CN104832670B - 阀门 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阀门；阀芯由后瓷片、动瓷片、前瓷片叠合而成；后瓷片、动瓷片、前瓷片均为圆柱形陶瓷片，轴向设有流体过孔；前瓷片、后瓷片的圆柱侧面上设有O型密封圈槽和止转凸台，O型密封圈槽装O型密封圈，分别用于前瓷片、后瓷片两端的流体密封。将阀芯装进芯座并用波浪弹片、平垫与挡圈压紧，组成阀门的主体。芯座外套操作环，使用开孔销与动瓷片连成一体，芯座的流体出端套导流管，导流管内置减压帽，即组成阀门。该阀芯使用O型圈密封，密封方式更可靠；芯座既为阀门主体，也为阀芯壳体，结构简单可靠；芯座、操作环与导流管均使用不锈钢经机床冷加工而成，具有生产效率高，卫生、环保等特点。

Description

阀门

技术领域

本发明为一种新型阀芯及使用该阀芯的阀门，阀门可于建筑水暖器材领域，如用做水龙头，也可用于工业控制领域，如用做油路管道阀门、气路管道阀门。

背景技术

现在市面流通的单冷的、或者冷暖的水龙头的阀芯，其主要开关部件都是两片紧密贴合的陶瓷片；一片是固定的称为静片，另一片是可动的称为动片，静片和动片上都有过水孔，通过调节静片与动片的过水孔对正与错开来实现开、关功能。静片与动片的叠合面抛光，抛光越好，密封性能越好，寿命越高，陶瓷片的寿命上百万次都没有问题。叠合面的密封性还需要垂直于叠合面的压力来实现，压力的大小直接影响到所密封的流体的压力高低。这个压力是从设置于静片与阀体间的密封垫受压缩时，产生的弹力所传递过来的。密封垫的材质和受压缩程度决定了压力的大小，压力的大小同时会影响到开关的力度，所以压力不能太大以顾及操作手感。密封垫在长时间受压缩时，同时受温度等因素影响，弹性降低，压力减小，密封性能就容易出现问题，所以，密封垫的密封方式跟陶瓷片的寿命是不匹配的。

面流通的水龙头的阀体都是铸造出来的，使用的材料有铸铁、铸铜、锌铝合金，还有塑料材料。铸造阀体加工工序多，需要经过铸造、车铣、打磨、电镀工序后才能加工出来；铸造工序是在高温环境下进行，传统的砂型铸造工艺会产生粉尘，打磨工艺也会产生粉尘，电镀工艺产生工业废水，这些都都会产生环境污染，跟国家要求的节能环保政策相悖。铸铁材料容易生锈，现在基本已被淘汰。经电镀后的铸铜阀体耐腐蚀性差，尤其在恶劣的环境下，一段时间后容易出现电镀层起铜绿。铸铜材料价格贵，现在只会被一些大生产厂家加工价格相对高些的产品所使用，大多数厂家为了节约成本，使用回收的各种废铜做的阀体，重金属严重超标，健康无保障。使用锌铝合金材料纯粹是生产厂家为追求利润而使用的材料，锌铝合金材料在使用一年左右就会变薄穿孔漏水，甚至是断裂，并且阀体变薄的材料都溶解到水中进入到人体内，严重影响人的健康，是欺骗消费者的。使用塑料材料做阀体是因为塑料可以模具注塑加工，可以大批量生产，价格便宜，但塑料的强度低，容易老化破裂，不耐高温，含有毒物质等。

由于工工艺的进步，使得铸造不锈钢材质的水龙头阀体成为可能，铸造不锈钢的加工工艺跟铸铜的工艺相差无几，设备好的厂家不采用传统砂型铸造，而是采用蜡模精密铸造；采用蜡模精密铸造，表面的粗糙度更小。但铸造不锈钢阀体的内部无法加工，只能使用铸造出来的表面，但这些表面的粗糙度达不到卫生级的指标要求；而阀体外部由于存在铸造不均匀性，只能采用拉丝处理才能掩盖表面的铸造缺陷。

面流通的水龙头都使用起泡器这个装置来防止出水的溅射来达到节水的目的，起泡器不像一些厂家宣称的神奇，如宣称是进口的、怎么切割水，都是臆想的罢了，相反，起泡还会起附作用，在洗手的时候，皮肤表面会留有一层起泡，反而会觉得很不舒服。起泡器是用不锈钢网、塑胶件的相互配合达到防溅射与起泡的作用的，起泡器的外壳也是铸造的，也有用塑料做的，表面经抛光电镀，用水时，水流都需先冲刷这些器件，这些器件会释放有害物质，反而不利于健康，而且，用水的时候起泡器会产生噪声。

冷水龙头的安装是通过水龙头入水端的管螺纹跟水管连接在一起，正常使用时的水龙头的操作柄必须在上，出水口朝下，但安装锁紧管螺纹时，往往发现操作柄和出水口是歪的；如果往回松开，又影响密封性能，由于没有完全锁紧螺纹，水龙头使用时也会动，也极其不方便，为此又得拆开，重新包扎生料带安装，有时候得反复多次才能获得满意的安装效果，安装很费事。

发明内容

为了实现不锈钢水龙头的大批量生产，降低不锈钢水龙头的生产成本，增加水龙头的使用寿命，本发明公开一种新型阀芯及使用该阀芯的阀门，阀门的阀体跟阀芯的主体合并成一体叫芯座，该芯座使用数控机床一次加工完成，加工过程节能环保。

本发明公开的阀芯由后瓷片、动瓷片、前瓷片叠合而成；前瓷片、后瓷片上设有O型密封圈槽和止转凸台，O型密封圈槽装O型密封圈，分别用于前瓷片、后瓷片两端的流体密封。将阀芯装进芯座并用弹片压紧，组成阀门的主体。芯座外套操作环，并与动瓷片连成一体，芯座的流体出端套导流管，导流管内置减压帽，即组成阀门。

上面所述的前瓷片、后瓷片上使用O型密封圈的密封方式，能够克服市面上所流通的产品使用的垫片或垫圈密封方式造成的密封不良。

垫圈的密封方式是使用一定预紧力压住垫圈，当预紧力下降，密封就会出现问题；造成预紧力下降的原因有垫圈老化、加工的误差、磨损等。使用O型密封圈的密封方式，陶瓷片的叠合面磨损时，陶瓷片在芯座的轴向方向有微位移，补偿陶瓷片的磨损，不影响密封性。

动瓷片旋转时，前瓷片、后瓷片会跟着转动，所以前瓷片、后瓷片的径向都设有止转凸台，由于要配合O型密封圈的安装需要，芯座装前瓷片、后瓷片的位置必须为圆柱内壁，如果前瓷片跟后瓷片一样把止转凸台设置在瓷片的外圆之外，加工芯座的止转凸台时会破坏圆柱内壁，而造成无法密封。

304不锈钢的铸造性能差，上面所述的芯座是机加工件，非铸造件，这就避免了铸造的难题，并且加工过程节能环保。芯座为一空心管内部先用车床车出跟阀芯外径相匹配的内孔、内孔旁边用铣床铣出止转凸台的安装位；内孔前端设有台阶，限定阀芯轴向位置；内孔的后端内壁靠近阀芯的位置设有挡圈槽。芯座装动瓷片位置的侧部对应动瓷片操作孔的方向设有避空槽，所述的避空槽加工顺序为：先钻孔再铣出矩形槽，所述的钻孔是芯座径向的两个侧部钻孔，所述的钻孔的中心轴相互垂直相交于芯座的中心轴，两个钻孔间的90度空间用铣刀铣出矩形槽。芯座的避空槽外套操作环，操作环侧部开有通孔，在通孔内装开口销与芯座内装的动瓷片连成一整体，旋转操作环时带动动瓷片一起转动，转动的角度由于开孔销受避空槽的限位，而只能在90度的范围内旋转；操作环可以做成带手柄的，也可以做成旋转对称的，做成旋转对称的时候，安装阀门就可以无方向安装。芯座的流体出端外侧面设有O型密封圈槽和钢丝卡簧槽，O型密封圈槽装O型密封圈，用于芯座与导流管间的密封，钢丝卡簧槽装钢丝卡簧防止导流管的松脱，使用钢丝卡簧，导流管能绕芯座的轴向任意改变流体的流出方向，方便各个方向的用水需要。

所述的导流管是使用卫生级不锈钢钢管弯曲而成，加工过程同样是节能环保。

检索发现此发明跟专利(专利号：ZL00206512.6)的特征类似，为此制作了此专利(专利号：ZL00206512.6)的样品做测试，测试发现专利(专利号：ZL00206512.6)产品有如下问题：1、附图2中提到阀芯壳体2组装到阀体7时，因两者之间没有密封圈，当捂住流体(测试时用水，以下叙述用水代替流体)流出方向时，水从开闭拨环的缝隙流出，无法满足GB18145的要求。2、阀门是单向阀门。3、专利(ZL00206512.6)中的附图2中提到的陶瓷动片3跟垫圈1接触密封，相互间有运动，使用时阻力很大，而且长时间使用后，密封圈容易损坏，造成密封不良。4、专利(ZL00206512.6)中的附图2中橡胶弹簧圈5既要密封陶瓷静片4与阀芯壳体2的间隙，又要密封阀芯壳体2与阀体7的间隙，间隙的密封是靠橡胶弹簧圈5弹性变形来实现的，橡胶弹簧圈5的弹性变形是靠弹性挡圈6挤压来获得，而且弹性挡圈6是开口的，容易造成此处的密封不良。5、专利(ZL00206512.6)中的附图4，陶瓷动片4使用两个动片顶丝窝，增加加工难度。6、专利(ZL00206512.6)中的附图1中的开关拨环8过小，不适合频繁使用的场合使用。7、阀体的设计无法满足家用的要求。

检索发现此发明跟专利(申请号：98102574.9)与专利(申请号：98120686.7)的特征类似，但是其结构还是跟市面流通的阀芯一样采用的垫片的密封，垫片的密封寿命远远比不上陶瓷片的寿命，最主要的是其结构还是有些复杂，阀体的加工离不开铸造，加工过程不环保，这些都是造成其不能在市面大批量流通的主要原因。

检索发现此发明跟专利(申请号：200810073477.7)的特征类似，但其结构复杂，没有对现有产品存在的不足提出一整套完美的解决方案，也是造成其不能实现经济效益的主要原因。

附图说明

图1为阀芯的整体示图

图2为阀芯的整体分解示图

图3为阀门的总体示图的局部剖示图

图4为芯座的总体示图的局部剖示图

图5为芯座的总体示图

图6为导流管的总体示图的局部剖示图

图7为减压帽的总体示图

图8为不带导流管的直通阀示图

图9为不带导流管的洗衣机专用阀示图

图10为到长导流管的洗漱盆专用阀示图。

具体实施方式

下面结合附图1至附图7详细说明本次发明的具体实施方式，图8至图10为一些专用阀示例。

图1、图2所示的阀芯由后瓷片13、动瓷片12、前瓷片11依次叠合而成，后瓷片13、动瓷片12、前瓷片11均为外径相等的圆柱形陶瓷片，圆柱的轴向设有流体过孔，后瓷片的流体过孔133动瓷片的流体过孔123和前瓷片的流体过孔113，均为对称的扇形过孔，大小形状完全一致。动瓷片的两个圆柱端面125和124分别跟后瓷片的圆柱端面134、前瓷片的圆柱端面114叠合，这些圆柱端面均经抛光处理，表面平整度高，在一定的压力作用下，对流体具有很好的密封性。后瓷片圆柱侧面设有O型密封圈槽132，前瓷片圆柱侧面设有O型密封圈槽112，O型密封圈槽132和112大小完全相同，O型密封圈槽设置在叠合的圆柱面一边，即靠近动瓷片的一边。后瓷片上设有半圆形的止转凸台131，止转凸台131凸起在圆柱之外，前瓷片上设有半圆形的止转凸台111，止转凸台111凸起在圆柱内，止转凸台均设置在远离叠合面的一边，即远离动瓷片的一边。

动瓷片12可以绕其圆柱轴向旋转，动瓷片旋转时，动瓷片的轴向流体过孔123跟后瓷片的流体过孔133、前瓷片的流体过孔113对正和错开来实现对流体的开、关功能，动瓷片的旋转是通过径向方向、圆柱中间位置设置的圆形操作孔121来实现的。

把阀芯装到芯座中才能实现阀芯的功能，图3所示的是把阀芯装到芯座14中后的一种阀门的整体结构图，如图3、图4、图5所示，芯座为圆棒或空心管内部先用车床车出流体的流出小孔14b，再车出跟阀芯的圆柱形陶瓷片外径相匹配的内孔14a，小孔14b跟内孔14a的孔径大小差异形成的台阶145用来限定阀芯在芯座的一个轴向方向位移，内孔旁边用铣床分别铣出前瓷片止转凸台的安装位144，和后瓷片止转凸台的安装位142，分别用来限定前瓷片、后瓷片的绕自身的轴向转动；内孔的后端内壁靠近阀芯的位置设有挡圈槽141，挡圈槽装上挡圈限定阀芯的另一个轴向方向位移。

芯座的一端外圆柱面设置管螺纹149方便阀门的安装使用，螺纹可以是外螺纹，也可以是内螺纹，安装阀门时需要扳手位，所以在靠近螺纹的地方设有六角扳手位148。芯座装动瓷片位置的侧部对应动瓷片操作孔121的部位设有避空槽143，避空槽143加工顺序为：先垂直于芯座的轴向钻孔143a和143b，再铣出矩形槽143，钻孔143a和143b的轴向相互垂直并且都相交于芯座的轴，同时钻孔143a的位置是动瓷片绕其轴向旋转时，动瓷片的流体过孔跟前瓷片、后瓷片的流体过孔完全错开的位置，即流体完全关闭的位置，143b的位置是动瓷片绕其轴向旋转时，动瓷片的流体过孔跟前瓷片、后瓷片的流体过孔完全对正的位置，即流体完全打开的位置。

芯座的流体出端外侧面设有O型密封圈槽147和钢丝卡簧槽146，O型密封圈槽装O型密封圈21，用于芯座与导流管25间的配合密封，钢丝卡簧槽146装钢丝卡簧22防止导流管25的松脱。O型密封圈槽数量可以设置一个到三个。如果芯座的流体出端不需要导流管时，芯座的流体出端可以设置成管螺纹(如附图8)，也可以设置成洗衣机专用接头(如附图9)，也可以设置成其他形式，附图10是加长导流管后用于洗漱盆的专用阀门。

如附图6所示，导流管25是用卫生级不锈钢管弯曲而成，导流管25的流体进端25a内壁设有钢丝卡簧槽251和挡圈槽252，钢丝卡簧槽251是用来防止导流管25的松脱，导流管25能绕芯座14的轴向任意改变流体的流出方向，挡圈槽252是把减压帽24限定在导流管内。

如附图7所示的减压帽24是使用不锈钢板拉深成带有帽沿241的帽子形圆筒，圆筒的侧壁设有流体过孔242，帽沿241被挡圈23限定在导流管内，减压帽跟导流管的相互配合，对流体有很好的减压作用。

下面结合图1至图7详细说明本发明的详细装配方法。

在前瓷片11上装O型密封圈20，把整体装进芯座14中，前瓷片的止转凸台111对正芯座14的止转凸台安装位144，再把动瓷片12装进芯座14中，动瓷片12的操作孔121对正芯座14的避空槽143，在后瓷片13上装上O型密封圈20，再整体装进芯座14中，再依次装进波浪弹簧17和平垫圈16，再用挡圈15把前面所装的压紧限定到芯座14中。至此阀门的主体装配完毕，就可以进行水压测试。

测试完毕的阀门主体再装上旋转环19，在旋转环的操作柄内装进开口销18，开口销18插入到阀芯的动瓷片12的操作孔121中，从而把旋转环19跟动瓷片12连成一体，旋转旋转环19时，动瓷片12跟着旋转环19转动，从而实现流体的开关控制。

在芯座14的O型密封圈槽147处装上O型密封圈21，在卡簧槽146处装上卡簧22；在导流管25的挡圈槽252处装上挡圈23，把减压帽24装到导流管25内，减压帽的圆柱体伸过挡圈23并被挡圈限住；把导流管整体套到刚才装好O型密封圈和卡簧的芯座上，至此，阀门全部组装完毕，再进行必要的例行测试即可出货。

综上所述，本发明相对目前市面流通的产品，具有明显的优势：第一是本发明的阀门不存在密封垫圈，不会因为密封垫的弹性下降等原因造成的密封问题，因此能显著提高阀门的寿命。第二是本发明的阀门主体是芯座，所采用的加工方法是机床冷加工，摒弃了传统的铸造工艺，因此加工效率高，环保无污染，特别适用于采用铸造性能差的304不锈钢的阀门加工，相比市面的铸造304不锈钢阀门，此阀门才能达到卫生级别，因此具有极高的经济价值。第三是本发明的阀门流体流出量大，最大限度减小了流体对阀门冲刷，所以流体流出噪音小，无溅射造成的流体浪费，并且有导流管能任意改变流出方向，方便使用。第四是本发明的阀门操作环如果做成旋转对称的方式，配合导流管的360度调整，可以实现阀门的任意角度安装。

Claims (6)

1.一种阀门，其特征在于，包括阀芯、芯座、导流管，波浪弹片、平垫圈、挡圈；所述芯座设有与所述阀芯适配的内孔，所述波浪弹片、平垫圈、挡圈依次压紧所述阀芯于所述内孔；所述芯座出水端套接所述导流管，所述导流管内装减压帽；

所述阀芯包括后瓷片、动瓷片和前瓷片，所述后瓷片、动瓷片和前瓷片均为外径相等的圆柱形陶瓷片，且圆柱的轴向均设有相同大小和形状的流孔，所述动瓷片的两个圆柱端面分别与所述后瓷片和前瓷片的一个圆柱端面叠合；所述前瓷片、后瓷片的流孔位置相同，通过调整所述动瓷片的流孔与所述前、后瓷片的流孔的位置错开或者重合，实现水流通或者截止；

所述阀芯的出水端设有台阶，限制所述阀芯在所述内孔的轴向位移，所述前、后瓷片设有止转凸台，限制所述前、后瓷片转动；所述后瓷片、前瓷片与所述动瓷片叠合的圆柱端面侧面上设有O型密封圈槽；O型密封圈卡入所述O型密封槽内，实现所述芯座与所述导流管间密封；所述导流管是用卫生级不锈钢管弯曲而成，利用钢丝卡簧槽卡接钢丝卡簧防止所述导流管松脱，所述导流管能绕所述芯座轴线任意方向转动，改变流体的流出方向。

2.根据权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述后瓷片、前瓷片与所述动瓷片叠合的端面为抛光面；所述止转凸台设置于所述后瓷片、前瓷片的非抛光面，所述止转凸台的截面形状为半圆柱形或矩形或三角形或多边形。

3.根据权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述动瓷片两侧的圆柱端面均为抛光面；所述动瓷片中间位置设有操作孔，所述操作孔截面为圆形或正多边形；所述操作孔的数量为一个或者两个。

4.根据权利要求3所述的阀门，其特征在于，所述芯座侧部对应所述操作孔的位置设有避空槽，所述避空槽包括钻孔和矩形槽，所述钻孔数量为二，位于所述芯座两侧部，所述钻孔的中心轴相互垂直并相交于所述芯座的中心轴，所述矩形槽位于两钻孔之间。

5.根据权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述芯座的流体流入端设置有螺纹，安装时使用管螺纹和扳手位；所述的管螺纹为外螺纹或者内螺纹，所述的扳手位为六角头或者两平行平面。

6.根据权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述减压帽使用不锈钢板拉伸成带有帽沿的帽子形圆筒，所述帽子形圆筒的侧壁设有流体出孔。