专利名称：将球阀部件装在管筒内的混合阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水龙头的混合阀。这种混合阀的可动阀部件装在一管筒内。具体说，这是一项关于安装在管筒内的球阀部件的发明。
用以控制冷、热水流动的单柄水龙头，通常称作混合阀，已为消费者广泛接受。这种水龙头的手柄或把手通常可沿两个性质不同的方向转动，以调节冷、热水混合比及其流量或流速。
市场上最常见的混合阀有板阀和球阀两种基本类型。球阀具有可靠的整体结构，牢固且便于安装。板阀则具有一种为消费者认可的驱动机构，该机构可使手柄沿两个所希望的方向运动，即绕阀本体固定的纵向轴转动和绕一相对于阀本体可动的水平轴摆动、或者说转动。该可动水平轴相对于手柄是固定的且与阀本体纵向轴相垂直。这种手柄运动方式具有显著特点，即当手柄旋至关闭位置时，已调好的冷、热水混合比可利用手柄所在位置保持住。这样，重新打开水龙头时，按所保持的混合比调配的冷、热混合水便流出水龙头。
近来，人们已设计出了球阀。这种球阀手柄的操作方式与市场上的为人们广泛接受的板阀的操作方式相同。这种球阀须多使用一个装于球阀部件上方的旋转板式运动机件。这种球阀与板装置结合在一起，板装置环绕着阀盖开口并可被调节。手柄穿过盖开口控制球阀，以限制水的总流速。另外，这些限制装置还可限制热水与冷水的最大混合比，即限制出水口混合水的最高水温。
球阀在结构上存在许多缺点。特别是，球阀部件安装在弹性进水口密封部件和密封垫圈之间，弹性进水口密封部件环绕着阀本体进水口，密封垫圈则安装在阀盖或者说阀帽的下面。由于弹性进水口密封部件和密封垫圈都容易受压变形，所以使处于阀本体和阀帽之间的球阀部件呈现出浮动性。球阀结构中没有能使球阀正确、稳定定位的制动锁或定位机件。因球阀可相对于弹性部件产生平移，所以，当使用手柄操作时，手柄便可在任何方向，包括不合乎混合阀设计要求的方向上产生少量移动。这种不必要的移动形成水龙头有松动感，使操作者在正确使用水龙头时，会有一种松动和不确实的感觉。这种松动感觉给人以手柄不牢固和没有装配好的印象。
顶部密封垫圈有三个功能第一，起到密封作用，阻止球阀周围水的漏泄。第二，其外侧周边能对阀壳的内侧表面起到密封作用，阻止水的漏泄。第三，对球阀起弹性定位作用，使球阀向下，紧靠进水口密封部件。这种密封垫圈造价极高，这是由其质量和外形造成的。
为减少浮动感，许多球阀混合阀内装入了一调整环。该调整环拧在阀帽上，且可以被调节。调整环向下推压密封垫圈，使密封垫圈靠在球阀部件上，球阀部件又压靠在进水开口密封部件上。虽然密封垫圈和球阀部件位置的下移可减小手柄不必要的移动，但不能完全消除这种移动。另外，将调整环与已知密封垫圈配套使用增加了混合阀的成本且使混合阀的结构更加复杂。
板阀通常安装在管筒内。管筒可装入可动或固定的板阀。管筒易于拆卸和更换，便于对水龙头进行简易修理。球阀则不适合于水龙头结构。首先，传统的球阀所具有的浮动性要求管筒须完全包住并定位球阀，否则球阀就会从管筒底部脱落，其次，球阀结构的紧密性使管筒几乎没有足够的空间容纳它，要用传统管筒装入并捕住球阀，再将管筒装到水龙头外壳内，就需增加管筒和水龙头外壳的高度。
因此，人们需要一种用于混合阀的球阀管筒，这种管筒装有上部密封部件和一球阀部件。上部密封部件用以阻止水向阀壳外部漏泄。还需要一种带球阀的球阀管筒，这种球阀部件的手柄运转方式与所知板阀的手柄运转方式相同，即手柄绕可动水平轴摆动的同时绕阀本体的纵轴转动。这种球阀保留了板阀只使用一个活动机件便可对阀起到控制作用的优点。换言之，不需要增加单独的运动机件。还需要一种球阀组件，这种球阀组件不需要使用调节环，且球阀正确操作时消除了与所需要求不一致的手柄移动的可能性。
按照本发明的液体混合阀具有一球阀，该球阀安装于阀壳的阀室内，可以转动。阀室与多个进水口和至少一个出水口流体沟通。球阀的表面至少部分是呈球形的。球形表面上应具有多个进水开孔。进水开孔与进水口相配合以控制液体流经进水口。阀壳具有一控制开口，球阀具有一控制柄，球阀控制柄穿过壳体上的控制开口。
混合阀内装有一管筒壳。该管筒壳部件有一上开口，球阀控制柄由此开口穿入。球阀安装在所述管筒壳内且能够转动。管筒有一下开口，所述球阀部件从下开口凸出，与进口相配合。管筒壳有一环绕上开口的密封垫圈座，一密封垫圈固定于管筒壳内的该密封垫圈座上，该密封垫圈紧靠球阀部件，具有密封作用。
密封垫圈上最好有一紧靠球阀部件、起密封作用的向心凸缘，密封垫圈要予加负荷，以使向心凸缘倾靠在球阀部件上。予加负荷最好由环绕上开口的密封垫圈座产生。密封垫圈座是倾斜的，它的内侧周边高于它的外侧周边。在无负荷条件下，密封垫圈的内、外侧周边近似成同一平面。通过扭转所述密封垫圈内侧给密封垫圈预加载，使其内侧周边高于其外侧周边，将密封垫圈固定在倾斜的密封垫圈座上。
在一实施例中，管筒壳有一外侧密封圈，用以阻止装有管筒的阀本体与管筒之间水的漏泄。
按照本发明的混合阀，其球阀管筒包含一个至少带有一个进水口和一个出水口的球阀部件。管筒壳有一上开口，控制柄由该口穿过，与球阀相联接。球阀装在管筒壳内，且能够转动，管筒有一下开口，球阀部件通过此口凸出。球阀部件直接靠在进水口密封部件上。进水口密封部件装在阀本体内进水口的顺流端。
按照本发明，水龙头混合阀具有一可动阀部件。该可动阀部件安装在壳本体内并限定出一个阀腔。壳本体有多个进水口和一个出水口，进、出水口与阀室流体沟通。可动阀部件与进水口相配合，控制流过进水口的水的流速和温度。阀本体有一使控制开口，控制柄穿过此开口与可动阀部件相连接。这种混合阀为管筒式，管筒有一壳部件和一控制柄通过的上开口。可动阀部件安装在管筒壳部件内且能够活动。管筒壳还具有一下开口，所述可动阀部件经此开口凸出，与进水口相配合。
这种类型的混合阀，可将阀部件安装在管筒内，而无需增加阀本体的总高度。此外，用以阻止可动阀部件附近和管筒附近漏泄的密封部件，其尺寸、重量都是很小的，这是因为这种混合阀的密封部件不必再具有双重功能，即不必使可动阀部件偏靠定位在进水口密封部件上。
附图
表示本发明的实施例，其中图一是混合阀的侧面纵向局部剖视图，用以说明本发明的一个实施例;
图二是图一所示混合阀的部件分解透视图;
图三是图二所示混合阀下部本体部件沿线3-3的横断面图;
图四是图二所示管筒的底视图;
图五是图二所示管筒壳的上平面视图;
图六是图一所示密封垫圈在无负荷条件下的横断面图。
参见图一、图二，混合阀10包括一阀壳12，该阀壳由下部本体14和阀盖部件16构成。下部本体14具有一阀室22，该阀室带有冷、热水两个进水口18和19。下部本体14还具有一出水口20，该出水口与阀室22联通，混合好的水经此流通。进水口18和19顺流端被扩为平底孔，构成两个偏置弹簧23的支座。这两个偏置弹簧23使管状弹性密封部件25抵靠在球部件24上。连接顺流端通道孔的直径约为6.5mm。进水口18和19的顺流端由阀室22的底点27向上倾斜成约40°角，进一步说，进水口18、19分布在同一圆周上，以垂直轴线28为基准在纵向平面内测量，口18和19的中心线与垂直轴线的夹角分别都是15°。
本体14的外部装有管状外罩17，它能够滑动且具有密封作用。管状外罩17与本体14之间构成与出水口20流体沟通的环形室15。管状外罩17固定有喷水口21，该喷水口经管状罩17上的壁孔13与环形室15流体沟通。
阀盖16包括一个螺纹部件31，该螺纹部件旋转在本体14上，在螺纹部件31上部装有外罩11。阀室22的下表面大致呈半球形，以容纳装在管筒26内的球阀部件24。阀盖16将装在阀室22上的管筒26固定住。本体部件14具有一带键槽71的直立环形凸缘70。键槽71用来容纳管筒26的键72，使混合阀内的管筒正确定位。
球阀部件24具有基本呈球形的阀面29，阀面29上有冷水进水开孔30和32、热水进水开孔34和36以及出水开孔38。冷水进水开孔30和32与冷水进水口18相配合，热水进水开孔34和36与热水进水口19相配合，出水开孔38则与出水口20相配合。调节两进水口18和19流出的冷、热水混合比及流速，即单位时间内的总水量，就能控制由两进水口18和19至出水口20外混合水的流量。
阀盖部件16具有一控制开口40。阀盖的安装要使阀体纵轴28能通过阀盖的控制开口40。管筒26包括一管筒壳部件56，该管筒壳具有上开口58，上开口58与其上方的控制开口40相对准。
球阀部件24上固定连接着控制柄42，该柄通过控制开口40伸出，通常与水龙头手柄相连接。
球阀部件24安装在管筒壳部件56内，可以转动。管筒壳部件56可用人们熟知的适合水龙头应用的塑料材料制成。球阀部件24还有一圆柱形销60，该销穿过球阀24，其两末端62伸至球阀阀面29外部。孔61用以滑动地装入销60。销60穿过球阀24的球心66且与控制柄42相垂直。该销如后面详细说明那样，被焊接于适当位置。
销60的两末端62均置于管筒壳56沿圆周的槽口68内。各槽口68的中心轴线均处于与轴28相垂直的平面69内。因为各末端62均为圆柱形，其横截面是圆形的，所以末端62在槽口68内可绕与轴28相垂直的轴75转动。
槽口68的圆形末端74构成销60末端62的止推肩76。槽口68的竖向间隙刚好能使销末端62在槽口68内滑动而最好槽口68与销末端之间没有游隙。
球阀部件24阀面29的下部90，从管筒壳56的下部大开口端92凸出。凸出部分90是球阀上一有效部分。任何时候，管筒壳下开口92的下方都有阀面29的近半个球面凸出。具有开孔30、32、34和36的阀面29紧靠偏置弹簧密封部件25。
环绕上开口58，有环形垫圈座94。该垫圈座面对球阀部件24。垫圈座94是倾斜的，其内侧周边95高于其外侧周边96。在内侧周边95处，有垂直下伸的垂肩97。环状密封垫圈98装在管筒壳56内的垫圈座94上，其内侧周边100被扭转到高于其外侧周边102的位置，从而使密封垫圈98被予加负荷。密封垫圈环98有四条圆拱形圆周凸缘104、106、108和109，其中104紧靠球阀部件24起密封作用，阻止水从球阀与密封垫圈98之间漏泄。上部圆周凸缘106和108靠在倾斜的垫圈座94上，内侧圆周凸缘106置于高于外侧圆周凸缘108的位置。图6所示为处于无负荷条件下的密封垫圈环98。这种状态下，圆周凸缘106和108水平成一直线。对与密封垫圈环98相靠的球阀阀面29的上部99进行磨光，使其达到适当的平滑度，可使密封垫圈环达到良好密封效果。
管筒壳56的外部周边110有环形凹槽，该凹槽111用以固定一O形密封圈112，O形圈112利用阀壳12下部本体14内的阀室22，可对管筒外侧周边110起到密封作用。
控制柄沿含纵向轴线28的平面内摆动，可使球阀部件24绕转动轴75转动。这种转动与球阀部件绕轴线28的旋转位置无关。更进一步来看，当控制槽42作相对于纵轴线28的摆动时，销末端62可沿槽滑动，以容许球阀部件24有绕轴线28的转动。
球阀部件24绕轴28转动的范围受到槽口68末端处止推肩76的限制。不同用途的混合阀可有不同范围的转动角度，该角度范围是由止推肩76的圆周定位决定的。如图示说明的那样转动球阀部件，便能调整冷、热水的混合比，即调整流出的混合水的温度。
此外，除止推肩76外，球阀绕轴28的转动范围还受到导向板120上部孔口115的径向延伸边缘80、82、84和86的限定。导向板120装在上部凹座112内。该凹座112环绕着管筒壳56内的孔口58，如图5所示。凹座122被环形挡圈126包围着。当控制槽42临近边缘80-86时便被阻挡，使其不能超过相应的边缘继续运动。边缘80和82确定冷水限度，边缘84和86确定热水限度。边缘80-86可使球阀绕纵轴线28转动约90度。
上部孔口58的圆周边缘88和89用以控制从关闭位置到完全打开位置绕销60的轴线75摆动的范围。
管筒装配有密封垫圈环98和122，它们是固定在管筒上的。
球阀部件24，紧靠密封垫圈98装定，使垫圈环98受到轻压，产生偏倾。
销60穿过槽口68和球阀阀面29上的孔61。密封垫圈环98偏倾在球阀部件24上，使槽口68的下表面67与销的末端62之间形成摩擦配合，于是防止了销60脱出。导向板120装在凹座122内。导向板120有一外侧薄凸缘123，该凸缘123与凹座122之间成压入配合或卡扣连接。组装好的管筒26是一整体组件，它可作为水龙头混合阀10的修理备件单独出售。
组装好的管筒26置于水龙头本体14的阀室22内。键72使管筒26能正确安装在阀室内。凸缘130确保管筒26能垂直地定位于与本体部件14相应的凸缘132上。阀盖16与直立环形凸缘70用螺纹连接。在管筒26和阀盖16之间，放入一弹簧加载波纹环135，以使管筒26下倾，紧靠凸缘132。
由于销60的末端62与槽口68之间在垂直方向上的间隙达到了最小，因此避免了球阀部件24相对于阀壳12和管筒壳56所产生的垂直位移。所以，当控制柄沿两个规定的旋转方向转动时，不会显得不稳和使人感到有松动感。
不必使用一高弹性的偏置调节环将球阀24向下推动，使之紧靠在偏置弹簧密封部件25上。仅使用密封垫圈环98便可起到阻止球阀部件24与管筒壳54之间流体漏泄的作用。仅使用O形圈112便可起到阻止管筒壳56与下部阀本体部件14之间流体漏泄的作用。销60和槽口68可将球阀部件24垂直定位于管筒壳56内。此外，以前用作使球阀24紧靠密封部件25的调整环部件140，则可用可不用。
再有，球阀部件24装入便于更换的阀管筒26内，与先有技术的装有球阀部件的混合阀相比，阀壳口的总高度不需增加。另外，这种管筒可改型或直接用于与先有技术相匹配的球阀的标准本体14内，但球阀须有设计合理的入水口和出水口。
在本发明指导原则下和发明范围内，本发明可以有多种变型和改进形式。
权利要求
1.一种用于混合阀的球阀管筒，其特征在于一个球阀部件，该球阀部件至少有一个进水口和一个出水口；一个管筒壳，该管筒壳有一上开口，控制柄经上开口与所述球阀相联接；用以固定所述球阀的装置，这些装置将所述球阀固定在所述管筒壳内，并可使其活动；所述管筒有一下口，所述球阀部件通过该下开口凸出，所述球阀部件固定于进水开口附近，进水开口位于所述混合阀内所述管筒的下方，球阀部件至少有一个进水口与所述进水开口对准或错开。
2.如权利要求1所述球阀管筒，其特征在于所述用以固定所述球阀的装置包括从所述球阀部件圆周边相对的两头伸出的突出物，这些突出物插入到所述管筒内的至少一个环形延伸的槽口内。
3.如权利要求2所述球阀管筒，其特征在于所述突出物由一根穿过所述球阀的销构成。
4.如权利要求3所述球阀管筒，其特征在于所述管筒壳具有一环绕所述上开口的密封座;一密封垫圈，设置于所述管筒壳内的环绕所述上部开口的所述密封座上，它紧靠所述球阀部件，起到密封作用。
5.如权利要求3所述球阀管筒，其特征在于一导向板部件安装于所述管筒壳内的一上部凹座内，靠近所述上开口，以限制所述控制柄的摇摆运动和旋转运动。
6.如权利要求4所述球阀管筒，其特征在于所述密封垫圈具有一向心凸缘，该向心凸缘紧靠所述球阀部件，起密封作用。
7.如权利要求6所述球阀管筒，其特征在于所述密封垫圈应予加负荷，以使所述向心凸缘偏靠于所述球阀部件上。
8.如权利要求7所述球阀管筒，其特征在于所述销与所述至少一个环形延伸槽口的下表面之间具有摩擦配合。
9.如权利要求7所述球阀管筒，其特征在于所述环绕上开口的倾斜的密封座，该密封座内侧周边高于其外侧周边;所述密封垫圈具有一无负荷位置，在此位置，其内、外侧周边近似在同一平面内;当予加负荷时，可扭转所述密封垫圈，使所述密封垫圈内侧周边高于外侧周边并将密封垫圈固定于所述倾斜的密封座上。
10.如权利要求8所述球阀管筒，其特征在于所述管筒壳，具有一外侧密封圈，用以阻止所述管筒周围水的漏泄。
11.如权利要求4所述球阀管筒，其特征在于所述管筒壳具有一外侧密封圈，用以阻止所述管筒周围水的漏泄。
12.如权利要求1所述球阀管筒，其特征在于所述管筒壳具有一环绕所述上开口的密封座;一密封垫圈，设置于所述管筒内的环绕所述上开口的所述密封座上，紧靠所述球阀部件，起到密封作用。
13.如权利要求10所述球阀管筒，其特征在于一导向板部件安装在所述管筒壳的上部凹座内，紧靠所述上开孔，用以限制所述控制柄的摇摆和旋转运动。
14.如权利要求12所述球阀管筒，其特征在于所述密封垫圈具有一向心凸缘，用以紧靠所述球阀部件，起密封作用。
15.如权利要求13所述球阀管筒，其特征在于所述密封垫圈被预加负载，使所述向心凸缘偏靠于所述球阀部件。
16.如权利要求12所述球阀管筒，其特征在于所述密封座环绕所述上开口，是倾斜的，其内侧周边高于其外侧周边;所述密封垫圈具有一无负荷位置，在此位置，其内侧和外侧周边近似位于同一平面内;预加负荷时，扭转所述密封垫圈，使所述密封垫圈内侧周边高于其外侧周边，并将其固定于所述倾斜的密封座上。
17.如权利要求16所述球阀，其特征在于所述管筒壳具有一外侧密封圈，用以阻止管筒周围水的漏泄。
18.如权利要求12所述球阀管筒，其特征在于所述管筒壳具有一外侧密封圈，用以阻止管筒周围水的漏泄。
19.一种水龙头混合阀，该混合阀具有一球阀，球阀安装在阀壳本体所限定的阀室内，且能够转动，所述本体有多个进水口和一个与阀室流体沟通的出水口，所述球阀的部分球形外表面上有多个开孔，所述开孔与所述进水口相配合，以控制液体的流速和液体流过所述进、出水口的温度，所述阀壳本体有一控制开口，控制柄通过所述控制开口与球阀相连，这种改进的混合阀的特征在于所述混合阀具有一个带壳部件的管筒，呈管筒状;所述管筒壳部件有一上开口，所述控制柄从该开口穿过;固定装置将所述球阀固定于所述管筒壳部件内，并使其可以转动;所述管筒有一下开口，所述球阀部件通过下开口凸出，并与所述进水开口相配合;所述管筒壳有一环绕所述上开口的密封座;一密封垫圈固定于所述密封座上，密封座位于所述管筒壳内环绕所述上开口，密封座位于所述管筒壳内环绕所述上开口，密封座紧靠所述球阀部件，起密封作用。
20.如权利要求19所述水龙头混合阀，其特征在于一导向板部件安装在所述管筒壳的上部凹座内，紧靠所述上开孔，用以限制所述控制柄的摇摆和旋转运动。
21.如权利要求19所述水龙头混合阀，其特征在于所述密封垫圈具有一向心凸缘，用以紧靠所述球阀部件，起密封作用。
22.如权利要求21所述水龙头混合阀，其特征在于所述密封垫圈被预加负荷，使所述向心凸缘偏靠于所述球阀部件上。
23.如权利要求22所述水龙头混合阀，其特征还在于所述密封座环绕所述上开口，呈倾斜状，其内侧周边高于其外侧周边;所述密封垫圈具有一无负荷位置，在此位置，其内侧和外侧周边近似成同一平面;予加负荷时，扭转所述密封垫圈，使其内侧周边高于其外侧周边，并将其固定于所述倾斜的密封座上。
24.如权利要求19所述水龙头混合阀，其特征在于用以固定所述球阀的所述部件包括从所述球阀部件圆周边上相对的两头伸出的突出物，这些突出物插入到所述管筒内至少一个环形延伸的槽口内。
25.如权利要求24所述水龙头混合阀，其特征在于所述突出物由一根穿过所述球阀的销构成。
26.如权利要求25所述水龙头混合阀，其特征还在于所述密封垫圈具有一向心凸缘，该向心凸缘紧靠所述球阀部件起密封作用。
27.如权利要求26所述水龙头混合阀，其特征在于所述密封垫圈被予加负荷，以使所述向心凸缘偏靠于所述球阀部件上。
28.如权利要求27所述水龙头混合阀，其特征还在于所述销与所述至少一个环形延伸槽口的下表面之间具有摩擦配合。
29.如权利要求28所述水龙头混合阀，其特征在于所述管筒壳具有一外侧密封圈，用以阻止所述管筒周围水的漏泄。
30.如权利要求19所述水龙头混合阀，其特征在于所述管筒壳具有一外侧密封圈，用以阻止所述管筒周围水的漏泄。
31.一种水龙头中的混合阀，该混合阀具有一可动阀部件，可动阀部件安装在阀壳本体所限定的阀室内，所述本体有与阀室流体沟通的多个进水开口和一个出水开口，所述可动阀部件与所述进水口相配合，以控制液体的流速和液体流过进、出水口的温度，所述阀壳本体有一控制开口，所述活动阀部件有一控制柄，控制柄通过所述控制开口与可动阀部件相联接，这种可动阀改进的特征在于所述混合阀具有一带壳部件的管筒，呈管筒状;所述管筒壳部件有一上开口，所述控制柄从此开口穿过;固定装置，用以将所述可动阀部件固定于所述管筒壳部件内;所述管筒有一下开口，所述可动阀通过此开口凸出并与所述进水口相配合;一密封垫圈固定于所述密封座上，密封座位于所述管筒壳内，环绕所述上开口，密封垫圈紧靠所述球阀部件，起到密封作用;
32.如权利要求31所述水龙头混合阀，其特征在于所述管筒壳有一外部密封圈，该密封圈用来防止所述管筒周围水的漏泄。
全文摘要
本发明涉及一种用于水龙头的混合阀，其包括一球阀，安装在阀壳体所限定的阀室内，且能转动，本体上设有进水口和出水口，球阀上有多个开孔，两者配合以控制流速及进出口温度。
文档编号F16K11/076GK1091185SQ9312086
公开日1994年8月24日 申请日期1993年12月10日 优先权日1992年12月11日
发明者阿方斯·纳普 申请人:马斯科公司