CN112253828B - 一种水流量稳流阀及应用该阀的燃气热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水流量稳流阀及应用该阀的燃气热水器，其中水流量稳流阀，包括管体，所述管体的下部开设有进水口，上部开设有出水口；流道，设于管体中并连通进水口和出水口，所述流道上开设有沿水流方向延伸的呈条形的过水口；阀芯，至少有两个并均设置在过水口处，至少两个所述阀芯沿水流方向依次设置，且所述阀芯在不同的水压的作用下能按沿水流方向的布置顺序依次相对过水口移动从而减小过水口的流通面积；弹性件，与阀芯数量一致，每个弹性件对应作用在一个阀芯上，从而使阀芯始终具有朝增大过水口的流通面积的方向移动的趋势。实现至少两级稳流，扩大整个稳流阀的稳流范围，适应性更强。

Description

一种水流量稳流阀及应用该阀的燃气热水器
技术领域
本发明涉及一种稳流装置，具体涉及一种水流量稳流阀及应用该阀的燃气热水器。
背景技术
在燃气热水器水路系统中设置水流量稳定装置能有效改善水流量波动引起的出热水温度波动问题，改善用户使用燃气热水器的体验感。GB6932-2015《家用燃气快速热水器》中的5.2.2.4.6要求：水路系统应设置流量稳定或流量调节装置。随着高层建筑的不断增多，用户家的水压情况越来越复杂，有些小区水压大，水压波动大，给现有的燃气热水器使用带来一定的困扰。开发方便调节的稳流装置能有效解决不同水压地区使用燃气热水器出水温度波动大的问题。
针对上述问题，专利号为CN201621097774.1(公告号为CN206130229U)的中国实用新型专利公开了一种《水流量稳流装置》，包括内设外壳水道的外壳以及分别设置于外壳水道内的上座、定位座、阀芯、弹簧和下座，阀芯设有阀芯水道，阀芯穿过定位座且搁挂在定位座顶部，定位座固定在上座，上座固定在外壳水道内并与外壳水道内壁密封配合，上座设有上座限位块和上座出水口，上座限位块横置于阀芯的移动路径上并与阀芯水道出水口相对设置，上座出水口与阀芯水道连通，下座固定在阀芯下部，弹簧套在阀芯外围且弹簧两端分别与上座、下座相抵。该专利采用一个弹簧，配合水压控制阀芯的往复移动，实现水流量的稳定。
但是该专利只能通过阀芯的移动实现一级稳流，其稳流压力范围是有限的，如果压力达到该稳流装置的稳流极限，阀芯不能再继续移动，该稳流装置就不能继续发挥稳流的作用。
另外，下座(相当于下文的第一板体)因为能够相对外壳(相当于下文的管体)移动，故下座的外周壁和外壳的内周壁之间是具有间隙的，这样水会从下座的外周壁和外壳的内周壁之间的间隙流过，会导致稳流的精度不够高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能够实现至少二级稳流的水流量稳流阀。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用上述水流量稳流阀的燃气热水器。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种水流量稳流阀，包括
管体，所述管体的下部开设有进水口，上部开设有出水口；
其特征在于，还包括
流道，设于管体中并连通进水口和出水口，所述流道上开设有沿水流方向延伸的呈条形的过水口；
阀芯，至少有两个并均设置在过水口处，至少两个所述阀芯沿水流方向依次设置，且所述阀芯在不同的水压的作用下能按沿水流方向的布置顺序依次相对过水口移动从而减小过水口的流通面积；
弹性件，与阀芯数量一致，每个弹性件对应作用在一个阀芯上，从而使阀芯始终具有朝增大过水口的流通面积的方向移动的趋势。
结构简单地，所述流道为筒状部，筒状部一端和进水口流体连通，所述过水口设于所述筒状部的周壁上并沿筒状部的轴向延伸，所述过水口与出水口流体连通，少两个所述阀芯沿过水口的长度方向依次设置。这样流道仅设置一个，就能实现多级稳流，结构较为简单。
在上述方案中，所述筒状部竖向设于管体中，所述阀芯有两个，分别为第一阀芯以及位于第一阀芯上方的第二阀芯，所述第一阀芯在水流的作用下能相对筒状部向上移动从而遮挡过水口的下部，所述第二阀芯在水流作用下能相对筒状部向下移动从而遮挡过水口的上部；所述弹性件有两个，分别为第一弹性件和第二弹性件，第一弹性件作用于第一阀芯上，从而使第一阀芯始终保持向下移动的趋势；第二弹性件作用于第二阀芯上，从而使第二阀芯始终保持向上移动的趋势。如此能够实现二级稳流。
所述第一阀芯可以有多种结构形式，结构简单地，所述第一阀芯包括活动插装在筒状部中的芯体以及自芯体的外周壁径向延伸的第一板体，所述芯体呈管状，所述第一板体位于筒状部下方，第一板体的外周沿邻近管体的内周壁。第一阀芯的此种结构不仅结构简单，并且便于在水压的作用下向上移动，因为第一板体的受力面积较大，便于受到水压的作用带动芯体向上移动，从而使芯体将过水口局部遮蔽。
为了提高稳流精度，所述第一板体的外周壁和管体的内周壁之间设有密封圈，所述密封圈上沿其周向设有一圈环形槽，所述密封圈的纵截面呈倒U型。在第一板体和管体之间设置密封圈，密封圈起到密封的作用，减小了水从第一板体和管体之间的间隙流过，提高了稳流阀稳流的精度；另外，密封圈上设有环形槽，使得密封圈具有较大的变形量，与管体之间的摩擦力小，保证第一板体能够顺利的相对于管体移动。
为了减小对水流的扰动，所述芯体的上端面呈自上而下逐渐缩径的锥状。
为了对第一板体向下移动的行程进行限位，防止第一板体从管体中脱出，所述管体的内周壁上设有位于第一板体下方并能供第一板体搁置其上的限位块。
所述第二阀芯可以有多种结构形式，优选地，所述过水口的上端贯通筒状部的顶壁；所述第二阀芯包括
套筒，套设在筒状部的上部，所述套筒的周壁上开设有与过水口对应的过水孔；
封堵板，竖向设于套筒的顶部，且封堵板能竖向插装在过水口中；
第二板体，自套筒的底部的外周壁径向向外延伸，且第二板体的外周沿邻近管体的内周壁，在第一板体与筒状部的底端相抵的状态下，所述第二板体与芯体的顶端平齐或低于芯体的顶端。从过水口中流出的水，作用于第二板体上，使第二板体向下移动，套筒随之向下移动，使得封堵板插入过水口的面积增多，即过水口的流通面积减小，避免了水压增大而水流量增大。
为了进一步提高稳流精度，所述过水口有至少两个，所述过水孔的数量与过水口的数量一致并一一对应，所述封堵板的数量少于过水口的数量，一个封堵板对应插装在一个过水口中。没有插装封堵板的过水口相当于是常开的，如果每个过水口都对应设置一个封堵板，水压特别大时，第二阀芯移动很小的距离对流量的影响就很大，不利于流量的稳定。
为了平衡第一板体、第二板体两侧的压力，所述管体中具有将筒状部围在其内的环状的竖向壁，所述竖向壁的内周壁与筒状部的外周壁通过连接壁相连，所述连接壁位于第二板体的下方，且所述第二板体的外周缘邻近竖向壁的内周壁，所述竖向壁上开设有贯通其壁厚的通孔。通孔地设置防止竖向壁、连接壁、管体与第一板体之间的第一区域是死水，防止竖向壁、连接壁、筒状部、第二板体之间的第二区域是死水，通孔的设置使得第一区域、第二区域以及筒状部之间的水是能相互流体连通的，保证第一板体和第二板体顺畅的移动。
如果管体的顶部敞口形成出水口，从过水口流出的水不利于作用于第二板体上，所述管体包括管状本体以及盖设其上的盖板，所述出水口开设在盖板上，这样出水口较小，水流量略微增加，盖板与第二板体之间的区域的水压就会增大，作用于第二板体上使第二板体移动，进一步提高稳流精度；且所述出水口的至少局部的壁面呈自上而下逐渐扩径的锥状，所述出水口的至少局部的壁面呈自上而下逐渐扩径的锥状。避免出水口处对水的扰动太大，不利于稳定流量。
为了便于将第二阀芯装配在本体中，所述盖板上设有定位块，所述本体的周壁开设有L型的定位槽，所述定位槽包括一体相连的竖向段和横向段，所述竖向段自本体的顶部向下延伸，所述横向段与竖向段的下端相连并沿本体的周向延伸，所述定位块能相对定位槽移动并能轴向限位在横向段中。如此盖板和本体之间是能够拆卸的，可以在第一阀芯装配好后，将盖板盖在本体上。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用上述水流量稳流阀的燃气热水器，其特征在于：还包括换热器以及与换热器的入水侧流体连通的进水管，所述管体的出水口与进水管的入水端流体连通。
与现有技术相比，本发明的优点：本发明通过在流道处设置至少两个阀芯，水压增大时，沿水流方向，靠近进水口的阀芯移动，将过水口至少局部遮蔽，以解决水压增大导致水流量增加的问题；若水压继续增大，前述最靠近进水口的阀芯达到稳流极限，则其他阀芯依次动作(按远离进水口的方向)，依次将过水口进一步遮蔽，从而实现至少两级稳流，扩大整个稳流阀的稳流范围，适应性更强。
附图说明
图1为本发明实施例的水流量稳流阀的结构示意图；
图2为图1的剖视图(初始状态)；
图3为图1的剖视图(第一阀芯移动至上极限位置)；
图4为图1的剖视图(第二阀芯向下移动)；
图5为图1的分解示意图；
图6为图1的另一方向的分解示意图；
图7为图2中的第二阀芯的结构示意图；
图8为图2中的管体的结构示意图；
图9为图8的剖视图；
图10为第一板体和阀体之间设置密封圈的局部剖视图；
图11为图2的水流方向示意图；
图12为应用图1的水流量稳流阀的燃气热水器的结构示意图；
图13为图1中的第一阀芯的稳流曲线；
图14为图1中的第二阀芯的稳流曲线；
图15为图1的整体的稳流曲线。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图12所示，本优选实施例的燃气热水器包括换热器50、进水管51、出水管52、水流量稳流阀A以及进水接头53，换热器50的进水侧与进水管51相连通，换热器50的出水侧与出水管52相连通。
水流量稳流阀A包括管体1、阀芯和弹性件，管体1的下端敞口形成进水口11，管体1的顶壁上开设有出水口12，管体1上的进水口11和进水接头53流体连通，管体1上的出水口12和进水管51的入水端流体连通。进水接头53可以采用现有技术的结构，如CN202010011140.4所示。
如图2、9所示，管体1中设有连通进水口11和出水口12的流道，本实施例中，流道为竖向设置在管体1中的筒状部2，筒状部2一端和进水口11流体连通，筒状部2的周壁上开设有沿其轴向延伸的过水口21，即过水口21呈条形，该过水口21与出水口12流体连通。
本实施例中，筒状部2处设有两个阀芯，当然，阀芯的数量并不局限于两个，也可以多于两个，每个阀芯对应有一个使其向增大过水口21的流通面积的方向移动的趋势的弹性件。多个阀芯在不同的水压的作用下能依次相对流道移动从而减小过水口21的流通面积，换言之，当水压增大时，最下方的阀芯(离进水口11最近)在水压作用下向上移动，将过水口21局部遮蔽；若水压继续增大，最下方的阀芯已经移动到了上极限位置，则该阀芯上方的阀芯会移动，以将过水口21进一步遮蔽；依次类推，随着水压的增大，阀芯依次移动将过水口21遮蔽；同理，当水压减小时，最上方的阀芯(离出水口12最近)先移动，随着水压的继续减小，其下方的阀芯依次移动将过水口21打开。
如图2所示，本实施例中，流道处的两个阀芯分别为第一阀芯3和第二阀芯4，第二阀芯4位于第一阀芯3上方，两个阀芯沿过水口21的长度方向依次设置，第一阀芯3在水流的作用下能相对筒状部2向上移动从而遮挡过水口21的下部，第二阀芯4在水流作用下能相对筒状部2向下移动从而遮挡过水口21的上部。第一弹性件51对应第一阀芯3设置，第二弹性件52对应第二阀芯4设置，第一弹性件51使第一阀芯3始终保持向下移动的趋势，第二弹性件52使第二阀芯4始终保持向上移动的趋势。
如图2、5、6所示，本实施例中，第一阀芯3包括芯体31以及自芯体31的外周壁径向延伸的第一板体32，芯体31呈管状并活动插装在筒状部2中，第一板体32位于筒状部2下方，第一板体32的外周沿邻近管体1的内周壁，第一板体32在水压的作用下能向上移动，芯体31随之向上移动将过水口21的下部遮蔽。芯体31的上端面呈自上而下逐渐缩径的锥状，以减小对水流的扰动。
如图10所示，可以在第一板体32的外周壁和管体1的内周壁之间设有密封圈33，密封圈33起到密封的作用，提高了稳流阀稳流的精度；密封圈33上沿其周向设有一圈环形槽331。密封圈33的纵截面呈倒U型以形成环形槽331，且密封圈33的端壁与管体1的内壁相接触，环形槽331使得密封圈33具有较大的变形量，与管体1之间的摩擦力小，保证第一板体32能够顺利的相对于管体移动，从而带动芯体31移动，进而调节水流量，达到稳流的目的。
第一弹性件51为弹簧，两端分别与管体1和第一板体32的上端面相抵，使第一板体32保持向下移动的趋势；管体1的内周壁上设有能供第一板体32搁置其上的限位块13，以对第一板体32向下移动的行程进行限位，防止第一板体32从管体1中脱出。
如图2、9所示，管体1中具有将筒状部2围在其内的环状的竖向壁14，竖向壁14的内周壁与筒状部2的外周壁通过连接壁15相连。
如图2、5～7所示，第二阀芯4包括套筒41、封堵板42和第二板体43，套筒41套设在筒状部2的上部，套筒41的周壁上开设有与过水口21对应的过水孔411，过水口21的上端贯通筒状部2的顶壁。
封堵板42竖向设于套筒41的顶部，且封堵板42能竖向插装在过水口21中，封堵板42插入在过水口21中的面积越大，过水口21的流通面积越小。
第二板体43自套筒41的底部的外周壁径向向外延伸，且第二板体43对应过水口21位置向内成型有横向插设在过水口21中的导向块431，连接壁15位于第二板体43的下方，且第二板体43的外周沿邻近竖向壁14的内周壁，在第一板体32与筒状部2的底端相抵的状态下，第二板体43与芯体31的顶端平齐或第二板体43低于芯体31的顶端，从而使从过水口21中流出的水，作用于第二板体43上，使第二板体43向下移动，套筒41随之向下移动，使得封堵板42插入过水口21的面积增多，即过水口21的流通面积减小，避免了水压增大而水流量增大。
如图2所示，第二弹性件52为弹簧，两端分别抵靠第二板体43和连接壁15，第二弹性件52使第二阀芯4始终保持向上移动的趋势。
本实施例中，过水口21有六个，过水孔411的数量与过水口21的数量一致并一一对应，封堵板42有三个，一个封堵板42对应插装在一个过水口21中。没有插装封堵板42的过水口21相当于是常开的，如果每个过水口21都对应设置一个封堵板42，水压特别大时，第二阀芯4移动很小的距离对流量的影响就很大，不利于流量的稳定。
如图2所示，竖向壁14上开设有贯通其壁厚的通孔141。通孔141的设置防止竖向壁14、连接壁15、管体1与第一板体32之间的第一区域a是死水，防止竖向壁14、连接壁15、筒状部2、第二板体43之间的第二区域b是死水，使得第一区域、第二区域以及筒状部2之间的水是能相互流体连通的，以平衡第一板体32、第二板体43两侧的压力，且保证第一板体32和第二板体43顺畅的移动。
如图2、5所示，本实施例中，管体1包括管状本体16以及盖设在管状本体16顶部的盖板17，出水口12开设在盖板17上，且出水口12的至少局部的壁面呈自上而下逐渐扩径的锥状结构，以减小对水流的扰动。
盖板17上设有定位块171，本体16的周壁开设有L型的定位槽，定位槽包括一体相连的竖向段161和横向段162，竖向段161自本体16的顶部向下延伸，横向段162与竖向段161的下端相连，且横向段162沿本体16的周向延伸，定位块171能相对定位槽移动并能轴向限位在横向段162中。如此盖板17和本体16之间是能够拆卸的，可以在第一阀芯3装配好后，将盖板17盖在本体16上。
本实施例的水流量稳流阀的工作过程如下：
正常情况下各部件如图2所示；
当进水口11有水流流入时，随着水压的增大流经整个稳流阀的水流量增大，当水压达到第一板体32动作压力时，水压继续增大将压缩第一板体32向上运动，芯体31关小过水口21的开度，使过水口21的流通面积减小，使流经整个稳流阀水流量保持不变，如图3所示；
如图13所示，第一阀芯3有一个稳流范围，在0.1-0.3MPa水压下可以保证通过稳流阀的水流量稳定不变。当水压继续增大至0.3MPa时，第一板体32被压缩到图3位置(第一板体32与筒状部2的底部相抵)，此时为第一阀芯3极限位置，当水压继续增大时第一阀芯3将不再运动，流经稳流阀的水量将增大。此时由于设置第二阀芯4，水压继续增大时，如图4所示，第二阀芯4向下移动，封堵板42继续关小过水口21的开度，抑制水流量的增加。如图13、14所示，第二阀芯3的起始稳流点水压高于第一阀芯2，如图15所示，本实施例的稳流阀的稳流范围相较于一级稳流，稳流范围大。
由上可看出，第一阀芯和第二阀芯在不同的水压的作用下能按沿水流方向的布置顺序依次相对过水口移动(第一阀芯先移动)从而减小过水口的流通面积。
同理，当水压减小时第二阀芯4先开大过水口21的开度，水压继续减小，第一阀芯3相继开大过水口21的开度，保证水流量不减小。
上文中所述的“流通面积”是指对应的过水口能供水流过的面积，流通面积越大，水流量越大，流通面积越小，水流量越小。
本发明所称的“流体连通”是指两个部件或部位(以下统一分别称为第一部位、第二部位)之间的空间位置关系，即流体(气体、液体或两者的混合)能从第一部位沿着流动路径流动或/和被运送到第二部位，可以是所述的第一部位、第二部位之间直接相连通，也可以是第一部位、第二部位之间通过至少一个第三者间接连通，该第三者可以是诸如管道、通道、导管、导流件、孔、槽等流体通道、也可以是允许流体流过的腔室或以上组合。

Claims (13)

1.一种水流量稳流阀，包括
管体(1)，所述管体(1)的下部开设有进水口(11)，上部开设有出水口(12)；
其特征在于，还包括
流道，设于管体(1)中并连通进水口(11)和出水口(12)，所述流道的壁上开设有沿水流方向延伸的呈条形的过水口；
阀芯，至少有两个并均设置在过水口处，至少两个所述阀芯沿水流方向依次设置，且所述阀芯在不同的水压的作用下能按沿水流方向的布置顺序依次相对过水口移动从而减小过水口的流通面积；
弹性件，与阀芯数量一致，每个弹性件对应作用在一个阀芯上，从而使阀芯始终具有朝增大过水口的流通面积的方向移动的趋势。
2.根据权利要求1所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述流道为筒状部(2)，筒状部(2)一端和进水口(11)流体连通，所述过水口(21)开设在筒状部(2)的周壁上并沿筒状部(2)的轴向延伸，所述过水口(21)与出水口(12)流体连通；至少两个所述阀芯沿过水口(21)的长度方向依次设置。
3.根据权利要求2所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述筒状部(2)竖向设于管体(1)中，所述阀芯有两个，分别为第一阀芯(3)以及位于第一阀芯(3)上方的第二阀芯(4)，所述第一阀芯(3)在水流的作用下能相对筒状部(2)向上移动从而遮挡过水口(21)的下部，所述第二阀芯(4)在水流作用下能相对筒状部(2)向下移动从而遮挡过水口(21)的上部；所述弹性件有两个分别为第一弹性件(51)和第二弹性件(52)，第一弹性件(51)作用于第一阀芯(3)上，从而使第一阀芯(3)始终保持向下移动的趋势；第二弹性件(52)作用于第二阀芯(4)上，从而使第二阀芯(4)始终保持向上移动的趋势。
4.根据权利要求3所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述第一阀芯(3)包括活动插装在筒状部(2)中的芯体(31)以及自芯体(31)的外周壁径向延伸的第一板体(32)，所述芯体(31)呈管状，所述第一板体(32)位于筒状部(2)下方，第一板体(32)的外周沿邻近管体(1)的内周壁。
5.根据权利要求4所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述第一板体(32)的外周壁和管体(1)的内周壁之间设有密封圈(33)，所述密封圈(33)上沿其周向设有一圈环形槽(331)，所述密封圈(33)的纵截面呈倒U型。
6.根据权利要求4所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述管体(1)的内周壁上设有能供第一板体(32)搁置其上的限位块(13)。
7.根据权利要求4～6中任一权利要求所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述过水口(21)的上端贯通筒状部(2)的顶壁；所述第二阀芯(4)包括
套筒(41)，套设在筒状部(2)的上部，所述套筒(41)的周壁上开设有与过水口(21)对应的过水孔(411)；
封堵板(42)，竖向设于套筒(41)的顶部，且封堵板(42)能竖向插装在过水口(21)中；
第二板体(43)，自套筒(41)的底部的外周壁径向向外延伸，且第二板体(43)的外周沿邻近管体(1)的内周壁，在第一板体(32)与筒状部(2)的底端相抵的状态下，所述第二板体(43)与芯体(31)的顶端平齐或低于芯体(31)的顶端。
8.根据权利要求7所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述过水口(21)有至少两个，所述过水孔(411)的数量与过水口(21)的数量一致并一一对应，所述封堵板(42)的数量少于过水口(21)的数量，一个封堵板(42)对应插装在一个过水口(21)中。
9.根据权利要求7所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述管体(1)中具有将筒状部(2)围在其内的环状的竖向壁(14)，所述竖向壁(14)的内周壁与筒状部(2)的外周壁通过连接壁(15)相连，所述连接壁(15)位于第二板体(43)的下方，且所述第二板体(43)的外周沿邻近竖向壁(14)的内周壁，所述竖向壁(14)上开设有贯通其壁厚的通孔(141)。
10.根据权利要求7所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述管体(1)包括管状本体(16)以及盖设其上的盖板(17)，所述出水口(12)开设在盖板(17)上。
11.根据权利要求10所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述盖板(17)上设有定位块(171)，所述本体(16)的周壁开设有L型的定位槽，所述定位槽包括一体相连的竖向段(161)和横向段(162)，所述竖向段(161)自本体(16)的顶部向下延伸，所述横向段(162)与竖向段(161)的下端相连并沿本体(16)的周向延伸，所述定位块(171)能相对定位槽移动并能轴向限位在横向段(162)中。
12.根据权利要求10所述的水流量稳流阀，其特征在于：所述出水口(12)的至少局部的壁面呈自上而下逐渐扩径的锥状结构，所述芯体(31)的上端面呈自上而下逐渐缩径的锥状结构。
13.一种应用权利要求1～12中任一权利要求所述的水流量稳流阀的燃气热水器，其特征在于：还包括换热器(50)以及与换热器(50)的入水侧流体连通的进水管，所述管体的出水口(12)与进水管的入水端流体连通。
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