专利名称：对安装载荷不敏感的阀芯的制作方法
对安装载荷不敏感的阀芯
相关申请如
图18A至18D中所示，固定盘316是相对于上外壳302固定的形成为板、盘等的阀构件。固定盘316具有上表面392和下表 面394。固定盘316包括用于与下外壳320对接的结构，以便一旦阀 芯300组装后，就相对于上外壳302固定(即，防止旋转)固定盘316。 例如，沿着固定盘316的周边398形成四个凹槽396。 一个或多个凹 槽396接合形成在下外壳320上的相对应的突起400，由此防止固定 盘316相对于下外壳320旋转。在一个示例性实施例中，两个凹槽396 接合相对应的突起400。通过改变凹槽396的尺寸和/或凹槽之间的间 距(并因而改变相对应的突起400的尺寸和/或突起之间的间距)，能 够确保固定盘316仅沿一个方向与下外壳320对接。从而，因为固定 盘316被防止相对于下外壳320旋转，并且下外壳320固定到上外壳 302,如以下将说明的那样，所以固定盘316将不在上外壳302内旋转。
此外，下外壳320用作支撑构件，以在阀芯300组装之前 定向和保持固定盘316和基部密封件318。与固定盘316和基部密封 件318类似，下外壳320包括冷水进水孔口 428、热水进水孔口 430 以及出水孔口 432 (参见图20A至20D)。如上所述，下外壳320也 包括突起400。 一个或多个突起400在下外壳320的侧壁434上方延 伸。在一个示例性实施例中，两个突起400在侧壁434上方延伸。一 个或多个突起400的高度可以基本与侧壁434的高度相同。在一个示 例性实施例中，两个突起400的高度基本与侧壁434的高度相同。[00107I—个或多个突起400可以配合到开口 436中，所述开口 436见图12A至12C)。在一个示 例性实施例中，三个突起400配合到开口 436中。这些突起400的形 状都与键336的形状基本相同。突起400通过配合到键336下方的开 口 436中而也用作键336的一部分，例如通过与阀体中的互补形状的 凹部接合。00108可以改变突起400的尺寸和/或形状，以侵Z使下外壳320 将仅沿一个方向与固定盘316和上外壳302对接，由此确保当阀芯300 组装后，固定盘316将相对于上外壳302和下外壳320被适当地定向。 突起400通过接合固定盘316中的凹槽396而也防止固定盘316相对 于下外壳320旋转(并因而也防止固定盘316相对于上外壳302旋转)。[00109下外壳320包括第一凹部438、第二凹部440、第三凹部 442和第四凹部444。下外壳320还包括第一突起446、第二突起448、 以及第三突起450。基部密封件318的轮毂414、第一连接部416、第 二连接部418和第三连接部420分别配合到下外壳320的第一凹部 438、第二凹部440、第三凹部442和第四凹部444中。此外，下外壳 320的第一突起446、第二突起448、以及第三突起450分别配合到基 部密封件318的第一空间422、第二空间424和第三空间426中。因 此，下外壳320将基部密封件318定向、配合并保持在下外壳320中。00110下外壳320还包括一对弹性凸缘452，各弹性凸缘都具有 倾斜的上部分454。固定盘316中的凹槽396使弹性凸缘452被向内 受压(即，朝阀芯300的中心竖直轴线)，以便使倾斜的上部分454 可以进入上外壳302中的空腔322中。当倾斜的上部分454与形成在 上外壳302中的相对应的开口 456对准时(参见图13A至13C )，弹 性凸缘452向外受压并且倾斜的上部分454被接收在开口 456中。这 样，下外壳320 (包括与其对接的固定盘316和基部密封件318 )可以 固定到上外壳302 (参见图21B至21C)。OOllll应当注意到，虽然固定盘316的凹槽396与下外壳320的 突起400对接以防止固定盘316在下外壳320内旋转(并因而防止固 定盘316在上外壳302内旋转)，但是固定盘316可以在下外壳320和上外壳302内轴向地运动。这样，基部密封件318的压缩在可运动 盘314和固定盘316上施加加载力。因此，可运动盘314和固定盘316 在阀芯300组装之后保持相互水密接合。有助于使阀芯300对安装载荷不敏感的另一个典型结构特 征是安装凸耳334的位置。安装凸耳334形成在球茎304的下方(参 见图21B至21C)。另外，安装凸耳334形成在上外壳302中的空腔322的接收衬套310的平环形部分354、承载件312、可运动盘314、 固定盘316以及基部密封件318的那部分的上方(参见图21B至21C )。 当保持螺母464向下柠紧在上外壳302上时，上外壳302被压向阀体 的落座表面(例如，图10中所示的落座表面214)。因为保持螺母464 施加在上外壳302上的力是在球茎304的下方(或者靠近球茎304的 底部)，所以球茎304的操作没有直接被在阀芯300安装期间施加至 保持螺母464的增加的转矩所影响。此外，因为上述弹簧308，所以 球茎304没有间接地被施加至保持螺母464的增加的转矩和所产生的 基部密封件318的压缩所影响。在一个示例性实施例中，键的高度是在0.6"与0.651 英寸之间。在另一个示例性实施例中，键336的高度大约是0.646英 寸。有助于使阀芯300对安装载荷不敏感的又一个典型结构特 征是在保持螺母464的面对上外壳302的安装凸耳334的下部分474 上的锯齿构造。例如，图24中所示的保持螺母480在其下部分上形成 有锯齿482。另外，材料的凸脊形成或以其他方式布置在上外壳302 的安装凸耳334上。例如，图25中所示的阀芯484包括外壳486，该 外壳486在其安装凸耳490上形成有材料的凸脊488。因此，当保持 螺母480在阀芯484安装在阀体中期间旋转时，保持螺母480上的锯 齿482切割外壳486的安装凸耳490上的材料的凸脊488。这样，锯 齿482和凸脊488允许部件(例如，阀芯300、保持螺母464以及阀 体)的制造公差被吸收，由此确保安装期间保持螺母480适当地接合 阀芯484。可选地，锯齿482能够形成在外壳486的安装凸耳490上， 而材料的凸脊488能够形成在保持螺母480的下部分上。
00128I有助于使阀芯300对安装栽荷不敏感的另一个典型结构特 征是应用到可运动盘314和/或固定盘316的低摩擦涂层。例如，类金 刚石的(diamond-like)碳涂层4皮应用到可运动盘314的面对固定盘 316的一侧和/或净皮应用到固定盘316的面对可运动盘314的一侧。因 为球茎304通过弹簧308而与动态密封元件(例如，可运动盘314和 固定盘316)分离，如上所述，可运动盘314和固定盘316之间的摩 擦力可以较小而不会导致上述手柄下落的问题。因此，使用低摩擦涂 层并不会使操作构件216的重量克服可运动盘314和固定盘316之间 的摩擦力，以便使操作构件抵抗任何无意的位置变动。
00129在将阀芯300安装在阀体中期间，当增加的转矩大小施加 至保持螺母464时，基部密封件318受到增加的压缩力。结果，可运 动盘314和固定盘316被紧密地压在一起。然而，低摩擦涂层帮助可 运动盘314在安装载荷的较宽范围(例如，25至200 lbs-in的安装转 矩)上相对于固定盘316运动。因此，当过大的转矩施加至保持螺母 464时，用户可以容易地使操作构件(并因而使球茎304)运动，以控制阀芯300的操作。因而，用户在阀芯300的操作期间将体会到一致 的、精确的且平滑的感觉。
001301以上这些典型结构特征，或者单独地，或者组合，或者多 种子组合都有助于使阀芯300对安装载荷不敏感。因此，操作阀芯300 所需要的力的大小对在将阀芯300安装在阀体中期间所施加至阀芯 300的载荷相对不敏感(即，所述力的大小相对于所述载荷有很小的 改变)。因而，阀芯300可以在安装载荷的较宽范围上适当地操作。 此外，用户在阀芯300操作期间在安装载荷的较宽范围上将体会到一 致的、精确的且平滑的感觉。
[00131J因为阀芯300的操作对安装载荷相对不敏感，所以阀芯300 可以在不使用诸如转矩扳手的专用工具或专用机构的情况下更容易地 安装在阀体中。
[00132如图26中所示， 一旦实现了需要的最小加载力x，则操作 力(例如，调节流过阀芯的水的流量和/或温度所需要的转矩)随着加 载力x的增加而保持基本恒定。在一个示例性实施例中，需要的最小 加栽力;c是施加至保持构件(例如保持螺母134、保持螺母464)以在 阀芯(例如，阀芯IOO、阀芯300)中压缩密封构件(例如，基部密封 件116 、基部密封件318 )而防止阀芯在使用期间泄漏的最小力(例如， 25 lbs-in的转矩)。因而，阀芯能够在安装载荷的较宽范围上适当地 操作。此外，用户在阀芯300操作期间在安装载荷的较宽范围上将体 会到一致的、精确的且平滑的感觉。
00133以上通过示例已经给出特定实施例的说明。从给出的公开 已知，本领域的技术人员将不但理解本发明的一般概念和所附优点， 而且也发现所公开的结构和方法的明显的多种变化和修改。通过示例， 本发明的一般概念包含了足以在阀芯上产生适当载荷的任何形式的安 装力，包括所描述的转矩应用(例如应用至保持螺母的转矩)。因此， 所附权利要求意在于覆盖落入在此限定的本发明的一般概念的精神和 范围内的所有这种变化和修改以及等同结构。
3权利要求
1.一种阀，其用于控制流体的流量，所述阀包括致动机构；第一流体控制盘；以及第二流体控制盘，其中致动力可操作地使所述致动机构运动，其中所述致动机构的运动使所述第一流体控制盘相对于所述第二流体控制盘运动，以改变所述流体的所述流量，其中加载力的一个范围可操作地使所述第一流体控制盘和所述第二流体控制盘的相对的表面保持操作接合，其中阈值加载力是在加载力的所述范围内，以及其中当加载力在所述加载力的所述范围内并在所述阈值加载力以上时，所述致动力保持基本恒定。
2. 根据权利要求l所述的阀，其中所述加载力的所述范围是25至200 lbs-in。
3. 根据权利要求2所述的阀，其中所述阈值加载力是25 1bs-in。
4. 根据权利要求l所述的阀，还包括弹性构件，所述弹性构件布置在所述致动机构和所述第一流体控制盘之间，其中所述弹性构件在所述致动机构上施加远离所迷第一流体控制盘的预载力。
5. 根据权利要求4所述的阀，其中所述弹性构件是环形弹簧。
6. —种阀，其用于控制冷水和热水的流量和混合比，所述阀包括致动一几构；可运动控制盘；以及固定控制盘，其中第 一致动力可操作地使所述致动机构绕第 一轴线运动，其中第二致动力可操作地使所述致动机构绕第二轴线运动，其中所述致动机构绕所述第一轴线的运动可操作地使所述可运动控制盘相对于所述固定控制盘运动，以改变所述冷水和所述热水中的至少一个的所述流量，其中所述致动机构绕所述第二轴线的运动可操作地使所述可运动控制盘相对于所述固定控制盘运动，以改变所述冷水和所述热水的所述混合比，其中加载力的一个范围可操作地使所述可运动控制盘和所述固定控制盘的相对的表面保持操作接合，其中所述第一致动力和所述第二致动力中的至少一个在所述加载力的所述范围上保持基本恒定。
7. 根据权利要求6所述的阀，其中所述加载力的范围是25至200lbs画in。
8. 根据权利要求6所述的阀，其中所述第一轴线基本与所述第二轴线垂直。
9. 根据权利要求6所述的阀，还包括弹性构件，所述弹性构件布置在所述致动机构和所述可运动控制盘之间，其中所述弹性构件在所述致动机构上施加远离所述可运动控制盘的预载力。
10. 根据权利要求9所述的阀，其中所述弹性构件是环形弹簧。
11. 根据权利要求6所述的阀，其中在所述可运动控制盘的上表面上形成有第一凹部，其中在所述可运动控制盘的下表面上形成有第二凹部，其中所述致动机构与所述第一凹部对接，其中所述第二凹部可操作地混合所述冷水和所述热水，以及其中所述致动机构在所述致动机构的运动期间不与所述第一凹部的底表面接触。
12. 根据权利要求6所述的阀，还包括承栽件，其中所述承载件与所述可运动控制盘对接，以便使所述可运动控制盘随着所述承载件的运动而运动，其中在所述承载件的上表面上形成有凹部，其中所述致动机构与所述凹部对接，以及 表面接触。
13. —种阀芯，其用于控制冷水和热水的流量和混合比，所述阀 芯通过保持构件可操作地安装在阀体中并固定在所述阀体中，所述阀 芯包括致动机构^ 可运动控制盘； 固定控制盘；以及外壳，所述致动机构、所述可运动控制盘和所述固定控制盘设置 在所述外壳中，其中第一致动力可操作地使所述致动机构绕第一轴线运动， 其中第二致动力可操作地使所述致动机构绕第二轴线运动， 其中所述致动机构绕所述笫一轴线的运动可操作地使所述可运动控制盘相对于所述固定控制盘运动，以改变所述冷水和所述热水中的至少一个的所述流量，其中所述致动机构绕所述第二轴线的运动可操作地使所述可运动控制盘相对于所述固定控制盘运动，以改变所述冷水和所述热水的所述混合比，以及其中加载力的一个范围可操作地使所迷可运动控制盘和所述固定 控制盘的相对的表面保持操作接合，其中所述第一致动力和所述第二致动力中的至少一个在所述加载 力的所述范围上保持基本恒定。
14. 根据权利要求13所述的阀芯，其中所述加载力的范围是25 至200 lbs-in。
15. 根据权利要求13所述的阀芯，其中在所述外壳的外表面上形 成有至少一个肋部。
16. 根据权利要求15所述的阀芯，其中所述至少一个肋部在所述 外壳的底部与所述外壳上接触所述保持构件的最高点之间延伸。
17. —种用于将阀芯固定在阀体中的保持构件，所述保持构件包括用于与所述阀体对接的主体部；以及 形成在所述主体部上的环形凸缘，其中所述环形凸缘可操作地与所述阀体接触，以限制由所述保持 构件施加至所述阀芯的加载力。
18. 根据权利要求17所述的保持构件，其中所述主体部呈具有中 央开口的大致环形形状，其中所述中央开口可操作地接收所述阀芯的至少一部分，以及 其中所述大致环形的主体部的下表面包括多个锯齿。
19. 根据权利要求18所述的保持构件，其中当所述主体部与所述 阀体对接时，所述锯齿可操作地从所述阀芯去除材料。
20. 根据权利要求17所述的保持构件，其中所述保持构件是螺母。
全文摘要
一种单手柄阀芯，该阀芯包括致动机构，其中操作致动机构所需要的力的大小对在将阀芯安装在阀体中期间所施加至阀芯的加载力不敏感。因此，阀芯可以在安装载荷的较宽范围上操作，并且在不使用专用工具或专用机构的情况下可以适当地安装。
文档编号F16K11/078GK101646889SQ200880003682
公开日2010年2月10日 申请日期2008年1月31日 优先权日2007年1月31日
发明者T·C·洛舍尔德, W·R·塔克 申请人:莫恩股份有限公司