CN106481839A - 一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，该电磁阀门靠近热水器淋浴喷头，其内部分为三层，第一层为电路导通部分，包括指针形导体、凹坑环形电路槽、圆柱坑；第二层为水路导通部分，设置有与管路等直径的管段、负温度系数热敏电阻和正温度系数温敏电阻；第三层是电磁动作部分，包括十字形支架、铁芯绕组、永磁体；主轴和电路将整个三层连接在一起，第一层不随主轴转动，指针形导体、第二三层随主轴同步转动。通过该电磁阀门的巧妙控制，能够在热水器节水系统回收冷水的基础上增加了残余热水回收的功能，实现了自动化、智能化，能够充分实现节能减排，使用简单，操作便捷，便于维护和检修。

Description

一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门

技术领域：

本发明涉及热水器水电两路同步切换的电磁阀技术领域，具体的说，是一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门。

背景技术：

目前为止，燃气热水器仍然是大部分消费者的首选。在现有的城市居民的住宅中，为了保障热水器使用的安全性，燃气热水器一般都安装在厨房中。而淋浴器安装在卫生间，因此造成热水器到淋浴器的出水管道距离很长，出水管内的存水很多，同时由于刚被加热的水在通过这一段管路时，要将大量的热能传递给温度较低的管道和存水，以至于在每次淋浴前都需要将这些未达到使用温度的水从出水管中放出。通过对居民用水习惯的调查结果显示，对于燃气热水器开始放出的冷水约有55.8％的家庭让其肆意流掉，另据官方统计2013年1月止，全国城镇家庭约有2.3亿户，按照每个家庭每天可浪费15L自来水计算，全国每年有12.59亿立方干净自来水直接被浪费掉，约合47.46亿元人民币。这对于作为发展中国家的中国来说的确是巨大的损失。因此环境污染、能源紧缺逐渐成为当今社会发展的热点问题。为了切实有效地保护水资源，减少水的污染与浪费，保护每一滴水已经刻不容缓，如何提高水、燃气在燃气热水器中的利用率已成为当下节能减排的重要目标。

目前已知的处理该部分水的方法有：(1)利用短暂储水箱进行储水，再将冷水作他用，这个方法给使用者带来诸多不便，而且不适合节水意识不强的使用者。(2)采用某些机械装置直接将出水管中部分水抽出等。此类方法虽然达到了收集残水目的，但是却不适合普遍家用热水器，且与大多数人们的使用水的习惯相背离。我们想通过简单的一步手动操作就能实现对该装置运转过程中的不同步骤进行智能化的连续性操控。此关键在于管路的自动切换，这就涉及到阀门。尽管市售阀门种类齐全功能丰富，却缺少可以实现上述功能的可以因外部温度变化而实现自己主动动作且可与另外电磁阀联动的一键开断智能阀门。

发明内容：

基于燃气热水器，本发明提供一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，通过该电磁阀门的巧妙控制，能够在热水器节水系统回收冷水的基础上增加了残余热水回收的功能，进而节约水资源。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，该电磁阀门靠近喷头，其包括壳体、设置在壳体内的电气部分以及与电气部分配合动作的机械部分，其关键技术是：该电磁阀门分为三层，第一层和第三层为电气部分，机械部分布置在第二层；该电磁阀门还包括指针形导体、凹坑环形电路槽、圆柱坑、十字形支架、铁芯绕组、永磁体、主轴、电路、负温度系数热敏电阻和正温度系数温敏电阻；主轴和主轴内部电路将整个三层贯穿，第一层不随主轴转动，指针形导体、第二三层随主轴同步转动，连接三层的主轴两端由轴承支撑。

第一层为电路导通部分，将其以轴心为中心正交划分后分成四部分，逆时针编号为一、二、三、四。在每部分45°对角线上靠近第一层外缘设置有四个圆柱坑，四个圆柱坑呈中心对称，每两个圆柱坑之间有一个等半径的弧形凹槽，弧形凹槽逆时针由深及浅，深的部分与圆柱坑等深且光滑连接，四个弧形凹槽连起来在平面上构成一个略靠近第一层外缘的圆环，其底部从圆柱坑到弧形凹槽末端、未到下一个圆柱坑布置两条平行铜质导线，构成一个凹坑环形电路槽。指针形导体的根部与主轴相接，其端部针尖部分分为两叉，分别连接凹坑环形电路槽内的两条铜质导线，并能够以主轴为圆心与主轴同转进行逆时针转动。

第二层为水路导通部分，第二层设置有与管路等直径的弧形管段。炮制第一层，将第二层以主轴为中心等分为四个部分，逆时针分为A、B、C、D，每部分90°，与第一层一、二、三、四一一对应。A部分不作处理，B部分以两直角边与弧形管段中心重合，钻取与家用水管等直径的管道，所抠取的管道以45°角平分线对称。接着C部分按B方法钻取弧形管段，逆时针数的第一个管口与B所抠弧形管段直径相同且位置能够旋转重合，第二个管口开在距离直角边线一个管径以上的地方。D部分处理与C同。在B部分管道内安装负温度系数热敏电阻，在D部分管道内安装正温度系数温敏电阻。在壳体上对应的B、C、D进出口开同等大小的孔。

第三层是电磁动作部分，第三层的外壳上设置有正交对称分布的四个强力永磁体，第三层以主轴为中心设置一个十字形支架，十字形支架端部各设置一个铁芯绕组，铁芯绕组部分对应圆周角约为45°。

三层共用主轴，除第一层外都同步旋转。

进一步的，所述的指针形导体除了叉状导体外的部分包裹一层绝缘体，内部为导电的铜质线导体。

进一步的，所述的圆柱坑与弧形凹槽等宽。

进一步的，所述的圆柱坑深为2-4毫米、直径为3-5毫米。

进一步的，所述的凹坑环形电路槽内用一层石墨层铺垫。

进一步的，所述的第一层的四个弧形凹槽呈中心对称，四个弧形凹槽中只有二、三、四部分的弧形凹槽接通电路，剩下一个仅为相同凹槽，不导通电路。

进一步的，所述的指针形导体上设置有一个按钮。

进一步的，所述的第二层厚度为28-32mm。

进一步的，所述的第二层内的弧形管段具体形状为以两直角边为渐近线的双曲线的一半。

进一步的，所述的第三层内的铁芯绕组为弧形。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过四通电磁阀和减压阀以及电磁控制阀的的巧妙结合，解决了在残余热水排出过程中热水器再次启动带来的多余的能源浪费问题。

2、本发明能够完美控制循环水路并且不影响对淋浴器的正常使用，进而节约水资源，提高使用性能和热水管安全性能。

3、本发明由电气部分和机械部分两部分组成，本发明的控制器分三层，第一层和第三层为电气部分，机械部分布置在第二层，三层共用一轴，可随主轴旋转。通过电气部分对电路控制实现对机械部分的控制，进而实现对水路的控制。全程实现了自动化、智能化，能够充分实现节能减排，节水效果显著，使用简单，操作便捷，并且便于维护和检修。

4、将本发明使用在热水器中，可以实现冷热水回收利用，将燃气热水器出水管内的存水和没有达到洗浴温度的水回收到燃气热水器中，加热后再次经出水管送达到淋浴器，并且在使用结束后，该本发明可将管道中残余热水排出加以利用，进而实现水、气的充分利用，以达到节约水资源和燃气资源的目的。本发明在热水器节水系统回收冷水的基础上增加了残余热水回收利用的功能，通过本发明的巧妙控制达到了冷水回收加热、残余热水排除装置的效果。

5、为了方便实现每一个阶段过程和贯通可持续发展理念，本发明除电路部分和铁芯，其余部分全部采用工程材料。

附图说明：

图1是本发明在热水器节水系统中的位置示意图；

图2是本发明立体结构示意图；

图3是本发明倒立状态的立体结构示意图；

图4是本发明不包括指针形导体的第一层的立体结构示意图；

图5是本发明第一层结构示意图；

图6是本发明第二层立体结构示意图；

图7是本发明第二层内部结构示意图；

图8是本发明第三层立体结构示意图；

图9是本发明第三层结构示意图；

图10是本发明运转过程第一个动作第一层自动切换示意图；

图11是本发明运转过程第一个动作第二层自动切换示意图；

图12是本发明运转过程第一个动作第三层自动切换示意图；

图13是本发明运转过程第一个动作对应电路图；

图14是本发明运转过程第二个动作第一层状态图；

图15是本发明运转过程第二个动作第二层状态图；

图16是本发明运转过程第二个动作第三层状态图；

图17是本发明运转过程第二个动作对应电路图；

图18是本发明运转过程第三个动作第一层状态图；

图19是本发明运转过程第三个动作第二层状态图；

图20是本发明运转过程第三个动作第三层状态图；

图21是本发明运转过程第三个动作对应电路图；

图22是本发明运转过程第四个动作第一层状态图；

图23是本发明运转过程第四个动作第二层状态图；

图24是本发明运转过程第四个动作第三层状态图。

附图标记：

1—进水管道、2—四通电磁阀、3—回水管道、4—微型水泵、5—淋浴器、6—混水器、7—可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门、8—热水器出水管道、9—热水器、10—减压阀、11—第一层、12—第二层、13—第三层、14—指针形导体、15—凹坑环形电路槽、16—圆柱坑、17—弧形管段、18—十字形支架、19—铁芯绕组、20—永磁体、21—主轴，22—壳体，23—触点，24—导线，25—触头。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但不应将此理解为本发明的上述主题的范围仅限于下述实施例。

参照图1，热水器节水系统包括进水管道1、四通电磁阀2、回水管道3、微型水泵4、淋浴器5、混水器6、可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门7、热水器出水管道8、热水器9和减压阀10。四通电磁阀2设置有a、b两个入水口和c、d两个出水口，进水管道1和四通电磁阀2的a入水口连通，四通电磁阀2的c出水口与热水器9连通，热水器9通过热水器出水管道8与可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门7的e入水口连通，可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门7的g出水口通过水管与淋浴器5连通，可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门7与淋浴器5之间设置有混水器6，可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门7的f出水口通过回水管道3与四通电磁阀2的b入水口连接，可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门7与四通电磁阀2之间设置一个微型水泵4，四通电磁阀2的d出水口与减压阀10连接。

参照图2-图9，本发明提供一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门7，该电磁阀门靠近喷头，其包括有壳体22、设置壳体22内的电气部分以及与电气部分配合动作的机械部分，该电磁阀门分为三层，第一层11和第三层13为电气部分，机械部分布置在第二层12；该电磁阀门还包括指针形导体14、凹坑环形电路槽15、圆柱坑16、按钮、十字形支架18、铁芯绕组19、永磁体20、主轴21、电路、负温度系数热敏电阻和正温度系数温敏电阻；主轴21和电路将整个三层贯穿，第一层不随主轴21转动，指针形导体14、第二层12和第三层13随主轴21同步转动，连接三层的主轴21两端由轴承支撑。

第一层11为电路导通部分，将其以轴心为中心正交划分后分成四部分，逆时针编号为一、二、三、四。在每部分45°对角线上靠近第一层外缘设置有四个深为2-4毫米(优选3毫米)、直径为3-5毫米(优选4毫米)的圆柱坑16，四个圆柱坑16呈中心对称，每两个圆柱坑16之间有一个等半径的弧形凹槽，弧形凹槽逆时针由深及浅，深的部分与圆柱坑16等深且光滑连接，并且圆柱坑16与弧形槽等宽，四个弧形凹槽呈中心对称，四个弧形槽中只有二、三、四部分的弧形槽接通电路，此三部分的弧形凹槽内设置有触点23,剩下一个仅为相同凹槽，不导通电路。四个弧形凹槽连起来在平面上构成一个略靠近第一层外缘的圆环，其底部从圆柱坑16到弧形凹槽末端(未到下一个圆柱坑16)布置两条平行铜质导线24，构成一个凹坑环形电路槽15，因而弧形凹槽一个梯进入下一个相邻梯的临界点有一到三毫米的距离没有带电，即电路不导通。凹坑环形电路槽15内用可导电且可做润滑剂的薄薄的一层石墨层铺垫，保证指针形导体14滑动过程顺利且不断电。指针形导体14的端部设置有触头25，指针形导体14作用是连接主轴21内部电路和凹坑环形电路槽15，其根部与主轴21相接，端部针尖部分分为两叉，分别连接凹坑环形电路槽15内的两条铜质导线24，指针形导体14除了叉状导体外的部分包裹一层绝缘体，内部为导电的铜质线导体。第一层11的一周有四个阶梯状态，指针形导体14可使指针以主轴21为圆心随主轴21逆时针旋转，也可自行逆时针旋转；指针形导体14的尖端部在凹坑环形电路槽15内滑动，经四个梯状弧形凹槽回到原位置，指针形导体14不能够逆向转动。指针形导体14上设置有一个按钮，能够控制该阀门第三阶段旋转过程的电路开断，从而控制第三个动作状态。

第二层12为水路导通部分，第二层12厚度约28-32mm，优选30mm，第二层12设置有与管路等直径的弧形管段17。炮制第一层11，将第二层12以主轴21为中心等分为四个部分，逆时针分为A、B、C、D，每部分90°，与第一层11的一、二、三、四一一对应。A部分不作处理，B部分以两直角边与弧形管段17中心重合，钻取与家用水管等直径的管道，弧形管段17具体形状为以两直角边为渐近线的双曲线的一半，即所抠取的管道以45°角平分线对称，接着C部分按B方法钻取弧形管段17，逆时针数的第一个管口与B所抠弧形管段17直径相同且位置可旋转重合，第二个管口开在距离直角边线一个管径以上的地方以方便接入出水口；D部分处理与C同。在B部分管道内安装负温度系数热敏电阻，在D部分管道内安装正温度系数温敏电阻，以监测水温，并使第三层的铁芯绕组做出反应。在壳体22上对应的B、C、D进出口开同等大小的孔，便于安装进出口管道。

第三层13是电磁动作部分，第三层13的外壳上设置有正交对称分布的四个强力永磁体20，以吸引铁芯绕组19。第三层13以主轴21为中心设置一个十字形支架18，十字形支架18端部各设置一个铁芯绕组19，阀门旋转每个阶段均使第三层13十字形支架18上的铁芯绕组19充电，通电后则产生磁性并转动，吸引正交分布的永磁体20，使指针形导体14及第二层12、第三层13跟随转动；铁芯绕组19导磁良好，为弧形，铁芯绕组19对应圆周角约45°。每个铁芯绕组19逆时针计的第一个端部用绝磁材料包裹，即保证其只能逆时针旋转。

三层共用主轴21，除第一层11外都同步旋转。

第一层11电路控制第三层13的铁芯绕组19，从而使第三层13动作，同时使第二层12、第一层11跟随动作，从而实现水路切换和电路切换。第一层11同时控制热水器前的四通电磁阀门2及微型水泵4使其同步动作，该四通电磁阀2为一个两进两出的电磁阀。全程分为四个动作，每个动作对应不同状态，使用者从开始洗浴到洗浴结束，本发明刚好循环一周，回到初始位置。

参照图10-24，具体使用时：

第一个动作：当使用者使用本发明时，手动将本发明第一层11的指针形导体14逆时针旋转90°后，本发明的f出水口打开,四通电磁阀2和微型水泵4开始动作。热水器出水管道8内的存水和没有达到洗浴温度的水由本发明的f出水口流出，微型水泵4开始工作，配合四通电磁阀2使水开始内循环，热水器9开始工作，对水加热。

第二个动作：当水温加热到洗浴温度时，本发明第二层12水道里第一部分的负温度系数热敏电阻(NTC)降低，电流增大，使第三层13的铁芯绕组19动作，第三层13旋转体即铁芯绕组19吸引固定强力永磁体20，此时本发明的f出水口关闭、g出水口打开，实现水路和电路切换，四通电磁阀2与自来水的进水管道1连通开始洗浴。

第三个动作：当淋浴完成完时，将本发明第一层11的指针形导体14逆时针旋转90°，即让处于第3个动作所处状态切换至第4个动作所处状态，即四通电磁阀2接至减压阀10，热水器9停止工作。

第四个动作：当水温下降到非洗浴温度时，本发明第二层12的正温度系数热敏电阻(PTC)动作，电流增加，第三层13的电磁系统再动作，实现整体切换，切换完成，本发明关闭，此时四通电磁阀2回复至无接通状态。全程动作完成，本发明旋转360°，回复至初始位置，四通电磁阀2也同样断电回复至初始位置，切换完成。

Claims (10)

1.一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，该电磁阀门靠近喷头，其包括壳体(22)、设置在壳体(22)内的电气部分以及与电气部分配合动作的机械部分，其特征是：该电磁阀门分为三层，第一层(11)和第三层(13)为电气部分，机械部分布置在第二层(12)；该电磁阀门还包括指针形导体(14)、凹坑环形电路槽(15)、圆柱坑(16)、十字形支架(18)、铁芯绕组(19)、永磁体(20)、主轴(21)、电路、负温度系数热敏电阻和正温度系数温敏电阻；主轴(21)和主轴(21)内部电路将整个三层贯穿，第一层(11)不随主轴(21)转动，指针形导体(14)、第二层(12)和第三层(13)随主轴(21)同步转动，连接三层的主轴(21)两端由轴承支撑；

第一层(11)为电路导通部分，将其以轴心为中心正交划分后分成四部分，逆时针编号为一、二、三、四；在每部分45°对角线上靠近第一层(11)外缘设置有四个圆柱坑(16)，四个圆柱坑(16)呈中心对称，每两个圆柱坑(16)之间有一个等半径的弧形凹槽，弧形凹槽逆时针由深及浅，深的部分与圆柱坑(16)等深且光滑连接，四个弧形凹槽连起来在平面上构成一个靠近第一层(11)外缘的圆环，其底部从圆柱坑(16)到弧形凹槽末端、未到下一个圆柱坑(16)布置两条平行铜质导线，构成一个凹坑环形电路槽(15)；指针形导体(14)的根部与主轴(21)相接，其端部针尖部分分为两叉，分别连接凹坑环形电路槽(15)内的两条铜质导线，并能够以主轴(21)为圆心与主轴(21)同转进行逆时针转动；

第二层(12)为水路导通部分，第二层(12)设置有与管路等直径的弧形管段(17)；炮制第一层(11)，将第二层(12)以主轴(21)为中心等分为四个部分，逆时针分为A、B、C、D，每部分90°，与第一层一、二、三、四一一对应；A部分不作处理，B部分以两直角边与弧形管段(17)中心重合，钻取与家用水管等直径的管道，所抠取的管道以45°角平分线对称；接着C部分按B方法钻取弧形管段(17)，逆时针数的第一个管口与B所抠弧形管段(17)直径相同且位置能够旋转重合，第二个管口开在距离直角边线一个管径以上的地方；D部分处理与C同；在B部分管道内安装负温度系数热敏电阻，在D部分管道内安装正温度系数温敏电阻；在壳体(22)上对应的B、C、D进出口开同等大小的孔；

第三层(13)是电磁动作部分，第三层(13)的外壳上设置有正交对称分布的四个强力永磁体(20)，第三层(13)以主轴(21)为中心设置一个十字形支架(18)，十字形支架(18)端部各设置一个铁芯绕组(19)，铁芯绕组(19)对应圆周角约为45°；

三层共用主轴(21)，除第一层(11)外都同步旋转。

2.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的指针形导体(14)除了叉状导体外的部分包裹一层绝缘体，内部为导电的铜质线导体。

3.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的圆柱坑(16)与弧形凹槽等宽。

4.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的圆柱坑(16)深为2-4毫米、直径为3-5毫米。

5.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的凹坑环形电路槽(15)内用一层石墨层铺垫。

6.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的第一层(11)的四个弧形凹槽呈中心对称，四个弧形凹槽中只有二、三、四部分的弧形凹槽接通电路，剩下一个仅为相同凹槽，不导通电路。

7.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的指针形导体(14)上设置有一个按钮。

8.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的第二层(12)厚度为28-32mm。

9.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的第二层(12)内的弧形管段(17)具体形状为以两直角边为渐近线的双曲线的一半。

10.根据权利要求1所述的一种可自动旋转水电两路同步控制的电磁阀门，其特征是：所述的第三层(13)内的铁芯绕组(19)为弧形。