CN112855992A - 单向阀及包含其的燃气热水器系统 - Google Patents

单向阀及包含其的燃气热水器系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单向阀及包含其的燃气热水器系统。该单向阀包括：壳体和设于壳体内部的叶轮、联动机构、第一阀塞、第一弹性件；壳体设有第一端口、第二端口、第一流体出口和第二流体出口，壳体内部设有主流道；叶轮设于第二端口和第二流体出口之间的流路中，叶轮能够在流体从第二端口向第二流体出口流动时朝向第一方向转动；联动机构连接于叶轮和第一阀塞使得第一阀塞根据叶轮的朝向第一方向的转动而朝向第一阀座运动；第一弹性件偏压第一阀塞。该单向阀在流体从第二端口流向第二流体出口时，可以通过叶轮在第一方向上的转动防止第一阀塞脱离第一阀座而使得单向阀开启。具有该单向阀的燃气热水器系统具有防止燃气热水器误启动的功能。

Description

单向阀及包含其的燃气热水器系统
技术领域
本发明涉及一种单向阀及包含其的燃气热水器系统。
背景技术
带有零冷水功能的热水器(无回水管循环热水器)及其水路系统的工作原理是：当用户不处于用热水过程中，热水器检测到管道内的水温低于设定温度时便启动热水器中自带的循环水泵，水泵运转后将使管道中的水流入热水器中进行加热，直到管道中的水被加热到指定温度后水泵停止运行，热水器也停止工作。
没有安装回水管路的家庭，目前燃气热水器在安装时会找到家庭中水路最远端的水龙头，在此水龙头下面将热水管路与冷水管路进行接通，为了防止使用热水时冷水倒灌进热水管路中，一般会在此处安装一个单向阀。这种连接方式在部分家庭中都是有效的。
但这需要满足一个条件，那就是：热水管路到达最后一个水龙头的水阻 Z1要大于冷水管路到达最后一个水龙头的水阻Z2。而现在出现了不少家庭中热水管路接到最后一个水龙头的水阻Z1比冷水管接到最后一个水龙头的水阻Z2比要小。这种情况下，在最后一个水龙头处，用户开启冷水时水流就会有一部分从冷水水路流过来，另一部分从热水水路流过来。甚至所有的水流都是从热水水路流过来。这将会使热水器启动，用户在想用冷水的情况下竟然出的是热水，给用户造成极大的困扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种单向阀及包含其的燃气热水器系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种单向阀，其包括：壳体和设于所述壳体内部的叶轮、联动机构、第一阀塞、第一弹性件；
所述壳体设有第一端口、第二端口、第一流体出口和第二流体出口，所述壳体内部设有主流道，所述第一端口和第一流体出口设于所述主流道的第一侧，所述第二端口和所述第二流体出口设于所述主流道的第二侧；
所述叶轮设于所述第二端口和所述第二流体出口之间的流路中，所述第二流体出口相比所述第二端口更靠近所述第一侧，所述叶轮能够在流体从所述第二端口向所述第二流体出口流动时朝向第一方向转动；
所述第一阀塞用于抵接所述壳体内的第一阀座以阻断所述主流道；
所述联动机构连接于所述叶轮和所述第一阀塞使得所述第一阀塞根据所述叶轮的朝向第一方向的转动而朝向所述第一阀座运动；
所述第一弹性件在使得所述第一阀塞靠近所述第一阀座的方向上偏压所述第一阀塞。
优选地，所述联动机构设置为仅在所述叶轮朝向第一方向转动时带动所述第一阀塞朝向所述第一阀座移动。
优选地，所述联动机构包括旋转轴和传动机构，所述叶轮套设于所述旋转轴，所述传动机构将所述旋转轴的旋转运动转化为所述第一阀塞的直线运动。
优选地，所述传动机构包括第一锥齿轮、齿轮构件、齿条；
所述第一锥齿轮套设并固定于所述旋转轴；
所述齿轮构件包括同轴转动的第二锥齿轮和直齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合并形成为直角，所述直齿轮与齿条啮合，所述齿条固定于所述第一阀塞。
优选地，所述叶轮具有中心孔，所述中心孔的内周设有同向齿，所述同向齿与所述旋转轴的外周表面的弹性限位件配合以使得所述旋转轴仅跟随所述叶轮在第一方向上旋转。
优选地，所述单向阀还包括设于所述第二流体出口中的第二阀塞和第二阀座，所述第二阀塞连接于所述旋转轴，并根据所述旋转轴的旋转靠近和远离所述第二阀座。
优选地，所述单向阀还包括第三锥齿轮、第四锥齿轮、螺杆；
所述第三锥齿轮固定于所述旋转轴，所述第四锥齿轮固定于所述螺杆并与所述第三锥齿轮啮合，所述螺杆与所述第二阀塞螺纹接合。
优选地，所述第二流体出口中还设有限位导向部，所述限位导向部用于限制所述第二阀塞的旋转并引导所述第二阀塞沿着所述螺杆在靠近和远离所述第二阀座的方向上移动。
优选地，所述单向阀还包括第二弹性件，所述第二弹性件偏压所述螺杆，以使得所述螺杆朝向使得所述第二阀塞朝向所述第二阀座移动的方向上旋转。
优选地，所述第二弹性件为扭力弹簧。
优选地，所述第二阀座上设有限位构件，所述限位构件用于防止所述第二阀塞完全闭合所述第二流体出口。
优选地，所述单向阀用于燃气热水器系统；
所述第一端口连接于所述燃气热水器系统的燃气热水器的热水接口，所述第二端口连接于所述燃气热水器系统的冷水供应端，所述第一流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的热水出口，所述第二流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的冷水出口。
一种燃气热水器系统，其包括燃气热水器、用水端、冷水供应端和如上所述的单向阀。
优选地，所述第一端口连接于所述燃气热水器系统的燃气热水器的热水接口，所述第二端口连接于所述燃气热水器系统的冷水供应端，所述第一流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的热水出口，所述第二流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的冷水出口。
本发明的积极进步效果在于：该单向阀在流体从第二端口流向第二流体出口时，可以通过叶轮在第一方向上的转动防止第一阀塞脱离第一阀座而使得单向阀开启。具有该单向阀的燃气热水器系统具有防止燃气热水器误启动的功能。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的燃气热水器系统的结构示意图。
图2为根据本发明的一个实施例的单向阀在第一状态下的截面结构示意图。
图3为根据本发明的一个实施例的单向阀在第二状态下的截面结构示意图。
图4为根据本发明的一个实施例的叶轮的立体结构示意图。
图5为根据本发明的一个实施例的套件的立体结构示意图。
附图标记说明：
燃气热水器系统100
燃气热水器110
用水端120
冷水供应端130
单向阀140
壳体201
第一端口211
第二端口212
第一流体出口213
第二流体出口214
第一阀座215
第二阀座216
主流道217
叶轮221
同向齿2211
中心孔2212
旋转轴223
第一锥齿轮231
齿条232
第二锥齿轮233
直齿轮234
第一阀塞241
第一弹性件242
第二阀塞245
第三锥齿轮246
第四锥齿轮247
螺杆248
限位构件251
套件261
弹性限位件262
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
如图1所示，燃气热水器系统100包括燃气热水器110、用水端120、单向阀140以及冷水供应端130。
用水端120一般为水龙头的形式，用水端120具有冷水接口和热水接口。
冷水供应端130用于供应冷水，这里的冷水指的是未经过燃气热水器 110加热过的冷水，而不是指其温度必须低于某一特定值。冷水供应端130 一般为市政供水系统。
本文中的“连接”包含通过管路进行的液体连通。
单向阀140设置于连接燃气热水器系统100中的离燃气热水器110最远端的用水端120的冷水接口和热水接口的管道中。单向阀140使得管道中的流体只能单向流通。
如图2-4所示，单向阀140包括：壳体201和设于壳体201内部的叶轮 221、联动机构、第一阀塞241、第一弹性件242。
壳体201设有第一端口211、第二端口212、第一流体出口213和第二流体出口214，壳体201内部设有主流道217，第一端口211和第一流体出口213设于主流道217的第一侧，第二端口212和第二流体出口214设于主流道217的第二侧。
叶轮221设于第二端口212和第二流体出口214之间的流路中，第二流体出口214相比第二端口212更靠近第一侧，叶轮221能够在流体从第二端口212向第二流体出口214流动时朝向第一方向转动。
第一阀塞241用于抵接壳体201内的第一阀座215以阻断主流道217。
联动机构连接于叶轮221和第一阀塞241使得第一阀塞241根据叶轮 221的朝向第一方向的转动而朝向第一阀座215运动。
第一弹性件242在使得第一阀塞241靠近第一阀座215的方向上偏压第一阀塞241。在本实施例中，第一弹性件242为处于始终处于拉伸状态的弹簧，该弹簧的两端分别连接第一阀座215和第一阀塞241。可选择地，第一弹性件242也可以是以第一阀塞241为中心设置在第一阀座215的相反侧的压缩弹簧。
该单向阀140在流体从第二端口212流向第二流体出口214时，可以通过叶轮221在第一方向上的转动防止第一阀塞241脱离第一阀座215而使得单向阀140开启。
联动机构设置为仅在叶轮221朝向第一方向转动时带动第一阀塞241朝向第一阀座215移动。
联动机构包括旋转轴223和传动机构，叶轮221套设于旋转轴223，传动机构将旋转轴223的旋转运动转化为第一阀塞241的直线运动。
传动机构包括第一锥齿轮231、齿轮构件、齿条232；第一锥齿轮231 套设并固定于旋转轴223；齿轮构件包括同轴转动的第二锥齿轮233和直齿轮234，第二锥齿轮233与第一锥齿轮231啮合并形成为直角，直齿轮234 与齿条232啮合，齿条232固定于第一阀塞241。
如图4-5所示，叶轮221具有中心孔2212，中心孔2212的内周设有同向齿2211，同向齿2211与旋转轴223的外周表面的弹性限位件262配合以使得旋转轴223仅跟随叶轮221在第一方向上旋转。旋转轴223的上套设有如图5所示的套件261，该套件261于旋转轴223通过键等固定连接，套件 261的周面上设有该弹性限位件262，该弹性限位件262可以弹性地伸出和缩回，且具有垂直面和倾斜面，在叶轮221朝着第一方向转动时，叶轮221 的同向齿2211的垂直面抵接弹性件的垂直面，从而带动套件261以及旋转轴223旋转，但是当叶轮221朝着与第一方向相反的第二方向转动时，叶轮 221的同向齿2211的倾斜面与弹性限位件262的倾斜面接触，将弹性限位件 262径向向内压缩，因此，虽然叶轮221转动，但是并不能带动套件261一起转动。叶轮221和套件261共同形成了棘轮结构。当然，本领域的技术人员也可以根据需要使用其他棘轮结构或其他现有结构来实现旋转轴223仅跟随叶轮221在第一方向上旋转。
单向阀140还包括设于第二流体出口214中的第二阀塞245和第二阀座 216，第二阀塞245连接于旋转轴223，并根据旋转轴223的旋转靠近和远离第二阀座216。
单向阀140还包括第三锥齿轮246、第四锥齿轮247、螺杆248；第三锥齿轮246固定于旋转轴223，第四锥齿轮247固定于螺杆248并与第三锥齿轮246啮合，螺杆248与第二阀塞245螺纹接合。
在本实施例中，第二阀塞245设置成当叶轮221沿着第一方向转动时，第一阀塞241朝向远离第二阀座216的方向运动。这样，在闭合了单向阀140 的主流道217之后，可以增大第二流体出口214的水流量。
第二流体出口214中还设有限位导向部(未示意)，限位导向部用于限制第二阀塞245的旋转并引导第二阀塞245沿着螺杆248在靠近和远离第二阀座216的方向上移动。通过设置限位导向部可以使得螺杆248旋转能够带动第二阀塞245沿着远离或靠近第二阀座216的方向运动，而不是随着螺杆 248转动。
单向阀140还包括第二弹性件(未示意)，第二弹性件偏压螺杆248，以使得螺杆248朝向使得第二阀塞245朝向第二阀座216移动的方向上旋转。设置第二弹性件，可以促进第二阀塞245的复位，这样，在一开始开启第二流体出口214时，出水量不会太大，从而导致叶轮221带动第一阀塞241闭合主流道217，燃气热水器就启动了。
第二弹性件为扭力弹簧。
第二阀座216上设有限位构件251，限位构件251用于防止第二阀塞245 完全闭合第二流体出口214。在本实施例中，该限位构件251为设于第二阀塞245和第二阀座216之间的块状构件，使得第二阀塞245不会因为第二弹性件的回复力而直接与第二阀座216而抵接完全闭合第二流体出口214。
单向阀140用于燃气热水器系统。第一端口211连接于燃气热水器系统的燃气热水器的热水接口，第二端口212连接于燃气热水器系统的冷水供应端，第一流体出口213连接于燃气热水器系统的用水端的热水出口，第二流体出口214连接于燃气热水器系统的用水端的冷水出口。
以下，根据图2-3描述该单向阀140的工作方式。
图2示意了单向阀140的第一状态。在第一状态下，燃气热水器系统处于循环模式，流体在燃气热水器系统的管路中循环。由于燃气热水器中的循环泵的作用，第一阀塞241克服第一弹性件242的弹力脱离阀座，流体在单向阀140中从第一侧向第二侧流动并且从第一端口211流入，从第二端口212 流出。此时，第二阀塞245也处于最靠近第二阀座216的位置。
图3示意了单向阀140阀的第二状态。在第二状态下，燃气热水器系统不处于循环模式。此时，如果单独开启用水端的冷水出口，由于第二阀塞245 处于最靠近第二阀座216的位置，导致一开始的冷水出口的流量较小，即使第一阀塞241尚未抵接第一阀座215，也不容易造成燃气热水器的启动，之后，随着流体从第二端口212朝向第二流体出口214流动，使得叶轮221朝向第一方向转动，叶轮221带动旋转轴223转动，从而带动第一阀塞241抵接第一阀座215，使得单向阀140的主流道217断开，流体不能从第一端口 211流到第二流体出口214，避免了热水从第二流体出口214(用水端的冷水出口)流出，同时，叶轮221朝向第一方向转动也带动第二阀塞245朝向远离第二阀座216的方向运动，使得第二流体出口214的开度增大，方便了用户使用冷水。如果用户单独使用热水，由于第一流体出口213开启也会导致流体从第二端口212朝向第一侧的流动，使得叶轮221朝向第一方向转动，从而带动第一阀塞241抵接第一阀座215，在叶轮221和第一弹性件242的双重作用下，主流道217也被阻断。如果用户使用混水阀在叶轮221和第一弹性件242的双重作用下，主流道217也被阻断。这样，避免了对用水端的冷热水使用造成不良影响。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种单向阀，其特征在于，其包括：壳体和设于所述壳体内部的叶轮、联动机构、第一阀塞、第一弹性件；
所述壳体设有第一端口、第二端口、第一流体出口和第二流体出口，所述壳体内部设有主流道，所述第一端口和第一流体出口设于所述主流道的第一侧，所述第二端口和所述第二流体出口设于所述主流道的第二侧；
所述叶轮设于所述第二端口和所述第二流体出口之间的流路中，所述第二流体出口相比所述第二端口更靠近所述第一侧，所述叶轮能够在流体从所述第二端口向所述第二流体出口流动时朝向第一方向转动；
所述第一阀塞用于抵接所述壳体内的第一阀座以阻断所述主流道；
所述联动机构连接于所述叶轮和所述第一阀塞使得所述第一阀塞根据所述叶轮的朝向第一方向的转动而朝向所述第一阀座运动；
所述第一弹性件在使得所述第一阀塞靠近所述第一阀座的方向上偏压所述第一阀塞。
2.如权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述联动机构设置为仅在所述叶轮朝向第一方向转动时带动所述第一阀塞朝向所述第一阀座移动。
3.如权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述联动机构包括旋转轴和传动机构，所述叶轮套设于所述旋转轴，所述传动机构将所述旋转轴的旋转运动转化为所述第一阀塞的直线运动。
4.如权利要求3所述的单向阀，其特征在于，所述传动机构包括第一锥齿轮、齿轮构件、齿条；
所述第一锥齿轮套设并固定于所述旋转轴；
所述齿轮构件包括同轴转动的第二锥齿轮和直齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合并形成为直角，所述直齿轮与齿条啮合，所述齿条固定于所述第一阀塞。
5.如权利要求4所述的单向阀，其特征在于，所述叶轮具有中心孔，所述中心孔的内周设有同向齿，所述同向齿与所述旋转轴的外周表面的弹性限位件配合以使得所述旋转轴仅跟随所述叶轮在第一方向上旋转。
6.如权利要求3所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀还包括设于所述第二流体出口中的第二阀塞和第二阀座，所述第二阀塞连接于所述旋转轴，并根据所述旋转轴的旋转靠近和远离所述第二阀座。
7.如权利要求6所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀还包括第三锥齿轮、第四锥齿轮、螺杆；
所述第三锥齿轮固定于所述旋转轴，所述第四锥齿轮固定于所述螺杆并与所述第三锥齿轮啮合，所述螺杆与所述第二阀塞螺纹接合。
8.如权利要求7所述的单向阀，其特征在于，所述第二流体出口中还设有限位导向部，所述限位导向部用于限制所述第二阀塞的旋转并引导所述第二阀塞沿着所述螺杆在靠近和远离所述第二阀座的方向上移动。
9.如权利要求7所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀还包括第二弹性件，所述第二弹性件偏压所述螺杆，以使得所述螺杆朝向使得所述第二阀塞朝向所述第二阀座移动的方向上旋转。
10.如权利要求9所述的单向阀，其特征在于，所述第二弹性件为扭力弹簧。
11.如权利要求6所述的单向阀，其特征在于，所述第二阀座上设有限位构件，所述限位构件用于防止所述第二阀塞完全闭合所述第二流体出口。
12.如权利要求1-11中任一项所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀用于燃气热水器系统；
所述第一端口连接于所述燃气热水器系统的燃气热水器的热水接口，所述第二端口连接于所述燃气热水器系统的冷水供应端，所述第一流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的热水出口，所述第二流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的冷水出口。
13.一种燃气热水器系统，其特征在于，其包括燃气热水器、用水端、冷水供应端和如权利要求1-12中任一项所述的单向阀。
14.如权利要求13所述的燃气热水器系统，其特征在于，所述第一端口连接于所述燃气热水器系统的燃气热水器的热水接口，所述第二端口连接于所述燃气热水器系统的冷水供应端，所述第一流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的热水出口，所述第二流体出口连接于所述燃气热水器系统的用水端的冷水出口。
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