CN104879545B - 自闭节水阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自闭节水阀。所述自闭节水阀包括阀体；所述阀体内竖向安装有阀芯；所述阀体的上部侧壁开有出水口，该阀体下端设有进水口；所述阀体上端装有阀盖，所述阀芯和阀杆通过开在所述阀盖上的中心圆孔与一踏盖相连；所述阀体与阀盖之间、阀盖与阀杆之间设有复合密封；所述阀芯的上部为圆锥台，所述阀体的内腔装有与所述圆锥台配合实现水路通断的橡胶圆锥孔；当该阀芯下移时所述出水口与进水口连通，该阀芯上移时所述出水口与进水口截断；所述阀盖与踏盖之间设有驱动阀芯上移而保持自闭节水阀常闭的复位结构。本发明的节水阀节水效果好，方便卫生，使用寿命长，可靠性高，应用范围广，安装维修方便。

Description

自闭节水阀

技术领域

本发明涉及机械注塑加工水暖器材类，具体涉及生产生活所使用的阀门、水嘴、水龙头开关均不用手，使用方便卫生，节水耐久的用水器具。

背景技术

当前世界，包括欧美发达国家大部分用水阀门、水嘴、水龙头都离不开用手开关。虽然当前市场阀门、水嘴、水龙头琳琅满目，光彩耀眼，但大都要用手开关，尚无具有真正实际意义的节水产品，即使声称节水，也只是某时某一方面具有一定程度的节水效果，同时使用既不方便又不卫生易于交叉感染，而且不耐久，易损坏，跑冒滴漏常有发生。

现有的脚踏延时自闭阀，但冲洗效果差，用时，需转身180度，产品全部外露，既不方便，又不美观，使用局限，仅用于冲洗蹲式大便器，适用范围小。另外，现有红外线感应阀，但由于其可靠性差、寿命短、造价昂贵等导致适用范围小，不宜普及。

申请人申请的中国发明专利CN200320114016.2公开了一种防感染节水自闭阀，该自闭阀的阀芯以及阀杆采用7-8个零件组成，在使用过程中易于损坏，装配时，易于疏漏；安装时出水口有特定位置要求。阀体和进水接头连接时，由于受连接螺纹的影响，很难保证出水口的位置一步到位。如果旋紧过度，则可能导致螺纹损坏，如果旋紧后回旋对位，又可能导致密封出现间隙而渗水；此外，该专利利用自来水的压力自动关闭时，主要是（20-25）的冲洗阀，出现作用力与反作用力成对出现时，而产生振动响声，尤其是其阀芯底端为平面结构，进水端的水压直接作用在阀芯底端面上，导致阀芯闭合时产生振动。更重要的是，预压弹簧装在阀体的出水内腔，当脚掌施压出水时，弹簧进一步受压，螺距缩小，通水面受阻。原安装盒的盖板在安装盒的里面，周边有间隙，易于进水。

发明内容

本发明旨在提供一种更完美的设计的自闭节水阀，该节水阀节水效果好，方便卫生，使用寿命长，可靠性高，应用范围广，安装维修方便。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自闭节水阀，包括阀体；所述阀体内竖向安装有阀芯；所述阀体的上部侧壁开有出水口，该阀体下端设有进水口；所述阀体上端装有阀盖，所述阀芯和阀杆通过开在所述阀盖上的中心圆孔与一踏盖相连；所述阀体顶端与阀盖之间、阀盖与阀杆之间设有复合密封；其结构特点是，所述阀芯的上部为上小下大的圆锥台，所述阀体的内腔装有与所述圆锥台配合实现水路通断的橡胶圆锥孔；当该阀芯下移时所述圆锥台圆周面与圆锥孔分离而使所述出水口与进水口连通（实现出水），该阀芯上移时所述圆锥台与圆锥孔紧密配合而使所述出水口与进水口截断（实现关水）；所述阀盖与踏盖之间设有驱动阀芯上移而保持自闭节水阀常闭的复位结构。

由此，本发明为脚掌轴向与水压轴向互为逆向施力而达到启闭的目的，同时将复位结构设置在阀盖与踏盖之间，使阀门处于常闭状况，以防止各种情况下的人为因素，停水维修，定时供水而忘记关闭阀门等情况发生而出现长流水。同时，圆锥台的侧壁与橡胶圆锥孔的内壁接触后，既使密封配合严实，又能吸振，且磨损为零，这是阀门密封可靠耐久的根本，解决了现有阀门存在的密封磨损渗漏的难题。

本发明轴向施力给阀芯，使阀芯与水流方向产生互逆轴向移动而打开阀门来水，当脚掌上提0.4cm，利用水的自身压力而自动关闭。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

所述阀芯上移时所述圆锥台圆周面和与之配合的橡胶圆锥孔是保证自闭时密封效果良好，不渗漏。

所述复位结构为压簧，该压簧外套有限位定位导筒，该限位定位导筒的顶端与踏盖下端面之间的距离为4mm—4.5mm。为此，本发明一是严格控制锥面密封的高度为4mm—4.5mm；二是严格控制轴向移动行程为4mm—4.5mm，在与圆锥台配合的橡胶圆锥孔既增强密封的可靠性，同样起到消振的作用；三是将作用于阀芯的作用力减小，因此采用倒圆锥体将水的作用力分解，使之达到最小。

为了适用于暗装环境，如卫生间冲洗大便噐，沐浴，洗手间等场所，所述自闭节水阀设置在一安装盒内，该安装盒上端有一盖板，所述踏盖穿过开设在盖板上的中心圆孔可上下移动，该踏盖伸出安装盒盖板的高度为6mm—7mm。由此，盖板的四周为向下垂直边框，将盒体盖在里面，以防水的渗入。

所述阀芯的上部为圆锥台，该阀芯的下部与圆锥台大头尺寸相同的倒圆锥体。由此，本发明的下端的圆锥体结构克服了原有阀芯底部为平面结构的缺陷，可以分解轴向水的作用力，从而使受水压面减小，有效地解决了振动和噪音的问题。

为了解决现有阀门出水口具有特定位置的要求而不能任意调节的难题。所述阀体下端装有用于与进水接头相连的活动套；所述进水接头上端具有定位台肩，该活动套下端具有与定位台肩配合的定位台阶；所述进水接头自上而下穿过所述活动套，通过定位台肩和定位台阶使进水接头与活动套相连；所述活动套内装有环形复合密封圈，该环形复合密封圈的下端面与所述定位台肩的上端面贴合，该环形复合密封圈的上端面与阀体的底端面贴合，该环形复合密封圈的上端面上还设有向上延伸的环状密封，该环状密封与所述阀体底部的内壁紧密贴合；所述活动套的上端面开有弧形导口和环形导槽，该弧形导口和环形导槽连接；所述阀体的底端设有与弧形导口对应的弧形台肩，该弧形台肩可通过所述弧形导口落入并旋转进入环形导槽内而使活动套与阀体相连。优选地，所述活动套上部均匀分布四个弧形导口，同时与四个弧形导口首尾连接的四个环形导槽。所述阀体的底部周围有与活动套的四个弧形导口对应的四个弧形凸块，该弧形凸块弧长略小于弧形导口。所述弧形凸块可通过所述弧形导口落入并旋转一定角度与活动套的环形导槽相扣。从而通过活动套与阀体连成一体。由此，本发明的节水阀采用环形复合密封圈的自来水内压密封方式，一方面可以保证密封可靠，防止渗漏，另一方面可以使得环形复合密封圈同时密封两处间隙，另外可以实现阀体360°任一角度定位，克服了传统阀门安装时存在的不便和渗漏以及管接头炸裂的问题，同时密封永无磨损。

为了确保自闭节水阀正常可靠耐久使用，所述活动套的环形导槽与阀体下端的弧形台肩上开有定位孔，通过定位销将阀体与活动套连成一体且不能转动。

所述阀体顶部开有用于放置同步密封的环形定位台阶，该同步密封包括套装在阀杆上的O形密封圈，设置在环形定位台阶上表面上的矩形密封圈，以及将O形密封圈和矩形密封圈连接成一个整体的薄膜；该O形密封圈、薄膜和矩形密封圈整体形成圆锥台筒状结构。由此，通过薄膜将矩形密封圈的最底端和O形密封圈连成一整体。矩形密封圈高优选为4.5mm，而装配O形密封圈的环形槽紧贴阀盖下的压板，因此，当阀杆下移0.4cm时，薄膜并不受拉，实为受压，由于硅橡胶薄膜具有良好的伸缩变形，此时，薄膜紧贴压板，使同步密封处于良好的工作状态。同时，O形密封圈与阀杆环形槽带动薄膜作同步运动，因而不构成任何磨损。

所述阀杆上开有用于定位O形密封圈的环形槽，在矩形密封圈的上端面与阀盖之间设有压板。由此，阀体与阀盖之间的间隙由矩形密封圈上的压板通过阀体与阀盖的螺纹旋转压紧。同时压板起了保护薄膜避免产生弹性变形而疲劳损坏的作用，同时，阀盖在旋转中避免矩形密封圈的上平面产生皱折以免渗水。

为了减少损坏环节和装配时的疏漏以及加工的繁锁，所述阀杆和阀芯为一体化结构。

所述阀芯圆锥台的大端圆周面上设有多个弧形凸起，弧形凸起之间形成用于通水的弧形通道；所述弧形凸起与所述阀体的内壁面接触。优选设有四个通水的弧形通道。通水面积根据需要设计。与四个通道相连的圆周均匀分布四个与阀体同心的弧形凸起，起着上下移动时导向作用。优选地，所述阀芯圆锥台的下底有四个导向的弧长为0.3cm的弧形凸块均布于圆周，弧形凸块之间形成水的通道。

优选地，所述阀体侧壁的出水口处通过连接螺母与外接接头相连，所述外接接头具有定位台肩，所述连接螺母具有定位台阶，所述外接接头穿过所述连接螺母，阀体侧壁的出水口旋入连接螺母内，由于定位台肩和定位台阶的配合，连接螺母将阀体侧壁的出水口和外接接头固定在一起。更优选地，阀体侧壁的出水口的出水端与外接接头的定位台肩之间设有环形密封垫。外接接头用于与各种出水接头连接。

断水来水主要是利用阀芯一端的圆锥台与圆锥孔产生轴向相对运动而实现。当脚掌停止轴向施压，利用自来水自身压力将阀芯轴向移动，当圆锥台一旦移动到与圆锥孔瞬间接触后并不能产生相对运动，此时，切断水流，并使磨损为零。由于圆锥台和圆锥孔的大头与水流一致，并预留了一定的磨损量，在轴向水压下可以自动补偿。阀芯可360度转动，因此可以自动调心以增强密封的可靠性。

阀门与供水管固定以后，整个阀体可在360度范围内任意角定位。阀体与活动套，活动套与阀座的连接间隙通过自来水压力将内压密封圈同时紧贴密封间隙，使密封极为可靠，更无任何磨损。另一类阀门采用活动螺母，阀体出水口同时可在360度范围内任意角度定位，克服了传统螺纹连接方式而造成管接头炸裂或连接不严而渗漏现象。

藉由上述结构，凡一切用水的地方均不用手开关，方便卫生；用于冲洗坐式大便噐，不用水箱，冲洗效果既快捷节水，又降低了造价，扩大使用面积；使用极为广泛，凡生产生活用水均可适用；使用方便卫生消除了病毒交叉感染，寿命长，一次安装可长久使用，勿需更换，不存在损坏、卡阻、失灵、渗漏；节水效果极好，它消除了人为因素、损坏因素、以及设计不合理等因素所造成的各种用水浪费；安装极为方便，出水口可在360度内任意调节，不用专用工具，用手就可进行，打破常规丝扣连接不能任意调节而造成的丝扣破裂和渗漏。

工作原理：本发明利用水自身的压力和脚掌施加的轴向压力实现逆向启闭；利用轴向施压，保证最佳受力状况；利用磨损原理和同步运动以及内压密封，实现密封磨损为零；根据不同用途，利用同一原理，采用不同结构，使阀门、水嘴、水龙头具有共同优势，形成多规格，多品种的独门系列；零件的通用化程度高达95%以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、凡一切生产生活用水的地方均不用手开关，方便卫生，消除了病毒的交叉感染，有利健康防病。虽有脚踏延时自闭阀，但只用于蹲式冲洗大便器，可靠性极差，使用不便，结构庞大，全部外露，用时需转身180度。而本发明不仅不存在上述问题，还可用于坐式大便器，同时，它不用水箱及内部冲洗机构，使成本大大降低，扩大了卫生间的使用面积。当前市场上，还有一种更时髦的感应阀，它虽使用方便，但仅用于公共场所洗手之用，且仍有不足之处，如可靠性不佳，用途有限，价格昂贵，不宜广泛使用。而本发明适用性极广，凡一切用水的地方都不用手开关，使用方便卫生，美观大方，造价低廉。

2、节水效果好。本发明消除了人为因素、损坏因素、以及设计不合理等因素所造成的各种用水浪费。世界大多数国家，水源匮乏，节水是各国既定国策，因此节约用水，利国利民。

3、使用寿命长，一次安装，可长久使用，勿需更换。当前国内外市场上各种阀门、水嘴、水龙头，使用寿命极为有限。包括欧美各国均无使用寿命标准。而本发明打破了寿命的极限，填补了世界空白。本发明消除了各种损坏因素，一次安装，可长久使用，它不存在损坏、失灵、卡阻。再加上密封设计，独特而巧妙，即时间愈长，水压愈大，密封效果愈好；密封圈的磨损为零，即使有微量的磨损，不需加垫和微调，由于受轴向水压，便可自动补偿，因阀芯可作圆周运动，故能自动调心，以増加密封的可靠性。因此，在长时间使用过程中，不存在跑、冒、滴、漏，大大减少了维修费用和更换的麻烦。

4、适用极为广泛。它不是单一用途的产品。它是利用同一原理，采用不同结构，具有相同优势的系列产品，可以独立自成体系。凡一切用水的地方，都有不同的阀门、水嘴、水龙头，以满足不同要求。因此，市场需求量是无限的。这样一来，就可以实现企业专业化、商品化、大规模组织生产。同时产品零件的通用化程度高达95%以上。因而使生产成本大大降低。

5、安装维修、极为方便。安装不受连接螺纹的影响，出水端可在360°范围内任意角定位，安装维修拆卸无需专用工具，杜绝了安装时连接螺纹不紧而渗水，或因过紧而断裂。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例暗装的结构原理图；

图2是本发明另一个实施例暗装的结构原理图；

图3是本发明斜装作为45°角阀的结构原理图；

图4是图3中采用双联阀门暗装的A-A俯视图。

图5是图3中采用单阀门的暗装的A-A俯视图；

图6是本发明所述活动套的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是图1明装的结构示意图；

图9是本发明所述进水接头的结构示意图。

在图中

1-硅橡胶；2-螺钉；3-踏盖；4-压簧；5-阀盖；6-压片；7-同步密封；8-阀体；9-密封垫；10-外连接头；11-连接螺母；12-锥孔；13-阀芯；14-密封垫；15-活动套；16-进水接头；17-安装盒；18-阀杆；19-定位台肩；20-定位台阶；21-弧形缺口；22-环槽；24-导筒； 25-凸起； 26-阀座； 27-定位孔。

具体实施方式

一种自闭节水阀，如图1所示，该节水阀打破了传统用手开关阀门、水嘴、水龙头习惯，而改用自来水自身的水压推动阀芯13自动切断水流。而需用水时，用脚掌轴向给阀芯13微小施力，阀芯的进水端有一圆锥台，只需轴向微移0.4cm就可达到所需水量。关水时，脚掌原地稍提高4mm，在阀芯的进水端的圆锥台的端面受水压作用推动阀芯的圆锥台与固定在阀体8内的橡胶圆锥孔12瞬间紧密配合，便自动切断水流。同时在阀体内腔固定橡胶圆锥孔，既能吸振，又能密封。当使用大规格如20-25（3/4”，1”）时，为了消除自来水关闭时的反作用力而出现的振动和响声，在阀芯大端同时生成直径相同的圆锥体，将自来水合力分解使作用于阀芯压力大为减小。由于圆锥台与圆锥孔一旦接触而不能产生相对运动，因此使磨损为零，由于阀芯在水的作用下作轴向移动，故能自动补偿，因阀芯可作圆周运动，因而可以自动调心。

阀芯13在阀盖中心圆孔内上下移动时的间隙密封是由固定在阀芯环形槽内的O型密封圈完成。所述阀体顶部圆周开有用于放置矩形密封圈的台阶。套装在阀杆上的环形槽内的O型密封圈，将矩形密封圈和O形密封圈通过薄膜连成一体；薄膜外缘与矩形密封圈的底部相连，薄膜中心向上凸起的圆锥台与O形密封圈形成一体，向上高出0.3cm；阀芯向下移动时，套在环形槽内O型密封圈带动薄膜作同步运动，而外绿的矩形密封圈有一穿过阀芯的压板通过阀体与阀盖的螺纹紧压在环形台阶内，故此又称双连密封。该同步密封由硅橡胶制成，具有极好的伸缩性，抗疲劳，耐老化，随阀芯作上下移动时，薄膜由上向下移动并不形成拉申，实为压缩，出水时，由于水压将薄膜紧贴在压板上，使同步密封处于极好的工作状态。由于作同步运动，不形成相对运动，对密封圈不构成磨损，故磨损为零。换句话说，当阀芯轴向上下移动时，固定在阀杆18环形槽内的O型密封圈与薄膜作同步运动，（又称双联密封）因此既使磨损为零，又消除了渗漏。

本发明打破了传统阀门、水嘴、水龙头与供水管的连接方式，由于出水口的位置是固定的，通常安装阀门、水嘴、水龙头时，由于与供水管螺纹旋进量难以控制，因此过紧时，易于炸裂，回松又易于渗漏。而本发明的设计与供水管连接不受任何限制，出水端（阀体）可在360内任意角度定位。如图6和7所示，阀体底部圆周均布四个弧形台肩，与弧形台肩对应的活动套15圆周均布的四个对应的弧形缺口，弧形台肩通过弧形缺口21落入环槽22内并旋转一定角度。并将定位销插入定位孔27内使得阀体8与活动套15形成一体，不仅阀体可以相对进水接头16可作360°自由旋转，同时保证使用过程中稳定可靠而不松动。由于进水内压，环形的复合密封垫14紧贴阀体8内壁、阀体8底端面、活动套15内壁、进水接头16上端面，从而保证密封零摩损，整个阀门的出水端可在360°内任一角定位。克服了传统阀门安装时诸多难题。为了解决阀体与活动套，以及活动套与阀座之连接间隙的密封，采用自来水的内压力将特制硅橡胶复合密封同时置于密封处，使密封极为可靠耐久，又永无磨损。而1/2”最常用的各种型号的阀门、水嘴、水龙头则采用活动接头16同样可在360度范围内任意度定位。

阀芯13与阀杆18实为一体单件，既减少了损坏环节，又减少了加工的繁锁和装配时的疏漏。

由于阀芯13为单一零件，采用最理想的轴向受力，位移仅为0.4cm，并有多处限位保证，因此，利用水压自动瞬间关闭，准确可靠。加上圆锥台与圆锥孔12断水时，瞬间接触密封，不产生相对位移，断水与用水同步发生。因此不仅消除了磨损，同时克服了在用水过程中的时空浪费。

虽然生产生活用水各有不同，但方便、卫生、节水、耐久、可靠、不坏、则是谱遍的共同愿望。根据这一共同愿望和不同使用要求，利用同一原理，采用不同结构，可设计多种不同形式的阀门、水嘴、水龙头以满足各种用水需求。目前已设计有两个规格五个品种，即明装洗漱角阀，暗装淋浴阀，明装45°单阀，双联45°冷热调温阀以及20-25冲洗阀，基本可满足各种需要。同时根据不同消费群体的要求，可采用不同原材料，采用不同生产工艺可生产具有相同优势的价亷物美的系列产品，以满足市场要求。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种自闭节水阀，包括阀体（8）；所述阀体（8）内竖向安装有阀芯（13）；所述阀体（8）的上部侧壁开有出水口，该阀体（8）下端设有进水口；所述阀体（8）上端装有阀盖（5），所述阀芯（13）和阀杆（18）通过开在所述阀盖（5）上的中心圆孔与一踏盖（1）相连；所述阀体（8）顶端与阀盖（5）之间、阀盖（5）与阀杆（18）之间设有复合密封；其特征在于，所述阀芯（13）的上部为上小下大的圆锥台，所述阀体（8）的内腔装有与所述圆锥台配合实现水路通断的橡胶圆锥孔（12）；当该阀芯（13）下移时所述圆锥台圆周面与圆锥孔（12）分离而使所述出水口与进水口连通，该阀芯（13）上移时所述圆锥台与圆锥孔（12）紧密配合而使所述出水口与进水口截断；所述阀盖（5）与踏盖（1）之间设有驱动阀芯（13）上移而保持自闭节水阀常闭的复位结构：

所述阀体（8）下端装有用于与进水接头（16）相连的活动套（15）；

所述进水接头（16）上端具有定位台肩（19），该活动套（15）下端具有与定位台肩（19）配合的定位台阶（20）；所述进水接头（16）自上而下穿过所述活动套（15），通过定位台肩（19)和定位台阶(20）使进水接头（16）与活动套（15）相连；

所述活动套（15）内装有环形复合密封圈（14），该环形复合密封圈（14）的下端面与所述定位台肩（19）的上端面贴合，该环形复合密封圈（14）的上端面与阀体（8）的底端面贴合，该环形复合密封圈（14）的上端面上还设有向上延伸的环状密封，该环状密封与所述阀体（8）底部的内壁紧密贴合；

所述活动套（15）的上端面开有弧形导口（21）和环形导槽（22），该弧形导口（21）和环形导槽（22）连接；所述阀体（8）的底端设有与弧形导口（21）对应的弧形台肩，该弧形台肩可通过所述弧形导口（21）落入并旋转进入环形导槽（22）内而使活动套（15）与阀体（8）相连。

2.根据权利要求1所述的自闭节水阀，其特征在于，所述复位结构为压簧（4），该压簧（4）外套有限位定位导筒（24），该限位定位导筒（24）的顶端与踏盖（1）下端面之间的距离为4mm—4.5mm。

3.根据权利要求1所述的自闭节水阀，其特征在于，所述自闭节水阀设置在一安装盒（17）内，该安装盒（17）上端有一盖板，所述踏盖（1）穿过开设在盖板上的中心圆孔可上下移动，该踏盖（1）伸出安装盒（17）盖板的高度为6mm—7mm。

4.根据权利要求1所述的自闭节水阀，其特征在于，所述阀芯（13）的上部为圆锥台，该阀芯（13）的下部与圆锥台大头尺寸相同的倒圆锥体。

5.根据权利要求1所述的自闭节水阀，其特征在于，所述活动套（15）的环形导槽（22）与阀体（8）下端的弧形台肩上开有定位孔（26），通过定位销将阀体（8）与活动套（15）连成一体且不能转动。

6.根据权利要求1-4之一所述的自闭节水阀，其特征在于，所述阀体（8）顶部开有用于放置同步密封（7）的环形定位台阶，该同步密封（7）包括套装在阀杆（18）上的O形密封圈，设置在环形定位台阶上表面上的矩形密封圈，以及将O形密封圈和矩形密封圈连接成一个整体的薄膜；该O形密封圈、薄膜和矩形密封圈整体形成圆锥台筒状结构。

7.根据权利要求6所述的自闭节水阀，其特征在于，所述阀杆（18）上开有用于定位O形密封圈的环形槽，在矩形密封圈的上端面与阀盖（5）之间设有压板（6）。

8.根据权利要求1-4之一所述的自闭节水阀，其特征在于，所述阀杆（18）和阀芯（13）为一体化结构。

9.根据权利要求1-4之一所述的自闭节水阀，其特征在于，所述阀芯（13）圆锥台的大端圆周面上设有多个弧形凸起（25），弧形凸起（25）之间形成用于通水的弧形通道；所述弧形凸起（25）与所述阀体（8）的内壁面接触。