CN111322429A - 双介质比例流量解耦式二维调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明适用于冷热水阀门技术领域，提供了双介质比例流量解耦式二维调节阀，包括阀芯轴向精调杆、阀芯轴向粗调座、阀体、阀芯、回位弹簧、阀芯周向精调旋转齿轮轴和阀芯周向粗调法兰，所述阀芯的一端连接有一个所述阀芯轴向粗调座，所述阀芯轴向粗调座安装在所述阀体的一端，所述阀芯轴向粗调座内安装有一个所述阀芯轴向精调杆，所述阀体的另一端安装有所述阀芯周向粗调法兰，阀芯周向精调旋转齿轮轴安装在所述阀芯周向粗调法兰上且用于在旋转时驱动所述阀芯周向粗调法兰旋转，阀芯的轴向自由度用来调节冷热水的混合比，周向转动自由度用来调节冷热水的水量，从而能够独立调节水量和混合比例，实现解耦调节。

Description

双介质比例流量解耦式二维调节阀

技术领域

本发明属于冷热水阀门技术领域，尤其涉及双介质比例流量解耦式二维调节阀。

背景技术

在日常生活中，通常是通过水龙头来获取生活所需的用水，特别是在冷热水混合的环境中(例如，在进行沐浴时)，需要用到阀门对出水量的大小以及冷热进行相应的调节。一般情况下，都是通过球阀来调节冷热水的混合比例以及出水量。然而，由于现有技术中的球阀一般是同时对冷热水的混合比例以及出水量进行调节，而并非独立调节，因此难以将水温调节至合适的温度。例如，当水温合适却又需要调大出水量而转动球阀时，通常又会导致水温发生变化，从而又需要重新转动球阀来对水温进行调节，十分不便。

通过对上述现象进行分析可知，造成上述调节困难的主要原因是现有技术中的球阀都是将水量调节和混合比调节耦合到一起，很难进行单独调节，从而在需要合适的水量和冷热水混合比例时，增加了操作难度，使用不便。

发明内容

本发明提供双介质比例流量解耦式二维调节阀，旨在解决水量调节和温度调节耦合在一起，很难进行单独调节的问题。

本发明是这样实现的，双介质比例流量解耦式二维调节阀，包括阀芯轴向精调杆、阀芯轴向粗调座、阀体、阀芯、回位弹簧、阀芯周向精调旋转齿轮轴、阀芯周向粗调法兰；

所述阀芯安装在所述阀体的阀腔内，所述阀芯的一端连接有一个所述阀芯轴向粗调座，所述阀芯轴向粗调座安装在所述阀体的一端，所述阀芯轴向粗调座内安装有一个所述阀芯轴向精调杆，所述阀芯轴向粗调座和所述阀芯轴向精调杆用于在旋转时驱动所述阀芯沿所述阀芯的轴向移动，所述阀体的外壁上开设有出水口、冷水进水口和热水进水口，所述阀芯上开设有分别对应所述出水口、冷水进水口和热水进水口的阀芯出水口、阀芯冷水口和阀芯热水口，所述阀芯的另一端具有一个阶梯，所述阶梯与所述阀芯同轴且直径小于所述阀芯，所述阶梯的外侧套设有所述回位弹簧，所述回位弹簧的内直径小于所述阀芯的直径，所述阀体的另一端安装有所述阀芯周向粗调法兰，所述阀芯周向粗调法兰通连接所述阀芯的另一端以传递扭矩，所述阀芯周向精调旋转齿轮轴安装在所述阀芯周向粗调法兰上且用于在旋转时驱动所述阀芯周向粗调法兰旋转，所述阀芯周向粗调法兰用于在旋转时驱动所述阀芯轴向旋转。

优选的，所述阀芯上安装有第一密封圈，所述第一密封圈位于所述阀芯的一端和所述阀芯出水口之间，所述第一密封圈紧贴所述阀体的内壁。

优选的，所述阀芯上安装有第二密封圈，所述第二密封圈位于所述阀芯的另一端和所述阀芯出水口之间，所述第二密封圈紧贴所述阀体的内壁。

优选的，所述出水口的管壁上安装有热电偶，所述热电偶连接一个温度传感显示器，所述温度传感显示器安装在所述出水口的外壁上，且所述温度传感显示器与所述热电偶之间安装有防漏密封圈。

优选的，所述阀芯轴向粗调座包括轴向粗螺纹座，所述轴向粗螺纹座的外壁上设置有粗螺纹，所述轴向粗螺纹座通过所述粗螺纹安装在所述阀体上，所述轴向粗螺纹座的轴心处开设有贯穿所述轴向粗螺纹座的轴向细调螺纹孔；

所述阀芯轴向精调杆包括轴向细螺纹杆，所述轴向细螺纹杆的外壁上设置有与所述轴向细调螺纹孔相匹配的细螺纹，所述轴向细螺纹杆的一端伸入所述轴向细调螺纹孔内并固定有一个球形压头，所述球形压头紧贴所述阀芯以驱动所述阀芯轴向移动。

优选的，所述阀芯周向粗调法兰的包括法兰旋转柄，所述法兰旋转柄的开设有对称的两个半环形结构的内孔，分别为第一内孔和第二内孔，两个所述内孔之间设置有一个套环，所述套环的内周壁上固定法兰连接键，所述法兰连接键卡接所述阀芯，且所述第一内孔的一侧壁上设置有内啮合轮齿；

所述阀芯周向精调旋转齿轮轴包括外啮合齿轮，所述外啮合齿轮啮合所述内啮合轮齿，所述外啮合齿轮的两侧面分别固定有一个齿轮轴旋转柄和一个齿轮轴安装销，所述齿轮轴安装销嵌入所述阀体且转动连接所述阀体。

优选的，所述阀芯周向粗调法兰上盖设有一个齿轮盖板，所述齿轮盖板通过安装螺钉连接所述阀体，所述齿轮盖板包括压板，所述压板的一侧面具有弧形结构的第一限位块、第二限位块、第三限位块，所述第一限位块内嵌在所述第一内孔内，所述第二限位块和第三限位块内嵌在所述第二内孔内，所述第二限位块和第三限位块之间设置有一个用于容置所述齿轮轴旋转柄的齿轮轴安装座。

优选的，所述阀芯上开设有容置所述第一密封圈的一个第一安装槽。

优选的，所述阀芯上开设有容置所述第二密封圈的一个第二安装槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置内部安装有阀芯的阀体，阀芯上开设有阀芯出水口、阀芯冷水口和阀芯热水口，阀体上开设有分别对应阀芯出水口、阀芯冷水口和阀芯热水口的出水口和冷水进水口和热水进水口，阀体内的一端安装阀芯轴向粗调座，阀芯轴向粗调座内安装阀芯轴向精调杆，阀芯轴向粗调座内安装阀芯轴向精调杆均用于在旋转时驱动阀芯沿轴向移动，从而调节热水和冷水的进水量，且具有两级调节，通过在阀体的另一端安装用于驱动阀芯周向旋转的阀芯周向粗调法兰，并且阀芯周向粗调法兰内安装用于驱动阀芯周向粗调法兰旋转的阀芯轴向精调旋转齿轮轴，从而能够通过周向转动法兰调节出水量，且也具有两级调节，同时不影响热水和冷水的混合比例，实现的冷热水的解耦调节。

附图说明

图1为本发明的双介质比例流量解耦式二维调节阀的整体剖视图。

图2为本发明的整体的左视剖视图。

图3为本发明的整体的右视剖视图。

图4为本发明的阀芯周向精调旋转齿轮轴的结构示意图。

图5为本发明的阀芯周向粗调法兰的结构示意图。

图6为本发明的齿轮盖板的结构示意图。

图7为本发明的阀芯轴向精调杆的结构示意图。

图8为本发明的阀芯轴向粗调座的结构示意图.

图9为本发明的阀芯的结构示意图。

图中：1-阀芯轴向精调杆、101-轴向细螺纹杆、102-球形压头、2-阀芯轴向粗调座、201-轴向粗螺纹座、202-轴向细调螺纹孔、3-阀体、4-第一密封圈、5-温度传感显示器、6-防漏密封圈、7-热电偶、8-出水口、9-阀芯、901-球形凹槽、902-第一安装槽、903-阀芯出水口、904-第二安装槽、905-阀芯连接槽、906-阀芯冷水口、907-阀芯热水口、10-第二密封圈、11-回位弹簧、12-齿轮盖板、1201-压板、1202-阶梯孔、1203-第一限位块、1204-第二限位块、1205-齿轮轴安装座、1206-第三限位块、13-安装螺钉、14-阀芯周向精调旋转齿轮轴、1401-外啮合齿轮、1402-齿轮轴旋转柄、1403-齿轮轴安装销、15-阀芯周向粗调法兰、1501-法兰旋转柄、1502-内啮合齿轮、1503-法兰连接键、1504-第一内孔、1505-第二内孔、16-冷水进水口、17-热水进水口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：双介质比例流量解耦式二维调节阀，包括阀芯轴向精调杆1、阀芯轴向粗调座2、阀体3、温度显示传感器5、热电偶7、阀芯9、回位弹簧11、齿轮盖板12、阀芯周向精调旋转齿轮轴14、阀芯周向粗调法兰15。

阀芯9安装在阀体3的阀腔内，阀芯9的一端连接有一个阀芯轴向粗调座2，阀芯轴向粗调座2安装在阀体3的一端，阀芯轴向粗调座2内安装有一个阀芯轴向精调杆1，阀芯轴向粗调座2和阀芯轴向精调杆1用于在旋转时驱动阀芯9沿阀芯9的轴向移动，阀体3的外壁上开设有出水口8、冷水进水口16和热水进水口17，阀芯9上开设有分别对应出水口8、冷水进水口16和热水进水口17的阀芯出水口903、阀芯冷水口906和阀芯热水口907，阀芯9的另一端具有一个阶梯，阶梯与阀芯9同轴且直径小于阀芯9，阶梯的外侧套设有回位弹簧11，回位弹簧11的内直径小于阀芯9的直径，阀体3的另一端安装有阀芯周向粗调法兰15，阀芯周向粗调法兰15连接阀芯9的另一端以传递扭矩，阀芯周向精调旋转齿轮轴14安装在阀芯周向粗调法兰15上且用于在旋转时驱动阀芯周向粗调法兰15旋转，阀芯周向粗调法兰15用于在旋转时驱动阀芯9轴向旋转。

其中，阀芯9上开设有容置第一密封圈4的一个第一安装槽902和容置第二密封圈10的第二安装槽904。第一密封圈4位于阀芯9的一端和阀芯出水口903之间。第二密封圈10位于阀芯9的另一端和阀芯出水口903之间。第一密封圈4紧贴阀体3的内壁。第二密封圈10紧贴阀体3的内壁。第一密封圈4和第二密封圈10均能够对阀芯9与阀体3之间的间隙进行密封，避免水从阀体3两端泄漏。阀芯9上还具有一个阀芯连接槽905，回位弹簧11通过阀芯连接槽905安装。

出水口8的管壁上安装有热电偶7，热电偶7连接一个温度传感显示器5，温度传感显示器5安装在出水口8的外壁上，且温度传感显示器5与热电偶7之间安装有防漏密封圈6，用于防止介质泄漏。热电偶7和温度传感显示器5用于检测出水口8内的水温并显示，以供使用者查看。

阀芯轴向粗调座2包括轴向粗螺纹座201，轴向粗螺纹座201的外壁上设置有粗螺纹，轴向粗螺纹座201通过粗螺纹安装在阀体3上，轴向粗螺纹座201的轴心处开设有贯穿轴向粗螺纹座201的轴向细调螺纹孔202。阀芯轴向精调杆1包括轴向细螺纹杆101，轴向细螺纹杆101的外壁上设置有与轴向细调螺纹孔202相匹配的细螺纹，轴向细螺纹杆101的一端伸入轴向细调螺纹孔202内并固定有一个球形压头102，阀芯9的一端具有容置球形压头102的球形凹槽901，球形压头102紧贴阀芯9的球形凹槽901，球形压头102通过铰接的方式安装在球形凹槽901内，通过使用上述球形压头102，可以减小加工精度和安装误差对调节效果的影响，例如，由于使用了上述球形压头102，因此可以不要求轴向细螺纹杆101与阀芯9具有过高的同轴度。

阀芯周向粗调法兰15的包括法兰旋转柄1501，法兰旋转柄1501的开设有对称的两个半环形结构的内孔，分别为第一内孔1504和第二内孔1505，两个内孔之间设置有一个套环，套环的内周壁上具有键槽且固定法兰连接键1503，法兰连接键1503卡接阀芯9，且第一内孔1504的一侧壁上设置有内啮合轮齿1502。阀芯周向精调旋转齿轮轴14包括外啮合齿轮1401，外啮合齿轮1401啮合内啮合轮齿1502，外啮合齿轮1401的两侧面分别固定有一个齿轮轴旋转柄1402和一个齿轮轴安装销1403，齿轮轴安装销1403嵌入阀体3且与阀体3能保持相对转动。旋转法兰旋转柄1501时，能够带动阀芯9轴向转动，此为粗调。旋转齿轮轴旋转柄1402时，通过外啮合齿轮1401驱动法兰旋转柄1501旋转，此为细调。

阀芯周向粗调法兰15上盖设有一个齿轮盖板12，齿轮盖板12通过固定连接阀体3，齿轮盖板12包括压板1201，压板1201的一侧面具有弧形结构的第一限位块1203、第二限位块1204、第三限位块1206，第一限位块1203内嵌在第一内孔1504，第二限位块1204和第三限位块1206内嵌在第二内孔1505，第二限位块1204和第三限位块1206之间设置有一个用于容置齿轮轴旋转柄1402的齿轮轴安装座1205。第一限位块1203、第二限位块1204、第三限位块1206上均开设安装有安装螺钉13的阶梯孔1202，安装螺钉13将第一限位块1203、第二限位块1204、第三限位块1206固定在阀体3上，从而固定齿轮盖板12。第一限位块1203、第二限位块1204、第三限位块1206能够限制阀芯周向粗调法兰15的旋转角度，其在最小开度和最大开度之间运动，而从出现盲区，增加调节的便利性。

本发明的双介质比例流量解耦式二维调节阀，在使用时，阀芯9的轴向运动由阀芯轴向精调杆1和阀芯轴向粗调座2来调节，可以通过旋转阀芯轴向粗调座2以利用粗螺纹调节阀芯9的水平位置，由于阀芯轴向粗调座2通过粗螺纹连接阀体3，正向旋转阀芯轴向粗调座2时，阀芯9沿轴向向右进行较大幅度横移，此为粗调。也可以通过旋转阀芯轴向精调杆1以利用细螺纹调节阀芯9的水平位置，由于阀芯轴向精调杆1通过细螺纹连接阀芯轴向粗调座2，旋转阀芯轴向精调杆1时，驱动阀芯9沿轴向向右进行较小幅度横移，此为细调。阀芯9向右移动时，通过阀芯轴向精调杆1和阀芯轴向粗调座2提供压力，同时回位弹簧11被压缩。将阀芯9向左移动时，旋转阀芯轴向粗调座2或阀芯轴向精调杆1，并且旋转方向与之前相反，从而阀芯轴向粗调座2或阀芯轴向精调杆1向左移动，然后通过回位弹簧11提供压力，将阀芯9向左推动。正向旋转阀芯轴向精调杆1和阀芯轴向粗调座2均能够推动阀芯9向右移动，并且反向旋转阀芯轴向精调杆1和阀芯轴向粗调座2，能够通过回位弹簧11推动阀芯9向左复位。阀芯9在向右移动时，阀芯9遮挡了部分冷水进水口16，从而减少冷水进水口16流入阀芯冷水口906的进水流量，减少了冷水的混合比例。阀芯9在向左移动，阀芯9遮挡了部分热水进水口17，从而减少热水进水口17流入阀芯热水口907的进水流量，减少了热水的混合比例。阀芯9在水平移动时，能够调节阀芯9分别对热水进水口17和冷水进水口16的遮挡面积，可以调节冷热水的混合比例，从而能够调节水温。

另外，阀芯9的周向旋转运动是由阀芯周向精调旋转齿轮轴14和阀芯周向粗调法兰15调节，并且使用者能够通过旋转阀芯周向粗调法兰15调节和阀芯周向精调旋转齿轮轴14进行粗调和细调。直接旋转阀芯周向粗调法兰15时，带动阀芯9进行较大幅度的周向转动，此为粗调，旋转精调旋转齿轮轴14时，精调旋转齿轮轴14通过齿轮驱动阀芯周向粗调法兰15进行较小幅度的转动，进而带动阀芯9进行较小幅度的周向旋转，此为细调。由于第一限位块1203位于第一内孔1504内，第一限位块1203的活动受第一内孔154的角度范围限制，第二限位块1205和第三限位块1206位于第二内孔1505内，第二限位块1205和第三限位块1206在第二内孔1505内的活动受第二内孔1505的角度范围限制。阀芯周向粗调法兰15的旋转角度范围通过第一限位块1203、第二限位块1204、第三限位块1206限制，使得阀芯周向粗调法兰15进行顺时针或逆时针旋转时，在最小开度和最大开度之间运动。阀芯9在周向旋转时，能够同时调节阀芯9对热水进水口17和冷水进水口16的遮挡面积，从而同时调节热水进水口17和冷水进水口16流入阀芯热水口907和阀芯冷水口906的进水流量，在保持冷热水混合比不变的情况下，调节水量。

本发明通过阀芯轴向精调杆1和阀芯轴向粗调座2实现冷热水的混合比例的单独调节，通过阀芯周向精调旋转齿轮轴14和阀芯周向粗调法兰15实现水量的单独调节，这样就分开了水量调节和水温调节，实现了水量和水温的解耦调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：包括阀芯轴向精调杆(1)、阀芯轴向粗调座(2)、阀体(3)、阀芯(9)、回位弹簧(11)、阀芯周向精调旋转齿轮轴(14)、阀芯周向粗调法兰(15)；

所述阀芯(9)安装在所述阀体(3)的阀腔内，所述阀芯(9)的一端连接有一个所述阀芯轴向粗调座(2)，所述阀芯轴向粗调座(2)安装在所述阀体(3)的一端，所述阀芯轴向粗调座(2)内安装有一个所述阀芯轴向精调杆(1)，所述阀芯轴向粗调座(2)和所述阀芯轴向精调杆(1)用于在旋转时驱动所述阀芯(9)沿所述阀芯(9)的轴向移动，所述阀体(3)的外壁上开设有出水口(8)、冷水进水口(16)和热水进水口(17)，所述阀芯(9)上开设有分别对应所述出水口(8)、冷水进水口(16)和热水进水口(17)的阀芯出水口(903)、阀芯冷水口(906)和阀芯热水口(907)，所述阀芯(9)的另一端具有一个阶梯，所述阶梯与所述阀芯(9)同轴且直径小于所述阀芯(9)，所述阶梯的外侧套设有所述回位弹簧(11)，所述回位弹簧(11)的内直径小于所述阀芯(9)的直径，所述阀体(3)的另一端安装有所述阀芯周向粗调法兰(15)，所述阀芯周向粗调法兰(15)连接所述阀芯(9)的另一端以传递扭矩，所述阀芯周向精调旋转齿轮轴(14)安装在所述阀芯周向粗调法兰(15)上且用于在旋转时驱动所述阀芯周向粗调法兰(15)旋转，所述阀芯周向粗调法兰(15)用于在旋转时驱动所述阀芯(9)周向旋转。

2.如权利要求1所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述阀芯(9)上安装有第一密封圈(4)，所述第一密封圈(4)位于所述阀芯(9)的一端和所述阀芯出水口(903)之间，所述第一密封圈(4)紧贴所述阀体(3)的内壁。

3.如权利要求1所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述阀芯(9)上安装有第二密封圈(10)，所述第二密封圈(10)位于所述阀芯(9)的另一端和所述阀芯出水口(903)之间，所述第二密封圈(10)紧贴所述阀体(3)的内壁。

4.如权利要求1所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述出水口(8)的管壁上安装有热电偶(7)，所述热电偶(7)连接一个温度传感显示器(5)，所述温度传感显示器(5)安装在所述出水口(8)的外壁上，且所述温度传感显示器(5)与所述热电偶(7)之间安装有防漏密封圈(6)。

5.如权利要求1所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述阀芯轴向粗调座(2)包括轴向粗螺纹座(201)，所述轴向粗螺纹座(201)的外壁上设置有粗螺纹，所述轴向粗螺纹座(201)通过所述粗螺纹安装在所述阀体(3)上，所述轴向粗螺纹座(201)的轴心处开设有贯穿所述轴向粗螺纹座(201)的轴向细调螺纹孔(202)；

所述阀芯轴向精调杆(1)包括轴向细螺纹杆(101)，所述轴向细螺纹杆(101)的外壁上设置有与所述轴向细调螺纹孔(202)相匹配的细螺纹，所述轴向细螺纹杆(101)的一端伸入所述轴向细调螺纹孔(202)内并固定有一个球形压头(102)，所述球形压头(102)紧贴所述阀芯(9)以驱动所述阀芯(9)轴向移动。

6.如权利要求1所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述阀芯周向粗调法兰(15)的包括法兰旋转柄(1501)，所述法兰旋转柄(1501)的开设有对称的两个半环形结构的内孔，分别为第一内孔(1504)和第二内孔(1505)，两个所述内孔之间设置有一个套环，所述套环的内周壁上固定法兰连接键(1503)，所述法兰连接键(1503)卡接所述阀芯(9)，且一个所述第一内孔的(1504)一侧壁上设置有内啮合轮齿(1502)；

所述阀芯周向精调旋转齿轮轴(14)包括外啮合齿轮(1401)，所述外啮合齿轮(1401)啮合所述内啮合轮齿(1502)，所述外啮合齿轮(1401)的两侧面分别固定有一个齿轮轴旋转柄(1402)和一个齿轮轴安装销(1403)，所述齿轮轴安装销(1403)嵌入所述阀体(3)且转动连接所述阀体(3)。

7.如权利要求6所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述阀芯周向粗调法兰(15)上盖设有一个齿轮盖板(12)，所述齿轮盖板(12)通过安装螺钉(13)连接所述阀体(3)，所述齿轮盖板(12)包括压板(1201)，所述压板(1201)的一侧面具有弧形结构的第一限位块(1203)、第二限位块(1204)、第三限位块(1206)，所述第一限位块(1203)内嵌在所述第一内孔(1504)内，所述第二限位块(1204)和第三限位块(1206)内嵌在所述第二内孔(1505)内，所述第二限位块(1204)和第三限位块(1206)之间设置有一个用于容置所述齿轮轴旋转柄(1402)的齿轮轴安装座(1205)。

8.如权利要求2所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述阀芯(9)上开设有容置所述第一密封圈(4)的一个第一安装槽(902)。

9.如权利要求3所述的双介质比例流量解耦式二维调节阀，其特征在于：所述阀芯(9)上开设有容置所述第二密封圈(10)的一个第二安装槽(904)。

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