CN102537423A - 一种使用形状记忆合金弹簧的防逆流恒温阀芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用形状记忆合金弹簧的防逆流恒温阀芯，所述使用形状记忆合金弹簧(以下简称SMA)的防逆流恒温阀芯包括将热水进口设置在冷水进口和出水口之间的阀体以及设置在阀体内腔的可操作配合的调温组件、SMA以及左调节滑套、右调节滑套和偏置弹簧，SMA位于热水进口和出水口之间的混合水通道内，左、右调节滑套互相抵接配合，偏置弹簧和SMA将左、右调节滑套夹持中间至平衡，冷、热水进口的相邻近边缘即位于左、右调节滑套的这两个相向端面之间，左右各形成一个进水阀门，左、右调节滑套提供冷、热水进口至混合水出口的通道。上述技术方案，当冷水压力大于热水压力时，冷水向外喷流的过程中对热水进口的阻力小，因而较好的解决了恒温阀芯使用在冷水压力高于热水压力的太阳能热水器或电热水器中产生逆流的问题。

Description

一种使用形状记忆合金弹簧的防逆流恒温阀芯

技术领域 本发明涉及一种使用形状记忆合金弹簧的防逆流的恒温阀芯。该恒温阀芯适用于冷热水的混合恒温，尤其适用于冷水供水压力高于热水供水压力的情况，例如在太阳能热水器系统中作为冷热水混合阀门使用。

背景技术 现有技术中的冷热水混合恒温阀芯大多使用腊质感温包作为热敏元件，由于该阀芯的进水及出水方向一般是热水进口在中间，冷水进口和出水口分在两边，但由于其使用的感温包结构的限制使之冷水流到热水进水位置时对热水有较大的干扰和冲击，尤其当冷水压力较高于热水压力时则会引起串水逆流，包括一种流量开关设在冷热进水口处的恒温阀芯，虽然关闭时不会串水，但在开启时，同样由于冷水压力高而引起串水，现在大部分恒温阀芯在冷热水进口处各加装一只止回阀(即防止高压力水串进低压力水管路)，但是当开启阀门时，虽然不至引起串水，但会引起不出水或只出冷水而无法使用。

现有国内外市场上另外一种恒温阀芯使用了形状记忆合金弹簧(以下简称SMA，其长度随温度变化有较大幅度的伸缩)作为热敏元件，来达到冷热水混合出水的恒温目的，虽然由于其性能好，寿命长，正逐渐推广起来，但由于该元件的性能和形状结构与上述腊介质感温包有较大差异，因而这种产品其冷热水进水方向也与腊质感温包不同，即其冷水进口设在中间，热水进口和出水口分在两边，它适用于冷热水均压或热水压力大于冷水压力的情况下，而对于一般冷水压力大于热水压力的非承压式的太阳能热水器不太适用，更易引起逆流串水，其结构示意图如图1所示。

发明的内容 本发明是针对使用SMA的恒温阀芯现有技术中所存在的问题所作的进一步改进。如上所述，现有技术中的恒温阀芯尚存在某些缺陷，无法满足人们的某些条件下的正常需要。为了使恒温阀芯不仅能够在冷热水压力相当时使用，而且在冷水压力大于热水压力的情况下也能正常调温而不发生逆流串水现象，本发明对使用SMA的恒温阀芯作了技术上的改进。

本发明的技术方案是：

使用SMA的恒温阀芯，包括设置有冷水进口、热水进口和出水口的阀体以及设置在阀体内腔的可操作配合的调温组件、SMA以及冷热水进水控制组件，其特征在于：其阀体周壁上的热水进口是设置在冷水进口和出水口之间，SMA位于热水进口和出水口之间的混合水通道内，冷热水进水控制组件除了SMA之外还包括左调节滑套、右调节滑套和偏置弹簧，左、右调节滑套位于阀体内腔，与之滑动配合，左、右调节滑套互相抵接配合，SMA和偏置弹簧将左、右调温滑套夹持中间，两端分别与阀体底面和调温组件中的调温螺杆抵接至平衡，左调节滑套的右端面与阀体上热水进口右侧边靠近，右调节滑套上与左调节滑套相向的一个端面与阀体上冷水进口左侧边靠近，冷、热水进口的相邻近边缘位于左、右调节滑套的这两个相向端面之间，左右各形成一个进水阀门，左、右调节滑套提供冷、热水进口至混合水出口的通道。

本方案中，由于偏置弹簧和SMA将左、右调节滑套夹持其间，弹力相向而至平衡，进而在冷热水进口处各形成一个进水阀门，通过操作调温组件来压紧或松弛偏置弹簧，即可设置所需要的出水温度，当进水温度或压力变化时，由热敏元件SMA配合偏置弹簧驱动左、右调节滑套左右轴向移动，进而调整这两个进水阀门的冷热水进水比例，达到出水恒温的目的。

本发明的另一技术方案是：

使用SMA的恒温阀芯，包括设置有冷水进口、热水进口和出水口的阀体以及设置在阀体内腔的可操作配合的调温组件、SMA以及冷热水进水控制组件，其特征在于：其阀体周壁上的热水进口是设置在冷水进口和出水口之间，SMA位于热水进口和出水口之间的混合水通道内，冷热水进水控制组件包括调节滑套、滑筒、偏置弹簧，调节滑套位于阀体内腔冷热水进口之间，滑动配合，其两个端面分别与冷、热水进口的两个相向的边缘靠近，各形成一个进水阀门，滑筒则穿进调节滑套内孔，与其内孔右侧面抵接配合，滑筒左部伸进阀体内腔，滑动配合，其周壁与热水进口对应处径向设有多个进水孔，筒底有出水孔，SMA一端与滑筒底面抵接，另一端与顶管抵接，顶管与调温螺杆抵接，顶管周壁径向也设有多个与冷、热水进口分别对应的通水孔，偏置弹簧一端与调节滑套抵接，另一端则与阀体抵接，SMA通过滑筒与偏置弹簧将调节滑套夹持中间至平衡。

本方案通过操作调温组件来适度改变SMA和偏置弹簧达至平衡时的预设载荷，以设置所需温度，当进水温度或压力变化时，通过SMA快速伸缩反应与偏置弹簧协同作用，驱动调节滑套的左右轴向移动，调节冷热进水比例，以达到出水恒温的目的。

由于本发明的上述技术方案以及SMA的圆形中空形状，当冷水压力大于热水压力时，冷水向外喷流的过程中对热水进口的阻力小，而且还有形成对热水产生负压的空间环境条件，因而较好的解决了恒温阀芯使用在冷水压力高于热水压力的太阳能热水器或电热水器中产生逆流的问题。

附图说明

图1已有技术中使用SMA的恒温阀芯结构示意图，

图2本发明使用SMA的恒温阀芯第一实施例的结构示意图

图3本发明使用SMA的恒温阀芯第二实施例的结构示意图

图4本发明使用SMA的恒温阀芯第三实施例的结构示意图

图5本发明使用SMA的恒温阀芯第四实施例中替代使用的带盘顶杆立体示意图

图6本发明使用SMA的恒温阀芯第五实施例的结构示意图

图7本发明使用SMA的恒温阀芯第六实施例的结构示意图

图8本发明使用SMA的恒温阀芯第七实施例的结构示意图

1.SMA 2.偏置弹簧 3.左调节滑套 4.右调节滑套 5.调温螺杆6.调温阀头 7.左阀体 8.右阀体 9.底座 10.O型圈11.O型圈 12.O型圈 13.挡圈 14.调节滑套 15.滑筒16.顶管 17.带盘顶杆 18.芯轴 19.托架 20.固定螺母21.调节滑筒 22.长滑筒 23.长滑筒盖 24.顶管撑爪 25带盘短轴26.射流杆

具体实施方式 以下结合附图对本发明的六个具体实施例作详细说明。

已有技术中使用SMA的恒温阀芯，如图1所示，该阀芯中冷水进口41在热水进口31和出水口91之间，SMA和偏置弹簧将调节滑套以及滑筒夹持中间，两端分别与阀体底面和调温组件中的调温螺杆抵接至平衡，使用时，热水流向出口时要先经过冷水进口，所遇阻力较大，若冷水压力较高于热水压力时，冷水会将热水顶回，造成逆流，冷水则串进热水箱，即便在两个进水口加装止回阀，则虽可避免逆流，但会引起不出水或只出冷水，阀门不能使用，实践证明确实如此。

本发明中的第一实施例，如图2所示，使用SMA1作为热敏元件的恒温阀芯，包括设置有冷水进口41、热水进口31和出水口91的阀体以及设置在阀体内腔的可操作配合的调温组件、SMA1及冷热水进水控制组件，其阀体周壁上的热水进口31是设置在冷水进口41和出水口91之间，SMA1位于热水进口31和出水口91之间的混合水通道内，阀体包括右阀体8、左阀体7和底座9，其内部形成上述部件的收容腔，所述调温组件包括调温阀头6、调温螺杆5、O型圈12和挡圈13，调温阀头6伸出右阀体8，调温阀头6和调温螺杆5以螺纹连接配合，旋转调温阀头6使调温螺杆5在防扭转的情况下左右轴向移动，以设定出水温度。

所述冷热水进水控制组件包括左调节滑套3、右调节滑套4、偏置弹簧2、密封圈10和密封圈11，左、右调节滑套3、4位于阀体内腔，与之滑动配合，其外圆周嵌有密封圈10和11，左、右调节滑套3、4互相抵接配合，SMA1和偏置弹簧2将左、右调温滑套3、4夹持中间，两端分别与阀体底面的底座9和调温组件中的调温螺杆5抵接至平衡，左调节滑套3的右端面与阀体上热水进口31右侧边靠近，右调节滑套4与左调节滑套3相向的一个端面与阀体上冷水进口41左侧边靠近，左、右调节滑套3、4的这两个相向端面将冷、热水进口41、31的相邻近边缘夹于之间，左右各形成一个进水阀门，而右调节滑套4周壁上径向设置的多个进水孔，分别与热水进口31和冷水进口41对应。

由于偏置弹簧2和SMA1将左、右调节滑套3、4夹持其间，弹力相向而至平衡，通过操作调温组件来压紧或松弛偏置弹簧2，以设置所需要的出水温度，当进水温度或压力变化时，由热敏元件SMA1配合偏置弹簧2驱动左、右调节滑套3、4左右轴向移动，进而调整两个进水阀门开闭大小，即调节冷热水进水比例，达到出水恒温的目的。

本发明中的第二实施例，如图3所示，使用SMA1的恒温阀芯，包括设置有冷水进口41、热水进口31和出水口91的阀体以及设置在阀体内腔的可操作配合的调温组件、SMA1及冷热水进水控制组件，其阀体周壁上的热水进口31是设置在冷水进口41和出水口91之间，SMA1位于热水进口31和出水口91之间的混合水通道内，阀体包括右阀体8和左阀体7，其内部形成上述部件的收容腔，所述调温组件包括右阀体8、调温螺杆5和O型圈12，调温螺杆5伸出右阀体8，右阀体8和调温螺杆5以螺纹连接配合，旋转调温螺杆5可使其左右轴向移动，以在一定范围内作温度调整之用。

所述冷热水进水控制组件包括调节滑套14、滑筒15、偏置弹簧2、顶管16、O型圈10和O型圈11，调节滑套14设置于阀体内腔的冷、热水进口41、31之间，滑动配合，其两个端面分别与冷、热水进口41、31的两个相向的边缘靠近，各形成一个进水阀门，外周壁嵌有O型圈10和O型圈11，滑筒15穿过调节滑套14内孔，并与调节滑套14内孔右侧面抵接配合，滑筒15左部伸进阀体内腔，与之滑动配合，其周壁与热水进口31对应处径向设有多个进水孔，筒底有出水孔，滑筒15内放置SMA1，滑筒15的深度足以使SMA1在从低温到高温的长度变化时却始终处在混合水的通道内，SMA1一端与滑筒15底面抵接，另一端与顶管16抵接，顶管16与调温螺杆5抵接，顶管16周壁径向也设有多个与冷、热水进口41、31分别对应的通水孔，偏置弹簧2一端与调节滑套14抵接，另一端则与阀体抵接，SMA1通过滑筒15与偏置弹簧2将调节滑套夹持至平衡。

当出水温度或压力变化时，SMA1感知而引起伸缩变化，则与偏置弹簧2协同动作，驱动滑筒14和调节滑套15同时左右轴向移动，调节冷热水进水比例，从而保持出水温度恒定。

本发明中的第三实施例，即将图2中的顶管16替换成如图4中所示的带盘顶杆17，其两端分别与SMA1和调温螺杆5抵接，此带盘顶杆17的盘上有多个孔，使水流向混合通道。

本发明中下述的第五实施例使用顶管16的位置处也可用带盘顶杆17代替。

本发明中的第四实施例，如图5所示，所述调温组件包括调温阀头6、调温螺杆5、O型圈12和挡圈13，所述冷热水进水控制组件除了包括调节滑套14、滑筒15和偏置弹簧2之外，还包括芯轴18、托架19和固定螺母20，SMA1的一端与滑筒15底面抵接，另一端通过顶管16与阀体抵接，偏置弹簧2的一端与调节滑套14抵接，另一端与托架19的和阀体之间的滑动配合部抵接，托架19则通过与之固定连接一起的穿过SMA1和顶管16的芯轴18与调温螺栓5连接固定，SMA1通过滑筒15与偏置弹簧2将调节滑套14夹持平衡，托架19上有通水孔，将混合水通道与阀体出水口连通。

本例中，调节滑套14和滑筒15可做成一体，如下述的第四实施例中(如图6所示)以调节滑筒21替代之，这样调节滑筒21直接与阀体滑动配合，托架19可以简化为一盘状，另外，调节滑套14和滑筒15可做成以螺纹连接一体，也可达此简化的目的。

本发明中的第五实施例，如图6所示，所述调温组件改在混合水出水端，其阀体侧壁设置出水口，冷水进口附近的阀体底面是封闭的，所述冷热水进水控制组件中的调节滑筒21是将调节滑套和滑筒做成一体，SMA1一端与调节滑筒21底面抵接，另一端则通过顶管16与阀体底面抵接，偏置弹簧2一端与调节滑筒21抵接，另一端则与调温螺杆5抵接，SMA1与偏置弹簧2将调节滑筒21夹持平衡。

本发明中的第六实施例，如图7所示，所述冷热水进水控制组件包括调节滑套14、长滑筒22、长滑筒盖23、顶管16、顶管撑爪24和带盘短轴25，调节滑套14与长滑筒22以螺纹连接固定，长滑筒22右端有长滑筒盖与之固定，将SMA1、顶管16、带盘短轴25和偏置弹簧2自左至右封闭其中，SMA1一端与长滑筒22底面抵接，另一端与顶管16抵接，而顶管16又通过设置在顶管16右端部的且垂直于其轴心线的均布的几个顶管撑爪24与阀体抵接，顶管撑爪24通过长滑筒22右端部周壁纵向对应均布的长槽口伸出并插入阀体上对应的槽口之中定位，顶管16和长滑筒22在其周壁径向都设有对应于阀体上冷、热进水口41、31的通水孔，可防扭转的带盘短轴25伸出长滑筒盖23，滑动配合，且与调温螺杆5固定之，随调温螺杆5而左右轴向移动，偏置弹簧2一端与带盘短轴25的盘抵接，另一端与长滑筒盖23抵接，SMA1和偏置弹簧2的弹力反向作用于长滑筒两端连同调节滑套达至平衡。

长滑筒盖23也可置于长滑筒22的另一端，但此时顶管撑爪24必须逐个从长滑筒22右端槽口插入并与顶管16固定之

本实施中，由于SMA1与偏置弹簧2是同封于长滑筒22内，作用力方向相反而至平衡，当调整调温阀头6，调温螺栓5与带盘短轴25同时移动，通过偏置弹簧2及长滑筒22将力传递给SMA1，在SMA1和偏置弹簧2的协同作用下，使与长滑筒22固定一起的调节滑套14处于一定位置而预设温度；当温度或压力变化时，热敏元件SMA1的弹力变化与偏置弹簧2的协同作用引起长滑筒22及至调节滑套14发生位移而保持温度恒定。

本发明中的第七实施例，如图8所示，在上述第二实施例中，所述冷热水进水控制组件的冷热水进水通道中设置一射流杆26，其右端固定于调温螺杆5或顶筒16上，左端伸入冷水进水口左侧的热水口附近。这样，当冷水向外喷流时，可在热水进口附近形成一负压区，更好的避免逆流串水。

本发明的使用SMA的防逆流恒温阀芯可以用于各种冷热水混合系统，除了可用于承压式热水器外，更适合于冷水进水压力大于热水进水压力的系统，例如太阳能热水器及敞开式电热水器等。

Claims (12)

1.使用SMA的恒温阀芯，包括设置有冷水进口、热水进口和出水口的阀体以及设置在阀体内腔的可操作配合的调温组件、SMA以及冷热水进水控制组件，其特征在于：其阀体周壁上的热水进口是设置在冷水进口和出水口之间，SMA位于热水进口和出水口之间的混合水通道内，冷热水进水控制组件除了SMA之外还包括左调节滑套、右调节滑套和偏置弹簧，左、右调节滑套位于阀体内腔，与之滑动配合，左、右调节滑套互相抵接配合，SMA和偏置弹簧将左、右调温滑套夹持中间，两端分别与阀体底面和调温组件中的调温螺杆抵接至平衡，左调节滑套的右端面与阀体上热水进口右侧边靠近，右调节滑套上与左调节滑套相向的一个端面与阀体上冷水进口左侧边靠近，冷、热水进口的相邻近边缘位于左、右调节滑套的这两个相向端面之间，左右各形成一个进水阀门，左、右调节滑套提供冷、热水进口至混合水出口的通道。

2.如权利要求1所述的使用SMA的恒温阀芯，其特征在于：左、右调节滑套其抵接端面在外周，其周壁上径向设置多个进水孔，分别与热水进口和冷水进口对应。

3.如权利要求1所述的使用SMA的恒温阀芯，其特征在于：所述调温组件包括调温阀头、调温螺杆、密封圈及挡圈，调温阀头由阀体端头伸出，调温螺杆与调温阀头以螺纹配合，且受调温阀头驱动左右轴向移动。

4.如权利要求1所述的使用SMA的恒温阀芯，其特征在于：所述阀体包括左阀体、右阀体和底座，所述出水口设置在底座上。

5.使用SMA的恒温阀芯，包括设置有冷水进口、热水进口和出水口的阀体以及设置在阀体内腔的可操作配合的调温组件、SMA以及冷热水进水控制组件，其特征在于：其阀体周壁上的热水进口是设置在冷水进口和出水口之间，SMA位于热水进口和出水口之间的混合水通道内，冷热水进水控制组件包括调节滑套、滑筒、偏置弹簧，调节滑套位于阀体内腔冷热水进口之间，滑动配合，其两个端面分别与冷、热水进口的两个相向的边缘靠近，各形成一个进水阀门，滑筒则穿进调节滑套内孔，与其内孔右侧面抵接配合，滑筒左部伸进阀体内腔，与之滑动配合，其周壁与热水进口对应处径向设有多个进水孔，筒底有出水孔，SMA一端与滑筒底面抵接，另一端与顶管抵接，顶管与调温螺杆抵接，顶管周壁径向也设有多个与冷、热水进口分别对应的通水孔，偏置弹簧一端与调节滑套抵接，另一端则与阀体抵接，SMA通过滑筒与偏置弹簧将调节滑套夹持中间至平衡。

6.如权利要求5所述的使用SMA的恒温阀芯，其特征在于所述调温组件包括调温螺杆、右阀体和密封圈，调温螺杆伸出右阀体端头，调温螺杆和右阀体以螺纹配合。

7.如权利要求5所述的使用SMA的恒温阀芯，其特征在于所述阀体包括左阀体和右阀体。

8.如权利要求5所述的使用SMA的恒温阀芯，其特征在于将其中的顶管替换成其盘状部位有多个通水孔的带盘顶杆。

9.如权利要求5和权利要求3所述的使用SMA的恒温阀芯，所述冷热水进水控制组件除了包括调节滑套、滑筒和偏置弹簧，其特征在于：还包括芯轴、托架和固定螺母，SMA的一端与滑筒底面抵接，另一端通过顶管与阀体抵接，偏置弹簧的一端与调节滑套抵接，另一端与托架的和阀体之间的滑动配合部抵接，托架则通过与之固定连接一起的穿过SMA和顶管的芯轴与调温螺杆连接固定，SMA通过滑筒与偏置弹簧将调节滑套夹持至平衡，托架上有通水孔，将混合水通道与阀体出水口连通。

10.如权利要求5和权利要求3所述使用SMA的恒温阀芯，其特征在于：所述调温组件设置在混合水出水口端，出水口设置在阀体侧壁处，冷水进口附近的阀体底面是封闭的，所述冷热水进水控制组件中的调节滑筒是将调节滑套和滑筒做成一体，SMA一端与调节滑筒底面抵接，另一端则通过顶管与阀体底面抵接，偏置弹簧一端与调节滑筒抵接，另一端则与调温螺杆抵接。

11.如权利要求5和权利要求3所述使用SMA的恒温阀芯，其特征在于：所述冷热水进水控制组件包括调节滑套、长滑筒、长滑筒盖、顶管、顶管撑爪和带盘短轴，调节滑套与长滑筒以螺纹连接固定，长滑筒右端有长滑筒盖与之固定，将SMA、顶管、短芯轴和偏置弹簧自左至右封闭其中，SMA一端与长滑筒底面抵接，另一端与顶管抵接，而顶管又通过设置在顶管右端部的且垂直于其轴心线的均布的几个顶管撑爪与阀体抵接，顶管撑爪通过长滑筒右端部周壁纵向对应均布的长槽口伸出并插入阀体上对应的槽口之中定位，顶管和长滑筒在其周壁径向都设有分别对应于阀体上冷、热进水口的通水孔，防扭转的带盘短轴伸出长滑筒盖，滑动配合，且与调温螺杆固定之，随调温螺杆而左右轴向移动，偏置弹簧一端与带盘短轴的盘抵接，另一端与长滑筒盖抵接，SMA和偏置弹簧的弹力反向作用于长滑筒两端连同调节滑套达至平衡。

12.如权利要求1和权利要求5所述，其特征在于：所述冷热水进水控制组件的冷热水进水通道中设置一射流杆，其右端固定于调温螺杆或顶筒上，左端伸入冷水进水口左侧的热水口附近。

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