径向从杆152向外突伸。如图1所示,键170配接于形成在控制钮174内的键槽172中,控制钮174置于杆152顶部,并用螺钉176将其固紧。
如图1所示,可调的温度极限挡块机构237的盘236置于阀帽138上的凹槽146中。机构237用于可调整地安置挡块(未示出),该挡块确定杆170与钮174沿热水方向的行程极限。
如图1所示,其内组装有混合件150的阀帽138安置于壳体32的顶部孔中,并倚靠在压力平衡器38顶部和壳体边沿上。之后,环形板238安置于阀帽138上方,并定位在阀帽突缘140顶上,用这种方式使板上的孔(未示出)与形成于阀帽内的孔(未示出)及形成于壳体32上的螺纹孔239对准。然后将螺钉240插入对准的孔中,并将螺钉拧入壳体32的螺纹孔,使压力平衡器38保持在壳体中,也将阀帽138与壳体32固紧。与此同时,混合件150也与阀帽138以组装的方式保持在阀帽138内。如图1所示,O型环149将壳体32的顶部孔进行密封。
在阀帽138组装在压力平衡器38顶部时,节流阀板200的下表面与密封件66的向上延伸的上表面接合,密封件66由弹簧紧紧地偏压靠向节流阀板。采用这种组装,用于来自热水密封件口70的水流的热水流通路分别包括节流阀板200和基座154的断裂形孔202和178以及混合腔144。在相同的方式中,用于来自冷水密封件口70的水流的冷水流通路,具有分别用于节流阀板200及基座154的类似形状的断裂形孔(未示出)以及混合腔室144。
通过转动钮174,钮174又依次相对静止的密封件66转动节流阀板200,阀组件30的使用者可以在混合腔室144中调整冷、热水的混合。这种转动推动盖复在各密封件66上的水口70的断裂形孔的不同位置,以便调节流入混合腔144中的热、冷水体积,由此而确定适合于使用者的水温。当使用者需要停止水流时,转动钮174,将节流阀板200的实体部分复盖密封件66的水口70,从而密封这些口,因而也就关闭了冷、热水流的通路。
在混合腔144混合了的冷、热水,将流过壳体32和压力平衡器38之间形成的通道(未示出),并根据使用者的选择或者通过喷淋头出口242或者通过喷口244排出到壳体外。
在分别来自冷、热水源的冷、热水压力相等的条件下,压力平衡器38的构件占据图4所示的中间位置,在此位置上隔膜56的热水侧的压力等于其冷水侧的压力。由于隔膜56处在中间位置,提升阀52和54与各自节流孔84,86之间的距离相等,由此通过压力平衡器38的冷、热水水流通路尺寸相等。
例如,若冷水源压力有下降,那未作用于隔膜56相应侧面的冷水压力就下降,由此而使隔膜相对侧面上的压力就出现不平衡。由于冷水压力降低,较大的热水压力就会对相应的隔膜56侧面施加力,于是使隔膜56朝图4所示的右位移动。随着隔膜56朝右移动,即朝其冷水侧面方向移动,提升阀52向右运动,因而使其锥形过渡面115及O型环100更接近限流孔84靠近,使该孔进一步受到限制。同样,提升阀54如图4所示移动到右位,使节流孔86进一步打开。通过压力平衡器38的这种响应动作的结果,使流入混合腔室144(图1)的冷、热水量与冷水压力降低前由用户感觉到的水量大致相同,使用者不会感到任何不舒适,因此即使冷水压力降低而不会有潜在的伤害使用者的后果。
热水压力的降低将通过压力平衡器38产生相似的反应。在这种情况下,隔膜56和提升阀52,54从图4所示位置向左方运动。这样就产生相似的响应,并且维持混合的水温大致与热水压力降低前的温度一样。
如果冷水压力完全没有,那末就基本上没有冷水供入混合腔室144(图1)。如果热水继续供入混合腔室144,并由此而继续向使用者供应,那末使用者会被烫伤。但是,在冷水压力完全没有时,隔膜56会向右运动到图5所示的位置,在此位置,O型环100压靠节流孔84的锐角84b,以便有效地关闭即密封该孔。该动作关断了向混合腔室144及正被使用者使用的喷口242或244(图1)供应的热水,由此而防止使用者可能受到的烫伤。
以相似的方法,在没有热水压力时,隔膜56响应压力变化,如图6所示将提升阀部件46向左移动。O型环102有效地关断和封闭节流孔86,用以在热水供应中断时防止继续供应冷水,由此使用者不会受到只有喷淋冷水的突然刺激而遭致伤害。
应该注意,在提升阀52的O型环100运动到图5所示位置而关断节流孔84时,O型环阻止提升阀部件46进一步向右移动。在尺寸上提升阀54的槽103安置得阻止O型环102,在腔90的入口处再与相邻的部件44的壁接合。这样确定的尺寸,允许O型环100充分地实现对节流孔84的阻断,而且停止提升阀部件50的运动,不影响O型环102首先与部件44的相邻的壁接合,以及阻止O型环100完全和有效地执行功能。而且,选择提升阀54的轴向长度,应确保提升阀在压力平衡器38使用和运作期间的任何时候,均不与腔90的端壁接合,这也就确保了在需要这样做时,使O型环100与锐角84b接合而关闭节流阀孔。而且如果在提升阀部件50移动期间和持续堵住节流阀孔84期间出现振颤,提升阀54的端面防止与腔90的端壁接触。这就会制止在提升阀与腔90轴向深度相比是一样长或更长时出现的振颤噪声。
以相似的方式,提升阀52的尺寸使O型环100决不能与部分42接合,使提升阀决不与腔88的端壁接合,其理由与上面对提升阀54和O型环102的说明一样。
O型环100装入提升阀52的槽101中,用以有效和稳固地压靠节流阀孔84的锐角84b,使孔84封闭。如果有振颤出现,在振颤期间O型环100可以在某种程度上放松,但不是放松到足以使O型环100与锐角84b脱开,由此而使O型环100保持在足以维持节流孔84封闭的压缩状态。而且在节流阀孔84封闭期间,由于O型环100柔软的表面与孔84的锐角84b的硬表面接触,所以在提升阀部件50振颤期间,不会有显著的振颤嗒嗒声响。
在提升阀部件50振颤期间,O型环102以相似的方式有利于继续封闭节流阀86,并提供不产生任何显著的嗒嗒声响的接合表面。
参看图4,在热水通过压力平衡器38开始流动期间,提升阀52的通道110和112,以及提升阀端面与腔88端壁之间的敞开空间将充注热水,随着热水继续流过压力平衡器38,由于热水通路包括通道110和112以及提升阀52的端面与腔88端壁之间的敞开空间,所以热水压力能被提升阀52的端面有效地感测出,以相似方式,阀54的通道114和116以及此阀与腔90端壁之间敞开的空间将充注冷水,冷水压力能被该提升阀的端面感测出。为了使冷、热水的压力分别由提升阀54、52感测出,以这种方法有效地增加原仅由隔膜56提供的压力传感表面,并增强了压力平衡器38的性能。
如果冷水中断,隔膜56必然响应地并连续地从图4所示的中间位置向右移动,直到节流阀84被O型环封闭为止。在此期间,由节流阀孔84构成的敞开空间会逐渐减小,以致使在隔膜56表面上的水压连续变化,由此而引起隔膜能连续偏移,因而使提升阀部件50的封闭运动继续。起初,锥形过渡表面115进入节流阀孔84内的连续运动,在隔膜56表面上提供逐渐关闭所需要的孔,以达到在隔膜56表面处的连续压力变化。
由于节流阀孔84及锥形过渡表面115的几何形状,位于锥形表面沿径向的内外侧端之间的锥形表面的中间部分趋近节流孔时,不再使节流孔进一步阻断。由于不再有节流孔84的进一步阻断,隔膜56就不再感受到在其表面上压力有任何的变化,所以隔膜停止偏移。
如图1,4,5和6所示,通过在邻近锥形过渡表面115的径向外侧端处的位置放置O型环100,因锥形表面中间部分趋近并移进入节流阀孔,该O型环连续并增加对节流孔的阻塞。以这样的方式,使隔膜56表面上的压力继续变化,隔膜和提升阀部件50将继续运动使节流孔84有效地封闭。
因此,O型环100的功能是作为连续阻塞元件,与锥形表面115进入节流孔84的运动相结合,对节流孔84提供连续增加的阻塞作用。而且,O型环100的功能还用作封闭节流孔84的完全阻塞元件,同时也用作压力平衡器38的抗振颤元件。
以相同方式,O型环102的功能是作为连续阻塞元件,与锥形表面117进入节流孔86的运动相结合,对节流孔86提供连续增加的阻塞作用。而且O型环102的功能还用作封闭节流孔86的完全阻塞元件,同时也用作压力平衡器38的抗振颤元件。
如上面结合附图和说明所介绍的内容,应当理解,通过具有连接到盘106的隔膜56,本发明的整体提升阀部件46消除了冷、热水之间扰流的可能性,因而在部件之间提供一种不泄漏的连接。
由于本发明的压力平衡器38可精确地调节液流的温度,该温度是由操作者通过控制钮174加以设定的,所以本发明能提供了比现有技术装置更高的精确度。
总的来说,上述实施例并不构成对本发明范围的限制。在由所附权利要求书确定的本发明的范围内,显然可以改型和采用其他替换结构。
权利要求
1.一种具有压力平衡器的阀组件,其包括a.制有腔室的壳体;b.安装在腔室内移动的整体提升阀部件;c.提升阀部件,具有带从轴中心部分沿径向向外延伸的圆盘的轴;以及形成于圆盘两侧的一对提升阀;d.连接于提升阀部件的圆盘上的隔膜,隔膜连接于腔室内,以便在其两侧形成分隔区,在分隔区内隔膜和圆盘之间不出现泄漏,一个提升阀安置在一个分隔区内,并根据腔室的每个分隔区内的压力移向平衡位置。
2.如权利要求1所述的阀组件,其还包括a.提升阀部件,它包括在其一端构成的第一提升阀,以及在其另一端构成的第二提升阀,在两阀之间有圆盘;b.环绕并连接到圆盘的模铸的隔膜,从而构成整体提升阀部件,其中隔膜连接于腔室内,所以没有泄漏出现在连接的隔膜上。
3.如权利要求2所述的阀组件,其还包括a.圆盘,它具有从轴径向向上延伸一短距离的第一部分及从第一部分径向向上延伸一短距离的第二部分;b.圆盘第一部分的宽度大于第二部分的宽度;c.隔膜模铸于圆盘第二部分的两侧面上,且大致覆盖第二部分,其间的粘接连接宽度大致等于第一部分的宽度,这样就使得隔膜的外表面大致与第一部分外表面处于同一平面内。
4.如权利要求3所述的阀组件,其还包括a.第二部分从圆盘的第一部分径向向上延伸;b.环绕第二部分模铸的隔膜部分形成U形截面,U形截面的外表面与第一部分的外表面大致处于同一平面内。
5.如权利要求4所述的阀组件,其还包括a.提升阀部件是具有等径环形提升阀的坚硬件,与其轴的减径部分一起形成于轴的两端;b.圆盘从提升阀之间的轴中央部分延伸,其直径大于提升阀的直径;c.圆盘具有预定宽度的第一部分,以及较窄宽度的第二部分,第二部分从第一部分中央部分径向向上延伸一短距离,以便在其两侧形成突缘;d.环绕第二部分模铸的隔膜以构成U形部分,它从第一部分的突缘延伸以覆盖第二部分,而且从第二部分上方延伸置于腔室中,以便在其两侧形成分隔区。
6.如权利要求2所述的阀组件,其还包括a.一对在腔室的每个分隔区内形成的腔;b.每个提升阀安置于一个腔内,并在其中进行调整,以保持横过隔膜的平衡位置;c.在每个提升阀上形成的环形凹槽;d.与隔膜模铸同时铸出的在整体提升阀上于每个凹槽中形成的密封件;e.密封件的尺寸使其在不与腔内的提升阀的移动发生干涉的情况下,密封地接合在腔内。
全文摘要
阀组件30具有置于壳体32内的压力平衡器38,壳体内构成有腔室48。整体提升阀部件46安装在腔室48中并可在其中移动。提升阀部件46有带圆盘106的轴51,轴的两端形成一对提升阀52,54,圆盘106上粘接隔膜56。隔膜56将腔室48分开,在隔膜两侧各构成分隔区,在各分隔区中越过提升阀部件46的隔膜56没有泄漏,并且在腔室分隔区中消除了冷、热水之间的交叉流动泄漏。
文档编号G05D23/13GK1188867SQ97117558
公开日1998年7月29日 申请日期1997年9月1日 优先权日1997年1月23日
发明者沙里阿·N·尼坎 申请人:艾姆哈特公司
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