CN111207236A - 排水阀装置及洗衣机及阀芯拉杆摆动角度调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排水阀装置，属于阀类部件领域，解决了现有技术中拉杆易损坏的问题，解决该问题的技术方案主要是驱动器相对阀体偏置，摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移来减小拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度。本发明主要用于防止拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度过大，提高拉杆的使用寿命。本发明还提供一种洗衣机，采用上述排水阀装置。另外，本发明还提供一种上述排水阀装置的阀芯拉杆摆动角度调整方法。

Description

排水阀装置及洗衣机及阀芯拉杆摆动角度调整方法

技术领域

本发明涉及阀类部件及纺织品的洗涤设备，特别是一种排水阀装置及采用该排水阀装置的洗衣机及阀芯拉杆摆动角度调整方法。

背景技术

如图1和图2所示，现有一种排水阀装置，包括阀体1、阀芯2和驱动器3，阀体1内设有阀口101，阀芯2设于阀体1内，阀芯2包括密封件21和阀芯拉杆22，密封件21固定于阀芯拉杆22，阀芯拉杆22包括芯体221和拉杆222，驱动器3的输出端通过摇杆4与拉杆222连接来带动阀芯2沿轴向运动，摇杆4的摆动角度范围固定，摇杆4正转使阀芯2打开阀口101，摇杆4反转使阀芯2关闭阀口101。由于芯体221和拉杆222一般是一体成型的塑料件，摇杆4摆动带动拉杆222的过程中，拉杆222会相对芯体221的轴线偏转一定角度β，摇杆4的转动中心O位于阀芯2的中心轴线M上，图1中摇杆4与阀芯2的中心轴线之间的夹角θ在牵引拉杆222的起点位置时等于θ1，在图2中摇杆4与阀芯2的中心轴线之间的夹角θ在牵引拉杆222的终点位置时等于θ2，△θ＝θ2–θ1，在拉杆偏转的过程中，拉杆偏转角度β的最大值为βmax，如果βmax比较大，就容易导致拉杆出现应力集中而白化或断裂。为防止βmax过大，一般可以通过增加拉杆的长度L1或减小摇杆4的有效摆动长度R来实现。由于排水阀装置的使用场合空间有限，例如在洗衣机中，排水阀装置一般是设置盛水桶的底部，空间狭小，再加个阀芯2的行程空间，拉杆无法设置过长，否则会导致排水阀装置的使用局限性太大。而如果减小R，驱动器做功产生的力矩变小，导致对驱动器的功率要求增大，会导致成本增加，同时也可能无法保证阀芯2的行程L2。另外，在L1、L2和R均固定不变的情况下，△θ也固定不变，而现有技术中，β相对于θ的变化曲线可以参考图5中虚线曲线所示，由于现有技术中的摇杆在小于180度的范围内运行，所以曲线只展示一个波峰，后续的部分以点线方式展示其变化规律，在θ＝θ1时，β＝β1，在θ＝θ2时，β＝β2，在θ＝θx时，β＝βmax，在选择θ1和θ2时比较容易将θx包含进来，就会导致出现β＝βmax的情况，因此容易导致拉杆出现应力集中而白化或断裂。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种排水阀装置，防止拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度过大，提高拉杆的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：排水阀装置，包括阀体、阀芯和驱动器，阀体内设有阀口，阀芯设于阀体内，阀芯包括密封件和阀芯拉杆，密封件固定于阀芯拉杆，阀芯拉杆包括芯体和拉杆，驱动器的输出端通过摇杆与拉杆连接来带动阀芯沿轴向运动，摇杆的摆动角度范围固定，摇杆正转使阀芯打开阀口，摇杆反转使阀芯关闭阀口，驱动器相对阀体偏置，摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移来减小拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度。

作为优选的方案，所述摇杆的有效摆动长度为R，驱动器相对阀体偏置使摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移的距离为H，0＜H＜R。

作为优选的方案，所述驱动器绕摇杆的转动中心偏转角度α后固定，使摇杆牵引拉杆的起点与终点偏移，从而进一步使拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度变小。

作为进一步优选的方案，所述拉杆位于阀芯中心轴线一侧与阀芯中心轴线的最大夹角与拉杆位于阀芯中心轴线另一侧阀芯中心轴线的最大夹角基本相等。

作为进一步优选的方案，所述驱动器绕摇杆的转动中心向摇杆反转的方向偏转角度α后固定使摇杆与阀芯的中心轴线之间的夹角在牵引拉杆的起点位置时减小α、摇杆与阀芯的中心轴线之间的夹角在牵引拉杆的终点位置时减小α。

作为进一步优选的方案，所述阀体设有进水管，驱动器相对阀体往进水管相反的一侧偏置。

作为优选的方案，所述阀体设有进水管和出水管，出水管和进水管位于阀体的同一侧，驱动器相对阀体往进水管相同的一侧偏置。

本发明还提供洗衣机，包括箱体和设于箱体的盛水桶，盛水桶的底部设有排水口，排水口处设有上述的排水阀装置。

另外，本发明还提供阀芯拉杆摆动角度调整方法，包括以下内容：将驱动器相对阀体偏置，摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移距离H，0＜H＜R，其中R为摇杆的有效摆动长度，通过调整H的大小，使得拉杆位于阀芯中心轴线一侧与阀芯中心轴线的最大夹角与拉杆位于阀芯中心轴线另一侧阀芯中心轴线的最大夹角基本相等。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：驱动器相对阀体偏置，摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移，当摇杆运行在θ1和θ2之间时不会出现β≥βmax的情况，相当于拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度β最大值变小，因此拉杆摆动出现应力集中的可能性降低，不容易白化，更不容易断裂，从而提高拉杆的使用寿命。另外，当β角变小之后，则摇杆垂线方向所需要的力F就会越小，从而可以减小驱动器的负载量，相应可以选择功率较小的驱动器，从而节省成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为现有技术中一种排水阀装置的结构示意图(阀芯关闭阀口)；

图2为现有技术中一种排水阀装置的结构示意图(阀芯打开阀口)；

图3为本发明实施例一与实施例二结合的结构示意图(阀芯关闭阀口)；

图4为本发明实施例一与实施例二结合的结构示意图(阀芯打开阀口)；

图5为现有技术与本发明实施例一中β与θ关联的曲线示意图；

图6为本发明实施例二中β与θ关联的曲线示意图；

图7A为本发明实施例二中摇杆处于牵引拉杆起点位置的等效状态示意图；

图7B为本发明实施例二中摇杆处于垂直阀芯中心轴线位置的等效状态示意图；

图7C为本发明实施例二中摇杆处于牵引拉杆终点位置的等效状态示意图；

图8为本发明实施例二中使|sinθ3|＝|sinθ4|的示意图。

具体实施方式

实施例一：

本发明提供一种排水阀装置，如图3和图4所示，包括阀体1、阀芯2和驱动器3，阀体1内设有阀口101，阀芯2设于阀体1内，阀芯2包括密封件21和阀芯拉杆22，密封件21固定于阀芯拉杆22，阀芯拉杆22包括芯体221和拉杆222，驱动器3的输出端通过摇杆4与拉杆222连接来带动阀芯2沿轴向运动，摇杆4的摆动角度范围固定，摇杆4正转使阀芯2打开阀口101，摇杆4反转使阀芯2关闭阀口101，驱动器3相对阀体1偏置，摇杆4的转动中心O相对阀芯2的中心轴线M偏移来减小拉杆222相对阀芯2中心轴线的摆动角度，即在L1、L2、R和△θ均固定不变的情况下，相当于使摇杆4摆动的轨迹总体上更靠近阀芯2的中心轴线，如图5所示，实线曲线展示的是本实施例中β与θ关联的曲线图，当摇杆运行在θ1和θ2之间时，拉杆222位于阀芯2中心轴线一侧与阀芯2中心轴线的最大夹角为β3，拉杆222位于阀芯2中心轴线另一侧与阀芯2中心轴线的最大夹角为β2’，β3和β2’均小于现有技术中的βmax，相当于拉杆222相对阀芯2中心轴线的摆动角度β最大值变小，因此拉杆222摆动出现应力集中的可能性降低，不容易白化，更不容易断裂，从而提高拉杆222的使用寿命。由于只需要将驱动器3的安装位置进行调整，不需要更换零部件，不会增加生产成本。同时，在阀芯2的行程L2确定的条件下，复位弹簧的压缩弹力为F2＝K×L2，K为复位弹簧的劲度系数，通过力的相互作用以及等效后，见图4，拉杆222与摇杆4会受到向左的拉力F3，则驱动器3向右带动拉杆222所需要的力F1＝F3，通过力的分解可知摇杆4垂线方向所需要的力F＝F1/cosβ，当β角变小之后，则摇杆4垂线方向所需要的力F就会越小，从而可以减小驱动器3的负载量，相应可以选择功率较小的驱动器3，从而节省成本。

在本实施例中，驱动器3采用电机，电机的输出轴旋转角度范围固定，从而确保摇杆4的摆动角度范围固定，摇杆4反转则是通过阀芯拉杆22上设置在复位弹簧5来实现，即摇杆4正转会使复位弹簧5压缩或拉伸，在电机停止时，复位弹簧5的弹力作用在阀芯拉杆22上，阀芯2复位将阀口101关闭。另外，驱动器3也可以采用旋转气缸等常见的执行元件。

摇杆4的有效摆动长度为R，摇杆4的有效摆动长度R是指摇杆4的转动中心到摇杆4与拉杆连接的转动中心的直线距离，驱动器3相对阀体1偏置使摇杆4的转动中心相对阀芯2的中心轴线偏移的距离为H，为避免驱动器3相对阀体1偏置后反而容易出现β≥βmax的情况，控制H的范围为0＜H＜R，若H≥R，则会出现图5中点划线曲线所示的情况，整个曲线都会位于θ轴下方的一侧，相当于拉杆只会向驱动器偏置的一侧摆动，虽然可以通过控制θ的大小来避免β≥βmax的情况，但是拉杆一直向阀芯2的中心轴线一侧弯曲仍然可能导致应力集中，反而不利于保障拉杆的使用寿命。

阀体1设有进水管11，本实施例中驱动器3相对阀体1往进水管11相反的一侧偏置，在图3和图4，进水管11向上延伸，驱动器3向下偏置。将驱动器3的重量与进水管11的重量分布在阀芯2的中心轴线两侧有一定程度的平衡，在洗衣机等震动环境中可以增加稳定性。由于驱动器3的重量比进水管11的重量要大，所以可以在阀体1设有出水管12，出水管12和进水管11位于阀体1的同一侧，可以进一步平衡驱动器3的重量。

实施例二：

在实施例一中，虽然β2’比βmax小，但是β2’仍然比较接近βmax，并且与β3存在较大的差值，因此在本实施例中，将驱动器3绕摇杆4的转动中心偏转角度α后固定，使摇杆4牵引拉杆222的起点与终点偏移，从而进一步使拉杆222相对阀芯2中心轴线的摆动角度变小。如图3和图4所示，驱动器3相比图1和图2而言逆时针倾斜角度α，从而实现驱动器3绕摇杆4的转动中心偏转角度固定，无需更换不同型号的驱动器3。

具体到本实施例中θ大小的变化，可以参考图6，摇杆4在牵引拉杆222的起点位置时与阀芯2的中心轴线之间的夹角为θ3，摇杆4在牵引拉杆222的终点位置时与阀芯2的中心轴线之间的夹角为θ4，驱动器3绕摇杆4的转动中心向摇杆4反转的方向偏转角度固定使θ3和θ4变小。相比θ1、θ2而言，θ3＝θ1-α，θ4＝θ2-α，此时与θ对应的β变化情况，其中拉杆222位于阀芯2中心轴线一侧与阀芯2中心轴线的最大夹角为β3，拉杆222位于阀芯2中心轴线另一侧阀芯2中心轴线的最大夹角为β4，为了让拉杆222在阀芯2的中心轴线两侧的摆动幅度相接近或相等，可以控制H大小，让β3与β4基本相等，基本相等是指β3与β4可以完全相等，也可以存在小范围的差值，这样使得拉杆222相对阀芯2中心轴线偏转的角度更加均匀，拉杆222在双向摆动时受力均匀，有效提高拉杆222的使用寿命。

具体到H的确定，可能通过将摇杆从牵引拉杆的起点位置到牵引拉杆的终点位置等效成图7A、7B和7C来说明，在图7A中，摇杆处于牵引拉杆的起点位置，此时对应图6中θ＝θ3，β＝β1”，在图7B中，摇杆处于牵引拉杆到垂直于阀芯中心轴线的位置，此时对应图6中θ＝θx，β＝β3，此时拉杆在阀芯中心轴线的一侧处于摆动幅度最大的时候，在图7C中，摇杆处于牵引拉杆的终点位置，此时对应图6中θ＝θ4，β＝β4，此时拉杆在阀芯中心轴线的另一侧处于摆动幅度最大的时候，因此此时的H属于较好的选择，结合图7B和7C看，由于β4＝β3，其中L1为拉杆的长度，所以S1＝S2，则有R-H＝H-R×|sinθ4|，因此H＝R×(1+|sinθ4|)/2。由于摇杆处于牵引拉杆的起点位置和处于牵引拉杆的终点位置时，必然有一个位置使得拉杆在阀芯中心轴线的另一侧处于摆动幅度最大的时候，所以若θ＝θ3时，β1”＝β3，则H＝R×(1+|sinθ4|)/2，因此可以将公式简化，H＝R×(1+z)/2，其中z＝max{|sinθ3|，|sinθ4|}。

可以理解的，在不同情况下，驱动器3绕摇杆4的转动中心向摇杆4正转的方向偏转角度固定来改变θ1、θ2的大小也是可行的，相应将驱动器3相对阀芯2的中心轴线顺时针旋转α即可，相当于θ3＝θ1+α，θ4＝θ2+α。

本实施例未描述的其他内容可以参考实施例一。

而为了进一步让β3变小，如图8所示，可以让|sinθ3|＝|sinθ4|，此时可以获得β1”＝β3＝β4，使得摇杆摆动均匀的同时又摆动幅度最小，从而在更大程度上有利于保障拉杆的使用寿命。

实施例三：

考虑到某些使用场合的空间有限，出水管12和进水管11位于阀体1的同一侧，驱动器3相对阀体1往进水管11相同的一侧偏置，这样可以减小整个排水阀装置占用的空间，并且占用的空间可以得到有效利用。

本实施例未描述的其他内容可以参考上述实施例。

实施例四：

本发明还提供一种洗衣机，包括箱体和设于箱体的盛水桶，盛水桶的底部设有排水口，排水口处设有上述实施例中的排水阀装置。

实施例五：

本发明还提供一种阀芯拉杆摆动角度调整方法，包括以下内容，将驱动器相对阀体偏置，摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移距离H，0＜H＜R，其中R为摇杆的有效摆动长度，通过调整H的大小，拉杆位于阀芯中心轴线一侧与阀芯中心轴线的最大夹角与拉杆位于阀芯中心轴线另一侧阀芯中心轴线的最大夹角基本相等。而为了让拉杆位于阀芯中心轴线一侧与阀芯中心轴线的最大夹角与拉杆位于阀芯中心轴线另一侧阀芯中心轴线的最大夹角更小，可以将驱动器绕摇杆的转动中心偏转角度α后固定，使摇杆牵引拉杆的起点与终点偏移。而具体到H的取值可以参考实施例二。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。

Claims (10)

1.排水阀装置，包括阀体、阀芯和驱动器，阀体内设有阀口，阀芯设于阀体内，阀芯包括密封件和阀芯拉杆，密封件固定于阀芯拉杆，阀芯拉杆包括芯体和拉杆，驱动器的输出端通过摇杆与拉杆连接来带动阀芯沿轴向运动，摇杆的摆动角度范围固定，摇杆正转使阀芯打开阀口，摇杆反转使阀芯关闭阀口，其特征在于，所述驱动器相对阀体偏置，摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移来减小拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度。

2.根据权利要求1所述的排水阀装置，其特征在于，所述摇杆的有效摆动长度为R，驱动器相对阀体偏置使摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移的距离为H，0＜H＜R。

3.根据权利要求2所述的排水阀装置，其特征在于，所述驱动器绕摇杆的转动中心偏转角度α后固定，使摇杆牵引拉杆的起点与终点偏移，从而进一步使拉杆相对阀芯中心轴线的摆动角度变小。

4.根据权利要求3所述的排水阀装置，其特征在于，所述拉杆位于阀芯中心轴线一侧与阀芯中心轴线的最大夹角与拉杆位于阀芯中心轴线另一侧阀芯中心轴线的最大夹角基本相等。

5.根据权利要求3所述的排水阀装置，其特征在于，所述驱动器绕摇杆的转动中心向摇杆反转的方向偏转角度α后固定使摇杆与阀芯的中心轴线之间的夹角在牵引拉杆的起点位置时减小α、摇杆与阀芯的中心轴线之间的夹角在牵引拉杆的终点位置时减小α。

6.根据权利要求1至5任一所述的排水阀装置，其特征在于，所述阀体设有进水管，驱动器相对阀体往进水管相反的一侧偏置。

7.根据权利要求6所述的排水阀装置，其特征在于，所述阀体设有出水管，出水管和进水管位于阀体的同一侧。

8.根据权利要求1至5任一所述的排水阀装置，其特征在于，所述阀体设有进水管和出水管，出水管和进水管位于阀体的同一侧，驱动器相对阀体往进水管相同的一侧偏置。

9.洗衣机，包括箱体和设于箱体的盛水桶，其特征在于，所述盛水桶的底部设有排水口，排水口处设有权利要求1至8任一所述的排水阀装置。

10.如权利要求1所述的排水阀装置的阀芯拉杆摆动角度调整方法，其特征在于，包括以下内容：将驱动器相对阀体偏置使摇杆的转动中心相对阀芯的中心轴线偏移距离H，0＜H＜R，其中R为摇杆的有效摆动长度，通过调整H的大小，使得拉杆位于阀芯中心轴线一侧与阀芯中心轴线的最大夹角与拉杆位于阀芯中心轴线另一侧阀芯中心轴线的最大夹角基本相等。

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