CN114233897A - 一种集成式调温恒温阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电热水器装置，尤其涉及一种集成式调温恒温阀，包括阀体以及设置于阀体内的阀芯，所述阀体上至少集成有分别用于连接外部水源的进水主管、连接内胆出水管、连接进水主管和内胆进水管两者以及用于自身排水的分路管。本发明将现有电热水器的进水、排水的管路直接集成至恒温阀阀体上，整体结构小巧轻便，且与外界、内部水路连接后无需二次固定，大幅度降低了安装和拆卸难度，解决了现有技术中连接点多造成的易漏水问题。
Description
技术领域
本发明涉及电热水器装置，尤其涉及一种集成式调温恒温阀。
背景技术
随着人们生活水平不断提高，用户对热水器出水温度的要求越来越高，对洗浴体验要求也越来越高。因此带自动调温恒温阀的热水器越来越多，但目前市面上现有的自动调温恒温阀有两个缺点：1、恒温阀体和水管管路通过活接接头连接或者焊接，连接点多，易漏水。同时整个恒温阀因比较重需单独做支架对恒温阀进行固定，安装装配较困难；2、现有恒温阀基本都是通过单片机控制电机来慢慢调节冷热水比例，来达到出水温度恒定，对单片机程序和电机要求都很高，并且用户要想用到恒温温度的水需要等很长时间。此种恒温阀随着冷热水水温的不同，电机需要时时刻刻转动进行调节，造成电机使用寿命缩短，从而整个恒温阀使用寿命大大缩短，同时供水水温波动较大，影响用户洗浴体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成式调温恒温阀，本发明将现有电热水器的进水、排水的管路直接集成至恒温阀阀体上，整体结构小巧轻便，且与外界、内部水路连接后无需二次固定，大幅度降低了安装和拆卸难度，解决了现有技术中连接点多造成的易漏水问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种集成式调温恒温阀，包括阀体以及设置于阀体内的阀芯，所述阀体上至少集成有分别用于连接外部水源的进水主管、连接内胆出水管、连接进水主管和内胆进水管两者以及用于自身排水的分路管；
所述阀体轴向一端为自身的排水口，所述阀芯采用热敏材料制成并于轴向存在自由度；
所述阀体上开设有用于连通内胆出水管的热水进口、用于连通外部水源的冷水进口，所述热水进口和冷水进口均与阀体的排水口连通；
所述阀芯还包括同轴设置且用于对热水进口和冷水进口进行封堵的堵头机构，所述热水进口处于被堵头全封闭条件下，冷水进口处于全开状态；热水进口处于全开条件下，冷水进口处于被堵头机构全封闭状态。
优选的，所述阀体上还集成有用于即热式加热体进水以及用于即热式加热体排水的分路管。
各体分路管可以直接连接热水器自身的进、出水嘴，同时与外界水源可直接连接，取代了现有技术中多个管之间的焊接或/和缠绕生胶带后螺接操作，多个管路自成一体，消除了多管连接处容易漏水的问题。
优选的，热水进口和冷水进口呈于阀体轴线方向交错相对设置。
阀芯可以利用自身热敏特性从而发生膨胀和收缩动作，同时利用阀体的自身机构可以对阀芯的周向膨胀和收缩动作限制，使得阀芯只保留轴向动作，从而实现阀芯带动堵头机构轴向移动。加之热水进口和冷水进口的相对交错设置，如此堵头机构可以同时对热水进口和冷水进口进行启闭相反的操作，进而实现对热水和冷水进水量的自调节。
优选的，所述堵头机构呈胶塞结构，胶塞结构上设有密封垫圈，密封垫圈与阀体热水进口和冷水进口之间的轴向段内壁接触并实现两水进口的隔离。
优选的，所述阀芯上对应热水进口和冷水进口处分别设有相互隔离且与阀体自身排水口连通的水通道。两个水通道分别通入热水和冷水，经过阀芯的流量调节后在阀体自身的排水口处混合，从而实现输出的水温恒定。
优选的，胶塞结构上还设有连通所述水进口的通孔，所述通孔为水通道的部分路径。
优选的，所述胶塞结构轴向两端膨胀，胶塞结构两膨胀段配合其与阀体对应处的内壁以及密封垫圈形成两处间隙，其中靠近阀体自身排水口的间隙为一水通道，远离阀体自身排水口的间隙配合通孔组成另一水通道。
更为具体的，所述阀体对应堵头机构的两膨胀段端部应当设置配合形成间隙的凸台结构，或者阀体内应当设置工作状态下位置固定的、且能配合堵头机构的膨胀段端部形成所述间隙的构件。
热水进口、冷水进口的位置设置关系到两水通道分别通入何种水。而热水进口和冷水进口的位置设置，基于阀芯的工作动作以及位置设置。
优选的，所述阀芯轴向一端固定、另一端与轴向伸缩机构连接。
作为更加优选的方案，限定了阀芯的热敏动作方向，即阀芯朝向伸缩机构的一端动作，当再次确定阀芯的固定端位置时，即可根据阀芯的热敏类型确定热水进口和冷水进口位置：
1）阀芯固定端朝向阀体自身排水口，且阀芯是受热膨胀式材料，
则靠近阀体自身排水口的进口为冷水进口，另一进口为热水进口，如此当热水温度较高时，阀体带动堵头机构在两进口之间作为远离阀体自身排水口的移动动作，进而扩大冷水进口、减小热水进口；
2）阀芯固定端背向阀体自身排水口，且阀芯是受热膨胀式材料，
则靠近阀体自身排水口的进口为热水进口，另一进口为冷水进口，如此当热水温度较高时，阀体带动堵头机构在两进口之间作为朝向阀体自身排水口的移动动作，进而扩大冷水进口、减小热水进口；
3）阀芯固定端朝向阀体自身排水口，且阀芯是受热收缩式材料，
则靠近阀体自身排水口的进口为热水进口，另一进口为冷水进口，如此当热水温度较高时，阀体带动堵头机构在两进口之间作为朝向阀体自身排水口的移动动作，进而扩大冷水进口、减小热水进口；
4）阀芯固定端背向阀体自身排水口，且阀芯是受热收缩式材料，
则靠近阀体自身排水口的进口为冷水进口，另一进口为热水进口，如此当热水温度较高时，阀体带动堵头机构在两进口之间作为远离阀体自身排水口的移动动作，进而扩大冷水进口、减小热水进口；
优选的，所述竖直向伸缩机构相对阀体轴向移动的调节杆，调节杆一端暴露至阀体外并与驱动结构传动连接，调节杆另一端连接阀芯。
优选的，所述阀芯与调节杆之间设有始终处于形变状态的复位弹簧。
复位弹簧的作用主要包括以下两点：
1）在非进水状态，当调节杆位置固定后，始终处于形变状态的复位弹簧持续对阀芯进行施力，并确保阀芯尽可能地保持开启热水进口的状态。因为初始进水时，阀芯无形变或形变度很小，如果其初始状态就使得胶塞结构封堵热水进口，后期很难再进行大幅度开启热水进口的调节动作。
具体的，当阀芯采用受热膨胀式材料，则复位弹簧始终处于被压缩状态，使得阀芯自身被压缩进而使得胶塞结构尽可能开启热水进口，如此当进入热水温度较高时，阀芯膨胀并可以使得胶塞结构封闭热水进口、开启冷水进口。
当阀芯采用受热收缩式材料，则复位弹簧始终处于被拉伸状态，使得阀芯自身被延展进而使得胶塞结构尽可能开启热水进口；
如此当进入热水温度较高时，阀芯收缩并可以使得胶塞结构封闭热水进口、开启冷水进口。
2）进水后停止进水，复位弹簧可以使得恢复形变的阀芯和胶塞结构复位。
3）初次进水前的调节：
非进水状态下，复位弹簧的形变量确定了阀芯相对阀体的位置状态，如果复位弹簧形变大、施力大，则阀芯会产生一定的轴向形变，而且带动胶塞结构发生一定的轴向位移，进而改变初始状态下的热水、冷水进口的遮蔽量，并在通水后而影响最终热水、冷水进口的遮蔽量。该结构设计主要考虑到四季温差较大的地区用户以及用户自身的生活习性。例如夏季高温，用户对水温要求较低或用户自身喜欢低温水沐浴，则通过相对阀体转动调节杆而改变复位弹簧形变量，进而降低热水进口的起始开启程度并提高冷水进口的起始开启程度。本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）本发明将现有电热水器的进水、排水的管路直接集成至恒温阀阀体上，各体分路管可以直接连接热水器自身的进、出水嘴，同时与外界水源可直接连接，取代了现有技术中多个管之间的焊接或/和缠绕生胶带后螺接操作，多个管路自成一体，消除了多管连接处容易漏水的问题；同时自身结构小巧轻便，大幅度降低了安装和拆卸难度；
2）本发明采用热敏性阀芯，利用其热敏特性从而发生膨胀和收缩动作，加之热水进口和冷水进口的相对交错设置，如此带动堵头机构可以同时对热水进口和冷水进口进行启闭相反的操作，进而实现对热水和冷水进水量的自调节；
3）本发明还贴合外界温度和用户自身喜好，通过相对阀体转动调节杆而改变复位弹簧压缩量，进而改变热水进口和冷水进口的初始开启程度并影响最终的开启程度，进而实现对冷、热水最大输入量的调整并最终体现在影响输出水温温度的上、下阈值。
附图说明
图1为具体实施方式所述集成式调温恒温阀的结构示意图；
图2为具体实施方式所述恒温阀于双胆热水器中的应用结构示意图；
图3为具体实施方式中所述恒温阀处于冷水进口全闭合状态下的阀体内部结构示意图；
图4为具体实施方式中阀芯的材料热敏形变曲线图；
注：图中的非标号箭头表示水流方向。
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。
如图1-4所示，一种集成式调温恒温阀，包括阀体1以及设置于阀体内的阀芯，所述阀体1上集成有分别用于连接外部水源的进水主管的第一分路管11、连接内胆出水水嘴的第二分路管12、连接进水主管和内胆4进水管两者的第三分路管13、连接即热式加热体3进水水嘴的第四分路管14、连接热式加热体排水水嘴的第五分路管15以及用于自身排水的第六分路管16；
如图3所示，所述阀体1轴向底端为自身的排水口，所述阀芯2采用受热膨胀材料（石蜡和铜粉按1:1-1:10质量配比制得）制成，所述阀芯2朝向阀体自身排水口17的轴向一端固定、另一端与通过时刻处于被压缩状态下的复位弹簧24与阀体1内的调节座23连接，调节座23顶部与调节杆25底部连接，调节杆25顶部穿过阀体1并与外界的调节从动轮51螺纹连接，调节从动轮51与外界的步进电机5的输出轴齿轮传动连接。阀体1内还设有对调节座23限位的限位座27。
所述阀体1上开设有用于连通内胆出水水嘴的热水进口19、用于连通外部水源的冷水进口10，所述热水进口19和冷水进口10均与阀体自身的排水口17连通；热水进口19和冷水进口10呈于阀体轴线方向交错相对设置，且冷水进口10靠近阀体自身的排水口17设置、热水出口19远离阀体自身的排水口17设置；
所述阀芯外壁还与胶塞结构21轴心开设的螺纹孔螺纹配合，胶塞结构21上还设有连通所述热水进口和冷水进口的通孔26，胶塞结构轴向两端膨胀，胶塞结构上设有密封垫圈22，密封垫圈22与阀体热水进口19和冷水进口10之间的轴向段内壁接触并实现热水进口19和冷水进口10的隔离。
如图3所示，热水进口19、胶塞结构21顶部膨胀段、阀体1内壁、限位座27、通孔26组成了热水通道；冷水进口10、胶塞结构21底部膨胀段、阀体1内壁（凸台18）组成了冷水通道。
如图3所示，当胶塞结构顶部膨胀段与限位座27顶触时，热水通道完全被封闭（即上述热水进口被完全封闭）；当胶塞结构底部膨胀段与阀体内壁（凸台18）顶触时，冷水通道完全被封闭（即上述冷水进口被完全封闭）。
本发明工作过程如下：
首先，根据季节温度和用户自身喜好进行基础调节：
通过调节步进电机，使得步进电机带动调节从动轮转动，进而使得调节杆带动调节座相对调节从动齿轮轴向移动，进而改变复位弹簧压缩形变量。由于复位弹簧持续对阀芯进行施力，所以复位弹簧的形变量确定了阀芯相对阀体的位置状态，如果复位弹簧形变大、施力大，则阀芯则朝向阀体自身的排水口压缩性移动，则阀芯带动胶塞结构下移，使得热水通道初始开启程度变大，而冷水通道初始开启程度变小，进而使得后期阀芯自身怎么形变，都会造成热水多进、冷水少进（适用于冬季或者用户喜欢高温水洗浴）；反之则热水少进，冷水多进（适用于夏季或者用户喜欢低温水洗浴）。
其次，阀芯自身感温调节：
如此当热水进入阀体的温度较高（热水温度受到内胆加热影响，因为内胆内存水量的多少，直接影响其输出热水温度），使得阀芯感受较高温度，阀芯轴向作远离阀体自身排水口的膨胀移动动作，并带动胶塞结构在两进口之间同向移动，使得热水通道开启程度缩小，而冷水通道开启程度变大，即热水进量变少、冷水进量变多，使得两者混合后的输出水温恒定。
当热水进入阀体的温度较低（热水温度受到内胆加热影响，因为内胆内存水量的多少，直接影响其输出热水温度），使得阀芯感受较低温度，阀芯轴向作朝向阀体自身排水口的收缩复位位移动作，并带动堵头机构在两进口之间同向移动，使得热水通道开启程度变大，而冷水通道开启程度变小，即热水进量变多、冷水进量变少，使得两者混合后的输出水温恒定。
Claims (10)
1.一种集成式调温恒温阀，包括阀体以及设置于阀体内的阀芯，其特征在于，所述阀体上至少集成有分别用于连接外部水源的进水主管、连接内胆出水管、连接进水主管和内胆进水管两者以及用于自身排水的分路管；
所述阀体轴向一端为自身的排水口，所述阀芯采用热敏材料制成并于轴向存在自由度；
所述阀体上开设有用于连通内胆出水管的热水进口、用于连通外部水源的冷水进口，所述热水进口和冷水进口均与阀体的排水口连通；
所述阀芯还包括同轴设置且用于对热水进口和冷水进口进行封堵的堵头机构，所述热水进口处于被堵头全封闭条件下，冷水进口处于全开状态；热水进口处于全开条件下，冷水进口处于被堵头机构全封闭状态。
2.如权利要求1所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，所述阀体上还集成有用于即热式加热体进水以及用于即热式加热体排水的分路管。
3.如权利要求1所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，热水进口和冷水进口呈于阀体轴线方向交错相对设置。
4.如权利要求1所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，所述堵头机构呈胶塞结构，胶塞结构上设有密封垫圈，密封垫圈与阀体热水进口和冷水进口之间的轴向段内壁接触并实现两水进口的隔离。
5.如权利要求4所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，所述阀芯上对应热水进口和冷水进口处分别设有相互隔离且与阀体自身排水口连通的水通道。
6.如权利要求5所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，胶塞结构上还设有连通所述水进口的通孔，所述通孔为水通道的部分路径。
7.如权利要求6所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，所述胶塞结构轴向两端膨胀，胶塞结构两膨胀段配合其与阀体对应处的内壁以及密封垫圈形成两处间隙，其中靠近阀体自身排水口的间隙为一水通道，远离阀体自身排水口的间隙配合通孔组成另一水通道。
8.如权利要求1所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，所述阀芯轴向一端固定、另一端与轴向伸缩机构连接。
9.如权利要求8所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，所述竖直向伸缩机构相对阀体轴向移动的调节杆，调节杆一端暴露至阀体外并与驱动结构传动连接，调节杆另一端连接阀芯。
10.如权利要求9所述的集成式调温恒温阀，其特征在于，所述阀芯与调节杆之间设有始终处于形变状态的复位弹簧。
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