CN101782156B - 一种用于太阳能热水器的水满自闭排空阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于太阳能热水器的水满自闭排空阀，包括阀体和阀芯，阀体上设进水接口、出水接口、上水接口和控制腔进水接口。所述阀芯由阀杆和胶套构成，所述阀杆为中空体，在中空体中设隔断，阀杆伸出阀体外的一端封闭，作为手柄，阀杆另一端开口，位于阀体的控制腔中，阀杆上设排孔；所述胶套至少设有四个，间隔布置，其内沿固定在阀杆上，外沿固定在阀体内腔壁，阀体与胶套和胶套之间分别构成控制腔、出水腔、上水腔和进水腔。本发明可在太阳能热水器上水至水箱水满时即自动关闭，并使放水管中的残存水排空，可防水垢、防固态颗粒，具有优良的密封性能。

Description

一种用于太阳能热水器的水满自闭排空阀

技术领域

本发明涉及一种阀，具体涉及一种用于太阳能热水器的水满自闭排空阀。

背景技术

作为绿色环保产品的太阳能热水器，其性能的好坏决定着用户的满意度和购买意愿以及市场的普及。一个使用方便，寿命长，性能卓越的控制装置可简化用户的使用程序，甚至可以弥补太阳能热水器本身的缺陷和不足并能提升太阳能的性能和效率。目前亟待解决的主要问题是：上水时的水满控制方式和水管防冻措施。

首先，现有的技术中的阀门控制装置很难解决太阳能热水器在室外环境下，经久爆晒，由高温产生的钙质水垢和由此造成的阀门卡塞，渗漏，密封不实，甚至阀门的损伤，以及寒冷的冬天放水管很容易冻堵的问题。

另外现有技术中的热水器阀门控制装置，功能单一，控水不防冻，或者防冻不控水，开关控制手续多，使用相当不便。

人都说电无所不能，然而采用现有的电磁阀控制，水箱中的水垢颗粒不仅影响电磁阀门的密封和开合，同时也影响作为水满信号探头的电极，造成控制失效。此外，热水器中的高温水会加速电极探头的电化反应，也会造成不稳定失控。而用于放水管保温的电伴热带，既浪费电能，也不安全，日晒雨淋，时间一长极易造成漏电短路或断路甚至起火燃烧。现在市场上出现一种虹吸排空方式，装置虽简单，但使用起来却不容易，其排空操作和放水操作都较麻烦，使用效果欠佳。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于太阳能热水器的水满自闭排空阀。该阀可在太阳能热水器上水至水箱水满时即自动关闭，并使放水管中的殘存水排空，可防水垢、防固态颗粒，具有优良的密封性能。

本发明为实现其目的所采取的技术方案：一种用于太阳能热水器的水满自闭排空阀，包括阀体和阀芯，阀体上设进水接口、出水接口、上水接口和控制腔进水接口，所述阀芯由阀杆和胶套构成，所述阀杆为中空体，在中空体中设隔断，阀杆伸出阀体外的一端封闭，作为手柄，阀杆另一端开口，位于阀体的控制腔中，阀杆上设排孔；所述胶套至少设有四个，间隔布置，其内沿固定在阀杆上，外沿固定在阀体内腔壁，阀体与胶套和胶套之间分别构成控制腔、出水腔、上水腔和进水腔；所述控制腔与控制腔进水接口相连通，所述出水腔与出水接口相连通，所述上水腔与上水接口相连通，所述进水腔与进水接口相连通。所述胶套外沿采用限位环固定在所述阀体内壁。所述阀杆末端部呈凸台状，凸台状的中空直径大于阀杆其余部分的中空直径。所述出水腔中的阀体内壁设挡套环。所述控制腔进水接口与集水管连接，所述集水管套接在溢水管外，且溢水管与集水管之间留有间隙。

本发明的有益效果：

1.自闭和排空无需人值守，一次动作，全部完成，节省了人的宝贵时间。

2.防水垢、防固态颗粒，密封性能优良。

3.灵敏度高且工作稳定。

4.磨损力极小，寿命长。

5.自动化程度高，节水，节能，方便实用。、

6.自闭排空后，其用水状态自动复位，为下一次使用创造条件。

7.简化了太阳能热水器的使用程序，何时上水或放水由用户自己决定。

8.结构较简单，成本和造价低。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例一剖视结构示意图(阀杆位置处于上水状态，下图均同)；

图2为实施例一在太阳能热水器管路系统中的连接示意图；

图3本发明实施例二剖视结构示意图；

图4为实施例二在太阳能热水器管路系统中的连接示意图一；

图5为实施例二在太阳能热水器管路系统中的连接示意图二。

图中，1、手柄，1-1、隔断，2、阀杆，3、阀体，4-1、第一胶套，4-2、第二胶套，4-3、第三胶套，4-4、第四胶套，4-5、第五胶套，5-1、放水排孔，5-2、上水排孔，5-3、进水排孔，5-4、副排孔，6、进水接口、7、出水接口，8-1、控制腔，8-2、出水腔，8-3、上水腔，8-4、进水腔，9-1、上水接口，9-2、冷水接口，10、控制腔进水接口，11、集水管，12、溢水管，13、水箱，14、排空放水阀，15、限压阀，16、止回阀，17、放水阀，18、混水阀，19、浮球阀，20、挡套环。

具体实施方式

实施例一

参见图1、2，本例采用双管自闭单管排空方式，阀体3上设进水接口6、出水接口6、控制腔进水接口10、上水接口9-1和冷水接口9-2。阀芯由阀杆2和第一胶套4-1、第二胶套4-2、第三胶套4-3、第四胶套4-4构成。胶套间隔布置，其内沿固定在阀杆上，外沿固定在阀体内腔壁。胶套外沿可采用限位环固定在所述阀体内腔壁。第一胶套4-1与阀体底部腔体构成控制腔8-1；第一胶套4-1和第二胶套4-2之间构成出水腔8-2；第二胶套4-2和第三胶套4-3之间构成上水腔8-3；第三胶套4-3和第四胶套胶套4-4之间构成进水腔8-4。控制腔8-1与控制腔进水接口10相连通，所述出水腔8-2与出水接口7相连通，所述上水腔8-3与上水接口9-1相连通，所述进水腔8-4分别与进水接口6和冷水接口9-2相连通。阀杆2为中空体，在中空体中设隔断1-1，阀杆2伸出阀体3外的一端封闭作为手柄1，阀杆另一端开口，位于阀体的控制腔8-1中。阀杆2上所设的排孔分为进水排孔5-3、上水排孔5-2和放水排孔5-1。第一胶套4-1和第三胶套4-3的作用是当阀杆左右运动时(胶套沿阀杆滚动)，分别启闭放水排孔5-1和上水排孔5-2。第二胶套4-2和第四胶套4-4的作用是密封。阀杆2末端部呈凸台状，凸台状的中空直径大于阀杆其余部分的中空直径。阀杆末端凸台部分位于控制腔和出水腔中的。增大阀杆此段直径，主要作用是增加阀杆受压面积，增大阀杆控制压力，提高阀杆起始控制自闭灵敏度。

出水腔8-2中的阀体内壁上设挡套环20。控制腔进水接口10与集水管11连接，集水管11套接在溢水管12外，且溢水管与集水管之间留有间隙。上水接口9-1与止回阀16连接，止回阀16经管道与水箱13连接。冷水接口9-2与混水阀18连接。水箱中热水经放水阀17(止回阀输出端的旁通口，作为输出用水接口)与来自混水阀18中的冷水混合后供用户使用。

控制腔8-1通过溢水管12与水箱13溢水口连通。当自闭排空时，溢水管能随着排空时的控制腔一起对外排空放水，自动为下一次上水自闭做准备。安装止回阀的原因主要防止停水时因进水腔压力的消失，水箱中的热水会通过水管和上水腔倒流进入进水腔以及对上水密封胶套的方向冲击。因此，对止回阀的密封性能要求较高。

为使自闭排空阀达到优良的启闭控制性能，溢水管12中的气阻消除是关键。本例中溢水管12的气阻消除方式采用了排气集水法，即从水箱13溢水口开始沿溢水管向下穿入排气集水管11，并由内延伸至排气集水管下端，排气集水管下端口与控制腔连通：或者将排气集水管下端与溢水管下端连通，再接通控制腔。其中的排气集水管的上段端口高度可小于、等于、或高于溢水管上端口高度。

当溢水管下水时，溢水管中的空气向下流动并进入排气集水管中，随着溢水管进水量增加，所形成的水柱高度增加，下水速度逐渐加快，管中的水锤力增大，并将空气完全推压进排气集水管内，再由下而上排出管外。溢水管排气完成后随即排放溢水，此时排气集水管下端进水，水位随之上升，水位增高，下端连通控制腔内的水压增大，直至启动阀杆发生自闭排空，进而实现控制腔和所有连通的集水管、溢水管排空。

自闭和排空的整个工作过程：当控制腔8-1压力增加，位于控制腔中的第一胶套4-1以及阀杆2同时受压(此胶套可采用硬度小而柔软的材料)，由于阀杆阻力，第一胶套4-1受压面首先沿阀杆表面向出水腔8-2方向伸张，因此控制腔阀门(放水排孔5-1)打开所需的阀杆行程加长，直至阀杆运动至终点，第一胶套4-1才打开一小半，开始泄压并回缩，进而加大并完全打开放水排孔5-1。

另外，当阀杆2受压向进水腔8-4方向运动，运动行程将近一半时，第三胶套4-3闭合放水排孔5-2，使进水腔8-4关闭，进水腔8-4压力迅速增加，此时由于第四胶套4-4受压间隙面大于第三胶套4-3受压间隙面，故第四胶套间隙面上的压力大于第三胶套间隙面上的压力即F4＞F3。这使运动中的阀杆无形中又增加了一个牵引力，与控制腔压力叠加，使得阀杆加速运动至终点，随即放水排孔5-1自动打开泄压放水，此时受压的第一胶套4-1回缩，进一步打开放水排孔5-1实现全排空放水。

另外，在给水箱13上水时，上水腔8-3由于水位高度增加，上水腔8-3内压强增大，因为第二胶套4-2的间隙等于第四胶套4-4的间隙，又因上水腔8-3与进水腔8-4压力几乎相等故阀杆2受力平衡而稳定，所以工作时能够避免上水时由于水位高度所产生的水压影响。

实施例二

参见图3、4，与实施例一不同之处在于：在上水腔8-3内增加了一只胶套，即第五胶套4-5，阀杆上增加副排孔5-4，其作用为上水时第五胶套4-5将副排孔5-4关闭，上水自闭时第五胶套4-5将副排孔5-4打开，第五胶套4-5的设置是专为北方寒冷地区使用的(对于南方湿热地区，此胶套可省去，水满自闭时只排空控制腔和溢水管中的水)，当水满自闭时，此胶套与水箱上的排空放水阀配合打开，能排空上水管中的水。

另外还去除了止回阀。上水腔8-3通过单根水管与太阳能水箱所固接排空放水阀14输入口相连通。水满自闭过程与上述实施例一自闭阀相似，不同之处在于阀门在上水自闭后，从排空放水阀14水箱导入管开始自上而下，包括半个排空阀阀体内以及下面的水管内所有的存水全部由上水腔通过阀杆副排孔5-4内流进控制腔8-1，并与溢水管中的余水一起通过控制腔经过放水排孔5-1流入出水腔8-2排放出阀体外。

本实施例能够满足我国北方严寒地区太阳能热水器用户的需要，不仅具有水满自闭功能，同时具有很强的排空防冻功能，具有使用方便，安全可靠等特点。

实施例三

参见图5，阀的结构与实施例二相同，但此阀在太阳能热水器管路系统中设置有些不同。省去来了溢水管，在控制腔接口与上水腔接口连接和旁通了一只水箱水位限压阀，另外在水箱上部还需要安置接通一只浮球阀19，其作用是能够通气截水，当上水和水箱满水时，水箱内部迅速增压，同时水压通过水管以极快的速度反馈至上水腔输出端，进而导致水位限压阀输入端突然升压，快速推动限压阀杆压缩限压弹簧，打开限压放水排孔，进入控制腔致使控制腔迅速增压并快速推动阀杆，实现快速自闭和排空。单管自闭排空阀对水位限压阀的密封性能要求高，不允许慢漏，由于太阳能水箱上水时间较长特别上水压力较低时，上水时间则更长。所以慢渗漏会造成水箱未上满水，自闭排空阀便提前自闭。本发明选择了一种密封性能优良，且防磨损，寿命长的限压阀作为水位限压阀。

Claims (5)

1.一种用于太阳能热水器的水满自闭排空阀，包括阀体和阀芯，阀体上设进水接口、出水接口、上水接口和控制腔进水接口，其特征在于所述阀芯由阀杆和胶套构成，所述阀杆为中空体，在中空体中设隔断，阀杆伸出阀体外的一端封闭，用来作为手柄，阀杆另一端开口并且位于阀体的控制腔中，阀杆上设排孔；所述胶套至少设有四个并且间隔布置，其内沿固定在阀杆上，外沿固定在阀体内腔壁，第一胶套与阀体底部腔体构成控制腔；第一胶套和第二胶套之间构成出水腔；第二胶套和第三胶套之间构成上水腔；第三胶套和第四胶套之间构成进水腔；所述控制腔与控制腔进水接口相连通，所述出水腔与出水接口相连通，所述上水腔与上水接口相连通，所述进水腔与进水接口相连通。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能热水器的水满自闭排空阀，其特征在于所述胶套外沿采用限位环固定在所述阀体内腔壁。

3.根据权利要求1所述的用于太阳能热水器的水满自闭排空阀，其特征在于所述阀杆另一端呈凸台状，凸台状的中空直径大于阀杆其余部分的中空直径。

4.根据权利要求1所述的用于太阳能热水器的水满自闭排空阀，其特征在于所述出水腔中的阀体内腔壁设挡套环。

5.根据权利要求1所述的用于太阳能热水器的水满自闭排空阀，其特征在于所述控制腔进水接口与集水管连接，所述集水管套接在溢水管外，且溢水管与集水管之间留有间隙。 

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