CN110762240B - 通用自动补水球阀 - Google Patents

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Abstract

本专利公开通用自动补水球阀。所示通用自动补水球阀由阀体总成和自动沉浮开关，通过内浮、内浮横杠杆相对向上的运动将挂钩对外浮的浮力提前量进行限制，然后再通过内浮、内浮横杠杆向下的相对运动将挂钩脱钩释放外浮压制的浮力提前量，进而带动外浮迅速上升动将动阀芯出水口与静阀芯进水口通路完全关闭，不存在现有技术活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀即将完成补水时的博弈状态。该通用自动补水球阀能够在各种水压条件下正常使用，彻底解决了现有技术中活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀，由于其本身的结构缺陷所导致的使用范围受限等问题。

Description

通用自动补水球阀
技术领域
本发明涉及一种水箱自动补水设备，具体地讲是一种能够在各种水压条件下正常使用的通用自动补水球阀，属于自动补水设备领域。
背景技术
在人民的日常生产生活中，不管是城市还是农村，不管是工厂、医院还是厨房、餐厅处处都离不开各种各样的自动补水设备，比如我们日常生活中常见到各种储水箱以及卫生间马桶水箱等容器均离不开各种各样的自动补水装置。从外观上看，这些自动补水设备可谓是花样繁多，各不相同，但从功能结构上看主要可以分为两大类，即：活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀。
活塞式液压水位控制阀主要是由阀体、活塞、浮球、杠杆等组成，其工作原理是当水池或水箱内水面下降超过预设值下线时，浮腔内浮球下落带动杠杆打开控制阀先导孔，受管道内水压作用将通往活塞上腔室的气孔打开，活塞上腔室压力降低，活塞上下形成压差，在此压差作用下活塞打开进行补水；当水位上升到预设值上线时，浮球上升带动杠杆关闭控制阀先导孔，活塞上腔室压力不断增大，当活塞上腔室的压力大于水管供水的压力时活塞关闭停止补水，如此往复实现自动补水功能。由此可见，虽然活塞式液压水位控制阀具有体积小，出水量大，补水速度快等优点，但由于其在工作原理是靠液压将活塞打开供水，这就决定它的使用范围只限于供水管路内水压较大的情况下才能使用，否则将无法正常自动补水。而且，在其即将完成补水时，即水箱内的水位接近水位停止线时，作用于活塞上的内外推力大小处于博弈状态，需要较长时间才能真正实现自动补水完全停止。
杠杆式自动补水球阀主要是由阀体、浮球、连杆、曲臂、活塞等组成。其工作原理很简单，就是利用一个浮球随水位上下移动带动连杆、曲臂对阀体内的活塞进行推拉实现自动补水球阀活塞打开和关闭。当水箱水位下降时，浮球带动连杆、曲臂将阀体内的活塞向外拉打开补水球阀的出水口进行补水；当水位上升时，浮球带动连杆、曲臂把阀体内的活塞往内推压直至完全关闭补水球阀出水口补水停止。杠杆式自动补水球阀具有结构简单，生产成本低廉等优点，但由于其工作原理是利用杠杆将活塞进行推拉达到补水球阀开关的目的，这就决定它比较适合于供水管内水压较低的管路上使用，否则就会出现关闭不严，自动补水失灵等问题。另外，与活塞式液压水位控制阀类似问题，杠杆式自动补水球阀同样在水箱内的水位接近水位停止线时，作用于活塞上的内外推力大小处于博弈状态，需要较长时间才能真正实现自动补水完全停止。
综上所述，活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀，虽然是当下应用最为广泛使用的两种类型的自动补水设备，但由于它们自身均存在功能性结构缺陷，难以满足人们在不同压力供水管道下正常使用的需求，特别是厂家在生产自动补水容器时难以选择一款适合在各种水压条件下都能使用的自动补水设备，比如我们常见的卫生间马桶水箱就是如此，在自动补水设备的选择上厂家很难找到一款适合在各种不同水压的供水管路上能够正常使用的自动补水设备；因此，发明一种结构合理、安装简单、使用方便、快速高效的通用自动补水设备是当前待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀，由于自身功能结构缺陷，导致使用范围受限等问题，活塞式液压水位控制阀只适合水压较大的自来水供水的管路上使用，
本发明提出了一种能够在各种水压条件下正常使用通用自动补水球阀，该装置结构合理、安装简单、使用方便、快速高效，不仅解决了活塞式液压水位控制阀只适合水压较大的自来水供水管路上使用的问题，同时也解决了杠杆式自动补水球阀只适合在水压较低的管路上使用，并且体积大、补水速度慢，尤其是二者在补水即将达到上水位时所处的漫长博弈状态产生的噪音等问题。
一种通用自动补水球阀，包括阀体总成100、自动沉浮开关200，
阀体总成100包括阀体外壳1、阀芯外壳2、阀芯密封垫圈3、静阀芯4、动阀芯5、动阀芯转轴底座6、阀芯齿轮7，
所述阀体外壳1包括外进水口1-1、外出水口1-2、阀芯装卸口1-3、面板固定螺孔1-4、阀芯连接内螺纹1-5，
所述阀芯外壳2包括阀芯进水口2-1、阀芯出水口2-2、阀芯连接外螺纹2-3、阀芯轴孔2-4、底座转动限位卡2-5、静阀芯限位凹2-6，
所述静阀芯4包括静阀芯进水口4-1、静阀芯限位凸4-2，
动阀芯5包括动阀芯出水口5-1、动阀芯底座插口5-2，
所述动阀芯转轴底座6包括底座插销6-1、底座转轴6-2、底座托盘6-3、转轴封水圈6-4、底座转动限位凸6-5；
其中，自左往右方向为前端面至后端面方向，
所述外进水口1-1开放在阀体外壳1后端面，外出水口1-2开放在阀体外壳1的中部管壁并开口向下，阀芯装卸口1-3开制在阀体外壳1的前端面，所述面板固定螺孔1-4制在阀芯装卸口1-3外口的边缘位置，所述阀芯进水口2-1开放在阀芯外壳2的后端面，所述阀芯出水口2-2开放在阀芯外壳2的中部两侧位置分别与动阀芯出水口5-1打开时相对应接通，所述阀芯轴孔2-4开设在阀芯外壳2后端，底座转动限位卡2-5制作在阀芯外壳2封闭端的内壁上；
所述静阀芯4制有成对称扇形开口的静阀芯进水口4-1，所述静阀芯限位凸4-2制在静阀芯4外周与静阀芯限位凹2-6相适配，使得所述静阀芯进水口4-1与动阀芯出水口5-1贯通时阻止静阀芯4轴向继续转动，
动阀芯5制有扇形开口的动阀芯出水口5-1，并且所述动阀芯5轴向转动时所述动阀芯出水口5-1能够同时与阀芯出水口2-2连通和静阀芯进水口4-1连通，动阀芯底座插口5-2开放在所述动阀芯5端面并与制于底座托盘6-3端面上的底座插销6-1相适配，底座转轴6-2的外径等于或略小于阀芯轴孔2-4的内径，转轴封水圈6-4套装于底座转轴6-2的外周密封，底座转动限位凸6-5制在底座托盘6-3的外周并与底座转动限位卡2-5相适配阻止动阀芯5轴向继续转动；
按照从外到内、自左至右的顺序记载上述部件之间的连接关系，
所述阀芯外壳2通过阀芯连接外螺纹2-3与阀芯连接内螺纹1-5固定套装于所述阀体外壳1内，动阀芯转轴底座6、动阀芯5、所述静阀芯4依次套装于所述阀芯外壳2内，并且所述阀芯外壳2与阀体外壳1之间通过阀芯密封垫圈3密封，其中，所述动阀芯转轴底座6穿出阀芯轴孔2-4套装于所述阀芯外壳2内，所述动阀芯5通过动阀芯底座插口5-2与底座插销6-1的适配结合所述动阀芯转轴底座6，
所述阀芯齿轮7与所述动阀芯转轴底座6固定连接；
所述自动沉浮开关200包括沉浮开关固定面板8、半圆齿轮9、外浮10、外浮连接杆11、外浮连接杆限位滑道12、内浮13、内浮竖连杆14、内浮横杠杆15、横杠杆支点16、内浮连接杠杆限位滑道17、挂钩18、挂钩固定架19、挂钩固定轴20；
所述沉浮开关固定面板8包括固定面板中心孔8-1、半圆齿轮固定轴8-2、挂钩固定块8-3、面板固定螺丝8-4，
所述外浮10为底部带开关的夹层杯状结构包括外浮底部进水口10-1、底部水浮开关10-2、外浮内腔10-3、外浮中空封闭腔10-4，
所述挂钩18包括弧形的挂钩滑道18-1 、挂钩固定轴承18-2；
所述阀体总成100和自动沉浮开关200通过面板固定螺丝8-4与面板固定螺孔1-4适配结合固定，同时，所述半圆齿轮9穿出固定面板中心孔8-1与所述阀芯齿轮7啮合传动，
所述半圆齿轮9通过半圆齿轮固定轴8-2轴固定在沉浮开关固定面板8上，并使得所述半圆齿轮9能够以所述半圆齿轮固定轴8-2为轴转动，
外浮连接杆11左端穿过固定于沉浮开关固定面板8上的外浮连接杆限位滑道12与半圆齿轮9固定，右端与外浮10固定，
所述外浮10的外浮内腔10-3底部制有外浮底部进水口10-1，内浮13置于外浮内腔10-3内，所述外浮中空封闭腔10-4为外浮10的外壁与所述外浮内腔10-3内壁封闭的夹层空间，底部水浮开关10-2置于所述底部进水口10-1内，使得所述底部水浮开关10-2能够随着水位的升降上下移动进而封闭或打开所述外浮底部进水口10-1，
所述内浮13通过内浮竖连杆14与内浮横杠杆15一端轴性固定，所述内浮横杠杆15通过固定于所述外浮连接杆11上的横杠杆支点16轴性固定后，另一端依次穿过固定于所述外浮连接杆11上的挂钩固定架19、挂钩滑道18-1和内浮连接杠杆限位滑道17，
同时，挂钩18通过挂钩固定轴承18-2和挂钩固定轴20适配安装于所述挂钩固定架19，并且所述挂钩18与固定于所述沉浮开关固定面板8上的挂钩固定块8-3适配，使得所述内浮横杠杆15靠近所述挂钩18一端能够随着所述内浮13上升而沿着弧形的所述挂钩滑道18-1向下移动进而弹压所述挂钩18勾住所述挂钩固定块8-3，以及使得所述内浮横杠杆15靠近所述挂钩18一端能够随着所述内浮13下降而沿着弧形的所述挂钩滑道18-1向上撬动进而使得所述挂钩18脱离所述挂钩固定块8-3。
有益效果
本发明提出了一种能够在各种水压条件下正常使用通用自动补水球阀，不存在现有技术活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀即将完成补水时的博弈状态的缺陷，即能够有效克服补水即将完成时漫长的临界点状态，快速的即时实现自动补水完全停止，降低了由于博弈状态产生的补水噪音等问题。
本发明的通用自动补水球阀是一种结构合理、安装简单、使用方便、快速高效，是适合在各种水压条件下正常使用的通用自动补水设备。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的具体实施方式一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为通用自动补水球阀基本结构侧视图；
图2为通用自动补水球阀基本结构俯视图；
图3为通用自动补水球阀关闭时阀体总成100的结构状态示意图；
图4为通用自动补水球阀打开时阀体总成100的结构状态示意图；
图5为通用自动补水球阀动阀芯5打开时结构状态示意图；
图6为通用自动补水球阀动阀芯5关闭时结构状态示意图；
图7为通用自动补水球阀关闭时自动沉浮开关200的结构状态示意图；
图8为通用自动补水球阀打开时自动沉浮开关200的结构状态示意图；
图9为通用自动补水球阀外浮10的基本结构主视图；
图10为通用自动补水球阀外浮10的基本结构俯视图。
其中，100.阀体总成、200.自动沉浮开关，
1.阀体外壳、2.阀芯外壳、3.阀芯密封垫圈、4. 静阀芯、5.动阀芯、6.动阀芯转轴底座、7.阀芯齿轮、8.沉浮开关固定面板、9.半圆齿轮、10.外浮、11.外浮连接杆、12.外浮连接杆限位滑道、13. 内浮、14.内浮竖连杆、15.内浮横杠杆、16.横杠杆支点、17.内浮连接杠杆限位滑道、18.挂钩、19.挂钩固定架、20.挂钩固定轴；
1-1.外进水口、1-2.外出水口、1-3.阀芯装卸口、1-4.面板固定螺孔、1-5.阀芯连接内螺纹，2-1.阀芯进水口、2-2.阀芯出水口、2-3.阀芯连接外螺纹、2-4.阀芯轴孔、2-5.底座转动限位卡、2-6.静阀芯限位凹，4-1.静阀芯进水口、4-2.静阀芯限位凸，5-1.动阀芯出水口、5-2.动阀芯底座插口，6-1.底座插销、6-2.底座转轴、6-3.底座托盘、6-4.转轴封水圈、6-5.底座转动限位凸，8-1.固定面板中心孔、8-2.半圆齿轮固定轴、8-3.挂钩固定块、8-4.面板固定螺丝，10-1.外浮底部进水口、10-2.底部水浮开关、10-3.外浮内腔、10-4.外浮中空封闭腔，18-1.挂钩滑道 、18-2.挂钩固定轴承。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了更好地理解和实施本设备，下面结合附图，具体详细说明通用自动补水球阀的结构、安装和使用流程。
一种通用自动补水球阀，如图1-2所示，包括阀体总成100、自动沉浮开关200，
阀体总成100包括阀体外壳1、阀芯外壳2、阀芯密封垫圈3、静阀芯4、动阀芯5、动阀芯转轴底座6、阀芯齿轮7，
所述阀体外壳1包括外进水口1-1、外出水口1-2、阀芯装卸口1-3、面板固定螺孔1-4、阀芯连接内螺纹1-5，
所述阀芯外壳2包括阀芯进水口2-1、阀芯出水口2-2、阀芯连接外螺纹2-3、阀芯轴孔2-4、底座转动限位卡2-5、静阀芯限位凹2-6，
所述静阀芯4包括静阀芯进水口4-1、静阀芯限位凸4-2，
动阀芯5包括动阀芯出水口5-1、动阀芯底座插口5-2，
所述动阀芯转轴底座6包括底座插销6-1、底座转轴6-2、底座托盘6-3、转轴封水圈6-4、底座转动限位凸6-5；
其中，自左往右方向为前端面至后端面方向，
如图3、4所示，所述外进水口1-1开放在阀体外壳1后端面，外出水口1-2开放在阀体外壳1的中部管壁并开口向下，阀芯装卸口1-3开制在阀体外壳1的前端面，所述面板固定螺孔1-4制在阀芯装卸口1-3外口的边缘位置，所述阀芯进水口2-1开放在阀芯外壳2的后端面，所述阀芯出水口2-2开放在阀芯外壳2的中部两侧位置分别与动阀芯出水口5-1打开时相对应接通，所述阀芯轴孔2-4开设在阀芯外壳2后端，底座转动限位卡2-5制作在阀芯外壳2封闭端的内壁上；
如图5、6所示，所述静阀芯4制有成对称扇形开口的静阀芯进水口4-1，所述静阀芯限位凸4-2制在静阀芯4外周与静阀芯限位凹2-6相适配，使得所述静阀芯进水口4-1与动阀芯出水口5-1贯通时阻止静阀芯4轴向继续转动，
动阀芯5制有扇形开口的动阀芯出水口5-1，并且所述动阀芯5轴向转动时所述动阀芯出水口5-1能够同时与阀芯出水口2-2连通和静阀芯进水口4-1连通，动阀芯底座插口5-2开放在所述动阀芯5端面并与制于底座托盘6-3端面上的底座插销6-1相适配，底座转轴6-2的外径等于或略小于阀芯轴孔2-4的内径，转轴封水圈6-4套装于底座转轴6-2的外周密封，底座转动限位凸6-5制在底座托盘6-3的外周并与底座转动限位卡2-5相适配阻止动阀芯5轴向继续转动；
按照从外到内、自左至右的顺序记载上述部件之间的连接关系，
所述阀芯外壳2通过阀芯连接外螺纹2-3与阀芯连接内螺纹1-5固定套装于所述阀体外壳1内，动阀芯转轴底座6、动阀芯5、所述静阀芯4依次套装于所述阀芯外壳2内，并且所述阀芯外壳2与阀体外壳1之间通过阀芯密封垫圈3密封，其中，所述动阀芯转轴底座6穿出阀芯轴孔2-4套装于所述阀芯外壳2内，所述动阀芯5通过动阀芯底座插口5-2与底座插销6-1的适配结合所述动阀芯转轴底座6，
所述阀芯齿轮7与所述动阀芯转轴底座6固定连接；
如图2、7、8所示，所述自动沉浮开关200包括沉浮开关固定面板8、半圆齿轮9、外浮10、外浮连接杆11、外浮连接杆限位滑道12、内浮13、内浮竖连杆14、内浮横杠杆15、横杠杆支点16、内浮连接杠杆限位滑道17、挂钩18、挂钩固定架19、挂钩固定轴20；
所述沉浮开关固定面板8包括固定面板中心孔8-1、半圆齿轮固定轴8-2、挂钩固定块8-3、面板固定螺丝8-4，
所述外浮10为底部带开关的夹层杯状结构包括外浮底部进水口10-1、底部水浮开关10-2、外浮内腔10-3、外浮中空封闭腔10-4，
所述挂钩18包括弧形的挂钩滑道18-1 、挂钩固定轴承18-2；
所述阀体总成100和自动沉浮开关200通过面板固定螺丝8-4与面板固定螺孔1-4适配结合固定，同时，所述半圆齿轮9穿出固定面板中心孔8-1与所述阀芯齿轮7啮合传动，
所述半圆齿轮9通过半圆齿轮固定轴8-2轴固定在沉浮开关固定面板8上，并使得所述半圆齿轮9能够以所述半圆齿轮固定轴8-2为轴转动，
外浮连接杆11左端穿过固定于沉浮开关固定面板8上的外浮连接杆限位滑道12与半圆齿轮9固定，右端与外浮10固定，
如图9、10所示，所述外浮10的外浮内腔10-3底部制有外浮底部进水口10-1，内浮13置于外浮内腔10-3内，所述外浮中空封闭腔10-4为外浮10的外壁与所述外浮内腔10-3内壁封闭的夹层空间，底部水浮开关10-2置于所述底部进水口10-1内，使得所述底部水浮开关10-2能够随着水位的升降上下移动进而封闭或打开所述外浮底部进水口10-1，
所述内浮13通过内浮竖连杆14与内浮横杠杆15一端轴性固定，所述内浮横杠杆15通过固定于所述外浮连接杆11上的横杠杆支点16轴性固定后，另一端依次穿过固定于所述外浮连接杆11上的挂钩固定架19、挂钩滑道18-1和内浮连接杠杆限位滑道17，
同时，挂钩18通过挂钩固定轴承18-2和挂钩固定轴20适配安装于所述挂钩固定架19，并且所述挂钩18与固定于所述沉浮开关固定面板8上的挂钩固定块8-3适配，使得所述内浮横杠杆15靠近所述挂钩18一端能够随着所述内浮13上升而沿着弧形的所述挂钩滑道18-1向下移动进而弹压所述挂钩18勾住所述挂钩固定块8-3，以及使得所述内浮横杠杆15靠近所述挂钩18一端能够随着所述内浮13下降而沿着弧形的所述挂钩滑道18-1向上撬动进而使得所述挂钩18脱离所述挂钩固定块8-3。
本例中涉及的具体细节设计如下：
所述外进水口1-1开放在阀体外壳1后端面的中心位置，外出水口1-2开放在阀体外壳1的中部向下垂直的位置，阀芯装卸口1-3开制在阀体外壳1的前端面中心位置，阀芯装卸口1-3的内径口上制作有阀芯连接内螺纹1-5，其内径与阀芯连接外螺纹2-3外径相适配，所述面板固定螺孔1-4制在阀芯装卸口1-3外口的边缘位置，所述阀芯进水口2-1通过阀芯密封垫圈3与外进水口1-1密闭连通，阀芯密封垫圈3为外形成塔型的中空结构，其中心孔内径与外进水口1-1相等，较小一端的外径与阀芯进水口2-1的内径等同或略小，所述阀芯出水口2-2开放在阀芯外壳2的中部两侧位置分别与动阀芯出水口5-1打开时相对应接通，所述阀芯连接外螺纹2-3制在阀芯外壳2封闭端的外周边缘处，其外径与阀芯连接内螺纹1-5内径相适配，所述阀芯轴孔2-4开设在阀芯外壳2后端的中心位置，底座转动限位卡2-5制作在阀芯外壳2封闭端的内壁上，所述静阀芯限位凹2-6制作在芯外壳2内壁靠近阀芯进水口2-1的位置，其大小与静阀芯限位凸4-2相适配；
所述静阀芯进水口4-1在静阀芯4的中心点两侧成十字交叉以扇形向外 开放至接近外缘为止，静阀芯限位凸4-2制在静阀芯4外周边缘上与静阀芯限位凹2-6配合使用，防止静阀芯4轴向移动，所述动阀芯出水口5-1与静阀芯进水口4-1相对应，在动阀芯5的中心点两侧成十字交叉以扇形向外开放至与阀芯出水口2-2相连通，需要说明的是动阀芯出水口5-1并非像静阀芯进水口4-1那样将动阀芯5完全贯通，而是将动阀芯5贯通到一半的高度为宜，其形状像倒扣的簸箕向外周边缘开放，动阀芯底座插口5-2成一字状开放在动阀芯5另一端面的中心位置，所述底座插销6-1以略小于动阀芯底座插口5-2的口径，成一字状制作在底座托盘6-3一侧端面中心位置，底座托盘6-3的另一端面与底座转轴6-2的一端相固定，底座转轴6-2的外径等于或略小于阀芯轴孔2-4的内径，转轴封水圈6-4开设在靠近底座托盘6-3的底座转轴6-2的外周边缘处，底座转动限位凸6-5制在底座托盘6-3的外周边缘上其大小与底座转动限位卡2-5相适配，同时，将底座转轴6-2的旋转幅度控制在90°为宜；
所述动阀芯转轴底座6安装在阀芯外壳2内部最里端，使底座转轴6-2穿出阀芯轴孔2-4，所述动阀芯5安装在阀芯外壳2内部靠近动阀芯转轴底座6的位置，将其动阀芯底座插口5-2与底座插销6-1完全结合为止，所述静阀芯4安装在阀芯外壳2内与动阀芯5相结合，静阀芯限位凸4-2的制作位置以静阀芯限位凸4-2与静阀芯限位凹2-6完全结合后，使其静阀芯进水口4-1与动阀芯出水口5-1逆时针旋转90°到达下止点时完全贯通为宜，所述阀芯密封垫圈3的外形成塔状中空结构，其外径小的一端插进阀芯进水口2-1内部，然后将阀芯进水口2-1的一端从阀芯装卸口1-3处向内整体推进到终点后，再拧动阀芯外壳2使阀芯连接外螺纹2-3与阀芯连接内螺纹1-5完全结合，在阀芯密封垫圈3的作用下阀芯进水口2-1与外进水口1-1密闭结合，所述阀芯齿轮7的中心轴孔与底座转轴6-2的外露端相固定；
所述固定面板中心孔8-1开放在沉浮开关固定面板8的中心位置，内径略大于阀芯齿轮7的外径，半圆齿轮固定轴8-2固定在固定面板中心孔8-1左侧的水平线上，其轴心距固定面板中心孔8-1中心点的位置等同于阀芯齿轮7与半圆齿轮9咬合后的半径之和，半圆齿轮9的半径应为阀芯齿轮7的半径的3倍，将半圆齿轮9的行程弧度控制在30°内为宜，这样可以缩小外浮连接杆11的行程；所述挂钩固定块8-3固定在固定面板中心孔8-1右侧距固定面板中心孔8-1中心点和沉浮开关固定面板8右侧边缘的水平线上的中间位置，面板固定螺丝8-4安装在固定面板中心孔8-1的外周边缘上与面板固定螺孔1-4相对应的螺丝孔内进行固定；
所述外浮底部进水口10-1开放在外浮10底部中心位置，底部水浮开关10-2为倒挂短柄酒杯状结构，杯柄外径小于外浮底部进水口10-1内径以利于水流通过，杯座是具有弹性挂钩状结构，以利于杯座穿过外浮底部进水口10-1后底部水浮开关10-2能够上下移动而不掉落，当水箱水位下降至离开底部水浮开关10-2以前外浮内腔10-3内的存水基本保持不变，确保水位下降时外浮10有足够的重力带动半圆齿轮9等部件将动阀芯出水口5-1完全打开，所述外浮内腔10-3位于外浮10的中部位置，其内径比内浮13的外径略大，所述外浮中空封闭腔10-4是外浮10的外壁与内壁全封闭的夹层空间，其夹层空间的体积为外浮内腔10-3体积的3/5为宜，确保当挂钩18脱开时外浮10仍足够的浮力带动半圆齿轮9等部件将动阀芯出水口5-1完全关闭，所述挂钩滑道18-1是沿着挂钩18的弧形曲线由上向下开放的中空滑道，挂钩固定轴承18-2设在挂钩18靠近顶端的位置；
所述半圆齿轮9安装在半圆齿轮固定轴8-2上，所述外浮连接杆限位滑道12竖向安装在沉浮开关固定面板8右侧靠近边缘的位置，以防止外浮10及外浮连接杆11等部件前后晃动，其滑道长度和安装高度位置以半圆齿轮9上下旋转30°的区间时外浮连接杆11在此位置的最大行程，所述外浮连接杆11右端与外浮10相固定，左端穿过外浮连接杆限位滑道12与半圆齿轮9外侧的齿轮平分线水平重合后进行固定，挂钩固定架19固定在外浮连接杆11的上侧面上，其位置与挂钩固定块8-3的位置相适配，所述内浮13为内腔封闭的方形圆柱体，其柱体高度为外浮内腔10-3高度的1/2，柱体外径略小于外浮内腔10-3的外径，所述内浮连接杠杆限位滑道17竖向固定在挂钩固定架19的左侧，其具体滑道长度和安装高度位置与挂钩滑道18-1相匹配，挂钩固定轴承18-2安装在挂钩固定轴20上，安装时确保挂钩朝向挂钩固定块8-3的方向，所述内浮竖连杆14底端与内浮13的顶端面中心位置相固定，所述内浮横杠杆15左端依次穿过外浮连接杆限位滑道12、挂钩滑道18-1和内浮连接杠杆限位滑道17，右端与内浮竖连杆14顶端轴性固定，所述横杠杆支点16下端固定在外浮连接杆11上侧面偏靠外浮10的位置上，上端与内浮横杠杆15的中部轴性固定；
而且，所述静阀芯4和动阀芯5选用陶瓷材质，陶瓷阀芯表面非常光滑，摩擦力非常小，因此只需要较小外力即可以达到开关的目的。
所述阀体总成100和自动沉浮开关200通过面板固定螺丝8-4与面板固定螺孔1-4的结合将其固定为一个整体，固定时首先将阀芯齿轮7和半圆齿轮9标注的对接齿进行咬合，将阀芯齿轮7顺时针旋转到上止点，同时将半圆齿轮9逆时针旋转到上止点进行咬合；或者，将阀芯齿轮7逆时针旋转到下止点，同时将半圆齿轮9顺时针旋转到下止点进行咬合齿的位置即为对接齿的标注位置，确保当外浮10到达上止点或下止点时，静阀芯进水口4-1与动阀芯出水口5-1处在完全关闭或打开状态。
本例中的通用自动补水球阀与马桶水箱配套应用场景举例说明使用状态。
使用时，本例中的通用自动补水球阀的外进水口1-1与供水管路接通，并确保外出水口1-2的方向垂直朝下，然后打开水路开关，此时本例的通用自动补水球阀的所述静阀芯4、动阀芯5的静阀芯进水口4-1、动阀芯出水口5-1贯通使得所述阀体总成100处在完全打开状态，如图4、5所示，供水管路的水先后通过外进水口1-1、静阀芯进水口4-1、动阀芯出水口5-1、外出水口1-2后开始向水箱内注水，当水位上升到接近外浮10的底部时将挂在进水口10-1内的底部水浮开关10-2浮起直至将外浮10底部的进水口10-1封闭阻止水进入外浮内腔10-3内部，随后，外浮10随着水箱内水位上升开始上浮，此时内浮13相对外浮10处在下沉状态，进而撬动内浮横杠杆15靠近挂钩固定块8-3的一端在内浮连接杠杆限位滑道17内沿竖直方向向上移动，同时，由于挂钩滑道18-1为弧形设计，内浮横杠杆15在内浮连接杠杆限位滑道17内向上撬动时，挂钩18在弧形的挂钩滑道18-1的作用下相对的向挂钩固定块8-3移动，如图7所示，即内浮横杠杆15在内浮连接杠杆限位滑道17内沿竖直方向向上移动时通过弧形的挂钩滑道18-1将挂钩18向内推压，直至当外浮10随水位上升到接近水箱水位上线时，挂钩18勾住挂钩固定块8-3的下方，此时外浮10在挂钩18的作用下不在上升，而水箱内的水位扔在继续上升，当水箱内水位瞒过外浮10的上边缘后，外浮内腔10-3开始进水，内浮13上浮并带动内浮横杠杆15靠近挂钩固定块8-3的一端开始向下推压，在内浮连接杠杆限位滑道17和挂钩滑道18-1的共同作用下将挂钩18下端向外拽拉，直至挂钩18与挂钩固定块8-3完全脱开为止，如图3、6、7、8所示，由于外浮10被挂钩18限制的浮力作用，此时外浮10急速上浮带动外浮连接杆11通过半圆齿轮9、阀芯齿轮7驱动动阀芯5转动将动阀芯出水口5-1与静阀芯进水口4-1的水路彻底关闭，补水立即停止，克服了现有活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀在补水即将完成时漫长的临界点状态，快速的即时实现自动补水完全停止，解决了即将完成补水时的博弈状态。
当放水时，水箱的水位下降，外浮10随水位下降而下落，此时，底部水浮开关10-2仍处在上浮状态，外浮内腔10-3内的水位不变，内浮13状态也不变，挂钩18保持关闭状态不变，而且，本例中的通用自动补水球阀组装时应当注意调节外浮连接杆11以及与其一体的内浮横杠杆15、挂钩18三者与挂钩固定块8-3的位置关系，使得当外浮10随着水位下降带动外浮连接杆11三者整体下落至挂钩固定块8-3下方时为止，即此时挂钩18即使打开也不能触碰到挂钩固定块8-3；
而且，随着水箱内水位的继续下降，当水箱水位下降到离开底部水浮开关10-2时，底部水浮开关10-2下落，外浮底部进水口10-1打开，外浮内腔10-3内的水流出，且外浮内腔10-3内的水位开始下降，内浮13也开始下沉并带动内浮横杠杆15的靠近挂钩固定块8-3端向上翘起，在内浮连接杠杆限位滑道17和挂钩滑道18-1的共同作用下将挂钩18向内推压直至将挂钩18完全打开为止，此时由于外浮连接杆11以及与其一体的内浮横杠杆15、挂钩18三者整体处于挂钩固定块8-3下方，即使挂钩18完全打开也不会勾住挂钩固定块8-3，而且，此时外浮内腔10-3内的水也完全排出。
与放水过程同时，在外浮10的下落过程中带动外浮连接杆11通过半圆齿轮9、阀芯齿轮7驱动动阀芯5转动将动阀芯出水口5-1与静阀芯进水口4-1贯通，当外浮10下沉到下止点时，如图4、5所示，动阀芯出水口5-1与静阀芯进水口4-1完全贯通，向水箱内开始快速补水。
这样往复下去即可以实现通用自动补水球阀的自动补水功能。
本发明的通用自动补水球阀通过外浮10、内浮13、内浮横杠杆15、挂钩18等部件具有突出的实质性特点的设计，先是通过内浮13、内浮横杠杆15相对向上的运动将挂钩18对外浮10的浮力提前量进行限制，然后再通过内浮13、内浮横杠杆15向下的相对运动将挂钩18脱钩释放外浮10压制的浮力提前量，进而带动外浮10迅速上升动将动阀芯出水口5-1与静阀芯进水口4-1通路完全关闭，不存在现有技术活塞式液压水位控制阀和杠杆式自动补水球阀即将完成补水时的博弈状态。
本发明的通用自动补水球阀是一种结构合理、安装简单、使用方便、快速高效，是适合在各种水压条件下正常使用的通用自动补水设备。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种通用自动补水球阀，其特征是包括阀体总成（100）、自动沉浮开关（200），
阀体总成（100）包括阀体外壳（1）、阀芯外壳（2）、阀芯密封垫圈（3）、静阀芯（4）、动阀芯（5）、动阀芯转轴底座（6）、阀芯齿轮（7），
所述阀体外壳（1）包括外进水口（1-1）、外出水口（1-2）、阀芯装卸口（1-3）、面板固定螺孔（1-4）、阀芯连接内螺纹（1-5），
所述阀芯外壳（2）包括阀芯进水口（2-1）、阀芯出水口（2-2）、阀芯连接外螺纹（2-3）、阀芯轴孔（2-4）、底座转动限位卡（2-5）、静阀芯限位凹（2-6），
所述静阀芯（4）包括静阀芯进水口（4-1）、静阀芯限位凸（4-2），
动阀芯（5）包括动阀芯出水口（5-1）、动阀芯底座插口（5-2），
所述动阀芯转轴底座（6）包括底座插销（6-1）、底座转轴（6-2）、底座托盘（6-3）、转轴封水圈（6-4）、底座转动限位凸（6-5）；
其中，自左往右方向为前端面至后端面方向，
所述外进水口（1-1）开放在阀体外壳（1）后端面，外出水口（1-2）开放在阀体外壳（1）的中部管壁并开口向下，阀芯装卸口（1-3）开制在阀体外壳（1）的前端面，所述面板固定螺孔（1-4）制在阀芯装卸口（1-3）外口的边缘位置，所述阀芯进水口（2-1）开放在阀芯外壳（2）的后端面，所述阀芯出水口（2-2）开放在阀芯外壳（2）的中部两侧位置分别与动阀芯出水口（5-1）打开时相对应接通，所述阀芯轴孔（2-4）开设在阀芯外壳（2）后端，底座转动限位卡（2-5）制作在阀芯外壳（2）封闭端的内壁上；
所述静阀芯（4）制有成对称扇形开口的静阀芯进水口（4-1），所述静阀芯限位凸（4-2）制在静阀芯（4）外周与静阀芯限位凹（2-6）相适配，使得所述静阀芯进水口（4-1）与动阀芯出水口（5-1）贯通时阻止静阀芯（4）轴向继续转动，
动阀芯（5）制有扇形开口的动阀芯出水口（5-1），并且所述动阀芯（5）轴向转动时所述动阀芯出水口（5-1）能够同时与阀芯出水口（2-2）连通和静阀芯进水口（4-1）连通，动阀芯底座插口（5-2）开放在所述动阀芯（5）端面并与制于底座托盘（6-3）端面上的底座插销（6-1）相适配，底座转轴（6-2）的外径等于或略小于阀芯轴孔（2-4）的内径，转轴封水圈（6-4）套装于底座转轴（6-2）的外周密封，底座转动限位凸（6-5）制在底座托盘（6-3）的外周并与底座转动限位卡（2-5）相适配阻止动阀芯（5）轴向继续转动；
所述阀芯外壳（2）通过阀芯连接外螺纹（2-3）与阀芯连接内螺纹（1-5）固定套装于所述阀体外壳（1）内，动阀芯转轴底座（6）、动阀芯（5）、所述静阀芯（4）依次套装于所述阀芯外壳（2）内，并且所述阀芯外壳（2）与阀体外壳（1）之间通过阀芯密封垫圈（3）密封，其中，所述动阀芯转轴底座（6）穿出阀芯轴孔（2-4）套装于所述阀芯外壳（2）内，所述动阀芯（5）通过动阀芯底座插口（5-2）与底座插销（6-1）的适配结合所述动阀芯转轴底座（6），
所述阀芯齿轮（7）与所述动阀芯转轴底座（6）固定连接；
所述自动沉浮开关（200）包括沉浮开关固定面板（8）、半圆齿轮（9）、外浮（10）、外浮连接杆（11）、外浮连接杆限位滑道（12）、内浮（13）、内浮竖连杆（14）、内浮横杠杆（15）、横杠杆支点（16）、内浮连接杠杆限位滑道（17）、挂钩（18）、挂钩固定架（19）、挂钩固定轴（20）；
所述沉浮开关固定面板（8）包括固定面板中心孔（8-1）、半圆齿轮固定轴（8-2）、挂钩固定块（8-3）、面板固定螺丝（8-4），
所述外浮（10）为底部带开关的夹层杯状结构包括外浮底部进水口（10-1）、底部水浮开关（10-2）、外浮内腔（10-3）、外浮中空封闭腔（10-4），
所述挂钩（18）包括弧形的挂钩滑道（18-1）、挂钩固定轴承（18-2）；
所述阀体总成（100）和自动沉浮开关（200）通过面板固定螺丝（8-4）与面板固定螺孔（1-4）适配结合固定，同时，所述半圆齿轮（9）穿出固定面板中心孔（8-1）与所述阀芯齿轮（7）啮合传动，
所述半圆齿轮（9）通过半圆齿轮固定轴（8-2）轴固定在沉浮开关固定面板（8）上，并使得所述半圆齿轮（9）能够以所述半圆齿轮固定轴（8-2）为轴转动，
外浮连接杆（11）左端穿过固定于沉浮开关固定面板（8）上的外浮连接杆限位滑道（12）与半圆齿轮（9）固定，右端与外浮（10）固定，
所述外浮（10）的外浮内腔（10-3）底部制有外浮底部进水口（10-1），内浮（13）置于外浮内腔（10-3）内，所述外浮中空封闭腔（10-4）为外浮（10）的外壁与所述外浮内腔（10-3）内壁封闭的夹层空间，底部水浮开关（10-2）置于所述底部进水口（10-1）内，使得所述底部水浮开关（10-2）能够随着水位的升降上下移动进而封闭或打开所述外浮底部进水口（10-1），
所述内浮（13）通过内浮竖连杆（14）与内浮横杠杆（15）一端轴性固定，所述内浮横杠杆（15）通过固定于所述外浮连接杆（11）上的横杠杆支点（16）轴性固定后，另一端依次穿过固定于所述外浮连接杆（11）上的挂钩固定架（19）、挂钩滑道（18-1）和内浮连接杠杆限位滑道（17），
同时，挂钩（18）通过挂钩固定轴承（18-2）和挂钩固定轴（20）适配安装于所述挂钩固定架（19），并且所述挂钩（18）与固定于所述沉浮开关固定面板（8）上的挂钩固定块（8-3）适配，使得所述内浮横杠杆（15）靠近所述挂钩（18）一端能够随着所述内浮（13）上升而沿着弧形的所述挂钩滑道（18-1）向下移动进而弹压所述挂钩（18）勾住所述挂钩固定块（8-3），以及使得所述内浮横杠杆（15）靠近所述挂钩（18）一端能够随着所述内浮（13）下降而沿着弧形的所述挂钩滑道（18-1）向上撬动进而使得所述挂钩（18）脱离所述挂钩固定块（8-3）。
2.根据权利要求1所述的一种通用自动补水球阀，其特征是所述阀芯密封垫圈（3）为塔型环状密封胶垫圈，其孔径较大的塔底环状端的外径与外进水口（1-1）内径相等，孔径较小的塔顶环状端的外径与阀芯进水口（2-1）的内径等同或略小。
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