CN103883747A

CN103883747A - 家用净水器专用减压阀

Info

Publication number: CN103883747A
Application number: CN201410153831.2A
Authority: CN
Inventors: 金祖贻
Original assignee: 金祖贻
Current assignee: Foshan Jin gate water purification equipment Co.,Ltd.
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: CN103883747B

Abstract

本发明公开一种家用净水器专用减压阀，包括前盖、阀芯轴、压缩加载弹簧、活塞组件、后盖及密封圈,在阀芯轴的背面、活塞的背面分别设有半径为R的凸形球面，凸形球面在压缩加载弹簧的双向作用力推动下，分别与前、后盖上的半径为R的凹形球面底座相吻合，形成球面配合自动定心结构；在专用减压阀装配时，球面配合自动定心结构使阀芯轴、活塞受到球面约束,减少自由度,提高同心度实现自动定心；在专用减压阀工作时，当活塞与阀芯轴之间的滑动配合存在同轴度误差时,就产生偏心滑动阻力,产生旋转力矩，推动阀心轴绕所述凸形球面球心互动找正。从而改善了两者的同轴度,减少了移动副的运行阻力，提高了灵敏度和减压阀输出特性的稳定性。

Description

家用净水器专用减压阀

技术领域

本发明涉及减压阀技术领域，特别涉及家用净水器、水家电、高层建筑饮用水的家用安全给水装置上使用的专用减压阀。

背景技术

传统型减压阀,自从18世纪问世以来,随着时间的推移和科技的进步，现今已向专用型减压阀迅速发展。例如:蒸汽减压阀,液化器减压阀,氧气、氮气、氨气、氯气、氩气、丙稀、乙炔等专用型减压阀的品类多达数十种。开发这些专用减压的目的，旨在使其性能更加符合专用场所及介质的特殊要求。家用净水器配用减压阀可用防护净水器受到高水压冲击得危险，家用净水器专用减压阀的技术性能,顾名思义应概括成以下4点专用要求:

1 ）．流量、压力特性:要符合净水器及水家电的安全给水的要求。

）．水压广泛适应性:当用户水压≤0.1MPa时 ,减压阀出水不减压的要求。

）．结构可靠性、稳定性、耐用性要求:三年无需保养的。

）．使用中免予调整:适应广袤的城乡普通老百姓方便使用的要求。

我国家用净水器及其配用的减压阀，自从上世纪90年代初，由几家台商引进到大陆设厂生产推广以来，至2013年全国的净水器行业生产厂商已达3000多家，净水器年产销量3500万台。然而，减压阀在净水器上的配用量却不足1/10，其原因并非净水器抗爆性已达到美国《NSF》标准可以不配减压阀的水平, 而是现有减压阀还不可靠、适应性差。出于无奈,大多数净水器厂家干脆不用减压阀, 于是大量的不具备减压阀安保功能的净水器,进入了千家万户。当遇到给水压力波动或发生“水锤”时,净水器其过滤器、泵罐、水管、管接件等涉水部件系统泄漏、爆管等危机事件屡有发生…。近年来,随着家用净水器品质的提高同时,减压阀结构性能也有改进,已有大的净水器制造商率先倡导:在净水器上100%配用减压阀。净水器的安保功能提高、泄漏、爆管等危机事件的发生慨率减少，成效显著。但目前市场上配套净水器用的减压阀大都是塑料制造的减压阀，其结构形式有：阀芯轴与活塞组成的减压阀、比例减压阀等类似的家用塑料制造的减压阀,在可靠性、适应性等方面还存在以下问题和不足:

1)由阀芯轴与活塞组成的直接作用式塑料减压阀，其主要构件的精度低, 直接作用式减压阀其构件精度与减压阀的输出特性呈正相关。所述的主要构件的精度, 它包括平行度、垂直度、同心度、圆柱度、位置度等形位精度。受精度影响:直接关系到活塞上的弹性橡胶密封圈与后盖内壁产生摩擦阻力，受精度影响：活塞与后盖之间的间隙容易使活塞产生侧倾（约1.8度，如图7所示），活塞大端平面结构与后盖底座平面为平面接触，而平面接触不具配良好定心功能。活塞大端平面结构与后盖底座平面形成随机定位可能产生位置度失准、直接关系到由密封件元素所构成的移动副工作阻力、间接影响减压阀内部闭环自动调节系统的灵敏度。灵敏度直接关系到减压阀的输出性能。因此,直接作用式减压阀的压力、流量输出特性及其稳定性能, 与相对运动构件的精度呈正相关。不言而谕减压阀用材选用黄铜或全不锈钢材料制造，外部压铸不加工，内部釆用经济加工精度就可以达到较高精度的减压阀,不仅性能好, 输出稳定, 并且使用可靠。而塑料构件减压阀其构件采用注塑一次性加工，其拔模锥度、制件收缩、合模线的注塑缺陷严重影响制件精度，因此塑料构件减压阀性能差。所以德国, 意大利等进口的减压阀坚持釆用金属材料生产制造的原因就在于此，但却存在成本高的问题。

2). 家用塑料减压阀,其活塞组件存在胶塞松动脱离的问题：其原因是:弹性平面胶塞与胶塞座孔之间, 仅依靠胶塞直径D的弹性过盈量，去挤紧座孔、形成静配合定位。在使用过程中, 胶塞会老化、弹性会衰变。动态工作时: 阀后出水从胶塞座孔d( 见图6)进入胶塞座孔内壁41,对胶塞构成轴向挤出力Fz。（Fz=P₂D²p/4）。注：P₂是阀后反向水压,使胶塞脱离座孔。静态工作时:高压进水从阀芯轴出水口与胶塞平面接触的有效面积上形成密封力Fm, Fm使胶塞向座孔挤紧。胶塞在Fz与Fm交变应力作用下, 加速老化衰变, 松动脱离的情况自然发生, 导致减压阀失效。

3). 家用塑料减压阀,在用户水压≤0.1MPa情况下,不具备有阀后出水不减压的性能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有技术之不足，提供一种阀芯轴与活塞两者同轴度能自动找正的家用净水器专用减压阀，从而提高现有塑料减压阀输出特性的稳定性。

本发明的技术方案是：家用净水器专用减压阀，包括前盖、阀芯轴、压缩加载弹簧、活塞组件、后盖及密封圈,在阀芯轴的背面、活塞的背面分别设有半径为R的凸形球面，凸形球面在压缩加载弹簧的双向作用力推动下，分别与前、后盖上的半径为R的凹形球面底座相吻合，形成球面配合自动定心结构；在专用减压阀装配时，球面配合自动定心结构使阀芯轴、活塞受到球面约束,减少自由度, 提高同心度实现自动定心；在专用减压阀工作时，当活塞与阀芯轴之间的滑动配合存在同轴度误差时,就产生偏心滑动阻力,产生旋转力矩，推动阀心轴绕所述凸形球面球心互动找正。

所述阀芯轴和活塞的凸形球面在同一轴线上，所述前盖、后盖的凹形球面底座的球心在同一轴线上。

一种家用净水器专用减压阀，由前盖、后盖构成减压阀的阀体，阀芯轴、活塞设置在阀体内，所述活塞包括内腔、胶塞部，在活塞外壁与后盖内壁间设置有第一密封移动副，在阀芯轴与活塞的内腔间设置有第二密封移动副，所述胶塞部上安装有胶塞；所述阀芯轴上设置有球面状的台肩，所述前盖的内壁设置有与所述台肩相适配的球面状的凹形壁面；所述活塞的底端为球面状的，所述后盖的内壁设置有与所述活塞底端相适配的球面状的凹形壁面；所述阀芯轴台肩的球心与活塞的底端球面的球心同轴线。

所述活塞上设置有弹簧支撑座，在所述弹簧支撑座与阀芯轴间设置有压缩加载弹簧。

所述胶塞包括基部、阀门部、以及在基部与阀门部之间的流水通道，所述胶塞的一端平齐，在另一端，阀门部突出于基部。

所述胶塞是螺纹胶塞，所述胶塞与活塞螺纹连接。

所述活塞的胶塞部设有安装凹台，所述胶塞的基部抵靠在所述安装凹台上。

本发明具有以下有益效果：

1).本发明“球面配合自动定心结构”的家用净水器专用减压阀，在阀芯轴的靠背面、活塞的靠背面分别设有半径为R的Q3、Q2凸形球面，球面在压缩加载弹簧的双向作用力推动下，与前、后阀盖上的半径为R的Q4、Q1凹形球面底座相吻合，形成球面配合自动定心结构；在装配时，使所述的阀芯轴、活塞受到球面约束自动定心；在工作时：介质(P₂) 直接作用于活塞的移动，在移动过程中活塞与阀芯轴之间产生滑动配合。在滑动配合过程中,如果由于两者之间存在同轴度误差(假如：弹簧垂直度偏斜1度，使阀芯轴与活塞偏移1度,参见图2), 则在两者的相对运动就形成偏心滑动阻力，而这一阻力所产生旋转力矩，推动阀芯轴绕R球面球心互动找正，从而改善了两者的同轴度,减少了移动副的运行阻力，提高了灵敏度和减压阀输出特性的稳定性。

）.当前我国净水器，所配套的塑料减压阀成本低（10元左右），已成为市场的主导方向。在塑料减压阀基础上取长补短，进行“球面定心”结构的优化设计，旨在不改变塑件精度的件下, 通过改变构件形状，改善受力情况，以资提高：阀芯轴与前盖、活塞与后盖、阀芯轴与活塞,三者之间的宏观同轴度, 改善弹性密封件的微观受力各向均衡性。经试验证明:由Y1、Y2 元素接触移动副(低副) 运动过程中, 减轻其移动阻力,提高其密封性能, 优化系统灵敏度、改善运行平稳等性能,都取得了较好的效果。因塑料阀精度偏低,而导致减压阀输出性能下降的问题得到了化解。有效地克服现有技术之不足。

附图说明

图1为本发明家用净水器专用减压阀结构示意图。

图2为本发明专用减压阀HJ实施例的阀芯轴活塞组合结构剖示图。

图3为本发明专用减压阀LJ实施例的阀芯轴活塞结构剖示图。

图4为本发明活塞组件拆分示意图。

图5为为本发明胶塞水平截面示意图。

图6为现有家用净水器減压阀胶塞安装定位结构示意图。

图7为现有家用净水器減压阀活塞侧倾示意图。

图8为本发明《4分阀压力，流量特性（线线）监督曲线表》。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

一种家用净水器专用减压阀，包括前盖、阀芯轴、压缩加载弹簧、活塞组件、后盖及密封圈,在阀芯轴的背面、活塞的背面分别设有半径为R的凸形球面，凸形球面在压缩加载弹簧的双向作用力推动下，分别与前、后盖上的半径为R的凹形球面底座相吻合，形成球面配合自动定心结构；在专用减压阀装配时，球面配合自动定心结构使阀芯轴、活塞受到球面约束,减少自由度, 提高同心度实现自动定心；在专用减压阀工作时，当活塞与阀芯轴之间的滑动配合存在同轴度误差时,就产生偏心滑动阻力,产生旋转力矩，推动阀心轴绕凸形球面球心互动找正。阀芯轴和活塞的凸形球面在同一轴线上，前盖、后盖的凹形球面底座的球心在同一轴线上。

本发明通过“球面配合自动定心结构”，使阀芯轴与活塞两者的同轴度能自动找正，从而提高减压阀的性能。而阀芯轴的背面与前盖底座形状的配合、或者是活塞的背面与后盖上的底座形状的配合除了是球面配合外，还可采用同锥度的锥面配合，也可实现自动定心的功能。

以下具体提供一种家用净水器专用减压阀的结构，参见图1-5，专用减压阀包括由前盖1、后盖6构成减压阀的阀体，阀体内设置阀芯轴2，活塞组件5,活塞组件5包括：活塞、胶塞4、第一、二密封移动副。活塞大径外圆52与后盖内壁61之间设置有Y1弹性橡胶密封圈（第一密封移动副）, 构成Y1移动副；活塞小径内孔54,支承阀芯轴, 内孔54与阀芯轴之间设置有Y2弹性橡胶密封圈（第二密封移动副）,构成Y2移动副；活塞内螺纹51与胶塞外螺纹45配合,阀芯轴设置有凸形球面台肩Q3,与前盖的凹形球面Q4相适配；活塞大径端面设置有凸形球面Q2, 与后盖底座凹形球面Q1相适配；阀芯轴Q3 , 活塞Q2两的球心在同一轴线上。同样前盖Q4, 后盖Q1两的球心在同一轴线上。

阀芯轴2的轴线上设有通孔，阀前水经阀芯轴的通孔进入阀体内部。圆柱外形的活塞由两部分构成，上部直径小于下部，从而形成弹簧支撑座9，在弹簧支撑座9与阀芯轴2间设置有压缩加载弹簧3。活塞下部是胶塞部，用于胶塞4的固定安装，活塞还设有内腔，阀芯轴的一端伸入到活塞内腔内，由于在阀芯轴与活塞的内腔间设置有第二密封移动副Y2，而在活塞外壁与后盖内壁间设置有第一密封移动副Y1，Y1与Y2包括密封圈10，从而使活塞5可沿后盖上下移动，阀芯轴可沿活塞内腔上下移动，而且，在阀芯轴的通孔与活塞、活塞与后盖间形成密封，使水流S从阀芯轴的入口进入阀体内、并从后盖的出口7离开减压阀。

胶塞4包括基部、阀门部、以及在基部与阀门部之间的流水通道，胶塞的一端平齐，在另一端，阀门部突出于基部。胶塞的阀门部是螺纹胶塞圆柱体43，基部是胶塞外螺纹45，流水通道是由螺纹胶塞圆柱体43与胶塞外螺纹45之间设置的四条弯月形水槽42, 以四条水槽分隔筋44分隔；水槽分隔筋44内连接胶塞圆柱体43、外联胶塞外螺纹45，而构成螺纹胶塞整体：螺纹胶塞伸出量，即一端阀门部突出于基部的距离，为0.5mm。螺纹胶塞可以调头与活塞内螺纹51装配, 活塞的胶塞部设有安装凹台8，所述胶塞4的基部抵靠在所述安装凹台8上。胶塞的外圆壁上设置有外螺纹，使胶塞与活塞螺纹连接。本发明的胶塞与活塞的配合,釆用微软弹性螺纹结构固定。而釆用平面胶塞两端伸出长度差异化设计之目的在于，构成HJ(高水压区)、LJ（低水压区）两种阀门间隙, 扩大减压阀对高、低自来自压力区域的适应性能。

阀芯轴中心设有水流通孔21，阀芯轴的锥形出水口端面，与螺纹胶塞的一端平面（基部与阀门部水平）之间的距离,形成阀门间隙LJ；阀芯轴的锥形出水口端面，与螺纹胶塞凸出面（阀门部比基部突出）之间的距离，形成阀门间间隙HJ；当净水器在制水时减压阀处于工作状态,阀芯轴2、活塞组件5在压缩加载弹簧3的推动下, 阀门间隙保持一定的开度, 减压阀向净水器供水；当净水器水满关机时, 阀后水压迅速昇高作用于活塞有效面积上形成FS反向压力, 当FS大于FW(弹簧弹力) 时,FS关闭阀门间隙为0或-0.1mm,( 锥形出水刀口压入弹性平面胶塞形成负值) ,堵塞水流通道, 减压阀关闭,阀后保持静压状态。当净水器制水时, 阀后水压迅速下降, 至FS小于FW(弹簧弹力) 时阀门间隙重新打开, 减压阀工作向净水器供水。减压阀周而复始, 保持应需循环工作,自动进行。

压缩加载弹簧3的设计是低压保压设计，当进水压力小于0.1MPa时，减压阀出水不减压。这是由压缩加载弹簧加载设计实现的。其原理是: 当进水压力小于0.1MPa时，弹簧的加载作用力, 与阀后介质作用于活塞有效面积上的的推动力相扺消, 使活塞不发生移动，阀门间隙不变，阀內流速不变,阀后出水减圧力不变, 实现了低水压(≤0.1MPa) 減压阀出水不减压的特性。

本发明的效果验证，参见图8，对减压阀的流量、压力特性进行了多次测试,(进水0.1MPa—1.5MPa，测点以0.1MPa递增，用西安精密表厂0.25级150表头)，精确地测定：空载动压特性、负载动压特性、静态压力特性、流量伺服特性，四条线性曲线变化趋势高度一致(见表1) 表明: 水压高进低出，介质对活塞的自动调控，与弹簧作用力三者之间保持动态平衡稳定,并由这些元素在内部构成了一个闭环自动调节系统。

通过上述结构改进、效果验证，综合上述多款技术特征之长, 本发明的减压阀, 其技术经济性、环境适应性、使用方便性、运行稳定性(无振动、无燥声)等方面，已基上达到了家用净水器专用减压阀上述“4点”目标要求。

本发明的减压阀重点在于解决：阀芯轴与活塞自动定心的问题，本阀对进出水口的连接结构型式不作限定，现有连接型式有两分、三分快插式结构型式；四分、六分内管螺纹连接结构等型式。而以上公开的仅为本发明的具体实施例，并不构成对本发明保护范围的限制，凡依本发明技术方案所作的无需经过创造性劳动的改变，都应落在本发明的保护范围发明之内。

Claims

1.家用净水器专用减压阀，包括前盖、阀芯轴、压缩加载弹簧、活塞组件、后盖及密封圈,其特征在于：在阀芯轴的背面、活塞的背面分别设有半径为R的凸形球面，凸形球面在压缩加载弹簧的双向作用力推动下，分别与前、后盖上的半径为R的凹形球面底座相吻合，形成球面配合自动定心结构；在专用减压阀装配时，球面配合自动定心结构使阀芯轴、活塞受到球面约束,减少自由度, 提高同心度实现自动定心；在专用减压阀工作时，当活塞与阀芯轴之间的滑动配合存在同轴度误差时,就产生偏心滑动阻力,产生旋转力矩，推动阀心轴绕所述凸形球面球心互动找正。

2.根据权利要求1所述的家用净水器专用减压阀，其特征在于：所述阀芯轴和活塞的凸形球面在同一轴线上，所述前盖、后盖的凹形球面底座的球心在同一轴线上。

3.家用净水器专用减压阀，由前盖、后盖构成减压阀的阀体，阀芯轴、活塞设置在阀体内，其特征在于：所述活塞包括内腔、胶塞部，在活塞外壁与后盖内壁间设置有第一密封移动副，在阀芯轴与活塞的内腔间设置有第二密封移动副，所述胶塞部上安装有胶塞；所述阀芯轴上设置有球面状的台肩，所述前盖的内壁设置有与所述台肩相适配的球面状的凹形壁面；所述活塞的底端为球面状的，所述后盖的内壁设置有与所述活塞底端相适配的球面状的凹形壁面；所述阀芯轴台肩的球心与活塞的底端球面的球心同轴线。

4.根据权利要求3所述的家用净水器专用减压阀，其特征在于：所述活塞上设置有弹簧支撑座，在所述弹簧支撑座与阀芯轴间设置有压缩加载弹簧。

5.根据权利要求3所述的家用净水器专用减压阀，其特征在于：所述胶塞包括基部、阀门部、以及在基部与阀门部之间的流水通道，所述胶塞的一端平齐，在另一端，阀门部突出于基部。

6.根据权利要求5所述的家用净水器专用减压阀，其特征在于：所述胶塞是螺纹胶塞，所述胶塞与活塞螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的家用净水器专用减压阀，其特征在于：所述活塞的胶塞部设有安装凹台，所述胶塞的基部抵靠在所述安装凹台上。