CN106989188A - 阀杆式恒温阀芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种阀杆式恒温阀芯，其包括阀芯壳、滑动块、形状记忆合金弹簧、复位弹簧、调节部件和开关出水结构；阀芯壳轴向一端为连接端，另一端为出水端，阀芯壳上开设有热水入水口和冷水入水口；滑动块设置在阀芯壳内，阀芯壳内形成有密封面；形状记忆合金弹簧设置在阀芯壳内滑动块与开关出水结构之间，形状记忆合金弹簧的两端分别顶在台阶环和滑动块上；调节部件设置在阀芯壳内，其轴向一端为调节端，调节端穿出连接端，调节部件与阀芯壳之间设有调整结构；复位弹簧设置在阀芯壳内滑动块与调节部件之间。该结构的阀芯单边操控简便，水温恒定，整体结构优化。
Description
技术领域
本发明涉及阀芯领域，具体是涉及一种单边控温控水的阀杆式恒温阀芯。
背景技术
安全洗浴是享受生活的一个重要环节，恒温龙头以其对水温稳定性的出色控制，在欧美等发达国家应用较为普遍。恒温龙头借助恒温阀芯实现水温控制。该阀芯安装在恒温龙头的混水出口处，通过热敏元件(感温元件)感受水温，实现元件尺寸变化，从而控制阀芯内部零件移动，封堵或者开启冷、热水的进水口，调节入水口的冷热水比例，使出水温度始终保持恒定。根据热敏元件(感温元件)的各类，目前市场上的恒温阀芯主要分类两类：石蜡感温包(WAX)恒温阀芯和形状记忆合金(SMA)恒温阀芯。后者的控温精度、稳定性、使用寿命均优于前者。
在五金卫浴产品领域，恒温阀芯主要应用在淋浴本体上，由于现有恒温阀芯结构上的缺陷，导致淋浴本体在设计、制造及使用过程中存在如下问题。
1.流量阀芯和恒温阀芯分别设置在阀体的两端，控水与控温操作不方便，如下述所例举的专利申请；现有常见的恒温淋浴龙头，如中国专利申请号为201520144651.8，申请日为2015年3月13日，授权公告日为2015年9月2日公开的一种恒温水龙头，该恒温水龙头的具体详细结构请参见该专利申请的公开的专利文献，这里不在详细描述。
2.龙头本体体积大，水道复杂且狭窄，内部隔水板多，重量大，导致铸造缺陷较多，铸造合格率低，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阀杆式恒温阀芯，该阀芯壳单边操作控制出水和温度，操控简便，结构优化便于生产，且使用安全。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：阀杆式恒温阀芯，包括阀芯壳、滑动块、形状记忆合金弹簧、复位弹簧、调节部件和开关出水结构；所述阀芯壳为中通结构，其轴向一端为连接端，另一端为出水端，所述阀芯壳的连接端向出水端方向的侧壁上依次间隔开设有热水入水口和冷水入水口；所述滑动块设置在阀芯壳内，其外侧壁与阀芯壳的热入水孔和冷入水孔之间的内侧壁密封连接，所述滑动块滑动时可改变热入水孔和冷入水孔的大小，所述阀芯壳内形成有分别供与滑动块轴向两端密封连接的密封面；所述形状记忆合金弹簧设置在阀芯壳内滑动块与开关出水结构之间，所述阀芯壳内壁上形成有台阶环，所形状记忆合金弹簧的两端分别顶在台阶环和滑动块上；所述调节部件设置在阀芯壳内，其轴向一端为调节端，所述调节端穿出连接端，所述调节部件的外侧壁与阀芯壳内侧壁之间密封连接，所述调节部件与阀芯壳之间设有用于改变调节部件在阀芯壳内的轴向位置的调整结构；所述复位弹簧设置在阀芯壳内滑动块与调节部件之间。
所述阀芯还包括有中通结构的接头，所述接头的一端嵌入连接端内并与连接端密封连接，所述调节部件嵌设在接头内并与接头密封连接，所述接头嵌入连接端内的端面形成所述密封面。
所述接头与阀芯壳通过螺纹结构连接。
所述调节部件包括调节旋转件和调节滑动件，所述调节旋转件包括穿出接头的所述调节端和在接头内的活动部，所述调节旋转件相对接头可绕轴转动,所述活动部内形成活动腔，所述调节滑动件的一端嵌设在活动腔内并与之通过螺纹结构连接，其另一端与接头内侧壁之间设有防止调节滑动件相对转动的限定结构，从而构成所述调整结构，所述复位弹簧顶在调节滑动件上。
所述限定结构为调节滑动件的另一端与接头内侧壁为相应的多边形结构。
所述阀芯设有定温调节组件，所述定温调节组件包括固定设置在调节端上的控温手轮和固定套设在阀芯外的温度刻度环，所述控温手轮上设有指示位置，指向温度刻度环上设有的温度刻度标尺。
所述定温调节组件还包括高温调节结构，所述高温调节结构包括按钮、定位销、弹簧和定位圈，所述定位圈固定套设在阀芯外，所述定位圈朝向控温手轮的端面上凸设有弧形段，所述弧形段的一端径向向内延伸形成卡块，所述控温手轮径向设有安装孔，所述安装孔朝向定位圈方向的侧壁开设有导向通槽，所述弹簧和按钮嵌入安装孔内，弹簧顶住按钮，所述定位销一端连接在按钮上，另一端穿出导向通槽并与弧形段在同一水平面上，所述卡块可卡住定位销。
所述开关出水结构包括阀芯杆、动陶瓷片和定陶瓷片，所述动陶瓷片和定陶瓷片设置在出水端内，所述阀芯杆穿过形状记忆合金弹簧、滑动块上开设的通孔、复位弹簧和调节部件上开设的通孔，所述阀芯杆的一端为带动端连接动陶瓷片，另一端为操作端穿出在调节部件外，所述阀芯壳在动陶瓷片与形状记忆合金弹簧之间的侧壁上开设有混水出水口，所述动陶瓷片与定陶瓷片之间设有可对应的出水结构，所述阀芯壳对应出水结构的侧壁上开设有混水入水口。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：上述的滑动块通过形状记忆合金弹簧感温改变长度来推动产生位移以及通过调节部件压缩复位弹簧来推动滑动块产生位移，从而改变热水入水口和冷水入水口的大小实现混水调温，上述结构的阀芯将控温和控水双重功能合为一体，可单边操作控制调温和控制开关水，操作简便，控温准确稳定，整体结构简化，便于生产装配，整体结构尺寸缩小，使用安全，使用上述结构的阀芯的龙头本体结构优化，相比现有技术可减少隔水板，有利于生产铸造，提高铸件的成品率。
附图说明
图1是本发明涉及的阀杆式恒温阀芯应用在龙头上的剖视结构示意图；
图2是本发明涉及的阀杆式恒温阀芯剖视结构示意图；
图3是本发明涉及的阀杆式恒温阀芯的分解结构示意图；
图4是本发明涉及的阀杆式恒温阀芯中定温调节组件的结构示意图；
图5是本发明涉及的阀杆式恒温阀芯应用在龙头上的结构示意图。
图中：
龙头本体-1；阀芯腔-11；阀芯安装孔-111；热水腔-12；热水进水连接孔-121；
冷水腔-13；冷水进水连接孔-131；出水腔-14；开关出水结构腔-15；
阀芯-2；阀芯壳-21；连接端-211；出水端-212；热水入口-213；冷水入口-214；
密封面-215；台阶环-216；混水出水口-217；混水入水口-218；
滑动块-22；通孔-221；形状记忆合金弹簧-23；复位弹簧-24；
调节部件-25；调节端-251；调节旋转件-252；调节滑动件-253；活动部-254；
活动腔-255；限定结构-256；通孔-257；
开关出水结构-26；阀芯杆-261；带动端-2611；操作端-2612；
动陶瓷片-262；定陶瓷片-263；接头-27；
定温调节组件-28；控温手轮-281；安装孔-2811；导向通槽-2812；
温度刻度环-282；高温调节结构-283；按钮-284；定位销-285；弹簧-286；
定位圈-287；弧形段-2871；卡块-2872；
止逆阀-3；过滤网-4；水量手轮-5。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明公开的一种单边控温控水的恒温淋浴龙头，如图1和图5所示，包括龙头本体1和设置在龙头本体1内混水调温的阀芯2，本发明中阀芯2只有一个且可实现控水和控温两种功能。
本发明的阀芯2，如图1、图2和图3所示包括阀芯壳21、滑动块22、形状记忆合金弹簧23、复位弹簧24、调节部件25、开关出水结构26、接头27和定温调节组件28，所述开关出水结构26包括阀芯杆261、动陶瓷片262和定陶瓷片263。
所述阀芯壳21为中通结构，其轴向一端为连接端211，另一端为出水端212，所述阀芯壳21的连接端211向出水端212方向的侧壁上依次间隔开设有热水入口213和冷水入口214。
所述滑动块22设置在阀芯壳21内，其外侧壁与阀芯壳21的热水入口213和冷水入口214之间的内侧壁密封连接，所述滑动块22滑动时可改变热水入口213和冷水入口214的大小，所述阀芯壳21内形成有分别供与滑动块22轴向两端密封连接的密封面215，滑动块22滑动时其两端面分别与密封面215贴合时为密封关闭冷水入口214或密封关闭热水入口213的状态。
所述形状记忆合金弹簧23设置在阀芯壳21内滑动块22与开关出水结构26之间，所述阀芯壳21内壁上形成有台阶环216，所形状记忆合金弹簧23的两端分别顶在台阶环216和滑动块22上；所述形状记忆合金弹簧可采用Ni-Ti基形状记忆合金，其簧丝直径为2mm。
所述调节部件25设置在阀芯壳21内，其轴向一端为调节端251，所述调节端251穿出连接端211并在龙头本体1外，所述调节部件25的外侧壁与阀芯壳21内侧壁之间密封连接，所述调节部件25与阀芯壳1之间设有用于改变调节部件25在阀芯壳21内的轴向位置的调整结构；本实施例中所述调节部件25包括调节旋转件252和调节滑动件253，所述调节旋转件252包括穿出接头的所述调节端251和在接头27内的活动部254，所述调节旋转件252相对接头27可绕轴转动,所述活动部254内形成活动腔255，所述调节滑动件253的一端嵌设在活动腔255内并之间通过螺纹结构连接，其另一端与接头27内侧壁之间设有防止调节滑动件253相对转动的限定结构256，从而构成所述调整结构。所述限定结构256为调节滑动件253的另一端与接头27内侧壁为相应的多边形结构。
所述复位弹簧24设置在阀芯壳21内滑动块22与调节部件25之间，具体是顶在调节滑动件253和滑动块22上；经过试验，所述复位弹簧24可采用奥氏体不锈钢，其簧丝直径为1mm，所述复位弹簧24与形状记忆合金弹簧23的弹性模量之比控制在(1.2－1.6)：1，在淋浴龙头使用过程中调温、定温、恒温的效果佳。
所述接头27为中通结构，所述接头27的一端嵌入连接端211内并与连接端211密封连接，所述调节部件25嵌设在接头27内并密封穿过接头27，所述接头27嵌入连接端211内的端面形成所述密封面215，本实施例中所述接头27通过连接端211内的外侧壁上设有的外螺纹与阀芯壳21内侧壁上对应设有的内螺纹螺合锁固连接。
所述定温调节组件28，如图4所示包括固定设置在调节端251上的控温手轮281、固定套设在阀芯2外的温度刻度环282(如图中所示的是套设在接头27上)和高温调节结构283，所述控温手轮283上设有指示位置指向温度刻度环282上设有的温度刻度标尺；所述高温调节结构283包括按钮284、定位销285、弹簧286和定位圈287，所述定位圈287固定套设在阀芯2外(图中所示的是套设在接头27上，上述的温度刻度环282套设在定位圈287外，两者均为固定设置可为一体结构)，所述定位圈287朝向控温手轮281的端面上凸设有弧形段2871，所述弧形段2871的一端径向向内延伸形成卡块2872，所述控温手轮281径向设有安装孔2811，所述安装孔2811朝向定位圈187方向的侧壁开设有导向通槽2812，所述弹簧286和按钮284嵌入安装孔2811内，弹簧286顶住按钮284，所述定位销285一端连接在按钮284上，另一端穿出导向通槽2812并与弧形段2871在同一水平面上，所述卡块2812可卡住定位销285。
所述动陶瓷片262和定陶瓷片263设置在出水端212内，所述阀芯杆261穿过形状记忆合金弹簧23、滑动块22上开设的通孔221、复位弹簧24和调节部件25上开设的通孔257(图中所示的是开设在调节滑动件253和调节旋转件252上)，从图中可看出，阀芯壳21内的部件同轴套在阀芯杆261上，因此阀芯杆261还起到有定向定位的作用，该结构可减少用材和加工工序，所述阀芯杆261的一端为带动端2611连接动陶瓷片262，另一端为操作端2612穿出调节部件25外(如图中所示是穿出调节滑动件253和调节旋转件252外)，所述操作端2612用于控制出水和水量，为便于操作，操作端2612可设有方便转动的部件，如图中所示设有水量手轮5，流量手轮5的表面上设有供手指陷入可防滑的凹槽，也可采用阀柄或其他，可根据龙头本体外观结构来配置，这里不具体限定，本实施例中所述水量手轮5的直径小于控温手轮283的直径，可避免操作干涉；所述阀芯壳21在动陶瓷片261与形状记忆合金弹簧23之间的侧壁上开设有混水出水口217，所述动陶瓷片262与定陶瓷片263之间设有可对应的出水结构(该出水结构可采用现有的阀芯中动陶瓷片和定陶瓷片常用的出水结构，这里不再描述具体结构，图中未示出)，所述阀芯壳21对应出水结构的侧壁上开设有混水入水口218。
上述阀芯2结构可采用玻纤改性的无卤族原子析出的高分子材料注塑成型或用环保型铜合金铸造机加工成型。
所述龙头本体1，如图1所示，其内形成有阀芯腔11和分别连通阀芯腔11的热水腔12、冷水腔13和出水腔14，所述龙头本体1上开设有通向热水腔12的热水进水连接孔121、通向冷水腔13的冷水进水连接孔131、通向出水腔14的出水孔(图中未示出)和通向阀芯腔11的阀芯安装孔111，所述阀芯2将各腔室密封分隔开，如图中所示，所述阀芯2的热水入水口213对应热水腔12，冷水入水口214对应冷水腔13，出水端212对应出水腔14；所述阀芯2还将阀芯腔11密封分隔出开关出水结构腔15，所述混水出水口217和混水入水口218对应在开关出水结构腔15内，所述出水端212连接通向出水腔14，该结构的龙头本体1配置上述结构的阀芯2，龙头本体1的内部各腔室之间的隔腔壁规整光滑，水道短，宽敞通畅，有利于铸造成型。
所述热水进水连接孔121和冷水进水连接孔131上分别设有倒螺并倒螺内设有止逆阀3，防止因冷热水压力值不一致时发生串水。
所述止逆阀3的入水端设有过滤网4。
所述热水进水连接孔121靠龙头本体1的端部设置，所述阀芯腔11与热水进水连接孔121同端设置,所述热水腔12和冷水腔13之间的腔隔壁以最靠近热水进水连接孔121和热进水口213及不影响其它部件的结构来设置，从图1中可清楚看出，该结构设置热水腔12空间占用整个龙头本体1为很小的一部分，冷水腔13的空间大，这样可减少使用时热水腔12的导热范围，有防止龙头本体1大面积烫手的防护作用。
上述恒温淋浴龙头的使用过程是这样的：首先，转动控温手轮281，使其上的指示位置指向温度刻度环282的温度刻度标尺上所需的温度位置，转动控温手轮281时带动调节旋转件252转动，由于调节滑动件253与接头27之间有限定结构256限定其转动且调节滑动件253与调节旋转件252之间螺纹螺合，因此调节旋转件252转动时调节滑动件253可实现轴向滑动压缩复位弹簧24，使复位弹簧24的长度达到所设定的水温所需的长度,同时调节滑动件253向复位弹簧24施压；接着，转动水量手轮5带动阀芯杆261转动带动动陶瓷片261转动，使动陶瓷片262与定陶瓷片263之间的出水结构为不同出水量的开通状态，热水腔12内的水从热水入水口213进入阀芯壳21内，冷水腔13内的水从冷水入水口214进入阀芯壳21内，冷水和热水混合出水，如果混合水温达到使形状记忆合金弹簧23感温伸长的温度，此时形状记忆合金弹簧23感受混合水温度产生相变伸长，弹性张力推动滑动块22使冷水入水口214变大，热水入水口213变小；反之，形状记忆合金弹簧23没有伸长，在复位弹簧24的弹性张力下，滑动块22被推动使冷水入水口214变小，热水入水口213变大，通过形状记忆合金弹簧23和复位弹簧24的在混合水温度下产生的相互作用力来平衡两个弹簧的长度，即确定冷水入口214和热水入口213的大小，确定冷热水流量混合配比，向开关出水结构腔15流入所设定温度的混合水以及保持水温的恒定。
滑动块22滑动行程的两端分别为关闭热水入口213和冷水入口214。
本发明的阀芯2设置有高温调节结构，通过该结构将可能造成烫伤的水温划分为高温，在需要高温出水时，需要进一步调整该结构，从而实现安全调温的功能，用于防止无意高温出水造成烫伤。该功能的实现过程为：通过卡块2872来挡住定位销285，即卡块2872是安全限定块，有弹簧286的弹性张力限制，定位销285不会被随意避开转过卡块2872，在需要调节较高温度时，按下按钮284带动定位销285滑动到导向通槽2812的另一端，避开卡块2872的限定位置，然后转动控温手轮281即可转动到高温范围(最高温度为完全热水温度)。由于设置了弧形段2871，弧形段2871具有厚度，在定位销285避开卡块2872进入弧形段2871后，卡在弧形段2871的内侧面，调节高温出水时，按钮284需一直处于下压状态，在使用时人们可通过确认此按压操作和温度刻度指向辩清当前定温温度。
本发明的结构同样可应用于厨房龙头、面盆龙头等。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (10)
1.阀杆式恒温阀芯，其特征在于：包括阀芯壳、滑动块、形状记忆合金弹簧、复位弹簧、调节部件和开关出水结构；所述阀芯壳为中通结构，其轴向一端为连接端，另一端为出水端，所述阀芯壳的连接端向出水端方向的侧壁上依次间隔开设有热水入口和冷水入口；所述滑动块设置在阀芯壳内，其外侧壁与阀芯壳的热水入口和冷水入口之间的内侧壁密封连接，所述滑动块滑动时可改变热水入口和冷水入口的大小，所述阀芯壳内设计有分别与滑动块轴向两端密封连接的密封面；所述形状记忆合金弹簧设置在阀芯壳内滑动块与开关出水结构之间，所述阀芯壳内壁上形成有台阶环，所形状记忆合金弹簧的两端分别顶在台阶环和滑动块上；所述调节部件设置在阀芯壳内，其轴向一端为调节端，所述调节端穿出连接端，所述调节部件的外侧壁与阀芯壳内侧壁之间密封连接，所述调节部件与阀芯壳之间设有用于改变调节部件在阀芯壳内的轴向位置的调整结构；所述复位弹簧设置在阀芯壳内滑动块与调节部件之间。
2.如权利要求1所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述阀芯还包括有中通结构的接头，所述接头的一端嵌入连接端内并与连接端密封连接，所述调节部件嵌设在接头内并与接头密封连接，所述接头嵌入连接端内的端面形成所述密封面。
3.如权利要求2所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述接头与阀芯壳通过螺纹结构连接。
4.如权利要求2所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述调节部件包括调节旋转件和调节滑动件，所述调节旋转件包括穿出接头的所述调节端和在接头内的活动部，所述调节旋转件相对接头可绕轴转动,所述活动部内形成活动腔，所述调节滑动件的一端嵌设在活动腔内并通过螺纹结构连接，其另一端与接头内侧壁之间设有防止调节滑动件相对转动的限定结构，从而构成所述调整结构，所述复位弹簧顶在调节滑动件上。
5.如权利要求4所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述限定结构为调节滑动件的另一端与接头内侧壁为相应的多边形结构。
6.如权利要求1-5所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述阀芯设有定温调节组件，所述定温调节组件包括固定设置在调节端上的控温手轮和固定套设在阀芯外的温度刻度环，所述控温手轮上设有指示位置，指向温度刻度环上设有的温度刻度标尺。
7.如权利要求6所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述定温调节组件还包括高温调节结构，所述高温调节结构包括按钮、定位销、弹簧和定位圈，所述定位圈固定套设在阀芯外，所述定位圈朝向控温手轮的端面上凸设有弧形段，所述弧形段的一端径向向内延伸形成卡块，所述控温手轮径向设有安装孔，所述安装孔朝向定位圈方向的侧壁开设有导向通槽，所述弹簧和按钮嵌入安装孔内，弹簧顶住按钮，所述定位销一端连接在按钮上，另一端穿出导向通槽并与弧形段在同一水平面上，所述卡块可卡住定位销。
8.如权利要求1-5所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述开关出水结构包括阀芯杆、动陶瓷片和定陶瓷片，所述动陶瓷片和定陶瓷片设置在出水端内，所述阀芯杆穿过形状记忆合金弹簧、滑动块上开设的通孔、复位弹簧和调节部件上开设的通孔，所述阀芯杆的一端为带动端连接动陶瓷片，另一端为操作端穿出调节部件外，所述阀芯壳在动陶瓷片与形状记忆合金弹簧之间的侧壁上开设有混水出水口，所述动陶瓷片与定陶瓷片之间设有可对应的出水结构，所述阀芯壳对应出水结构的侧壁上开设有混水入水口。
9.如权利要求6所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述开关出水结构包括阀芯杆、动陶瓷片和定陶瓷片，所述动陶瓷片和定陶瓷片设置在出水端内，所述阀芯杆穿过形状记忆合金弹簧、滑动块上开设的通孔、复位弹簧和调节部件上开设的通孔，所述阀芯杆的一端为带动端连接动陶瓷片，另一端为操作端穿出在调节部件外，所述阀芯壳在动陶瓷片与形状记忆合金弹簧之间的侧壁上开设有混水出水口，所述动陶瓷片与定陶瓷片之间设有可对应的出水结构，所述阀芯壳对应出水结构的侧壁上开设有混水入水口。
10.如权利要求7所述的阀杆式恒温阀芯，其特征在于：所述开关出水结构包括阀芯杆、动陶瓷片和定陶瓷片，所述动陶瓷片和定陶瓷片设置在出水端内，所述阀芯杆穿过形状记忆合金弹簧、滑动块上开设的通孔、复位弹簧和调节部件上开设的通孔，所述阀芯杆的一端为带动端连接动陶瓷片，另一端为操作端穿出在调节部件外，所述阀芯壳在动陶瓷片与形状记忆合金弹簧之间的侧壁上开设有混水出水口，所述动陶瓷片与定陶瓷片之间设有可对应的出水结构，所述阀芯壳对应出水结构的侧壁上开设有混水入水口。
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