CN100494750C - 温控压差回水龙头 - Google Patents

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Abstract

一种具有节水功能的温控压差回水龙头，其包括可实现压力感测、温度感测和联动的阀机构，当我们转动回水手柄使回水阀处于开启状态时，热水管内的残留冷水便从回水阀下阀片进入温控腔内，当水温没有达到预定温度时，温控件和温控腔结合形成的阀机构处于开启状态，冷水管和热水管被连通。热水管内的冷水便在压力的作用下不断进入冷水管内。随着回水的进行，温控腔内的水温逐步升高，温控件因受热膨胀而位移，当水温上升到预定温度时，温控件31的位移便最终切断了温控腔进水口和温控腔出水口的连接，回水过程便告完成。这时我们抬起用水手柄时便得到所希望温度的水流。

Description

温控压差回水龙头
技术领域
本发明总体上涉及一种温控压差回水龙头，尤其涉及一种具有温度控制、压力感测、射流输送和势能回收功能的阀机构的温控压差回水龙头。
背景技术
随着城市建设的急剧膨胀和城市人口的增加，环境污染和城市缺水日益成为制约经济发展的头等大事。我国尤其是一个缺水、缺能源的国家，我国西部和北方的大部分城市都缺水，而东部和南方地区则缺电，这些因素都严重影响到了人们正常的生产、生活，节水已到了势在必行的时候。但是在我们的日常生活中又每天都在面对着一些无奈和无谓的水的大量浪费。当人们走进厨房、走进浴室要使用热水时，由于热水管道中残留的水的温度较低，或由于热水管道过长引起的散热从而导致热水在流到该冷/热水混合水龙头时热水温度低于所希望的温度，因此这些水通常被排放掉。这样，造成了水的浪费和加热该热水的能量的浪费。从太阳能到龙头间的水管往往较长浪费也最大，尤其宾馆、酒店中的情况更为严重，水的浪费能造成惊人的后果，为了解决这些问题，人们想出各种办法，如：循环、管道加热、放空等等，都不能从根本上解决问题，因为放空是将放水这一过程放在沐浴完之后，跟一开始把冷水放掉没有本质区别，一个浪费在前，一个浪费在后。并且从热水源至出口降温和锈蚀会造成水的额外浪费；循环、管道加热都是以巨大的电能消耗为代价；节约了水又浪费了电，节约了电又浪费了水。人们总是在节电与节水的代价比较中徘徊。人们一直在为不浪费电的节水方法苦苦探索，目前尚无一种既节水又节能的方法和装置。
发明内容
借助本发明的温控压差回水龙头及其可实现温度感测、压力感测的装置和射流输送的阀机构，可解决以上所述的现有技术的缺陷。该龙头包括壳体1、冷水管3、热水管5、回水阀动阀片7和回水手柄9。其中，冷水管3从壳体温1外部的后端进入壳体1，向下通过温控腔回水口29与温控腔25连通，向上开口进入壳体1上部的圆形开放空间内并与固定于该空间内的混水阀定阀片冷水入口39相通；热水管5从壳体1外部的后端进入壳体1并和回水阀动阀片进水槽11连通；回水阀动阀片11上分别有回水阀动阀片回水槽13和回水阀动阀片出水槽15，回水阀动阀片回水槽13回水阀动阀片出水槽15同属回水阀上阀片上的凹陷槽，其位置分别对应于回水阀定阀片17上的回水阀定阀片进水孔19、回水阀定阀片回水孔21和回水阀下阀片出水孔23；由于相应的位置关系，回水阀动阀片7的初始状态时回水阀动阀片进水槽11和出水槽15使回水阀定阀片进水口19与回水阀定阀片出水口出23连通，热水管中的水可通过回水阀动阀片7到达混水阀定阀片热水入口41；而当回水阀动阀片7转动一定的角度时，回水阀定阀片进水口19和回水阀定阀片出水口23断开并与回水阀定阀片回水口21接通，热水管中的水便可以通过温控进水口27进入温控腔25中。在冷水管3和热水管5之间有一个连接通道即温控腔25，温控腔进水口27与回水阀定阀片回水孔21连通，温控腔出水口29则直接与冷水管3连通。温控件31插入温控腔25中，向壳体1前面一端顶住温控复位弹簧33，向后一端顶住调温柄35，
当调温柄35左右转动时能在温控复位弹簧33的配合下使温控件31向温控腔25内延伸和向壳体外退出的位移，该位移能调节温控件31和温控腔25所形成的一个温控阀机制的开启和关断的行程距离，而当温控件31在热水作用下顶推调温柄35造成自身位移时，上术行程大小便能确定回水截止温度的高低。混水阀定阀片37上有混水阀定阀片冷水入口39、混水阀定阀片热水入口41和混水阀定阀片出水口43，分别对应于混水阀动阀片45上的混水阀动阀片热水槽47、混水阀动阀片冷水槽49和混水阀动阀片出水槽51；混合出水管道53一端连接混水阀定阀片出水口43，另一端通向出水嘴57。混水阀动阀片45上端连接有能使其作前后位移和左右转动的用水手柄59。
随着热水的温度逐渐升高，本发明的温控压差回水龙头内的阀机构被促动，以便切换到正常供水模式。即供应单独的热水或冷/热水混合所获得的水，从而可向使用者提供达到或高于预定温度的水。由于没有将未达到所需温度的热水白白地排放掉，而是将所述水输送到冷水供应管或水池中以便后续使用，因此节约了这部份水。如果依据本发明的温控压差回水龙头被广泛地应用并且在日常使用时可能频繁地进行打开和关闭，本领域的普通技术人员应当理解，通过应用本发明的水龙头而获得到的节约水量将是非常可观的，当然所获得的收益也相当明显。
附图说明
图1是本发明的正向压差回水状态；
图2是本发明的正向压差工作状态；
图3是本发明的反向压差或无压差回水状态；
图4是本发明的反向压差或无压差工作状态；
图5是本发明的带射流结构的正向压差回水状态；
图6是本发明的带射流结构的反向压差回水状态；
图7是本发明的带射流结构的工作状态；
图8是本发明的回水时的传感装置状态示意；
图9是本发明的工作时的传感装置状态示意；
(注：热水管压力大于冷水管压力时为正向压差；反之，冷水管压力大于热水管压力时为反向压差。)
具体实施方式
以下参照图1-9来描述本发明的温控压差回水龙头的基本结构和它在不同便用环境下的工作方式与状态。
如图1和2所示，该龙头包括壳体1、冷水管3、热水管5、回水阀动阀片7和回水手柄9。其中，冷水管3从壳体温1外部的后端进入壳体1，向下通过温控腔回水口29与温控腔25连通，向上开口进入壳体1上部的圆形开放空间内并与固定于该空间内的混水阀定阀片冷水入口39相通；热水管5从壳体1外部的后端进入壳体1并和回水阀动阀片进水槽11连通；回水阀动阀片11上分别有回水阀动阀片回水槽13和回水阀动阀片出水槽15，回水阀动阀片回水槽13回水阀动阀片出水槽15同属回水阀上阀片上的凹陷槽，其位置分别对应于回水阀定阀片17上的回水阀定阀片进水孔19、回水阀定阀片回水孔21和回水阀下阀片出水孔23；由于相应的位置关系，回水阀动阀片7的初始状态时回水阀动阀片进水槽11和出水槽15使回水阀定阀片进水口19与回水阀定阀片出水口出23连通，热水管中的水可通过回水阀动阀片7到达混水阀定阀片热水入口41；而当回水阀动阀片7转动一定的角度时，回水阀定阀片进水口19和回水阀定阀片出水口23断开并与回水阀定阀片回水口21接通，热水管中的水便可以通过温控进水口27进入温控腔25中。在冷水管3和热水管5之间有一个连接通道即温控腔25，温控腔进水口27与回水阀定阀片回水孔21连通，温控腔出水口29则直接与冷水管3连通。温控件31插入温控腔25中，向壳体1前面一端顶住温控复位弹簧33，向后一端顶住调温柄35，当调温柄35左右转动时能在温控复位弹簧33的配合下使温控件31向温控腔25内延伸和向壳体外退出的位移，该位移能调节温控件31和温控腔25所形成的一个温控阀机制的开启和关断的行程距离，而当温控件31在热水作用下顶推调温柄35造成自身位移时，上术行程大小便能确定回水截止温度的高低。混水阀定阀片37上有混水阀定阀片冷水入口39、混水阀定阀片热水入口41和混水阀定阀片出水口43，分别对应于混水阀动阀片45上的混水阀动阀片热水槽47、混水阀动阀片冷水槽49和混水阀动阀片出水槽51；混合出水管道53一端连接混水阀定阀片出水口43，另一端通向出水嘴57。混水阀动阀片45上端连接有能使其作前后位移和左右转动的用水手柄59。
(1)、在正向压差环境使用(图1图2)
在正向压差环境中使用时，当我们转动回水手柄9使回水阀处于开启状态时，回水阀动阀片回水槽13便与回水阀定阀片回水孔21接通并随之与温控腔进水口27接通，热水管5内的残留冷水便从回水阀定阀片进水口19到达回水阀动阀片回水槽13，再到达回水阀定阀片回水孔21，并从温控腔进水口27中进入温控腔25内，当水温没有达到预定温度时，由于温度复位弹簧33的作用，温控件31被顶向调温柄35的一端，温控腔进水口27和温控腔出水口29处于连通状态，热水管5内的冷水便在压力的作用下不断进入冷水管5内。随着回水的进行，温控腔25内的水温逐步升高，温控件31因受热膨胀而不断顶压调温柄35和温控复位弹簧33致使温腔31自身不断压缩温控复位弹簧33作位移，由于结构的原因，温控件31和温控腔25之间形成一个阀机构，当水温上升到预定温度时，温控件31的位移便切断了温控腔进水口27和温控腔出水口29的连接，回水过程便告完成。这时我们转动回水手柄9(图2)回水阀动阀片回水槽13与回水阀定阀片回水孔21断开，同时回水阀动阀片出水槽15便和回水阀定阀片出水孔23接通，热水便可直接到达混水阀定阀片热水入口41。冷水管3与混水阀定阀片冷水入口39是默认接通状态，和普通龙头一样，这时我们上下抬按用水手柄59，便能开启或关闭龙头，左右转动手柄便能调节所需水温。花洒切换口55能在水嘴出水和花洒出水间随意切换。(2)、在反向压差或无压差环境使用(见图3图4)
如果使用环境是反向压差或者无压差时，在温控腔出水口29和冷水管3之间增加主动叶轮6和能驱动主动叶轮6转动的微型电动机8并与蓄电池12通过触发开关10相连接(见图3)。在热水管5和温控腔热水入口27之间增加隘环34和T型阀芯30，T型阀芯片状一端在隘环34以内并与隘环34结合成一个阀机构，在传感复位弹簧32的顶推下会关闭，而在从热水管5流入温控腔25的水流推动下会开启。T型阀30的阀杆一端对应于蓄电池12上的触发开关10，鸣响装置36和电平发送器38亦通过触发开关10与蓄电池12相连，电源开关40由回水手柄9联动。当我们转动回水手柄9进行回水时，电源开关40被联动开启(见图8)，微型电动机8启动增压便热水管5中的水流向冷水管3内，当水温上升到预定温度时，温控件31的位移便切断了温控腔进水口27和温控腔出水口29的连接(见图4)，水流停止流动，在传感复位弹簧32的作用下T型阀芯30复位并触动触发开关10，触发开关10会使微型电动机8断开停转，同时使鸣响装置36开启鸣响，同时使电平发送器38开启(图9)并向外发送可识别的电平信号。人们转动回水手柄9开启热水时，电源开关40被联动关闭，鸣响装置36和电平发送器38同时停止工作。在出水嘴57之前增加被动叶轮2并使之与微型发电机相4连接，当有水流经出水嘴57流出时便会驱动被动叶轮2转动并驱动微型发电机4转动发电对蓄电池12进行充电，使水流载有的动能转化为电能储存于蓄电池12中供下次使用。(3)、反向压差过大环境使用(图5—图7)
当反向压差过大时，微型电动机8所产生的压力不足以使热水管5中的水压回冷水管3时，为了不增加外部能源消耗，可在回水阀上增加射流回水装置和直过水装置(见图5)，并且冷水管3和热水管5位置互换(图中标号不变)。
在温控件31和温控腔25的底部之间增加压感阀芯14，压感阀芯14的周围有若干个阀芯过孔16，压感阀片18在冷热水的压差作用下能左右移动从而开启或关闭阀芯过孔16。温控腔25的底部有通向冷水管3的直过水出口42；支撑于壳体1内的温控复位弹簧33由直过水出口42伸入温控腔内并对温控件31施加一个指向调温柄35方向的复位弹力；温控腔进水口27与低压流入口22连通，喷嘴24指向球阀喉管26，球阀喉管26通向混流出口28。喷嘴底部通过高压流入口20与直过水出口42接通。
如果是正向压差时(见图5)，热水管5内的冷水从温控腔出水口29进入温控腔25并通过阀芯过孔16推动压感阀片18移向开启一端并同时关闭高压流入口20，水流通过直过水出口42进入冷水管3进行直接回水；当温控腔25中的水温升高并使温控件31顶推压感阀芯14压缩温控复位弹簧33作位移，并最终会使直过水出口42关闭，使回水停止。
而冷水压力大于热水时，当转动回水手柄9打开球阀喉管26时，冷水管3内的压力会通过直过水出口42将压力传给压阀片18，并使之滑向使阀芯过孔16关闭的一端，并同时开启高压注入口20(见图6)，高压水流进入喷嘴24并高速喷射通过喉管，由于高速水流的扰动和卷吸造成喉管与喷嘴之间的低压流入口22处出现负压区，热水管5内的冷水便经温控腔出水口29进入温控腔25内，再通过温控腔入口27到达负压区并被卷吸进入喉管与冷水混流并进行动能交换后冲出混流出口28并由管道输往屋顶水池或水箱。同样，当温控腔25中的水温升高并使温控件31顶推压感阀芯14压缩温控复位弹簧33作位移，并最终会使直过水出口42关闭，使射流回水停止。
不论是直接回水还是射流回水，当水温升高到预定温度时，温控件31的位移便切断了温控腔进水口29的连接并同时推动压感阀芯14阻断直过水出口42时，冷、热水流均停止流动，回水过程告完成。这时我们打开混水阀便能得到所需温度的水流。(见图7)
尽管以上描述了本发明的当前被认为是优先的实施例，但是本发明不限于此。本领域的普通技术人员在参照附图说明书之后应当构想到，例如，温控件31与温控腔25结合形成的阀机构可由普通电磁阀代替并实现相同功能；温控件31可以用任何适当的机械式、热敏电阻式、热敏电容式和热敏半导体式感测温度的装置来实现。电平发送器38发出的可以是简单的电平信号、脉冲信号或复杂的编码信号；传输介质可以是水管、水体或导线，也可以是无线电波，但不限于此。可以采用声波、超声波、亚超声波和红外线等介质实现。而且，在克服反向压差时可采用电动机外部供电驱动式、光能转换储能式、温差发电储能式、发条储能式和手动供能装置等等来实现。
因此，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离由后附权利要求限定的本发明的精神和范围内，可对本发明进行各种变形。

Claims (2)

1.一种温控压差回水龙头，其包括：
控制冷/热水混合与接通和关断的用水手柄(59)；
用于将冷水引入到该水龙头中的冷水管(3)；
用于将热水引入到该水龙头中的热水管(5)；
用于使冷/热水混合的混水阀定阀片(37)和混水阀动阀片(45)；
用于使冷/热水管能连通并受控制的温控腔(25)；
用于感测水温并由热胀冷缩机制控制机构动作的温控件(31)；
用于感测冷/热水压力差并控制机构动作的压感阀芯(14)，阀芯过孔(16)和压感阀片(8)；
用于增压的装置，主动叶轮(6)、微型电动机(8)和蓄电池(12)；
用于输送回水水流至高位水池或水箱的射流装置，高压流入口(20)、低压流入口(22)、喷嘴(24)和混流出口(28)；
用于回收水流动能和势能的装置，被动叶轮(2)、微型发电机(4)；
用于感测水流状态的装置，T型阀芯(30)、传感复位弹簧(32)和隘环(34)；
基于所述T型阀芯(30)动作触发的触发开关(10)用以控制电气元件微型电动机(8)、鸣响装置(36)和电平发送器(38)的工作状态；
用于对外部设备发送控制信号的电平发送器(38)；
该龙头还包括回水阀动阀片(7)和回水手柄(9)，其中冷水管(3)从壳体温(1)外部的后端进入壳体(1)，向下通过温控腔回水口(29)与温控腔(25)连通，向上开口进入壳体(1)上部的圆形开放空间内并与固定于该空间内的混水阀定阀片冷水入口(39)相通；热水管(5)从壳体(1)外部的后端进入壳体(1)并和回水阀动阀片进水槽(11)连通；回水阀动阀片(11)上分别有回水阀动阀片回水槽(13)和回水阀动阀片出水槽(15)，回水阀动阀片回水槽(13)回水阀动阀片出水槽(15)同属回水阀上阀片上的凹陷槽，其位置分别对应于回水阀定阀片(17)上的回水阀定阀片进水孔(19)、回水阀定阀片回水孔(21)和回水阀下阀片出水孔(23)；由于相应的位置关系，回水阀动阀片(7)的初始状态时回水阀动阀片进水槽(11)和出水槽(15)使回水阀定阀片进水口(19)与回水阀定阀片出水口出(23)连通，热水管中的水可通过回水阀动阀片(7)到达混水阀定阀片热水入口(41)；而当回水阀动阀片(7)转动一定的角度时，回水阀定阀片进水口(19)和回水阀定阀片出水口(23)断开并与回水阀定阀片回水口(21)接通，热水管中的水便可以通过温控进水口(27)进入温控腔(25)中，温控腔进水口(27)与回水阀定阀片回水孔(21)连通，温控腔出水口(29)则直接与冷水管(3)连通，温控件(31)插入温控腔(25)中，向壳体(1)前面一端顶住温控复位弹簧(33)，向后一端顶住调温柄(35)，调温柄(35)能在温控复位弹簧(33)的配合下使温控件(31)向温控腔(25)内延伸和向壳体外退出的位移，该位移能调节温控件(31)和温控腔(25)所形成的一个温控阀机制的开启和关断的行程距离，而当温控件(31)在热水作用下顶推调温柄(35)造成自身位移时，上述行程大小便能确定回水截止温度的高低，混水阀定阀片(37)上有混水阀定阀片冷水入口(39)、混水阀定阀片热水入口(41)和混水阀定阀片出水口(43)，分别对应于混水阀动阀片(45)上的混水阀动阀片热水槽(47)、混水阀动阀片冷水槽(49)和混水阀动阀片出水槽(51)；混合出水管道(53)一端连接混水阀定阀片出水口(43)，另一端通向出水嘴(57)，混水阀动阀片(45)上端连接有能使其作前后位移和左右转动的用水手柄(59)。
2.权利要求1所述温控压差回水龙头，其中，所述温控件(31)与温控腔(25)结合形成的阀机构用普通电磁阀替换并实现相同功能；温控件(31)使用机械式或热敏电阻式或热敏电容式或热敏半导体式感测温度的装置；电平发送器(38)发出的是简单的电平信号或脉冲信号或复杂的编码信号；电平发送器(38)的信号传输介质是水管或水体或导线或无线电波或声波或超声波或亚超声波或红外线；在克服反向压差时采用电动机外部供电驱动式或光能转换储能式或温差发电储能式或发条储能式或手动供能装置。
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