CN101440882A - 用于操作至少两个阀门的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种阀门装置(10，100)以及用于操作由一个致动器(25，27；25′，27′)致动的至少两个阀门(28A和28B，或128A和128B)并且用于控制至少在两个分别的流体管道(12A，12B)中的液体流动的一种方法。该两个阀门最好是隔膜操作的阀门。该阀门装置包括一种压力释放机构，构成来改变在每一个隔膜操作的阀门的隔膜腔中的压力，并因此打开或关闭该阀门。

Description

用于操作至少两个阀门的装置和方法

本申请是申请日为2001年11月20日、发明名称为“用于操作至少两个阀门的装置和方法”且申请号为01819191.6的中国发明专利申请的分案申请。

本申请要求在2000年11月20日提交的序列号为09/718,026的美国专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种阀门装置和使用一个致动器操作至少两个流体阀门的一种方法。

背景技术

在公共设施或诸多的私用设施中，自动水分配系统提供了许多优点，包括改进的卫生设备、节水和维修费用的降低。因为许多传染病是通过接触传播的，所以公用健康权威部门鼓励公众并且要求食品工人保证正确的卫生实践，包括有效地洗手。自动水龙头已经使有效地洗手更容易。自动水龙头通常包括检测一个目标出现的一个目标检测器，以及根据来自检测器的信号而打开和关闭水流的一个自动阀门。如果自动水龙头中的水温度不在一个理想范围内，个人就势必缩短其洗手的时间。为了获得一个最理想的水温度，必须实现热水和冷水的正确的混合比例以及正确的水致动。自动水龙头通常使用一种控制混合之后的水流的自动阀门。

在化学或食品加工工业中有许多其它应用，其中需要通过单一的致动器控制在多个流体管道中的流体的流动。

发明内容

本发明涉及一种阀门装置和一种用于操作由一个致动器致动的至少两个阀门的方法，并且用于控制在至少两个分别的流体管道中的流体的流动。

根据本发明的一个方面，用于同时地控制在分别的流体管道中的液体的流动的一个阀门装置包括：由单一致动器致动的阀门操作的至少两个隔膜，并且用于控制在至少两个分别的流体管道中的流体的流动。该阀门装置使用一种压力释放机构，构成来改变在每一个隔膜操作的阀门的隔膜腔中的压力，并因此打开或关闭该隔膜操作的阀门。

根据方案的另一方面，一个阀门装置包括一个主体、一个引导机构，和一个止回阀。该主体被构成用于容纳包括第一流体输入口和第一流体输出口的第一阀门和包括第二流体输入口和第二流体输出口的第二阀门。该引导机构被构成用于同时地控制在第一输入和输出口之间的第一流体的流动以及控制在第二输入和输出口之间的第二流体的流动。止回阀与该引导机构协同地构成，并用于防止第一和第二流体的混合。

根据本发明的再一个方面，一个阀门装置对同时地控制在分别流体管道中的流动的流体，包括：第一阀门和第二阀门，以及一个自动致动器和一个手动致动器。该第一阀门包括第一流体输入口和第一流体输出口，而该第二阀门包括第二流体输入口和第二流体输出口。该自动致动器被用于自动地控制一个引导机构，用于同时地控制在第一输入和输出口之间的第一流体的流动以及在第二输入和输出口之间的第二流体的流动。该手动地致动器被用于手动地控制该引导机构。

这些方面的最佳实施例包括一个或多个下列特征：

该装置可以包括定位在该隔膜阀门的一个引导平面的一个止回阀，其中该止回阀被构成用于防止来自两个分别的流体管道的流体的混合。该压力释放机构可以包括一个与每一隔膜腔连通的流体通道，并同时地由单一致动器致动的单一密封部件的移动所控制。该流体通道可被构成来容纳一个弹簧和一个球，用于防止在两个分别流体管道之间的流体的交叉流动。

阀门装置的致动器可以是手动致动器、电磁致动器或双稳态的电磁致动器。该单一自动致动器可以包括一个手动代用装置。该手动代用装置可在没有电的条件下操作。该手动致动器可以构成并用于手动地切换该双稳螺线管的位置。该致动器可以包括一个螺线管，构成并用于移动一个柱塞，其中一个密封部件可被定位在该柱塞的末端。

该阀门装置可以作为一个水龙头的一部分安装，其中第一流体管道用于传送热水而第二流体管道用于传送冷水。

该第一和第二阀门最好是隔膜操作的阀门，并且该引导机构包括一个压力释放机构，构成用于同时地控制在每一个隔膜的压力，并且从而打开或关闭每一个隔膜操作的阀门。该第一和第二阀门能够在两个输入流体管道(或输出流体管道)之间的一个大压差的情况下操作，包括在一流体管道中没有压力的情况。该装置的构成最好具有大约20psi的压差，但是该压差可以甚至是大约60psi或更高。

该主体可以包括与该两个隔膜连通的一个排放通道，包括形成一个止回阀的一个球和一个弹簧。该主体可被构成用于把该隔膜操作的阀门相对于一个压力释放机构对称地放置。该压力释放机构可被构成用于同时或顺序地降低压力，并且因此打开每一个隔膜操作的阀门。该手动致动器可以构成并且用于手动地控制在该压力释放机构的压力，并因此控制在每一个隔膜操作的阀门的一个隔膜腔中的压力。

另外，该阀门至少之一可以是一个隔膜阀门、活塞阀门、针状阀门、闸控阀门、球阀门、或蝶式阀门。另外，在需要大水流的阀门中，这些阀门的至少之一可以包括串联放置的两个隔膜。在本实施例中，该第一个较小的隔膜由一个自动或手动致动器控制。该第二个较大的隔膜能使一个较大的液体流动，由该第一较小的隔膜控制。此设计还可被用于仅控制单一流体管道(例如，控制在一个混合阀门之后的水流的阀门)。

根据本发明的再一个方面，一个自动水龙头系统包括一个出水口、一个连接到控制电路的目标检测器、一个热水管、一个冷水管、和一个阀门装置。该阀门装置具有由一个自动致动器致动的两个阀门，用于根据从该控制电路接收的信号分别地控制热水和冷水的流动。

此方面的最佳实施例包括一个或多个下列特征：该两个阀门可以包括一个第一隔膜操作的阀门和一个第二隔膜操作的阀门。

该装置可以包括热水输入和输出口以及冷水输入和输出口、一个引导机构和一个止回阀。该引导机构同时地控制在热水输入和输出口之间的热水的流动以及在冷水输入和输出口之间的冷水的流动。止回阀与该引导机构协同地构成，并用于防止热水和冷水的混合。该引导机构可以包括一个压力释放机构，构成用于同时地降低在每一隔膜的压力并且从而打开每一个隔膜操作的阀门。

该阀门装置的主体可被构成用于把该隔膜操作的阀门相对于一个压力释放机构对称地放置。该压力释放机构可以包括一个与每一隔膜腔连通的流体通道，并同时地由单一自动致动器致动的单一密封部件的移动所控制。

该自动致动器可以包括一个电磁致动器或一个双稳态电磁致动器。该阀门装置可以进一步包括一个手动致动器，构成用于独立于该自动致动器而控制该热水和该冷水的流动。另外，一个手动致动器可以构成用于人工代用该自动致动器。

此外，上述装置可以包括由单一致动器控制的三个或更多的阀门。该手动致动器可以是一个手动人工代用阀门，紧密邻近该致动器放置，并且平行地耦合到由该自动致动器控制的该压力释放机构(即平行于该水通道)。当断电或其它故障禁止该自动致动器的操作时，该手动致动器提供一个通过控制该压力而用于开关该主要阀门的装置。

另外，一个阀门装置包括其它类型的阀门，其中两个阀门仍由单一致动器致动。这些阀门可以是活塞阀门、针状阀门、闸控阀门、球阀门、或蝶式阀门。通常，该致动器可以致动两个不同类型的阀门。

通常，该阀门装置可被用于分别地控制任何液体的流动，用于分别地分配两种类型的流体，和/或同时用于混合两个类型的流体。

根据本发明的再一个方面，一个自动水龙头系统包括：一个出水口、耦合到由一个自动致动器致动的一个阀门的水管、和一个手动致动器。该自动致动器被设计用于通过控制该阀门来控制水流。该手动地致动器被设计用于独立于该自动致动器地控制水流。该系统还包括一个用于放置在一个控制通道中的该手动致动器的控制器。该手动致动器的控制器包括定位在靠近该出水口的台面(deck)上方的一个手柄，以及一个放置在该控制通道中的一个延伸体。

此方面的最佳实施例包括一个或多个下列特征：该控制通道可以是一个洗盂池栓塞控制通道，用于容纳该手动致动控制。该洗盂池栓塞控制通道还可以被同时用于控制一个洗盂池栓塞。

该洗盂池栓塞控制通道可以包括用于控制一个洗盂池栓塞的一个延伸的刚性部件，以及一个延伸的柔性部件，该延伸的柔性部件是该手动致动器控制装置的一个部件。该延伸的刚性部件可以包括一个管子，用于容纳控制该手动致动器的该延伸的柔性部件。做为选择，该控制通道可被是水管通道或任何现存的通道(即一个台面下方到台面上方的通道)用于容纳该手动致动器控制装置。

该手动致动器控制装置使用机械扭矩致动来改变该手动致动器的状态。该机械扭矩致动可以包括耦合到该手柄的一个柔韧缆索或一个韧性杆。做为选择，该手动致动器控制装置使水动扭矩致动来改变该手动致动器的状态。该水动扭矩致动包括一个填充以流体的一个柔韧管。做为选择，该手动致动器控制装置使用气动扭矩致动或电致动来改变该手动致动器的状态。该电致动可以使用一个放置在该通道中的一个电缆，用于与该手动致动器通信，或可以使用一个遥控器(例如使用微波或其它辐射)与该手动致动器通信。

此自动水龙头系统还可以包括一个连接到一个控制电路并且用于把一个信号提供到该自动致动器的目标检测器。

附图说明

图1示意地示出包括用于控制热水和冷水的流动的一个阀门装置的自动水龙头系统。

图1A示意地示出包括直接连接到一个混合水龙头的用于控制热水和冷水的流动的一个阀门装置的自动水龙头系统。

图2是用于分别控制在两个管道中流动的流体的阀门装置的一个透视图。

图2A是图2所示阀门装置的主体的一个透视图。

图3是图2所示阀门装置的一个顶视图。

图3A是沿着图3中的直线3A-3A的阀门装置的截面图。

图3B是沿着图3A中的直线3B-3B的所示阀门装置的截面图。

图3C是图3A所示阀门装置的一个主体的细节截面图。

图3D是该阀门装置主体的另一细节截面图。

图4是使用在图2和3至3B的阀门装置中的两个隔膜保持器之一的透视图。

图4A是图4A所示的隔膜保持器的顶视图。

图4B是沿着图4A中的直线4B-4B的直线的隔膜保持器的截面图。

图5是使用在图2和3至3B的阀门装置中的两个端盖幅之一的透视图。

图5A是所示端盖沿着图5中的直线5A-5A的截面图。

图6是使用在图3A和3B的阀门装置中的一个隔膜的透视图。

图6A是图6所示隔膜的中心的详细截面图。

图7是用于控制在至少两个流体管道中的流体流动在该阀门装置的另一实施例的透视图。

图7A是图7所示的阀门装置的一个侧视图。

图7B是图7所示阀门装置的主体的一个透视图。

图8A是沿着图7A中的直线8A-8A的阀门装置的截面图。

图8B是沿着图7A中的直线8B-8B的阀门装置的截面图。

图8C是沿着图7A中的直线8C-8C的阀门装置的截面图。

图8D是沿着图8B中的直线8D-8D的阀门装置的截面图。

图9A是图8A所示阀门装置的主体的一个截面图。

图9B是图8B所示阀门装置的主体的一个截面图。

图10是使用在图7所示的阀门装置中的两个隔膜保持器之一的平面示意图。

图10A是图10所示的隔膜保持器沿着直线10A-10A的截面图。

图11是使用在图7所示的阀门装置中的两个端盖之一的透视图。

图11A是图11所示端盖沿着直线11A-11A的截面图。

图12是包括一个混合阀门和一个手动人工代用控制装置的一个水龙头的截面图。

图12A示出为图2或图7所示阀门装置中使用的该手动人工代用装置的一个控制器装置的示意图。

具体实施方式

图1示出本发明的一个阀门装置10的最佳实施例，它包括用单一致动器致动的至少两个阀门。阀门装置10分别地控制在至少两个分别的流体管道中的流体流量，并且该装置还采用一个或者多个止回阀防止在这管道之间的交叉流动或混合。

参考图1和1A，一个自动水龙头系统包括一个阀门装置10、混合阀门15、检测器22和具有一个输出的水龙头。阀门装置10和混合阀门15安装在＂台面的下方＂，而检测器22和水龙头输出24定位在＂台面的上方＂。阀门装置100利用放置在＂台面的上方＂的一个混合阀门直接连接到一个混合水龙头。

具体地说，参考图1，阀门装置10被连接到用于把冷水提供到混合阀门15的管道12A和14A和用于把热水提供到混合阀门15的管道12B和14B。混合阀门15把一个选择的热水和冷水的混合提供到水龙头输出口24。检测器22连接到一个检测和控制电路，象例如美国专利5,979,500中描述的检测和控制电路，该美国专利结合在此作为参考。另外，检测器22可以包括一个光纤耦合装置，用于把光信号发送到检测器，如美国专利5,984,262所描述，该美国专利结合在此作为参考。

检测器22检测在水龙头输出口24之处的一个目标的出现或一个出现目标(例如人手)中的改变，并且控制电路又把一个信号提供到一个螺线管(即另一致动器)。这螺线管起动阀门装置10的操作，控制从管道12A到管道14A的冷水流动和从管道12B到管道14B的热水流动，不允许在装置10中的热水和冷水的任何过量混合。在一个实施例中，检测器22可以是在美国专利6,212,697中描述的一个敏感性方案，该美国专利结合在此作为参考。

参考图2，阀门装置10包括一个自动致动器25和一个手动致动器27，为同时地控制两个隔膜阀门28A和28B。如图2A所示，自动致动器25(图2)放置在致动器端口26并且连接到螺纹32。手动致动器27连接到一个手动地端口28。手动致动器27包括一个手动人工代用阀门，紧邻该致动器25放置，并且平行地耦合到由该自动致动器25控制的该压力释放机构(即平行于该水通道)。具体地说，如图结合3D的描述及所示那样，手动致动器27连接到排放端口39，它与通道36连通。当断电或其它故障禁止该自动致动器的操作时，该手动致动器27提供一个通过控制该压力而用于开关该两个隔膜阀门28A和28B的装置。

参考图3通过3B，阀门装置10被构成用于利用单个螺线管(自动致动器25)操作，它同时地控制两个隔膜阀门28A和28B。阀门装置10包括一个主体30、两个隔膜保持器40A和40B、两个隔膜和60B、以及可通过各自的环80A和80B连接到主体30的两个端盖70A和70B。主体30(图3C和3D也示出)包括一个螺纹致动器端口32和控制通道34和36。控制通道34和36被用于控制隔膜阀门28A和28B，其相对于致动器端口32实质上对称放置。在下面的描述中，将仅详细描述隔膜阀门28A，因为隔膜阀门28B具有类似的设计和部件，如图3A和3B所示。

参考图4、4A和4B，隔膜保持器40A包括：由一个圆柱内壁46A和圆柱外壁47A形成的导向销41A、液体腔43A、凹槽45A，以及圆形边缘49A。液体腔43A包括内壁44A，围绕导向销41A对称排列。圆柱内壁和外壁46A和47A关于导向销41A同心放置。导向销41A包括凹槽42A，用于提供结合图6A描述的流体通道68A。隔膜保持器40A还包括一个控制通道50A、球座52A和O型环凹槽54A。控制通道50A被构成用于容纳一个弹簧51A(图3A没示出)。

图3C和和是主体30的两个平行的截面图。主体30分别在内部空腔35A和35B中容纳隔膜保持器40A和40B。主体还包括球座38A和38B。球座38A和球座52A(图4B)被用于包括放置在隔膜保持器40A和主体30之间的一个橡胶球53A。球座38B和球座52B被用于包括放置在隔膜保持器40B和主体30之间的一个橡胶球53B。并且参考图4B，控制通道50A和一个较大的控制通道51A的定位与橡胶球53A连通。控制通道34、34A和34B分别与孔腔37A和37B连通，其容纳放置在其内并且分别与橡胶球53A、53B定位接触的弹簧56A和56B。

隔膜保持器40A包括落定在表面84A上的圆形表面49A，和放置在O型环凹槽54A中的O型环55A，提供一个在隔膜保持器40A和主体30之间的密封。类似地，O型环55B提供一个在隔膜保持器40B和主体30之间的密封。螺纹环80A和80B分别紧固在螺纹表面82A和82B上。

具体参考图4A和4B，与液体容腔43A连通的控制通道50A和51A被用于阀门控制。如下面所描述的那样，隔膜保持器40A把隔膜60A(图6)限制在隔膜保持器40A和端盖70A之间的位置。隔膜保持器40B实质包括与隔膜保持器40A相同的部件，并且执行实质相同的功能。隔膜保持器40B的部件由结合了字母＂B＂相同的数字表示。当隔膜保持器40A和40B与主体30组合在一起时，弹簧56A和56B(放置在分别通道37A和37B内部)以及橡胶球53A和53B形成止回阀，避免在隔膜阀门28A和隔膜阀门28B之间的交叉水流动。也可以使用其它类型的止回阀。

由于端盖70A和70B有实质相同的结构，所以通过只参考端盖70A的描述来描述两个端盖。参考图5和5A，端盖70A包括一个螺纹输入口11A、一个螺纹输出口13A、一种输入通道72A、一个隔膜座74A、一个凸起的环状口缘75A和一个从隔膜座74A引导到一个环状输出容腔78A的同轴延伸通道76A。凸起环状口缘75A相对于输入通道(即液体管道)72A轴向形成，并被用于密封通道72A。输入口11A和输入通道72A把流体提供到达隔膜膜片60A。同轴延伸通道76A和环状输出容腔78A被设计用于把流体提供到输出端口13A，并且经过输出端口13A排出该流体。端盖70B包括与端盖70A实质相同的部件，并且执行实质相同的功能。

参考图6，隔膜60A由适当的弹性材料制作，并且包括一个内侧刚性中心部分61A、外侧环状部分62A、和一个中心开口(孔)64A，用于接受贯穿的导向销41A，见3和3A所示。参考图6A，导向销41A包括V型凹槽42A，与开口64A一起形成一个流体通道68A，使得在阀门操作过程中，流体能够从输入通道72A流到液体容腔43A。

中心部分61A与一个柔性、径向延伸的膜片65A互连，又连接到直立的径向地外延放置的圆柱环62A。中心口64A是贯穿隔膜60A的唯一的孔。隔膜保持器40A以受压方式接受隔膜60A的环状部分62A，从而以一个恢复的、预压弹性的方式，把环状部分62A的互吻合的内壁保持在环状凹槽45A的内部。径向延伸膜片65A包括朝向容腔43A的第一表面66A和朝向输入通道72A的第二表面67A。隔膜60A和端盖70A协作地构成，使得当放置在隔膜保持器40A上时，隔膜60A的第二表面67A能够以环状口缘75A密封输入通道72A(图5A)。隔膜60B实质包括与隔膜60A相同的部件，并且执行实质相同的功能。

阀门装置10的整个操作由包括一个螺线管的单一致动器(附图中没示出)控制，例如可从Arichell技术公司(地处美国马萨诸塞州的WestNewton)得到的型号为AXB724的双稳螺线管。一般说来，可以使用若干个电磁阀，例如在美国专利4,225,111中描述的那样。另外一种双稳螺线管在美国专利5,883,557或5,599,003中有所描述。该双稳螺线管包括一个激发一个用于关闭或打开排放通道36的螺线管。该柱塞包括一个耐磨的柱塞梢端，最好由构成密封通道和34和36的弹性材料制成。

参考图1、3A及3B，在关闭状态中，除了通道68A之外，水从输入管12A进入到由隔膜表面67A密封的输入通道72A(图6A)。在该关闭状态中，小的水流量通过通道68A并且填充密封的容腔43A。因此，因为通道68A实现了发生在输入通道72A和液体容腔43A之间的实质上的压力平衡，所以隔膜60A耐得住由该输入水管道12A引起的压力。隔膜60A的造型所具有的第一表面66A大于与该输入水通道72A接触的第二表面67A。因此，设定输入通道72A中的流体压力和流体容腔43A中的流体压力大约相同，则膜片65A提供一个朝着输入通道72的一个净力，并且以口缘75A密封此通道。即，该力差保持该阀门的关闭。

为了打开隔膜阀门28A，下面描述的一个减压机构将减轻在该引导容腔中的压力，即减轻流体容腔43A中的压力。例如，一个双稳螺线管激励并且回缩一个密封通道36的一个柱塞。因此，在回缩之后，该柱塞将减轻在容腔43A中的水压，引起直向容腔43A的一个净力，并因此把膜片65A(隔膜60A的膜片)向容腔43A移动。即，隔膜60A的第二表面67A不再顶压口缘75A，并因此不再以口缘75A密封输入通道72A。来自输入通道72A的水流绕过口缘75A通过与输出容腔78A连通的同轴延伸通道。

与流体容腔43A中的压力下降的同时，隔膜阀门28B的液体容腔43B中的压力下降，其操作方式实质上与隔膜28A相同。容腔43B中的压力下降引起朝向容腔43B的一个净力，并且因此使得隔膜60B的第二表面不再密封输入水管12B和输入通道72B。因此，来自输入通道72B的水流绕过一个口缘(与口缘75A相同)通过与一种输出容腔78B连通的同轴延伸通道。因此两个阀门都处在打开状态。

在该打开状态中，来自液体容腔43A的流体经过隔膜保持器通道50A和51A，绕过放置以座52A中的球53A并且穿过图3C所示的通道37A和34。包括球53A和53B以及弹簧56A和56B的止回阀防止此流体绕过球53B流动到另一侧的隔膜保持器通道。参考图3C和4B，通道51A大约是0.015英寸，通道37A和37B关于是0.164英寸，通道34A和34B大约是0.015英寸而通道34大约是0.050英寸。此通道尺寸实现在阀门28A和28B之间的压力隔绝，并且还实现以大压差操作。同样参考图3D，在打开状态中，来自通道34的流体穿过通道36并且穿过隔膜保持器40A和40B的主体中的另一通道。隔膜保持器40A包括一个端口48A，把该流体提供到环状容腔76A。隔膜保持器40A包括一个端口42A，用于在手动致动器27的打开状态期间排放流体。

为了关闭隔膜阀门28A和28B，一个双稳螺线管移动一个柱塞，以便密封通道34和36。水从输入管道12A流动到输入通道72A，并且在通道68A内流动(图6A)到流体容腔43A。在流体容腔43A填充之后，在输入通道72A和流体容腔43A之间的压力被实际上均衡。如上所述，设定输入通道72A中的流体压力和流体容腔43A中的流体压力大约相同，则膜片65A提供一个朝着输入通道72的一个净力，并且以口缘75A密封此通道。类似地，，隔膜60B的膜片67B密封该水的输入，并且防止水从管道12B流到管道14B。

阀门28A和28B的打开和关闭由密封流体容腔43A和43B的单一致动器控制，即减小在流体容腔43A和43B中的压力。关闭或打开该阀门的导引时间还与膜片65A和65B的硬度有关，最好是大约40毫秒到60毫秒。通常，阀门28A和28B被设计为能够在打开或关闭过程中避免水锤效果。

另外，阀门装置10能包括三个或更多隔膜的阀门，用于控制经过三个液体管道的液体流动。例如，阀门装置10可以具有构成来接受彼此相对90度放置三个隔膜保持器的主体(而不是图3至3B所示的180度对准的两个隔膜保持器)。三个隔膜保持器的每一个都将容纳如上所述的一个隔膜和一个端盖。另外，两个隔膜阀门可以互相串联放置，使得一个较小的隔膜按阶段致动一个较大的隔膜。

另外，阀门装置10包括由单个自动或手动致动器所致动的其它类型的阀门。这些阀门可以是一个隔膜阀门、活塞阀门、针状阀门、闸控阀门、球阀门、或蝶式阀门。通常，该致动器可以致动两个不同类型的阀门。

图7示出用于控制在两个管道中的流体的一个阀门装置的最佳实施例。阀门装置100包括一个自动致动器25′和一个手动致动器27′，用于控制两个隔膜阀门128A和128B。隔膜阀门128A和128B分别地控制在分别的输入口12A和12B以及输出口14A和14B之间的两个分别的流体管道中的流体的流动。自动致动器25′可以是一个闩锁螺线管(例如美国专利6,293,516中描述的螺线管，该美国专利结合在此作为参考)，或可以是一个非闩锁螺线管(例如美国专利6,305,662中描述的螺线管，该美国专利结合在此作为参考)。

与阀门装置10(图2)类似，自动致动器25′放置在致动器端口130并且连接到螺纹131，同样在图7B中示出。手动致动器27′放置致动器端口130′，并且连接到螺纹128。当断电或其它故障禁止该自动致动器的操作时，该手动致动器27′提供一个通过控制该压力而用于开关该两个隔膜阀门128A和128B的装置。具体地说，如结合图8A、8B和8D描述的那样，手动致动器27′被连接到与致动器口130连通的一个排放端口。

参考图7、7A和7B，阀门装置100包括一个主体102(也在图9A和9B中示出)，两个隔膜保持器140A和140B(在图10和10A中示出)，两个隔膜60A和60B(在图6和6A中示出)，和两个端盖170A和170B(在图11和11A中示出)。上面结合图6和6A详细描述的隔膜60A和60B被放置在隔膜保持器140A和140B上，与结合图4、4A和4B描述的隔膜保持器40A和40B有点儿类似。重要的是，隔膜保持器140A和140B被与主体102协同操作地构成和排列，以便包括四个止回阀。即，两个隔膜止回阀150A和150B，以及两个排水止回阀160A和160B。止回阀防止在两个液体管道之间的流体混合，即防止在不同流体压力条件下的流体从一个流体管道(或阀门)回流到另一流体管道(或阀门)。

参考图7B、8A至9B，阀门装置100具有主体102，构成用于在空腔135A和135B中分别容纳隔膜保持器140A和140B。此外，主体102包括螺纹122A和122B，用于由分别的环180A和180B连接端盖170A和170B。参考图9A，主体102还包括插入管座136A和136B，设计来作图8A示出的插件138A和138B。插件管座136A和136B又连接到在管座182与致动器端口130连通的隔膜控制通道182A和182B。同样参考图9B，主体102还包括连接到通道186、186A和186B的插入管座184A和184B，设计用于分别容纳止回阀160A和160B。

参考图10和10A，隔膜保持器140A被设计用于容纳图6所示的隔膜60A。隔膜保持器140A包括一个具有凹槽42A的导向销41A，用于提供图6A在所示的一个液体通道。隔膜保持器140A还包括一个流体容腔143A、由圆柱内壁146A和圆柱外壁147A形成的一个凹槽145A。液体腔143A包括内壁144A，围绕导向销41A对称排列。而且，圆柱内壁和外壁146A和147A关于导向销41A同心放置。隔膜保持器140A还包括一个控制通道151A、一个隔膜止回阀座152A、和一个排水止回阀座158A。排水止回阀座158A与一个排水通道连通，绕过隔膜60并且连接到端盖170A(图11A)的一个空腔175A。空腔175A又连接到通向输出口14B的一个通道178A。该排水通道提供了一个用于在阀门128A的打开状态中把流体从隔膜腔143A排出的一个装置。

图7B是在装配阀门装置100之前的一个主体102的透视图。空腔135A和135B接受隔膜保持器140A和140B，然后分别使用环180A和180B连接端盖170A和170B。图7A是以所有的这些部件安装的阀门装置100的一个侧视图。图8A是沿着图7A中的直线8A-8A的阀门装置100的截面图。图8B是沿着图7A中的直线8B-8B的阀门装置100的截面图。图8C是沿着图7A中的直线8C-8C的阀门装置100的截面图。

图8A和8B是表示主体102的截面图的图9A和9B的平行截面图。主体102在空腔136A和136B中容纳止回阀插件138A和138B，其设计成与止回阀150A和150B协同操作。每一个止回阀包括具有O型环的一个活塞状的结构，并且包括设计成与对应插件协同操作的一个弹簧。具体地说，止回阀150A包括一个具有O型环154A的活塞153A，用于在由弹簧155A提供的力量下密封通道151A。同样参考图10A，隔膜保持器140A包括止回阀160A，一部分处在空腔158A中而一部分处在空腔184A中(图9A和9B)。止回阀160A包括一个具有O型环164A的活塞163A，在由偏置弹簧165A提供的力量下密封通向空腔175A的通道，该偏置弹簧165A顶压该隔膜保持器140A的主体。类似地，止回阀160B包括一个具有O型环164B的活塞163B，用于密封通向通道178B的排水通道。活塞163B是在由偏置弹簧165B提供的力的作用之下。

隔膜保持器140A包括一个圆形表面149A，用于座落在主体102的表面124A上。当螺纹环180A紧固物在螺纹表面122A上时，O型环133A提供一个在隔膜保持器140A和主体102之间的密封。类似地，当螺纹环180B紧固物在螺纹表面122B上时，O型环133B提供一个在隔膜保持器140B和主体102之间的密封。

再一次参考图8A和8B，输入口12A和12B分别包括端口止回阀110A和110B。端口止回阀110A密封一个输入座109A并且在有大的压差时防止流体从流体管道(即一侧)＂B＂流动到流体管道12A中。端口止回阀110A包括一个活塞112A和一个弹簧114A。类似地，端口止回阀110B密封一个输入座109B并且在有大的压差时防止流体从流体管道＂A＂流动到流体管道12B中。如图8A所示，端口止回阀110B包括一个活塞112B和一个弹簧114B。

具体参考图10和10A，与液体容腔143A连通的阀门座152A和控制器通道151A被用于阀门控制。隔膜保持器140A把隔膜60A(图6)限制在隔膜保持器140A和端盖170A之间的位置。隔膜保持器140B实质上包括与隔膜保持器140A相同的部件。隔膜保持器140B的部件由结合了字母＂B＂相同的数字表示。但是，由于通向空腔175A和175B的排放通道的取向，该隔膜保持器140A和140B的位置不可互换。当隔膜保持器140A和140B与主体102组合在一起时，止回阀150A和150B防止在隔膜阀门128A和隔膜阀门128B之间的水得交叉流动。

当在两个流体管道之间有较大压差时，止回阀160A和160B防止了从一个输出口(例如输出口14B)经过通道186A和186B(图8B和9B)到另一输出口(例如输出口14A)的交叉流动。

由于端盖170A和170B有实质相同的结构，所以通过只参考端盖170A的描述来描述两个端盖。参考图11和11A，端盖170A包括螺纹输入口11A、螺纹输出口13A、输入通道172A、凸起环状口缘173A、空腔175A和同轴延伸的通道174A。凸起环状口缘173A相对于输入通道(即液体管道)172A轴向形成，并被用于密封通道172A。输入口12A和输入通道172A把流体提供到达隔膜膜片60A。端盖170A还包括围绕口缘173A放置的一个金属或塑料板198A。板198A包括与通道174A连通的一组开口199A。同轴延伸通道174A和环状输出容腔176A被设计用于把流体提供到输出端口14A，并且经过输出端口13A排出该流体。

结合图6和6A描述隔膜60A的操作。隔膜160A和端盖170A协作地构成，使得当放置在隔膜保持器140A上时，隔膜60A的第二表面67A能够以环状口缘173A密封输入通道172A(图11A)。因此，流体不从通道172A穿过开口174流到环状容腔76A。隔膜保持器60B实质包括与隔膜保持器60A相同的部件，并且执行实质相同的功能。

参考图7、8A、8B和8C，在该关闭状态中，除了通道68A(图6A)之外，水(或其它流体)从输入管道12A进入到由隔膜表面67A密封的输入通道172A。在该关闭状态中，小的水流量通过通道68A并且填充密封的容腔143A。因此，因为通道68A实现了发生在输入通道172A和液体容腔143A之间的实质上的压力平衡，所以隔膜60A耐得住由该输入水管道12A引起的压力。隔膜60A的造型所具有的第一表面66A大于与该输入水通道172A接触的第二表面67A。因此，设定输入通道172A中的流体压力和流体容腔143A中的流体压力大约相同，则膜片65A提供一个朝着输入通道172A的一个净力，并且以口缘175A密封此通道。即，该力差保持该阀门的关闭。即使存在一个大的力差，该板198A也能限制隔膜60A的伸缩并且避免其被受迫到环状容腔中。

参考图8D，手动致动器27′包括一个致动器插件190，具有一个活塞座192，构成用于密封一个通道195。致动器插件190还包括对于主体102提供一个密封的一个O型环192。

为了打开隔膜阀门128A，与致动器25′或27′相关的减压机构减小在该引导容腔，即流体容腔143A中的压力。例如，一个双稳螺线管激励并且回缩一个密封该通道186的一个柱塞(图8B，9B)。因此，在回缩之后，该柱塞将减轻在容腔143A中的水压，引起直向容腔142的一个净力，并因此把膜片65A(隔膜60A的膜片)向容腔43A移动。即，隔膜60A的第二表面67A不再顶压口缘173A，并因此不再以口缘173A密封输入通道172A。来自输入通道172A的水流通过与输出容腔176A连通的同轴延伸通道设置。

与流体容腔143A中的压力下降的同时，隔膜阀门128B的液体容腔143B中的压力下降，其操作方式实质上与隔膜128A相同。在打开状态中，流体从流体容腔143A流动穿过隔膜保持器通道151A，绕过处在座136A中的止回阀150A，并且穿过通道182A到达图8A和9A所示的端口182。同样参考图8B，在打开状态中，来自通道186的流体穿过通道186A或186B，并且穿过隔膜保持器140A和140B的主体中的通道。

为了关闭隔膜阀门128A和128B，一个螺线管移动该自动致动器27′的柱塞，密封该通道182和186。另外，柱塞192封闭与座182连通的通道195，如图8D所示。水从输入管道12A流动到输入通道172A，并且在通道68A内流动(图6A)到流体容腔143A。在流体容腔143A填充之后，在输入通道172A和流体容腔143A之间的压力被实际上均衡。如上所述，设定输入通道172A中的流体压力和流体容腔143A中的流体压力大约相同，则膜片65A提供一个朝着输入通道172A的一个净力，并且以口缘173A密封此通道。类似地，隔膜60B的膜片67B密封该水的输入，并且防止水从管道12B流到管道14B。

阀门128A和128B的打开和关闭由密封该流体容腔143A和143B或降低在流体容腔143A和143B中的压力的单一自动或手动致动器所控制。关闭或打开该阀门的导引时间还与膜片65A和65B的硬度有关，最好是大约40毫秒到60毫秒。通常，阀门128A和128B被设计为能够在打开或关闭过程中避免水锤效果。

图12和12A示出用于手动致动器27或27′的一个新颖的控制。该手动致动器控制装置机械地、水力地或电地控制该手动致动器的柱塞190的位置(图8D)，以便人工代用图1和1A所示的该水龙头系统的自动操作。

参考图12，自动水龙头系统200包括一个水龙头202、一个洗盂池或洗脸盆204、一个检测器22、一个阀门装置(图1和1A)、和一个控制组件210。控制组件210包括洗盂池排水控制组件和一个手动致动器控制装置220。自动水龙头系统200包括一个基于水控制装置10或100的检测器，与控制电路一起放置在低于该洗盂池的高度。该系统使用一个机械或电子装置组合，使得水流控制能够从自动转换到手动，反之亦然(即装置10或100既能由自动致动器控制又能由手动致动器控制)。

手动致动器控制装置包括一个把手或手柄，处在台面上方靠近出水口的位置。用户能够因此手控该手动致动器，从一个自动控制到一个手动控制的控制转换不需要接触该洗盂池的下方。手动致动器控制装置能被用于现存的已有技术的水龙头，用于浴室或厨房应用，因为其使用一个可用的通道，例如该洗盂池排水控制通道、水管通道等。此新颖特征提供了一个重要优点。

图12示出安装在洗盂池排水控制通道208之内的一个控制组件210的最佳实施例。控制组件210包括一个排水控制组件212，具有连接到一个刚性管216的手柄214，该刚性管216耦合到一个洗盂池排水控制臂218。根据该方案，提高、降低或旋转手柄214，将提高或降低栓塞206。手动致动器控制装置220与排水控制组件212协作设计。

参考图12A，根据一个实施例，手动致动器控制装置包括一个把手组件222、一个柔韧管240和致动器头250。致动器头250被构成，并且设计来配合手动致动器27(图2)或手动致动器27′(图7)。根据一个实施例，致动器头250与结合图8D描述的致动器插件190相同。结点组件222包括一个把手223和耦合到螺丝225和226一个接头224。通过执行转动或平移的运动，把手组件222被用于移动处在柔韧管240中的流体。把手组件222还包括一个用于密封一个空腔230的O型环228，用于把把手223的运动传送到该不可压缩的流体。流体在柔韧管240中上下移动，导致活塞250上下移动，从而打开或控制该手动致动器引导阀门。

根据再一个实施例，手动地致动器控制装置220包括一个结点组件，连接到柔线或柔杆而不是柔韧管240。该软线或杆把转动或平移运动传送至致动器头250。如上所述，该软线或杆来回移动排水控制组件212的该刚性而外部管216。刚性的外部管216连接到传统的排水关闭机构218。柔韧缆索的终端连接到手动致动器的人工代用引导控制器(代替图8D所示的旋转手柄)。当该缆向外延伸时，停止分路作用(即装置100处在自动化模式中)，而当缆端回缩时，装置100处在旁路方式(即水龙头处在手动模式)。

根据再一实施例，该手动致动器应用一个遥控的人工代用自动控制装置而不是使用组件220。其中通过电信号实现控制信号的传送，可到达三个状态条件的使用，例如具有自动模式、计量模式和手动模式(但还能够添加其它的组合/方式)。因此，存在有很多手动人工代用装置的实施例，这些实施例是最佳实施例的一个重要部分。

已经描述了本发明的实施例和实施方案，对于本专业的技术人员来说显见的是，上述内容只是以实例的方式进行说明而不是限制。在上述列出的出版物和专利中描述有适合于上述实施例的其它实施例或元件，所有这些实施例或元件都结合在此作为参考。任何一个元件的功能都能用可选实施例中的各种方法实现。并且，在可选实施例中的几个元件的功能可以通过较少的或单一元件实现。

Claims (27)

1.一种自动水龙头系统，包括一个出水口、连接到一个控制电路的一个目标检测器、一个热水管、一个冷水管、和阀门装置，该阀门装置具有由一个自动致动器致动的两个阀门，用于根据从所说的控制电路接收的信号而控制热水和冷水的流动。

2.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的两个阀门包括第一隔膜操作的阀门和第二隔膜操作的阀门。

3.权利要求2的自动水龙头系统，其中所说的两个隔膜阀门互相串联放置，使得一个较小的隔膜按阶段致动一个较大的隔膜。

4.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的两个阀门的每一个都包括一个活塞，用于打开或关闭所说的阀门。

5.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的阀门装置被设计为在打开或关闭过程中避免水锤效果。

6.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的装置包括一个引导机构，构成用于同时地控制所说的两个阀门的第一阀门和第二阀门，所说的第一阀门调节在所说的热水输入和输出口之间的热水的流动，而所说的第二阀门调节在所说的冷水输入和输出口之间的冷水的流动。

7.权利要求6的自动水龙头系统，其中所说的引导机构包括一个压力释放机构，构成来同时地降低在每一所说的隔膜的压力并从而打开每一个所说的隔膜操作的阀门。

8.权利要求7的自动水龙头系统，其中所说的阀门装置包括一个主体，被构成用于把所说的隔膜操作的阀门相对于所说的压力释放机构对称地放置。

9.权利要求7的自动水龙头系统，其中所说的两个阀门包括第一隔膜操作的阀门和第二隔膜操作的阀门，并且所说的压力释放机构包括一个流体通道，与每一个所说的隔膜操作的阀门的隔膜腔连通，并同时由所说的单一自动致动器所致动的单一密封部件的移动而控制。

10.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的阀门装置还包括一个手动致动器，构成来独立于所说的自动致动器而控制所说的热水和所说的冷水的流动。

11.权利要求10的自动水龙头系统，其中所说的手动致动器包括位于出水口附近的一个把手或手柄。

12.权利要求10的自动水龙头系统，其中所说的手动致动器在没有电能的条件下操作。

13.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的自动致动器包括一个电磁致动器。

14.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的自动致动器包括一个双稳态电磁致动器。

15.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的目标检测器包括一个光纤耦合装置，用于把光信号发送到检测器。

16.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的目标检测器被构成用于检测一个目标的出现。

17.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的控制电路被放置成提供用于自动化模式操作的控制信号。

18.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的控制电路被放置成提供用于计量模式操作的控制信号。

19.权利要求1的自动水龙头系统，其中所说的控制电路被放置成提供用于手动模式操作的控制信号。

20.用于控制在至少两个流体管道中的流体流动的方法，包括步骤：

提供一个主体，用于容纳第一阀和第二阀门，所说的主体包括一个引导机构和一个止回阀；

使用致动器激励所说的主体的所说的引导机构，以便改变两个所说的阀门的状态；

改变两个所说的阀门的状态；和

使用所说的止回阀阻止在所说的第一和第二阀门之间的流体流动。

21.权利要求20的方法，其中手动地控制所说的激励。

22.权利要求20的方法，其中自动地控制所说的激励。

23.权利要求20的方法，其中所说的第一和第二阀门是隔膜操作的阀门，并且所说的引导机构的所说的激励包括：降低在每一个所说的隔膜的压力，并且从而打开每一个所说的隔膜操作的阀门。

24.权利要求20的方法，其中所说的阻止在所说的第一和第二阀门之间的流体的流动包括：在所说的第一和第二阀门之间以一个排放通道提供一个球和一个弹簧。

25.权利要求20的方法，其中所说的第一和第二阀门是隔膜阀门。

26.权利要求20的方法，其中所说的第一和第二阀门是活塞阀门。

27.权利要求20的方法，其中所说的激励包括打开一个减压通道。

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