混合阀芯的制作方法

本发明涉及混合阀芯(cartridge)，特别是用于单柄混合龙头的混合阀芯，意在选择性地调节和控制经混合的水的流出及其温度，且更具体地涉及包括流量限制装置的混合阀芯。

背景技术：

已知，在单柄水龙头中使用具有混合阀芯的混合阀来使独立流入的热水和冷水混合，且以此方式，调节离开该水龙头的经混合的水的流量和温度。

典型的混合阀芯包括：

-一个阀芯主体；

-一个致动杠杆；

-至少一个固定板，其被至少部分地设置在所述阀芯主体内，所述固定板包括用于独立流入热水和冷水的输入开口和用于通过水龙头的出口流出经混合的水的输出开口；以及

-一个可移动元件，其包括一个可移动板，所述可移动板被设置在所述阀芯主体内并且被联接到所述致动杠杆以通过作用在所述致动杠杆上而在所述固定板上或相对于所述固定板移动，所述可移动板在内部限定一个混合腔，所述混合腔朝向所述固定板打开并且所述混合腔选择性地部分地或完全地连通所述输入开口与所述输出开口或阻止所述输入开口与所述输出开口的连通。

典型的混合阀芯包括一个阀芯主体和一个可旋转地联接到所述阀芯主体的顶部元件，且所述顶部元件包括一个支轴和一个致动杠杆，所述致动杠杆能够绕所述支轴在向前位置和向后位置之间枢转。在所述阀芯主体内部存在：一个固定板，所述固定板包括用于独立流入热水和冷水的开口并且具有用于流出经混合的水的开口；以及一个可移动元件，所述可移动元件能够相对于所述固定板移位并且所述可移动元件包括在内部限定一个混合腔的第二板。

在一些情况下，可移动元件被联接到顶部元件的致动杠杆，以使得通过使致动杠杆绕混合阀芯所包括的顶部元件的支轴枢转，可以使可移动元件在固定板上线性地移位，从而渐进地增加经混合的水的流量。此外，使顶部元件绕其轴线旋转导致可移动元件在固定板上旋转，从而使热水和冷水的混合物渐进地变化，且因此对于给定的流出量，使经混合的水的温度渐进地变化。

替代地，存在一些其他混合阀芯，其中可移动元件被可旋转地联接到致动杠杆的一端并且同时被可滑动地联接到设置在阀芯主体的内表面中的凸耳，以使得当致动杠杆在其向前位置时，顶部元件绕其轴线的旋转不使可移动板在固定板上旋转。也就是说，可移动元件保持在没有经混合的水的流出的第一位置。然而，通过使致动杠杆绕支轴朝其向后位置枢转，使可移动元件在所述固定板上从所述第一位置移位到第二位置，在所述第二位置中有经混合的水的最大流出。所述第二位置取决于顶部元件相对于阀芯主体的相对旋转角度，因此限定了第二位置的轨迹。此第二种类型的混合阀芯通常被称为间接移动混合阀芯。

对于所有上文提及的混合阀芯，不管是直接移动混合阀芯还是间接移动混合阀芯，已经发现水从固定板的输入开口到可移动板的混合腔以及从混合腔到输出开口的通路与太高的水流量相关联，以便大量地节省耗水量。

因此，需要减小这样的混合阀中的水流量以实现节水标准。已经试图以不同的方式实现该目标，但结果不是很显著并且当然容许改进。

此外，还已知的是，在这样的混合阀中，水的通路引起噪声，这是由于水朝向与水龙头出口嘴一致的固定板输出开口的流动中的空化、湍流或压力下降。

为了使噪声最小化，已知将在可移动板的混合腔的混合区域中实施的不同类型的解决方案纳入到所述阀中。所述解决方案以添加到所述混合区域的部分的形式实施，诸如放置在例如混合腔顶部处的突起元件、金属网格或塑料网格，以使在所述混合腔内发生的湍流最小化。

在专利文献JPS56117177U、ES2005241A6和US3893482A中公开了一些包括网格的所述阀。所述网格仅意在降噪而不意在减小水流量。因此，它们的孔之间的填隙材料仅由形成网格的细线构成，这些细线不阻止水通过所述网格，而是相反，意在打破穿过所述网格的孔的水流的湍流。所述网格没有提供水流量限制，而是提供从湍流态到层流态的流动态变化。

JP2010084859A公开了一种具有降噪组件的阀，所述降噪组件不是借助于网格来实施，而是借助于将被配合在所述阀的流出端口中的配合构件来实施。所述配合构件包括一些倾斜通孔，这些倾斜通孔的目的在于在倾斜方向上引导水流出来与联接到所述阀的下端的中空部分的内壁碰撞，以便降低噪声。虽然所述倾斜通孔之间的填隙材料不是由线形成的，但所述填隙材料既没有被设计成阻止水通过所述配合构件(这是因为所述配合构件仅意在降噪)，也不意在限制流量。

在专利文献FR2602024A1和EP0311573中公开了描述一些上文提及的纳入突起元件的阀的不同提议。

对于FR2602024A1所公开的阀，所述突起元件由一些板构成，所述板的一部分相对于水输入流的方向正交地放置在所述阀的固定盘的输入端口内，且所述板像上文提及的提议的网格一样意在打破所述水输入流的湍流。

EP0311573所公开的阀也包括用于打破水流的湍流的一些突起元件，但是在此情况下，也以正交板形式实施的所述突起元件被布置在混合腔的顶部处，即与FR2602024A1的阀的板相反，在此情况下，所述板未被布置在水流入和经混合的水的流出之间的水流所遵循的路径中。

所有上文提及的解决方案都实现了降噪效果且意在被实施在提供高水流量的混合阀中，提供高水流量的混合阀是需要降噪的混合阀，因此构成与寻找用于减小混合阀的水流量的解决方案相悖的教导。事实上，湍流是限制水流量的原因，且因此当所述湍流被打破时，水流态变成层流态，水流量随着产生较少供给损失而增加。因此，被明确公开为意在降噪的上文提及的提议与流量限制相反，即它们提供流量增加。

因此，有必要提供现有技术的替代方案，所述替代方案弥补在现有技术中发现的差距，特别是聚焦于上文提及的水流量减少目标，以满足意味着低水流量的节水需求，以满足高生态标准。

技术实现要素：

为此，本发明涉及一种混合阀芯，以已知的方式，包括：

-一个阀芯主体；

-一个致动杠杆；

-一个固定板，至少部分地设置在所述阀芯主体内，所述固定板包括用于独立流入热水和冷水的输入开口和用于流出经混合的水的输出开口；以及

-一个可移动元件，包括一个可移动板，所述可移动板设置在所述阀芯主体内并且联接到所述致动杠杆以通过作用在所述致动杠杆上而在所述固定板上移动或相对于所述固定板移动，所述可移动板在内部限定一个混合腔，所述混合腔朝向所述固定板打开并且所述混合腔选择性地部分地或完全地连通所述输入开口与所述输出开口或阻止所述输入开口与所述输出开口的连通。

与已知的混合阀芯不同，本发明的混合阀芯的特征在于包括一个流量限制装置，所述流量限制装置被放置在所述阀芯主体内位于所述流入和所述流出之间的水流所遵循的路径中，以使得所述水的流量受到所述流量限制装置的限制。

对于一个实施方案，所提及的流量限制装置包括一个可渗透屏障，所述可渗透屏障具有一个渗透性分布，所述渗透性分布被选择并且被预先确定为影响至少部分水流，以便向其提供所要求的受限的水流量。

对于一个实施方案，所述可渗透屏障包括具有为所述屏障提供所述渗透性的多个通孔的壁。

对于所述实施方案的一个变体，所述多个通孔根据限定在所述壁的一个区域中的至少一个孔分布图案分布，所述至少一个孔分布图案被插入热水和冷水的所述流入中的一个中或被插入经混合的水的所述流出中，以使得其流量在通过所述孔时受到限制。

当所述孔分布图案的孔被插入一个或两个流入时，它们也充当在水流中的可能的颗粒或杂质的过滤器，以便避免可能损坏混合阀芯，且特别是避免可能损坏固定盘和可移动盘之间的密封接触区域的完整性。

优选地，所述多个通孔根据限定在所述壁的两个对应的独立区域中的至少两个独立的孔分布图案分布，每个所述孔分布图案被插入热水和冷水的所述流入的一个中，以使得其流量在通过相应的孔分布图案的孔时受到限制。

对于一个实施方案，上文提及的壁的尺寸被设定并且被布置成被插入水流入和所述混合腔之间，以使得在所述可移动板的任何位置中所述壁不阻止用于流出经混合的水的输出开口和所述混合腔之间的连通。

对于一个替代实施方案，所述多个通孔根据限定在所述壁的三个对应的独立区域中的至少三个独立的孔分布图案分布，每个所述孔分布图案被插入所述热水流入、所述冷水流入和所述经混合的水流出的一个中，以使得其流量在通过相应的孔分布图案的孔时受到限制。

对于一个实施方案，所述壁的所述独立区域中的每个界定所述独立的孔分布图案中的相应一个孔分布图案的孔和留在孔之间的填隙材料，所述填隙材料阻止水流从其通过，其中对于所述独立区域中的每一个，所述孔所占据的面积小于所述填隙材料所占据的面积。

根据所述实施方案的一个变体，对于所述独立区域中的每一个，所述孔所占据的面积在该独立区域的总面积的10％和40％之间，且优选地在该独立区域的总面积的20％和30％之间。

根据本发明的混合阀芯的一个实施方案，所述壁的界定插入热水和冷水的流入中的孔分布图案的孔的独立区域彼此分开一预定距离，对于当所述可移动板被维持在所述固定板上的相同线性位置处时所述可移动板绕所述阀芯主体的纵向轴线的所有可能的旋转位置，所述预定距离与所述孔分布图案中的孔分布一起为进入到所述混合腔的水提供大体上恒定的流量。

对于另一个实施方案，所述孔被分布在所述孔分布图案中，以在使所述致动杠杆绕正交于所述阀芯主体的纵向轴线的支轴枢转时在所述致动杠杆的整个行程中为水流出提供大体上渐进的流量增加/减少。

优选地，所述通孔相对于所述壁的一个面所占据的平面大体上正交地横贯所述壁，以使得水流在横贯所述孔时所遵循的路径也大体上正交于所述壁的所述面。

根据一个实施方案，所述流量限制装置的部分或全部被放置在所述混合腔内。

对于一些实施方案，当所述流量限制装置的放置在所述混合腔内的所述部分是上文提及的壁时，所述壁被附接到所述可移动板或与所述可移动板成整体。

对于另一个实施方案，所述流量限制装置的部分或全部被放置在所述混合腔外部。对于所述实施方案的一个变体，所述流量限制装置的放置在所述混合腔外部的所述部分是上文提及的壁。

根据又一个实施方案，所述流量限制装置包括至少两个壁，上文提及的壁是第一壁，且所述流量限制装置的放置在所述混合腔外部的上文提及的部分是第二壁，所述第二壁也被所述可渗透屏障包括并且也具有多个通孔，所述多个通孔遵循一个或多个孔分布图案并且对于所述可移动板所采用的一些位置，所述多个通孔与所述第一壁的通孔连通。

借助于所述又一个实施方案，水流通过由水流相继地通过的所述第一壁和所述第二壁构成的双重可渗透屏障，这增强了本发明所提供的流量减小效果。

关于所述第一壁和所述第二壁的孔的孔分布图案、孔的数目和大小，它们在每个壁中可以是相同的，使得对于所述可移动板的一个位置，两个壁的孔重合，或可以是不同的以对通过其的水流提供不同的流量减小效果。

对于一个实施方案，上文提及的壁或第二壁被附接到所述固定板或与所述固定板成整体。

对于所述实施方案的一个变体，所述固定板所包括的用于独立流入热水和冷水的输入开口由相应的孔分布图案中的两个孔分布图案的通孔构成。

对于所述实施方案的一个替代变体，所述相应的孔分布图案中的两个孔分布图案的通孔被布置在所述固定板的输入开口之上，使得所述孔分布图案中的每个孔分布图案的孔与所述输入开口中的相应的一个开口连通。

优选地，每个通孔具有在0.5mm和3mm之间、优选地大体上1mm的最大横向尺寸。

对于一个优选实施方案，所述通孔具有圆形横截面，所述最大横向尺寸对应于孔的直径。

根据该实施方案，每个图案的所有通孔具有相同的横截面形状(圆形、三角形、矩形等)和/或相同的尺寸，或不同的横截面形状和/或不同的尺寸。

对于又一个实施方案，所述流量限制装置包括布置在所述可移动板和所述固定板之间的壁，对于所述实施方案的不同变体，所述壁是上文提及的壁或第二壁或第三壁。

对于一个优选实施方案，所述一个壁或多个壁被布置成与所述可移动板和所述固定板大体上平行，但是对于其它实施方案，所述一个壁或多个壁或其至少一部分不被布置成与所述可移动板和所述固定板平行。

所述一个壁或多个壁优选地是平坦的，但是对于其他实施方案，它们不是平坦的而是具有不平坦的或不规则的形状。

本发明的流量限制装置的不同元件(即壁、孔分布图案、孔的大小和形状等)的设计具有减小在混合腔内流动的水的水流量的目标，且可以根据所要求的流量减小而变化。

包括本发明的混合阀芯的混合阀以及包括这样的混合阀的水龙头也是本发明所提出的又一些方面。

附图说明

在下面将参考附图描述本发明的一些优选实施方案。它们仅仅是出于例示目的而提供的，而不限制本发明的范围。

图1a对于一个实施方案示出了本发明的混合阀芯的竖直截面，对于该实施方案，流量限制装置包括该阀芯的固定板中的壁。

图1b对于另一个实施方案示出了本发明的混合阀芯的竖直截面，在该实施方案中，流量限制装置包括放置在该阀芯的可移动板中的壁。

图2示出了本发明的混合阀芯的分解立体图。

图3对于一个实施方案示出了本发明的混合阀芯的可移动板，对于该实施方案，该可移动板具有一个壁，该壁具有两个独立的孔分布图案，用于限制两个相应的水流入。

图4对于一个实施方案示出了本发明的混合阀芯的固定板，对于该实施方案，该固定板具有一个壁，该壁具有两个独立的孔分布图案，用于限制两个相应的水流入。

图5对于一个实施方案示出了本发明的混合阀芯的竖直截面，对于该实施方案，流量限制装置包括在该阀芯的固定板中的壁以及放置在可移动板的混合腔内的壁。

图6a、图6b和图6c通过三个相应的平面视图示意性地示出了对于一个实施方案、对于可移动板的三个不同的旋转位置本发明的混合阀芯的固定板和可移动板。

图7是对于标准阀芯和布置在水龙头喷口处的流量限制器(具有流量限制器的标准阀芯)和对于本发明的混合阀芯的原型(Ecoflow)图形化示出了水流入的压力的变化如何使水流出的温度变化的图表。

具体实施方式

图1a、图1b、图2和图5对于多个实施方案示出了本发明的混合阀芯，对于所述多个实施方案，所述阀芯包括阀芯主体1和可旋转地联接到阀芯主体1的顶部元件6，顶部元件6包括支轴9和致动杠杆5，该致动杠杆5能够在向前位置和向后位置之间绕所述支轴9枢转。

如在所引用的图中示出的，该混合阀芯还包括固定板2和可移动元件10，二者都被设置在阀芯主体1内。固定板2包括用于独立流入热水和冷水的输入开口21、22和用于流出经混合的水的输出开口23。

可移动元件10包括在内部限定混合腔41的可移动板4和附接到可移动板4的板盖12，使得板盖12关闭限定可移动板4中的混合腔41的通孔的上部部分。

板盖12被可旋转地联接到致动杠杆5的一端，使得整个可移动元件10——包括可移动板4——通过作用在致动杠杆5上而在固定板2上移动或相对于固定板2移动。混合腔41朝向固定板2打开，且根据可移动板4所采用的位置而选择性地部分地或完全地连通输入开口21、22与输出开口23或阻止输入开口21、22与输出开口23的连通。

通过使致动杠杆5绕支轴9枢转，使可移动元件10在固定板2上线性地移位，从而渐进地增加经混合的水的流量。此外，使顶部元件6绕其纵向轴线旋转(作用在致动杠杆5上)导致可移动元件10在固定板2上旋转，从而使热水和冷水的混合物渐进地变化，且因此对于给定的流出量，使经混合的水的温度渐进地变化。

该混合阀芯还包括与阀芯主体1相关联并且位于固定板2下方的底座元件7，底座元件7包括通过相应的套筒8与固定板2的输入开口21、22和输出开口23连通的水流通过开口。

图3对于一个实施方案示出了本发明的混合阀芯的可移动板4，对于该实施方案，可移动板4包括壁W1，该壁W1具有两个独立的孔分布图案，每个孔分布图案具有多个通孔h，用于限制两个相应的水流入。本发明的阀芯的流量限制装置包括所述壁W1。

图1b所描绘的实施方案包括图3的可移动板4，借助于横截面示出了壁W1中的孔h中的一个。

另一方面，图4对于一个实施方案示出了本发明的混合阀芯的固定板2，对于该实施方案，固定板2具有壁W2，该壁W2具有两个独立的孔分布图案，每个孔分布图案具有多个通孔h，用于限制两个相应的水流入。

对于图4所描绘的实施方案，通孔h横贯壁W2的整个厚度，即孔h代替输入开口21、22(参见图2)。

图1a所描绘的实施方案包括图4的固定板2，借助于横截面示出了壁W2中的孔h中的一个。

对于一个替代实施方案(未示出)，壁W2是附接到固定板2的主面的一个独立部分，使得孔h被布置在与其连通的输入开口21、22之上。

图5示出了是图1a和图1b的实施方案的组合的一个实施方案，即本发明的流量限制装置包括两个壁(可移动板4中的一个壁W1和固定板2中的另一个壁W2，每个壁具有多个通孔h)的一个实施方案。

关于孔h的形状、孔分布图案、每个孔分布图案的孔h的数目以及壁W1、W2的数目、形状(平坦的或不平坦的)以及位置，对于其他未例示的实施方案，它们可以不同于图中所描绘的那些。

图6a、图6b和图6c借助于三个相应的平面视图示意性地示出了对于一个实施方案、对于可移动板的三个不同旋转位置本发明的混合阀芯的固定板2和可移动板4。

如图6b和图6c中示出的，壁W2(即，固定板2的壁)的界定插入在热水和冷水的流入中的孔分布图案的孔h的独立区域彼此分开一预定距离，对于当可移动板4被维持在固定板2上的相同线性位置处时可移动板4绕阀芯主体1的纵向轴线的所有可能的旋转位置，所述预定距离与所述孔分布图案中的孔分布一起为进入到混合腔41内的水提供大体上恒定的流量。

所述图6b和图6c中的每个示出了对于绕支轴9的最大向前线性位置可移动板4的所述可能的旋转位置中的一个。特别地，在图6b处，十个孔h与混合腔41连通，五个用于热水流入并且五个用于冷水流入，而对于图6c的旋转位置，大约十二个孔与混合腔41连通，它们全都用于相同的流入(热水或冷水)。因此，上文称作大体上恒定的流量的内容意味着经过类似量(不一定是相同的数目)的孔的流动最多相差三个或四个孔。

图6a示出了在绕支轴9的向后线性位置处的可移动板4，其中没有孔h与混合腔41连通。

对于图6a、图6b和图6c中示出的实施方案(并且还对于其余实施方案)，孔h被分布在孔分布图案中，以在使致动杠杆5绕支轴9枢转时在致动杠杆5的整个行程中为水流出提供大体上渐进的流量增加/减少，这与具有外部流量限制器的标准混合阀芯不同，对于所述标准混合阀芯，在致动杠杆5的行程的一半处达到最大流量。

最后，图7是图形化示出了对于标准阀芯和布置在水龙头喷口处的流量限制器(具有流量限制器的标准阀芯)和对于本发明的混合阀芯的原型(Ecoflow)水流入的压力的变化如何使水流出的温度变化的图表。

事实上，如图7中示出的，对于在水龙头的喷口中布置流量限制器的这些解决方案，水流入的压力的变化确实影响流出的温度，该温度变化很大。相反，用本发明的混合阀芯，流出的温度相对于水流入的压力的所述变化非常稳定。

在不偏离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的前提下，本领域技术人员可以在所描述的实施方案中引入改变和修改。