CN108533792A - 一种冷热水自动切换阀 - Google Patents

Abstract

一种冷热水自动切换阀，涉及水暖控制阀技术领域，其包括切换阀本体，切换阀本体设有进水口、冷水出水口以及热水出水口，切换阀本体上设有与其连通的腔体，冷水出水口和热水出水口均设置在腔体的侧壁上并与腔体连通，冷水出水口位于热水出水口的上方，腔体中设有一个可上下活动的阀芯，阀芯的内腔中空且内腔的上下两端连通腔体，阀芯的外壁面可堵住冷水出水口或热水出水口并使腔体中的水流从阀芯的内腔中通过，阀芯的顶端与腔体的顶部之间连接有弹簧，阀芯的底端通过一根连接杆与一推板连接，阀芯的下方设有一个筒状体。本发明在需要使用热水时，可使管道内蓄积的冷水被自动收集后再放出热水，无需人工操作，避免浪费水资源和时间。

Description

一种冷热水自动切换阀

技术领域

本发明涉及水暖控制阀技术领域，尤其指一种冷热水自动切换阀。

背景技术

在日常生活中，热水器与其所连接的进水龙头之间都会有一段较长的距离，因此每次要使用热水时，都要放掉管道间内蓄积的一部分冷水，并等待一段时间才会放出热水，这样既不方便，还会浪费水资源，特别是太阳能热水器与冷水的进水龙头之间的距离非常远，每次等待的时间会更长，浪费的水会更多。

通常，很多人为了节约用水就用脸盆等器具将前面的冷水接起来，也有人利用一些软管之类器具的把水通到洗衣机或到抽水马桶的后储水箱中等等。这些方法都存在不少缺陷，比如需要浪费时间再一旁等待，而且还要随时通过自身感测水温等。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种冷热水自动切换阀，在需要使用热水时，可使管道内蓄积的冷水被自动收集后再放出热水，无需人工操作，避免浪费水资源和时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种冷热水自动切换阀，包括切换阀本体，所述切换阀本体设有进水口、冷水出水口以及热水出水口，所述切换阀本体上设有与其连通的腔体，所述冷水出水口和热水出水口均设置在腔体的侧壁上并与腔体连通，所述冷水出水口位于热水出水口的上方，所述腔体中设有一个可上下活动的阀芯，所述阀芯的外壁面贴靠于腔体，所述阀芯的内腔中空且内腔的上下两端连通腔体，所述阀芯的外壁面可堵住冷水出水口或热水出水口并使腔体中的水流从阀芯的内腔中通过，所述阀芯的顶端与腔体的顶部之间连接有弹簧，所述阀芯的底端通过一根连接杆与一推板连接，所述阀芯的下方设有一个筒状体，所述推板伸入筒状体并可在筒状体中上下移动，位于所述推板下方的筒状体中设有用于抵住推板的限位块，所述推板的侧面贴靠于筒状体的内壁面，所述筒状体的底部开设有连通切换阀本体内部的通水孔，所述筒状体的底部还通过第一单向阀与一个活塞腔连通，所述活塞腔的底部通过第二单向阀与切换阀本体内部连通，所述活塞腔中设有活塞，所述切换阀本体中设有用于推动活塞在活塞腔中做往复运动的曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构传动连接有一个齿轮，所述齿轮沿其轴心方向固定连接有一根传动杆，所述传动杆上设有可带动其同步转动的叶轮，所述叶轮位于进水口处并可被水流冲击而产生旋转，从而使传动杆带动齿轮转动，所述传动杆中部的侧周面上环形设置有凸起，所述切换阀本体内固定安装有限位件，所述传动杆穿过限位件并使所述凸起位于限位件中，所述限位件内填充有与凸起接触的可可脂；在所述弹簧的弹力作用下，所述阀芯可向下抵住连接杆进而使所述推板向下抵住限位块，此时所述阀芯所在的位置可堵住热水出水口，当所述活塞做往复运动时，所述切换阀本体中的水通过第二单向阀和第一单向阀后不断进入到筒状体中，使得所述推板向上推动连接杆，进而使得所述阀芯向上运动，当所述阀芯运动至完全堵住冷水出水口之后再继续向上运动，便会逐渐打开所述热水出水口，当所述阀芯向上运动至完全打开热水出水口时，所述阀芯仍保持堵住冷水出水口。

进一步地，所述阀芯的底部开设有连通其内腔与腔体的通孔。

优选地，所述通孔的数量为多个，各通孔呈环状排布在所述阀芯的底部。

更优选地，所述限位块的数量为两个，两个限位块对称设置在所述筒状体的内壁上。

进一步地，所述腔体中设有挡块，所述挡块位于阀芯的上方，当所述热水出水口完全打开时，所述阀芯向上顶住所述挡块。

更进一步地，所述曲柄连杆机构包括连杆以及与齿轮啮合的传动轮，所述连杆的一端铰接在活塞上、另一端活动连接在传动轮的上表面并位于传动轮的轴心与外沿之间。

进一步地，所述限位件包括由铜制成的外壳，所述外壳的上、下两端面开设有供传动杆穿过的圆孔，所述外壳安装在切换阀本体的内壁上。

其中，所述圆孔的内壁面上还设有密封圈。

优选地，所述外壳呈圆饼状，所述外壳的内壁面上环形布设有多个齿状的凸块。

更优选地，所述弹簧的数量为两根，两根弹簧对称设置在阀芯的顶部。

本发明的有益效果在于：使用热水之前，在弹簧的弹力作用下，阀芯可向下抵住连接杆进而使推板向下抵住限位块，此时阀芯所在的位置可堵住热水出水口，当开始使用热水时，打开进水口的阀门，首先管道前段的冷水进入到切换阀本体中，此时由于可可脂处于固化状态（27.7℃以下的可可脂基本全是固体，随着温度的升高会迅速熔化，到35℃就完全熔化），并且冷水的温度较低，可可脂保持固化状态并在限位件中卡住传动杆上的凸起，使得传动杆无法转动，也就使得曲柄连杆机构、活塞均保持不动的状态，此时的冷水基本会进入到腔体后经过阀芯的内腔再从冷水出水口放出（冷水出水口可用管路连接至收集装置从而专门将冷水收集起来），待冷水逐渐放完后，热水开始进入到切换阀本体中来，随着温度的升高，限位件中的可可脂迅速熔化，熔化后的可可脂解除了对凸起的限制作用，使得传动杆可以自由转动，此时受到水流冲击的叶轮产生旋转，进而使得传动杆带动齿轮旋转，齿轮将转动的力传递给曲柄连杆机构，从而驱动活塞在活塞腔中作往复运动，在活塞的加压作用下，切换阀本体中的水通过第二单向阀和第一单向阀后不断进入到筒状体中，使得推板向上推动连接杆，进而使连接杆带动阀芯在腔体内逐渐向上运动，当阀芯运动至刚好堵住冷水出水口之后逐渐打开热水出水口，待热水出水口完全打开后，阀芯保持堵住冷水出水口的状态，此时弹簧被压缩，热水得以从热水出水口放出供人们使用，整个过程无需人工操作，避免了浪费水资源和时间，并且切换阀本体中不需要使用任何电器器材（例如温度传感器等）或控制程序进行自动化检测，仅通过机械结构便能轻松实现，提高了安全性，节省了制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例中进水口关闭时阀芯堵住热水出水口的整体结构示意图；

图2为实施例中进水口打开后阀芯上升至堵住热水出水口和冷水出水口时的整体结构示意图；

图3为实施例中进水口打开候阀芯上升至堵住冷水出水口并打开热水出水口时的整体结构示意图；

图4为实施例中切换阀本体仰视状态下的局部剖视示意图；

图5为图4中A处结构的剖视结构放大示意图；

图6为图5中B-B向的剖视结构示意图。

附图标记为：

1——切换阀本体 1a——腔体 2——进水口

3——冷水出水口 4——热水出水口 5——阀芯

6——弹簧 7——连接杆 8——推板

9——筒状体 9a——限位块 9b——通水孔

10a——第一单向阀 10b——第二单向阀 11——活塞腔

12——活塞 13——齿轮 14——传动杆

14a——凸起 15——叶轮 16——限位件

16a——可可脂 16b——外壳 16c——凸块

17——挡块 18a——连杆 18b——传动轮。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

如图1-6所示，一种冷热水自动切换阀，包括切换阀本体1，切换阀本体1设有进水口2、冷水出水口3以及热水出水口4，切换阀本体1上设有与其连通的腔体1a，冷水出水口3和热水出水口4均设置在腔体1a的侧壁上并与腔体1a连通，冷水出水口3位于热水出水口4的上方，腔体1a中设有一个可上下活动的阀芯5，阀芯5的外壁面贴靠于腔体1a，阀芯5的内腔中空且内腔的上下两端连通腔体1a，阀芯5的外壁面可堵住冷水出水口3或热水出水口4并使腔体1a中的水流从阀芯5的内腔中通过，阀芯5的顶端与腔体1a的顶部之间连接有弹簧6，阀芯5的底端通过一根连接杆7与一推板8连接，阀芯5的下方设有一个筒状体9，推板8伸入筒状体9并可在筒状体9中上下移动，位于推板8下方的筒状体9中设有用于抵住推板8的限位块9a，推板8的侧面贴靠于筒状体9的内壁面，筒状体9的底部开设有连通切换阀本体1内部的通水孔9b，筒状体9的底部还通过第一单向阀10a与一个活塞腔11连通，活塞腔11的底部通过第二单向阀10b与切换阀本体1内部连通，活塞腔11中设有活塞12，切换阀本体1中设有用于推动活塞12在活塞腔11中做往复运动的曲柄连杆机构，曲柄连杆机构传动连接有一个齿轮13，齿轮13沿其轴心方向固定连接有一根传动杆14，传动杆14上设有可带动其同步转动的叶轮15，叶轮15位于进水口2处并可被水流冲击而产生旋转，从而使传动杆14带动齿轮13转动，传动杆14中部的侧周面上环形设置有凸起14a，切换阀本体1内固定安装有限位件16，传动杆14穿过限位件16并使所述凸起14a位于限位件16中，限位件16内填充有与凸起14a接触的可可脂16a。

上述实施方式提供的冷热水自动切换阀，使用热水之前，在弹簧6的弹力作用下，阀芯5可向下抵住连接杆7进而使推板8向下抵住限位块9a，此时阀芯5所在的位置可堵住热水出水口4，当开始使用热水时，打开进水口2的阀门，首先管道前段的冷水进入到切换阀本体1中，此时由于可可脂16a处于固化状态（27.7℃以下的可可脂基本全是固体，随着温度的升高会迅速熔化，到35℃就完全熔化），并且冷水的温度较低，可可脂16a保持固化状态并在限位件16中卡住传动杆14上的凸起，使得传动杆14无法转动，也就使得曲柄连杆机构、活塞12均保持不动的状态，此时的冷水基本会进入到腔体1a，然后经过阀芯5的内腔再从冷水出水口3放出（冷水出水口3可用管路连接至收集装置从而专门将冷水收集起来），待冷水逐渐放完后，热水开始进入到切换阀本体1中来，随着温度的升高，限位件16中的可可脂16a迅速熔化，熔化后的可可脂16a解除了对凸起14a的限制作用，使得传动杆14可以自由转动，此时受到水流冲击的叶轮15产生旋转，进而使得传动杆14带动齿轮13旋转，齿轮13将转动的力传递给曲柄连杆机构，从而驱动活塞12在活塞腔11中作往复运动，在活塞12的加压作用下，切换阀本体1中的水通过第二单向阀10b和第一单向阀10a后不断进入到筒状体9中，由于通水孔9b的大小可以设计得远小于两个单向阀的大小，即可使筒状体9的进水量远大于出水量，进而可使筒状体9中的水压升高，从而使得推板8向上推动连接杆7，随之使得连接杆7带动阀芯5在腔体1a内逐渐向上运动，当阀芯5运动至刚好堵住冷水出水口3之后逐渐打开热水出水口4，待热水出水口4完全打开后，阀芯5保持堵住冷水出水口3的状态，此时弹簧6被压缩，热水得以从热水出水口4放出供人们使用，整个过程无需人工操作，避免了浪费水资源和时间，并且切换阀本体1中不需要使用任何电器器材（例如温度传感器等）或控制程序进行自动化检测，仅通过机械结构便能轻松实现，提高了安全性，节省了制造成本。

进一步，阀芯5的底部开设有连通其内腔与腔体1a的通孔，通孔的数量为多个，各通孔呈环状排布在所述阀芯5的底部，从而保证水流能迅速、顺利的经过。

作为更优选的，限位块9a的数量为两个，两个限位块9a对称设置在所述筒状体9的内壁上。

进一步，还可在腔体1a中设有挡块17，挡块17位于阀芯5的上方，当热水出水口4完全打开时，阀芯5向上顶住挡块17，从而避免弹簧6被过度压缩，进而提高弹簧的使用寿命。

再进一步，曲柄连杆机构包括连杆18a以及与齿轮13啮合的传动轮18b，连杆18a的一端铰接在活塞12上、另一端活动连接在传动轮18b的上表面并位于传动轮18b的轴心与外沿之间，当齿轮13转动时，传动轮18b随之转动，连杆18a摆动，进而带动活塞12在活塞腔11中作往复运动。

进一步，限位件16包括由铜制成的外壳16b，外壳16b的上、下两端面开设有供传动杆14穿过的圆孔，外壳16b安装在切换阀本体1的内壁上，其中，圆孔的内壁面上还设有密封圈（附图中未示出），以提升外壳16b的防水密封效果。

再进一步，如图6所示，还可将外壳16b设置成圆饼状，并在外壳16b的内壁面上环形布设有多个齿状的凸块16c，可可脂16a设置在外壳16b中，固化后的可可脂16a同时卡住凸块16c和凸起14a，能够进一步加强限位件16对传动杆14的限制效果。

在本实施例中，作为优选的，弹簧6的数量为两根，两根弹簧6对称设置在阀芯5的顶部，这样使得阀芯5的回位动作能更加稳定，当关闭进水口2的阀门后，热水逐渐放出，叶轮15停止旋转后，在弹簧6的弹力作用下，阀芯5被向下推抵，此时推板8向下运动，筒状体9中的水逐渐从通水孔9b中流出，直到阀芯5移动到堵住热水出水口4并打开冷水出水口3，最后推板8抵住限位块9a，切换阀本体1中的温度逐渐降低下来，可可脂16a逐渐固化，重新卡住传动杆14上的凸起14a。

另外值得一提的是，在使用本发明提供的冷热水自动切换阀时，若遇到热水使用中途煤气用完或是热水器点火系统失灵的情况下，进水口2进入切换阀本体1中的水的温度会迅速降低，随之导致可可脂16a固化，传动杆14被卡住而无法转动，活塞12失去动力而停止运动，但此时由于通水孔9b的存在，通过弹簧6的弹力作用会使阀芯5、连接杆7、推板8逐渐向下移动，筒状体9中的水则逐渐从通水孔9b排出，直到推板8抵住限位块9a，使得阀芯5重新堵住热水出水口4，从而避免冷水从热水出水口4放出。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (10)

1.一种冷热水自动切换阀，包括切换阀本体（1），所述切换阀本体（1）设有进水口（2）、冷水出水口（3）以及热水出水口（4），其特征在于：所述切换阀本体（1）上设有与其连通的腔体（1a），所述冷水出水口（3）和热水出水口（4）均设置在腔体（1a）的侧壁上并与腔体（1a）连通，所述冷水出水口（3）位于热水出水口（4）的上方，所述腔体（1a）中设有一个可上下活动的阀芯（5），所述阀芯（5）的外壁面贴靠于腔体（1a），所述阀芯（5）的内腔中空且内腔的上下两端连通腔体（1a），所述阀芯（5）的外壁面可堵住冷水出水口（3）或热水出水口（4）并使腔体（1a）中的水流从阀芯（5）的内腔中通过，所述阀芯（5）的顶端与腔体（1a）的顶部之间连接有弹簧（6），所述阀芯（5）的底端通过一根连接杆（7）与一推板（8）连接，所述阀芯（5）的下方设有一个筒状体（9），所述推板（8）伸入筒状体（9）并可在筒状体（9）中上下移动，位于所述推板（8）下方的筒状体（9）中设有用于抵住推板（8）的限位块（9a），所述推板（8）的侧面贴靠于筒状体（9）的内壁面，所述筒状体（9）的底部开设有连通切换阀本体（1）内部的通水孔（9b），所述筒状体（9）的底部还通过第一单向阀（10a）与一个活塞腔（11）连通，所述活塞腔（11）的底部通过第二单向阀（10b）与切换阀本体（1）内部连通，所述活塞腔（11）中设有活塞（12），所述切换阀本体（1）中设有用于推动活塞（12）在活塞腔（11）中做往复运动的曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构传动连接有一个齿轮（13），所述齿轮（13）沿其轴心方向固定连接有一根传动杆（14），所述传动杆（14）上设有可带动其同步转动的叶轮（15），所述叶轮（15）位于进水口（2）处并可被水流冲击而产生旋转，从而使传动杆（14）带动齿轮（13）转动，所述传动杆（14）中部的侧周面上环形设置有凸起（14a），所述切换阀本体（1）内固定安装有限位件（16），所述传动杆（14）穿过限位件（16）并使所述凸起（14a）位于限位件（16）中，所述限位件（16）内填充有与凸起（14a）接触的可可脂（16a）；

在所述弹簧（6）的弹力作用下，所述阀芯（5）可向下抵住连接杆（7）进而使所述推板（8）向下抵住限位块（9a），此时所述阀芯（5）所在的位置可堵住热水出水口（4），当所述活塞（12）做往复运动时，所述切换阀本体（1）中的水通过第二单向阀（10b）和第一单向阀（10a）后不断进入到筒状体（9）中，使得所述推板（8）向上推动连接杆（7），进而使得所述阀芯（5）向上运动，当所述阀芯（5）运动至完全堵住冷水出水口（3）之后再继续向上运动，便会逐渐打开所述热水出水口（4），当所述阀芯（5）向上运动至完全打开热水出水口（4）时，所述阀芯（5）仍保持堵住冷水出水口（3）。

2.根据权利要求1所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述阀芯（5）的底部开设有连通其内腔与腔体（1a）的通孔。

3.根据权利要求2所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述通孔的数量为多个，各通孔呈环状排布在所述阀芯（5）的底部。

4.根据权利要求1所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述限位块（9a）的数量为两个，两个限位块（9a）对称设置在所述筒状体（9）的内壁上。

5.根据权利要求1所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述腔体（1a）中设有挡块（17），所述挡块（17）位于阀芯（5）的上方，当所述热水出水口（4）完全打开时，所述阀芯（5）向上顶住所述挡块（17）。

6.根据权利要求1所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述曲柄连杆机构包括连杆（18a）以及与齿轮（13）啮合的传动轮（18b），所述连杆（18a）的一端铰接在活塞（12）上、另一端活动连接在传动轮（18b）的上表面并位于传动轮（18b）的轴心与外沿之间。

7.根据权利要求1所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述限位件（16）包括由铜制成的外壳（16b），所述外壳（16b）的上、下两端面开设有供传动杆（14）穿过的圆孔，所述外壳（16b）安装在切换阀本体（1）的内壁上。

8.根据权利要求7所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述圆孔的内壁面上还设有密封圈。

9.根据权利要求8所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述外壳（16b）呈圆饼状，所述外壳（16b）的内壁面上环形布设有多个齿状的凸块（16c）。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的冷热水自动切换阀，其特征在于：所述弹簧（6）的数量为两根，两根弹簧（6）对称设置在阀芯（5）的顶部。