CN110630778A - 可切换水阀的密封系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于可切换水阀中的密封系统。所述密封系统包括置于阀芯上的线性步进电机及置于阀体中的阀致动杆及密封体。所述线性步进电机通过阀致动杆调节密封体在阀体内的移动。所述密封体包括套设于阀致动杆上的密封体主体部分、两个O型密封环及腔体。所述密封体主体部分上形成有一个或两个中心肋。所述两个密封环之间彼此分开预设距离,并按压配合于密封体主体部分上。所述腔体形成于密封环后密封表面及中心肋之间。实施本发明,简化了可切换水阀密封系统的安装流程,节省了成本,且增强了密封系统的密封性能。

Description

可切换水阀的密封系统
【技术领域】
本发明密封系统,更具体地,涉及一种可切换水阀的密封系统。
【背景技术】
多通道水阀上通常设置有密封体用于对水流的出口进行切换。现有技术下的密封体及阀体在材料、形状、成本及结构设计等方面存在着一些明显的缺陷,严重影响了水阀的密封性能及寿命。
【发明内容】
本发明提供一种用于可切换水阀中的密封系统,所述密封系统包括置于阀芯上的线性步进电机及置于阀体中的阀致动杆及密封体,所述线性步进电机通过阀致动杆调节密封体在阀体内的移动,所述密封体包括套设于阀致动杆上的密封体主体部分、两个O型密封环及腔体,所述密封体主体部分上形成有一个或两个中心肋,所述两个密封环之间彼此分开预设距离,并按压配合于密封体主体部分上,所述腔体形成于密封环后密封表面及中心肋之间。
作为一种优选方案,所述中心肋的数量为2,两个中心肋之间形成一中心凹槽。
作为一种优选方案,所述密封体主体部分与中心肋为一体成型的塑料体。
作为一种优选方案,所述密封体主体部分内部形成有两个或多个空腔。
作为一种优选方案,所述密封体主体部分与中心肋形成多个部件。
作为一种优选方案,所述O型密封环的内径小于所述密封体主体部分的外径以将所述密封环以限定的预张紧力插入至所述密封体主体部分上,且所述密封体主体部分的外端部形成有周向的凸缘肋用于将所述密封环固定于所述密封体主体部分上。
作为一种优选方案,所述密封体主体部分与阀致动杆耦合在一连接点,该连接点为固体接头或者球窝接头中的一种。
作为一种优选方案,所述O型密封环的轮廓与阀体的两个密封区域的轮廓相匹配。
作为一种优选方案,所述阀体的两个密封区域的轮廓不同。
作为一种优选方案,所述可切换水阀为三通水阀。
实施本发明,简化了可切换水阀密封系统的安装流程,节省了成本,且增强了密封系统的密封性能。
【附图说明】
下面将结合说明书附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1示出了一具有插入阀致动杆的密封体的完整剖视图及密封体的俯视图;
图2示出了具有内置密封系统的三通水阀的剖视图;
图3示出了密封体的详细视图,该密封体具有一阀体密封区域的简单轮廓及密封环前密封表面的简单轮廓。
【具体实施方式】
图1示出了具有插入阀致动杆的密封体的完整剖视图,其中阀致动杆3与该密封体5连接。图1同时还示出了密封体5的俯视图。该密封体5包括具有两个压配密封环1的密封体主体部分2和与密封体主体部分2连接的阀致动杆3。本实施方式中,密封体主体部分2构造为一体成型注塑成型部件,并且在注塑成型期间,阀致动杆3直接包覆成型牢固地连接到密封体主体部分2。阀致动杆3与线性步进电机7通过一耦合点9连接。本实施方式中,该耦合点9为球窝接头。其他实施方式中,该耦合点9也可为固体连接,但并不限定于此,例如密封体主体部分2也可以通过在连接点20处与阀门致动杆3进行可拆卸连接。三个空腔18径向对称地形成在密封体主体部分2中,如此减小了密封体主体部分移动时的重量,并且使得密封体主体部分壁的厚度设置的更加准确。该壁的厚度包括密封体主体部分2的相关尺寸。在密封体主体部分2的中心形成有两个彼此隔开的盘形中央肋12。本实施方式中,该密封体主体部分2与中心肋12一体成型为塑料部件。其他实施方式中,所述密封体主体部分2与中心肋12形成多个部件。在两个中心肋12之间形成一个中心凹槽1,该中心凹槽1减小了连接的线性步进电机7在每次行程操作时移动的重量,这对其使用寿命有明显的影响。密封体主体部分2上还套设有两个O型的环形密封环1。两个密封环1在外部预张紧力的情况下压配合到密封体主体部分2上并且通过两个中心肋12彼此隔开限定的距离。这两个密封环1通过形成在密封体主体部分2的外端处的两个圆周凸缘肋15被固定在对应的位置上并且避免在密封体主体部分2的表面上滑动。因为O型小密封环1与现有较大的密封体相比较其膨胀程度较小,所以导致线性步进电机7必须在停止处移动较少的步骤以确保紧密性。该线性步进电机7和一个主轴螺母系统(未示出)配合,两者之间设计成可自动锁定,这样就确保了密封环1在静止时对阀体17的密封区域10所需的接触压力。通过对两个密封环1形状进行设置使得在密封环1的后密封表面8和两个中央肋12之间的每个密封环1的后部和密封体主体部分的表面处形成腔体4。该腔体4允许密封环1与密封体主体部分2的密封表面更好地接触。该腔体4还将具有中心肋12的密封体主体部分2与密封环1的后密封表面8之间的后密封路径上的泄漏进行很大程度的排除。中心肋12的宽度或两个中心肋12彼此之间的距离由待密封的阀座的内部尺寸和在关闭状态下线性步进电机7施加力于密封环1来抵触阀体17上的密封区域10的接触压力大小来确定,也即,通过阀体17的相应密封区域10的距离来确定。尽管密封件的预拉伸力随着时间的推移变的松弛,但是当用在热水回路中使用时,通过自锁使其可以在很长一段时间内保证这种水阀设计的密封性。此外,在磨损的情况下,通过拆卸三通水阀更换密封体就可以重新建立水阀的密封性,如此即快速且只需要很少的步骤。
本发明应用于加热器具和热水器的可切换水阀中的密封系统的优点在于它构造性非常简单并且由非常少的部件组成,如此更容易实现快速和自动化制造。此外,在这种类型的水阀中该密封系统可以取得如此好的密封效果,特别是在三通水阀中使用时,施加高达4巴或更高的压力时,两个阀位置在长时间内都不会发生泄漏。另外,本发明中密封系统与先前的可比较的三通水阀的结构设计相比,其流动阻力进一步降低。同时,因为密封环1的轴向膨胀可以缩短,所以阀致动杆3与两个密封环1的行进路径也可以缩短。最后,与其他密封体相比,减少了材料的使用,从而提高了三通水阀11的经济性。利用本发明的密封系统,还可以在相同或更高的接触压力下操作密封体5抵靠阀体17的密封表面10。此外,阀体内部的不同密封表面的几何形状可以根据应用案例的不同以简单的方式实现。本实施方式中,可切换水阀的密封系统被配置为具有线性步进电机7驱动器的三通水阀11。该线性步进电机7设置在阀芯6的外部,阀芯6插入阀体17并与其密封连接。整个密封体5的线性位移由阀致动杆3实现,阀致动杆3被引导移动通过阀芯6。密封体5直接设置在阀致动杆3上并与阀致动杆3连接。本实施方式中,它直接在阀致动杆3上包覆成型。其他实施方式中,它也可以作为单独的部件进行收缩配合,例如,在阀致动杆3上或以任何其他方式设置,例如以可机械移动的方式连接。
图2示出了具有内置密封系统的三通水阀的剖视图。该密封体5内置于阀体17中。该阀体17包括有阀芯6,其作为轴向插入件插入在阀体17中。在轴向连续方式下,线性步进电机7作为一电机驱动器固定到阀芯6上。该电机因此通过耦合点9移动该阀致动杆3,而与该阀致动杆3连接的密封体主体部分2则可以实现线性调节。该阀致动杆3可密封地在阀芯6内被引导。该密封体5可在阀体17的阀空间中轴向移动,并且当移动到停止的位置时,通常密封抵触阀体17的左阀座或右阀座。由于该密封体仅有单侧支撑,或者如果在特定实施例中可移动地与阀致动杆2连接,它能够以略微偏心的方式作用在阀体17的密封区域10上,这使得即使在密封区域10和前密封表面13之间存在异常任何污染,也可以可靠地密封。如果密封区域10非常有角度(仅很小或没有表面)或仅具有非常小的半径,则这减少了在密封区域发现污染的可能性及所引起的泄漏。
在阀体17的中心位置,水阀的水可以从入口16自由地流入两个出口19,而具体精确到出口的流出量,则需要借助于密封体的阀位置及线性步进电机的控制来实现。具体为,在阀体17的端部位置,密封哪个出口是取决于当时必须关闭哪个水回路的需求来确定的。
图3示出了密封体的详细视图,该密封体具有一阀体密封区域的简单轮廓及密封环前密封表面的简单轮廓。在线性步进电机7的作用下,该阀致动杆3驱使该密封体5移动并抵触该阀体17的密封区域10以及通过自锁实现停止。密封环1的前密封表面13具有略微凸起的形状。从横截面看,环的轮廓是倾斜的略微凸起的锥形区域。它通过接触压力变形,使得沿前密封路径(虚线路线)不会形成泄漏。同时,密封环1的后密封表面8压靠在密封体主体部分2的角表面上。通过横截面观察可以发现,空腔8允许后密封表面8径向成形的表面轮廓以非常好的变形并以最佳密封方式进行接触,如此可以关闭后密封路径(粗线),并可在很长一段时间内可靠地防止后密封表面的泄漏。该实施例的优点在于该水阀由很少的部件组成并且具有长的使用寿命。此外,任何污染物或沉积物对本发明的三通水阀11的泄漏几乎没有任何影响。
再者,由于密封体主体部分2内形成有两个或更多个空腔18,从而减小了要移动的密封体主体部分的重量,并且允许更精确地设定密封体主体部分的壁厚,例如相关尺寸的稳定性。
同时,在其他实施例中,用于可切换水阀的密封系统也可以将密封体主体部分2设计成具有一个中心肋或具有多个中间肋12,如此可以提供建设性或制造性优势。
同时,在该可切换水阀的密封系统上,所述O型密封环的内径小于所述密封体主体部分的外径以将所述密封环以限定的预张紧力插入至所述密封体主体部分上。所述密封体主体部分的外端部形成有周向的凸缘肋用于将所述密封环固定于所述密封体主体部分上,以防止密封环在密封体主体部分的表面上进行移动。
优选地,出于安装和具体情况修理的原因,用于可切换水阀的密封系统被设计成使得密封体主体部分2在耦合点9处与阀致动杆3连接。该连接点9构造为固体接头或球窝接头。
进一步地,具有O型类型的密封环1的轮廓被配置成匹配三通水阀11的阀体17的密封区域10的轮廓。根据需要这些密封区域可以构造成例如角形的,具有更小或更大的半径,平面或平面的锯齿的轮廓。
进一步地,阀体17的两个密封区域10或者它们的轮廓可以在三通水阀11的密封系统中具有不同的轮廓。
对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.用于可切换水阀中的密封系统,所述密封系统包括置于阀芯上的线性步进电机及置于阀体中的阀致动杆及密封体,所述线性步进电机通过阀致动杆调节密封体在阀体内的移动,其特征在于:所述密封体包括套设于阀致动杆上的密封体主体部分、两个O型密封环及腔体,所述密封体主体部分上形成有一个或两个中心肋,所述两个密封环之间彼此分开预设距离,并按压配合于密封体主体部分上,所述腔体形成于密封环后密封表面及中心肋之间。
2.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述中心肋的数量为2,两个中心肋之间形成一中心凹槽。
3.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述密封体主体部分与中心肋为一体成型的塑料体。
4.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述密封体主体部分内部形成有两个或多个空腔。
5.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述密封体主体部分与中心肋形成多个部件。
6.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述O型密封环的内径小于所述密封体主体部分的外径以将所述密封环以限定的预张紧力插入至所述密封体主体部分上,且所述密封体主体部分的外端部形成有周向的凸缘肋用于将所述密封环固定于所述密封体主体部分上。
7.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述密封体主体部分与阀致动杆耦合在一连接点,该连接点为固体接头或者球窝接头中的一种。
8.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述O型密封环的轮廓与阀体的两个密封区域的轮廓相匹配。
9.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述阀体的两个密封区域的轮廓不同。
10.根据权利要求1所述的密封系统,其特征在于:所述可切换水阀为三通水阀。
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