专利名称：具有改进球阀的单柄混合阀的制作方法
技术领域：
本发明的领域涉及一种水龙头混合阀，更具体点说，涉及一种混合阀球阀的阀盒(阀筒)。
背景技术：
能够控制热水和冷水两者的流动的、通常被称为混合阀的单柄水龙头曾为广大用户所采用。水龙头通常的构造是有一手柄或旋钮可在两个不同的方向上转动，以便调节热水和冷水的混合，并调节体积释放率即流率。
最广泛地在商业上被接受的混合阀有两种基本型式，即板阀和球阀。球阀能提供一种可靠耐用的紧凑结构，而板阀能提供一种容易包装成阀盒形式的驱动机构。
已知的板阀阀盒能容纳活动阀板和固定阀板。阀盒能容易地被卸除并更换上另一个阀盒以便对水龙头进行简易的修理。在将水源关断后，只须打开水龙头使可简易地更换阀盒。这种修理不需请教技工便可完成。
虽然板阀长期来以阀盒的形式被引用，但球阀在以前却没有相应地改为阀盒结构。开发球阀用的、在商业上能成功地实现的阀盒困难很多。首先，传统球阀的浮动性质要求采用的任何阀盒将球阀完全包围并控制，否则球阀便会掉落到盒底之外。其次，球阀结构的紧凑性质使它在水龙头体内只能留下很少的空间供含有阀盒之用。要将传统的阀盒引入及将球阀包围并控制在水龙头壳体内就需要将壳体做得更高以便供含有阀盒之用。
另外，传统的阀盒不让修理损坏的弹性体密封。阀盒内装可动的阀门元件和固定的阀门开口，在阀门开口上通常带有弹性体密封。大多数磨损和在水龙头内造成的泄漏都是由于移动的阀门元件在弹性体的开口密封上反复运动造成的。因为密封被封闭在阀盒内，所以整个阀盒在被更换时，许多仍然具有较长使用寿命而尚可使用的阀盒零件也都被更换。这样要消除浪费的愿望便被简化修理作业的需要抵消掉了。再者，许多阀盒是永久性组装的，不允许拆开。
即使对于能被拆开的阀盒，如果阀盒能被拆开成为所有其组成零件，那么阀盒的优点也就消失了。可动的阀门元件在脱落后通常不能重新设置在正确的方向上。对于那些本来是对称的板阀和球阀很容易发生这种误安装。这时需要具有知识和技艺的人员来协助以免将某些球阀按不正确的方向装在阀盒内。
最近，球阀曾被设计成为可与商业上被接受的板式混合阀一样采用同样的方式来操作手柄。某些这种球式混合阀需要引用形式为装在球阀元件之上的可旋转板的另一种可动零件。一种这样的球阀曾在1984年5月22日授予Lorch的美国专利4,449,551号中公开过。
另一种模仿商业上普遍采用的板阀的令人满意的手柄运动的球阀结构曾在1992年12月23日出版的本申请人的PCT公报WO92/22765中公开过，其中含有一个延伸通过球阀的水平销轴以便使球定位在壳体内。这种结构在操作球阀水龙头时可在实际上消除浮动或海绵状的感觉。
以上两处公开的水龙头所提供的手柄运动基本上是相同的。球阀结构允许手柄环绕阀体的一条固定的纵长轴线作圆周运动，并环绕一条可动的水平轴线相对于阀体作摇摆运动即绕枢旋转运动。该水平轴线垂直于阀体的纵长轴线并相对于手柄而被固定，使当手柄环绕固定的纵长轴线旋转时，该水平轴线可环绕壳体旋转。这种手柄运动的一个突出的特征是，当手柄被绕枢旋转到一个关断位置时，所希望有的热水和冷水的混合比率能被手柄的位置记忆下来，使当水龙头被转回到该位置时，相同混合比的热水和冷水能通过水龙头流出。
本申请人在1994年6月23日出版的PCT公报WO94/13985中曾公开一种球阀用的改进的阀盒，该球阀也是模仿大多数板阀水龙头的运动，即既有环绕固定垂直轴线旋转的圆周运动，并有环绕可动水平轴线的摇摆运动。PCT公报WO94/13985由于它说明了这种改进的阀盒的构造，在这里被提到供参考。
在另一方面，在某些情况下，另外一些型式的球驱动机构可能是适用的。这些另外型式的球驱动机构具有与水龙头体的纵长轴线成横向的(即在许多盥洗室的水龙头中为水平的)固定的旋转轴线。一种球阀驱动机构的相对于球为固定的可动轴线基本上与水平的固定轴线垂直。该可动的旋转轴线要在一垂直的平面内环绕该固定轴线连带球的运动绕枢以某一水平位置为中心而旋转。这种球驱动机构的一个例子曾在1962年10月2日授予Adams等的美国专利3,056,418中公开过。另一种已知的球驱动机构的固定轴线和可动轴线正好处在与Adams的专利相反的位置上。这种球驱动机构的一个例子曾在1952年4月8日授予Perry的美国专利2,592,062中公开过。
还有另一种球阀驱动机构，其可动轴线基本上垂直于固定的横向轴线，并且基本上与控制杆在一条线上。这种型式的驱动机构曾在1968年12月24日授予Manoogian的美国专利3,417,783中公开过。
这些提到的另外一些型式的球阀结构具有某些或是使维护费用增加或是使维护须更频繁地进行的性质。特别是，球阀元件被安装在位在阀体进水口周围的弹性体进水口密封和一个装在阀盖或阀帽下的密封垫圈之间。弹性体进水口密封和垫圈都容易变形，因此给予在阀体和阀帽之间的球阀元件一种浮动的特性。没有可靠的锁定或定位机构可以牢固地将球阀固定在垂直的方向上，因为球阀能够克服弹性体的阻力作平移运动，操作者在操作手柄时也能使手柄在任何方向包括混合阀在设计时不打算用的方向作少量移动。这种未曾预期的运动可对水龙头的操作造成一种不希望有的海绵状感觉并使操作者不能肯定他是否在正确操作水龙头。另外，手柄的海绵状感觉会令人有这样的印象，即手柄是不稳定的，没有适当地装配好。
在商业上常见的球阀结构内，顶部的密封垫圈通常提供三种功能。首先，它可密封防止水在球周围的泄漏。第二，其外周可密封在壳体的内表面上防止泄漏。第三，垫圈可弹性地向下压迫球使它定位在进水口密封上而顶住作用在其上的水压力。结果，垫圈便成为一个大而昂贵的零件。为了能够顺利操作，弹性体密封垫圈通常敷有一薄层四氟乙烯以便与球阀接触，这样比起弹性体材料直接与球零件接触可以减少磨损。
为了减少浮动的感觉，在许多球阀混合阀中都设有调整环。该调整环可调节地用螺纹拧在阀帽上。调节环可压迫密封垫圈使它顶住在球阀元件上，这样可减少不希望有的海棉状运动但不能消灭它。另外，将调整环与已知的垫圈结合起来会增加费用和混合阀的复杂性。增加的压力作用在密封垫圈上会使它摩损得更快。当磨损和开裂发展时，调整环必须反复调节以便恢复施加在垫圈上的压力从而不仅密封而且给操作水龙头的手柄提供操作阻力使手柄维持在稳定位置上并防止作用在水龙头手柄上的重力无意地使手柄移动。
另外，由于下列的几个理由，这些另外型式的球阀驱动机构还不容易将它们有效地安装在阀盒组合件内。一个理由是还没有研制出一种机构能够合适地将球包装在一个尺寸便于使用的阀盒内同时保持该球环绕所需两条轴线旋转的能力。另外，对于一个球阀，它能限制施加在球和阀盒之间保持着的顶部密封垫圈上的压力以便确保不会有过分的破坏力作用在垫圈上，还没有研制出适用的阀盒。
因此我们所需要的是一种能为所有各种不同型式球阀机构提供的球阀结构，该结构可装在一个混合阀用的阀盒内，而阀盒能可操作地安置球阀。我们还需要的是一种球阀用的阀盒，它能设置顶部密封垫圈以便防止向壳体外部泄漏并能安置球阀元件，但可允许接近在进水口周围的弹性体口部密封。
发明概述按照本发明的一个方案，液体用的水龙头混合阀具有一个可绕枢旋转地装在壳体空腔内的球阀元件。该空腔在液流上与多个进水口和至少一个出水口连通。球阀具有一个至少为部分球形的表面，其上开有多个进水孔。这些孔与口共同作用可以控制通过各口的液流的流率和混合温度。阀门壳体上有一控制孔。球阀有一控制杆通过该控制孔。有一手柄可操作地连接到该杆上。阀帽件在控制孔的周围有一密封座。密封垫圈就安置在阀帽件上部孔周围的密封座内并密封地与活动的球阀元件贴合。
球阀上设有一条基本上沿着球的大圆延伸的第一弧形槽。有一根轴以轴颈支承在阀体内不让它有任何侧向滑动，并延伸通过球上的槽。球阀可在该轴延伸通过槽的一个点上环绕该轴的轴线旋转。该轴延伸到球阀的内部并与一个固定在球阀上部的撑柱对接。
在一个实施例中，球阀可绕枢旋转地装在阀盒壳休下。混合阀有一空腔，其大小恰好能容纳阀盒壳体。阀盒有一下部开口，通过该开口所说球阀元件伸入以便与进水口合作，因此球阀元件直接与窝藏在进水口下游端的弹性体进水口密封贴合。撑柱从上面对轴提供支承以使防止球通过阀盒下部开口不合乎需要地向下掉落。
按照本发明的另一个方案，水龙头混合阀有一可活动地装在阀盒壳体内的阀门元件，而该阀盒壳体被接纳在水龙头体的空腔内。水龙头体上设有多个在液流上与空腔连通的进水口和出水口。如上所述球阀元件通过阀盒下部开口伸入以便与进水口合作。有一根轴延伸通过球上的槽并以其轴颈支承在阀盒内不让它有任何侧向滑动。撑柱被固定在球阀的上部并向下延伸到与轴对接，以使提供支承，防止球从所说阀盒的下部开口掉落。
在一个实施例中，有一密封垫圈座落在所说阀盒的所说上部开口周围的密封座内并密封地与可动球阀元件对接。阀盒壳体有一悬垂的突缘安插在所说上部孔和密封座之间。该突缘非常接近球阀并对球阀向上针对密封的运动提供一个挡止的限界，为的是要控制密封的最大压缩量。
最好，撑柱件的一个端头包括一个与轴对接的两面角(V形角)和两个在轴的直径两端与轴对接的突缘。该轴延伸到所说球阀的所说内部的中心，而撑柱则在轴的中心附近与轴对接。在一个实施例中，撑柱与轴的接触点略微离开球的中心，使球阀在将一条垂直于轴的轴线作摇摆运动从一控制杆的中间位置转到该杆的侧边位置时，撑柱相对于该轴而推动该球向上，从而推动该球抵压密封垫圈并压缩在球阀和阀盒之间的垫圈。
最好该球具有一条在直径另一端与所说第一槽相对的第二弧形槽。该轴延伸通过所说第一和第二这两条槽并以其两端安置在阀盒壳体内或水龙头体内。该轴最好有一圆形横截面以便使该球可环绕该轴的轴线作相对的转动。
在一个实施例中，这两条槽的轮廓线沿着球阀上的一个大圆延伸，该大圆限定一个平面，该平面与一个固定在控制杆上的杠杆手柄的远端接近。该平面有一条与该轴垂直的正交轴线使该球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕正交轴线，第二个方向是环绕该轴的轴线。
在另一个实施例中，这两条槽位在一个大圆上，该大圆限定一个与控制杆正交的平面使该球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕控制杆中心的纵长轴线，第二个方向是环绕该轴的轴线。
在一个实施例中，撑柱件为进入球阀内的控制杆的延伸部。在另一个实施例中，撑柱件为一可相对于控制杆而旋转的分开的零件并设有V形角和两个侧边的突缘。在将该轴装在球阀内时，撑柱件可转动一直到正确地定向使该轴能进入到两个侧边突缘之间为止。
抗虹吸阀可被容纳在球阀内并被安置在撑柱的周围。抗虹吸阀通过一个在球阀上部的孔眼与周围的大气连通。
按照本发明的一般方案，混合阀有一阀盒，其内有一球阀，其上开有槽贯穿其表面，有一通过移动固定在阀盒上的延伸件延伸通过球上的槽。该球可在延伸件延伸通过该球的该槽的一个点上环绕延伸件的轴线旋转。有一支承从延伸件向上延伸到球的空心内部内，与球阀的上部连结，从而可防止该球通过阀盒下部开口掉落。
按照本发明的另一个方案，水龙头用的球阀包括一个球阀表面，其上基本上沿着所说球阀的大圆开有贯穿的第一弧形槽。有一撑柱固定在所说球阀的上部，并向下延伸到与一穿过球上的槽的轴对接。该球可环绕该轴的轴线旋转。
附图的简要说明现在参阅附图，其中
图1为按照本发明一个实施例的水龙头混合阀的部分切开的侧立视图；示出水龙头处在关断位置；图2为图1所示混合阀的分解透视图；图3为图1中沿3-3线切开的阀盒件的部分剖视图；图4为图3中沿4-4线切开的局部剖视图，进一步示出阀盒的组装；图5为图2所示球阀和销轴的放大而部分切开的剖视图；图6为一与图3相似的视图，示出为改变温度的混合而作的球阀的运动；图7为一与图3相似的视图，示出销轴、杆和支撑件的另一个变型；图8为一与图3相似的视图，示出支撑件和杆的变型；图9为一与图5相似的视图，示出图8中所示的球阀和套管；图10为一与图3相似的视图，示出本发明的一个实施例，它能提供一个与图3所示不同的操作球的运动；图11为进一步示出阀盒组合件的沿图10中11-11线剖开的局部剖视图；图12为与图5相似的视图，示出图11中示出的球阀和销轴；图13为示出含有抗虹吸阀的球阀的一个变型的视图；图14为含有抗虹吸阀的另一个实施例的视图。
优选实施例的详细说明现在参阅图1-5，混合阀10有一由壳体基件14和盖组合件16构成的传统的阀门壳体12。基件14在其内形成一个空腔22，基件14的下表面21基本上为半球形。下表面21上在冷水和热水两个进水口18和19的下游端用平底扩孔钻制出两个反弹弹簧23用的底座，而这两个弹簧使管状弹性体密封元件25向容纳在阀盒26内的球阀元件24回弹。有一出水通道20从下表面21出来延伸通过圆筒状的侧壁27，以便用来作为混合水从空腔22出来的通道。
有一个传统的管状壳17被密封地并可滑动地安装在下基件14的周围并形成一个在液流上与出水通道20连通的环状室15。有一出水嘴29固定在该壳上并通过壳17内的孔眼13在液流上与环状室15连通。盖组合件16包括一个螺纹件31，可用螺纹拧紧在基件14上。有一装饰壳11可设置在该螺纹件31上。
球阀元件24有一基本上为球形的阀表面31及适当成形并定位而穿过该表面的冷水进入孔32、热水进入孔34和出水孔36。表面31的形状基本上与空腔22的下表面21的内凹形相配。孔32和34分别与各自的进水口18和19合作，而出水孔36则在液流上与出水通道20连通，这样便可调节水的混合比和流率，即每单位时间内从两个进水口18和19到出水通道20的水的总体积。
盖组合件16有一控制孔40在其内穿过。盖16这样定位使阀门壳体12的纵长轴线28通过控制孔40的中心。阀盒26包括一个壳体件56，该件有一上部孔58与孔40对准。
有一控制杆42被固定地连接在球阀元件24上。控制杆42这样构造，命名它能以传统方式固定在一水龙头的杠杆手柄上。
球阀元件24可绕枢旋转地被装在阀盒壳体件56上。壳体件56可用已知的适合用于水龙头的塑料制成。球阀元件24还具有一对在直径上对置的槽60，该槽在球阀24的表面29上成为弧形，槽60有一中央的纵长轴线，该轴线在球阀外周上形成一个大圆的一部分。该大圆位在一个通过杠杆手柄43远端63而设置的平面73上。该平面73与调节阀门的混合温度的可动旋转轴线68正交。
有一被称为销轴64的圆柱轴延伸通过球上的两个槽60。销轴64的两个端66可旋转地作为轴颈被支承在阀盒壳体件56的孔67内。销轴64这样定位，穿过球阀24的中心并与控制杆42垂直。销轴64和槽60的尺寸这样制定，使它们能滑动地配合，轴线68能作有限的旋转，并能环绕销轴的固定轴线75旋转，但球阀相对于销轴沿着通常被称为槽宽的方向任何显著的旋转却被阻止。
槽60的两端为半圆形并形成销轴64的挡止肩。槽60的宽度只够留出销轴64在槽60内滑动所需的间隙。在槽60和销轴64之间最好不存在侧向间隔。
球阀元件24有一阀表面31的一下部90突出到阀盒壳体56的下面的大开口端92之外。突出部90为该球的相当大的一部分。从图1和3可清楚地看到，在任何给定的时间，差不多有正好一半以下的球阀表面31突出到阀盒下开口92之下。阀表面29连同孔32、34和36可操作地抵压在弹簧回弹的密封元件25上。
球元件24的上部99被内藏在阀盒壳体56的内室101内，该内室部分是由内部悬垂的筒壁103限定的。内室101在液流上与阀门壳体12的空腔22连通。
球阀元件24被一内撑柱80保持在相对于阀盒壳体为正确的垂直位置，该撑柱为控制杆42的成为一体的延伸部。撑柱80和杆42的一部分用焊接固定到球阀上部99上。撑柱可具有肩81以便正确地使球定位在其上。撑柱80向球阀24的中心84延伸并对接在销轴64上。这样，球连同其槽60就不再能从其正确的垂直位置上掉落。撑柱80的底部有一由两面构成的V形端82，V形端的两边83与销轴64的轴线75交叉。两个侧边突缘86骑跨在销轴上并延伸到其下以便保持使销轴与撑柱对准。
如图3和4所示，球状垫圈座94被定位在上部孔58的周围并面对室101内的球元件24。该垫圈座94被倾斜使其内周95的定位比其外周96高。有一向下悬垂的肩或卡圈97垂直地在内周挂下并一球阀上部99非常接近，只是留出制造容差和一很小的上升控制量，这将在后面说明。有一环状密封垫圈98装在阀盒壳体56内的垫圈座94上。垫圈在放入时先受预载荷使其内周100被旋转成比其外周102高。密封垫圈98具有四个例圆的周边突部即顶点104、106、108和109。每一顶点104、106、108和109都在以垫圈的环状轴线为中心的圆周上与相邻的顶点大致间隔开90°。顶点104和108相对地设置，大致相差180°；顶点106和109类似地以180°间隔开。其中一个顶点104位在垫圈下面内直径的位置上与球阀元件24贴合并在其间提供密封以资防止泄漏。而位在垫圈上面内直径和外直径位置上的顶点106和108分别与倾斜的垫圈座94贴合，内直径顶点106的位置高于外直径顶点108的位置，这从图3可清楚地看到。球表面29与密封垫圈98贴合的上部99应适当地抛光到合宜的光度以便与垫圈构成一个适当的密封。
采用这种密封结构，在由阀盒56所限定的室101内出现的任何水压力就垫圈98的横截面而言，将会同时作用在位在顶点104和109之间的下密封表面107上及位在顶点108和109之间的外周面102上。其中作用在位在顶点104和109之间的下表面107上的压力只是趋于使垫圈98在肩97周围的垫圈座94内保持有效的接合，即使压力以不正常的方式增加，也不让垫圈偶而从座内脱出。而作用在位在顶点108和109之间的外周102上的压力则趋于使垫圈94变形，推动顶点104在压力下与球阀元件24接触。这个顶点104的接触压力，加上室101内可能增加的压力，能够保持有效地夹持球阀元件24。虽然如此，但当室101内的压力降低或成为零时，没有必要将压力维持在一个无用的高值。
可以使用由商业上供售的弹性体材料制成的标准而经济的垫圈，因为它仍然以较少的阻力作用在正在被操作的球阀元件上。垫圈与可受到较少的磨损和开裂。垫圈98的顶点109从阀盒壳体56的侧壁103被隔开一个间距，使在阀盒的室101内存在的压力能够作用在位在顶点108和109之间的垫圈98的外周102上。这个间隔开是通过将垫圈98安排在由于垫圈座的倾斜而造成的倾斜位置上而得到的。
也可用其他的密封结构如简单的O形环或带唇边的密封。密封结构不需考虑由于带螺纹部或固紧部共同造成的严重的压缩力，因为卡圈97能对施加在球24和阀盒壳体56之间的密封上的压力的数量提供一个可被控制的上限。
在阀盒壳体56的外周110上设有一个座落O形环112的环状槽111。O形环112的尺寸使它能够密封阀盒的外周110和在壳体12的下体件14内的空腔。
沿着固定的销钉轴线75摇动上述任一种控制杆42，然后使球阀零件24环绕枢轴线75旋转，不管球阀件在可动轴线68方面的旋转位置。撑柱边83只是环绕销轴旋转。或者，如同下面将论述的，由于销轴可制成也能旋转，这时撑柱边可与销轴一同旋转。另外，当将杠杆手柄的远端环绕轴线68摇动时，销钉64的两端可沿着槽60滑动使球阀元件24也环绕轴线68旋转。在这作用中如同图6所示，撑筒的V形端82环绕球心84旋转。从中心的混合位置(图中用虚线示出)或者向冷位置转动如图所示，或者向热位置(在反对侧)转动能对球作一微小的提升，这将进一步压缩密封垫圈98并增加对密封垫圈的压缩。这个增加的压缩当由手柄43的重量作用在盥洗室水龙头的控制杆42上的转矩增加时，会略微增加在球阀和阀盒壳体件之间的静摩擦力。在这些位置上摩擦力的增加是合乎需要的，因为它能抵消由于手柄的重量而增加的转矩，从而可防止由于重力而发生的手柄不希望有的掉落。
球阀元件24环绕轴线68的旋转被槽60的能对接销轴64的挡止肩74限制着。具有不同角度的混合阀可具有由不同长度的槽，即挡止肩74在圆周上的定位所建立起来的不同的旋转角。所示的球阀元件24的旋转能调节混合的比率，因此能调节所排放的混合水的温度。
或者，除了挡止肩74以外，球环绕轴线68和75的旋转还可受到阀盒壳体56内上部孔的径向边85的限制。
阀盒被装配起来，垫圈98和112被正确地放置在其上。然后使球阀元件24对着垫圈98定位并轻微加压使垫圈98压缩。随后使销轴62通过槽60并将它定位在两个突缘86之间。垫圈98的回弹到球24上使销轴64与V形端摩擦配合，这样在销轴62装配到水龙头体12内以前可防止销钉容易从中掉出。装配好的阀盒26为一自身含有的组合件，它可单独分开出售作为修理的更换品以便在以后将它装到水龙头混合阀10内。
装配好的阀盒26被放置在水龙头体14的空腔22内。槽71与凸耳72配合正确地使阀盒26在空腔内定位，而突起边沿130与基件14上的相应的突起边沿132配合正确地使阀盒26在垂直方向上定位。然后用螺纹将盖16拧紧在竖起的突缘70上以便向下压迫阀盒26使它抵紧在突起边沿132上。
在销轴64和撑柱80之间在垂直方向上采用最小的间隙可防止球阀元件24相对于阀门壳体12和阀盒壳体56的不希望有的垂直的移动。该球通过撑柱80、销轴64和卡圈97被夹持着。因此当该球被环绕两个预先说明的可以环绕的方向旋转时，控制杆不会呈现任何不稳定或给操作者海绵状的感觉。
参阅图7，可能有这样的情况，当从中间位置向热位置或冷位置移动如图6那样，该球并不要求或希望被提升。在这种情况下，销轴和撑柱只须略加修改，便可消除这个提升。在该实施例中，销轴64有一中央缺口161中以提供一个表面162，该表面与销轴的直径合一，因此也通过球的中心。这时撑柱80被加长使其V形端82的边83与球心84斜交。在这种结构中，两面角的边83枢支在球24的中心84上，因此球不会被提升。与图1-8所示的实施例一样，该实施例可提供与上面所说相同的球行动。从而可调节体积流率或混合温度。为了便于安装，该缺口161可长到足够程度，使V形端82能在销轴插入到一个孔眼67内后但销轴端还没有装到对面的阀盒孔眼67之前进入到该缺口内。该实施例在调节流量时只须用控制杆42转动在阀盒孔眼67内的销轴使它环绕固定轴线75旋转。
撑柱还可有其他不致影响水龙头功能的结构。如图8和9所示，撑柱可以是一分开的套筒件180，其上有一可旋转地接纳控制杆42的凹槽181。控制杆42以传统的方式焊接到球的上部99，延伸部189则可旋转地配合在凹槽181内。这样当销轴64被插入其内而穿过时，撑柱180可自己对准到准确的被旋转的位置上。为了促进自对准，两个突缘186可制成向外扩张的开口以便促使销轴在安装时插入到球阀24内而被简单地握住。件180可由塑料或弹性体材料制成以便当球阀旋转时能给撑柱提供有限的弹性，如图8所示。
本发明还可适用于各种不同型式的球阀，这些球阀能提供交替的运动以便用来调节混合的温度或体积流率。如图10-12所示，球阀124具有与上面所说球阀相似的结构，只是槽260被设置在一条与杆242及撑柱280成模向的直线上。采用这种结构，转动控制杆42使它环绕自身轴线268旋转便可调节混合的温度。而体积的调节是通过控制杆环绕销轴轴线275的摇动，该摇动单纯是在水龙头的前、后方向。这种型式的球运动当采用一个旋钮式手柄243如一个晶体旋钮时可能是需要的。在该实施例中，控制杆242不再需要成为一种特定斜方形的杆以便与孔眼的边285对拉，这是现有技术中已知并被认为是必要的。取而代之的是混合的挡止可由槽160的两端274来提供。按照这个方式，将一个非圆形的杆在球阀上进行精确的旋转角度的定位以便提供混合挡止的需要便可被消除。
该实施例的撑柱280有一平端182。因为它在摇动时并不沿着销轴的轴线275而只是环绕这个轴线，撑柱280就不再需要一个两面角。另外，由于撑柱282环绕其自身轴线相对于销轴64而旋转，突缘86亦可省掉。
阀盒壳体亦与前述相似，唯一不同之处为孔眼215的形状。因为控制杆42只是在前、后平面内摇动，孔眼258便可成为一条槽，使控制杆42在其内摇动并环绕其自身轴线旋转。进水口232、234和出水口236也都适当地成形并定位以便与阀门壳体上配合的口合作。这些口可以基本上不同于上面说过的球阀24用的口32、34和36。这些口的形状和位置可有各种变化，但是应当对应于以前的具有相似驱动运动的球型阀中曾出现的任一种已知的孔。
本发明还可特别适宜用来提供一种内部设有抗虹吸装置300的球阀324。在图13和14中示出其两个实施例。在这两个实施例中，球的上部99开有贯穿的孔眼310。穿孔座311开有多个孔眼312。该座311装在杆42的周围，在靠近座的周边处设有卡圈313，在卡圈313上座落着密封垫圈316，该垫圈密封地贴合在球阀24的内部。卡圈座下面有一弹性的舌片阀，在正常情况下，它能顶住在球阀24内的液压而将孔眼312封闭。但万一供水内出现一个负压要导致水流回流时，在球阀24内的压力变得比大气压力小，舌片阀318就开启，允许空气通过孔眼310进入到球阀24内，这样就打断了任何通过流出嘴29的虹吸作用。如图13所示，座311可与突缘386制成一体而杆42有一斜面的尖端，即撑柱380的V形端382。如图14所示，座311可形成整个撑柱380并包括两个突缘386和V形角82。这个实施例也可象图8和9所示的实施例那样提供自对准和有限弹性的性能。
为了修理水龙头，在事实上只要更换那些需要更换的零件，通常只是那些弹性体密封25。同时可以保持阀盒水龙头组合件的容易装配和再装配的优点。
原本需要有一个大而有弹性能回弹的调整环，目的为了将球24推下使它抵压在弹簧回弹的元件25上，现在可以不要。密封垫圈98单独就能在球阀元件24和阀盒壳体56之间起到防止泄漏的作用。O形环单独可以在阀盒壳体56和下基体14之间起到防止泄漏的作用。球阀元件24的垂直位置被销轴64和内撑柱80固定在阀盒壳体56内。另外，以前被包括在帽件31内的任何调节环件目的是为了使球阀24正确地回弹使它抵压在密封元件49上，现在变成可供选择的了。如果将阀盒改装到现有的水龙头中而该水龙头以前是包括这种环件的(未示出)，那么环件可被包括进去。
另外，球阀元件24被包括在一个容易更换的阀盒26内，与现有技术的包括球阀元件的混合阀相比，并不需要增加阀门壳体12的总高度。
另外，对于那些以前装有现有技术球阀的标准基件14，如果球阀具有正确设计的进水口和出水口，那么阀盒26可在其内改装或使用。
另外，本发明不再需要制造某些球驱动机构需要的方形或斜方形控制杆，并且能够在球阀本身内设置所需的控制挡止。
采用这种方式便能提供一种水龙头用的容易安装的球阀驱动混合阀，它能适用于各种不同的球驱动运动并能以阀盒的标准形式出现。
在不离开所附权利要求所限定的本发明的范围和精神的条件下可能对本发明作出各种其他的变化和修改。
权利要求
1.一种水龙头混合阀，具有一个装在壳体内的可动球阀元件，所说壳体形成一个空腔，壳体上有多个进水口和一个出水口在液流上与所说空腔连通，所说球阀元件与所说进水口合作可以控制通过所说这些口的液流的流率和混合温度，所说阀体有一控制孔穿过其中，所说球阀元件有一控制杆连接在其上并延伸通过所说控制孔，其改进的特征为所说混合阀为阀盒形式，阀盒有一壳体件；所说阀盒壳体件有一上部孔用来使所说控制杆通过其中；所说阀盒有一下部开口，通过该开口所说可动球阀元件伸入到所说壳体的民说空腔内以便与所说进水口合作；所说阀盒壳体在所说上部孔周围有一密封座；有一密封垫圈安置在所说阀盒壳体的所说上部孔周围的所说密封座上，并密封地贴合在所说可动球阀元件上；所说球阀有一条基本上沿着所说球的大圆延伸而贯穿其表面的第一弧形槽；有一轴以其两端作为轴颈支承在所说阀盒内不让它作任何侧向滑动，并延伸通过所说球的所说槽，所说槽可在所说轴延伸通过所说球的所说槽的一个点上环绕所说轴的轴线旋转；所说轴延伸到所说球阀的内部；有一固定在所说球阀上部的撑柱，该撑柱向下延伸到与轴对接，这样来提供一个支承，以便防止该球从所说阀盒的下部开口掉落。
2.按照权利要求1的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件的端头包括一个对接在轴上的V形角和两个对接在该轴直径两端的侧边突缘。
3.按照权利要求2的水龙头混合阀，其特征为所述轴延伸到所述球阀内部的中心；所说撑柱在所说轴的中心附近与所说轴对接，但略微从那里离开，以便当所说球阀在将一条与所说轴垂直的轴线作摇动运动，从所说杆的中间位置转到所说杆的侧边位置时，所说撑柱相对于所说轴将所说球举起，从而增加对处在所说球阀和所说阀盒之间的密封垫圈的压缩。
4.按照权利要求1的水龙头混合阀，其特征为，所说球具有一条在直径另一端与所说第一槽相对的第二弧形槽；所说轴延伸通过所说第一和第二这两条槽，并以其两端安置在所说阀盒壳体内。
5. 按照权利要求4的水龙头混合阀，其特征为，所说轴有一圆形横截面以便使该球可环绕该轴的轴线作相对于阀盒壳体的转动。
6.按照权利要求5的水龙头混合阀，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个平面，该平面与一个固定在控制杆上的手柄的远端接近，该平面有一条与所说轴垂直的正交轴线，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说正交轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
7.按照权利要求5的水龙头混合阀，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个与所说控制杆正交的平面，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说杆的中心轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
8.按照权利要求5的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件的端头包括一个与所说轴对接的V形角和两个在一直径的两端与所说轴对接的侧边突缘。
9.按照权利要求8的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件为进入所说球阀内的所说控制杆的一个延伸部。
10.按照权利要求8的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件为一可相对于所说控制杆而旋转的分开的零件，设有V形角和两个侧边突缘，在将所说轴装在所说球阀内时，所说撑柱件可转动一直到正确地定向使所说轴能进入到两个侧边突缘之间为止。
11.按照权利要求8的水龙头混合阀，其特征为，在所说球阀内有一阀座安装在所说撑柱的周围并限定着一个抗虹吸阀，所说阀座与一通过所述球阀上部的孔眼连通。
12.按照权利要求1的水龙头混合阀，其特征为，所说阀盒壳体有一悬垂的突缘安插在所说上部孔和所说密封座之间，所说突缘非常接近所说球阀，并在所说球阀对着所说密封作上升运动时作为挡止限界以便控制密封的最大压缩量。
13.按照权利要求12的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件的端头包括一个与轴对接的V形角和两个在一直径的两端与轴对接的侧边突缘。
14.按照权利要求13的水龙头混合阀，其特征为，所说轴延伸到所说球阀的所说内部的中心；所说撑柱在所说轴的中心附近与所说轴对接，但略微离开所说球的中心，使当所说球阀在将一条垂直于所说轴的轴线从所说控制杆的中间位置转到所说杆的侧边位置时，所说撑柱能相对于所说轴举起所说球，从而对在所说球阀和所说阀盒之间的所说密封垫圈增加压缩。
15.按照权利要求12的水龙头混合阀，其特征为，所说球有一条在直径另一侧与所说第一槽相对的第二弧形槽；所说轴延伸通过所说第一和第二这两条槽并以其两端安置在所说阀盒壳体内。按照权利要求11的水龙头混合阀，其特征为，所说轴有一圆形横截面以便使该球可环绕该轴的轴线作相对的转动。
17.按照权利要求16的水龙头混合阀，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个平面，该平面与一个固定在所说控制杆上的手柄的远端接近，并有一条与所说轴垂直的正交轴线，使所说球阀可在两个方向上运动一个方向是环绕所说正交轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
18.按照权利要求16的水龙头混合阀，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个所说控制杆正交的平面，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说杆的中心轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
19.按照权利要求16的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件的端头包括一个与轴对接的V形角和两个在直径的相对侧与轴对接的侧边突缘。
20.按照权利要求19的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件为进入所说球阀内的所说控制杆的延伸部。
21.按照权利要求19的水龙头混合阀，其特征为，所说撑柱件为一可相对于所说控制杆而旋转的分开的零件，并设有V形角和两个侧边突缘，在将所说轴安装在所说球阀内时，撑柱件可转动一直到正确地定各使所说轴能进入到所说两个侧边突缘之间为止。
22.按照权利要求19的水龙头混合阀，其特征为，在所说球阀内有一阀座安装在所说撑柱的周围并限定一个抗虹吸阀，该阀座与通过所说球阀上部的一个孔眼连通。
23.一种水龙头混合阀，具有一个装在壳体内的可动球阀元件，所说壳体形成一个空腔，壳体上有多个进水口和一个出水口在液流上与所说空腔连通，所说球阀元件与所说进水口合作可以控制通过所说这些口的液流的流率和混合温度，所说阀体有一控制孔穿过其中，所说球阀元件有一控制杆连接在其上并延伸通过所说控制孔，其改进部分的特征为，所说混合阀为阀盒形式，阀盒有一壳体件；所说阀盒壳体件有一上部孔用来使所说控制杆通过其中；所说阀盒有一下部开口，通过该开口所说可动球阀元件伸入到所说壳体的所说空腔内以便与所说进水口合作；有一密封垫圈安置在所说球阀与所说阀盒壳体之间用来防止液流通过所说阀盒壳体内的所说上部孔；所说球阀有一第一弧形槽贯穿其表面；有一延伸件通过移动固定在所说阀盒上并延伸通过所说球的所说槽，所说球可在所说延伸件延伸通过所说球的所说槽的一个点上环绕所说延伸件的轴线旋转；有一支承从所说延伸件向上延伸到所说球的空心内部内，与所说球阀的上部连结，从而可防止该球通过所说阀盒的下部开口掉落。
24.按照权利要求23的水龙头混合阀，其特征为，所说阀盒壳体有一悬垂的突缘安插在所说上部孔与所说密封垫圈之间，所说突缘非常接近所说球阀，并在所说球阀对着所说密封垫圈作上升运动时作为挡止限界以便控制密封垫圈的最大压缩量。
25.一种混合阀用的球阀阀盒，其特征为，球阀元件设有至少一个进水孔和一个出水孔；所说阀盒壳体件有一上部孔用来使一个控制杆从其内穿过；阀盒壳体有一下部开口，通过该开口所说可动球阀元件伸出，所说球阀元件可安置在进水口的附近而将所说混合阀设置在所说阀盒的下面，使至少一个进水孔可有选择地与所说进水口对准或不对准；有一密封垫圈座落在所说球阀与所说阀盒壳体之间用来防止液流通过所说阀盒壳体内的所说上部孔；所说球阀有一第一弧形槽贯穿其表面；有一延伸件通过移动固定在所说阀盒上并延伸通过所说球的所说槽，所说球可在所说延伸件延伸通过所说球的所说槽的一个点上环绕所说延伸件的轴线旋转；有一支承从所说延伸件向上延伸到所说球的空心内部内，与球阀的上部连结，从而可防止该球通过所说阀盒的下部开口掉落。
26.按照权利要求25的球阀阀盒，其特征为，所说阀盒壳体有一悬垂的突缘安插在所说上部孔与所说密封垫圈之间，所说突缘非常接近所说球阀，并在所说球阀对着所说密封垫圈作上升运动时作为挡止限界以便控制密封垫圈的最大压缩量。
27.按照权利要求26的球阀阀盒，其特征为，所说延伸件为一轴，该轴以其两端的轴颈支承在所说阀盒内并延伸通过所说球的所说槽，所说球可在所说轴延伸通过所说球的所说槽的一个点上环绕所说轴的轴线旋转；所说轴延伸到所说球阀的所说内部的中心；所说撑柱在所说轴的中心附近与所说轴对接，但略微从那里离开，以便当所说球阀在以一条与所说轴垂直的轴线作摇摆运动，从所说杆的中间位置转到所说杆的侧边位置时，所说撑筒相对于所说轴将所说球举起，从而增加对处在所说球阀和所说阀盒之间的密封垫圈的压缩。
28.按照权利要求27的球阀阀盒，其特征为，所说撑柱件的端头包括一个与轴对接的V形角和两个在一直径的相对端侧与轴对接的突缘。
29.按照权利要求28的球阀阀盒，其特征为，所说撑柱件为进入所说球阀内的所说控制杆的一个延伸部。
30.按照权利要求28的球阀阀盒，其特征为，所说撑柱件为一可相对于所说控制杆而旋转的分开的零件，设有V形角和两个侧边突缘，在将所说轴安装在所说球阀内时，所说撑柱件可转动一直到正确地定向使所说轴能进入到两个侧边突缘之间为止。
31.按照权利要求28球阀阀盒，其特征为，在所说球阀内有一阀座安装在所说撑筒的周围并限定着一个抗虹吸阀，所说阀座与一通过所述球阀上部的孔眼连通。
32.按照权利要求27的球阀阀盒，其特征为，所说球有一条在直径另一端与所说第一槽相对的第二弧形槽；所述轴伸过所述第一和第二槽并且其两端座落在所述阀盒壳内。
33.按照权利要求32的球阀阀盒，其特征为，所说轴有一圆形横截面以便使该球可环绕该轴的轴线作相对于阀盒壳体的转动。
34.按照权利要求33的球阀阀盒，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个对控制杆倾斜的平面，该平面有一条与所说轴垂直的正交轴线，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说正交轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
35.按照权利要求33的球阀阀盒，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个与所说控制杆正交的平面，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说杆的中心轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
36.按照权利要求33的球阀阀盒，其特征为，所说撑柱件的端头包括一个与所说轴对接的V形角和两个在一直径的两端与所说轴对接的侧边突缘。
37.按照权利要求36的球阀阀盒，其特征为，所说撑柱件为进入所说球阀内的所说控制杆的一个延伸部。
38.按照权利要求25的球阀阀盒，其特征为，所说延伸件为一轴，该轴以其两端的轴颈支承在所说阀盒内并延伸通过所说球的所说槽，所说球可在所说轴延伸通过所说球的所说槽的一个点上环绕所说轴的轴线旋转；所说轴延伸到所说球阀的所说内部的中心；所说撑柱在所说轴的中心附近与所说轴对接，但略微从那里离开，以便当所说球阀在以一条与所说轴垂直的轴线作摇摆运动，从所说杆的中间位置转到所说杆的侧边位置时，所说撑柱相对于所说轴将所说球举起，从而增加对处在所说球阀和所说阀盒之间的密封垫圈的压缩。
39.按照权利要求38的球阀阀盒，其特征为，所说球有一条在直径另一端与所说第一槽相对的第二弧形槽；所说轴延伸通过所说第一和第二这两条槽并以其两端安置在所说阀盒壳体内。
40.按照权利要求39的球阀阀盒，其特征为，所说轴有一圆形横截面以便使该球可环绕该轴的轴线作相对于阀盒壳体的转动。
41.按照权利要求40的球阀阀盒，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个对控制杆倾斜的平面，该平面有一条与所说轴垂直的正交轴线，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说正交轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
42.按照权利要求40的球阀阀盒，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个与所说控制杆正交的平面，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说杆的中心轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
43.按照权利要求40的球阀阀盒，其特征为，所说撑柱件的端头包括一个与所说轴对接的V形角和两个在一直径的两端与所说轴对接的侧边突缘。
44.按照权利要求43的球阀阀盒，其特征为，所说撑柱件为进入所说球阀内的所说控制杆的一个延伸部。
45.一种水龙头用的球阀，其特征为，所说球阀有一基本上沿着所说球的一个大圆延伸而贯穿其表面的第一弧形槽；有一撑筒固定在所说球阀的上部并向下延伸到与一轴对接，该轴延伸通过所说球的所说槽，在所说轴延伸通过所说球的所说槽的一个点上所说球可环绕所说轴的轴线旋转；
46.一种水龙头混合阀，具有一个装在壳体内的可动球阀元件，所说壳体形成一个空腔，壳体上有多个进水口和一个出水口在液流上与所说空腔连通，所说球阀元件与所说进水口合作可以控制通过所说这些口的液流的流率和混合温度，所说阀体有一控制孔穿过其中，所说球阀元件有一控制杆连接在其上并延伸通过在一帽件内的所说控制孔，其改进部分的特征为，所说帽件在所说控制孔的周围有一密封座；有一密封垫圈座落在所说帽件内的所说上部孔周围的所说密封座内，并密封地贴合在所说可动球阀元件上；所说球阀有一条基本上沿着所说球的大圆延伸而贯穿其表面的第一弧形槽；有一轴以其两端作为轴颈支承在所说阀体内不让它作任何侧向滑动，并延伸通过所说球的所说槽，所说球可在所说轴延伸通过所说球的所说槽的一个点上环绕所说轴的轴线旋转；所说轴延伸到所说球阀的内部；有一撑柱固定在所说球阀的上部上并向下延伸到与该轴对接。
47.按照权利要求46的水龙头混合阀，其特征为，所说轴延伸到所说球阀的所说内部的中心；所说撑柱在所说轴的中心附近与所说轴对接，但略微从那里离开，以便当所说球阀以一条垂直于所说轴的轴线作摇摆运动，从所说杆的中间位置转到所说杆的侧边位置时，所说撑柱相对于所说轴将所说球举起，从而增加对处在所说球阀和所说阀座之间的所说密封垫圈的压缩。
48.按照权利要求46的水龙头混合阀，其特征为，所说球具有一条在直径另一端与所说第一槽相对的第二弧形槽；所说轴延伸通过所说第一和第二这两条槽，并以其两端安置在所说阀盒壳体内。
49.按照权利要求48的水龙头混合阀，其特征为，所说轴有一圆形横截面以便使该球可环绕该轴的轴线作相对于阀盒壳体的转动。
50.按照权利要求49的水龙头混合阀，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个平面，该平面与一个固定在所说控制杆上的手柄的远端接近，该平面有一条与所说轴垂直的正交轴线，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说正交轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
51.按照权利要求49的水龙头混合阀，其特征为，所说槽位在一个大圆上，该大圆限定一个与所说控制杆正交的平面，使所说球阀可在两个方向上运动，一个方向是环绕所说杆的中心轴线，第二个方向是环绕所说轴的轴线。
全文摘要
混合阀(10)有一用来调节可动球阀(24)的控制杆(42),可控制混合水的流率和混合温度。球阀(24)有一对槽(60)和一根延伸通过球阀(24)上的槽(60)的销轴(64)。控制杆(42)有一撑柱(80)延伸到球阀内并与销轴(64)对接。销轴(64)以其两端作为轴颈支承在一阀盒内使该球在垂直方向固定在阀盒(56)上,从而防止该球从阀盒底部的开口端(92)掉落。
文档编号F16K27/08GK1171147SQ95197038
公开日1998年1月21日 申请日期1995年2月6日 优先权日1995年2月6日
发明者阿尔方斯·克纳普 申请人:马斯科工业公司