具有多功能比例阀的燃气热水装置的制作方法

本实用新型涉及热水装置技术领域，尤其是涉及一种具有多功能比例阀的燃气热水装置。

背景技术：

燃气热水装置如燃气热水器和燃气采暖热水炉等均是应用广泛的燃气用具，而随着人们的生活水平提高，对燃气热水装置的要求也不断地提高。传统的燃气热水装置为了实现出水恒温，一般都会配备比例阀。另外，为了防止在低温条件下，水凝固把内部的盘管冻裂的情况出现，一般会进行防冻处理。防冻处理一般有电加热法、手动排水法。电加热法就是用加热电阻对盘管进行加热。但是用电加热一方面存在安全隐患，另一方面耗费电能。手动排水法，主要人工打开排水阀，将燃气热水装置中的水排出。由上可知，为了实现燃气热水装置用水和排水，需要分别配备比例阀和电加热器或排水阀以及其他的一些配合的构件，导致燃气热水装置结构较为复杂，操作繁琐，影响用户体验。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种具有多功能比例阀的燃气热水装置，其既可调节出水量使得出水恒温，又可实现自动关水功能，还可实现排水防冻的功效。

上述技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种具有多功能比例阀的燃气热水装置，包括热交换器和多功能比例阀，其中，所述多功能比例阀包括：壳体，所述壳体设有管腔和与所述管腔连通的出水口、排水口和进水口，所述管腔的侧壁包括第一内壁、第二内壁和第三内壁，所述第一内壁、所述出水口、所述第二内壁、所述排水口、所述第三内壁和所述进水口依次布置，所述出水口与所述热交换器连通；以及调节轴，所述调节轴可沿其轴向在所述管腔中往复移动，所述调节轴的外壁设有第一隔水盘、第二隔水盘和第三隔水盘，所述第二隔水盘和所述第三隔水盘之间的轴向间距大于所述出水口和所述排水口之间的轴向间距，所述调节轴还设有过水通道和与所述过水通道连通的过水孔，所述过水孔用于与所述进水口连通，所述过水通道远离所述过水孔的一端用于与所述出水口连通；在所述调节轴移动的过程中，所述第一隔水盘可与所述第一内壁贴合，所述第二隔水盘可与所述第二内壁贴合，所述第三隔水盘可与所述第三内壁贴合。

所述具有多功能比例阀的燃气热水装置，其中的多功能比例阀通过进水口、过水孔、过水通道和出水口依次连通形成进水通道，实现进水。此时，第一隔水盘位于出水口处，不与第一内壁接触，不会影响出水；而第二隔水盘与第二内壁接触，用于防止出水流向排水口；同时第三隔水盘与第三内壁接触，用以防止进水流向排水口。当调节轴朝向第一内壁的方向移动时，逐渐将出水口调小，直至第一隔水盘与第一内壁接触，实现完全关水功能。在调节轴沿轴向往复移动的过程中，可调节出水口的大小，从而调节水流量，使出水温度达到恒温，不再忽冷忽热。当调节轴继续移动使得第二隔水盘进入出水口处时，调节轴与第二内壁之间无阻隔；同时第三隔水盘仍然与第三内壁接触，将排水口和进水口隔开。此时可将热交换器中的水体引出，依次经由出水口、调节轴与第二内壁之间的缝隙和排水口排出，进行排水防冻，防止温度低时水路结冰破坏燃气热水装置。因此，所述燃气热水装置采用该多功能比例阀即可实现恒温、关水和排水防冻等功效，大大地简化了燃气热水装置的结构，降低了制作成本。

下面对上述技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，还包括排空管，所述热交换器的一端与所述排空管连通，另一端与所述出水口连通，所述排空管远离所述热交换器的一端密封。在燃气热水装置正常使用状态下，排空管内的气体在热交换器内的水的挤压下产生一定的压力。当需要进行排水防冻时，多功能比例阀上出水口和排水口导通，排空管的压力将会驱动水体经由出水口和排水口流出。

在其中一个实施例中，所述排空管的顶端高于所述热交换器的水管的顶端，从而使得排空管能够有效地提供排水驱动力。

在其中一个实施例中，所述壳体还设有与所述管腔连通的安装口，所述调节轴一部分位于所述管腔中，另一部分伸出所述安装口，所述调节轴包括轴本体和设于所述轴本体上的所述第一隔水盘、所述第二隔水盘和所述第三隔水盘，所述第一隔水盘嵌于所述轴本体上，所述第二隔水盘和所述第三隔水盘均凸设于所述轴本体上。调节轴伸出壳体，便于在外部控制调节轴动作，使得调节轴升降调节方便。又由于调节轴伸出壳体，在关闭水时，调节轴的下端所承受的向上的水压力较小，为了保证调节轴受力均衡，将第一隔水盘嵌设于轴本体上，使得调节轴上端承受向下的水压的面积减小，从而减少向下的水压力，进而促进调节轴受力均衡。另外，第二隔水盘和第三隔水盘凸出设置，从而使得轴本体与第二内壁之间间隙较大，可以形成较为通畅的排水通道。

在其中一个实施例中，所述轴本体包括设于所述管腔中的第一轴段和伸出所述管腔的第二轴段，所述第一轴段上设有所述第一隔水盘、所述第二隔水盘、所述第三隔水盘、所述过水通道和所述过水孔，所述第二轴段的外径小于所述第一轴段的外径，所述第二轴段和所述第一轴段的连接处为限位轴肩，所述安装口处设有与所述限位轴肩相配合的挡台。通过限位轴肩和挡台的配合，使得调节轴不会向下调节过度，用于防止进水口、出水口和排水口连通。

在其中一个实施例中，所述第一内壁的横截面面积等于或约等于所述第三内壁横截面面积与所述第二轴段的横截面面积之差，从而使得调节轴在关水状态时，受到的水压作用力合力为零，不受水压影响，可大大提高调节准确度和精度。

在其中一个实施例中，所述第一内壁上设有限位部，所述限位部和所述挡台分别设于所述第一轴段的两侧。限位部的设置，可以用于限制调节轴向上调节过度，进而防止进水口、出水口和排水口连通。

在其中一个实施例中，所述第一隔水盘、所述第二隔水盘和所述第三隔水盘均包括密封圈，用于实现有效的隔水效果。

在其中一个实施例中，所述多功能比例阀还包括端盖，所述端盖设于所述安装口处，所述端盖设有与所述调节轴螺纹连接的螺纹孔。端盖用于在管腔的安装口处实现管腔的密封，同时也用于与调节轴配合，用于实现调节轴转动升降。所述多功能比例阀还包括步进电机，所述调节轴与所述步进电机的输出轴连接。通过步进电机对调节轴的旋合长度进行微调，可靠性好，水量控制精准。

在其中一个实施例中，所述多功能比例阀还包括流量传感器，所述流量传感器设于所述进水口处和/或出水口处。当流量传感器设于进水口处时，流量传感器用于检测进水口的流量，通过流量传感器传输的水流量信息来实时监测用水流量。当流量传感器设于出水口处时，该流量传感器除了检测正常使用情况下的流量，还可以检测到排水时是否有水量排出，确保防冻排水性能。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的具有多功能比例阀的燃气热水装置的结构示意图；

图2为图1中的多功能比例阀的透视图；

图3为图2中的壳体的剖视图；

图4为图2中的调节轴的剖视图；

图5为图2所示的具有多功能比例阀的燃气热水装置在正常用水状态下的剖视图；

图6为图2所示的具有多功能比例阀的燃气热水装置在关水状态下的剖视图；

图7为图2所示的具有多功能比例阀的燃气热水装置在排水状态下的剖视图；

图8为本实用新型另一实施例所述的多功能比例阀在正常用水状态下的剖视图。

附图标记说明：

100、多功能比例阀，110、壳体，111、管腔，1111、第一内壁，1112、第二内壁，1113、第三内壁，112、出水口，113、排水口，114、进水口，115、安装口，116、封闭端，117、限位部，118、挡台，120、调节轴，121、第一隔水盘，122、第二隔水盘，123、第三隔水盘，124、轴本体，1241、第一轴段，1242、第二轴段，1243、轴肩，125、过水通道，126、过水孔，127、密封圈，128、凸台，130、流量传感器，140、步进电机，200、热交换器，300、排空管，400、控制器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件时，它可以直接固定在另一个元件或者也可以通过居中的元件固定于另一个元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者也可以是通过居中的元件而连接于另一个元件。此外，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”及“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。另外，本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型一实施例所述的具有多功能比例阀的燃气热水装置，包括热交换器200和多功能比例阀100。其中，请结合图2，所述多功能比例阀100包括壳体110和调节轴120。请结合图3，所述壳体110设有管腔111和与所述管腔111连通的出水口112、排水口113和进水口114。所述管腔111的侧壁包括第一内壁1111、第二内壁1112和第三内壁1113(图中点画线用于切割划分第一内壁1111、第二内壁1112和第三内壁1113，并非为壳体110实际的轮廓线)。所述第一内壁1111、所述出水口112、所述第二内壁1112、所述排水口113、所述第三内壁1113和所述进水口114依次布置。所述出水口112与所述热交换器200连通。

请结合图4和图5，所述调节轴120可沿其轴向在所述管腔111中往复移动。所述调节轴120的外壁设有间隔设置的第一隔水盘121、第二隔水盘122和第三隔水盘123。所述调节轴120还设有过水通道125和与所述过水通道125连通的过水孔126。所述第一隔水盘121、所述第二隔水盘122、所述第三隔水盘123以及所述过水孔126依次设置。所述过水孔126用于与所述进水口114连通，所述过水通道125用于与所述出水口112连通。如图5所示，所述进水口114、所述过水孔126、所述过水通道125和所述出水口112依次连通形成进水通道。在所述调节轴120移动的过程中，所述第一隔水盘121可与所述第一内壁1111贴合，所述第二隔水盘122可与所述第二内壁1112贴合，所述第三隔水盘123可与所述第三内壁1113贴合。其中，所述第二隔水盘122和所述第三隔水盘123之间的轴向间距大于所述出水口112和所述排水口113之间的轴向间距。

具体地，如图5所示，在第一状态时，第一隔水盘121未与第一内壁1111接触，且第二隔水盘122与第二内壁1112接触，第三隔水盘123与第三内壁1113接触。此时，进水口114、过水孔126、过水通道125和出水口112依次连通形成进水通道，实现进水；第二隔水盘122与第二内壁1112接触，用于防止出水流向排水口113；同时第三隔水盘123与第三内壁1113接触，用以防止进水流向排水口113。当调节轴120朝向第一内壁1111的方向移动时，也即向上移动时，可逐渐将出水口112调小。由此可知，调节轴120沿轴向往复移动时，可调节出水口112的大小，从而调节水流量，使出水温度达到恒温，不再忽冷忽热。

如图6所示，在第二状态时，第一隔水盘121上升至与第一内壁1111接触，将进水通道关闭，实现完全关水功能。

如图7所示，在第三状态时，调节轴120继续上移，第二隔水盘122进入出水口112处，使得调节轴120与第二内壁1112之间无密封阻隔；由于所述第二隔水盘122和所述第三隔水盘123之间的轴向间距大于所述出水口112和所述排水口113之间的轴向间距，因此此时的第三隔水盘123仍然与第三内壁1113接触，将排水口113和进水口114隔开，不会进入第二内壁1112的区域。此时出水口112、调节轴120与第二内壁1112之间的缝隙和排水口113连通形成排水通道，可将热交换器中的水体引出，经由排水通道排出，进行排水防冻，防止温度低时水路结冰破坏燃气热水装置。

综上可知，该燃气热水装置采用所述具有多功能比例阀100，即可实现恒温、关水和排水防冻等功效，无需采用不同的控制组件，大大地简化了燃气热水装置的结构，降低了制作成本。

在本实施例中，请继续参阅图3，所述管腔111的一端(如图所示的顶端)为封闭端116，另一端(如图所示的底端)设有安装口115。所述调节轴120一部分位于所述管腔111中，另一部分伸出所述安装口115。调节轴120伸出壳体110，便于实现调节轴120的外部控制，使得调节轴120升降调节方便。

进一步地，所述多功能比例阀100还包括端盖(附图未示出)，所述端盖设于所述安装口115处。所述端盖设有与所述调节轴120螺纹连接的螺纹孔。端盖用于在管腔111的安装口115处实现管腔111的密封，同时也用于与调节轴120配合，用于实现调节轴120转动升降。

如图1所示，所述多功能比例阀100还进一步包括步进电机140，所述调节轴120与所述步进电机140的输出轴连接。通过步进电机140对调节轴120的旋合长度进行微调，可靠性好，水量控制精准。

请继续参阅图4，具体地，所述调节轴120包括轴本体124和设于所述轴本体124上的所述第一隔水盘121、所述第二隔水盘122和所述第三隔水盘123。其中，所述轴本体124包括设于所述管腔111中的第一轴段1241和部分伸出所述管腔111的第二轴段1242。所述第一轴段1241上设有所述第一隔水盘121、所述第二隔水盘122、所述第三隔水盘123、所述过水通道125和所述过水孔126。所述第二轴段1242的外径小于所述第一轴段1241的外径，所述第二轴段1242和所述第一轴段1241的连接处为限位轴肩1243。请结合图3，所述管腔111内设有与所述限位轴肩1243相配合的挡台118。通过限位轴肩1243和挡台118的配合，使得调节轴120不会向下调节过度，用于防止进水口114、出水口112和排水口113连通。

本实施例中，如图4所示，所述第一隔水盘121嵌于所述第一轴段1241上，所述第二隔水盘122和所述第三隔水盘123均凸设于所述第一轴段1241上。将第一隔水盘121嵌于第一轴段1241上，可以使得调节轴120上端的横截面面积减小，也即调节轴120的上端所承受向下的水压的面积(与图6中D1相对应)减小，从而使得调节轴120在图6所示的状态下，所承受的水压力F1减小。因为调节轴120部分伸出壳体110，调节轴120的下端所承受向上水压的面积(与图6中D2与D3之差相对应)较小，因而所承受的向上的水压力F2较小。因此，为了尽量保证调节轴120受力均衡，可将第一隔水盘121嵌设于轴本体124上，使得水压力F1与水压力F2尽量接近。。另外，第二隔水盘122和第三隔水盘123凸出设置，从而使得轴本体124与第二内壁1112之间间隙较大，可以形成较为通畅的排水通道。

进一步地，所述第一内壁1111的横截面面积等于或约等于所述第三内壁1113横截面面积与所述第二轴段1242的横截面面积之差，也即，如图6所示，调节轴120的上端所承受向下的水压的面积(与图6中D1相对应)等于或约等于调节轴120的下端所承受向上水压的面积(与图6中D2与D3之差相对应)，从而使得调节轴120在关水状态时，受到的水压作用力合力为零，不受水压影响，可大大提高调节准确度和精度。

本实施例中，如图4所示，所述第一隔水盘121、所述第二隔水盘122和所述第三隔水盘123均包括密封圈127。具体地，所述第一隔水盘121中的密封圈127直接嵌设在轴本体124上。而第二隔水盘122和第三隔水盘123均包括设于所述轴本体124上的凸台128，凸台128上设有容纳所述密封圈127的容纳槽。密封圈127的设置用于实现有效的隔水效果。需要说明的是，在其他的实施例中，所述第一隔水盘121也可还包括凸台128，将密封圈127嵌设于凸台128上。

此外，如图3所示，所述第一内壁1111上设有限位部117，所述限位部117和所述挡台118分别设于所述第一轴段1241的两侧，也即在图示中，所述限位部117设于所述调节轴120的上方，限位部117可以用于限制调节轴120向上调节过度，进而防止进水口114、出水口112和排水口113连通。

另外，如图5至图7所示，所述多功能比例阀100还包括流量传感器130，所述流量传感器130设于所述进水口114处。流量传感器130用于检测进水口114的流量，通过流量传感器130传输的水流量信息来实时监测用水流量。

与上述实施例不同的是，在另一个实施例中，如图8所示，所述流量传感器130设于出水口112处，该流量传感器130除了检测正常使用情况下的流量，还可以检测到排水时是否有水量排出，确保防冻排水性能。

由上可知，流量传感器130可设于进水口114和出水口112其中之一上，也可在进水口114和出水口112上均设置。

如图1所示，所述具有多功能比例阀的燃气热水装置还包括控制器400，所述步进电机140以及所述流量传感器130均与所述控制器400电性连接，电性连接可为有线连接或无线连接。通过控制器400控制多功能比例阀100动作，从而能够实现燃气热水装置自动用水、自动关水和自动排水的效果。需要说明的是，本实用新型也可根据实际需要省去上述的控制器40，直接人工控制步进电机140动作。

此外，请继续参阅图1，所述具有多功能比例阀的燃气热水装置还包括排空管300，所述热交换器200的一端与所述排空管300连通，另一端与所述出水口112连通。所述排空管300远离所述热交换器200的一端密封。在燃气热水装置正常使用状态下，排空管300内的气体在热交换器200内的水的挤压下产生一定的压力。当需要进行排水防冻时，多功能比例阀100上出水口112和排水口113导通，排空管300的压力将会驱动水体经由出水口112和排水口113流出。

进一步地，所述排空管300的顶端高于所述热交换器200的水管的顶端，其顶端伸展方向为向上，从而使得排空管300能够有效地提供排水驱动力。

下面对所述具有多功能比例阀的燃气热水装置的工作过程进行说明：燃气热水装置在一般的使用情况下，控制器400控制调节轴120移动来调节进水量，配合燃气量进行自动恒温；调节轴120向上调节减少水量，再向上调，调节轴120把进水口114和出水口112隔开，完全关闭进水，可用于浴缸放水到设定水量后自动关水，防止一直放水导致水资源浪费及浸泡房屋，并减少漏水的风险。如果按下“一键排水”的启动按钮，控制器400发出命令，调节轴120进一步向上调；或者控制器400接收到环境温度信息后直接发出命令，调节轴120进一步向上调，把进水口114和出水口112隔开的同时，出水口112和排水口113连通。此时，在排空管300的压力下会将热交换器200中的水体强制吹出，进行排水防冻。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。