专利名称：混合式贮水热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种贮水热水器，特别是一种混合式贮水热水器。
背景技术：
在2005年11月30日公告的中国专利公告CN2743756Y中，公开了一种由本人申请的“敞开式贮水热水器”，包括水箱、致热元件、热水管、出水阀、溢水管、自来水管和供水管，其中供水管向水箱供应冷水、热水管从水箱内引出热水，出水阀的进水口接有连管，连管与热水管出口之间接有防止连管内的水流向热水管的控制阀门，连管与自来水管之间接有水控膨胀装置，连管与供水管之间接有常闭的供水阀门；供水管与溢水管之间接有常开的溢水阀门；自来水管的通道上设有常闭的进水阀门，供水阀门、溢水阀门和进水阀门受水控膨胀装置的膨胀壁控制；该专利中的所谓进水阀门实际上是一个具有打开状态段和微开状态段的非完全关闭阀门(当然，在其末端还可以设有关闭状态段)，而其实施例中是以活塞作为水控膨胀装置的膨胀壁，在活塞与阀体内腔(即活塞腔)之间必须设置密封圈，这种使活塞与活塞腔之间的连续密封的密封圈必然增大活塞与活塞腔之间的摩擦力，而且静摩擦力是大于动摩擦力的，所以，水控膨胀装置收缩或膨胀的过程不平稳，可靠性不高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有贮水式热水器中存在的水控膨胀装置工作过程不平稳、可靠低的问题，而提供一种结构简单、水控膨胀装置工作平稳和可靠性高的混合式贮水热水器。
技术方案实现本发明的目的技术方案是一种混合式贮水热水器，包括水箱、致热元件、热水管、出水阀和供水管，其中供水管向水箱供应冷水、热水管从水箱内引出热水，致热元件可以是电热管、电磁场涡流发热体、微波发生器、热泵式制热系统、太阳能集热器，其特征在于出水阀的进水口接有连管，连管与热水管出口之间接有防止连管内的水流向热水管的单向阀一或常闭的阀门一，连管与水控膨胀装置的膨胀腔相通，所述水控膨胀装置包括阀体、阀盖、柱塞和动力机构，阀盖盖住阀体内腔的端口处与阀体内腔围成空腔，阀体上设有使空腔与大气连通的柱塞腔，柱塞腔内放置滑动配合的柱塞，阀体内腔、阀盖和柱塞围成所述水控膨胀装置的膨胀腔，可滑入所述空腔内的柱塞前部与阀体上的柱塞腔之间设有间歇式密封圈；所述供水管与水控膨胀装置的膨胀腔之间或与自来水管之间或与所述连管之间设有常闭的阀门二(或称供水阀)；水箱与溢水管之间设有常开的阀门三(或称溢水阀)，阀门三、水箱、溢水管之间构成的溢水通道的最高点接近或高于水箱的最高点；自来水管接所述水控膨胀装置的进水孔，在自来水管与水控膨胀装置的膨胀腔之间设置具有打开状态段和微开状态段的非完全关闭阀门(该非完全关闭阀门可以设置在自来水管上或水控膨胀装置的进水孔中)；所述非完全关闭阀门、阀门二和阀门三的动作受所述柱塞控制，所述阀门一的动作受所述出水阀的控制杆控制或受所述柱塞控制。打开出水阀，膨胀腔内的水经出水阀流出，此时非完全关闭阀门还处于微开状态段，经自来水管补入膨胀腔内的水量小于经出水阀流出的水量，膨胀腔内的水压下降，柱塞在动力机构的作用下向内移动(水控膨胀装置的膨胀腔收缩)，间歇式密封圈与柱塞腔或阀体分离以减小柱塞与柱塞腔之间的摩擦力，使柱塞可以顺利控制阀门二打开、阀门三关闭，直到柱塞移动到将非完全关闭阀门控制在打开状态，热水器进入使用状态，自来水管上的冷水经非完全关闭阀门进入膨胀腔后再经阀门二、供水管、水箱、单向阀一(常闭的阀门一受柱塞控制时可以与阀门二同步打开，而阀门一如果是混水阀的热水阀时，则在出水阀——此时相当于混水阀的冷水阀打开的同时被打开)，进入出水阀后流出供用户使用；用户使用完毕后，关闭出水阀时，水控膨胀装置的膨胀腔内压上升，在膨胀腔内的水压作用下，柱塞克服动力机构的动力而向外复位，首先使非完全关闭阀门从打开状态段迅速进入微开状态段，在非完全关闭阀门在微开状态段内滑行的过程中，柱塞控制阀门二、阀门三等各受控阀门复位，间歇式密封圈返回到柱塞与柱塞腔或阀体之间起密封作用，直到柱塞移动到最外位置而被限位，使热水器返回待机状态。本发明所述的间歇式密封圈是指密封圈设置在柱塞前部或前端，当密封圈与柱塞腔或阀体接触时起到密封作用，而当柱塞前部滑出柱塞腔后，密封圈与柱塞腔或阀体分离不起密封作用；即所述的间歇式密封圈是指当柱塞运动到某一位置时间歇式密封圈起密封作用，位于另一位置时间歇式密封圈不起密封作用，也即间歇式密封圈是随柱塞在不同的位置而间歇性地起到密封作用。而现有的密封圈起密封作用时是长期不间断密封的。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述动力机构为设置在柱塞与阀体之间的弹簧。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述动力机构为与所述水控膨胀装置的进水孔滑动相配的阻水块，阻水块与水控膨胀装置的进水孔之间构成所述非完全关闭阀门，阻水块与所述柱塞正向联动，所述柱塞与阻水块反向联动。该阻水块的动力来自水的压力差，当水控膨胀装置的膨胀腔内压下降时，在阻水块两侧产生压力差而使阻水块向膨胀腔内移动，从而带动柱塞向内移动——即水控膨胀装置的膨胀腔收缩。阻水块位于水控膨胀装置进水孔内时，非完全关闭阀门处于微开状态段，阻水块与所述进水孔分离后进入水控膨胀装置的膨胀腔内时，非完全关闭阀门处于打开状态段；本发明所述的阻水块与柱塞正向联动，是指阻水块从进水孔处向水控膨胀装置的膨胀腔内作正向移动动时可以带动柱塞正向运动，而阻水块反向运动时不一定带动柱塞反向运动；柱塞与阻水块反向联动，是指柱塞反向运动时可以带动阻水块反向运动，以使阻水块返回到所述进水孔内使非完全关闭阀门进入微开状态段，而柱塞正向运动时不一定带动阻水块作正向运动；阻水块与柱塞的这种联动方式，可以使阀门二、阀门三等受控阀门改为由阻水块控制。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述阻水块由挡块和环形的滑环构成，该滑环外径与所述水控膨胀装置的进水孔滑动相配，在水控膨胀装置内设有限定滑环滑入水控膨胀装置膨胀腔的最内位置的限位台，滑环受到的重力和浮力的合力方向指向所述限位台，挡块的外径大于该滑环的内径，该挡块与所述柱塞正向联动，所述柱塞与挡块反向联动。挡块、滑环和进水孔构成所述非完全关闭阀门。因为滑环与进水孔之间滑动配合的间隙极小，所以水中的杂质不会进入滑环与进水孔之间的间隙内，而当水控膨胀装置的柱塞带动挡块向滑环方向移动时，即使有杂质卡在挡块与滑环之间，挡块还可以继续带动滑环移动而不致使水控膨胀装置失灵，具有防杂质的功能。当然，挡块与阀体或阀盖之间必须设置定向机构使挡块与滑环接触时必须刚好盖住滑环的内孔。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述挡块与所述柱塞用连杆相互固定。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述滑环与水控膨胀装置之间设有弹簧，滑环受到的弹力的方向指向所述限位台。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述出水阀是混水阀，所述连管接混水阀的冷水进口，所述热水管的出口接混水阀的热水进口，混水阀内的热水阀门即为所述阀门一，混水阀内的冷水阀门即为所述出水阀。实际上，现有的混水阀是将热水阀门与冷水阀门集成在一起的，冷水阀门和热水阀门的动作均受混水阀的控制杆控制。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述柱塞位于所述膨胀腔内的前部的外柱面设有环形筋，使外套在柱塞上的环形密封圈被限位在该环形筋与阀体之间，该环形密封圈即为所述间歇式密封圈。间歇式密封圈被夹紧在该环形筋与阀体之间时起密封作用。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述柱塞上的环形筋外围伸向所述阻水块内侧前部。以实现阻水块对柱塞的正向联动，柱塞对阻水块的反向联动。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述水控膨胀装置与连管之间设有常开的阀门四，阀门四的动作受所述柱塞控制，此时，所述常闭的阀门二只能设置在供水管与水控膨胀装置的膨胀腔之间。其作用是使柱塞控制阀门二打开后即可关闭阀门四，以使进入膨胀腔内的水绝大部分经阀门二流向水箱，而不致被流经阀门四和连管进入出水阀的水流通路所短路。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述阀门四和阀门二设置在所述水控膨胀装置内，阀门二的阀芯与阀门四的阀芯轴向相对且两者之间设有弹簧一，在阀门四的阀芯与水控膨胀装置之间或者在阀门二的阀芯与水控膨胀装置之间设有弹簧二。阀门二的阀芯与阀门四的阀芯动作时先压缩弹簧二再压缩弹簧一，也即先打开阀门二再关闭阀门四。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述阀门二的阀芯与阀门四的阀芯之间设有限位机构使所述弹簧一有一段预压缩距离。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述水控膨胀装置内设有可滑动的磁铁，该磁铁正对所述柱塞内侧，所述柱塞的内侧为导磁材料。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述磁铁为U形，该U形磁铁的两脚正对所述柱塞内侧。当所述柱塞向水控膨胀装置内腔内移动到一定位置后，U形磁铁将柱塞向内吸合，以抵消水控膨胀装置的柱塞所受到的向外的部分水压力，保证非完全关闭阀门打开后，水控膨胀装置内具有一定的压力，而只要自来水具备一定的水压，则当关闭热水器的进水阀后，柱塞可以争脱与U形磁铁之间的吸力使柱塞复位，当然，磁铁的磁力也不能太大，否则柱塞不能复位。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述水控膨胀装置的膨胀腔内位于进水孔外侧处设有可滑动的阻水块，该阻水块的滑动受所述柱塞控制。所述阻水块受自身的重力或浮力或受弹力的作用而被定位在所述进水孔外侧。该阻水块与水控膨胀装置的进水孔构成所述非完全关闭阀门。此处的阻水块是不能滑入水控膨胀装置的进水孔内。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述柱塞后部与柱塞腔之间设有副密封圈。柱塞前部伸出柱塞腔外，间歇式密封圈不起密封作用时，副密封圈在柱塞与柱塞腔之间起密封作用。设计时使副密封圈的密封性能低于间歇式密封圈的密封性能(即间歇式密封圈与柱塞腔之间的摩擦力大于副密封圈与柱塞腔之间的摩擦力)，其好处是，当本发明所述的水控膨胀装置处于常态时，高密封性能的间歇式密封圈起密封作用，而处于使用状态时，只有副密封圈起密封作用，此时柱塞与柱塞腔之间的摩擦力小，可以保证柱塞随膨胀腔内的水压的变化而控制阻水块打开进水孔开口大小的灵敏度，保证热水器出水水流的稳定。
所述混合式贮水热水器，其特征在于所述阀门一或阀门二或阀门三是电磁阀，在阀体上固定有行程开关，所述柱塞控制该行程开关的动作，该行程开关控制所述电磁阀的电源。
有益效果
由于采用了本发明所述的技术方案，所述混合式贮水热水器，在柱塞与柱塞腔之间设置间歇式密封圈，在柱塞向膨胀腔方向滑入一小段距离后，间歇式密封圈即刻游离在柱塞与柱塞腔之外而不起密封作用，此时的柱塞与柱塞腔之间的摩擦力大大减小，柱塞可以平稳地驱动各阀门动作，提高了柱塞动作的灵敏度和可靠性，而此时膨胀腔内经柱塞与柱塞腔之间流出的微小水流可以设置导水管引出热水器外(现有的热水器均设有导水管用于导出安全减压阀泄压时的小量水流)，常态时，间歇式密封圈可以将柱塞与柱塞腔之间紧密密封，虽然该结构简单，但效果极好。另外，由于柱塞与柱塞腔之间的动摩擦力大大减小，所以可以利用位于水控膨胀装置的进水孔内的阻水块所受到的水的动力带动柱塞向膨胀腔内移动，而在柱塞与阀体之间可以不设置复位弹簧，所以，当关闭出水阀后，即使自来水压力较小，也可以使柱塞向外移动(不需克服所述复位弹簧的弹力)而带动各阀门复位。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明所述混合式贮水热水器的实施例一的管道连接示意图。
图2是图1实施例中水控膨胀装置的内部结构示意图。
图3是图2中切换阀所用的静片的放大图。
图4是图2中切换阀所用的动片的放大图。
图5是图1实施例中水控膨胀装置的另一种结构的内部结构示意图。
图6是图5中控制阀的静片的放大图。
图7是图5中控制阀的动片的放大图。
图8是本发明所述混合式贮水热水器实施例二的管道连接原理图。
图9是图8实施例中水控膨胀装置的内部结构放大示意图。
图10是图9中的水控膨胀装置在热水器处于使用状态时的示意图。
图11是图9中阀芯二6的左视图。
图12是图8实施例中水控膨胀装置另一种结构的放大示意图。
图13是图10沿Y--Y线的局部剖面图。
图14是本发明所述混合式贮水热水器实施例三的管道连接原理图。
图15是本发明所述混合式贮水热水器实施例四的管道连接原理图。
图16是图8实施例中水控膨胀装置的另一内部结构放大图(没有画出阀门三)。
图17是将图16作了小改动后水控膨胀装置的另一内部结构图。
图18是将图16作了小改动后水控膨胀装置的另一内部结构图。
图19是将图18中的水控膨胀装置的另一状态的示意图。
图中标记，A091、水箱，A0911、热水管，A0921、出水管，A092、混水阀，A0901、连管，A80、水控膨胀装置，A1、单向阀三，A800、自来水管，A083、阀门三，A0831、溢水管，A0821、供水管，A082、阀门二；A4、弹簧，A6、副密封圈，A2、柱塞，A7、间歇式密封圈，A8、间歇式密封圈，A23、环形筋，A22、后级，A21、前级，A3、切换阀，A32、切换杆，A5、阻水块，A114、导向块，A51、复位弹簧，A113、进水孔，A112、接口，A111、出水口，A110、膨胀腔，A11、阀盖，A12、阀体，A20、泄水孔，A120、平衡孔；A148、静片，A1481、A1482、A1483、通孔，A149、动片，A1491、槽；A070、阀盖，A07、控制阀(非完全关闭阀门)，A071、阀杆，A71、静片，A711、通水孔，A712、泄水缝，A72、动片，A721、通水孔；01、水箱，02、热水管，06、单向阀一，061、连管，08、电动混水阀，008、混水管，080、出水阀，081、出水口，07、单向阀二，03、供水管，05、水控膨胀装置，04、自来水管，09、安全泄压阀，091、泄水口；21、出水口四，62、弹簧四，61、密封胶粒，6A、条形侧孔，502、导向柱四，53、销钉，6、阀芯四，52、弹簧二，5、阀芯二，51、密封圈二，501、侧孔，12、出水口二，401、侧孔，11、进水孔，7、阀体三，72、密封圈三，702、接口，71、阀芯三，701、溢水口，1、阀体，3、柱塞，31、间歇式密封圈，4、阻水块，101、膨胀腔，301、环形筋，3A、导向套，3B、侧孔，2A、导向柱一，503、环形筋，4A、导向柱二，2B、导向孔二，2C、轴向槽二，202、轴向槽四，201、导向孔四，2、阀盖；92、阀盖，931、连杆，90C、导向套，90B、导向柱，94、阻水块，91、阀体，911、进水孔，97、阀体三，971、阀芯三，93、柱塞，93A、间歇式密封圈，90A、管，912、出水口二，921、出水口四；990、连管，991、混水阀，992、冷水接口，993、出水口；981、连管，982、混水阀，983、出水口，005、水控膨胀装置；83、阀盖，832、导向限位柱，830、限位台，823、滑环，812、进水孔，811、接口，822、密封圈，81、中间体，821B、环形筋，821A、间歇式密封圈，821、柱塞，82、阀体，825、出水口二，820、膨胀腔，813、连孔，814、出水口四，824、挡块，831、侧孔，84、U形磁铁；891、柱塞，891A、间歇式密封圈，891B、环形筋；893、滑环，8820、进水孔，8921、滑动部，892A、间歇式密封圈，892、柱塞，824A、挡块，84A、U形磁铁。
具体实施例方式实施例一，见图1，自来水管A800到连和A0901之间顺序接有单向阀三A1、水控膨胀装置A80，连管A0901另一端接混水阀A092的冷水进口，混水阀的热水进口接水箱的热水管A0911，混水阀A092内的冷水阀相当于所述出水阀、热水阀相当于所述阀门一，连管A0901与供水管A0821之间接阀门二A082——其作用是控制经连管A0901流向水箱A091的冷水——相当于一个供水阀，水箱A091与溢水管A0831之间设有阀门三A083——即溢水阀门，其中阀门三A083和阀门二A082集成在水控膨胀装置A80的切换阀A3内(见图2、图3和图4)，图3中切换阀的静片A148上的通孔A1481、A1482、A1483分别接图1中的供水管A0821、溢水管A0831、连管A0901，将图4中动片A149平移到图3静片A148上则为切换阀处于待机状态，此时，动片上的槽A1491跨在静片的通孔A1481与A1482之间，连通图1中的供水管A0821与溢水管A0831、相当于阀门三A083打开，而通孔A1481与A1483不通、相当于阀门二A082关闭；当切换阀动作并进入使用状态时，动片顺时针转动到槽A1491跨在静片的通孔A1481与A1483之间、相当于阀门二A082打开，而通孔A1481与A1482不通、相当于阀门三A083关闭。
图1实施例中使用的水控膨胀装置的结构如图2所示，处于待机状态，其水控膨胀装置的外壳由阀盖A11和阀体A12构成，柱塞腔设置在阀体A12上，柱塞腔内端与膨胀腔A110相通、外端通过平衡孔A120与大气相通，阀体A12上的柱塞腔套住柱塞A2身部，柱塞后部与柱塞腔之间设有副密封圈A6，阀体A12上设有泄水孔A20，膨胀腔A110的进水孔A113通过接口A112接图1的单向阀三A1的出水口、出水口A111接图1的连管A0901，柱塞A2外端与阀体A12之间设有弹簧A4作为柱塞的动力机构，集成了图1中的阀门二A082和阀门三A083在内的切换阀A3的切换杆A32位于膨胀腔A110内柱塞A2的前侧，在柱塞A3前部设有间歇式密封圈A7，间歇式密封圈A7的结构与普通的油封的结构相同。常态时，间歇式密封圈A7位于柱塞腔内起密封作用。柱塞A2前部位于膨胀腔内的位置处设有环形筋A23，在该环形筋后侧的柱塞上套有环形密封圈A8，该环形密封圈也是所述的间歇式密封圈，间歇式密封圈A8可以用于代替间歇式密封圈A7的作用。
实施例一的工作原理打开图1中的混水阀A092时，图2中膨胀腔A110内的冷水经出水口A111、图1中的连管A0901和混水阀A092的出水管A0921流出，图2中阻水块A5还位于进水孔A113处，自来水管上的水只能经阻水块A5与进水孔A113之间的间隙流入膨胀腔A110，膨胀腔A110的内压急速下降，图2中的柱塞A2在弹簧A4的作用下向下运动，间歇式密封圈A7随柱塞前部进入膨胀腔内与柱塞腔分离而不起密封作用(如果用间歇式密封圈A8代替A7时，则间歇式密封圈A8在柱塞开始向膨胀腔内移动起即不起密封作用)、但副密封圈A6仍起密封作用，因柱塞前端的前级A21和后级A22跌级，当柱塞继续下行时后级A22推动切换阀A3的切换杆A32摆动使切换阀动作，使图4中的动片A149顺时针转动到槽A1491跨在图3静片上的通孔A1481和A1483之间、连通图1中的供水管A0821和连管A0901、切断图3静片的通孔A1481与A1482的通路，相当于图1中的阀门三A083关闭、阀门二A082打开，切换阀A3进入使用状态，图2中的柱塞A2继续下行直到前级A21将阻水块A5向下推，阻水块A5开始与进水孔A113分离，在弹簧A4的作用下膨胀腔A110内的水压被稳定在一恒定值，热水器进入使用状态，此时，图1中自来水管A800内的冷水经单向阀三A1、图2中的接口A112和进水孔A113进入图2的膨胀腔A110内再经出水口A111流入图1的连管A0901后分为两路，一路经混水阀A092的冷水进口进入混水阀，另一路经阀门二A082、供水管A0821进入水箱A091后将水箱内的热水压入热水管A0911后再进入混水阀A092的热水进口与来自混水阀冷水进口的冷水混合为暖水后，经出水管A0921流出供用户使用；关闭混水阀A092时，出水管A0921与连管A0901之间不相通、热水管A0911与连管A0901和出水管A0921之间也不相通，图2中膨胀腔A110的内压急速增大，柱塞A2快速向上(即向外)移动(水控膨胀装置的膨胀腔膨胀)，阻水块A5在复位弹簧A51的作用下复位到进水孔A113处，此时来自自来水管的冷水只能经阻水块A5与进水孔A113之间的间隙向膨胀腔A110内补水，膨胀腔内压继续增大，柱塞可以继续上行，使后级A22与切换阀A3的切换杆A32分离，切换杆A32在自身弹簧的作用下复位到图2所示待机状态，柱塞A2继续上行，间歇式密封圈A7重新进入阀盖的柱塞腔内起密封作用(或者间歇式密封圈A8被夹紧在环形筋A23与阀体A12之间)，直到柱塞A2被阀体限位为止，热水器进入待机状态，此时，位于副密封圈A6与间歇式密封圈A7之间的水可以经泄水孔A20流出。为了防止泄水孔A20对副密封圈A6的局部磨损，可以将阀体的柱塞腔位于图中泄水孔A20上部的部分的内径造成大于下部的内径而不开设泄水孔A20，此时，副密封圈A6与间歇式密封圈A7之间的水可以经副密封圈A6与柱塞腔之间的间隙和平衡孔A120流出。图1中的单向阀三A1的作用是防止自来水管停水时膨胀腔A110内的水倒流而造成本发明所述的水控膨胀装置误动作。
副密封圈A6省略时，柱塞A2和阀体A12最好采用陶瓷等耐磨、热膨胀系数小的材料制造，此时即使热水器进入使用状态，经柱塞与柱塞腔之间流出的水也不多，在某些场合是可以满足使用要求的。
图2中的阻水块A5与进水孔A113构成的具有打开状态段和微开状态段的非完全关闭阀门也可以用一个控制阀门，见图5，此时控制阀A07的进口接图1中单向阀三A1的出口、出口直接进入膨胀腔内，柱塞通过推动阀杆A071而控制控制阀A07进入打开状态或微开状态。控制阀A07的打开状态和微开状态由图6和图7中的静片和动片的结构实现，见图6，静片A71的通水孔A711接图1的单向阀三A1的出口，在通水孔A711末端设有泄水缝A712，将图7中的动片A72平到图6中的静片上时，通水孔A721与A711大部分相通而使控制阀处于打开状态，控制阀的阀杆带动动片A72逆时针转动到通水孔A721仅跨在泄水缝A712处时，控制阀处于微开状态。图5中的状态为待机状态，控制阀A07处于微开状态，当柱塞下行到推动阀杆A071顺时针转动到一角度时，控制阀A07即可进入打开状态，所述水控膨胀装置控制热水器进入使用状态。当然，泄水缝也可以设置在动片上。
因为图5所示结构除增加的控制阀A07和阀盖A070稍有不同外，其它部件的结构和原理基本相同，所以在此不作多述。
实施例二，见图8所示，所述热水器包括水箱01、电热管(位于水箱内——图中未画出)、热水管02、三个出水阀080、自来水管04和供水管03，自来水管04接水控膨胀装置05的进水孔11(见图9)，在自来水管04上设有防止水控膨胀装置05内的水向自来水管04倒流的单向阀三(图中未画出)，水控膨胀装置05的出水口二12(见图9)接供水管03，供水管03另一端接水箱01下部，供水管03还接有安全泄压阀09，单向阀二07一端接供水管03、另一端接电动混水阀08的冷水进口，从水箱01顶部引出的热水管02分别接水控膨胀装置05的接口702(见图9)和单向阀一06，单向阀一06另一端接电动混水阀08的热水进口，水控膨胀装置05的出水口四21(见图9)通过连管061接电动混水阀08的冷水进口，电动混水阀08的混水管008上接有三个出水阀080使出水阀080通过电动混水阀08与连管061相通，其中电动混水阀08的为现有技术，详见2003年9月24日公开的中国专利CN2575553Y中公开的“数码控制电热水器恒温调节装置”。
见图9，水控膨胀装置包括阀体1、阀盖2、柱塞3，柱塞3与阀体1内的柱塞腔滑动相配，环形的间歇式密封圈31设置在柱塞前部的环形筋301与阀体1之间，柱塞前端伸出带侧孔3B的导向套3A，导向套3A的内孔与阀盖2上伸出的导向柱一2A滑动相配对柱塞的移动起导向作用，在阀体的进水孔11内放置倒放的桶形阻水块4，阻水块4与进水孔11之间滑动相配，阻水块的侧壁上开有侧孔401，阻水块内端设有伸入阀盖的导向孔二2B内的导向柱二4A，在导向孔二的内壁设有四条轴向槽二2C(见图13)，该轴向槽二2C的作用是使导向柱二向导向孔二内移动时使导向孔二内的水经该轴向槽二流出；阀芯四6与阀盖上的导向孔四201滑动相配，阀芯四前端固定有正对出水口四21的密封胶粒61，导向孔四201内壁设有轴向槽四202(其作用与导向孔二2B内的轴向槽二2C相同)，销钉53经阀芯四6的侧孔穿过导向柱四502的前部使导向柱四502前部与阀芯四6相联，销钉53两端分别位于相对的轴向槽四202内；其中阀芯二5、弹簧二52、弹簧四62、密封圈二51与出水口二12之间构成所述阀门二，阀门二的作用是控制水控膨胀装置内的水经供水管03向水箱01提供冷水，所以也可叫供水阀门；阀芯四6、弹簧四62、密封胶粒61和出水口四21之间构成所述阀门四，阀门四在热水器进入使用状态后关闭，其作用是保证，此时流经水控膨胀装置内的冷水绝大部分经阀门二、供水管流入水箱，而不会被连管和出水阀短路；阀门二的阀芯(即阀芯二5)与阀门四的阀芯(即阀芯四6)相对且两者之间设有弹簧二52，在阀门四的阀芯(即阀芯四6)的另一侧与水控膨胀装置之间设有弹簧四62，弹簧二52的弹力大于弹簧四62的弹力；固定在阀体1下部的阀体三7、阀芯三71和密封圈三72构成所述阀门三，阀门三的作用是使水箱01可以通过由热水管02和溢水口701构成的溢水通道与大气相通，所以，阀门三也可以叫溢水阀门；阻水块4与进水孔11构成所述非完全关闭阀门；当然，在阀芯三71与阀体三7之间还可以设置另一弹簧使密封圈三72在常态时被夹紧在阀芯三71的T形头与阀体三7之间。
结合图8和图9，使用时打开出水阀080，水控膨胀装置05的膨胀腔101内的水经出水口四21、连管061、电动混水阀08、出水阀080、出水口081流出；此时，图9中进水孔11内的水只能经阻水块与进水孔之间的微小间隙进入膨胀腔101内，所述非完全关闭阀门还处于微开状态，经进水孔11与阻水块4之间的间隙流入膨胀腔101的水流极小，膨胀腔101内的水压下降，在阻水块4两侧产生压力差而将阻水块向上(正向)推动，阻水块4通过柱塞3的环形筋301和阀芯二5上的环形筋5 03将柱塞3和阀芯二5向上顶(实现阻水块对柱塞和阀芯的正向联动)，柱塞3下部与阀芯三71上端分离(此时，如果在阀体7与阀芯71之间设有弹簧，则所述阀门三关闭)，密封圈二51与出水口二12的内端面分离——相当于所述阀门二打开，阀芯二5继续上行时弹簧二52推动阀芯四6带动密封胶粒61将出水口四21关闭——相当于所述阀门四关闭(此时，如果在阀体7与阀芯71之间不设弹簧，则因为水箱内的水压稍为上升而将阀芯71向上顶而将所述阀门三关闭)，阻水块4通过阀芯二5克服弹簧二52的弹力继续上行，直到阻水块4上的侧孔401露出膨胀腔101内并平衡在某一位置(如图10所示位置)，阻水块4与进水孔11构成的非完全关闭阀门进入打开状态，见图10，此时，自来水经自来水管04、进水孔11、阻水块上的侧孔401、膨胀腔101、阀芯二上的侧孔501、出水口二12、供水管03(图8)，然后分为两路，其中一路为经单向阀二07进入电动混水阀08内的冷水路，另一路为经水箱01、热水管02、单向阀一06进入电动混水阀08内的热水路，冷水路和热水路在电动混水阀08内混合为暖水后经混水管008进入出水阀080再经出水口081流出供用户使用，热水器进入使用状态，其使用过程相当与封闭式热水器的使用状态；用户使用完毕后只需关闭出水阀080，则因为膨胀腔101内的水压上升而使柱塞3向下(反向)移动，柱塞3带动阻水块4下移(实现柱塞对阻水块的反向联动)并使所述非完全关闭阀门进入非完全关闭状态——微开状态，此时，进水孔11处的冷水只能经阻水块4与进水孔11之间的微小间隙缓慢进入膨胀腔101，阀芯二5和阀芯四6在弹簧二52和弹簧四62的作用下复位——即所述阀门二关闭和阀门四打开，直到柱塞3下行到图9所示状态而将阀芯三71向下顶使所述阀门三打开，热水器返回待机状态——相当于敞开式热水器的待机状态，此时，如果水箱内的水温上升，则水箱内的水经阀门三溢出——即经热水管02、接口702、溢水口701流出，如果阀门三等失灵而导致水箱内压过高，则图8中的安全泄压阀09打开向外泄压以保护水箱；因为柱塞3与阀体1之间不用设置弹簧，而且柱塞与阀体之间的密封靠间歇式密封圈31密封，所以即使在自来水压极低的情况下也可以推动柱塞从图10复位到图9所示状态。为了保证在出水阀080打开后，有足够的压力将阻水块4向上推，可以在阻水块4位于侧孔401以上的部位与进水孔之间设置挡水胶圈，但该挡水胶圈与阀体之间不能全密封，以保证挡水胶圈与阀体接触时进水孔11处的自来水可以向膨胀腔101补水。
为了便于理解，图10中没有将图2中的弹簧四62画出。图9中放置阀芯四6的导向孔四201的内壁中的轴向槽四202，用于在阀芯四带动密封胶粒61移动的过程中平衡导向孔四201与膨胀腔101之间的压力。轴向槽四的结构可以参考图13中有关导向孔二2B内的轴向槽二2C的结构。
图9中，阀芯二5上的导向柱四502伸入阀芯四6中央的轴向孔内后，用一销钉53经阀芯四上的条形侧孔6A穿过导向柱四502，使导向柱四502与阀芯四之间相联，以限定阀芯二5与阀芯四6之间相互向外移动的最大距离，使弹簧二52有一段预压缩距离，此时弹簧二52的弹力大于弹簧四62的弹力，当图9状态中的阀芯二向上运动时，通过弹簧二52将阀芯四6向上推，当密封胶粒61顶住出水口四21后阀芯四6停止运动，而阀芯二5还可以继续压缩弹簧二52而向上移动，此时，销钉53也相对于阀芯四向上移动，而当关闭出水阀后，阀芯二下移到销钉53碰到阀芯四下侧时，阀芯四和阀芯二同时在弹簧四作用下继续下移直到密封圈二51被夹紧在环形筋503与阀体之间为止；导向孔四201与阀芯四的相互作用，对阀芯二和阀芯四的运动起到导向作用。事实上密封胶粒61是可以取消的，只要阀芯四6上端为平面，而出水口四21内端也为平面即可，此时，两平面接触后，膨胀腔101经两平面之间流出出水口四21的水量极小，对来自热水管02的热水影响不大。
图9中，阻水块4向上移动时通过柱塞3的环形筋301带动柱塞3上移，而阻水块4向下移动时不能带动柱塞3下移，实现了阻水块4对柱塞3的正向联动；而柱塞3向下移动时可以通过环形筋301带动阻水块4向下移，柱塞3向上移动时不能带动阻水块4向上移，实现了柱塞3对阻水块4反向联动。阻水块4与弹簧二52和弹簧四62共同作用，通过控制阀芯二5和阀芯四6来实现对阀门二和阀门四的动作控制，相当于柱塞对阀门二和阀门四实现控制。
另外，图9中，为了减小阻水块与柱塞和阀芯二的碰撞，可以在阻水块顶部与柱塞的环形筋之间、阻水块顶部与阀芯二的环形筋之间加设缓冲弹簧；为了防止自来水压过低时，阻水块4不能克服弹簧二52和弹簧四62的弹力，从而导致阀门二和阀门四不能动作，可以在柱塞3与阀体三7之间加设一辅助弹簧使柱塞的动力机构由弹簧力和水动力构成。实际上，一般技术人员在本发明基础上，只要结合弹簧二52和弹簧四62的弹力、自来水压力范围、阻水块4和柱塞3的截面积的比例来设定水箱的工作压力范围。图9中，阀门三的阀芯三71在阻水块4向上移动后，因为阀门二打开使水箱01内有压力，而将阀芯三71向上推而关闭，实际使用时，可以在阀体三7与阀芯三71之间加设另一弹簧，以保证此时密封圈三72被夹紧在阀芯三71下部的“T”形头与阀体三7之间，使阀门三主动关闭。
图8所示的实施例中的水控膨胀装置也可以采用图12所示的结构，在阀体91内侧设有与进水孔911相接和管90A，管90A的外径与桶形阻水块94的内径滑动相配，用连杆931将阻水块94与柱塞93相连实现阻水块与柱塞的联动，在连杆931与阀盖92之间设置由导向套90C和导向柱90B构成的导向机构对阻水块和柱塞的移动起导向作用，其导向作用与图9中导向套3A与导向柱一2A的导向作用相同。其阀门二、阀门三和阀门四的结构与图9所示的相同。其工作原理与图9所示的大同小异，在此不再多述。
实施例三，如果图8实施例中不使用电动混水阀而使用普通手动混水阀，则其管道可以接成图14所示，从水控膨胀装置05上引出的连管990与单向阀一06的引出管相接后直接接混水阀991的热水接口，混水阀991的冷水接口992接自来水管(或供水管03)；因为混水阀991打开后，在阀门四关闭前阀门二已打开，所以，水控膨胀装置内的水可以经供水管、水箱、热水管、单向阀一、混水阀、出水口流出而保证水控膨胀装置的柱塞正常动作。
实施例四，如果将图9内的阀芯四6和密封胶粒61取消，即不设阀门四，而且使用普通手动混水阀作为出水阀，则其管道可以接成图15所示，混水阀982的热水接口接热水管02、冷水接口通过连管981接水控膨胀装置005的内腔，但如果此时要实现中央供水，则新增的混水阀必须与混水阀982并联在连管981和热水管02上，即必须将连管981和热水管02两条管同时引到用水的地方，而不象图8和图14的实施例只需引一条管。
图8中的水控膨胀装置的内部结构也可以采用图16所示的结构，所述阀门二和阀门四与图9中的阀门二和阀门四结构和动作过程都相同，在此不再另作说明；作用图16所示结构的水控膨胀装置的热水器的管道连接图可以参照图8，其中出水口二825接供水管(相当于接图8中的供水管03)，出水口四814接连管(相当于接图8中的连管061)，接口811接自来水管(相当于接图8中的自来水管04)，为了使图面足够大，图16中未画出本发明所述的阀门三(该阀门三的结构可以与图9中的阀门三的结构相同，其与热水管的连接方式也与图8的相同，在此不再另作说明)。下面仅对该水控膨胀装置的动作过程作说明，见图16，该水控膨胀装置包括阀体82、阀盖83和中间体82，当膨胀腔820内压下降时，柱塞821向上移动从而带动阀门二打开、阀门四关闭，同时柱塞821带动挡块824向上移动，滑环823在浮力和水动力作用下也随挡块824向上移动直到被阀盖上的限位台830挡住而限位为止(此时滑环的位置可参考图19中滑环893的位置)，此时，因挡块824与U形磁铁84的两脚距离较近而将两者吸合在一起，使挡块824与滑环823之间保证有一最小的距离，以保证挡块与滑环之间的间隙足够大，同时使柱塞上的环形筋812B可以将阀门二打开，使由挡块824和滑环823、进水孔812构成的非完全关闭阀门打开，接口811处的自来水经滑环823内环孔、挡块824与滑环823之间的空隙、阀盖上的侧孔831、中间体81上的连孔813、膨胀腔820进入出水口一825(因为此时的阀门二已打开)，然后进入热水器的供水管，热水器进入使用状态，当然，如果此时柱塞还继续上移，则U形磁铁84在导向限位柱832的导向下也上移，挡块与滑环之间的间隙可以继续增大；关闭热水器的出水阀后，阀腔内压上升，当柱塞821带动U形磁铁84下行到被导向限位柱832卡住时，阀腔的内压继续上升，使柱塞争脱U形磁铁对挡块的吸力，挡块824与U形磁铁分离，柱塞可以继续下行，挡块与滑环上侧面接触，此时即使有杂质卡在挡块与滑环之间，挡块也可以克服滑环的浮力而带动滑环下行，直到柱塞完全复位。另外，在阀体上还固定有自锁式密封圈822，自锁式密封圈822的内环上端紧贴柱塞伸入进水孔812的部分，所述自锁式密封圈是指当进水孔812的水压越大时，密封圈822对柱塞伸入进水孔的部分的密封越好，这种结构的密封圈在大多水泵特别是潜水泵上已被广泛使用，在此不再多述。如果图16中滑环893的比重大于水的比重，则只需将图16中的水控膨胀装置倒放使用即可。
如果将图16中的柱塞的直径改为与其伸入进水孔812(图16)内的直径相同，则其结构见图17，其动作过程和原理是相同的，在此不再另作说明。
图16中的结构也可改为图18所示的结构，其与图16的不同之处也是柱塞的直径和连接柱塞与挡块之间的滑动部8921的直径有所不同，图18中滑动部8921也与进水孔8920滑动相配，其好处是当挡块带动滑环893下行的过程中，因为挡块和滑环与滑动部之间的的容积不会改变，从而不会瞬间增大进水孔8920内的水压，使柱塞可以顺利复位。图19是图18中的水控膨胀装置进入使用状态时的示意图，此时，U形磁铁刚好吸合住挡水块。
本发明所述的非完全关闭阀门是指具有打开状态段和微开状态段的阀门，微开状态段的流量远少于打开状态段的流量，以保证关闭出水阀且水控膨胀装置在水压力作用下膨胀时，阀二和阀门三等受柱塞控制的阀门可以顺利复位。
权利要求
1.一种混合式贮水热水器，包括水箱、致热元件、热水管、出水阀和供水管，其中供水管向水箱供应冷水、热水管从水箱内引出热水，其特征在于出水阀的进水口接有连管，连管与热水管出口之间接有防止连管内的水流向热水管的单向阀一或常闭的阀门一，连管与水控膨胀装置的膨胀腔相通，所述水控膨胀装置包括阀体、阀盖、柱塞和动力机构，阀盖盖住阀体内腔的端口处与阀体内腔围成空腔，阀体上设有使空腔与大气连通的柱塞腔，柱塞腔内放置滑动配合的柱塞，阀体内腔、阀盖和柱塞围成所述水控膨胀装置的膨胀腔，可滑入所述空腔内的柱塞的前部与阀体上的柱塞腔之间设有间歇式密封圈；所述供水管与水控膨胀装置的膨胀腔之间或与自来水管之间或与所述连管之间设有常闭的阀门二；水箱与溢水管之间设有常开的阀门三，阀门三、水箱、溢水管之间构成的溢水通道的最高点接近或高于水箱的最高点；自来水管接所述水控膨胀装置的进水孔，在自来水管与水控膨胀装置的膨胀腔之间设置具有打开状态段和微开状态段的非完全关闭阀门；所述非完全关闭阀门、阀门二和阀门三的动作受所述柱塞控制，所述阀门一的动作受所述出水阀的控制杆控制或受所述柱塞控制。
2.根据权利要求1所述混合式贮水热水器，其特征在于所述动力机构为设置在柱塞与阀体之间的弹簧。
3.根据权利要求1所述混合式贮水热水器，其特征在于所述动力机构为与所述水控膨胀装置的进水孔滑动相配的阻水块，阻水块与水控膨胀装置的进水孔之间构成所述非完全关闭阀门，阻水块与所述柱塞正向联动，所述柱塞与阻水块反向联动。
4.根据权利要求3所述混合式贮水热水器，其特征在于所述阻水块由挡块和环形的滑环构成，该滑环外径与所述水控膨胀装置的进水孔滑动相配，在水控膨胀装置内设有限定滑环滑入水控膨胀装置膨胀腔的最内位置的限位台，滑环受到的重力和浮力的合力方向指向所述限位台，挡块的外径大于该滑环的内径，该挡块与所述柱塞正向联动，所述柱塞与挡块反向联动。
5.根据权利要求4所述混合式贮水热水器，其特征在于所述挡块与所述柱塞用连杆相互固定。
6.根据权利要求1所述混合式贮水热水器，其特征在于所述水控膨胀装置的膨胀腔内位于进水孔外侧处设有可滑动的阻水块，该阻水块的滑动受所述柱塞控制，该阻水块与水控膨胀装置的进水孔构成所述非完全关闭阀门。
7.根据权利要求1所述混合式贮水热水器，其特征在于所述柱塞位于所述膨胀腔内的前部的外柱面设有环形筋，使外套在柱塞上的环形密封圈被限位在该环形筋与阀体之间，该环形密封圈即为所述间歇式密封圈。
8.根据权利要求1所述混合式贮水热水器，其特征在于所述水控膨胀装置与连管之间设有常开的阀门四，阀门四的动作受所述柱塞控制，所述常闭的阀门二设置在供水管与水控膨胀装置的膨胀腔之间。
9.根据权利要求8所述混合式贮水热水器，其特征在于所述阀门四和阀门二设置在所述水控膨胀装置内，阀门二的阀芯与阀门四的阀芯轴向相对且两者之间设有弹簧一，在阀门四的阀芯与水控膨胀装置之间或者在阀门二的阀芯与水控膨胀装置之间设有弹簧二。
10.根据权利要求1所述混合式贮水热水器，其特征在于所述水控膨胀装置内设有可滑动的磁铁，该磁铁正对所述柱塞内侧，所述柱塞的内侧为导磁材料。
11.根据权利要求1所述混合式贮水热水器，其特征在于所述阀门一或阀门二或阀门三是电磁阀，在阀体上固定有行程开关，所述柱塞控制该行程开关的动作，该行程开关控制所述电磁阀的电源。
全文摘要
本发明涉及一种结构简单、水控膨胀装置工作平稳和可靠性高的混合式贮水热水器，包括水箱、致热元件、热水管、出水阀和供水管，出水阀的进水口上的连管与热水管之间接有单向阀一，连管与水控膨胀装置的相通，水控膨胀装置设有使膨胀腔与大气连通的柱塞腔，柱塞腔内放置滑动配合的柱塞，可滑入空腔内的柱塞的前部与阀体上的柱塞腔之间设有间歇式密封圈；膨胀腔与供水管之间设有阀门二；水箱与溢水管之间设有常开的阀门三；自来水管接水控膨胀装置的进水孔，在自来水管与水控膨胀装置的膨胀腔之间设置具有打开状态段和微开状态段的非完全关闭阀门；非完全关闭阀门、阀门二和阀门三的动作受所述柱塞控制。
文档编号F24H1/18GK1982801SQ20061015322
公开日2007年6月20日 申请日期2006年9月5日 优先权日2005年12月15日
发明者麦广海 申请人:麦广海