专利名称：侧喷式转换阀的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于将流体流从一个出口转换至另一出口的阀，更具体一些，涉及在卫生管道水龙头中使用的、具有单独的用软管连接的侧喷头的侧喷式转换阀。
背景技术：
对于将水引向水龙头出口或通过软管连至水龙头组件上的喷嘴的水龙头，转换阀在原有技术中是众所周知的。当开动喷嘴时，喷头软管中的相应的水压降低开动转换阀，以使水从水经过它流动的一般的水龙头出口转换至喷嘴出口。水的供应通常同来自热水管线和冷水管线，而且通常与一混合阀相联系，以调节水温，虽然转换阀也可以只用单一的水源在压力下工作。
在原有技术中已经知道有许多转换阀或转移阀，它们设计成对付与居民的水供应有关的各种问题。一个问题是水中的颗粒物质。虽然普通的居民水龙头出口配有具有过滤器的充气器，以捕获颗粒物质，但在颗粒物质经过转换阀的情况下，这是无效的，颗粒物质可能被夹在各移动件之间，并妨碍正常工作。连至固定在可能浸没在脏水槽中的软管上的出口上的转换阀的另一问题为，要求转换阀是抗虹吸型的。此要求可在美国卫生工程协会(ASSE)的标准1025号中找到，它提到，当喷头的控制阀无效或打开，并且在水龙头入口上有真空作用时，没有往回虹吸的水经过喷头或软管。其它要求为，转换阀满足高温和高水压的要求；当开动喷头时，在水龙头出口处和在软管喷头出口处同时满足最小流量的要求；以及当开动软管喷头时，在水龙头出口处不允许有多于规定的泄露。因此，转换阀应当如此构造，以使它满足这些要求，并且有减少颗粒物质阻塞流动通道和影响转换阀的性能的可能性。
原有技术的转换阀已在于1952年4月4日发布并授予Bletcher等人的美国专利2587961中知道，该专利公开了一种转移阀，它包含一抗虹吸的装置，以在发生真空状况时，防止水从喷头出口往回流入水供应管线。转换阀包含一用压力致动的控制阀，和一单独的止回阀，控制阀在喷头开动时，将入口处的水转转至喷头出口，止回阀在水的入口处的压力下降时，防止水经过水龙头出口流动。
1960年8月23日发布并授予Moen的美国专利2949933公开了一种喷头转换阀，它适用于具有热水和冷水的入口混合物的水龙头，它包括一套筒和一阀座，该套筒具有入口，与水供应混合室对齐，该阀座控制至水龙头出口的流动。当喷头把手开动时，不受约束的阀活塞响应压力的变化打开和关闭至水龙头出口的流动。至喷头出口的流动围绕一具有一挠性的向下扩口的裙部产生。还有，入口中的压力使裙部靠着套筒的内表面密封，而阀座的移动则消除经过入口的抽吸。颗粒物质驻留在间隙中的可能性引起可移动的阀座或活塞发生故障的可能性。
1990年6月19日发布并授予Tarney等人的美国专利4934402回答了前述Moen型的转换阀的可能的故障的问题，该专利将裙部在活塞上的方向倒过来，提供一强制性的密封，而且还设置一单独的至水龙头出口的旁路通道，以使没有流动经过活塞，从而消除了颗粒堵塞阀的可能性。旁路通道包括一尺寸精密的小孔，以使任何经过小孔的颗粒物质不会被捕获。Tarney的转换阀要求添加其它阀和阀座，从而提高了由Moen和Bletcher示出的原有技术的阀的成本。由于在旁路管线中有固定的约束，因此对喷头没有流量调节。这意味着，将有较大的水流以较高的压力流至喷头，产生过剩的流量和较低压力的下游流量，造成流量不足。
因此，本发明的一个目的为，提供一用于在喷头开动时，将水流从水龙头出口转换至喷头出口的改进的转换阀，它还包含在进水压力降低时，防止经过喷头出口将污染的水虹吸至水供应处的保护措施。
本发明的另一目的为，提供一改进的转换阀，它减少了用颗粒物质堵塞任何可移动的部分的可能性。
本发明的另一目的为，提供一改进的转换阀，它在开动喷头时具有至喷头出口的流量调节。
本发明的另一目的为，提供一改进的转换阀，它具有最少的、适于在许多转换阀应用中普遍使用的工作部分。
本发明的公开内容简单地说，本发明包括一阀套筒，它具有一上阀座、若干从进水口沿径向指向套筒里面的口、若干从进水口沿轴向经过套筒指向的口、一下阀座和在套筒壁上的流量调节槽。套筒中的阀柱塞有一用于对水龙头出口密封上阀座的上阀头，一用于对喷头出口柱塞口密封下阀座的下阀头，该柱塞口在柱塞位于上部位置时，允许水从沿径向指向套筒里面的口流至水龙头出口，并在柱塞位于下部位置时，允许水经过套筒中的沿轴向指向的口，经过下阀座，至水龙头出口。在后一位置，下阀头调节经过流量调节槽的流量，而套筒中的沿轴向指向的口则过筛并防止较大的颗粒物质进入流量调节阀。
在其优选的形式中，本发明包括一适用于被接纳在一水龙头组件中的转向阀，该组件有至少一个入水口、一水龙头出口和一喷头出口，转换阀包括一圆柱形套筒、一水龙头出口阀座、一喷头阀座和一圆柱形柱塞，该阀套筒有一界定从其经过的中心通道的套筒壁，而中心通道则在其上端与水龙头出口连通，在其下端与喷头出口连通，套筒壁的中间壁部分在其外表面上与至少一个入水口连通，该水龙头出口阀座位于中心通道的上端，该喷头阀座沿轴向在中间壁部分的另一侧与水龙头阀座隔开一段距离，该阀柱塞有一柱塞壁，其尺寸做成能以小的间隙沿轴向在套筒壁中滑动，柱塞有一在柱塞壁的轴向相反端封闭的转移室，一下阀头布置成在柱塞位于上轴向位置时密封喷头阀座，一上阀头布置成在柱塞位于下轴向位置时密封水龙头出口阀座，许多柱塞入口与许多柱塞出口在柱塞壁中被界定并与转移室连通，柱塞入口和柱塞出口沿轴向彼此隔开，并布置成在柱塞位于上部位置时分别与中心通道的上端和沿径向指向的入口对齐，以便允许水从入水口经过转移室流至水龙头出口，而且在柱塞位于下部位置时被堵住，以使中间壁部分有许多基本沿径向指向的入口和许多基本沿轴向指向的入口，以及许多沿周向隔开的流量调节槽，该槽在套筒壁中在喷头阀座和中心通道的下端之间界定；沿轴向指向的入口布置成过筛并允许经过过筛的水在套筒与柱塞之间流至喷头出口，下阀头适于与流量调节槽配合，以在柱塞位于下部位置时，调节经过过筛的流量。
附图的简单说明参考下列说明，联系附图，将更好地理解本发明，连同其其它目的和优点，在图中
图1为具有侧喷头的水龙头组件的简化的立面图，图2为按照本发明的侧喷式转换阀的立面剖视图，它用示意的形式示出进水阀和喷头阀，图3为转换阀组件的放大的立面剖视图，转换阀柱塞位于上部位置，以用于水流至水龙头出口，图4为图3的阀的一个视图，柱塞位于下部位置，以用于经过调节的水流通向喷头阀出口，图5为沿图4的的V-V线的平面剖视图。
实现本发明的最佳模式参看附图的图1，一般用10示出的水龙头组件为温度混合型，有一水龙头出口12、分别用把手18和19控制的热水和冷水入口接头14、16。原有技术的可供选择的布置可以用单个的把手同时控制水的流量和温度。按照本发明的转换阀(未示出)装在水龙头组件座20的里面。侧喷嘴22通过挠性软管26连至与水龙头出口12相反的喷头出口24。对于来自水龙头出口12或喷头22的废水，设置一具有一排放口(未示出)的污水槽容座28。喷头22用喷头把手30开动，后者开动一内阀(未示出)。上面是众所周知的居民污水槽应用型的描述，它具有单独的按照原有技术的用软管连接的侧喷头。
现在参看附图的图2，它示出一般用32表示的转换阀组件的剖视图，它位于阀体34的里面或为其一部分。阀体32可以按照特殊的水龙头组件10的制造商，采取许多形式。阀体34的尺寸和构形并不是本发明的主要部分。转换阀组件32是一个单元，它插在阀体34中。热水入口和冷水入口14、16分别经过阀38、40以水系统的压力供应，该压力可按照系统的类型在20～100psi之间变化。阀38、40分别用把手18、19控制。阀体34的的上端包括一通向水龙头出口12的出口42，该水龙头出口通向大气压力。水龙头出口12通常包括一具有过滤器的充气器，以捕捉流过开通的出口42的颗粒物质。阀体34的下端形成喷头出口24的一部分，后者经过喷嘴22中的阀44连接。
按照本发明，转换阀组件32在阀体34中设置在一圆柱形孔中，并包括一具有柱塞48的圆柱形阀套筒46。柱塞48布置成在套筒46中在一上部位置与一下部位置之间移动，按下面要描述的方式起作用。
现在参考附图的图3，它示出阀套筒46的放大的视图，而阀柱塞46则位于最上面的位置上。套筒46密封地设置在阀体34的圆柱形孔50中，并包括一具有沿轴向隔开的上、下法兰52、54的圆柱形体部，该法兰跨接热水入口56和冷水入口58，后两者在阀体34的壁上切出并分别由热水和冷水管线14、16供应。热水和冷水入口56、58通向部分地由阀套筒46的直径缩小的段62界定的周向混合室60中。
进水混合室60用一上O形圈64和一下O形圈66密封，它们分别设置在法兰52、54的周向槽中。
按照本发明，第一组沿周向隔开的、沿径向指向的口68位于套筒46的四周，而第二组沿周向隔开的、沿轴向指向的口70则在套筒上位于口68的下方。
沿径向指向的第一入口68比较大，并且有足够的尺寸去容纳从混合室60至出口42的整个流量。另一方面，沿轴向指向的第二入口70把尺寸做得很仔细，以限制流量并限制超过预定尺寸的颗粒物质进入。例如，典型的转换阀套筒有十个这种沿轴向指向的、直径为0.039英寸的口，它们设计成过筛流量，并防止大于该尺寸的颗粒物质进入，同时允许小于该尺寸的颗粒过筛后流动。
套筒46的内部包括一圆柱形通道72。为了切断至出口42的水流，通道72的上端做有一阀座74。为了切断至喷头出口的水流，在内套筒壁上做有一下阀座76。最后，沿纵向沿套筒壁的内表面做有流量调节槽78。
现在参看柱塞48的结构，该柱塞包括一圆柱形构件，它有一做成法兰的上阀头80和做成法兰的下阀头82，它们设置在圆柱形的、直径缩小的柱塞壁84的每一端。柱塞壁84有第一组沿周向隔开的柱塞口86和第二组沿周向隔开的柱塞口88。口86、88沿轴向隔开，以使当柱塞48位于所示的上部位置时，口86在阀座74的上方，在中心通道72的上端，而口88则与沿径向指向的入口68对齐。
现在参看附图的图4，参考数字与图3中的相同，只是柱塞48按在下部位置示出。在此位置，入口86、88被套筒壁堵住。阀柱塞的上O形圈81座放在出口阀座74上。阀柱塞的下O形圈83则未座放，但是如图5所示配合流量调节槽78起作用。
图5为沿图4的V-V线的剖视图。下转换阀壳34包围下套筒的延伸部分55，在后者中精确地做出的流量调节槽78沿纵向延伸。O形圈83按已知的方式与流量调节槽78配合起作用，以在跨接O形圈的加大的压差的作用下，通过鼓入或胀入槽78中，减少开口，调节流量，从而保持基本恒定的流量。流量调节槽78要做成这样的尺寸，以使比那些被沿轴向指向的口70捕获的颗粒小的颗粒能经过槽78，而不会停留在槽中。
工作当水在压力下被供至入口室60时，柱塞48上升至图3所示的上部位置，以使水能自由地经过对齐的入口68、88进入阀柱塞80的转移室中，并从口86出来，到达出口42。在此位置，具有下O形圈83的阀头82座放在下阀座76上。
当开动喷头，以使喷头出口24中的压力降低时，各个阀头80、82的面积使阀柱塞48移至图4所示的下部位置。在此位置，至出口42的流量被具有座放在上阀座74上的O形圈81的阀80切断。来自混合室60的水流被堵住，不经过沿径向指向的口68流动，并被限制成经过沿轴向指向的口70流动，并如流动的箭头所示的那样，经过流量调节槽78到达喷头出口24。大于预定的、允许经过沿轴向指向的口74的尺寸颗粒物质被暂时保持在混合室60中，而且不允许经过口70进入流量调节槽78中，在该处，它可以阻挡柱塞48的移动。如果混合室60中的入口压力改变，则跨越O形圈83的压差改变，调节流量，以使按本技术中所知的方式保持流量基本恒定。被口70筛掉并被捕获在室60中的任何大的颗粒，以后就在喷头关闭时经过水龙头出口被冲洗出来。
如果入口压力降至预定值以下，而喷头阀是打开的，则柱塞上的面积将使柱塞上升，座放在阀座76上，阻止任何被污染的水流入入口，提供一抗虹吸作用。
工业应用可能性对熟悉本技术的人都可以进行其它改进。虽然示出两条用于热水和冷水的供应管线，但是，用单个的供水管线也可以同样很好地工作。转换阀包含抗虹吸，连同改进的颗粒物质过滤和至喷头的流量调节。
虽然所示的阀头备有O形圈，但是它们显然也可以是设计成与阀座配合的其它类型的阀头。例如，虽然下O形圈起着在上部位置用阀座76密封和在下部位置用槽76调节流量的作用，但是，做成锥形的阀头也可以执行前面的密封功能，而O形圈也可以进行后面的流量调节功能。
对熟悉本技术的人，都可以进行其它改进，并且在所附的权利要求书中要求保证，所有这种改进都在本发明的实际精神与范围之内。
权利要求
1.一转换阀，它适于被接纳在一水龙头组件中，该组件有至少一个入水口、一水龙头出水口和一喷头出口，上述转换阀包括一圆柱形阀套筒、一水龙头出水阀座、一喷头阀座和一圆柱形阀柱塞，该阀套筒有一在其上端与上述水龙头出水口连通、在其下端与上述喷头出口连通和沿其中间部分与上述入水口连通的套筒壁，该水龙头阀座在上述套筒壁上被界定，该喷头阀座在上述套筒壁上被界定，该阀柱塞有一柱塞壁，其尺寸做成以小的间隙沿轴向在上述套筒中滑动，并在柱塞壁中界定一转换室，上述柱塞有一下阀头，它布置成在柱塞位于上轴向位置时密封喷头阀座，上述柱塞有一上阀头，它布置成在柱塞位于下轴向位置时密封水龙头出水阀座，许多第三和第四沿轴向隔开的口被界定在柱塞壁中，并与上述转移室连通，上述第三和第四口布置成在柱塞位于上部位置时允许水从第一入口进入转移室，并从转移室到达水龙头出水口，而且在柱塞位于下部位置时被堵住，其特征为上述套筒界定许多第一入口和许多第二入口，两者都与上述入水口连通，同时在上述套筒壁中界定许多流量调节槽；上述柱塞的上述第二入口布置成允许经过过筛的水流在套筒与柱塞之间到达喷头出口，以及上述下阀头适于与上述流量调节槽配合，以在柱塞位于下部位置时调节上述经过过筛的流量。
2.如权利要求1的转换阀，其特征为，上述套筒壁部分与柱塞壁一起界定一环形空间，上述第二入口将上述经过过筛的流量引入上述环形空间。
3.如权利要求1的转换阀，其特征为，上述下阀头装有一O形圈，以及上述流量调节槽包括许多沿周向隔开并沿轴向延伸的槽，后者在上述喷头阀座和上述阀套筒的下端之间被界定在上述套筒壁中，O形圈的尺寸做成在受到跨越它的压差时通过凸入上述槽中调节流量。
4.如权利要求1的转换阀，其特征为，上述上阀头装有一O形圈，它布置成在柱塞位于下部轴向位置时座放在水龙头出水阀座上，并密封至水龙头出水口的流量。
5.如权利要求1的转换阀，其特征为，上述下阀头装有一O形圈，它布置成在柱塞位于上部位置时座放在喷头阀座上，并密封至喷头出口的流量，以及上述同一O形圈布置成并将尺寸做成与上述流量调节槽配合，以在柱塞位于下部位置时调节上述经过过筛的流量。
6.如权利要求5的转换阀，其特征为，上述流量调节槽包括许多沿周向隔开并沿轴向延伸的槽，后者在上述套筒壁中在上述喷头阀座与上述阀套筒的下端之间被界定，O形圈的尺寸做成在受到跨越它的压差时通过凸入上述槽中调节流量。
7.如权利要求1的转换阀，其特征为，上述第二入口基本沿轴向指向，并绕上述套筒沿周向隔开，而且将尺寸如此做成，以便捕获尺寸大得足以被捕获在上述流量调节槽中的颗粒物质。
8.如权利要求1的转换阀，其特征为，上述第一入口基本沿径向指向，并绕上述阀套筒沿周向隔开，以及上述第二入口基本沿轴向指向并绕阀套筒沿周向隔开。
9.一转换阀，它适于被接纳在一水龙头组件中，该组件有至少一个入水口、一水龙头出水口和一喷头出口，上述转换阀包括一圆柱形阀套筒、一水龙头出水阀座、一喷头阀座和一圆柱形阀柱塞，该阀套筒有套筒壁，界定一从其经过的中心通道，上述中心通道在其上端与上述水龙头出水口连通，并在其下端与上述喷头出口连通，上述套筒壁的中间壁部分在其外表面上与上述至少一个入水口连通，该水龙头出水阀座在上述中心通道的上端，该喷头阀座沿轴向与上述水龙头出水阀座隔开，并在上述中间壁部分的另一侧上，该阀柱塞有一柱塞壁，其尺寸做成以小的间隙沿轴向在上述套筒壁中滑动，所述柱塞有一在柱塞壁轴向两端封闭的转移室，一下阀头布置成当柱塞壁轴向两端时密封喷头阀座，一下阀头布置成在柱塞位于上轴向位置时密封喷头阀座，一上阀头布置成在柱塞位于下轴向位置时密封水龙头出水阀座，许多柱塞入口和许多柱塞出口被界定在柱塞壁中，并与上述转移室连通，上述柱塞入口和柱塞出口沿轴向彼此隔开，并布置成在柱塞位于上述上部位置时分别与中心通道的上端和上述沿径向指向的入口对齐，以便允许水从入水口经过转移室到达水龙头出水口，并且在柱塞位于下部位置时被堵住，其特征为上述中间壁部分有许多基本沿径向指向的入口和许多基本沿轴向指向的入口，和许多沿周向隔开的流量调节槽，后者在上述套筒壁中在喷头阀座和中心通道的下端之间被界定；上述沿轴向指向的入口布置成过筛并允许经过过筛的水流在套筒和柱塞之间流至喷头出口；上述下阀头适用于与上述流量调节槽配合，以在柱塞位于下部位置时调节经过过筛的流量。
10.如权利要求9的转换阀，其特征为，上述套筒包括一壁部分，后者与柱塞壁一起界定一环形空间，上述沿轴向指向的入口将上述经过过筛的流量引入上述环形空间。
11.如权利要求9的转换阀，其特征为，上述下阀头装有一O形圈，O形圈的尺寸做成在受到跨越它的压差时通过凸入上述槽中调节流量。
12.如权利要求9的转换阀，其特征为，上述上阀头装有一O形圈，它布置成在柱塞位于下部位置时座放在水龙头出水阀座上，并密封至水龙头出水口的流量。
13.如权利要求9的转换阀，其特征为，上述下阀头装有一O形圈，它布置成在柱塞位于上部位置时座放在喷头阀座上，并密封至喷头出口的流量，以及上述同一O形圈布置成并将尺寸做成与上述流量调节槽配合，以在柱塞位于下部位置时调节上述经过过筛的流量。
14.如权利要求9的转换阀，其特征为，上述沿轴向指向的入口沿周向绕上述套筒隔开，并将尺寸如此做成，以便过筛和捕获尺寸大得足以被捕获在上述流量调节槽中的颗粒物质。
全文摘要
一侧喷式转换阀，它具有抗虹吸和转换至喷头(22)的水的流量调节。一做有口的柱塞(48)在套筒(46)中滑动，它在一个位置允许水从入口流至水龙头出口(12)，而一下O形圈(83)则密封喷头出口(24)。在另一位置，套筒有沿轴向指向的口(70)，后者过筛并捕获水中超过预定尺寸的颗粒。经过过筛的水至喷头的流量通过O形圈(83)调节，后者压靠在套筒壁中的槽(78)上。
文档编号G05D7/01GK1806215SQ200480016737
公开日2006年7月19日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月24日
发明者F·阿格雷斯塔, F·L·吕德克 申请人:纽珀公司