CN114962675A - 一种防冻水龙头的阀体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防冻水龙头的阀体结构，涉及防冻水龙头领域，其技术方案要点是一种防冻水龙头的阀体结构，包括沿竖直方向位移的阀杆，阀体沿水平方向设置有与进水管连通的进水口，阀体沿水平方向还设置有用于管体内水流出的出水口106；阀体内还设置有受力能绕自身旋转对管体内水产生涡流并通过离心力使水从出水口106排出阀体的排水机构；阀杆下端设置有配合阀杆位移分别控制进水口与出水口106开闭的控制组件；管体内还设置有利用管体内水位上升的浮力作为动力源为排水机构旋转积蓄能量并在出水口106打开后释放能量使排水机构旋转的动力装置，技术效果是有提高管体内排水速度并使其产生涡流不易于出现水珠挂壁的优点。

Description

一种防冻水龙头的阀体结构

技术领域

本发明涉及防冻水龙头领域，特别涉及一种防冻水龙头的阀体结构。

背景技术

防冻水龙头是一种用于室外环境较为寒冷的水龙头，主要包括龙头体100、管体101、预埋在底土层受温度影响的进水管102以及设置在管体101下端控制进出水的阀体103。

该类防冻水龙头使用时，通过龙头体上的手柄控制阀体打开就能使水龙头出水，但是在闭合时，管体101内还会存留一部分的水，为了不影响防冻水龙头的正常使用，需要将该部分水处理掉。

现有的处理方法是通过在阀体上侧设置出水口106，在阀体闭合时将管体内的水通过出水口106排离管体，排放到底土层内。

但是管体的排水速度与底土层水的渗透率有关，在渗透性较差，以及管体外环境温度较低的情况下，管体排水速度缓慢导致管体内的水易于出现凝固结冰的现象，从而减少管体内的流通面积甚至堵塞管体，影响防冻水龙头的正常使用，而且排水速度较为缓慢时，还容易出现水珠悬挂在管体内壁的现象，导致水珠结冰凝固在管体侧壁，多次使用水龙头后，会导致管体内凝固的水珠越来越多，进而堵塞管体，影响防冻水龙头的正常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种防冻水龙头的阀体结构，其具有提高管体内排水速度并使其产生涡流不易于出现水珠挂壁的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种防冻水龙头的阀体结构，包括沿竖直方向位移的阀杆，阀体沿水平方向设置有与进水管连通的进水口，阀体沿水平方向还设置有用于管体内水流出的出水口；阀体内还设置有受力能绕自身旋转对管体内水产生涡流并通过离心力使水从出水口排出阀体的排水机构；阀杆下端设置有配合阀杆位移分别控制进水口与出水口开闭的控制组件；管体内还设置有利用管体内水位上升的浮力作为动力源为排水机构旋转积蓄能量并在出水口打开后释放能量使排水机构旋转的动力装置。

通过采用上述技术方案，在出水口打开后，利用排水机构旋转搅拌管体内残留的水，并使水流形成旋涡，进入排水机构的水在离心力的作用下，由出水口排出。利用离心力的作用，使管体内的水能够加速排出，提高管体的排水速度，同时还能够使管体内的水产生旋涡，减小排水时水珠遗留在管体内壁的现象，进而避免出现管体内的水凝固结冰，从而影响防冻水龙头的正常使用。同时该技术方案，能够利用水自身的浮力作为动力源，驱动排水机构的工作，节省了成本，提高了经济效益。

进一步设置：排水机构包括沿竖直方向转动连接在阀体内受力能绕自身旋转的涡轮、控制涡轮转动方向并使其在进水口打开时保持单向旋转的棘轮机构、与阀杆位移联动能使棘轮机构解除限制的解锁组件以及在出水口打开时通过弹性形变使涡轮反向转动的蓄力件。

通过采用上述技术方案，通过涡轮的自转产生离心力作用于管体内的水，同时控制涡轮的旋转方向，在进水口打开时，涡轮发现旋转，并通过棘轮机构使涡轮单向旋转，再由蓄力件为涡轮积蓄能量，当出水口打开后，由棘轮机构解锁，涡轮在蓄力件的作用下快速反转，形成较大的离心力，从而加速管体的排水速度。

进一步设置：控制组件包括能跟随阀杆上下位移进而闭合进水口的第一挡板与闭合出水口的第二挡板；所述第一挡板与第二挡板通过横板与阀杆底端固定连接；所述第二挡板上设置有与出水口相适配的通孔；当防冻水龙头处于未用水状态时，第一挡板闭合进水口，第二挡板的通孔与出水口重合；当使用水龙头阀杆上移时，第二挡板闭合出水口，第一挡板上移打开进水口。

通过采用上述技术方案，通过控制组件能够分别控制阀体的进水口和出水口，通过第一挡板和第二挡板的配合，初始状态时，进水口关闭，出水口打开，当使用水龙头时，阀杆上移，从而使进水口打开，出水口关闭。能通过阀体同时控制进水和出水，更加方便快捷。

进一步设置：动力装置包括沿竖直方向设置在阀杆一侧受力能自转的旋转轴、套设在旋转轴外受浮力作用能沿管道上下位移的浮力块和将旋转轴动力传递到排水机构的连接组件；所述浮力块与旋转轴滑移连接，并且浮力块位移时能够带动旋转轴自转；所述浮力块上设置有仅能让水由下而上通过浮力块的单向阀。

通过采用上述技术方案，在使用防冻水龙头时，打开进水口后，水会流经管体并从龙头体流出，浮力块会在水流的带动上逐渐上浮，直至运动到管体最上端，并在上浮过程中带动旋转轴自转，再通过连接组件，将旋转轴的动能传递到涡轮，从而实现水流作为动力源，利用水的浮力为涡轮积蓄能量。

通过在浮力环上设置单向阀，能够在水龙头打开使用时不影响出水，在关闭手龙头浮力块下移时，能够利用浮力块上下两侧相隔离，能够利用大气压强，在浮力块的上下两侧形成压力差，从而加速管体内水的排出。

进一步设置：棘轮机构包括设置在涡轮下方并与涡轮同轴转动的棘轮、与棘轮配合限制其转动的棘爪和在棘轮转动后使棘爪复位持续配和棘轮的复位弹性拨片。

通过采用上述技术方案，采用棘轮机构，使涡轮只能够沿单向转动，而且能够让涡轮每旋转一定角度后，单向锁紧，使涡轮不会在蓄力件的作用下反转，能够让蓄力件更好的积蓄能量，使涡轮反转时的速度更快，持续时间更长。

进一步设置：解锁组件包括限制复位弹性拨片位移距离使其不带接触棘爪的限位杆和使限位杆与阀杆相连接配合阀杆上下位移的连接杆。

通过采用上述技术方案，利用限位杆限制复位弹性拨片的位移距离，从而使复位弹性拨片不再抵触棘爪，使得下次棘轮转动后，棘爪便不会复位，不再限制棘轮的转动，从而使涡轮解锁，并在蓄力件的作用下反转。同时能够通过阀杆来控制限位杆，能够使用水龙头在阀杆上移后，限位杆解除对复位弹性拨片的限制，水龙头停止使用阀杆下移后对复位弹性件进行限制。从而实现了通过阀杆对棘轮机构的控制。

进一步设置：连接组件包括固定设置在旋转轴下端第一齿轮和与第一齿轮啮合并套设在涡轮转轴上的第二齿轮；所述第一齿轮的齿数大于第二齿轮。。

通过采用上述技术方案，采用齿轮传动作为连接方式，能够让传动更加可靠，同时能满足正转和反转的需求。同时第一齿轮的齿数大于第二齿轮的齿数，能够起到加速的效果。能够让涡轮获得更多的动能。

进一步设置：控制组件还包括设置在阀体内的限制第一挡板周向偏移并提高第一挡板密封性的卡槽和设置在卡槽内的密封垫。

通过采用上述技术方案，通过卡槽和密封垫，增加第一挡板的密封性能，避免出现漏水的现象，对水资源造成浪费。

进一步设置：浮力块上固定设置有限制其周向转动的限位环；限位环外环与管体内壁抵触连接。

通过采用上述技术方案，由限位环来限制浮力块的周向运动，从而使浮力块只能沿输出方向位移，进而更好地带动旋转轴的旋转，使旋转轴获得更多的动能传递到涡轮。同时限位环与管道内壁抵触连接，跟随浮力块上下位移时，还能够对管道内壁进行刮擦，进一步减少了水珠遗留在管道内壁的现象。

进一步设置：蓄力件采用弹性卷簧。

通过采用上述技术方案，采用弹性卷簧，能够在狭小的空间内持续提供较大的恢复力，更好的满足涡轮反转时的转速和持续时间。

附图说明

图1是整体的结构示意图；

图2是阀体的结构示意图；

图3是排水机构的结构示意图；

图4是棘轮机构的结构示意图；

图5是动力装置的结构示意图；

图6是动力装置的部分结构示意图；

图7是浮力块的部分结构示意图；

图中，100、龙头体；101、管体；102、进水管；103、阀体；104、阀杆；105、进水口；106、出水口106；

200、排水机构；201、控制组件；202、动力装置；

300、第一挡板；301、第二挡板；302、横板；303、通孔；304、卡槽；305、密封垫；

400、涡轮；401、棘轮机构；402、解锁组件；403、蓄力件； 500、卷簧；501、棘轮；502、棘爪；503、复位弹性拨片；504、限位杆；505、连接杆；

600、旋转轴；601、浮力块；602、连接组件；603、单向阀；

700、第一耳板；701、第二耳板；702、弧形滑槽；703、滑杆；704、滑轮；705、限位环；706、第一齿轮；707、第二齿轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

第一种优选实施方式：

一种防冻水龙头的阀体结构，如图1、图2所示，包括沿竖直方向位移的阀杆104，阀体103沿水平方向设置有与进水管102连通的进水口105，阀体103沿水平方向还设置有用于管体101内水流出的出水口106。

阀杆104下端设置有配合阀杆104位移分别控制进水口105与出水口106开闭的控制组件201。

控制组件201包括能跟随阀杆104上下位移进而闭合进水口105的第一挡板300与闭合出水口106的第二挡板301。第一挡板300与第二挡板301上端通过横板302与阀杆104底端固定连接。

第一挡板300与第二挡板301上均设置有与出水口106相适配的通孔303，当防冻水龙头处于未用水状态时，第一挡板300闭合进水口105，第二挡板301的通孔303与出水口106重合。

当使用水龙头阀杆104上移时，第二挡板301闭合出水口106，第一挡板300上移打开进水口105。

能过通过阀杆104上下移动来控制阀体103的进水与出水。初始状态为，第一挡板300关闭进水口105，第二版本打开出水口106。

当阀杆104上移时，实现阀体103进水，并将出水口106关闭，进水管102的水通过进水口105进入阀体103，再流经管体101从龙头体100流出。当用水完毕，控制阀杆104下移时，第一挡板300下移关闭进水口105，第二挡板301打开出水口106。

控制组件201还包括设置在阀体103内的限制第一挡板300周向偏移并提高第一挡板300密封性的卡槽304和设置在卡槽304内的密封垫305。

为了防止进水管102管口水压过大，从而使第一挡板300偏移或者难以闭合进水口105。通过卡槽304限制第一挡板300的位置。

阀体103内还设置有与控制组件201相配合能在进水口105打开时积蓄能量，出水口106打开时释放能量提高管体101内排水速度的排水机构200。

排水机构200能在释放能量时绕自身旋转对管体101内水产生涡流并通过离心力使水从出水口106排出阀体103。

如图3所示，排水机构200包括沿竖直方向转动连接在阀体103内受力能绕自身旋转的涡轮400、控制涡轮400转动方向并使其在进水口105打开时保持单向旋转的棘轮机构401、与阀杆104位移联动能使棘轮机构401解除限制的解锁组件402以及在出水口106打开时通过弹性形变使涡轮400反向转动的蓄力件403。蓄力件403采用弹性卷簧500。

涡轮400沿水平设置并通过涡轮400转轴转动连接在阀体103中心处，且涡轮400沿竖直方向与出水口106保持同一高度。

如图4所示，棘轮机构401包括固定设置在涡轮400转轴上的棘轮501、与棘轮501配合限制其转动的棘爪502和在棘轮501转动后使棘爪502复位持续配和棘轮501的复位弹性拨片503。

棘爪502一端转动连接在阀体103上与棘轮501分离，另一端与棘轮501相配合，并通过复位弹性件使棘爪502能够在棘轮501转动后复位再次配合棘轮501。同时能够通过解锁组件402控制棘爪502的复位情况。

解锁组件402包括限制复位弹性拨片503位移距离使其不带接触棘爪502的限位杆504和使限位杆504与阀杆104相连接配合阀杆104上下位移的连接杆505。

利用限位杆504限制复位弹性拨片503的位移距离，从而使复位弹性拨片503不再抵触棘爪502，使得下次棘轮501转动后，棘爪502便不会复位，不再限制棘轮501的转动，从而使涡轮400解锁，并在蓄力件403的作用下反转。同时能够通过阀杆104来控制限位杆504，能够使用水龙头在阀杆104上移后，限位杆504解除对复位弹性拨片503的限制，水龙头停止使用阀杆104下移后对复位弹性件进行限制。

管体101内还设置有利用管体101内水位上升的浮力作为动力源为排水机构200旋转积蓄能量并在出水口106打开后释放能量使排水机构200旋转的动力装置202。

如图5、图6所示，动力装置202包括沿竖直方向设置在阀杆104一侧受力能自转的旋转轴600、套设在旋转轴600外受浮力作用能沿管道上下位移的浮力块601和将旋转轴600动力传递到排水机构200的连接组件602。

浮力块601与旋转轴600滑移连接，并且浮力块601位移时能够带动旋转轴600自转，浮力块601上设置有仅能让水由下而上通过浮力块601的单向阀603。

当使用水龙头时，水从进水口105进入，使浮力块601受水的浮力影响上浮，上浮到顶端后，水从单向阀603流出管体。当关闭水龙头后，通过单向阀603使浮力块601上下两侧相互独立，在大气压强的作用下，使浮力块601上下两侧形成压力差，进而使浮力块601在压力作用下快速下移。同时当浮力块601进入阀体103后，浮力块601上侧的水流进阀体103，并从出水口106排出。

旋转轴600上端与管体101通过第一耳板700转动连接，下端通过第二耳板701与阀体103转动连接。旋转轴600侧面还设置有与浮力块601滑移连接的弧形滑槽702。浮力块601初始位移放置在第二耳板701上方。

如图7所示，浮力块601为中空材质，且浮力块601上设置有与弧形滑槽702配合的滑杆703，滑杆703上转动连接有滑轮704，实现滑杆703与弧形滑槽702之间的滚动连接，更加便于旋转轴600的自转。当浮力块601沿竖直方向位移时，能够通过滑杆703与弧形滑槽702的配合，使旋转轴600发生旋转。

浮力块601上固定设置有限制其周向转动的限位环705。限位环705外环与管体101内壁抵触连接。浮力块601在上下位移时能够带动限位环705对管体101内壁进行刮擦。

连接组件602包括固定设置在旋转轴600下端第一齿轮706和与第一齿轮706啮合并套设在涡轮400转轴上的第二齿轮707；第一齿轮706的齿数大于第二齿轮707。

通过齿轮传动将旋转轴600动力传递到涡轮400转轴上，并通过大齿轮带动小齿轮增大传动比，使涡轮400获得更多的动能。

使用时，由阀杆104通过控制组件201打开出水口106，使阀体103内进水，并随着水位的不断上升，带动浮力块601逐渐上移，从而使旋转轴600旋转，并通过连接组件602带动涡轮400旋转，涡轮400旋转时，通过卷簧500积蓄能量，并有棘轮机构401现在涡轮400反转。

当浮力块601运动到最顶端时，旋转轴600停止转动，涡轮400保持固定。当水龙头用水完毕，通过阀杆104关闭进水口105，打开出水口106时。通过解锁组件402使棘轮机构401解锁，涡轮400在卷簧500的作用下反方向快速转动，形成离心力将水从出水口106排出，同时还能生产旋涡，同时涡轮400带动旋转轴600反向转动，是浮力块601也能快速下移，进而复位。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种防冻水龙头的阀体结构，包括沿竖直方向位移的阀杆（104），其特征在于：所述阀体(103)沿水平方向设置有与进水管(102)连通的进水口(105)，所述阀体(103)沿水平方向还设置有用于管体(101)内水流出的出水口（106）；

所述阀体(103)内还设置有受力能绕自身旋转对管体(101)内水产生涡流并通过离心力使水从出水口（106）排出阀体(103)的排水机构(200)；

所述阀杆(104)下端设置有配合阀杆(104)位移分别控制进水口(105)与出水口（106）开闭的控制组件(201)；

所述管体(101)内还设置有利用管体(101)内水位上升产生的浮力作为动力源为排水机构(200)旋转积蓄能量并在出水口（106）打开后释放能量使排水机构(200)旋转的动力装置(202)。

2.根据权利要求1所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述排水机构(200)包括沿竖直方向转动连接在阀体(103)内受力能绕自身旋转的涡轮(400)、控制涡轮(400)转动方向并使其在进水口(105)打开时保持单向旋转的棘轮机构(401)、与阀杆(104)位移联动能使棘轮机构(401)解除限制的解锁组件(402)以及在出水口（106）打开时通过弹性形变使涡轮(400)反向转动的蓄力件(403)。

3.根据权利要求2所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述控制组件(201)包括能跟随阀杆(104)上下位移进而闭合进水口(105)的第一挡板(300)与闭合出水口（106）的第二挡板(301)；所述第一挡板(300)与第二挡板(301)通过横板(302)与阀杆(104)底端固定连接；所述第二挡板(301)上设置有与出水口（106）相适配的通孔(303)；当防冻水龙头处于未用水状态时，第一挡板(300)闭合进水口(105)，第二挡板(301)的通孔(303)与出水口（106）重合；当使用水龙头阀杆(104)上移时，第二挡板(301)闭合出水口（106），第一挡板(300)上移打开进水口(105)。

4.根据权利要求3所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述动力装置(202)包括沿竖直方向设置在阀杆(104)一侧受力能自转的旋转轴(600)、套设在旋转轴(600)外受浮力作用能沿管道上下位移的浮力块(601)和将旋转轴(600)动力传递到排水机构(200)的连接组件(602)；所述浮力块(601)与旋转轴(600)滑移连接，并且浮力块(601)位移时能够带动旋转轴(600)自转；

所述浮力块（601）上设置有仅能让水由下而上通过浮力块（601）的单向阀（603）。

5.根据权利要求4所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述棘轮机构(401)包括设置在涡轮(400)下方并与涡轮(400)同轴转动的棘轮(501)、与棘轮(501)配合限制其转动的棘爪(502)和在棘轮(501)转动后使棘爪(502)复位持续配和棘轮(501)的复位弹性拨片(503)。

6.根据权利要求5所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述解锁组件(402)包括限制复位弹性拨片(503)位移距离使其不带接触棘爪(502)的限位杆(504)和使限位杆(504)与阀杆(104)相连接配合阀杆(104)上下位移的连接杆(505)。

7.根据权利要求6所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述连接组件(602)包括固定设置在旋转轴(600)下端第一齿轮(706)和与第一齿轮(706)啮合并套设在涡轮(400)上的第二齿轮(707)；所述第一齿轮(706)的齿数大于第二齿轮(707)。

8.根据权利要求7所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述控制组件(201)还包括设置在阀体(103)内的限制第一挡板(300)周向偏移并提高第一挡板(300)密封性的卡槽(304)和设置在卡槽(304)内的密封垫(305)。

9.根据权利要求8所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述浮力块(601)上固定设置有限制其周向转动的限位环(705)；所述限位环(705)外环与管体(101)内壁抵触连接。

10.根据权利要求8所述的防冻水龙头的阀体结构，其特征在于：所述蓄力件(403)采用弹性卷簧(500)。

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