CN110030404B - 精准感温的恒温阀芯 - Google Patents

Abstract

一种精准感温的恒温阀芯，包括其上设有热水进口、冷水进口和混水出口的阀壳，阀壳内部设有混水腔，热水进口、冷水进口和混水出口均与混水腔相通；位于阀壳内的感温移动阀芯，包括热敏元件以及与热敏元件连动设置的活塞，活塞能够在阀壳内移动，用以调整所述热水进口、冷水进口的大小，热敏元件的下部设有位于混水腔中的感温棒；其特征在于：活塞内设有出水方向控制结构，出水方向控制结构使经活塞流出的水朝同一方向旋转进入混水腔中，热水进口和冷水进口两者中的之一通过出水方向控制结构与混水腔相通。本发明涉及到的精准感温的恒温阀芯，使冷、热水混合更充分，感温元件感应到的水温与实际水温偏差小，实现精准控温。

Description

精准感温的恒温阀芯

技术领域

本发明涉及恒温阀芯领域，尤其涉及一种精准感温的恒温阀芯。

背景技术

作为水温调节的核心装置，恒温阀芯广泛应用于恒温热水器和恒温水龙头中。当热水或冷水的水压突然发生变化时，或者热水的温度突然发生变化的时候，恒温调节阀芯即可在很短的时间内自动平衡冷水和热水的水压，使混合水的温度能够自动保持在设定温度，以保持出水温度的稳定。

专利号为CN200420045079.1的中国实用新型专利《恒温阀的感温移动阀芯》公开了一种感温移动阀芯及应用有该感温移动阀芯的恒温阀芯，该感温移动阀芯包括设置在恒温阀芯内的活塞，所述活塞中心设有沉孔，所述沉孔一端固定连接有感温棒，所述感温棒内部填充热敏材料，所述沉孔另一端固定连接有阀杆座，所述阀杆座通孔内安装有可滑动阀杆；所述活塞沿圆周分布有圆形过水孔。该感温移动阀芯设置在恒温阀芯阀壳内部的空腔中，且阀壳侧壁上设有分别位于活塞两端的热水进口和冷水进口，阀壳底端还设有与混水腔相通的混水出口；冷水自冷水进口流入后经过水孔进入混水腔，热水自热水进口进水混水腔，感温棒感应混水腔的温度及时作出反应。该过水孔设置在活塞圆周，冷水经圆形过水孔进入混水腔时的出水方向不规律，导致冷、热水难以在短时间内充分混合，造成混水腔中水温不均，而位于活塞中心的感温棒属于高精密元件，会造成感温棒感应到的水温与混合水的实际温度偏差较大，进而产生有偏差的调温信号，导致从出水口流出的水温过高或者过低，影响用户使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能够使冷、热水混合更加充分、水温均匀从而实现精准感温的恒温阀芯，感温元件感应到的水温更接近真实的混合水温度，促进恒温阀芯精准控温，出水温度波动范围小。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种精准感温的恒温阀芯，包括

其上设有热水进口、冷水进口和混水出口的阀壳，所述阀壳内部设有混水腔，所述热水进口、冷水进口和混水出口均与所述混水腔相通；

位于阀壳内的感温移动阀芯，包括热敏元件以及与所述热敏元件连动设置的所述活塞，所述活塞能够在所述阀壳内移动，用以调整所述热水进口、冷水进口的大小，所述热敏元件的下部设有位于所述混水腔中的感温棒；

其特征在于：

所述活塞内设有出水方向控制结构，所述出水方向控制结构使经所述活塞流出的水朝同一方向旋转进入所述混水腔中，所述热水进口和冷水进口两者中的之一通过所述出水方向控制结构与所述混水腔相通。

作为改进，所述出水方向控制结构为设于所述活塞内的多个纵向过水通道，过水通道横截面的长度方向上的一端为相对于活塞中心径向上的近端，另一端为相对于活塞中心径向上的远端，且过水通道的近端与相邻过水通道的远端相靠近，过水通道的远端与相邻过水通道的近端相靠近。纵向是指整体上呈现的自上向下延伸的方向，可以是与恒温阀芯的轴线方向相同，也可以是相对该轴线具有一定的倾斜度。以活塞中心作为旋转中心，所述出水方向控制结构由纵向过水通道朝向顺时针方向或者逆时针方向旋转而成。

作为改进，所述过水通道的横截面为棱形、长方形、梯形、椭圆、齿条形中的一种。可以理解的是，过水通道的横截面也可以是其他不规则的图形，只要在该过水通道的横截面的长度方向上，该过水通道的一端为相对于活塞中心径向上的近端，该过水通道的另一端为相对于活塞中心径向上的远端即可。

作为出水方向控制结构的另一种具体设计，所述出水方向控制结构为设于所述活塞内的多个纵向过水通道，所述过水通道朝同一方向倾斜设置。

热水和冷水二者中的一种经活塞朝同一方向旋转进入混水腔中冲击热水和冷水二者中的另一种，使混水腔中的混合水朝同一方向旋转，从而加快冷水和热水的混合，使混水腔中的热水和冷水在短时间充分混合，水温更加均匀，位于混水腔中的感温棒感应到的水温与实际水温偏差减小，提高感温棒的感温精度。

作为改进，所述阀壳内还设有一端与所述混水腔连通的混水通道，所述混水出口设置在所述混水通道的另一端，且所述感温棒的一端延伸至所述混水通道中；所述混水通道周壁上间隔分布有多个凸筋。一方面，凸筋能够扰动流入混水通道中的混合水，使热水和冷水进一步充分混合，水温更加均匀；另一方面，凸筋的设置缩小了混水通道的过水面积，使混合水更加靠近位于活塞中心的感温棒，进一步提高感温棒的感温精度。可以理解的是，此处的凸筋还可以是挡片或者是凸块等其他能够扰动混合水以促进混合水充分混合的结构，具有基本相同的技术效果。而且，在热水和冷水进行混合的混水腔中也可以设置前述结构来扰动混合水，如在混水腔的侧壁上周向间隔设置凸筋。

作为改进，所述凸筋纵向设置，且所述凸筋朝同一方向倾斜设置，从而在两凸筋之间形成水流导向流道。倾斜设置的凸筋能够引导流经过水通道中的混合水螺旋环绕感温棒，进一步促进冷水和热水的充分混合及混合水与感温棒的充分接触，并延长混合水通过混水通道的时间，使感温棒感应到的水温更加贴近从混水出口流出的水温，提高感温棒的感温精度。

作为凸筋具体结构的另一种设计，所述凸筋纵向设置，且所述凸筋朝同一方向螺旋设置，从而在两凸筋之间形成水流导向流道。

为了使活塞始终具有朝向所述阀杆的运动趋势，所述感温棒上套设有活塞弹簧，所述活塞弹簧一端抵住所述感温棒上设有的凸起部，所述活塞弹簧的另一端抵住所述混水腔底壁。

作为改进，所述感温移动阀芯还包括阀杆、导向头和阀杆弹簧，所述阀杆设置在所述热敏元件上部，且能够根据所述感温棒感应的水温而产生伸缩；所述阀壳内部还设有导向凹腔，所述导向头和所述阀杆弹簧设置在所述导向凹腔中，所述阀杆顶端与所述导向头下部相抵配合，且所述阀杆弹簧一端抵住所述导向凹腔顶壁，所述阀杆弹簧的另一端抵住所述导向头上部。阀杆根据感温棒感应到的出水温度而伸缩，从而反向驱动活塞在热水进口和冷水进口之间的区域移动，从而调节冷、热水口的大小，实现恒温阀芯的恒温调节功能。

为了能够设定初始水温，所述感温移动阀芯还包括调温旋杆以及与所述调温旋杆通过螺纹传动连接的六角接头，所述调温旋杆通过卡簧与所述阀壳限位连接，且所述调温旋杆具有凸出所述阀壳顶端的旋钮；所述导向凹腔设置在所述六角接头下部。通过旋转调温旋杆的旋钮，可对活塞的初始位置进行限定，从而设定冷、热水进口的初始大小，即设定初始水温。阀杆弹簧和活塞弹簧的弹性形变范围有限，使得热敏元件调节后的混合水的水温会稳定在某一范围内，避免了混水出口流出的出水温度波动较大，恒温调节效果更好。

为了有效隔离热水进口和冷水进口，所述活塞外周设有与所述阀壳内壁密封连接的第一密封圈，且所述第一密封圈设置在所述热水进口和所述冷水进口之间。阀壳上冷水进水通道和热水进水通道相互独立，能够通过活塞在冷、热水进口之间区域内的移动来更加精确地控制冷、热水进口的大小。

为了方便恒温阀芯的生产和组装，所述热敏元件与所述活塞可拆卸地连接。具体地，热敏元件通过螺纹连接在活塞中心设置的通孔中。

同样的，为了便于生产和组装，所述阀壳包括螺纹连接的上阀壳和下阀壳。具体地，热水进口和冷水进口沿周向均匀分布在下阀壳上。为了能够有效阻止进水中的污垢，热水进口外和冷水进口外均罩设有滤网。为了增强密封性，所述上阀壳底部上套设有第四密封圈，所述下阀壳中部套设有位于所述热水进口和所述冷水进口之间的第五密封圈，所述下阀壳下部套设第六密封圈。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在活塞上设置出水方向控制结构，能够使经活塞流出的水旋转进入混水腔，带动混合腔中的混合水朝同一方向旋转，加速混水腔中的冷、热水的扩散，混合更加充分，水温更加均匀，使感温棒感应到的水温更加接近实际水温，感温更精确，从而能够更精准地调控出水温度，用户用水更加舒适；在过水通道中设置凸筋，能够有效地扰动水流，进一步均匀混水通道中的混合水的水温，同时，缩小过水通道的过水面积，使混合水更加靠近感温棒，进一步提高感温棒感温精度；将凸筋倾斜或者螺旋设置，能够引导混合水在过水通道中螺旋环绕感温棒，延长混合水通过混水通道的时间，使冷、热水混合更加充分，进一步稳定出水温度；主要部件均为可拆卸连接，生产和组装更加方便，密封性好。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体结构图；

图2为图1的立体分解图；

图3为图1的纵向剖视图；

图4为本发明实施例1中活塞的结构示意图；

图5为本发明实施例1中下阀壳的结构示意图；

图6为本发明实施例1中下阀壳的纵向剖视图；

图7为本发明实施例2中活塞的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1-6所示，为为精准感温的恒温阀芯的第一个实施例。

如图1-3所示，精准感温的恒温阀芯，包括阀壳和感温移动阀芯。阀壳包括螺纹连接的上阀壳1和下阀壳2。感温移动阀芯包括活塞3、热敏元件4、活塞弹簧61、阀杆弹簧62、调温旋杆71、六角接头72和导向头10等主要部件。

如图1-2和图6所示，下阀壳2上沿周向分布有多个热水进口21和多个冷水进口22。冷水进口22设置在热水进口21上方，且热水进口21和冷水进口22平行设置。活塞3设置在下阀壳2内部，且通过第一密封圈51与下阀壳2的内壁密封连接。第一密封圈51设置于热水进口21和冷水进口22之间，从而有效隔离热水进口21和冷水进口22，避免热水与冷水在进入混水腔23之前混合。活塞3能够在热水进口21和冷水进口22之间的区域轴向移动，用以调节冷、热水进口的大小。下阀壳2内部还设有位于活塞3下方的混水腔23，热水进口21和混水腔23相通，冷水进口22通过活塞3与混水腔23相通。下阀壳2内部还设有与一端与混水腔23连通的混水通道24，混水通道24的另一端为混水出口25。

如图1-3所示，热敏元件4与活塞3连动设置，且热敏元件4与活塞3可拆卸地连接。具体的，活塞3中心设有螺纹通孔，热敏元件4上设有匹配的螺纹，热敏元件4螺纹连接在活塞3中心。热敏元件4的下部设有感温棒41。感温棒41设置在混水腔23中且延伸至混水通道24中，用于感应混合水的温度。

如图2和4所示，活塞3内设有出水方向控制结构，该出水方向控制结构使经活塞3流出的水朝同一方向旋转进入混水腔23中。具体地，出水方向控制结构为设置在活塞3上的多个纵向过水通道30，且过水通道30的横截面呈梯形。以活塞3中心作为旋转中心，该出水方向控制结构由横截面呈梯形的轴向过水通道30朝向顺时针方向或者逆时针方向旋转而成。过水通道30横截面的长度方向上的一端为近端301，另一端为远端302，近端301与活塞3中心的径向距离为l₁，远端302与活塞3中心的径向距离为l₂，且l_1＜l₂。过水通道30的远端302与相邻过水通道30的近端301相靠近，过水通道30的近端301与相邻过水通道30的远端302相靠近。冷水经活塞3朝同一方向旋转进入混水腔23中冲击热水，使混水腔23中的混合水朝同一方向旋转，从而加快冷水和热水的混合，使混水腔23中的热水和冷水在短时间充分混合，水温更加均匀，位于混水腔23中的感温棒41感应到的水温与实际水温偏差减小，提高感温棒41的感温精度。

可以理解的是，在其他实施例中，过水通道30的横截面也可以是菱形、长方形、椭圆、齿条形中的一种，也可以是其他不规则的图形，只要在该过水通道30上，该过水通道30横截面的长度方向上的一端为相对于活塞3中心径向上的近端，该过水通道30的另一端为相对于活塞3中心径向上的远端即可。

如图2-6所示，混水通道24周壁上间隔分布有多个纵向凸筋240，且凸筋240朝同一方向倾斜设置，当然，各凸筋的倾斜角度可以稍有不同，从而在两凸筋240之间形成水流导向流道。首先，凸筋240能够扰动流入混水通道24中的混合水，使热水和冷水进一步充分混合，水温更加均匀；其次，凸筋240的设置缩小了混水通道24的通流横截面积，使混合水更加靠近位于活塞3中心的感温棒41，进一步提高感温棒的感温精度；最后，倾斜设置的凸筋240能够引导流经过混水通道24中的混合水螺旋环绕感温棒41，进一步促进冷水、热水的充分混合及混合水与感温棒41的充分接触，并延长混合水通过混水通道24的时间，使感温棒41感应到的水温更加贴近从混水出口25流出的水温，提高感温棒41的感温精度。

可以理解的是，在其他实施例中，凸筋240也可以朝同一方向螺旋设置。此处的凸筋240还可以是挡片或者是凸块等其他能够扰动混合水以促进混合水充分混合的结构。另外，在热水和冷水进行混合的混水腔23中也可以设置前述结构来扰动混合水，如在混水腔23的侧壁上周向间隔设置凸筋240。

如图2-3所示，感温棒41上部还设有凸起部410，活塞弹簧61套设在感温棒41上，且活塞弹簧61的上端与凸起部410相抵，活塞弹簧61的下端与混水腔23的底壁相抵。

如图2-3所示，热敏元件4的上部设有阀杆42，阀杆42能够根据感温棒41感应的水温产生伸缩。阀壳内部还设有导向凹腔720，导向头9和阀杆弹簧62均设置在导向凹腔720中。导向头9的下部设有凹槽，阀杆42的顶端与凹槽相抵配合。阀杆弹簧62的上端与导向凹腔720的顶壁相抵，阀杆弹簧62的下端与导向头9的上部相抵。导向凹腔720顶端设有泄压孔。阀杆42根据感温棒41感应到的出水温度而伸缩，从而反向驱动活塞3在热水进口21和冷水进口22之间的区域移动，从而调节冷、热水口的大小，实现恒温阀芯的恒温调节功能。

如图2-3所示，调温旋杆71通过卡簧10轴向限位在阀壳上部。调温旋杆71的下部通过第二密封圈52和第三密封圈53与上阀壳1内壁密封连接，且调温旋杆71具有延伸出上阀壳1顶端的旋钮710。六角接头72与调温旋杆71通过螺纹传动连接。导向凹腔720设置在六角接头72的下部。旋转调温旋杆71上部的旋钮710来设定冷、热水进口的初始过水面积，从而设定初始水温。当活塞3的初始位置设定好以后，由于阀杆弹簧62和活塞弹簧61的弹性形变范围有限，经热敏元件4调节的混合水的水温变化会稳定在定某一范围内，避免了混水出口25流出的出水温度波动较大，恒温调节效果更好。

如图1所示，热水进口21外罩设有第一过滤网81，冷水进口22外罩设有第二过滤网82，第一过滤网81和第二过滤网82能够有效阻止进水中的污垢。为了增强密封性能，上阀壳1下部设有第四密封圈54，下阀壳2中部设有位于热水进口21和冷水进口22之间的第五密封圈55，下阀壳2下部还设有第六密封圈56。

本实施例中的恒温阀芯的具体工作原理为：

设定温度时，旋转调温旋杆71上部的旋钮710，调节旋杆71发生转动，六角接头72在螺纹的传动作用下轴向向下移动，设置在导向凹腔720中的阀杆弹簧62受到挤压后向下顶推导向头9、导致阀杆42向下移动，从而设定活塞3的初始位置，即设定冷、热水进口的初始大小。

恒温调节时，当感温棒41感知混水出口25的温度偏高时，阀杆42伸长，而使阀杆弹簧62反向向下顶推阀杆42，驱动活塞3朝着热水进口21的方向移动，从而活塞3可以封堵热水进口21的部分以使得热水进口21的通流口变小，热水流速变小；当感温棒41感知混水出口25的温度偏低时，阀杆42缩短，而使活塞弹簧61向上顶推感温棒41，驱动活塞3朝着冷水进口22的方向移动，从而活塞3可以封堵冷水进口22的部分以使得冷水进口22的通流口变小，冷水流速变小，而热水进口21的通流口则变大，实现恒温阀芯的恒温调节功能。

实施例2

如图7所示，为精准感温的恒温阀芯的第二个实施例。

本实施例与第一实施例的不同点在于：出水方向控制结构为设于活塞3内的多个纵向过水通道30，过水通道30朝同一方向倾斜设置。

需要说明的是，本实施例的描述中，术语“前、后”、“左、右”、“上、下”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅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。术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (5)

1.一种精准感温的恒温阀芯，包括

其上设有热水进口(21)、冷水进口(22)和混水出口(25)的阀壳，所述阀壳内部设有混水腔(23)，所述热水进口(21)、冷水进口(22)和混水出口(25)均与所述混水腔(23)相通；

位于阀壳内的感温移动阀芯，包括热敏元件(4)以及与所述热敏元件(4)连动设置的活塞(3)，所述活塞(3)能够在所述阀壳内移动，用以调整所述热水进口(21)、冷水进口(22)的大小，所述热敏元件(4)的下部设有位于所述混水腔(23)中的感温棒(41)；

其特征在于：

所述活塞(3)内设有出水方向控制结构，所述出水方向控制结构使经所述活塞(3)流出的水朝同一方向旋转进入所述混水腔(23)中，所述热水进口(21)和冷水进口(22)两者中的之一通过所述出水方向控制结构与所述混水腔(23)相通；所述出水方向控制结构为设于所述活塞(3)内的多个纵向过水通道(30)，过水通道(30)横截面的长度方向上的一端为相对于活塞(3)中心径向上的近端(301)，另一端为相对于活塞(3)中心径向上的远端(302)，且过水通道(30)的近端(301)与相邻过水通道(30)的远端(302)相靠近，过水通道(30)的远端(302)与相邻过水通道(30)的近端(301)相靠近；所述过水通道(30)朝同一方向倾斜设置；

所述阀壳内还设有一端与所述混水腔(23)连通的混水通道(24)，所述混水出口(25)设置在所述混水通道(24)的另一端，且所述感温棒(41)的一端延伸至所述混水通道(24)中；所述混水通道(24)周壁上间隔分布有多个凸筋(240)；所述凸筋(240)纵向设置，且所述凸筋(240)朝同一方向倾斜设置或朝同一方向螺旋设置，从而在两凸筋(240)之间形成水流导向流道。

2.根据权利要求1所述的精准感温的恒温阀芯，其特征在于：所述过水通道(30)的横截面为棱形、长方形、梯形、椭圆、齿条形中的一种。

3.根据权利要求1所述的精准感温的恒温阀芯，其特征在于：所述感温棒(41)上套设有活塞弹簧(61)，所述活塞弹簧(61)一端抵住所述感温棒(41)上设有的凸起部(410)，所述活塞弹簧(61)的另一端抵住所述混水腔(23)底壁。

4.根据权利要求1所述的精准感温的恒温阀芯，其特征在于：所述感温移动阀芯还包括阀杆(42)、导向头(9)和阀杆弹簧(62)，所述阀杆(42)设置在所述热敏元件(4)上部，且能够根据所述感温棒(41)感应的水温而产生伸缩；所述阀壳内部还设有导向凹腔(720)，所述导向头(9)和所述阀杆弹簧(62)设置在所述导向凹腔(720)中，所述阀杆(42)顶端与所述导向头(9)下部相抵配合，且所述阀杆弹簧(62)一端抵住所述导向凹腔(720)顶壁，所述阀杆弹簧(62)的另一端抵住所述导向头(9)上部。

5.根据权利要求4所述的精准感温的恒温阀芯，其特征在于：所述感温移动阀芯还包括调温旋杆(71)以及与所述调温旋杆(71)通过螺纹传动连接的六角接头(72)，所述调温旋杆(71)通过卡簧(10)与所述阀壳限位连接，且所述调温旋杆(71)具有凸出所述阀壳顶端的旋钮(710)；所述导向凹腔(720)设置在所述六角接头(72)下部。