CN1100954C - 平衡浮子控制阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明的平衡浮子(1)控制阀装置包括至少一个阀件(2)，一贮液槽(4)，以及至少一个经一连接件(5)与枢接平衡杠杆(31)相连的平衡浮子(1)。该阀件(2)包括一封闭元件，该封闭元件具有一阀杆(25)，该阀杆可以在一第一位置和一第二位置之间滑动。该阀装置还包括一机构(3)，该机构安装在阀件(2)的封闭元件的平衡杠杆(31)和阀杆(25)之间。该机构(3)设计成在阀件(2)的封闭元件的阀杆(25)位于其第一末端位置时具有和停留在一近似自锁状态。机构(3)的该近似自锁状态基本上抵抗将阀杆(25)偏压向其第二末端位置以关闭通过阀件(2)的通行流道的力，但该机构(3)的该近似自锁状态在由平衡浮子(1)的重量施加到平衡杠杆(31)上的力矩降低时可以简单而快速地松开，且平衡杠杆(31)上升并沿着与由平衡浮子(1)施加到其上的力矩的方向相反的方向转动。

Description

平衡浮子控制阀装置

技术领域

本发明涉及浮子控制阀装置，该阀包括至少一阀件和一贮液槽，其中该阀件安装在导管或导管附件中的液流中，该贮槽中至少注入一部分液体，该液体并流经阀件或由于密封失效导致由液体供给系统排出，其中该系统至少包括所述的至少一个阀件。该阀装置还包括至少一个平衡浮子，该浮子与枢接平衡杠杆的可转动自由端相连。当所述的液面低于一预定的或容许的液面时该至少一平衡浮子位于相对于在贮槽内的液体的液面的较高的位置上，而当所述的液面到达或超过贮液槽内的所述预定或容许的液面时平衡浮子位于一相对于液面较低的位置上并至少部分浸没在贮槽内的液体中。阀装置的阀件包括一流道，该流道由一阀座确定，该阀座位于阀件的一压力腔和一出口腔之间。阀件也包括一活塞状的封闭元件，该封闭元件具有一阀杆和一位于该阀杆的一端的活塞头。该阀杆可滑动地在一第一末端位置和一第二末端位置之间引导。该封闭元件在第一末端位置阀杆时保持通过阀件的流道通行，而当阀杆被移到另一位置即第二末端位置时封闭元件关闭通过阀件的流道。封闭元件的活塞头安装在阀件的压力腔中，并且阀装置还包括一安装在平衡杠杆和阀件的封闭元件的阀杆之间的机构。

背景技术

迄今为止，用于监测和感应贮槽内的液面的大多数现有的浮子控制阀装置的一个共同的特性是，阀件的流道可以通过可移动的封闭元件来改变。该封闭元件通常可以在分别与阀件的开启和关闭状态相关的两末端位置之间移动。这样的现有阀装置也可以有一明确的机械连杆在阀件的浮子和封闭元件之间，该连杆至少在贮槽中的液面的变化的一定阶段可以由浮子移动。在US-A-5072751中描述了一种上述类型的现有的阀装置，其中一浮子固定到一单臂杠杆的一长臂的末端，该杠杆能够绕一固定在阀壳上的转轴摆动，且以借助于流过该阀的水的压力将封闭元件上端永久地压靠在杠杆上的方式，使阀的封闭元件位于单臂杠杆的短臂的末端，同时所述的杠杆通过浮子沿着两个方向在其两个末端位置被驱动。结果，在贮槽排泄后进行补充和重新充液其间，封闭元件在阀的关闭方向的运动就会逐渐降低并与浮子上升时逐渐降低的速度成正比。因此，用于补充或重新充液所需要的时间周期就比较长，并且，在这样长的时间周期上使阀的流道逐渐变窄的阀的封闭元件以及共同作用的的阀座会受到快速的磨损。这是US-A-5072751涉及和提到的现有的这种阀装置的一种固有的和主要的缺陷。

专利说明书EP-A-768487，EP-A-709607，US-A-5230361，FR-A-1223714，以及GB-A-2067271公开了浮子控制阀装置，在该装置中，一位于一转动平衡杠杆和一阀件的一封闭元件之间的弹簧机构提供了平衡杠杆的自锁状态，因此阀件的所述封闭元件分别位于与该阀的一关闭和通行状态相应的一第一和第二末端位置。除此之外，该机构具有一个沿两个运动方向在所述第一和第二末端位置之间的快速动作的功能，用于快速地开启/关闭该阀。在这些现有的技术为了使该机构在两个方向的快速动作初始化，其末端位置的各自的自锁状态必须通过施加一定的力矩负载，在第一末端位置沿旋转方向作用在所述平衡杠杆上，并在该阀的封闭元件的第二末端位置沿与所述旋转方向相反的方向又作用在所述平衡杠杆上。因此，阀装置的平衡浮子必须经一刚性的连接元件例如一杆件与该阀的平衡杠杆相连，该杆件必须能够支承和传递拉力和压力负载。这些具有自锁和快速作用功能的现有阀装置的的技术特征具有这样的缺陷，即由于维修一位于阀装置的平衡浮子和平衡杠杆之间的刚性连杆的必要，阀件不能位于距离贮槽较远或一定距离的位置，它必须位于或至少位于贮液槽的最近的地方。因此，采用上面列举和引用的现有的阀装置，就不能在不利用具有信号和/或动力传送机构的现有附加装置的情况下进行贮槽中液面的“远程控制”。

发明概要

本发明的一个目的是为了提供一种浮子控制阀装置，在该装置中，该阀的封闭元件的关闭和开启位移速度杂两个方向中的任何一个方向都不受浮子运动速度支配，以及通过确定适当的尺寸既适用于该阀的浮子控制关闭也适用于阀的重新开启。

本发明的另一个目的是为了提供一种浮子控制阀装置，该装置能够通过一相对较低重量的浮子驱动具有较大流道的阀甚至具有工业尺寸的阀，由此该阀装置也能够用于自动地控制所有种类的贮槽中液面的工业用途。

本发明的再一个目的是为了提供一种阀装置，该装置考虑到阀的一浮子受到控制的运转，这些阀位于相距贮液槽较远的位置，由此远离相关的浮子。

最后，本发明的另一个目的在于提供一种浮子控制阀装置，用来监测房间、建筑物、工厂和车间的液体特别是水的供给系统，并用于在由于管道破裂造成的液体的泄漏或溢流或发现另一种密封失效时自动地关闭液体特别是水的供给。

与上述或其它目的相应，本发明以及具有在本说明书的引言部分描述和列举的技术特征的阀装置，其特征在于有一个新颖的机构，该机构这样设计，即当该阀装置的阀件的封闭元件的阀杆位于其第一末端位置时，具有和停留在至少近似自锁状态，该机构的至少近似自锁状态基本上抵抗所施加在其上的力并将阀杆偏压向其第二末端位置以关闭通过阀件的通行流道，但根据本发明的构思，该机构的至少近似自锁状态在所述至少一个平衡浮子通过至少部分地浸没在贮槽内的液体中而至少部分地失重时松开，由此，通过该至少一平衡浮子施加到平衡杠杆上的力矩得到降低。在本发明的阀装置中，该至少一个平衡浮子通过适于至少支承和传递拉力的挠性连接件与平衡杠杆的可旋转自由端相连，该至少一个平衡浮子可以安装相对于该至少一个阀件的任何地方，并且它能够悬挂在相对于贮液槽可调节的液面上方。

与该阀装置的优选实施例中，该至少一个平衡浮子的密度等于或大于液体的密度。该至少一个平衡浮子可以被分成几个内部隔间或部分。该至少一个平衡浮子的该内部隔间或部分可以由具有各种不同密度的不同结构的材料来制成或填充。

该机构也可以包括一蓄能弹簧装置，最好至少有一个预张紧压缩弹簧向着其与所述阀件的关闭状态相应的第二末端位置的方向偏压阀件的封闭元件，并且几个优化排列的由相同的连杆固定的平衡浮子可以以彼此之间以及和贮槽之间两两距离可调的方式定位。

附图简要说明

与本发明相一致的阀装置的其它的特征和优点将会在下述参考附图的优选实施例的详细说明中更清楚。其中

图1A和1B所示的分别是阀件在开启和关闭状态下的示意图，本发明的一第一实施例的操作方式和原理结构，其中阀件由悬挂的单一平衡浮子控制，

图2A和2B所示的是另一实施例的简化示意图，其中一阀件受到两个悬挂在相同的连接件上的平衡浮子的控制，并且也分别表示出阀装置位于阀件的开启和关闭位置，

图3A所示的是本发明的另一实施例的阀件的正视图，其中该阀件能适于替换浴槽阀组或任何其它水龙头的滤流器以防止浴槽、手洗盆、游泳池或其它贮槽溢流，

图3B是描绘图3A所示的实施例的原理性内部结构和操作模式的方式示意图，

图4A到7B仅仅以举例的方式表示出本发明的阀装置的优选机构的动力学示意图，在图中^*A阀件位于开启状态，而^*B描绘该阀装置的阀件位于其关闭状态，

图8A到10B局部地以剖视图的方式图释了本发明的阀装置的实施方式的优选例子，该阀装置可以安装到输送管中或者也可以安装到各种水龙头的排出口上，在图中^*A也表示位于开启状态，而^*B描绘该阀件位于其关闭状态，

图11A和11B是安装在浴槽的阀组中实施例的局部剖视图，这些图也分别表示出阀件在水的流动穿过或堵塞的状态，

图12和13所示的是能够最好安装在浴室阀组中的实施例，

图14是一适于将一平衡浮子以一种可调节的方式安装在一挠性连杆上的浮子安装例子的纵剖视图，

图15所示的是水龙头的侧视图，该水龙头包括一个实施本发明的阀装置的实施例，

图16所示的是使用安装和位于墙壁后面的阀件的实施例的剖视图，

图17所示的是图释利用一单一平衡浮子运转两个阀件的可能性的另一个阀装置的俯视图。

图18所示的是实施本发明的阀装置的例子的简化示意图，其中，两个阀件也由一单一的平衡杠杆控制，

图19A到19C所示的是一阀装置的活塞状封闭元件的活塞头位于不同运转状态(关闭、中间、开启)的示意图，其中阀件适用于实现一多级阀的开启。该实施例能够特别有利地用于本发明的阀装置的阀件中，通过该装置可以在较高压力下控制一主要在工业用途的较大尺寸流道。

图20所示的是仅仅采用例子的方式示意性地图释了本发明阀装置的原理结构，该装置可以以隐藏的方式安装在墙壁面的后面，且该装置考虑到在贮槽中补充额外的液体，特别是在浴槽中，

图21仅仅通过举例的方式描绘本发明的阀装置的一个最佳的应用领域，在该领域中，本发明被用作一个“溢流卫士”，用来防止建筑物/房屋漏水，

图22图释了图21中所示的“溢流卫士”的一种不同的安装例子，以及

图23描绘了一种实施例，表示了作为“溢流卫士”的本发明的另一实施例的结构，采用该结构，可以监测在多层建筑内的液体，特别是水供给系统，最好地是在每一层楼层上，以及在检测到液体，特别是水泄漏时自动关闭液体输送管或其某支路。

实现本发明的方式

图1A和图1B的示意图中仅通过举例的方式分别示出了处于阀件开启和关闭位置的根据本发明的阀装置的第一实施例，该阀装置包括一个安装到管道或管道附件(图中未示出)上的阀件2。阀装置还包括一个经处于阀开启位置的阀件2供给液体的贮液槽4、以及一个经由一弹性连接件5而与可转动的平衡杠杆31的可转动自由端连接的平衡浮子1。当贮槽的液面达到一个预定的或者所允许的上限液面UL时，平衡浮子1的大部分浸入装在贮液槽4内的液体中(图1B)。换句话说，当液面低于预定的或所允许的液面时，平衡浮子1的大部分停留在贮液槽4的当前液面上方(图1A)。在阀件2的压力腔21与出口腔22之间有由一阀座确定的流道20，可以通过一活塞状封闭元件23的活寒头24将流道20密封地关闭，活塞状封闭元件的阀杆25被可滑动地导向并从而使活塞头可以在两个末端位置之间移动。在其第一末端位置，阀头24保持阀件的流道20开启，从而允许液体穿过后者流动。活塞头24在其相反的第二末端位置密封住阀件2的流道20，从而阻断液体穿过阀件2的流动。活塞状封闭元件23的活塞头24位于阀件2的压力腔21内。在平衡杠杆31与阀杆25之间有一个驱动机构3，当活塞状封闭元件23处于其第一末端位置，即阀开启的末端位置(图1A)时，该驱动机构处于至少近似自锁的状态，机构3在该状态时大体上抵消了沿着关闭贯穿阀件2的通行流道的方向朝向其第二末端位置的作用在阀杆25上并使阀杆25偏斜的力。作用在封闭元件23上的接合力来自于作用在活塞头24上的流体的压力(压差)和预张紧以及能量储存压缩弹簧30的力。机构3的元部件的结构及尺寸的效果是，在这种基本上自锁的状态，机构3的连接连杆32与平衡杠杆31之间的角α1几乎是180°，因此机构3的上述元件几乎成一直线。可以通过甚至由至少一部分位于贮液槽4预定液面上方的低重量的平衡浮子1作用在平衡杠杆31上的很低力矩的负载都能很容易和平稳地保持机构3这一自锁状态。因此，如果贮槽4内的液体没有到达或超过由平衡浮子1的(可变的)悬挂高度确定或容许的上限液面UL，阀件2就平稳地保持在图1A所示的开启位置。然而，机构3的该至少近似自锁状态在通过平衡浮子1的重量施加到平衡杠杆31上的力矩有些降低时就可很容易地松开，并且平衡杠杆31上升并沿着通过平衡杠杆1施加到其上的力矩相反的方向转动。因此当贮液槽4内的液面沿着图1A中的箭头h上升时，其密度最好与液体的密度没有太大差别的平衡浮子1就逐渐地浸没在液体中，并且由于有浮力的原因，其重量有些减轻。因此，加载在平衡杠杆31上的力矩也下降。由于机构3的尺寸和结构原因，即使在该力矩有一非常小的下降，该力矩的极轻微的下降都会足以将图1A中所示的机构3的自锁状态松开，借助于向上移动将平衡杠杆31的点和连杆32铰接起来的接合点，角度α1开始迅速减小，并且反作用于施加在封闭元件23活塞头25上的液体压力的以及蓄积在压缩弹簧30中的能量的接合力的力沿径向方向降低。结果，活塞状封闭元件23实际上以加速运动跳到其第二末端位置，并且活塞头24关闭阀件2的流道20，如图1B所示的那样。可以通过施加在活寒头24的全部表面上的补偿压缩弹簧30中的力的下降的液体压力平稳地保持该阀的关闭状态，这已经作为位移的结果出现，同时机构3可以说从负载上松开。在平衡杠杆31的一段轻微的位移后，这会将机构3的这种自锁状态松开，恢复阀关闭的运动的速度不再依赖于平衡浮子1的重量，并由于机构3的结构，实施本发明的阀装置利用较低重量和较小尺寸的平衡浮子1就可以用来驱动几乎任何具有相当大流道20的阀件2，甚至具有工业尺寸的阀件2。图1A和1B中所示的本发明的阀装置的实施例通常这样设计和确定尺寸，即当浮力不再作用在平衡浮子1上时，以上述方式通过具有相当低重量的平衡浮子的重量作用在平衡杠杆31上的增长力矩在没有外部干预的条件下就不能将阀件2重新置于其开启位置，即使在贮液槽4中液面下降时也是如此。这种阀装置的主要应用领域通常是任何类型的贮液槽4的节水操作，该贮液槽通常包括但不仅仅限于浴槽浴、盆或游泳池等，通过确保在到达贮槽中的预定水面时实施本发明达到的和与向相同的贮槽中注水的阀组/水龙头相连的阀装置关闭水的流通，即使在注水龙头偶然置于开启位置也是如此。一旦检测到溢流的趋势，通过平衡浮子1位移到其关闭位置的阀装置的阀件2的封闭元件23就能够自动地通过拉动挠性连接件5(链或绳等)或通过以手动的方式转动平衡杠杆31或一相关的(未示出的)附属杠杆被重新置于图1A所示的其阀开启位置，接着置于开启位置的注水龙头也能被关闭。

在附图的图2A和2B中，仅仅作为一个实施例，表示出了上述本发明的阀装置的另一实施例，该装置包括两个安装在同一挠性连接件5上的平衡浮子1a和1b，其中一个在另一个下面，相对于贮液槽4和彼此的高度可调节和变化。在适当的尺寸条件下，本发明的实施例的平衡浮子1a和1b适用于在两个方向上受控地驱动机构3，并由此在两个方向驱动阀件2的活塞状封闭元件23。因此，贮液槽4中的液体的体积即使在没有手动干预的情况下也可以维持在两个预定的液面之间，如在图中由上限液面UL和下限液面LL所标记的那样。最后，已经证明选择材料的密度接近于液体的密度的下部平衡浮子1b是适当的。当在浸没后，平衡浮子1b飘浮在液体中，它不会影响作用在平衡杠杆31上的力矩。上部平衡浮子1a的密度可以低于液体的密度。当其被浸没到水中一点点时，它就由于迅速地失重而开始飘浮，由此可很方便地将阀装置的开关滞后保持得较低。在图2B中描绘的运转状态中，贮液槽4的一下部出口阀41关闭，阀件2位于开启位置，并且贮液槽4内的液面会沿着箭头h所指的方向上升。飘浮在液体中的下部平衡浮子1b对系统不会具有任何影响，且上部平衡浮子1a通过其总重量对平衡杠杆31起作用。当贮液槽4内的液体到达上限液面UL时，平衡浮子1a飘浮并失重，且如上面参见附图1A和1B已经描述的那样，会发生阀件2的快速地关闭，且液面停止继续上升。如果出口阀41开启，贮液槽4内的液面沿着图2B中所示的箭头k开始下降。上部平衡浮子1a会以上述方式逐渐离开液面并恢复其重量。其附加力矩通过克服作用在活塞头24的封闭元件23上的液体压力的压缩弹簧30不足以将阀件2的活塞状封闭元件23重新置于其与阀开启状态相一致的第一末端位置。在液面的进一步降低的过程中，下部(较重的)平衡浮子1b逐渐地离开液体，且在到达下限液面LL时其重力基本恢复并增加平衡浮子1a的重量，已经足以将图2A中所示的阀件2重新置于阀开启位置。之后，当出口阀41关闭时，或通过后者排出的液体流量小于通过阀件2流进贮液槽4中的液体的流量时，贮液槽4中的液面就开始重新上升，并且其逐渐上升直到其到达上限液面UL。因此，通过使用本发明的阀装置，就可以在极宽的液面范围之间执行和维持一种自动液面控制。

将平衡浮子1、1a、1b与平衡杠杆31连在一起的连接件决不是本发明的阀装置的必要特征。使用任何适于沿两个方向将直接负载传递到可浸没在贮液槽4中的平衡杠杆31的自由末端的连接件5，如杆、或具有平衡浮子1、1a、1b中的至少一个的刚性连接件，能够特别有利于构成在到达贮液槽4内的预定的下部和上限液面时能够在其适当的开启和关闭位置之间以较高的可靠性自动地移动阀件2的阀装置。

如上面还提到的那样，具有等于或低于或高于液体密度的平衡浮子1、1a、1b也可以用于该装置。具有密度等于液体密度的平衡浮子1、1a、1b可以自身充满液体。平衡浮子1、1a、1b可以有选择性地被分成几个内部间隔或部分，并且平衡浮子1、1a、1b的内部间隔或部分可以由具有不同密度的不同结构的材料构成。该装置的平衡浮子1、1a、1b也可以设计成具有特定的形状和重量分布。这样平衡浮子将会改变以所需的和特定的方式作为其浸没深度的函数的重量。通过这样做，浸没到液体中或从液体中上升的平衡浮子的重力的变化可以相应于所需的程序被确定。以特定方式改变的内部重量分布可有利地实施到具有几个内部隔间的单一浮子体中，如上所述，每一个隔间采用不同的结构材料并在每一个隔间内填充具有不同密度的材料。参见附图2A和2B中所示的实施例，这样的平衡浮子可以替代两个具有不同密度和重量的平衡浮子1a、1b，这两个浮子通过一改变密度的单一“合成浮子”仅仅用在一轻微的和相恒定的液面差别是预定或容许在上部和下限液面UL和LL之间的使用场合中。

在图3A中表示出了一个本发明的阀件的特别的优选实施例，该实施例最好安装在具有一阀组或水龙头的螺纹排出口上代替滤流器，以便防止浴槽、手洗盆、游泳池或任何其它贮液槽溢流。如图所示，此处的平衡杠杆31设计成一个提高传动比的单臂杠杆，其转轴安装在阀件2的壳体上。连接连杆32连接在单臂杠杆的短臂部分，而平衡浮子(图中未示出)经过连接件5与单臂杠杆的长臂部分在平衡杠杆31的自由端处相连，在所示的实施例中该连接件5设计成一小珠链。在附图中，实线表示机构3的上述元件处于开启状态的的位置，而虚线表示是它们处于阀关闭位置。阀装置的阀壳和大多数机械部件可以用一个美观的壳体27盖住，该壳体在附图中也用虚线表示，阀组或任何其他类型的水龙头的的原始过滤器28可以安装到阀件2的螺纹排出短管上。对于本发明的阀装置的市售的实施例，最好提供一个适配器，该适配器使之能够安装到各种不同现有标准龙头和阀组上。在所示的实施例中，阀装置的壳体27也可以包括声音信号装置，该装置可以在阀件2被转换到其关闭位置时(例如当浴槽充满时)会提供一个可以听到的警报。在图3B中图示了用来描述实施图3A中所示的本发明的阀装置的操作模式的内部概念性的结构，其中阀件2位于其开启状态。通过连续的实线表示出了机构3的连接连杆32和平衡杠杆31以及那些平衡浮子1和挠性连接件5位于该开启状态时的位置，而所列举的结构元件的其他位置(当阀处于关闭位置)由虚线来表示。阀装置的运转模式与图1A和1B中所示的那种非常一致，因此其详细说明在此不赘述。

同样通过例举的方式，附图4A到7B表示出了各种优选机构3的原理性的运动学示意图，该机构适于实施本发明的阀装置的实际应用。图中，^*A表示阀装置的开启通行状态，而图中的^*B表示阀装置在具堵塞液体的流动时位于其另一状态。在附图中可以看出，每个机构3的自锁状态的角度α1特征在阀件2的开启通行状态比在图释阀件2的关闭状态的附图中所表示和经常发生的角度α2要大得多。尽管所有所示的例子包括一压缩弹簧30，但具有以蓄能弹性元件的阀装置并不是本发明的必要技术特征，看起来指出这一点并不重要。带有一具有非弹性元件的机构的阀装置最好由上述的“合成型”的至少一个平衡浮子控制和驱动，该平衡浮子与平衡杠杆的自由末端刚性地相连，且具有至少一个密度小于液体的内部隔间。

图4A和4B表示了一个机构3，它具有一个与一角形双臂平衡杠杆31相连的连接连杆32。图5A和5B中所示的机构3具有一角形双臂平衡杠杆31。其中一臂设计成一开槽连杆33，该连杆与阀件2的阀杆25的一销杆相连，由此使得平衡杠杆31的开槽连杆相对阀杆25滑动。与图6A和6B相应的机构3的平衡杠杆31又是一角形杠杆，该杠杆在一转轴内与阀件2的阀杆25相连。平衡浮子1悬挂在(刚性地固定在)该角形杠杆的一力臂的自由端，而在角形杠杆的另一力臂的末端安装有能够在支承表面35自由滚动的滚子34。在此需要指出的是这种机构3的自锁和松开特性会通过构成和使用一种非平面形状的支承表面35受到影响并得到改进。图7A和7B中所示的机构包括凸轮盘36，该凸轮盘与平衡杠杆31刚性相连并与一滚子34一起起作用，该滚子可自由滚动地安装在阀件2的阀杆25上。除了附图中所示的那些，也可适当地设计其他类型的众所周知的机构并用于本发明的阀装置中。

图8A到10B表示了实施本发明的阀装置的优选实施例。所示的该实施例能够安装到输送管道中，并且也能够与各种水龙头的排出口相连。^*A表示阀装置的阀件2的开启通行状态，而^*B表示阀件2运转的关闭状态。图8A和8B所示的阀装置的机构3利用了前面参考附图5A和5B进行的概念性描述和表示的结构。图9A和9B中所示的阀装置包括图6A和6B支承滚子机构3的一种型式，而图10A和10B中所示的阀装置的机构3是一种使用一连杆32的机构的一种经适当修改后的型式。就图9A和9B中所示的阀装置而言，需要指出的是，如果一以密封方式导向的导套37，阀件2的阀杆25以一种使得导套37绕阀杆27的中心线旋转的方式安装在阀件2的壳体中，且在阀壳中将导套37轴向固定，平衡杠杆31与固定到其末端的连接件5以及安装到连接件5上的平衡浮子1一起绕阀杆25的中心线旋转。因此，平衡杠杆31和连接到其上的元件总能够调整到一个极其良好的并在使用时确保最低限度的影响的位置。如果图9A和9B中所示的该支承滚子机构3用于垂直安装的阀装置，甚至通过使用一种固定和静态的导套37也能获得相同的效果。

如果象后面将要论及的那样，与本发明相应的一阀装置与液体阀或龙头的排出口相连或安装在其中，在该阀装置的阀件2的同步关闭位置和采用直接安装在阀件2的压力腔21上游的液体阀或龙头，阀件2的压力腔21由理论上不可压缩的液体体积充满，这就能防止但至少使阀件2的活塞头24很难克服液体压力移动，由此防止阀件2的开启或至少限制其开启。由于消除了这种现象，已经证明安装一个具有弹性变形能力的可变形结构元件是有利的，最好的是一个位于阀件2的压力腔21中或位于其附近的一衬套或套筒26，或者在充满封闭液体的空间的另一处，例如在一直接连接输送管道部件或其附件中，如附图中的图9A和9B中所示的那样。可弹性变形的，特别是可压缩的套筒26使得封闭空间的体积有一点点增加，由此获得阀件2的活塞头24的初始(开启)位移。此外，具有弹性变形的套筒26也降低和基本上消除了阀件2的运转的噪声。

图11A到13仅仅以实施例的方式表示出了以集成的方式安装在浴槽的阀组6中的本发明的阀装置的另一个优选实施例。图11A到11B分别所示的是处于其阀开启和关闭状态的阀装置的相同的实施例。所示的实施例的机构3具有一用虚线连杆表示的平衡杠杆31。图12所示的是与阀组6的排出口61相对的驱动杠杆31的另一种可能的结构，并且图13所示的是一支承滚子驱动杠杆31位于阀开启位置时的上端结构。如前所述，图13所示的实施例的驱动杠杆31在这种情况下几乎能够绕垂直的阀杆轴线转一整圈，由此它能够被置于适当的运转位置。如图13中所进一步所示的，平衡浮子1的连接件5可以是一个由小珠子构成的具有美观表面的链子，这能有选择地与彩色塑料链条连在一起用于较简单的处理、指示阀的实际位置，和用于伸展链条。

图14所示的是一个可调节的浮子固定件10，它能以一种简单的方式确保位于如前所述的设计成珠链的连接件5上的平衡浮子1调整和定位。浮子固定件10包括一橡皮套筒12，安装在一容纳管13中，这采用紧配合安装埋到平衡浮子1中。能够弹性变形的橡皮套筒12的一内孔将链条的珠子紧紧地包住。在其顶部，容纳管13由一具有一用于链条的中心孔的安装塞子11密封，且容纳管13在其底部具有一底部螺纹封闭元件14。橡皮套筒12中的孔以下述方式确定，即通过施加一定的力它能够使平衡浮子1在珠链上产生位移，并由此相对于其对平衡浮子的适当的高度位置进行调整和重新调整。浮子固定件10也能够以下述方式设计，即用一种填充容纳管13的全部内部长度中的橡皮套筒12。在这样一种实施例中，由橡皮套筒12施加到链条上的夹紧力通过紧固底部螺纹封闭元件14能够增加或调节到所需要的程度，从而导致橡皮套筒12的纵向压紧。

图15所示的是实施本发明的阀装置的另一个实施例，其中阀件2安装在普通的水龙头中。

图16所示的是一个另一个实施例，是本发明的阀装置的剖视图，其中阀件2安装一墙壁面的后面。该实施例包括类似于前面在图7A和7B中的运动学示意图中所示那样的一凸轮盘机构3。在此，该凸轮盘36和驱动杠杆31这样设计，即在由附图中的连续线所示的杠杆位置，它们一起移动，但在阀件2的优先开启位置，杠杆31通过绕盘中的转轴摇动而不驱动凸轮盘36能够到达一垂直位置(图中用虚线表示)。在这样一种运转状态下，阀装置在阀件2的开启位置暂时不使用。

图17仅仅通过实施例方式表示出一个通过一个单一的平衡杠杆31和与其相连的平衡浮子(未示出)同时控制两个(或更多的)阀件2a、2b的适当的设计。图18表示出另一个通过一个单一的平衡杠杆31和与其相连的一平衡浮子1同时控制两个阀件2a、2b的例子。在该实施例中所使用的机构3与在图6A和6B已描述的那种相似。在此，平衡浮子1与平衡杠杆31的自由端相连，该杠杆在其另一端安装有一能够在一支承面35上滚动的滚子34。平衡浮子的变化的重量作用在两连接连杆32的一共同的连接点上。本发明的阀装置的这样实施例最好能够与所谓混合阀组相连，该阀组具有分别用于冷热水的独立的输入口，并且由于其相对狭长的结构，包括该同步控制两阀件2的单元能够较容易地安装到浴室、厨房以及在墙壁面和混合阀组的进口之间的类似空间中。

已经提到的是，由于实施本发明的阀装置的运转模式和结构，即使具有像用于工业用途的大流道的高压阀通过至少一个具有较小重量和较轻结构的平衡浮子就能够控制。用于这种阀件2中的活塞头24通常具有一较大的表面并克服一极大的液体压力工作。具有这样活塞头24的优选实施例是一多片结构，由此可以使得阀件2逐渐开启。附图的图19A到19C中所示的是这样一种多片活塞头24的一个例子的剖面图。在此，该阀件2的活塞头24由两个不同直径的相连的碟片241和242组成。紧靠其周边，具有大直径的碟片241这样构成，即适于与阀座密封地接合并由此防止液体流过阀件2。位于面向阀件2的压力腔21的位置上的直径较小的碟片242刚性地固定到阀杆上，同时大直径的碟片241可滑动地安装到阀杆25上，这种安装容许碟片241沿阀杆25有一限制性的轴向位移。固定到阀杆25上的小直径碟片242没有孔，而以一种可移动的方式安装在阀杆25上的大直径的碟片241最好在小直径的碟片242的径向范围内具有两个或更多的开口243。图19A所示的是位于其阀关闭末端位置的两片活塞头24的运转状态。在这种状态下，阀件2的压力腔21内存在液体压力保持大直径碟片241被压靠在阀座上，并且小碟片242被压靠在大碟片241上。大碟片241使由阀件2的阀座确定的流道保持在密封关闭状态，并且小碟片242使得大碟片241的开口243关闭。图19B所示的是阀开启的初始状态。阀杆25已经向左有一点轻微的位移，且大碟片241的开口243以及打开，从而液体得以从阀件2的压力腔21流进出口腔22，由此阀腔21和22之间的压力差降低。对于这种阀杆25初始移动，即对阀的初始开启，只需要克服由液体压力产生较小的和作用在活塞较小表面上的力就可以。一旦阀腔21和22之间的压力差实际上接近和达到零，阀杆25就会进一步移动，由此大碟片241从阀座上移开，阀件2的所有流道就全部开启并且阀件移动到图19C中所示的阀开启位置。除了采用上面所述的和在附图中仅仅以实施例方式表示的两碟片241、242的设计外，也可以使用具有多片碟片的活塞头24的实施例。

实践经验已经表明，在实施本发明的阀装置用来防止浴槽溢流时，它需要将一较小体积的液体(例如热水)加入到装水的槽中，该槽已经达到了该特定的预定的液面但又暂时冷却或发现不足够热。所描述的实施例没有达到这一点，因为由于浸没在水中的而失重的平衡浮子在水面没有降低的情况下不会容许重新将阀装置的阀件2设置到其开启位置。除了其它优点外，还通过利用本发明的在图20中所示的另一个优选实施例使之能够在水面没有变化的情况下补充液体。在该实施例中，阀装置的阀件2和机构3安装在防止溢流的浴槽60的阀组6的上游。借助于一利用连通器原理的底部连接管道42，浴槽60中的液体含量与辅助贮槽44相连通，该辅助贮槽的容积的横断面积要比浴槽60的横断面积小得多。在其底部范围内，辅助贮槽44具有一由阀46关闭的排出口，该阀可以由手动致动一松开杠杆45而开启。由于卫生(higieny)的原因，该底部连接管道42具有单向阀43，该单向阀排除了水流从辅助贮槽44回流到浴槽60中的可能性。连接管道42的内部横断面比排出口47的横断面要小得多，并且平衡浮子1位于辅助贮槽44上面，由此，平衡浮子1通过浸没在辅助贮槽44中的液体中来控制浴槽60中的液面，同时浴槽充入流经位于其开启状态的阀件2的液体。在该实施例中，可以看到一个极大的优点是由于辅助贮槽44和与其相关的通道可以安装在墙壁的后面，实施本发明的该阀装置完全遮蔽、即隐藏起来。实际上，只有阀组6和一松开杠杆45的末端部分显露在浴室中。在图20中所示的本发明的实施例的操作方式如下：

在比较慢地注满浴槽60的过程中，辅助贮槽44也通过连接管道42的较窄的横截面加注到相同的液面。当到达预定的水面时，浸入到辅助贮槽44内的水中的平衡浮子1失重，驱动了根据本发明的阀装置，并且从输送管道7到阀组6的水流被阀件2封住。如果想要给浴槽60内再注入一定体积的水，通过驱动释放杠杆45而使阀46打开，并且水迅速地通过大横截面的排出口47从辅助贮槽44放出。由于横截面的不同，辅助贮槽44内的水面迅速下降，只能经由连接管道42将其逐渐注满。辅助贮槽44内水面迅速下降的结果是，平衡浮子1离开了液面，并且它通过恢复其重量至少暂时将阀装置的阀件2复位到开启状态，从而使最好是热水的附加量通过阀件2流入浴槽20。通过停止释放杠杆45的动作，使辅助贮槽44的阀46关闭，并且通过较窄的连接管道42使辅助贮槽44较慢地重新加注到浴槽60的液面。平衡浮子1再次浸入到水中，并且通过相连的机构3，平衡浮子使阀件2再次移动到其关闭阀的状态。

最后，在附图中的图21至23中，通过举例的方式，示出了本发明的阀装置的另外的重要用途及结构。根据本发明控制阀装置的平衡浮子可以被非常有利地设计并且作为用于监测房屋、车间或者其它建筑的流体供给系统的防漏状况的“溢流卫士”而使用。图21至23所示的“溢流卫士”自动监测并且在探测到系统内的泄漏或溢流时将输送管道或其某些分支关闭掉。

对于在图21中所示的实施例，阀装置的阀件2被装到建筑物的所谓的“卫生间”的液体的、尤其是水的供给输送管道7。在顶部有一凹槽开口的阀装置的贮液槽4位于房间地板8的深处，用于收集流体，特别是由于管道破裂或其它的密封失效而引起从供给管道漏出的水。阀装置的平衡浮子1固定在连接件5的底部末端，该连接件5由一管状保护罩50包围着，该保护罩至少可选择地埋于房间或房屋的墙壁中。根据上述本发明的几个实施例的操作的描述，可以很容易地看到，如果作为管道破裂或另一种密封失效的结果，液体出现和汇集在凹进地板8的贮液槽4中，那么平衡浮子1浸没到液体中，且通过机构3，阀装置的阀件2就移动到其阀关闭位置，由此输送管道7被堵塞并且任何进一步的液流或泄漏都自动停止直到这种失效被发现和修复为止。比较好的是，这种“溢流卫士”也能够与任何合适的在发现供给系统中的密封失效且阀件2已经驱动时能够产生适当的可听见和/或可看见的信号或其它信号的信号装置相连。

图22表示出了另一种上述的“溢流卫士”装置，其中由于所给的局部环境或所给的输送管道7的路线，阀件2不能安装在凹进地板8中的贮液槽4上方。在此，固定平衡浮子1的挠性连接件5由几股沿着在阀件2和平衡浮子1之间的路线绳的构成，并且至少由许多股绳构成的挠性连接件5至少局部地或由选择性地由一优选的管状保护罩51包围。在绳股之间，挠性连接件5绕优选的可自由旋转的皮带轮51导引。在一定的用途中，房间或房屋的整个地板部分能够起到阀装置的贮液槽的作用。在这样的用途中，“溢流卫士”阀装置的平衡浮子安装在房间或房屋的楼层的附近以便监测到地板上一较低的液面时驱动阀装置。

最后，图23表示的是本发明的阀装置的另一个实施例，该装置作为一个“溢流卫士”安装和使用在一个多层建筑的水供给系统中。在这些实施例中，一平衡浮子1与平衡杠杆31的末端刚性相连。在附图中所示的阀装置之一的阀件2安装于流量计9的后面，在液体，最好是水的供给输送导管7中，该导管导引通过多层建筑的地下室和或底层，同时另一阀装置的阀件2安装到输送管道7的支路71中，供应到建筑物的底层地板上的浴室中。所示的贮液槽4安装有一用于倒空和清洁目的可拆卸的网格盖48。贮液槽4将由于管道破裂或其它密封失效造成的从供给系统泄漏出来的液体特别是水收集起来。贮液槽4凹进各层地板8内，并且实施本发明的和独立地防止每层跑水的“溢流卫士”阀装置受到平衡浮子1的控制，该浮子刚性地连接到各个阀装置的平衡杠杆的可旋转的自由端。该阀装置分别安装到输送导管7和分支71的断面中，该断面贯穿并位于各个贮液槽4中。为了防止由于跑水导致严重的问题，本发明的阀装置可以作为一个“溢流卫士”用于多层建筑的每一层上，特别是用于跑水问题经常出现的地方。

实施本发明的阀装置的主要的优点可以概括如下：

阀件关闭和开启的速度不再依赖于液面变化的速度。通过平衡浮子、阀件以及运动传递机构的适当结构和尺寸可以影响阀件的操作方式和动力特性。阀件的开启和关闭特征可以不同。

阀装置既可以设计成一种仅仅能够自动关闭阀件的单向结构，也可以设计成一种同样能够根据液面来关闭和重新开启阀件的双向装置。因此，应用的极宽的领域可以从防止溢流或跑水的安全“溢流卫士”扩展到在各种工厂中执行液面控制的本发明的阀装置。装备和采用两个或更多的悬挂的平衡浮子的实施例能够控制或调节具有特别大液面差的管理。

具有极大流道的阀件可以通过至少一个低重量的平衡浮子来控制，且阀件也可以置于距离贮液槽较远的地方。该阀装置可以这样设计，即该机构仅仅在阀件的关闭和开启其间才承受较大的负载。

当与其流道相比时，本发明的阀装置具有相对简单的结构，较小的尺寸，紧凑的结构，在与其性能相比时，具有较长的寿命。用于浴室中的本发明的实施例可以至少部分隐藏起来，而其它显露部件和实施例可以这样设计，即表现为一种高标准的有审美性的保护壳和附件。

              附图参考标记清单平衡浮子            1，1a，1b浮子固定件          10安装塞子            11橡皮套筒            12容纳管道            13底部封闭元件        14阀件                2，2a，2b流道                20压力腔              21出口腔              22封闭元件            23活塞头              24碟片                241，242开口                243阀杆                25套筒                26壳体                27滤流器              28声音信号装置        29机构                3压缩弹簧            30平衡杠杆            31连接连杆            32开槽连杆            33滚子                34支承表面            35凸轮盘              36导套                37贮液槽              4出口阀              41连接管道            42单向阀              43辅助贮槽            44操纵杆              45阀                  46排出口              47网格盖              48连接件              5保护罩              50皮带轮              51阀组                6浴槽                60排泄口              61输送管道            7支路                71地板                8流量计              9

Claims (11)

1.一种平衡浮子控制阀装置，包括至少一阀件(2，2a，2b)和一贮液槽(4)，其中该阀件(2，2a，2b)安装在导管或导管附件中的液流中，该贮液槽(4)中至少注入一部分流经阀件(2，2a，2b)或由于密封失效导致由液体供给系统排出的液体，其中该系统至少包括所述的至少一个阀件(2，2a，2b)，该阀装置还包括至少一个与枢接平衡杠杆(31)的可转动自由端相连的平衡浮子(1，1a，1b)，当所述的液面低于一预定的或容许的液面时所述至少一平衡浮子(1，1a，1b)位于相对于在贮液槽(4)内的液体的较高的位置上，而当所述的液面到达或超过所述贮液槽(4)内的所述预定或容许的液面时平衡浮子(1，1a，1b)位于相对于在贮液槽(4)内的液体的较低的位置上并至少部分浸没在贮液槽(4)内的液体中，所述阀件(2，2a，2b)包括一由一阀座确定的流道(20)，该阀座位于阀件(2，2a，2b)的一压力腔(21)和一出口腔(22)之间，所述阀件(2，2a，2b)还包括一活塞状的封闭元件(23)，该封闭元件(23)具有一阀杆(25)和一位于所述阀杆(25)的一端的活塞头(24)，该阀杆(25)可滑动地在一第一末端位置和一第二末端位置之间引导，所述封闭元件(23)在阀杆(25)的第一末端位置时保持通过所述阀件(2，2a，2b)的流道(20)通行，而当所述阀杆(25)被移到另一位置即第二末端位置时封闭元件(23)关闭通过所述阀件(2，2a，2b)的流道(20)，所述封闭元件(23)的活塞头(24)安装在阀件(2，2a，2b)的压力腔(21)中，并且阀装置还包括一安装在平衡杠杆(31)和所述阀件(2，2a，2b)的封闭元件(23)的阀杆(25)之间的机构(3)，所述机构(3)这样设计，即当该阀装置的阀件(2，2a，2b)的封闭元件(23)的阀杆(25)位于其第一末端位置时具有和停留在至少近似自锁状态，该机构的所述至少近似自锁状态实质上抵抗所施加在其上的力并将所述阀杆(25)偏压向其第二末端位置以关闭通过所述阀件(2，2a，2b)的通行流道，其特征在于该机构(3)的所述至少近似自锁状态在所述至少一个平衡浮子(1，1a，1b)由于至少部分地浸没在贮液槽(4)内的液体中而至少部分地失重时松开，并且由所述至少一平衡浮子1，1a，1b)施加到平衡杠杆(31)上的力矩得到降低，该至少一个平衡浮子(1，1a，1b)通过适于至少支承和传递拉力的挠性连接件(5)与平衡杠杆(31)的可旋转自由端相连，该至少一个平衡浮子(1，1a，1b)可以安装相对于该至少一个阀件(2，2a，2b)的任何地方，并且该至少一个平衡浮子(1，1a，1b)能够悬挂在相对于贮液槽(4)可调节的液面上方。

2.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：所述至少一个平衡浮子(1，1a，1b)可以被分成几个内部隔间或部分，且该至少一个平衡浮子(1，1a，1b)的所述内部隔间或部分可以由具有各种不同密度的结构材料来制成或填充。

3.如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于：该机构(3)也可以包括一蓄能弹簧装置(30)，所述弹簧装置向着其与阀件(2，2a，2b)的关闭状态相应的第二末端位置的方向偏压所述阀件(2，2a，2b)的封闭元件(23)。

4.如权利要求3所述的阀装置，其特征在于：几个由相同的连接件(5)安装和固定的平衡浮子(1，1a，1b)以彼此之间以及和贮液槽(4)之间距离可调的方式定位。

5.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：它还包括至少两个独立的阀件(2a，2b)，它们中的每一个都受与一单一平衡杠杆(31)相连的相同的至少一个平衡浮子(1)控制。

6.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：贮液槽(4)，最好是一个浴槽(60)，该阀装置还包括一个辅助贮槽(44)，所述的辅助贮槽(44)具有比较小的横断面面积且具有比浴槽(60)小得多的容积，所述的辅助贮槽(44)利用连通器原理经一连接管道(42)以至少一种不变的液体方式与浴槽(60)连通，该辅助贮槽(44)在其底部具有一排出口(47)，该排出口(47)通常通过一阀(46)关闭，该阀(46)可以通过驱动一操作杆(45)来开启，该连接管道(42)包括一单向阀(43)，该单向阀(43)能够防止液体从辅助贮槽(44)流回到浴槽(60)中，连接管道(42)的内部横断面要比排出口(47)的小得多，且平衡浮子(1)位于辅助贮槽(44)中，从而浴槽(60)中的液面经过向浴槽(60)提供液体的阀件(2)由随辅助贮槽(44)中的液面的变化而变化的平衡浮子(1)来控制。

7.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：贮液槽是一个浴槽(60)，且该至少一阀件(2，2a，2b)与一阀组(6)相连，该阀组(6)通过所述至少一阀件(2，2a，2b)供给浴槽(60)，该阀件(2，2a，2b)借助于可松开的连接件在排出口(61)和过滤器(28)之间安装到现有的阀组(6)上。

8.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：阀件(2)安装到输送导管(7)的一部分中，该部分贯穿一个凹进建筑的至少一房间的地板(8)内的贮液槽(4)，所述的贮液槽(4)被设计和安装成用来将由于管道破裂或其它密封失效造成的从建筑物的液体供给系统中泄漏出来的液体收集起来。

9.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：所述的至少一阀件(2)安装在将液体输送到建筑物的液体供给系统中的一输送管道(7)的至少一些输送管道支路(71)中，至少一贮液槽(4)凹进所述建筑物或楼层的地板(8)的深处，所述的至少一贮液槽(4)用来将由于管道破裂或其它密封失效造成的从液体供给系统中泄漏出来的液体收集起来，每一个所述的贮液槽(4)配有一平衡浮子(1)，该浮子(1)在到达所述贮液槽(4)中的一预定的指定的液面时将该至少一常开阀件(2)移到其关闭位置，所述平衡浮子(1)经一挠性连接件(5)与适当的相关的阀件(2)相连。

10.如权利要求9所述的阀装置，其特征在于：所述的挠性连接件(5)由一自由转动的皮带轮(51)导引，由此所述挠性连接件(5)由几股沿所述阀件(2)和所述平衡浮子(1)之间的路线的绳子构成。

11.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：阀件(2)的封闭元件(23)的活塞头(24)由几个具有不同直径的一个位于另一上面的碟片(241，242)构成，具有较大直径的碟片(241)这样设计和构成以便能够保持由位于其密封关闭状态的所述阀件(2)的一阀座确定的流道，剩余碟片(242)的直径向阀件(2)的压力腔(21)逐渐减小，具有较小直径的碟片(242)刚性地固定到阀杆(25)上，其它碟片(241)容许在阀杆(25)的方向上沿着阀杆(25)进行有限的位移，固定在阀杆(25)上的最小的碟片(242)没有开口，而每一个以可移动的方式沿阀杆(25)导向的剩余碟片(241)至少具有一个开口(243)，所述至少一个开口(243)位于碟片(241)内，该碟片在其直径小于下一相邻的较小碟片(242)的直径的区域内。

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