CN110578809A - 一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯 - Google Patents

一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯 Download PDF

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周哲波
朱永昌
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Abstract

本发明公开了一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯，包括阀芯外壳和阀芯底座、阀芯外壳和阀芯底座固定连接并构成容置空间，容置空间内自上而下以此设置有把手、旋转座、陶瓷盖、动陶瓷片及静陶瓷片。为解决目前市面上冷热水龙头对于温度难以调节控制准确的问题，进而设计了静陶瓷片的冷热水出水口的形状，使得冷热出水口在温水区重合一定角度，从而使调温过程中温度变化趋于平缓。该装置秉承了以往水龙头结构简单、操作方便、密封性好、故障率低等优点且使用方法和目前市面上主流的冷热水龙头安装、使用方法相同，便于用户更换和使用。其最高分辨力可达到转1°温度仅变化0.22℃，完全满足日常洗脸，沐浴等对水温的控制要求。

Description

一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯
技术领域
本发明涉及水龙头阀芯技术领域，特别涉及一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯。
背景技术
目前市场上的水龙头阀芯通常采用陶瓷阀芯，陶瓷阀芯具有耐磨损、不漏水、工作寿命长等优点，因此得到了广泛的应用。使用时，旋转把手，由陶瓷盖带动上陶瓷片转动，以改变过水槽的的位置，从而改变冷热水的进水比例进而可以起到调节出水温度的效果。然而现有的陶瓷阀芯中的静陶瓷片因结构设计不合理，对水温的控制精度不足以满足人们日常洗脸、沐浴等对温度范围的要求，使得调节水温的过程中骤冷骤热，不仅浪费了调节的时间也浪费了不少水资源。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯，其结构简单合理，操作和使用方便，便于用户调节到所需的合适水温，能有效地缩短调温时间并节约水资源。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
本发明所述的一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯，包括阀芯外壳和阀芯底座，所述阀芯外壳与所述阀芯底座固定连接并形成容置空间，所述容置空间内自上而下依次设置有把手、旋转座、陶瓷盖、动陶瓷片及静陶瓷片，所述把手与所述旋转座铰接，所述把手的顶端伸出于所述阀芯外壳的外部，所述把手的底端与所述陶瓷盖联动配合，所述陶瓷盖与所述动陶瓷片可拆卸的固定连接，所述动陶瓷片与所述静陶瓷片密封贴合，所述静陶瓷片固定安装于所述容置空间内，所述静陶瓷片与所述阀芯底座配合设置有彼此相邻的热水进水通道、冷水进水通道及出水通道，所述阀芯底座设置有热水进水孔、冷水进水孔及出水孔，所述动陶瓷片的下端面开设有始终与所述水通道联通的过水槽，所述静陶瓷片下端面开设有始终与所述阀芯底座相连通的热水导水孔、冷水导水孔及出水导水孔，所述静陶瓷片上端面开设有与所述热水导水孔相连通的热水调节槽和与所述冷水导水孔相连通的冷水调节槽，所述出水导水孔贯穿整个静陶瓷片且截面不变。
进一步地，所述静陶瓷片上端面开设的所述热水调节槽和所述的冷水调节槽为槽孔形非对称布置且有一定角度的交错部分。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的一种便于控温的水龙头陶瓷阀芯，使用时不仅能轻松、快捷的调节到合适的温度且使用方法与目前主流水龙头使用方法相同，便于用户接受。
附图说明
图1是本发明的整体分解结构示意图；
图2是动陶瓷片的下面示意图；
图3是静陶瓷片上面和下面示意图；
图4是市场上常用的一种热水调节槽和冷水调节槽均为圆孔且对称布置的静陶瓷片上面结构示意图以及该静陶瓷片结构下动陶瓷片从热水端往冷水端转动的角度与出水导水孔流出的水温之间的函数关系图；
图5是市场上另一种常用的一种热水调节槽和冷水调节槽均为圆弧孔且对称布置的静陶瓷片上面结构示意图以及该静陶瓷片结构下动陶瓷片从热水端往冷水端转动的角度与出水导水孔流出的水温之间的函数关系图；
图6是本发明的热水调节槽和冷水调节槽为近似的圆弧孔非对称布置且有一定角度的重叠部分的静陶瓷片上面示意图以及该静陶瓷片结构下动陶瓷片从热水端往冷水端转动的角度与出水导水孔流出的水温之间的函数关系图；
图1至图6中：
1-阀芯外壳,2-阀芯底座，3-把手，4-旋转座，5-陶瓷盖，6-动陶瓷片，61-过水槽，7-静陶瓷片，71-热水导水孔，72-冷水导水孔，73-出水导水孔，711-热水调节槽，722-冷水调节槽，8圆孔静陶瓷片，81-圆孔热水调节槽，82-圆孔冷水调节槽，83-圆孔出水导水孔，9圆弧孔静陶瓷片，91-圆弧孔热水调节槽，92-圆弧孔冷水调节槽，93-圆弧孔出水导水孔。
具体实施方式
为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示的一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯，包括阀芯外壳1和阀芯底座2，阀芯外壳1和阀芯底座2固定连接并形成容置空间，容置空间内自上而下以此设置有把手3、旋转座4、陶瓷盖5、动陶瓷片6及静陶瓷片7。把手3与旋转座4铰接，把手3的顶端伸出阀芯外壳1的外部，把手3的底端与陶瓷盖5联动配合。陶瓷盖5与动陶瓷片6可拆卸的固定连接，动陶瓷片6与静陶瓷片贴合并通过密封油密封，静陶瓷片7固定安装在容置空间内，静陶瓷片7与阀芯底座2分别开设有热水进水孔21、冷水进水孔22及出水孔23，静陶瓷片7下端面分别开设有热水导水孔71、冷水导水孔72及出水导水孔73，静陶瓷片7上端面分别开设有热水调节槽711、冷水调节槽722。热水进水孔21与热水导水孔71及热水调节槽711相通形成热水进水通道，冷水进水孔22与冷水导水孔72及冷水调节槽722相通形成冷水进水通道，出水导水孔73贯穿整个静陶瓷片7，且出水导水孔73与出水孔23相通形成出水通道。动陶瓷片6的下端面开设有始终与水通道联通的过水槽61。
使用时转动把手3则过水槽61在静陶瓷片7上端面转动，从而改变热水调节槽711和冷水调节槽722之间的面积比例，进而改变出水导水孔73的出水温度；若使用时抬压把手3则过水槽61在静陶瓷片7上端面
前后滑动，从而改变过水槽61与热水调节槽711和冷水调节槽722相连通的总面积，进而改变出水导水孔73的出水大小。
优选地，为了使本发明结构设置更为简单，制造工艺更加合理，静陶瓷片7上的热水调节槽711和冷水调节槽722均为圆弧孔，但是为了使热水调节槽711和冷水调节槽722有一定角度的交错部分且不能互相干涉而且还要保证结构紧凑，因此热水调节槽711和冷水调节槽722的圆弧孔应半径不同。具体为：交错部分的角度约为45°，把手3可转动角度为90°。
下面定量分析本发明一种便于控温的水龙头陶瓷阀芯和市面上其他常见的两种水龙头陶瓷阀芯对水温的控温精度。
假设热水恒温60℃，冷水恒温20℃动陶瓷片6在旋转工作时其过水槽61所占动陶瓷片6角度近似为45°，为了简化模型突出特性同时假设出水孔23温度仅与动陶瓷片6所占角度内的冷热水比例和冷热水温度有关。
在以上假设的背景下分析图4至图6中三种不同结构的静陶瓷片7对于出水温度控制的精度。
对于图4左边所示圆孔静陶瓷片8形状，其为了能满足仅出热水和仅出冷水两种特殊情况那么动陶瓷片6旋转角度至少为45°，当其把手3初始位置位于正中间，并向热水方向调节时，其所占圆孔热水调节槽81面积迅速增大且所占圆孔冷水调节槽82面积迅速减小，以至于调节合适水温洗澡时圆孔出水导水孔83出水温度骤冷骤热，难以满足人们日常洗脸、沐浴等对温度的控制精度要求，具体函数图像参见图4右边。
对于图5左边所示圆弧孔静陶瓷片9形状，其为了能满足仅出热水和仅出冷水两种特殊情况那么动陶瓷片6旋转角度也至少为45°。为了方便计算我们假设圆弧孔热水调节槽91和圆弧孔冷水调节槽92之间的面积比为其弧度比。当其水龙头把手3初始位置位于热水端，并向温水方向调节时，假设转过的角度为a且a∈[0°,22.5°],那么此时圆弧孔出水导水孔93出水温度t＝60℃×(45-a)/45+20℃×a/45，具体函数图像参见图5右边。此函数为一次函数，斜率k＝0.89,其物理意义为把手3从圆弧孔热水调节槽91转向圆弧孔冷水调节槽92每转动1°圆弧孔出水导水孔93出水温度下降0.89℃。同理分析可得把手3从圆弧孔冷水调节槽92转向圆弧孔热水调节槽91每转动1°圆弧孔出水导水孔93出水温度上升0.89℃。正常人们调节把手3的角度分辨率约为5°，那么每转动5°温度变化4.45℃。
对于图6左边所示静陶瓷片7形状，交错部分的角度约为45°其为了能满足仅出热水和仅出冷水两种特殊情况那么其动陶瓷片6旋转角度至少为90°+45°＝135°。为了方便计算我们同样假设热水调节槽711和冷水调节槽722之间的面积比为其弧度比。当把手3初始位置位于热水端，并向温水方向调节时，假设转过的角度为a且a∈[0°,45°],那么此时出水导水孔73出水温度t＝60℃×45/(45+a)+20℃×a/(45+a),具体函数图像参见图6右边。该函数在温水区斜率十分平缓，十分便于沐浴时对水温的微调，理论计算为当转角由44°转至45°时水温由40.22℃变为40.00摄氏度，温度变换仅为0.22℃。正常人们调节水龙头扳手的角度分辨力约为5°，那么计算当转角由40°转至45°时水温由41.18℃变为40.00摄氏度，温度变换为1.18℃。同理可分析把手3初始位置位于冷水端，向温水方向调节时温度变化。
人们沐浴时夏日的舒适温度为37℃至40℃，冬日的舒适温度为39℃至42℃，因此圆孔静陶瓷片8和圆弧孔静陶瓷片9的结构难以保证沐浴时对温度的控制精度，而静陶瓷片7可轻松达到1.18℃的分辨力，对于沐浴温度的调节十分方便实用。
综上所述，本发明在不改变现有水龙头阀芯外观的基础上，对其静陶瓷片7的结构作了颠覆性的优化，将静陶瓷片7上端面开设的热水调节槽711和的冷水调节槽722改为近似的圆弧孔非对称布置且有一定角度的交错部分。此优化从根源上解决了水龙头陶瓷阀芯调温精度低的问题，缩短了调温过程的时间同时节约了大量水资源，且使用方法和目前主流水龙头使用方法相同，方便用户接受。
对于本领域的技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权力要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域的技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯，包括阀芯外壳和阀芯底座，所述阀芯外壳与所述阀芯底座固定连接并构成容置空间，所述容置空间内自上而下依次设置有把手、旋转座、陶瓷盖、动陶瓷片及静陶瓷片，其中把手与所述旋转座铰接，把手顶端伸出于阀芯外壳外部，把手底端与陶瓷盖联动配合，陶瓷盖与动陶瓷片可拆卸的固定连接，动陶瓷片与静陶瓷片密封贴合，静陶瓷片固定安装于容置空间内，静陶瓷片与阀芯底座配合设置有彼此相邻的热水进水通道、冷水进水通道及出水通道，动陶瓷片下端面开设有始终与水通道联通的过水槽，阀芯底座设置有热水进水孔、冷水进水孔及出水孔，其特征在于：静陶瓷片下端面开设有始终与阀芯底座相连通的热水导水孔、冷水导水孔及出水导水孔，静陶瓷片上端面开设有与热水导水孔相连通的热水调节槽和与冷水导水孔相连通的冷水调节槽，出水导水孔贯穿整个静陶瓷片且截面不变。
2.根据权利要求1所述的便于控温的水龙头调控阀陶瓷阀芯，其特征在于：所述静陶瓷片上端面开设的热水调节槽和冷水调节槽为近似圆弧孔非对称布置且有一定角度的交错部分。
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