CN1040355C - 具有球阀盒和下部衬套件的冷热水混合阀 - Google Patents

Abstract

一种冷热水混合阀，包括一内装一球阀件(24)的盒(26)，该球阀件的下部露出而与座落在进水口(45，46)处的高弹体密封(49)配合。球阀件(24)在盒壳(56)中的垂直位置由一销(60)固定。高弹体密封件(49)和进水口(45，46)在一与底座件(14)中的进水道(18，19)配合的可安装到盒上的衬套件(44)中，盒(26)可从衬套件上卸下而露出高弹体密封件(49)，而便于更换该密封件(49)。

Description

具有球阀盒和下部衬套件的冷热水混合阀

本发明涉及水龙头的冷热水混合阀，该水龙头在一盒中装一可动阀件，特别涉及装在一盒中的球阀件。

可控制冷、热水流、通常称为冷热水混合阀的单手柄水龙头受到消费者的普遍欢迎。这些水龙头通常构作成可在两个不同方向上转动一手柄或旋钮而调节冷热水混合比例并调节水量或流率。

市场上最常见的两种冷热水混合阀为板阀和球阀，球阀的结构紧凑、工作可靠、耐用，而板阀的驱动机构便于消费者在两个合意方向上转动手柄，手柄的合意转动包括手柄围绕阀体的固定纵向轴线作回转运动以及围绕一相对阀体的可动水平轴线摇动即作枢轴运动，该水平轴线与阀体的纵向轴线垂直并相对手柄固定，从而当手柄围绕固定的纵向轴线转动对它围绕壳体移动。这类手柄运动的一个显著特征是，当手柄转到关口位置时，可通过手柄位置记住合意的冷热水混合比例，从而当水龙头转回到打开位置时，同样混合比例的冷热水流过该水龙头。

新近已设计出其手柄可与市场上受欢迎的板式冷热水混合阀同样操作的球阀。某些球式冷热水混合阀需要在球阀件上方装一可转动板作为另一运动件。而且，这些球阀与板装置组合，这些板装置可调节地设置在一盖的开口周围，手柄即穿过该开口而控制球阀而限制总流率，作为替代或者进一步，可用这些限制装置限制热水对冷水的最大比例从而限制出水口混合水的最高温度。

上述球阀结构存在各种缺点。特别是，球阀件装在位于阀体进水口周围的进水口高弹体密封件与一装在阀盖或阀帽下方的密封圈之间。进水口密封件和密封圈都有弹性，因此球阀件可在阀体与阀盖之间浮动。没有锁定或定位装置使球阀获得定位，由于球阀可克服高弹体部件的弹性平移，因此，用户在操纵手柄时可在包括不在混合阀设计范围内的方向在内的任何方向上稍稍移动手柄，这一多余的运动使得水龙头的操作发生不应有松动感，从而使用户吃不准对水龙头的操纵是否对头，而且，手柄的松动感使人觉得手柄不稳或安装得不对头。

顶部的密封圈有三个作用。第一，它防止水从球周围漏出。第二，它的外周密封壳体的内表面而防止漏水，第三，该密封圈靠弹性下压球阀件而使其抵靠进水口密封件。因此，该密封圈因其质量和形状而为一高成本部件。为了平稳工作，该高弹体密封圈上涂有一薄层特氟隆与球阀接触，以便较之该高弹体材料与球阀件直接接触的磨损减小。

为了减小松动感，许多球阀式混合阀中装有调节圈。该调节圈用螺纹可调节地旋到阀盖上。该调节圈下压密封圈使其紧抵球阀件，球阀件转而紧抵进水口密封件。向下移动密封圈和球阀件减小了不希望有的松动，但却无法消除它。而且，调节圈与现有密封圈的组合提高了成本和混合阀的复杂性。由于密封圈所受压力增加，因此其磨损量也增大，随着磨损量不断增大，必须反复调节调节圈以便恢复密封圈和密封件上的压力并为手柄提供工作阻力，以便克服作用在水龙头手柄上的重力而将其保持在稳定位置上。

本人的公开日为1992年12月23日的PCT公开WO 92/22765公开了模仿现有板阀的合意的手柄运动的另一种球阀结构，它用一水平销穿过球阀而使该球阀定位在壳体中。这一结构实际上消除了在操纵球阀水龙头时的松动感。

内装球阀件和密封的盒也是市场上随处可见的。现有盒内装可动和固定板。为便于水龙头的维修，该盒可很方便地拆下而予以更换。关上水源后，只须打开水龙头便可方便地更换该盒。无需召唤熟练工就可进行这类修理工作。

板阀常被装在标准盒中，但球阀尚不适合盒式结构。首先，现有球阀的松动性要求盒能整个围住并抓住球阀，否则球阀会从盒底掉出。其次，球阀结构的紧凑性只为装入一盒留下很少空间，在水龙头壳体中装入内装并抓住球阀的现有盒需要提高壳体的高度以便包括装入该盒所需增加的高度。

而且，使用现有盒无法对磨损的高弹体密封件进行修复。盒内装有可动阀件以及常常包括进水口密封件的固定的阀口。水龙头的大多数磨损从而漏水是由可动阀件在进水口高弹体密封件上的反复运动造成的。由于密封件被包在盒中，因此更换整个盒同时也就更换掉许多尚可使用的盒部件。人们为了简化修理而常常置浪费于不顾。而且，许多盒为永久性装配而无法拆卸。

即使盒能拆卸，若把盒的所有部件一一拆开，盒的优点也就丧失，可动阀件掉出后常常装不到原位。对于本身对称的对称板阀和球阀很容易位置装不准。要想在盒中装准某些球阀必须要有懂行、熟练的人进行这项工作。

因此需要有一种用于冷热水混合阀的球阀盒，它的内部包括防止水漏到壳体外部的顶部密封件和球阀件的阀座，但又能通到进水口周围的进水口高弹体密封件。还需要一种盒，它供可动球阀件座落其中，而使球阀件可动地座落在其上有两个阀进水口且座落在水龙头体上的一衬套上。还需要一种球阀盒组件，它能在不把球阀从该盒中拆下的条件下打开而通到高弹体密封件。

按照本发明的一个方面，一液体混合阀包括以枢轴装在一壳体的阀接纳腔中的球阀。该腔与若干进水口和至少一出水口相通。该球阀的至少一部分为球面，其表面上有若干进水孔。这些进水孔与进水口配合而控制流过进水口的液流。阀的壳体有一控制开口。球阀上有一控制杆穿过该控制开口。

该球阀以枢轴装到一盒壳中。该冷热水混合阀有一腔，其大小做成可内装该盒壳。盒的下部有开口，所述球阀件可伸出该开口而与进水口配合，从而该球阀件直接抵靠装在进水口下游流的进水口高弹体密封件。

按照本发明的另一个方面，水龙头的冷热水混合阀，一阀件可动地装在一插入在水龙头体的一腔中的盒壳中。该水龙头体中有若干进水口和一出水口与该腔相通。该可动阀件伸出在该盒下部一开口之外而与进水口配合。该可动阀体与进水口配合而控制流过进水口液流的流速和混合水水温。

按照本发明的又一个方面，一水龙头体包括一底座件、一盖组件和一座落在该底座件上的阀座衬套。该衬套有进水口穿过并供下游端的进水口高弹体密封件座落其上。出水口最好也穿过该衬套。该衬套最好用可成型塑料制成。该衬套最好有把该衬套固定在水龙头体中的固定装置。

在另一实施例中，该衬套可卸下地连接到该盒上，从而使盒组件的外观与现有外观相同。但当拆下衬套时，可动阀与盒仍呈整件，同时可及到进水口高弹体密封件。

这样，无需增加阀体的总高度就可把一阀件装进一阀盒，而且，由于上部密封圈不再担负偏置并下压可动阀件使之抵靠进水口密封件的双重功能，因此防止水从可动阀件和盒四周漏出的该密封圈的大小和重量可减小。

下面请看附图。附图中：

图1为本发明，实施例的冷热水混合阀的侧视剖面图；

图2为图1所示冷热水混合阀的分解主体图；

图3为沿图1中3-3线剖取的盒件的局部剖面图；

图4为沿图2中4-4线剖取的局部剖面图，以便进一步说明衬套件；

图5为图2所示盒的仰视图；

图6为图7所示盒壳的俯视图；

图7为图1所示密封圈未加载时的剖面图；

图8为另一实施例的割面图，示出一盒组件，包括装到一经修正的盒上的经修正衬套。

请看图1、2和4，冷热水混合阀10包括一由底座件14和盖组件16构成的阀壳12。该底座件14有一大致为圆柱形的腔22，腔的平底部23有两个冷热水进水道18和19，侧壁21上有一出水道20供混合水从腔22流出。

一现有管形壳件17密封地滑套到底座件14上而形成一与出水道20连通的环形室15。一喷水管25装到该壳件上而通过壳件17上的孔13与环形室15连通。盖组件16包括一旋到底座件14上的螺纹件31。一装饰套11套在螺纹件31上。

底座件14与一衬套件44相配。衬套件44上有分别与进水道18和19对准的进水口45和46。进水口45和46的上游端扩孔以便在该上游端装U形环47。U形环47密封进水道18和19的端部而在进水道18与进水口45以及进水道19与进水口46之间形成不漏水连接。进水口45和46的下游端扩孔而形成把管形高弹体密封件49向球阀件24偏置的两个偏置弹簧48的弹簧座。该穿孔的孔径约为6.5mm。进水口45和46的下游端位于下凹半球形腔50的最低点51向上转过约40°角处，此外，进水口45和46沿圆周位于距离通过垂直轴线28前后方的平面约15°处。

出水口52从半圆形凹座50向下伸展并穿过衬套的侧壁55而与底座件14的出水道20对准。顶壁53上可有一向上的凸耳或凸键54。

衬套件44由可成型塑料制成。由于衬套件44由塑料成型而成，因此便于使进水口45和46弯曲并从其进口端向其下游端倾斜。即使衬套件44用金属制成，与直接在底部14件中钻出进出水和出水口45、46和52相比较，由于在衬套上钻进水口45、46和52，因此其位置的选择性可多种多样，且便于钻孔。

半球形阀凹座50的大小做成可供一装在盒26中的球阀件24座落其上，盖16使盒26固定在腔22中。底座件14上有一其上有一键槽71的垂直颈部凸缘70，盒壳56上的键72插入该键槽71中而使盒26在冷热水混合阀10中正确定位。如图5所示，盒的底面77上有一孔73供衬套件44的键54插入从而使衬套件44与盒同轴线。

球阀件24有一大致为球形阀面29，其上钻有冷水进水孔30和32、热水进水孔34和36以及出水孔38。表面29的形状与凹座50的下凹形状大致相符。孔32和32与冷水进水口45配合、孔34和36与热水进水口46配合，出水孔38与出水口52配合，从而调节水的比例和流率，即每单位时间从两进水口45和46到出水口52的总水量。

盖组件16有一控制开口40。盖16的位置放置成使得阀壳12的纵轴线28穿过控制开口40。盒壳件56上部有一位于开口40下方并与之对齐的开口58。

一控制杆42固定连接在球阀件24上，它穿过控制开口40。该控制杆42以常见方式装到一水龙头手柄43上。

球阀件24以枢轴装到盒壳件56上。该盒壳件可用适用于水龙头的已有塑料制成。一圆柱形销60穿过球阀件，其两端62伸出到球阀表面29之外，孔61的大小做成可供销60在其中滑动。销60穿过球阀24的球心并与控制杆42垂直。该销可焊接在球阀件24上，这在下文详述。

每端62放在盒壳56中位于圆周口的槽68中，如图3所示，每一槽68的中心轴线位于一垂直于轴线28的平面69中。由于两端62为圆柱形，因此它们的圆形横截面使它们能在槽68中围绕一垂直于轴线28的轴线75转动。

槽68的圆周端74构成顶端62的挡肩76。槽68的垂直尺寸中留出的间隙仅够顶端62在槽68中滑动。槽68与顶端62之间最好不存在垂直间距。

球阀件24的球形阀表面29的下部伸出在盒壳56下部大开口92之下。伸出部90是球阀的重要部分。从图1、3和8中可清楚看到，阀的球面29的约正好一半从盒的下部开口92伸入衬套44的腔50中，其上有孔30、32、34和36的阀面29可动地抵靠衬套44中的由弹簧偏置的密封件49。

球阀件24的上部99装在盒壳56的部分地由内部圆柱形下悬壁103界定的内室101中。该内室101与衬套44的凹座50连通。

球形密封圈座94位于上部开口58周围并面对内室101中的球阀件24。密封圈座94的内周95此外周96高而呈斜面。一下悬肩部或颈圈97在内周处垂直下悬。一环形密封圈98装在盒壳56中而紧靠座94，从而在预加载作用下其内周100扭曲成比其外周102高。图7所示密封圈98的周边上有四个弧形唇部，即顶角104、106、108和109。顶角104、106、108和109在围绕密封圈的环形中轴线125的圆周上互相间距约90°。顶角104与108间距180°而正对，顶角106与109同样间距90°。位于密封圈内径下部处的顶角104抵靠球阀件24而形成密封而防止漏水。上部内外径处的顶角106和108抵靠斜座94，如图3和图8所示，内径处的顶角106比外径处的顶角108高。图7所示密封圈98为未加载状态，因此顶角106与108在同一水平线上。球面29的抵靠密封圈98的上部99抛光到合适光洁度以便与密封圈之间的密封良好。

盒壳56的外周110上有一环形槽111用来放置O形环112。O形环112的大小做成在盒的外周110与壳体12的底座件14的腔22之间形成密封，在通过纵轴线28的一平面中摇动控制杆可使球阀件24以轴线75为枢轴转动而与球阀件围绕轴线28的转动位置无关，而当控制杆42围绕纵轴线28摆动时1顶端62可在槽68中滑动而使球阀件24围绕轴线28转动。

球阀件24围绕轴线28的转动因顶端68抵靠挡肩76而受到限制。挡肩76在圆周上的位置不同就可使转动角度不同，从而可以有应用于不同场合的冷热水的混合阀。如上所述转动球阀件24就可调节冷热水混合阀。如上所述转动球阀件24就可调节冷热水的混合比例从而调节放出的混合水的水温。

除挡肩76外，如图6所示，也可用装在盒壳56的孔58周围上部凹座122中的导板120的上部孔115的径向伸展边80、82、84和86限制球阀件围绕轴线28的转动。凹座座122周围有一环形护圈125。杆43因抵靠边80，86而无法超过后边，边80和82限定最大冷水量，而边84和86限定最大热水量。边80一86使球阀件围绕纵轴线28的转动限制在约90°以内。

上部开口58的圆周边88和89控制销60围绕轴线75的摇动范围即从关闭到全部打开位置。

装配盒时先正确放置密封圈98和112。然后把球阀件24靠在密封圈98上并稍稍加压而偏置密封圈98。然后把销60穿过槽68和球面29上的孔61。由于球阀件24受密封圈98的偏置，因此销的端部62与槽68的下表面67之间为摩擦配合，从而防止销60脱出，然后把调节板120放入凹座122。可用该板120的外部凸缘123压入或扣入凹座122。也可把板120与壳件56模制成一体。装配好的盒26是可作为水龙头冷热水混合阀10的维修配件单独出售的自足组件。

把装配好的盒26放到水龙头体14的腔22中。槽72使盒26在腔中正确定位，而凸缘130抵靠底座件14的对应凸缘132而使盒26在垂直方向上获得正确定位。然后把盖16旋到垂直凸缘70上，盒26与盖16之间有一波纹形弹簧圈向下偏置盒26使之紧抵凸缘132。

由于销60的端部62与槽68之间在垂直方向上的间隙极小，因此球阀件24无法相对阀壳12和盒壳56垂直移动。因此，当球阀在其两个规定方向上转动时控制杆绝无不稳定性，或使操作者有松动感。

衬套件44一旦装到底座件14中，一般无需卸下，若要修理或更换高弹体密封件49，只须卸下手柄41、盖组件16后把盒26沿轴向举出底座件，从而与衬套44分开并露上密封件49。然后可卸下或更换弹簧48和密封49。修理或更换完毕，即可重新装上盒26、盖组件16和手柄43。

在保持盒或水龙头组件的拆装方便的优点的同时，只须更换需要更换的部件，一般仅仅是高弹体密封49。可在衬套件44中装有消音装置。当冷热水管的位置颠倒时也可把衬套件44的进水口45和46盘绕而布置成使冷热水源颠倒。这常常出现在背靠背地安装两个相邻淋浴器或浴缸之时。

在图8所示另一实施例中，与第一实施例所述相同的部件用同一标号表示。把衬套件44预装到盒壳56上而构成外观为一整件的盒组件126。从顶端53向上伸出的尖头154可卸下地扣入盒壳56的相配形状的凹槽173中，从而使对套件49与壳件56正确定位并装配成盒组件126。整个盒组件126经预装后装入底座件的腔22中，这与安装现有盒一样。

需要修理时，从底座件14上卸下整个盒组件126。尖头154可转动而脱扣，从而可沿轴向从盒26上卸下衬套44，从而露出高弹体密封49和弹簧48。

但与现有盒不同的是，在从盒组件126上卸下的套件44时，可动球阀件24仍可动地装在盒26中而不会掉出盒壳56。

弹簧48和密封49更换完毕后，即可把衬套44重新扣入到盒26上而构成盒组件126。然后把盒组件126装回到腔22中。然后装回盖组件16和手柄43而完成修理工作。

在该实施例中，盒组件126和盒26都是可作为水龙头冷热水混合阀10的维修配件而单独出售的自足组件。

无需用大弹性偏置调节圈下压球阀件24使之紧抵受弹簧偏置的密封件49。密封圈98只用来防止球阀件24与盒壳56之间漏水。V形环112只用来防止盒壳56与底座件14之间漏水。销60和槽68使球阀件24在盒壳56中的垂直位置得以固定，而且，原先用来适当偏置球阀件24使之紧抵密封件49的调节圈140变得可有可无。

而且，球阀件24装在便于拆卸的阀盒26中而较之内装球阀件的现有冷热水混合阀无需增加阀壳12的总高。

而且，如果球阀件上的进水孔和出水孔设计正确，盒26可使用在原先与现有球阀配套的标准底座件14中。盒26也可与下部衬套件44配套使用，从而简化底座件14的制造。盒26也可与衬套件44预装在一起而构成一易于安装的盒组件126。

在由后附权利要求限定的本发明范围和精神内可作出种种改动和修正。

Claims (6)

1.一种水龙头冷热水混合阀，包括一装在一壳体中的可动阀件，该壳体界定一腔，所述壳体有若干进水口和一出水口与所述腔相通，所述可动阀件与所述进水口配合而控制流过所述进出水口的液流的流率以及混合水的水温，所述阀体有一控制开口，所述阀件上连接有一控制杆穿过所述控制开口，其特征在于：

所述壳体包括一其上有冷热水供水道和出水道的底座件，所述壳体有一基本为圆柱形的腔，该腔有一平底；

所述壳体包括一装在所述底座件的所述腔下部的衬套件；

所述衬套件中有与所述底座件的所述冷热水供水道对准而相通的进水口以及一与所述出水道相通的出水口；

所述衬套件的顶端有一凹座供所述可动阀件可动地放置其中而与所述进水口配合；

所述冷热水混合阀为盒状，包括一具有一壳件的盒；

所述盒壳件有一上部开口供所述控制杆穿过；

使所述可动阀件座落到所述盒壳件上的装置；

所述盒的下部有一开口供所述可动阀件伸入所述衬套件的所述凹座中而与所述进水口配合；

所述盒壳有一围绕所述上部开口的密封座；以及

一密封圈座落在所述盒壳的所述上部开口周围的所述密封座上并密封地抵靠所述可动阀件。

2.按权利要求1所述的水龙头冷热水混合阀，其特征在于：

所述进水口有供管状高弹体密封放置其上的座，从而形成与可动阀件的密封；

3.按权利要求2所述的水龙头冷热水混合阀，其特征在于：

所述可动阀件为一球阀；

所述衬套件中的所述凹座呈下凹半球形。

4.按权利要求3所述的水龙头冷热水混合阀，其特征在于：

所述衬套件与盒件在轴向上可相对自由移动，从而在卸下所述盖后可把所述盒从底座件的所述腔中举起，所述衬套件仍留在所述腔中，从而露出所述管状高弹体密封件，以便更换。

5.按权利要求2所述的水龙头冷热水混合阀，其特征在于：

所述衬套件与盒件在轴向上可相对自由移动，从而在卸下所述盖后可把所述盒从底座件的所述腔中举起，所述衬套件仍留在所述腔中，从而露出所述管状高弹体密封件，以便更换。

6.按权利要求1所述的水龙头冷热水混合阀，其特征在于：

所述可动阀件为球阀；

所述衬套件中的所述凹座呈下凹半球形。

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