CN112943981B - 即开即热水龙头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种即开即热水龙头，包括加热管、水龙头和分隔阀，水龙头包括放水阀和放水管，放水阀包括开关旋钮、第一传动轴以及第一阀芯，第一传动轴的上端与开关旋钮固定连接，下端与第一阀芯相连；所述分隔阀包括阀体、第二传动轴和第二阀芯，所述第二传动轴可转动地安装于阀体，第二传动轴与第二阀芯相连；所述加热管的一端与水龙头相连，另一端与阀体相连，所述第二传动轴通过传动机构与第一传动轴相连。本发明在加热管的两端分别设置了分隔阀和放水阀，分隔阀和放水阀可以同步开启和关闭，使用完成后关闭放水阀，分隔阀也关闭，将加热管中的热水与输水管道中的冷水隔开，可有效减缓热水的热量散失，起到更好的保温作用，从而降低热损耗。

Description

即开即热水龙头
技术领域
本发明涉及水龙头领域，尤其是一种即开即热水龙头。
背景技术
目前，家用厨房、洗澡间等房间的水龙头距离热水器较远，需要用热水时，要先将热水器与水龙头之间的输送管道中的冷水放完，浪费水资源，用完后，输送管道中的热水变冷，下次使用时又需要放掉，浪费热能。因此，缩短水龙头和热水器的距离，或者直接将水龙头与热水器相连，就能够节省水资源和热能。
现有的即热型水龙头都是采用加热丝、加热片等通电后发热的电热件进行加热，如CN201620571323.0-一种即热水龙头、申请号为201220212040.9的发明专利等，这种即热型水龙头虽然可以大幅度减少水资源的浪费，但在使用完成、关闭水龙头后，水龙头中还存在热水，由于水龙头与输水管道相连，输水管道中的水为冷水，热水与冷水没有隔断，热水中的热量快速传递至冷水，导致水温快速降低，下次使用时又需要重新加热，增加了电能损耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种减少热能浪费的即开即热水龙头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：即开即热水龙头，包括加热管、水龙头和分隔阀，所述水龙头包括放水阀和放水管，所述放水阀包括开关旋钮、第一传动轴以及第一阀芯，所述第一传动轴的上端与开关旋钮固定连接，下端与第一阀芯相连；所述分隔阀包括阀体、第二传动轴和第二阀芯，所述第二传动轴可转动地安装于阀体，第二传动轴与第二阀芯相连；所述加热管的一端与水龙头相连，另一端与阀体相连，所述第二传动轴通过传动机构与第一传动轴相连，第一传动轴的转动能够通过传动机构带动第二传动轴同步转动。
进一步地，所述第一传动轴上设置有主动锥齿轮，第二传动轴上设置有从动锥齿轮，所述主动锥齿轮和从动锥齿轮各连接有一传动锥齿轮，两传动锥齿轮通过第三传动轴相连。
进一步地，所述加热管的两端的外壁设置有安装环板，所述第三传动轴可转动地安装于安装环板。
进一步地，所述阀体连接有螺纹连接头。
进一步地，所述加热管和分隔阀外套有保护套。
进一步地，所述加热管包括金属芯，所述金属芯外套有绝缘外管，所述绝缘外管外壁缠绕设置有励磁线圈，所述金属芯的内部设置有水流通道。
进一步地，所述水流通道包括中心通道和多个围绕中心通道的侧通道，所述侧通道呈螺旋形。
进一步地，所述绝缘外管与金属芯之间设置有保温层。
进一步地，金属芯的两端设置有密封端板，所述密封端板具有中心通孔，所述水流通道的端口位于中心通孔内，所述绝缘外管的两端与密封端板固定连接，所述保温层为真空层。
进一步地，所述绝缘外管的两端设置有安装环板，两安装环板之间设置有移动块，所述移动块连接有直线往复驱动机构，且移动块上设置有导电的档位接触划片，所述档位接触划片与励磁线圈接触且连接有第一电源线，所述励磁线圈的一端连接有第二电源线。
进一步地，所述直线往复驱动机构包括传动丝杆和旋钮，所述传动丝杆可转动地安装于安装环板，且传动丝杆的一端与旋钮相连，传动丝杆贯穿移动块并与移动块螺纹配合。
进一步地，还包括外接电源线和控制电路板，所述加热管的进口端设置有微型水力交流发电机，所述微型水力交流发电机、外接电源线和励磁线圈均与控制电路板相连。
进一步地，所述控制电路板上设置有第一整流器、放大电路、逆变器以及第二整流器，所述外接电源线与第一整流器相连，所述微型水力交流发电机与第二整流器相连，所述第二整流器与逆变器相连，所述逆变器和第一整流器均与放大电路相连，所述放大电路与励磁线圈相连。
进一步地，所述微型水力交流发电机通过传动轴连接有螺旋桨，所述螺旋桨的旋转中心与加热管的中心线重合。
本发明的有益效果是：由于本发明在加热管的两端分别设置了分隔阀和放水阀，且放水阀的第一传动轴通过传动机构与分隔阀的第二传动轴相连，使得第一传动轴和第二传动轴能够同步转动，即分隔阀和放水阀可以同步开启和关闭，用水时打开放水阀，分隔阀也打开，输水管道中的冷水能够通入加热管；使用完成后关闭放水阀，分隔阀也关闭，将加热管中的热水与输水管道中的冷水隔开，可有效减缓热水的热量散失，起到更好的保温作用，从而降低热损耗。
附图说明
图1是本发明的整体示意图；
图2是加热管的整体示意图；
图3是金属芯的断面示意图；
图4是金属芯的主视示意图；
图5是水流通道内壁的示意图；
图6是控制电路板的电路示意图；
附图标记：1—加热管；11—金属芯；12—绝缘外管；13—励磁线圈；14—水流通道；141—中心通道；142—侧通道；15—凸台；16—密封端板；17—保温层；18—保护套；19—安装环板；110—移动块；111—档位接触划片；112—第一电源线；113—第二电源线；114—传动丝杆；115—旋钮；117—外接电源线；2—水龙头；21—放水阀；22—放水管；23—第一传动轴；24—主动锥齿轮；25—传动锥齿轮；26—第三传动轴；3—分隔阀；31—第二传动轴；32—第二阀芯；33—阀体；34—从动锥齿轮；35—螺纹连接头；4—控制电路板；41—微型水力交流发电机；411—第四传动轴；422—螺旋桨；42—第一整流器；43—放大电路；44—逆变器；45—第二整流器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明的即开即热水龙头，包括加热管1、水龙头2和分隔阀3，所述水龙头2包括放水阀21和放水管22，所述放水阀21包括开关旋钮、第一传动轴23以及第一阀芯，所述第一传动轴23的上端与开关旋钮固定连接，下端与第一阀芯相连；所述分隔阀3包括阀体33、第二传动轴31和第二阀芯32，所述第二传动轴31可转动地安装于阀体33，第二传动轴31与第二阀芯32相连；所述加热管1的一端与水龙头2相连，另一端与阀体33相连，所述第二传动轴31通过传动机构与第一传动轴23相连，第一传动轴23的转动能够通过传动机构带动第二传动轴31同步转动。
加热管1用于将冷水加热，水龙头2用于放出热水，分隔阀3用于分隔热水和冷水。将分隔阀3安装到厨房、浴室等位置的输水管道上，使用时，接通加热管1的电源，加热管1对其内部的水进行加热，旋转放水阀21的开关旋钮，开关旋钮带动第一传动轴23转动，第一传动轴23带动第一阀芯转动，将出水的通道打开，热水从放水管22流出。第一传动轴23的转动运动通过传动机构传递至第二传动轴31，带动第二传动轴31转动，第二传动轴31带动第二阀芯32转动，将分隔阀3打开，使得输水管道中的冷水能够进入加热管1，实现持续供水。同理，关闭水龙头2时，分隔阀3也同步关闭。第一阀芯和第二阀芯32可采用现有的各种阀芯，如球阀阀芯等。
本发明实现了分隔阀3和放水阀21的同步开闭，使用热水后，分隔阀3将加热管1中的热水和输水管道中的冷水隔开，可有效减缓热水的热量散失，起到更好的保温作用，从而降低热损耗。
传动机构可以是两个链轮和一根链条组成的链传动机构，第一传动轴23和第二传动轴31平行设置，如都是竖直设置，两个链轮分别安装在第一传动轴23和第二传动轴31上，且两个链轮通过链条相连，第一传动轴23转动时可利用链条带动第二传动轴31转动。此外，作为优选的实施方式：所述第一传动轴23上设置有主动锥齿轮24，第二传动轴31上设置有从动锥齿轮34，所述主动锥齿轮24和从动锥齿轮34各连接有一传动锥齿轮25，两传动锥齿轮25通过第三传动轴26相连。齿轮传动更加稳定，传动比可以是1:1，更加精确地实现分隔阀3和放水阀21的同步开启和关闭。
所述加热管1的两端的外壁设置有安装环板19，所述第三传动轴26可转动地安装于安装环板19，如采用轴承安装，可保证第三传动轴26的稳定性。
为了便于将分隔阀3于输水管道相连，所述阀体33连接有螺纹连接头35，采用螺纹连接头35安装分隔阀3拆装方便，连接牢固。
所述加热管1和分隔阀3外套有保护套18，保护套18用于保护加热管1，防止加热管1及其他部件进水、落灰、损伤、锈蚀、漏电等。保护套18可采用塑料套。
加热管1可采用电热丝、电热片、电热棒等现有的电加热设备，作为优选的实施方式，如图2所示，所述加热管1包括金属芯11，所述金属芯11外套有绝缘外管12，所述绝缘外管12外壁缠绕设置有励磁线圈13，所述金属芯11的内部设置有水流通道14。
金属芯11为导磁的金属材料，如铁等，励磁线圈13通电后产生交变的磁场，金属芯11在磁场的作用下发热，将水流通道14中的水加热。由于金属芯11位于励磁线圈13内部，励磁线圈13内部的磁场强度集中，可保证加热效率，与现有的电热丝等相比，加热效率更高，能耗更低。
为了防止漏电，提高用水安全性，利用绝缘外管12将励磁线圈13与金属芯11隔开，避免金属芯11直接与励磁线圈13接触。绝缘外管12可采用强度较高的塑料管，如PVC管等。励磁线圈13可以采用家用220v交流电作为电源，可通过现有的各种开关进行通断电。
水流通道14可以是一个，水通过一个水流通道14排出，但这样水与金属芯11的接触面积较小，加热效果不够好，难以将水加热至较高的温度，如图3所示，所述水流通道14为多个。加热时，水分散成多股后同时进入各个水流通道14，增加了与金属芯11的接触面积，提高加热效率，可以更快地将水加热至合适的温度。
水流通道14可以是两个、3个等，优选的，所述水流通道14包括中心通道141和多个围绕中心通道141的侧通道142。侧通道142以中心通道141为中心呈圆周状均匀分布，保证加热的均匀性。
侧通道142可以是直线型的通孔，优选的，如图4所示，所述侧通道142呈螺旋形，将侧通道142设置为螺旋形，可以进一步地增加水与金属芯11的接触面积，延长水流的流动路程，即增加了加热时间，进一步地提高加热效果，可实现即开即热。金属芯11可通过铸造成型，在型腔中设置螺旋孔芯，铸造后去除螺旋孔芯，即可得到螺旋孔。
如图5所示，所述水流通道14的内壁设置有多个凸台15，凸台15类似于肠胃褶皱的结构，可更进一步地增加水和金属芯11的接触面积，提高加热速度。
使用一次热水并关闭水龙头后，水流通道中会集满热水，热水的热量逐渐散发，温度降低，下次使用时又要再次加热，导致了热量的浪费，因此，在所述绝缘外管12与金属芯11之间设置有保温层17。保温层17可起到保温的作用，减缓金属芯11内的热水散热热塑，降低热损耗，使金属芯11内的热水持续保温，下次使用时立刻就能够用到热水，更好地实现即开即热，提高热水使用的便利性。
保温层17可以是现有各种常规的保温材料，优选的，金属芯11的两端设置有密封端板16，所述密封端板16具有中心通孔，所述水流通道14的端口位于中心通孔内，所述绝缘外管12的两端与密封端板16固定连接，所述保温层17为真空层。真空层的保温效果好，可有效降低热损失，且不影响磁场的产生。
励磁线圈13的加热效率与通电的线圈数量有关，因此，为了调节加热功率，所述绝缘外管12的两端设置有安装环板19，两安装环板19之间设置有移动块110，所述移动块110连接有直线往复驱动机构，且移动块110上设置有导电的档位接触划片111，所述档位接触划片111与励磁线圈13接触且连接有第一电源线112，所述励磁线圈13的一端连接有第二电源线113。档位接触划片111与励磁线圈13接触时是与励磁线圈13导电连接，当接通电源后，通过直线往复驱动机构调节档位接触划片111的轴向位置，即可调整通电的线圈数量，实现加热功率的调节。第一电源线112和第二电源线113可与供电机构相连，采用家用220v交流电作为电源，可通过现有的各种开关进行通断电。
移动块110优选采用绝缘材质，如塑料块等，或者表面涂覆绝缘漆。而档位接触划片111采用导电材质，如铜等。
直线往复驱动机构可以是一根滑动杆，滑动杆与安装环板19滑动配合，且滑动杆的一端与移动块110固定连接，推动滑动杆直线移动即可带动移动块110直线运动，实现通电线圈数量的调节。作为更加优选的实施方式：所述直线往复驱动机构包括传动丝杆114和旋钮115，所述传动丝杆114可转动地安装于安装环板19，且传动丝杆114的一端与旋钮115相连，传动丝杆114贯穿移动块110并与移动块110螺纹配合。该结构类似于现有的滑动变阻器的电阻调节结构，通过旋转旋钮115带动传动丝杆114转动，传动丝杆114在螺纹的作用下即可带动移动块110直线移动。
励磁线圈13可直接通过插座等与电源相连，为了根据水流量自动调节加热功率，得到温度恒定的热水，本发明还包括外接电源线117和控制电路板4，所述加热管1的进口端设置有微型水力交流发电机41，所述微型水力交流发电机41、外接电源线117和励磁线圈13均与控制电路板4相连。
外接电源线117与外部电源相连，本发明采用220V的家用交流电作为电源，外接电源线117可通过插头与家用的插座相连，实现供电。控制电路板4和微型水力交流发电机41可以设置在保护套18的内壁，微型水力交流发电机41可以利用水力发电，产生的电流通向控制电路板4，通入加热管1的水流量越大，微型水力交流发电机41产生的电流越大，因此控制电路板4可通过微型水力交流发电机41产生的电流判断通入加热管1的水流量大小，然后根据水流量的大小控制通入励磁线圈13的电流大小，从而实现恒温加热。
上述自动控制机构与手动调节档位接触划片111位置的机构相配合，可以在一定的温度范围内实现恒温加热。
如图6所示，所述控制电路板4上设置有第一整流器42、放大电路43、逆变器44以及第二整流器45，所述外接电源线117与第一整流器42相连，所述微型水力交流发电机41与第二整流器45相连，所述第二整流器45与逆变器44相连，所述逆变器44和第一整流器42均与放大电路43相连，所述放大电路43与励磁线圈13相连。
第一整流器42、放大电路43、逆变器44以及第二整流器45的具体电路图如图2所示，R1至R8为电阻，L1至L7为电感，C1至C11为电容，D1至D14为二极管，放大电路43采用共射极放大电路，利用三极管的电流放大效果实现电流放大。其工作过程为：220V的家用交流电经过第一整流器42转换为直流电，该直流电提供放大电路43的偏置电压，且该直流电经过放大电路43将电流放大且转换为交流电后通入加热件。微型水力交流发电机41产生的小电流通过第二整流器45转换为直流电，然后由逆变器转换为频率更高的交流电，起到提升频率的作用，再通过放大电路实现电流放大后通入励磁线圈13。
实现恒温加热的原理为：当水流量增加时，微型水力交流发电机41产生的电流增加，那么经过整流、逆变、放大后的电流增大，最后通入加热件的电流增大，从而增加加热件的加热功率；当水流量减小时，微型水力交流发电机41产生的电流减小，那么经过整流、逆变、放大后的电流减小，最后通入加热件的电流降低，从而降低加热件的加热功率，因此可根据水流量的大小自动地调节加热功率，实现恒温加热。
微型水力交流发电机41可采用现有技术，如申请号为200920001056.3的发明专利等，优选的，所述微型水力交流发电机41通过第四传动轴411连接有螺旋桨422，所述螺旋桨422的旋转中心与加热管1的中心线重合。冷水进入加热管1时冲击螺旋桨422，螺旋桨422转动，转动运动通过第四传动轴411传递至微型水力交流发电机41，微型水力交流发电机41即可将机械能转换为电能。第四传动轴411为3根，相互之间可通过锥齿轮传动。
综上，本发明的即开即热水龙头可实现恒温加热、加热功率调节、保温等功能，加热效率高，有效降低能耗，实现即开即热。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.即开即热水龙头，其特征在于：包括加热管(1)、水龙头(2)和分隔阀(3)，所述水龙头(2)包括放水阀(21)和放水管(22)，所述放水阀(21)包括开关旋钮、第一传动轴(23)以及第一阀芯，所述第一传动轴(23)的上端与开关旋钮固定连接，下端与第一阀芯相连；所述分隔阀(3)包括阀体(33)、第二传动轴(31)和第二阀芯(32)，所述第二传动轴(31)可转动地安装于阀体(33)，第二传动轴(31)与第二阀芯(32)相连；所述加热管(1)的一端与水龙头(2)相连，另一端与阀体(33)相连，所述第二传动轴(31)通过传动机构与第一传动轴(23)相连，第一传动轴(23)的转动能够通过传动机构带动第二传动轴(31)同步转动；
所述第一传动轴(23)上设置有主动锥齿轮(24)，第二传动轴(31)上设置有从动锥齿轮(34)，所述主动锥齿轮(24)和从动锥齿轮(34)各连接有一传动锥齿轮(25)，两传动锥齿轮(25)通过第三传动轴(26)相连；
所述加热管(1)的两端的外壁设置有安装环板(19)，所述第三传动轴(26)可转动地安装于安装环板(19)；
所述阀体(33)连接有螺纹连接头(35)。
2.如权利要求1所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述加热管(1)和分隔阀(3)外套有保护套(18)。
3.如权利要求1所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述加热管(1)包括金属芯(11)，所述金属芯(11)外套有绝缘外管(12)，所述绝缘外管(12)外壁缠绕设置有励磁线圈(13)，所述金属芯(11)的内部设置有水流通道(14)。
4.如权利要求3所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述水流通道(14)包括中心通道(141)和多个围绕中心通道(141)的侧通道(142)，所述侧通道(142)呈螺旋形。
5.如权利要求3所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述绝缘外管(12)与金属芯(11)之间设置有保温层(17)。
6.如权利要求5所述的即开即热水龙头，其特征在于：金属芯(11)的两端设置有密封端板(16)，所述密封端板(16)具有中心通孔，所述水流通道(14)的端口位于中心通孔内，所述绝缘外管(12)的两端与密封端板(16)固定连接，所述保温层(17)为真空层。
7.如权利要求3所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述绝缘外管(12)的两端设置有安装环板(19)，两安装环板(19)之间设置有移动块(110)，所述移动块(110)连接有直线往复驱动机构，且移动块(110)上设置有导电的档位接触划片(111)，所述档位接触划片(111)与励磁线圈(13)接触且连接有第一电源线(112)，所述励磁线圈(13)的一端连接有第二电源线(113)。
8.如权利要求7所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述直线往复驱动机构包括传动丝杆(114)和旋钮(115)，所述传动丝杆(114)可转动地安装于安装环板(19)，且传动丝杆(114)的一端与旋钮(115)相连，传动丝杆(114)贯穿移动块(110)并与移动块(110)螺纹配合。
9.如权利要求3至8任意一项权利要求所述的即开即热水龙头，其特征在于：还包括外接电源线(117)和控制电路板(4)，所述加热管(1)的进口端设置有微型水力交流发电机(41)，所述微型水力交流发电机(41)、外接电源线(117)和励磁线圈(13)均与控制电路板(4)相连。
10.如权利要求9所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述控制电路板(4)上设置有第一整流器(42)、放大电路(43)、逆变器(44)以及第二整流器(45)，所述外接电源线(117)与第一整流器(42)相连，所述微型水力交流发电机(41)与第二整流器(45)相连，所述第二整流器(45)与逆变器(44)相连，所述逆变器(44)和第一整流器(42)均与放大电路(43)相连，所述放大电路(43)与励磁线圈(13)相连。
11.如权利要求9所述的即开即热水龙头，其特征在于：所述微型水力交流发电机(41)通过第四传动轴(411)连接有螺旋桨(422)，所述螺旋桨(422)的旋转中心与加热管(1)的中心线重合。
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