CN117231776A - 电子可控阀和混合阀 - Google Patents

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CN117231776A CN202311434060.XA CN202311434060A CN117231776A CN 117231776 A CN117231776 A CN 117231776A CN 202311434060 A CN202311434060 A CN 202311434060A CN 117231776 A CN117231776 A CN 117231776A
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P·J·杰罗姆森
B·J·霍顿
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Lonova Co ltd
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Abstract

现有的家用电子可控混合阀的两个问题在于其尺寸以及难以接近和维修。其尺寸意味着它们常常被隐藏在墙体衬里的后面，并且由于其被插入到房屋的管路中的布置方式，难以接近和移除以便维修或更换。本发明提出的解决方案是一种紧凑且可更换的混合阀芯，其可与永久地插入到房屋的管路中的固定配件配合。紧凑的尺寸允许阀芯被定位在通常安装在现有的手动操作的混合阀上的这类可拆卸面板的后面。简化的阀致动器以及紧凑的混合和温度感测构造有助于紧凑的尺寸。阀芯可被简单地接近、拧松和移除，而不需要大量的管道布置重复工作。

Description

电子可控阀和混合阀
本申请是龙诺瓦有限公司的发明专利申请(申请日为2018年8月8日、申请号为201880051135.7，发明名称为“电子可控阀和混合阀”)的分案申请。
技术领域
本发明涉及电子可控混合阀，特别地但不排他地涉及适用于卫生目的的电子可控混合阀。
背景技术
多年来，各种阀制造商和其他创新者一直在开发一种或另一种电子可控阀来用作卫生混合阀。这些阀用于向例如淋浴喷头或冲洗水龙头提供均匀温度的热水。
阀通常被容纳在壳体内，该壳体内容纳有电子控制系统、致动器和温度传感元件等。壳体还具有独立的热水入口和冷水入口以及混合水出口。
混合阀套件(mixing valve package)通常由遥控面板控制，并向喷头或水龙头提供恒温控制的水。
这些装置有时会相当大，因此通常被装配在住宅的墙体、橱柜、阁楼或天花板空间内。当前可用装置的典型尺寸在250×200×70mm范围内。这些装置通常相当昂贵，并且它们中的一些具有显著的可靠性问题。这些装置直接连接至住宅的管道，这些连接通常需要水密螺纹连接的组件。
装置的受限位置，以及为了便于移除而需要断开多个水密管道连接件(例如螺纹和密封接头)通常导致装置更换困难且费用高。替代地，如果将它们置于容易接近的区域中，例如置于橱柜或阁楼中，则它们可能与淋浴器相距一定距离，导致在设置期望的温度与在淋浴喷头处接收到该温度的水之间存在更大的滞后。
可靠性问题、更换成本、接近装置的难度以及拆卸和更换装置的难度导致消费者接受或购买这些产品的需求低。
需要一种电子可控混合阀结构，其更小且可更容易安装，并且如果出现问题的话更易于维修或更换。更小的尺寸将允许混合阀被放置在更理想的位置中，例如更靠近淋浴喷头，或放置在接口单元的盖板下方。如果电子可控混合阀更简单、更可靠且制造成本更低则也是有益的。
在本说明书中，除非在参考或讨论文献、法案或知识条款时明确地陈述了相反情况，否则该参考或讨论不认为该文献、法案或知识条款或其任意组合是在优先权日之前公众可得到、已知的、公知常识的一部分，或者对于试图解决本说明书涉及的任何问题的相关人来说是已知的。
发明目的
因此，本发明的目的是提供一种电子可控阀或阀芯或其部件，至少将在某种程度上克服上述问题中的一个或多个，或者至少为公众提供有益的选择。
发明内容
因此，在第一方面中，本发明广义上说可以涉及流体控制阀组件，具有：
可移动的阀构件；
至少一个固定的阀构件；以及
阀致动装置，
并且流体控制阀组件被构造为，当使用时可移动的阀构件通过阀致动装置相对于该或每个固定的阀构件以线性运动移动，从而控制通过流体控制阀组件的流体流。
优选地，可移动的阀构件和所述至少一个固定的阀构件是由基于陶瓷的材料制成的阀构件。
优选地，流体控制阀组件包括两个固定的阀构件，并且可移动的阀构件被夹在这两个固定的阀构件之间。
优选地，可移动的阀构件和所述至少一个固定的阀构件均包括通道，通过该通道的流体流由流体控制阀组件控制。
优选地，可移动的阀构件的形状是细长的，并且可移动的阀构件的线性移动与细长形状的长度对齐。
虽然阀致动装置可包括手动操作的操纵杆或可旋转的旋钮或柄部，或是动力致动器，但优选地，阀致动装置是包括电动马达的动力致动器。
优选地，阀致动装置包括电动马达和线性致动器，线性致动器联接到可移动的阀构件。
优选地，线性致动器包括导螺杆组件，并且可移动的阀构件联接到导螺杆组件。
优选地，电动马达使导螺杆组件的丝杠(threaded spindle，螺纹主轴)转动。
优选地，丝杠是电动马达的主轴的一体部分。
优选地，导螺杆组件包括从动螺母或套筒，该螺母或套筒具有与丝杠上的螺纹匹配的螺纹。
优选地，从动螺母或套筒接合或联接到可移动的阀构件。
优选地，可移动的阀构件包括狭槽或突起，所述狭槽或突起被构造为接收线性致动器的匹配接合特征，所述狭槽或突起被构造为，在流体控制阀组件处于使用中时，允许线性致动器的匹配接合特征滑动到与所述狭槽或突起接合，并且防止线性致动器的匹配特征相对于可移动的阀构件的旋转，以及防止线性致动器的匹配特征相对于可移动的阀构件在可移动的阀构件的预期移动方向上的线性移动。
优选地，狭槽或突起是具有“T”形轮廓的狭槽或突起。
优选地，流体控制阀组件包括阀构件壳体，该阀构件壳体被构造为保持可移动的阀构件与该或每个固定的阀构件密封接触。
优选地，阀构件壳体包括引导件，所述引导件被构造为引导可移动的阀构件的线性移动。
优选地，阀构件壳体包括箱构件和盖构件，这两个壳体构件都由塑料材料制成并且围绕可移动的阀构件和该或每个固定的阀构件焊接在一起。可选地，这两个壳体构件可以用机械紧固件保持在一起，并且它们可以由金属制成，例如由黄铜制成。
优选地，电动马达相对于阀构件壳体保持固定。
可选地，所述至少一个固定的阀构件为形成在阀构件壳体中的阀座的形式。
在第二方面中，本发明广义上说可以涉及用于电子可控流体混合阀的混合和感测模块，所述模块具有本体和温度感测装置，所述本体具有两个或更多个入口区域、混合室和出口区域，其中每一入口区域通过相关的传输通道连接到混合室，混合室与入口区域连通并且与出口区域连通，并且每个传输通道被构造为当流体进入混合室时在流体中引起涡旋运动，并且温度感测装置的温度感测元件被定位成使得在流体朝向出口区域移动或穿过出口区域时该感测元件能够感测流体的温度。
优选地，混合室是圆柱形混合室，并且传输通道均在与限定圆柱形混合室的外周的圆基本上相切的方向上引导流体。
优选地，传输通道在入口区域附近的横截面积大于在混合室附近的横截面积。
优选地，混合和感测模块还包括流量感测装置。
优选地，流量感测装置包括可旋转的元件，可旋转的元件通过混合室内的涡旋流体而旋转。
优选地，可旋转的元件为桨轮的形式。
优选地，温度感测元件被支撑在探头或轴上，并且可旋转的元件围绕与轴或探头同轴的轴线旋转。
优选地，流量感测装置包括靠近感测传感器(proximity sensing transducer，接近感测传感器)。
优选地，流量感测装置的可旋转的元件包括一个或多个磁性感测对象，所述磁性感测对象被构造为由靠近感测传感器感测。
优选地，进入入口区域的流体流和流出出口区域的流体流都是穿过单个平面的流体流。
优选地，混合和感测模块具有两个入口区域。
优选地，本体具有两个基本上平行的面，即，包含入口区域和出口区域的第一面以及穿过其安装有温度感测元件的第二面，混合室位于第一面和第二面之间。
优选地，本体被构造为从两个或更多个流体入口供应接收流体并且将混合流体引导到混合流体导管。
在第三方面中，本发明广义上说可以涉及混合阀组件，该混合阀组件具有两个或更多个基本如本文中所指定的流体控制阀组件。
优选地，混合阀组件还包括至少一个基本如本文所指定的混合和感测模块。
优选地，混合阀组件为具有控制系统的电子可控混合阀组件，所述控制系统被构造为从该或每个混合和感测模块接收输入且控制该或每个流体控制阀组件的动力致动器的操作。
优选地，混合阀组件为可更换的阀芯的形式。
优选地，混合阀组件具有两个入口端口和一个出口端口，其中所有端口位于单个基本平坦面上。
优选地，可更换的阀芯被构造为允许机械紧固系统将可更换的阀芯牢固地保持到可固定的阀配件。
在第四方面中，本发明广义上说可以涉及阀组件，具有：
可移动的阀构件；
阀座；
电动马达；
导螺杆组件；以及
阀构件壳体，
并且阀构件壳体被构造为将可移动的阀构件保持抵靠阀座，并且允许可移动的阀构件仅相对于阀座线性移动，并且阀组件被构造为使得导螺杆组件由电动马达驱动，并且导螺杆组件被构造为移动所述可移动的阀构件以产生所述可移动的阀构件的线性移动，从而控制通过阀组件的流体流。
优选地，所述可移动的阀构件和阀座由陶瓷材料制成。
优选地，阀构件壳体包括顶部构件和底部构件，这两个构件都由塑料材料制成并且围绕可移动的阀构件和阀座被焊接在一起。可选地，这两个壳体构件可以用机械紧固件保持在一起，并且它们可以由金属制成，例如由黄铜制成。
优选地，阀组件还包括由陶瓷材料制成的顶板，并且可移动的阀构件被夹在顶板和阀座之间。
优选地，导螺杆组件的螺杆轴或导螺杆由电动马达驱动。
优选地，导螺杆组件的从动螺母连接到可移动的阀构件。
优选地，从动螺母为从动套筒的形式，该从动套筒沿着从动套筒的长度的至少一部分具有内螺纹。
优选地，从动套筒以使得从动套筒不能相对于可移动的阀构件旋转的方式连接到可移动的阀构件。
优选地，可移动的阀构件包括“C”形的通道，并且当阀组件处于打开构造时，“C”形通道的第一开口端与阀座构件中的第一通道连通，并且“C”形通道的第二开口端与阀座构件中的第二通道连通。
可选地，可移动的阀构件包括从可移动的阀构件的一侧通向另一侧的贯通通道，并且当阀组件处于打开构造时，贯通通道与阀座中的通道以及顶部构件中的通道连通。
优选地，阀构件壳体具有流体入口端口和流体出口端口。
在第五方面中，本发明广义上说可以涉及阀模块组件，所述阀模块组件包括两个或更多个基本上如本文所指定的阀组件。
在第六方面中，本发明广义上说可以涉及电子可控混合阀芯，所述阀芯具有：
至少两个流体入口和至少一个流体出口；
至少一个温度传感器；
至少一个可移动的阀构件和至少一个致动器，所述至少一个致动器被构造为移动该或每个可移动的阀构件；以及
电子控制系统，其适于从输入装置和从该或每个温度传感器接收输入，并且控制该或每个致动器的操作；
其中，所述阀芯被构造为与匹配的可固定的阀配件接合，可固定的阀配件能够固定到一个或多个支撑构件并且能够连接到管道设施的管路，并且具有匹配的多个流体出口和多个流体入口，阀芯与可固定的阀配件之间的接合能够在阀芯的每个流体入口和每个流体出口与可固定的阀配件的匹配的流体出口和流体入口之间建立密封连接。
优选地，通过流体入口以及通过该或每个流体出口的流体的流动方向是与该或每个可移动的阀构件的移动方向基本对齐的流动方向。
优选地，电子可控混合阀芯包括至少一个基本上如本文所指定的阀模块组件。
优选地，该或每个致动器是电动致动器。
优选地，阀芯的每个流体入口和每个流体出口与可固定的阀配件的匹配的流体出口和流体入口之间的密封连接包括弹性密封件，其在阀芯上的表面与可固定的阀配件上的表面之间提供不透流体的密封。
优选地，阀芯是可更换的阀芯的形式。
优选地，阀芯被构造为允许机械紧固系统将阀芯牢固地保持到可固定的阀配件。
优选地，机械紧固系统包括卡口式紧固系统，或一个或多个机械紧固件，例如机械螺钉。
优选地，该或每个可移动的阀构件是陶瓷阀构件。
优选地，阀芯包括陶瓷阀座，所述陶瓷阀座被构造为与陶瓷的可移动的阀构件配合。
优选地，该或每个电动致动器包括电动马达。
优选地，该或每个电动致动器包括线性致动器。
优选地，该或每个线性致动器包括导螺杆组件。
优选地，通过流体入口并通过该或每个流体出口的流体的流动方向是与该或每个线性致动器的操作方向基本对齐的流动方向。
优选地，电子控制系统适于经由电磁信号(例如经由Wifi、蓝牙或感应数据传输)从本地或远程输入装置或用户界面接收输入。
可选地，电子控制系统适于从具有手动操作的旋钮、操纵杆或类似地手动控制装置的本地输入装置或用户界面接收机械输入。
可选地，电子可控混合阀芯包括用户界面。
优选地，电子控制系统是闭环控制系统。
优选地，该或每个温度传感器位于阀芯的该或每个流体出口内。
优选地，通向阀芯的该或每个流体出口的一个或多个导管被构造为在流经该或每个流体出口的流体中引起涡旋。
优选地，电子可控混合阀芯包括流体混合室。
优选地，流体混合室位于流体混合模块内，流体混合模块适于：
从两个或更多个单独的源接收流体流；
组合流体流；以及
当流体流相遇时积极地混合流体流。
优选地，流体混合模块通过使流体流在流体流相遇的区域中涡旋而积极地混合流体流。
优选地，流体混合模块包括混合室，流体流在该混合室中相遇，所述混合室在进入的流体流进入混合室的区域中具有第一直径，并且混合室在混合流体离开混合室的位置处具有更小的第二直径。
优选地，混合室在从第一直径到第二直径的过渡处包括圆角漏斗状部分(radiused funnelling section)。
优选地，流体混合模块被构造为混合两个流体流，并且这两个流体流分别在混合室的相对侧处进入混合室。
优选地，流体混合模块被构造为使得每个流体流均在与混合室的由第一直径限定的部分的外周基本相切的方向上进入混合室。
优选地，当流动路径靠近混合室时，流体混合模块中供流体进入混合室的流动路径变窄。
优选地，流体混合模块被构造为容纳至少一个温度传感器。
优选地，流体混合模块将所述至少一个温度传感器容纳在模块的出口部分中，混合的流体流在该出口部分流出。
优选地，所述流体混合模块容纳的所述至少一个温度传感器被定位成当流体离开混合模块时感测流体温度。
可选地，电子可控混合阀芯包括一个或多个流量传感器。
优选地，电子可控混合阀芯包括用于保持储存的电能的装置，例如电容器或用于一个或多个电池的装置。
可选地，电子可控混合阀芯包括涡轮发电机，所述涡轮发电机被构造为当流体流过阀芯时产生电能。
可选地，电子可控混合阀芯包括紧急关闭阀，例如蜡管操作的关闭或分流阀，其被构造为防止高于选定温度的流体离开阀芯。
优选地，电子可控混合阀芯被构造为使得阀芯的每个流体入口和每个流体出口位于单个配合面上，并且被构造为与可固定的阀配件的单个配合面上的流体出口和流体入口接合。
可选地，电子可控混合阀芯被构造为使得阀芯的流体入口位于阀芯的第一配合面上以及使得阀芯的该或每个流体出口位于阀芯的第二配合面上，并且阀芯被构造为与位于可固定的阀配件的插口或腔体的两个单独面上的流体出口和流体入口接合。
可选地，电子可控混合阀芯被构造为使得阀芯的第一流体入口位于阀芯的第一侧上以及使得第二流体入口位于阀芯的相对第二侧上，并且使得阀芯的该或每个流体出口位于阀芯的第一侧与第二侧之间的位置处，并且所述阀芯被构造为位于可固定的阀配件壳体内，可固定的阀配件壳体具有位于壳体的第一端处的第一流体出口和位于壳体的相对第二端处的第二流体出口以及位于可固定的阀配件壳体的第一端与第二端之间的位置处的流体入口。
优选地，可固定的阀配件例如使用螺纹管连接件或胶合管连接件能永久地连接到管道设施的管路。
可选地，可固定的阀配件包括被构造为容纳电子可控混合阀芯的壳体。
在第七方面中，本发明广义上说可以涉及混合阀组件，所述混合阀组件包含至少一个基本上如本文中所指定的电子可控混合阀芯和至少一个匹配的可固定的阀配件。
优选地，可固定的阀配件被构造为与该或每个电子可控混合阀芯的仅一个表面配合并与所述仅一个表面形成不透流体的密封。
可选地，可固定的阀配件包括插口，该插口具有位于插口的不同面上的流体出口和流体入口，并且被构造为与电子可控混合阀芯的匹配插舌部配合。
可选地，可固定的阀配件包括被构造为完全容纳电子可控混合阀芯的壳体。
在第八方面中，本发明广义上说可以涉及电子可控混合阀芯，具有：
至少两个流体入口和至少一个流体出口；
至少一个温度传感器；
至少一个可移动的阀构件和至少一个致动器，所述至少一个致动器被构造为移动该或每个可移动的阀构件；以及
电子控制系统，被构造成用于从输入装置接收输入并且适于从该或每个温度传感器接收输入以及控制该或每个致动器的操作。
优选地，该或每个致动器包括电动马达。
优选地，通过流体入口并通过该或每个流体出口的流体的流动方向是与该或每个电动马达的旋转轴线基本对齐的流动方向。
优选地，该或每个致动器包括线性致动器。
优选地，通过流体入口并通过该或每个流体出口的流体的流动方向是与该或每个线性致动器的操作方向基本对齐的流动方向。
优选地，通过流体入口并通过该或每个流体出口的流体的流动方向是与该或每个可移动的阀构件的移动方向基本对齐的流动方向。
优选地，阀芯被构造为与匹配的可固定的阀配件接合，该可固定的阀配件可连接到管道设施的管路，并且具有匹配的流体出口和一个或多个流体入口。
优选地，阀芯包括一个或多个配合特征，所述配合特征被构造为用于在可固定的阀配件和阀芯的每个流体入口和该或每个流体出口之间建立密封连接。
优选地，阀芯包括混合室，所述混合室被构造为混合两个或更多个流体流，并且所述混合室位于该或每个可移动的阀构件的下游和所述至少一个温度传感器的上游。
优选地，阀芯包括传输通道，当流体靠近混合室时，流体流流过传输通道，并且传输通道被构造为在混合室内产生涡旋运动。
优选地，混合室的形状是基本上圆柱形的，并且传输通道分别被构造为在与限定圆柱形混合室的外周的圆基本上相切的方向上引导流体。
优选地，传输通道的横截面积在朝向混合室的流动方向上减小。
优选地，阀芯还包括流量感测装置。
优选地，流量感测装置包括可旋转的元件，可旋转的元件通过混合室内的涡旋流体而旋转。
优选地，可旋转的元件为桨轮的形式。
优选地，温度传感器的温度感测元件被支撑在探头或轴上，并且可旋转的元件围绕与轴或探头同轴的轴线旋转。
优选地，流量感测装置包括磁性或靠近感测传感器。
优选地，流量感测装置的可旋转的元件包括一个或多个磁性感测对象，所述磁性感测对象被构造为由霍尔效应感测传感器感测。
优选地，该或每个线性致动器包括导螺杆组件。
优选地，该或每个可移动的阀构件是陶瓷阀构件。
优选地，该或每个可移动的阀构件在形状上是细长的，并且可移动的阀构件的线性移动与细长形状的长度对齐。
优选地，阀芯包括与该或每个可移动的阀构件相关的两个固定的阀构件，并且该或每个可移动的阀构件被夹在其相关的两个固定的阀构件之间。
优选地，所述至少两个流体入口和所述至少一个流体出口均位于单个基本平坦面上。
优选地，阀芯的该或每个配合特征包括被构造为保持一个或多个弹性密封的一个或多个构造。
优选地，阀芯被构造为使得机械紧固系统能够将阀芯牢固地保持到可固定的阀配件。
在第九方面中，本发明广义上说可以涉及电子可控混合阀组件，电子可控混合阀组件包含基本上如本文中所指定的电子可控混合阀芯和可固定的阀配件，电子可控混合阀芯可使用机械紧固系统连接到可固定的阀配件，并且可固定的阀配件能够连接到建筑物的管道系统并且被构造为将流体引导到阀芯的至少两个流体入口以及从阀芯的至少一个流体出口接收流体，并且被构造为允许在电子可控混合阀芯的该或每个配合特征与可固定的阀配件的匹配配合特征之间建立防泄漏密封。
在第十方面，本发明广义上说可以涉及修理电子可控阀的方法，该方法包括以下步骤：
从可固定的阀配件移除故障的基本上如本文指定的电子可控混合阀芯，以及；
将更换的电子可控混合阀芯装配到可固定的阀配件中。
广义上也可以说，本发明涉及在本申请的说明书中单独地或共同地提及或指示的部件、元件和特征，以及本文提及的具有已知等效物的任何两个或更多个部件、元件或特征的任何或所有组合，这样的等同物如同单独提出一样被结合在本文中。
具体实施方式
根据下面的描述，本发明的其它方面将变得显而易见，该描述仅以实例的方式并参考附图给出，其中：
图1是根据本发明的第一实例的电子可控混合阀芯的立体图，
图2是第一实例的电子可控混合阀芯的分解立体图，
图3是第一实例的电子可控混合阀芯的阀模块组件的立体图，
图4是阀模块组件的分解立体图，
图5是阀模块组件的截面图，
图6是结合了第一实例的电子可控混合阀芯的第一混合阀组件的立体图，
图7是示出第二实例的电子可控混合阀芯的立体图，
图8是第二实例电子的可控混合阀芯的分解立体图，
图9是结合了第二实例的电子可控混合阀芯的第二混合阀组件的立体图，
图10是第二实例的电子可控混合阀芯的流体混合模块的立体图，
图11是流体混合模块的平面图，
图12是示出第三实例的电子可控混合阀芯的立体图，
图13是第三实例的电子可控混合阀芯的分解立体图，
图14是结合了第三实例的电子可控混合阀芯的第三混合阀组件的立体图，
图15是第三混合阀组件的分解立体图，
图16是第四混合阀组件的立体图，
图17是第四混合阀组件的分解立体图，
图18是混合阀组件的第五实例的立体图，
图19是混合阀组件的第五实例的分解立体图，
图20是限定有AA和BB剖视图的第五实例的混合阀组件的后视图，
图21是第五实例的混合阀组件的沿AA的剖视图，
图22是第五实例的混合阀组件的沿BB的剖视图，
图23是第五实例的混合阀组件的混合和感测模块的前视立体图，
图24是第五实例的混合阀组件的混合和感测模块的后视立体图，
图25是第五实例的混合阀组件的混合和感测模块的分解立体图，
图26是第五实例的混合阀组件的阀壳体的替代箱构件的立体图，
图27是替代的阀构件构造的分解立体图，以及
图28是替代的阀构件构造的前视图。
参照图1至图15和图18至图26，下面将描述根据本发明的可移除的电子可控混合阀芯的四个实例。图16和图17涉及具有类似于电子可控混合阀芯但没有可移除阀芯特征的特征的混合阀组件。图27和图28示出了用于更紧凑并且仅使用致动器的混合阀的替代阀构件构造。
在前三个实例以及在第五实例中，电子可控混合阀芯已被设计为可更换或可移除的单元，其被构造为与混合阀组件接合或在混合阀组件中使用，例如在用于以期望和安全的温度向淋浴喷头、洗手盆、工业过程等中供应流体(例如水)的混合阀组件中使用。
混合阀组件通常包含一个可更换的电子可控混合阀芯，所述混合阀芯被构造为与匹配的可固定的阀配件配合。可固定的阀配件通常是永久地或半永久地装配到住宅、商业或工业房产或建筑物的管道设施上的配件或壳体。
电子可控混合阀芯和可固定的阀配件均被构造为相互配合并且在电子可控混合阀芯与可固定的阀配件之间的接口处形成不透流体的密封。阀芯的配合特征被构造为与可固定的阀配件的匹配配合特征配合。虽然本文所述的阀芯的三个实例的操作特征大部分相同，但是阀芯与它们各自的可固定的阀配件相配合的方式是每种情况中的主要区别。
例如，一些阀芯被构造为仅与可固定的阀配件的一个表面配合或与之形成不透流体的密封。另一阀芯具有插舌部，该插舌部被构造为与可固定的阀配件的匹配插口配合，并且插舌部与可固定的阀配件的插口的两个内表面形成不透流体的密封。在又一实施例中，可固定的阀配件包括壳体，所述壳体被构造为完全容纳电子可控混合阀芯，并且在阀芯的三个面上形成不透流体的密封。
电子可控混合阀芯被设计为提供一种修复故障的电子可控阀的简化方法。取代必须通常需要合格的管道工来更换整个电子可控阀组件，电子可控混合阀芯被设计为能够将故障的电子可控混合阀芯简单地从可固定的阀配件移除或取出，然后可将更换的电子可控制混合阀芯装配到现在空的可固定的阀配件中。其目的在于提供一种可以简单且快速地更换的阀芯，理想情况下不需要有资格的管道工来执行修理。
第一实例
现在将参照图1至图6来描述第一实例的电子可控混合阀芯(11)。第一实例的电子可控混合阀芯(11)具有两个流体入口(13)、一个流体出口(15)和温度传感器(17)。阀芯(11)还具有两个可移动的阀构件(19)和被构造为移动每个可移动的阀构件的致动器(21)。在该实例中，致动器(21)是电动致动器。
阀芯(11)还包括印刷电路板形式的集成电子控制系统(23)。电子控制系统(23)适于接收来自温度传感器(17)的输入或反馈和来自输入装置(未示出)的输入，以控制致动器(21)的操作。输入装置可以是远程控制面板，例如具有一个或多个按钮的面板、触摸屏或控制旋钮(24)型的输入面板，理想情况下位于淋浴模块中的视线高度处。
如上所述，阀芯(11)的特征为，其被构造为与匹配的可固定的阀配件(25)接合以形成第一混合阀组件(26)。阀芯(11)为可更换阀芯的形式。
可固定的阀配件(25)能够固定到支撑构件，例如，其可被紧固到建筑物的框架木材上。可固定的阀配件(25)可永久地或至少半永久地连接到建筑物的管道设施的管路上。可固定的阀配件(25)可使用例如螺纹管连接件或胶合管连接件来连接。
可固定的阀配件(25)具有两个匹配的流体出口(27)和流体入口(29)。阀芯(11)和可固定的阀配件(25)之间的接合能够在阀芯(11)的流体入口(13)和流体出口(15)与可固定的阀配件(25)的匹配流体出口(27)和流体入口(29)之间建立流体密封连接。
阀芯(11)的每个流体入口(13)和流体出口(15)与可固定的阀配件(25)的匹配流体出口(27)和流体入口(29)之间的密封连接包括弹性密封件(31)，例如EPDM(乙烯丙烯二烯单体)橡胶O形环(未示出)。每个弹性密封件(31)在阀芯(11)上的阀芯配合表面(33)与可固定的阀配件(25)上的固定配合表面(35)之间的接口处提供不透流体的密封。阀芯(11)的流体入口(13)和流体出口(15)均位于阀芯的阀芯配合表面(33)上，并且其与位于可固定的阀配件(25)的固定配合表面(35)上的流体出口(27)和流体入口(29)接合。
可移动的阀构件(19)是陶瓷阀构件，并且它们均与固定的陶瓷阀座(37)配合。每个可移动的阀构件(19)具有“C”形的桥接通道(36)，当可移动的阀构件(19)处于完全打开位置时，该桥接通道横跨并连接配合阀座(37)中的两个端口。当可移动的阀构件(19)处于完全关闭位置时，“C”形的桥接通道(36)不连接配合阀座(37)中的两个端口。当处于完全打开与完全关闭之间的中间位置时，可移动的阀构件(19)提供对流速(flow rate)的控制。
在图4和图5中可以看出，每个可移动的阀构件(19)被夹在其相关的固定阀座(37)与固定的陶瓷顶板(38)之间。每个阀“夹层(sandwich)”包括一个顶板(38)、位于中间的一个可移动的阀构件(19)以及一个阀座(37)，并且该阀夹层被牢固地保持在阀壳本体(39)与阀壳基部(40)之间。在制造过程中，阀壳本体(39)和阀壳基部(40)被夹紧在一起，以在阀夹层上形成期望的压缩载荷，然后使用合适的紧固方法(例如焊接或结合)将阀壳基部(40)永久地固定到阀壳本体(39)。
电动致动器(21)均包括电动马达(42)和导螺杆或螺旋千斤顶(44)。每个导螺杆(44)包括由其相关的电动马达(42)驱动的螺纹驱动轴(46)和匹配的螺纹从动螺母或套筒(47)。理想情况下每个导螺杆(44)为电动马达(42)的一部分，导螺杆(44)是电动马达(42)的主轴的一部分或延伸部。
每个从动套筒(47)连接到可移动的阀构件(19)中之一，并且能够在线性方向上移动以移动其相关的可移动的阀构件(19)，但是通过其与其相关的可移动的阀构件(19)的连接而防止其旋转。每个从动套筒(47)与其相关的可移动的阀构件(19)之间的连接在每个从动套筒(47)的端部上具有方形或矩形的键(58)，其尺寸设定成配合在每个可移动的阀构件(19)中的匹配的方形或矩形的插口(59)内。
图4中所示的部件，包括顶板(38)、可移动的阀构件(19)、阀座(37)、电动致动器(21)、阀壳本体(39)和阀壳基部(40)，在组装在一起时形成如图3所示的阀模块组件(49)。如图2所示，阀模块组件(49)使用六个机械螺钉(50)固定到阀芯(11)的阀芯本体(41)。使用四个密封环(51)来实现阀芯本体(41)与阀模块组件(49)之间的流体密封连接，所述四个密封环(51)被构造为跨越阀芯本体(41)上的顶部表面与阀座(37)的下侧之间。
如上所述，电子控制系统(23)适于接收来自本地或远程输入装置或用户界面的输入。电子控制系统(23)可以经由电磁信号(例如经由Wifi、蓝牙或感应数据传输)来接收输入。
温度传感器(17)位于阀芯(11)的流体出口(15)内，并且提供温度数据，以利于闭环电子控制系统，并且允许阀芯将离开阀芯的流体的温度控制在期望的温度范围内。
通向流体出口(15)的两个中间导管(61)被构造为在流过流体出口(15)的流体中引起涡旋。该涡旋动作被认为是重要的，因为它加速了流体的混合，例如热水流和冷水流的混合，并且这允许在流体离开阀芯(11)之前获得足够准确的混合流体温度测量值。
为了促进该混合动作，阀芯(11)包括流体混合室(63)，并且流体混合室(63)位于阀芯(11)的流体混合模块(65)内。在下面的第二实例的描述中，将更详细地说明流体混合模块(65)的原理。
阀芯(11)被构造为允许机械紧固系统将阀芯(11)牢固地保持到可固定的阀配件(25)。在该实例中，外部壳体(53)用于将阀芯(11)夹紧到可固定的阀配件(25)。外部壳体(53)上的内螺纹与固定的阀构件(25)上的外螺纹(54)啮合，并且当外部壳体(53)包绕到外螺纹(54)上时，外部壳体(53)中的内肩部(未示出)抵靠在阀芯(11)上的外肩部(55)。这样，外部壳体(53)用于将阀芯配合表面(33)推向固定的阀构件(25)的固定配合表面(35)，从而压缩O形环来防止从流体连接件处的泄漏。
在该第一实例中，输入装置是装配到外部壳体(53)的自由端的旋转控制旋钮(24)。来自旋转控制旋钮(24)的手动输入被转换成电子信号，所述电子信号例如经由电触点、感应数据传输、WiFi等被传送到阀芯(11)的集成电子控制系统的印刷电路板(23)。
印刷电路板(23)位于主体(69)中的狭槽(67)内，并且盖(71)包围印刷电路板(23)和电动马达(42)以保护这些物品。
理想情况下电子可控混合阀芯(11)是通过与电力系统的连接来供电的。该连接可以是经由连接插头的有线连接，或者可以通过感应式功率传输或其他非接触式方式实现电连接。阀芯(11)还可包括用于保持存储的电能的装置，例如电容器或用于一个或多个电池的装置。保持储存的电能的能力是有利的，因为阀芯(11)可被构造为例如在干线电源故障的情况下切断到淋浴器的水流。这种安全特征可使得由于阀芯(11)的失控而导致人被问责的机会最小化。
在本文所述的每个阀芯或阀组件中，都可以使用相同类型的电源和电存储或备用电源。
电子可控混合阀芯(11)的实例被构造为当在其配合到固定管配件或可固定的阀构件(25)的方向上观察时具有相对小的轮廓。允许实现该相对小轮廓的特征之一是如下特征：流体通过流体入口(13)并通过流体出口(15)的流动方向是与电动马达(42)的旋转轴线基本对齐的流动方向。通过入口端口(13)并通过出口端口(15)的流动方向也与线性致动器或导螺杆(44)的操作方向以及与可移动的阀构件(19)的移动方向对齐。
相对小的轮廓允许电子可控混合阀芯(11)通过墙上的相对小的开口装配。理想情况下，阀芯(11)能够通过直径小于160毫米的开口装配，迄今为止，已经进行了试验和测试的一些阀芯能够通过直径小于120毫米的开口装配。这样的小尺寸使得能够用面板或使用手动控制旋钮(24)或通过电子控制面板或其它用户界面容易地覆盖阀芯(11)。
第二实例
参考图7至图11，现在将描述第二实例的电子可控混合阀芯(81)。除了下面将概述的以外，第二实例的电子可控混合阀芯(81)类似于第一实例的电子可控混合阀芯(11)。
第一实例和该第二实例之间的显著区别在于，该第二实例与第二可固定的阀配件(83)的两个面上的流体连接配合。所述阀芯的流体入口(85)位于所述阀芯(81)的第一配合面(87)上，并且所述阀芯(81)的流体出口(89)位于第二配合面(91)上。阀芯(81)被构造为与位于可固定的阀配件(83)的插口或腔体(97)的两个单独的或不同的面上的流体出口(93)和流体入口(95)接合。第一配合面(87)和第二配合面(91)位于阀芯(81)的插舌部(99)上，并且插舌部(99)被构造为装配在插口(97)内并且与该插口匹配。
在该实例中，阀芯(81)的插舌部(99)通过单个机械螺钉(101)牢固地保持在可固定的阀配件(83)的插口(97)内。机械螺钉(101)与可固定的阀配件(83)上的螺纹凸台(103)接合。
该第二实例的阀芯(81)的阀模块组件(105)具有与第一实例中使用的阀模块组件(49)相同的基本部件，但是部件之间具有很小的区别。这些区别主要涉及以下事实：在该实例中流体从阀模块组件(105)的一侧通过并从相对侧流出。
阀模块(105)包括两个顶板(107)、两个可移动的阀构件(109)、两个阀座(111)、两个电动致动器(113)、阀壳本体(115)和阀壳基部(117)。阀壳本体(115)和阀壳基部(117)都具有两个流体端口。阀壳本体(115)包含两个流体入口端口(85)，并且阀壳基部(117)具有两个出口端口(119)。这两个出口端口(119)与下文将解释的流体混合模块(121)的通道连通。
顶板(107)、可移动的阀构件(109)和阀座(111)均包括贯通通道。当一个可移动的阀构件(109)的贯通通道与其相关的顶板(107)和阀座(111)的贯通通道部分或完全对齐时，流体将流动通过该可移动的阀构件(109)。每个可移动的阀构件(109)通过其致动器(113)相对于其相关的阀座(111)在线性方向上移动，并且可以移动到流体流停止的位置，或者移动到一定范围的位置以实现期望的流体流速。
该第二实例的阀芯(81)包括流体混合模块(121)，其以与上述第一实例的流体混合模块(65)类似的方式操作。流体混合模块(121)具有两个中间导管(123)，每个导管将流体引导到一体的流体混合室(125)。混合室(125)位于从每个中间导管(123)流出的流体流相遇的区域中。
流体混合模块(121)适于接收来自两个分开的源的流体流并且组合流体流，并且当流体流相遇时积极地混合流体流。在这种情况下，流体分别从阀模块(105)的两个出口端口(119)被接收到各个中间导管(123)中。流体混合模块(121)通过使各个流体在流体混合室(125)内一起涡旋而积极地混合两个流体流。
混合室(125)在进入的流体流进入混合室(125)的区域中具有第一直径(126)，并且混合室(125)在混合后的流体离开混合室(125)的位置处具有较小的第二直径(127)。混合室(125)在从第一直径(126)到第二直径(127)的过渡处包括圆角漏斗状部分。
两个流体流分别在混合室(125)的相对侧处进入混合室(125)。流体混合模块(121)，或更具体地，中间导管(123)被构造为使得流体流均沿与混合室(125)的由第一直径限定的部分的外周基本上相切的方向进入混合室。
在图10和图11中可以看出，当流动路径靠近混合室(125)时，流动路径或中间导管(123)变窄。这在流体进入混合室(125)时使流体加速，这有助于增强混合动作。
流体混合模块(121)包括插口(128)，该插口被构造为能够将温度传感器(129)保持在阀芯(81)的流体出口(89)内。流体出口(28)基本上是流体混合模块的出口部分(125)。温度传感器(129)被定位成当流体离开流体混合模块时感测流体温度(121)。
流体混合模块(121)是阀芯(81)的重要部分，因为其允许由混合阀模块(105)产生的混合水的准确温度测量值，从而允许电子可控混合阀芯(81)内的闭环控制。
电子可控混合阀芯(81)的电部件(包括电动致动器(113)和印刷电路板(131))被容纳在圆柱形盖(133)内。圆柱形盖(133)被装配到阀芯(81)的主体(135)上并且通过机械螺钉(101)保持在适当位置。虽然在该实例中使用圆柱形盖，但是可以设想，盖可以是任何形状的。
该第二实例的电子可控混合阀芯(81)不包括集成输入装置。远程输入装置(例如具有触摸屏或手动操作的旋钮的远程装置)可用于提供期望水温，且此输入将经由硬接线或非接触方法(例如WiFi、蓝牙或感应数据传输)而被中继到阀芯(81)。替代地，可以将触摸屏或手动操作的旋钮内置在电子可控混合阀芯(81)中。
第三实例
参照图12至图15，现在将描述第三实例的电子可控混合阀芯(161)。第三实例的电子可控混合阀芯(161)类似于第一实例的电子可控混合阀芯(11)和第二实例的电子可控混合阀芯(81)，不同之处如下所述。
该第三实例(161)的显著区别在于，该第三实例被设计成装配在圆柱形壳体内并且与第三可固定的阀配件(163)的三个面上的流体连接件配合。阀芯(161)的一个流体入口(165)位于阀芯(161)的一侧或端部上的第一配合面(167)上，第二流体入口(165)位于阀芯(161)的相对侧或端部上的相对的第二配合面(169)上。并且阀芯(161)的流体出口(171)位于第三配合面(173)上，该第三配合面位于第一配合面(167)与第二配合面(169)之间并且面向与这些面成直角的方向。
阀芯(161)被构造成与位于可固定的阀配件(163)的中央壳体(181)内的腔体(179)的三个单独或不同面上的流体出口(175)和流体入口(177)接合。第一配合面(167)和第二配合面(169)位于阀芯(161)的大致圆柱形本体(183)的相对端上。并且第三配合面(173)位于圆柱形本体(183)的侧面上的平坦基部(185)上。圆柱形本体(183)被构造为装配在腔体(179)中并且与该腔体匹配。
阀芯(161)具有位于圆柱形本体(183)的第二平坦部分(189)上的显示屏(187)。与平坦基部(185)的情况相比，第二平坦部分(189)位于大致圆柱形本体(183)的相对侧上。阀芯(161)的控制系统的印刷电路板(191)位于显示屏(187)下方。
阀芯(161)被构造为位于可固定的阀配件(163)的中央壳体(181)内。在该实例中，可固定的阀配件(163)被构造为连接到墙上的热水管连接件和冷水管连接件，所述连接件通常间隔大约150到250毫米。这样，可固定的阀配件(163)可固定到建筑物的管道系统。
参考图14和图15，可以看出，可固定的阀配件(163)包括三个主要部分，第一端配件(193)和第二端配件(195)，其分别装配到中央壳体(181)的相对端。第一端配件(193)包括被构造为连接到建筑物的一对水管连接件中之一的管配件，并且第二端配件(195)也包括被构造为连接到这对水管连接件中另一个的管配件。
第一端配件(193)还包括可固定的阀配件(163)的流体出口(175)中之一，所述流体出口被构造为与阀芯(161)的流体入口(165)配合且与之形成不透流体密封。第二端配件(195)被类似地构造为与阀芯(161)的另一个流体入口(165)形成不透流体的密封。中央壳体(181)包括可固定的阀配件(163)的流体入口(177)，并且该流体入口(177)被构造为与阀芯(161)的流体出口(171)配合并与之形成不透流体的密封。这样，流体入口(177)位于可固定的阀配件壳体的两端之间的中心位置。可固定的阀配件(163)的流体入口(177)从阀芯(177)接收温度受控的水，并且通常连接到淋浴喷头。
该第三实例的电子可控混合阀芯(161)具有流体混合模块(未示出)，该流体混合模块以与参照第二实例的阀芯阀(81)描述的流体混合模块(125)相同的方式工作。第三实例的电子可控混合阀芯(161)的流体混合模块一体地形成在圆柱形本体(183)内并且直接位于阀组件的下方。
第三实例的电子可控混合阀芯(161)的阀模块(197)在大多数方面类似于本文所述的第一实例的电子可控混合阀芯(11)的阀模块。最显著的区别在于，两个电动致动器(199)分别位于圆柱形本体(183)的相对端部处。这样，与阀模块(49)中的两个相同的阀组件相比，阀模块(197)的两个阀夹层组件是彼此的镜像。
还应注意，圆柱形本体(183)也形成阀模块(197)的阀壳本体和阀壳基部。阀模块顶板(201)使用四个机械螺钉(203)附接到圆柱形本体(183)以将阀夹层的固定部分和可移动部分保持夹紧在一起。
温度传感器(205)装配穿过阀模块顶板(201)的中心的孔，并且在阀部件之间延伸并且向下延伸到位于圆柱形本体(183)的平坦基部(185)中的流体出口(171)。
在替代构造中，可以将第三可固定的阀配件(163)制成单个部件，该单个部件连接至墙上的热水管连接件和冷水管连接件。并且第三可固定的阀配件(163)可包括配合表面，改进版本的电子可控混合阀芯(161)可装配到该配合表面。阀芯可以包括其自身的镀铬盖和用户界面。这样，阀芯可以在无需以任何方式拆卸可固定的阀配件的情况下被更换。
第四实例
参照图16和图17，下面将描述根据本发明的另一方面的混合阀组件(241)。在该实例中，混合阀组件(241)不包括可移除阀芯的特征，然而混合阀组件确实包括与本文所述的可移除阀芯实例中使用的阀模块组件类似的阀模块组件(243)。
混合阀组件(241)基本上包括阀本体(245)，阀模块组件(243)装配到所述阀本体。阀本体(245)包括两个流体入口端口和一个混合流体出口端口。除了经由阀模块组件(243)之外，流体入口端口或流体出口端口均不相互连通。
第一流体入口端口(247)与第一阀入口端口(249)连通，并且类似地，第二流体入口端口(251)与第二阀入口端口(253)连通。并且两个阀出口端口(255)与所述阀本体(245)的流体出口端口(257)连通。
阀模块组件(243)具有平坦基部，该平坦基部与阀本体(245)上的机加工面(261)配合。第一阀入口端口(249)和第二阀入口端口(253)以及两个阀出口端口(255)均位于机加工面(261)上。当使用六个机械螺钉(263)将阀模块组件(243)附接到阀本体(245)时，使用四个弹性密封件(265)在每个端口(249)、(253)和(255)与阀模块组件(243)的底部上的对应端口之间形成不透流体的密封。
阀模块组件(243)的构造和功能类似于参考本文的第一实例描述的阀模块组件(49)。阀模块组件(243)具有可移动的阀构件(267)、阀座(269)、阀顶板(271)、电动马达(273)和导螺杆组件，所述导螺杆组件具有带螺纹的驱动轴(275)和带螺纹的驱动套筒(277)。
阀模块组件(243)附接到半矩形壳体构件(279)，并且电动马达(273)和印刷电路板(281)被容纳在盖(283)内，所述盖卡扣到矩形壳体构件(279)上。
温度传感器(285被装配到阀本体(245)并且暴露于流出流体出口端口(257)的流体。温度传感器(285)允许通过混合阀组件实现闭环温度控制。流入两个阀出口端口(255)的流体被引导以进入圆形通道，该圆形通道以与限定该圆形通道的圆相切的角度通向流体出口端口(257)。这样，使进入圆形通道的流体产生涡旋，这有助于确保两种流体流或水流的快速混合。该混合在温度传感器(285)的正上游(immediately upstream)发生。
作为替代方案，温度传感器(285)可以被包括在阀模块组件(243)内，被安装在与本文所述的第一、第二和第三实例相同的流体混合室中。
从远程输入装置接收温度输入，并且可以使用如本文所述的阀芯相同的有线或无线方法将温度输入中继到混合阀组件(241)的控制系统。
混合阀组件(241)是能够进行闭环温度控制且易于安装到建筑物的管道管路中的紧凑布置，仅需要三个管连接件以及电力和数据连接。其尺寸允许其被容易地安装在墙体内和便于适合管道安置的位置。
第五实例
参照图18至图26，现在将描述第五实例的电子可控混合阀芯(311)。第五实例的电子可控混合阀芯(311)在许多方面类似于本文所述的第二实例的电子可控混合阀芯(81)。第五实例的电子可控混合阀芯(311)与第二实例的电子可控制混合阀芯(81)之间的主要区别在于混合流体离开阀芯(311)时的路线。利用阀芯(311)，混合流体通过位于第一流体控制阀组件(315)与第二流体控制阀组件(317)之间的混合流体出口导管(313)排出。
混合流体的新流动方向提供了一种构造，其中两个入口端口(319)和出口端口(321)都位于阀芯(311)的单侧上，并且实际上都位于单个平坦配合面(323)上。单个配合面(323)允许阀芯(311)与固定的阀构件(325)的单个配合面配合并紧固到该单个配合面。在该实例中，阀芯(311)使用穿过位于阀构件壳体(329)的外边缘附近的机械螺钉孔(327)的两个机械螺钉(未示出)螺栓连接到固定的阀构件(325)。阀构件壳体(329)由第一流体控制阀组件(315)和第二流体控制阀组件(317)两者共享。
第五实例的电子可控混合阀芯(311)与第二实例的电子可控混合阀芯(81)之间的另一显著区别在于温度感测装置(331)的位置及流量感测装置(333)的添加。温度感测装置(331)和流量感测装置(333)均穿过混合和感测模块(337)的后表面而装配。
每个流体控制阀组件(315和317)具有可移动的阀构件(339)、两个固定的阀构件(341)，和阀致动装置(343)。每个流体控制阀组件(315和317)被构造为使得当使用时，其相关的可移动的阀构件(339)通过阀致动装置(343)相对于两个固定的阀构件(341)以线性运动的方式移动，以控制通过每个流体控制阀组件的流体流。
可移动的阀构件(339)被夹在两个固定的阀构件(341)之间，并且所有的阀构件(339和341)均由陶瓷材料制成。所有的阀构件(339和341)是细长形状的，具有直的侧面和倒圆的端部，其长度约为其宽度的两倍。可移动的阀构件(339)的线性移动与细长形状的长度对齐。
可移动的阀构件(339)和两个固定的阀构件(341)均包括通道(345)，通过该通道的流体流由可移动的阀构件(339)相对于两个固定的阀构件(341)的位置控制。当可移动的阀构件(339)中的通道(345)与两个固定的阀构件(341)中的通道(345)完全对齐时，将出现最大的流体流。当通道(345)完全不重叠时，将发生零流量，并且一定范围的流量将出现在它们之间的位点之间，随着通道(345)朝着完全对齐的方向流动，流量将增加。
阀致动装置(343)可包括手动操作的操纵杆或可旋转的旋钮或柄部、或动力致动器等，在该实例中，阀致动装置(343)是包括电动马达(347)和线性致动器(349)的动力致动器。线性致动器(349)联接到可移动的阀构件(339)。在此实例中，线性致动器(349)为简单的导螺杆组件的形式。
导螺杆组件的丝杠(351)是电动马达(347)的主轴的整体部分，这样，丝杠(351)由电动马达直接驱动。导螺杆组件还包括从动螺母或套筒(353)，螺母或套筒(353)具有与丝杠(351)上的螺纹匹配的螺纹。
套筒(353)直接接合或联接到可移动的阀构件(339)。在该实例中，通过使套筒(353)的自由端上的“T”形突起(355)与可移动的阀构件(339)的一端中的匹配的“T”形狭槽(357)相配合来实现联接。“T”形狭槽(357)被构造成允许匹配的突起(355)滑动成与狭槽(357)接合，同时防止突起(355)相对于可移动的阀构件(339)旋转。还可以通过突起(355)与狭槽(357)之间的“T”形接头来防止当使用时套筒(353)相对于可移动的阀构件(339)在可移动的阀构件(339)的预期移动方向上的线性移动。
每个流体控制阀组件(315和317)均包括阀构件壳体(329)，该阀构件壳体被构造为保持其可移动的阀构件(339)与固定的阀构件(341)密封接触。在该实例中，单个阀构件壳体(329)容纳流体控制阀组件(315和317)，并且阀构件壳体(329)包括引导件(361)，该引导件被构造为引导可移动的阀构件(339)的线性移动并且将固定的阀构件(341)保持在适当位置。
在该实例中，阀构件壳体(329)包括箱构件(363)和盖构件(364)，两个壳体构件(363)和(364)均由相对刚性的塑料材料制成并且被焊接在一起以保持和封闭可移动的阀构件(339)和两个固定的阀构件(341)。阀构件壳体(329)还包括流体入口端口(319)和终止于流体出口端口(321)处的混合流体出口导管(313)。
电动马达(347)附接至阀构件壳体(329)的外部，并且相对于阀构件壳体(329)保持固定。电子可控混合阀芯(311)中使用的两个电动马达(347)被容纳在马达壳体内，所述马达壳体包括马达底板壳体构件(365)和马达罩壳体构件(366)。
第五实例的电子可控混合阀芯(311)还包括混合和感测模块(337)。混合和感测模块(337)具有本体(371)、温度感测装置(331)和流量感测装置(333)。本体(371)具有两个入口区域(377)、混合室(379)和出口区域(381)。混合室(379)位于可移动的阀构件(339)的下游且温度感测装置(331)的上游。
在该实例中，两个入口区域(377)和出口区域(381)全部位于本体(371)的同一侧上。这样，混合和感测模块(337)能够接收来自阀构件壳体(329)的两个分开的流体流，并且将两个流体流组合或混合，然后将混合后的流体引导回通过阀构件壳体(329)中的混合流体出口导管(313)。
混合室(379)与两个入口区域(377)连通并且与出口区域(381)连通。两个入口区域(377)分别通过相关的传输通道(383)连接到混合室(379)。每个传输通道(383)是锥形的并且在流动方向上变窄，并且被构造为当流体进入混合室(379)时在流体中引起涡旋运动。
混合室(379)是圆柱形混合室，并且传输通道(383)均沿与限定圆柱形混合室(379)的外周的圆基本上相切的方向上引导流体。传输通道(383)的横截面积沿着朝向混合室(379)的流动方向减小。传输通道(383)在入口区域(377)附近的横截面积大于在混合室(379)附近的横截面积，并且当流体流向混合室(379)时由于流体被迫流过狭窄的间隙，因此流体会加速。
温度感测装置(331)包括温度感测元件(385)，该温度感测元件被定位成使得感测装置(331)能够在流体朝向或通过出口区域(381)或在混合流体出口导管(313)内流动时感测流体的温度。
流量感测装置(333)包括可旋转的元件(387)，该可旋转的元件(387)通过混合室(379)内的涡旋而旋转。可旋转的元件(387)呈桨轮的形式。温度感测元件(385)被支撑在探头或轴(389)上，并且可旋转的元件(387)由轴(389)支撑并且围绕与轴(389)同轴的轴线旋转。可旋转的元件(387)通过锁定套环(390)被牢固地保持在轴(389)上。可旋转的元件(387)包括一个或多个磁性感测对象，所述磁性感测对象被构造为由流量感测装置(333)的磁性或靠近感测传感器(391)(例如霍尔效应传感器)感测。
模块本体(371)具有两个基本上平坦且平行的面，即，包含入口区域(377)和出口区域(381)的第一面(393)，以及通过其安装有温度感测元件(385)的第二面(395)。混合室(379)位于第一面(393)与第二面之(395)之间。进入入口区域(377)的流体流和流出出口区域(381)的流体流都是穿过第一面(393)的单个平面的流体。
在该实例中，两个流体控制阀组件(315和317)以及混合和感测模块(337)被组合以形成电子可控混合阀组件，混合阀组件是可更换的阀芯(311)的关键部分。可更换的阀芯(311)还包括控制系统，该控制系统包括集成电路(397)，所述集成电路被构造为接收来自混合和感测模块(337)的输入并且控制每个流体控制阀组件(315和317)的电动马达(347)的操作。集成电路(397)被容纳在控制箱壳体(399)和控制箱盖(401)内，所述控制箱壳体和控制箱盖被固定到模块本体(371)。与本文描述的其他实例一样，控制系统被构造为从多种装置(例如手动转动的旋钮、Wifi、蓝牙或其他数据传输等)接收命令输入。
如上所述，可更换的阀芯(311)具有两个入口端口和一个出口端口，它们均位于基本上平坦的配合面(323)形式的单个配合特征上。基本上平坦的配合面(323)包括O形环凹槽形式的构造，O形环凹槽被构造为保持弹性O形环密封件。弹性密封件位于每个入口端口和出口端口(319和321)与可固定的阀配件(325)的连接处，并且用于形成防泄漏密封。在阀芯(311)的配合面(323)与可固定的阀配件(325)的匹配配合特征之间建立防泄漏密封，可固定的阀配件(325)的匹配配合特征是接触并压缩弹性密封件的基本上平坦的面。
可更换的阀芯(311)被构造为能够或允许机械紧固系统将可更换的阀芯牢固地保持到可固定的阀配件(325)。在该实例中，仅两个机械螺钉(未示出)穿过两个机械螺钉孔(327)并且被旋入可固定的阀配件(325)中的两个内螺纹孔中，并且被拧紧以便以压缩弹性O形环密封件的方式将阀芯(311)夹紧到可固定的阀配件(325)，从而形成防泄漏密封。这种附接和密封方法允许根据需要简单且快速地更换可更换的阀芯(311)，并且这种更换可在没有任何专门的管道培训的情况下进行。
可固定的阀配件(325)是能够永久地安装在管道系统中并且固定到建筑物的结构的管道硬件。可固定的阀配件(325)永久地连接到两个流体源(例如热水源和冷水源)，并且永久地连接到出口管，例如向淋洒器供应温度控制的水的管道。这种布置允许在无需破坏任何永久管道连接件的情况下更换或修理阀芯(311)。
如果需要，阀芯(311)或可固定的阀配件(325)可以装配有过滤器和止回阀。
虽然阀芯(311)可以通过与电源的有线连接被供电，但是可以设想，阀芯(311)可以替代地通过感应电力传输而被供电。例如，感应电力传输模块可以设置在可固定的阀配件(325)中，并且对应的感应电力传输模块可以设置在阀芯(311)中，其中，当阀芯(311)连接到可固定的阀配件(325)时这两个感应电力传输模块彼此相邻。
发明人已经构造和测试了阀芯(311)的工作模型。所构造的阀芯(311)的尺寸为90×80×64mm，可以处理的流速为每分钟14升，这对于大多数家用淋浴来说已经足够了。这种阀芯的尺寸比得过市场上目前竞争的其尺寸为240×180×68mm的电子可控混合阀模块。整体尺寸的这种显著减小允许阀芯(311)被装配在更方便和可接近的位置，例如，阀芯(311)可被装配到目前设计为容纳手动操作的淋浴混合阀的淋浴控制模块、配件或壳体中。
在图26中，示出了用于阀构件壳体(329)的替代的箱构件(363A)。在该替代的箱构件(363A)中，通向替代布置的入口端口(319A)和替代布置的出口端口(321A)的通道是具有直角弯曲的通道，使得入口端口(319A)和出口端口(321A)位于与线性致动器(349)的操作方向成直角的面上。
在该替代构造中，流体通过流体入口(319A)并且通过流体出口(321A)的流动方向是与电动马达(347)的旋转轴线基本对齐的流动方向。通过入口端口(319A)并通过出口端口(321A)的流动方向也与线性致动器(349)的操作方向以及与可移动的阀构件(339)的移动方向对齐。
该替代构造允许电子可控混合阀芯(311)以如下方式构造，所述方式为，当在阀芯(311)配合到可固定的阀配件(325)的方向上观察时轮廓较小。即，通过该替代构造，当配合到可固定的阀配件(325)时，由于轮廓较小，阀芯(311)能够通过墙体或淋浴衬里中的较小开口装配。这样，电子可控混合阀芯(311)可以与图6所示的第一实例的电子可控混合阀芯(11)类似的方式使用。
第六实例
参照图26和图27，现在将描述替代的阀构件构造(411)。替代的阀构件构造(411)可用于本文所述类型的电子控制的混合阀芯中，对阀构件壳体进行适当修改以将两个入口源提供到可用于仅使用单个致动器来控制混合的单个设定阀构件。
与本文其他实例中所示的致动器类似，单个致动器包括电动马达(413)和导螺杆组件(415)。与替代阀构件构造(411)的显著区别在于，单个可移动的阀构件(417)用于控制设置在第一固定构件(419)中的两个入口端口。入口固定构件(419)的第一入口端口(421)可连接到例如冷水源，并且入口固定构件(419)的第二入口端口(423)可连接到热水源。
与本文所述的其它实例一样，可移动的阀构件(417)被夹在两个固定的阀构件之间，所有的阀构件由陶瓷材料制成。在这种情况下，可移动的阀构件(417)被夹在第一固定构件(419)与第二固定构件(425)之间。第二固定构件(425)具有出口端口(427)。出口端口(427)的总体尺寸与组合的第一入口端口和第二入口端口(421和423)的外周类似。可移动的阀构件(417)具有为出口端口(427)的尺寸的大约一半的控制端口(429)。
可以说，可移动的阀构件(417)通过致动器移动至并穿过四个区域：
第一区域，在该第一区域中控制端口(429)完全被第一固定构件的实心区域覆盖，并且其中没有流体会穿过阀构件组件；
第二区域，在该第二区域中控制端口(429)覆盖第一固定构件的第一入口端口(421)，并且其中仅来自第一入口端口(421)的流体能够穿过阀构件组件；
第三区域，在该第三区域中控制端口(429)覆盖第一固定构件的第一入口端口(421)和第二入口端口(423)，并且其中来自第一入口端口(421)和第二入口端口(423)两者的流体能够穿过阀构件组件；以及
第四区域，在该第四区域中控制端口(429)覆盖第一固定构件的第二入口端口(423)，并且其中仅来自第二入口端口(423)的流体能够穿过阀构件组件。
这样，替代的阀构件构造(411)能够仅使用单个致动器来控制两个流体流的混合。替代阀构件构造(411)能与温度传感器和电子控制系统结合使用，以制造本文所述类型的电子可控混合阀芯。
变形例
仅通过实例的方式描述了本发明的各方面，并且应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行修改和添加。
本文所述的多个混合阀组件仅包括一个电子可控制混合阀芯，然而，可设想可使用不止一个阀芯，例如从分离的输入面板供应多个喷头的组件。
本文所述的阀模块组件包括以线性方式移动的可移动的阀构件。可以设想，在替代实例中，阀模块组件可以包括可旋转的可移动的阀构件，例如，在手动操作的混合阀中常用的四分之一转陶瓷阀盘。
类似地，本文描述的实例全部包括两个电动致动器和两对配合的阀构件，但是可以设想，阀可以仅包括单对配合阀构件并且由单个致动器操作。
本文所述的阀包括两个流体入口和一个流体出口，然而，可以设想，相同的操作原理和部件可用于管理多于两个流体入口和任何数量的流体出口。类似地，可以使用不止一个温度传感器来适应替代实例。
可移动的阀构件和固定的阀构件由陶瓷材料制成，并且均可以由不同的陶瓷材料制成以减少摩擦，例如一对配合阀构件中的一个可以由氧化铝制成，另一个可以由氧化锆、碳化硅或氮化硅制成。
在本文所述的实例中，两个壳体构件由塑料材料制成并且被焊接在一起。然而，可以设想，两个壳体构件可以用机械紧固件保持在一起，并且它们可以由金属制成，例如由黄铜制成。
本文描述的实例均具有电动致动器。可以设想，可以使用向致动器供电的其他装置，例如液压动力致动器(例如，使用水压)或气动动力致动器。
阀芯或混合阀组件中的任一者的电子控制系统可适用于从具有手动操作的旋钮、操纵杆或类似地手动控制的装置的本地输入装置或用户界面接收机械输入。
如果需要，电子可控混合阀芯可包括一个或多个流量传感器，例如用于管理用水或作为控制温度的替代方法。
可选地，电子可控混合阀芯可包括涡轮发电机，所述涡轮发电机被构造为在流体流经所述阀芯时产生电能。
电子可控混合阀芯还可包括紧急关闭阀，例如蜡管操作的关闭或分流阀，其被构造为防止高于选定温度的流体离开阀芯，以改善安全性，尤其是在电力故障的情况下。
电子可控混合阀芯还可包括手动操作的流量控制和关闭阀，用于改进安全性并减少致动器所做的功。通过这种选择，致动器仅控制流速并且不控制关闭作用，这样，可以减少电子可控混合阀芯所使用的电力。
可以设想，电动马达和可移动的阀构件之间的联接可以采用多种形式。例如，在替代实例中，可移动的阀构件可经由带螺纹的接头直接联接到其相应的电驱动马达。作为一种选择，作为可移动的阀构件的一部分或连接至可移动的阀构件的螺纹轴可以与形成在电动马达的主轴中的内螺纹接合。
线性致动器和可移动的阀构件之间的包括啮合的“T”形狭槽和突起的机械连接可以替代地在可移动的阀构件上具有突起而在线性致动器上具有狭槽。
一个或多个固定的阀构件可以是形成在阀构件壳体中的阀座的形式被认为是可行的。可以设想，本文所述的阀技术也可以用于制造流量控制阀，例如具有一个入口、一个出口和流量传感器的流量控制阀。
定义
在整个本说明书中，词语“包括(comprise)”和该词语的变型、诸如“包含(comprises)”和“含有(comprising)”不意图排除其他添加件、部件、整体或步骤。
优点
由此可见，本发明的至少优选形式提供了电子可控混合阀芯，其可以更简单且更容易地安装和更换，从而降低了人工成本。阀芯的相对小的尺寸意味着与现有使用的手动操作的混合阀一样可以被安装在相同的位置，并且联接到相同类型的配件。
阀芯的设计还旨在减小阀尺寸和阀成本，而不损害其形成一部分的电子可控阀的预期可靠性。
混合阀组件类似地简单且小，从而允许更低成本的制造和更大的安装灵活性。
在混合阀中使用两个阀组件允许分别地调节或控制总流量和混合。
采用陶瓷阀构件提供了可靠的密封和长的使用寿命。
可移动的阀构件的线性运动允许使用相对小的电动马达与导螺杆组合以提供致动，致动装置成本低且足够强大以可靠地移动可移动的阀构件，即使它们部分地卡住，例如由于阀干燥而卡住。
本文所述的混合和感测模块允许在非常紧凑的阀芯内获得关于温度和流量的有用反馈。混合室中的涡旋动作快速地混合两个流体流，并且混合室为流量感测桨轮提供合适的位置。
可靠的阀操作和精确反馈的组合提供了非常方便的电子控制的混合阀芯，其可容易地被构造为用于简单的安装和移除。

Claims (26)

1.一种电子可控混合阀芯，所述阀芯具有：
至少两个流体入口和至少一个流体出口；
至少一个能移动的阀构件和至少一个致动器，所述至少一个致动器被构造为，以控制从所述至少两个流体入口的每个流体入口到所述至少一个流体出口的流体流动的方式，移动所述或每个能移动的阀构件；
至少一个温度传感器，位于所述阀芯内且位于一流体流动路径内，所述流体流动路径在所述至少一个能移动的阀构件与所述至少一个流体出口之间流动；以及
电子控制系统，位于所述阀芯内，且被构造为用于从输入装置接收输入，并且适于从所述或每个温度传感器接收输入以及控制所述或每个致动器的操作以当使用时在所述至少一个流体出口处实现选择的流体温度，
其中，所述阀芯包括混合室，所述混合室位于所述或每个能移动的阀构件的下游和所述至少一个温度传感器的上游，并且所述混合室被构造为接纳至少两个单独的流体流动，一个流体流动来自于每个流体入口，并且当所述阀芯在使用时，所述至少两个单独的流体流动以在所述混合室中产生涡旋运动的方式被分别引入到所述混合室中。
2.根据权利要求1所述的阀芯，其中，所述或每个致动器包括电动机或线性致动器。
3.根据权利要求1所述的阀芯，其中，所述阀芯被构造为与匹配的能固定的阀配件接合，所述匹配的能固定的阀配件能连接到管道设施的管路且具有匹配的流体出口和流体入口。
4.根据权利要求3所述的阀芯，其中，所述阀芯包括一个或多个配合特征，所述一个或多个配合特征被构造为用于在阀芯的每个流体入口和所述或每个流体出口与所述能固定的阀配件之间建立密封连接。
5.根据权利要求1所述的阀芯，其中，所述阀芯包括传输通道，当所述流体靠近所述混合室时流体流通过所述传输通道，并且所述传输通道被构造为在所述混合室内产生所述涡旋运动。
6.根据权利要求5所述的阀芯，其中，所述混合室的形状为大致圆柱形，并且所述传输通道均被构造为在沿与限定圆柱形的所述混合室的外周的圆基本上相切的方向上引导所述流体。
7.根据权利要求6所述的阀芯，其中，所述传输通道的横截面积沿着朝向所述混合室的流动方向减小。
8.根据权利要求1所述的阀芯，其中，所述阀芯还包括流量感测装置。
9.根据权利要求8所述的阀芯，其中，所述流量感测装置包括能旋转的元件，所述能旋转的元件通过所述混合室内的涡旋流体而旋转。
10.根据权利要求9所述的阀芯，其中，所述温度传感器的温度感测元件被支撑在探头或轴上，并且所述能旋转的元件围绕与所述轴或探头同轴的轴线旋转。
11.根据权利要求1所述的阀芯，其中，所述或每个能移动的阀构件具有长形的形状，并且所述能移动的阀构件的线性运动与所述长形的形状对齐。
12.一种电子可控混合阀组件，包括能固定的阀配件和根据权利要求1所述的电子可控混合阀芯，所述电子可控混合阀芯使用机械紧固系统能连接到所述能固定的阀配件，且所述能固定的阀配件能连接到建筑物的管道系统且被构造为将流体引导到所述阀芯的所述至少两个流体入口并接收来自所述阀芯的所述至少一个流体出口的流体，并且被构造为允许在所述电子可控混合阀芯的所述或每个配合特征与所述能固定的阀配件的匹配的配合特征之间建立防泄漏密封。
13.一种电子可控混合阀，所述混合阀具有：
至少两个流体入口和至少一个流体出口；
至少一个温度传感器；
至少一个能移动的阀构件和被构造为移动所述或每个能移动的阀构件的至少一个致动器；以及
电子控制系统，被构造为用于从输入装置接收输入，并且适于从所述或每个温度传感器接收输入以及控制所述或每个致动器的操作，
其中所述混合阀还包括流量感测装置，并且所述流量感测装置包括能旋转的元件，并且所述流量感测装置被构造为向所述电子控制系统提供流体流量反馈。
14.根据权利要求13所述的混合阀，其中，所述混合阀包括混合室，所述混合室被构造为混合两种或更多种流体流，并且所述混合室位于所述或每个能移动的阀构件的下游和所述至少一个温度传感器的上游。
15.根据权利要求13所述的混合阀，其中，所述流量感测装置的能旋转的元件通过所述混合室内的涡旋流体而旋转。
16.根据权利要求13所述的混合阀，其中，所述能旋转的元件是脚踏轮的形式。
17.根据权利要求13所述的混合阀，其中，所述混合阀包括传输通道，当所述流体靠近所述混合室时流体流通过所述传输通道，并且所述传输通道被构造为在所述混合室内产生涡旋运动。
18.根据权利要求13所述的混合阀，其中，所述传输通道均被构造为在沿与限定圆柱形混合室的外周的圆基本上相切的方向上引导所述流体。
19.根据权利要求13到18中任一项所述的混合阀，其中，所述温度传感器的温度感测元件被支撑在探头或轴上或者围绕所述探头或轴被支撑，并且所述能旋转的元件围绕与所述轴或探头同轴的轴线旋转。
20.根据权利要求19所述的混合阀，其中，所述能旋转的元件围绕所述探头或轴旋转。
21.根据权利要求13到20中任一项所述的混合阀，其中，所述能旋转的元件包括一个或多个磁性感测物体，所述磁性感测物体被构造为被磁性或接近感测传感器感测。
22.根据权利要求21所述的混合阀，其中，所述感测传感器是所述流量感测装置的霍尔效应传感器。
23.根据权利要求13到22中任一项所述的混合阀，其中，所述混合阀是可替换盒的形式。
24.根据权利要求13到23中任一项所述的混合阀，其中，所述混合阀被构造为与匹配的能固定的阀配件接合，所述匹配的能固定的阀配件能连接到管道设施的管路且具有多个匹配的流体出口和一个或多个流体入口。
25.根据权利要求24所述的混合阀，其中，所述混合阀包括一个或多个配合特征，所述一个或多个配合特征被构造为用于在所述混合阀的每个流体入口和所述或每个流体出口与所述能固定的阀配件之间建立密封连接。
26.一种电子可控混合阀组件，包括能固定的阀配件和根据权利要求13所述的电子可控混合阀，所述电子可控混合阀使用机械紧固系统能连接到所述能固定的阀配件，且所述能固定的阀配件能连接到建筑物的管道系统且被构造为将流体引导到所述混合阀的所述至少两个流体入口并接收来自所述混合阀的所述至少一个流体出口的流体，并且被构造为允许在所述电子可控混合阀的所述或每个配合特征与所述能固定的阀配件的匹配的配合特征之间建立防泄漏密封。
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