CN1695098A - 液压控制的恒温混合阀 - Google Patents

Abstract

一种流体混合阀，其从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二入口流体流(5、6)形成一混合的流体流(7)，该混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度值介于第一和第二入口流体流的温度之间，该流体混合阀包括一外壳和一设置在该外壳内混合调节组件。本发明还提供一种方法，其用来从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二入口流体流形成一混合的流体流，该混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度值介于所述第一和第二流体流的温度之间。

Description

液压控制的恒温混合阀

                            发明领域

本发明涉及恒温混合阀，具体来说，涉及恒温混合阀的液压控制。

                            发明背景

在本技术领域内已知有一种恒温混合阀，其通过控制供应的热水和冷水的比例来控制热水的温度。

自从管道热水和冷水变为建筑物内很普通的特征以来，人们一直知道有不方便的情况发生，其因供应到诸如一淋浴器之类的公共出口的热水或冷水温度或压力突然变化而造成。在极其严重的情形中，从出口流出的水的温度的变化会导致使用者相当地不舒服或伤害使用者，尤其是在小卧室中的淋浴房内。冷水供应中的压力突然下降，例如，当邻近的抽水马桶冲水时即发生水压下降，这将造成淋浴水的温度突然上升，可能发生危险的情况。

根据以下六种分类，用于混合热水和冷水的自调节混合阀可定义如下：

第一种类型自调节阀利用一压力平衡机构来防止在一个供水管线内因压力变化引起的温度突然变化。然而，该类型的阀不响应于热水供应管线内水温的下降。因此，其不能补偿逐渐的温度变化，这种变化发生在家庭用水高峰或其后家庭用水下降引起的热水水箱降温时。这种类型混合阀以下述专利揭示的阀为代表，一是Symmons于1943年1月12日提交的美国专利2,308,127，其题为“不造成烫伤的混合阀”，另一个是Goncze等人于2000年4月18日提交的美国专利6,050,285，其题为“压力平衡阀”。

同样地，如美国专利5,161,737所揭示的，减压阀平衡进入到混合阀的入口内的压力，然后再稳定温度。这样的压力平衡阀的设计相当复杂，它们仍受流入流体的任何温度变化的影响。因此，这些压力平衡阀不能保持一稳定的温度。

另一类型的自调节阀提供一关闭机构，当出水温度超过某个预选的最大温度时，它自动地停止或分流从阀排出的水流。该类型阀的一个实例揭示在以下的专利中，即，Schlaich于1950年12月19日提交的美国专利2,534,378，其题为“用于淋浴器头和其它热水出口的安全性控制”。

第三类型的自调节阀是一直接驱动的恒温控制阀。这些阀通常包括一外壳，外壳具有一混合腔室、热水和冷水入口以及设置在入口和混合腔室之间的一比例阀。设置在混合腔室内的一温度响应元件一端直接偶联到比例阀而另一端偶联到外壳上。该类型阀的诸实例揭示在以下的专利中：Fields于1939年6月10日提交的美国专利2,272,403，其题为“混合阀”；Plett于1949年3月8日提交的美国专利2,463,640，其题为“恒温的水控制”；以及，Grohe于1970年11月10日提交的美国专利3,539,099，其题为“恒温器控制的混合龙头”。

一种恒温混合阀，它是不同于上述直接驱动的恒温控制阀的另一种类型阀，诸如以下专利所揭示的阀：Stewart于1992年4月28日提交的美国专利5,108,032，其题为“流体混合控制阀”；Bergmann于1992年5月5日提交的美国专利5,110,044，其题为“盥洗用混合阀”；Kline于1993年4月20日提交的美国专利5,203,496，其题为“带有流体混合的恒温控制阀”，在该种恒温的混合阀中，热和冷流体的相对流率通过一直接根据热力响应元件设定的比例阀进行控制。

然而，如此直接驱动的恒温控制阀不能提供恒定的出水温度，相反，却大大地减小出水温度与预选温度的偏差，其结果减小供水管线内温度或压力的变化。使用者通过调整比例阀的位置而给定一预选的温度，可以选择一温度。如果供水温度和压力保持不变，则比例阀保持不动，而出水温度保持在预选的温度上。动态系统由温度响应机构组成，其一端直接连接于比例阀，另一端连接于外壳，该系统保持在静平衡状态中。

然而，如果一个供水管线内的水压或温度呈现为一新值，则出水温度暂时变化。温度响应机构响应于该温度变化，沿着趋于将混合水温恢复到原先水平的方向直接移动比例阀。当比例阀响应于出水温度变化时，最终致使温度响应机构使其运动方向反过来，引起一震荡时期。此后，动态系统将寻求一对应于新的平衡的出水温度的新的平衡位置。该新的平衡水温与预选的温度不同，因为对应于预选温度的温度响应机构的位置处于初始机构的位置。

揭示的第四类型自调节阀是反馈伺服机构阀(feedback servomechanismvalve)。该阀使用一阀元件，其不通过温度响应元件直接连接于外壳。当温度响应元件检测到与预选值的偏差时一信号传送到一阀元件，致使其沿恢复出水温度的方向移动。当由温度响应元件检测到已达到预选出水温度时停止信号的传送。该类型阀的诸实例揭示在以下的专利中：Cartier于1932年8月2日提交的美国专利1,869,663，其题为“恒温的混合装置”；Brown于1948年9月21日提交的美国专利2,449,766，其题为“产生均匀流体混合的装置”；Brown于1951年2月20日提交的美国专利2,542,273，其题为“温度控制的混合阀”；Brown于1951年5月1日提交的美国专利2,550,907，其题为“温度控制的混合阀”Taplin于1971年2月9日提交的美国专利3,561,481，其题为“自动防故障的伺服控制的混合阀”；Halkema于1972年2月15日提交的美国专利3,642,199，其题为“用于热和冷液体的恒温混合器”；以及，MacDonald于1984年7月10日提交的美国专利4,458,839，其题为“恒温阀组件”。所有上述发明包括使用小部分的流量根据温度变化来调节阀元件的运动。

从理论上讲伺服机构阀较之于直接操作的阀有了改进，因为当达到预选温度时(不管是供水的温度还是压力)温度响应元件恢复到相同的平衡位置。由于不要求震荡衰退时间来达到一平衡位置(如直接操作的恒温控制阀那样)，所以，伺服机构阀更快地响应来调整出水温度。因此，伺服机构恒温阀更准确地保持预选的温度。

应该指出的是：因为不平衡状态会改变阀件的平衡位置，所以，大部分伺服机构阀不以上述理论上的方式作出响应而给予一热和冷入口水的极端压力不平衡。

此外，与传统阀相比，所揭示的伺服机构阀特别大。再者，伺服机构阀和两级阀组件共同的是，长而窄的流体通道因供水中的悬浮颗粒容易被堵塞。

第五类型阀是两级阀组件。第一级包括压力平衡装置，其补偿压力变化，保持不变的热和冷水压比。下游的第二级是一恒温控制比例阀。该类阀的一实例揭示在以下的专利中：Grohe于1970年11月10日提交的美国专利3,539,099，其题为“调温装置控制的混合龙头”。使用该类阀，出水温度可在宽范围的供水压力和温度下保持恒定。该阀的主要缺点在于，与单级阀相比，部件的数量、组件的成本以及阀组件所需要的空间都大大地提高。

温度控制的第六种方法是使用一负反馈装置，通常包括热和冷水入口、一混合腔室、一分档器或其它电机控制的阀、一温度传感器、一用来比较温度传感器信号与参照信号的电气比较器单元，以及一用来保持尽可能小的信号差的电机控制器。这样的系统通常包括复杂的电子器件、微处理器和电源。需要安全地防护以免电击，还需防止电力丧失以避免对混合水温失去控制的风险。这些装置如例如用于家庭中的淋浴器，既昂贵又不实用。

现参照Simonov等人于1995年6月27日提交的美国专利5,427,312，其题为“恒温混合阀及其使用方法”，其中，揭示了一恒温混合阀和使用方法。该恒温混合阀使进入的热水和冷水在一混合腔室内混合，该阀通过一设置在离混合腔室的流体出口内的热响应元件进行控制。一用来分配运行水流的分流器受到热响应元件的控制。通过流体压力而被致动，一驱动器连接到分流器上，以便控制驱动器的位置。分流器用来控制热和冷流体的流动。设置诸通道来连接分流器和其中一个流体入口，连接分流器和阀体的外面，引走用过的运行流体并连接分流器与驱动器。

如果供应到如US 5,427,312中揭示的混合阀内的热或冷流体的压力或温度变化到一新的值，则出口流体的温度将暂时地发生变化，直到比例阀恢复出口温度为止。此混合阀存在有一显著的缺点。诸进入流体中之一中只有一小部分的流动被利用为一操作流动，然后，它必须分离地从阀体排出。该操作流动装载在一小孔的管道内，其结果，存在有小孔管道堵塞的很大风险。

因此，需要提供一种混合阀，它便宜、紧凑，并且尽管供应的热和冷液体的温度或压力变化但其仍提供稳定的输出流的温度。还需要这样一阀来防止热或冷的供应液体的阻塞，以免使用者受到危险，尤其是来自于只供应热液体流的危险。此外，混合阀必须不遭受因供应流体中固体颗粒的积聚或停电的原因造成的失效或故障。

                         发明概要

本发明的目标是在一简单和紧凑的混合阀中提供一液压控制机构。没有机械连接，通过位于一比例阀与一外壳之间的检测元件造成一稳定的液体输出流的温度(尽管热和冷供应液体中有温度或压力的变化)。利用基本上全流量流体来致动阀机构，致使阀机构不遭受因固体材料或固体颗粒的累积在窄流体通道内造成堵塞引起的失效。本发明还寻求提供一种混合阀，它保护使用者免遭全部流动的失效，尤其是冷水的供应。此外，本发明要求没有随供电带给使用者的危险。

根据本发明的一优选的实施例，提供一流体混合阀，其从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二流体流形成一混合的流体流，该混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度值介于第一和第二流体流的温度之间。该流体混合阀包括一外壳，该外壳包括一接纳第一流体流的第一流体入口、一接纳第二流体流的第二流体入口以及一用于合成的混合流体流的第一流体出口。该流体混合阀还包括一设置在外壳内的混合调节组件(mixing regulationassembly)，它包括一与第三和第四流体入口间隔开的混合元件，以及，一布置成与第三和第四流体入口流体连通的第二流体出口，第三和第四流体入口布置成允许第一和第二流体流通过其中，以使其便于混合成为一混合的流体流，第二流体出口布置成便于混合的流体流从其中流出。

该混合调节组件还包括一流体分流器(stream divider)，其布置成与第二流体出口流体连通，它操作而将混合的流体流分成两个分量流，各分量具有的流量和压力基本上与另一分量相等。此外，该混合调节组件还包括至少一个流动控制机构，用来协调地增加其中一个分量的流量而减小另一分量的流量，这样，在两个分量流之间诱发一压差，至少一个热响应元件布置在流体流中，并与至少一个分量流形成传热，且响应于分量流的温度与预选温度之间的温差可操作来控制至少一个流动控制机构，该混合调节组件还包括一重新组合和排出装置(recombination and discharge means)，其用来将分量流重新组合成一混合的流体流，以便通过第一流体出口从流体混合阀输出。

该混合调节组件响应于分量流的温度与预选温度之间的温差进行操作，所述温差由第一和第二流体流中的至少一个的温度或压力变化造成。响应于两个分量流体流之间的诱发的压差，它调整第一和第二流体流的相对流动，以便平衡两个分量流的温度与预选温度之间的温差，由此基本上将混合的流体流恢复到预选的温度。

根据本发明的一实施例，流体混合阀具有第一和第二流体入口，它们分别包括机械连接的第一和第二入口阀，以便控制第一和第二流体流的相应的入口流。

根据本发明的另一实施例，响应于混合元件，第一和第二入口阀基本上增加通过一个入口的流动，而同时减小通过另一个入口的流动。

根据本发明的另一实施例，第一流体出口包括一出口流调节器阀(outletflow regulator valve)用来控制通过流体混合阀的流量。

根据本发明的还有一实施例，外壳包括至少一个外壳元件和至少一个封闭元件，以便于在内部部署该混合调节组件。

根据本发明的一实施例，外壳还包括一用来变化混合流体流的预选温度的温度调整机构，该温度调整机构包括至少一个压差诱发机构，用来变化两个分量流体流之间的相对流量，其中，至少一个压差诱发机构选自以下一组中的一个：

一双动作阀；

一位移机构；以及

一位置变化机构，用来改变热响应元件的位置。

根据本发明的一实施例的一添加的变型，温度调整机构被构造成提供与变化的预选温度相关的混合调节组件的一平衡结构。

根据本发明的另一实施例，该混合调节组件在外壳内被构造为一工作元件，其响应于两个分量流体流之间的压差而操作，并设置有一分离器用来基本上防止通过工作元件的两个分量流体流之间的流体泄漏，其中，该分离器选自以下一组中之一：

一隔膜，它具有至少一个柔性膜；

一活塞，它具有至少一个圆周的流体密封；以及

一可转动操作的叶轮，它具有一周缘密封。

根据本发明的一实施例，该混合调节组件的操作用来调整所述第一和第二流体流的相对流动，该混合调节组件选自以下一组中之一：

一转动操作的平面圆盘；

一转动操作的球；

一可移动操作的平面滑动件；以及

一可移动操作的卷轴管组件。

根据本发明的一实施例，可移动操作的混合调节组件还包括至少一个节约空间的元件。

根据本发明的另一实施例，流体流分流器选自以下一组中之一：

诸固定的孔板(orifice)；

可调整的孔；以及

设置在一公共轴上的诸叶轮。

在本发明的另一实施例中，在混合的流体的相对部分进入流动分流器之前，其通过一弹簧加载的旁路排出，由此，允许大流量的混合流体通过混合阀。

此外，在本发明的另一实施例中，至少一个热响应元件选自以下一组中之一：双金属元件；热膨胀元件，石蜡操作的调温装置以及流体操作元件。

根据本发明的一实施例的变型，双金属元件被构造成选自以下一组中之一：圆盘、盘管和杆。

根据本发明的另一实施例，一个或多个流动控制机构包括一双动作阀，用来变化混合的流体流的预选温度。

根据本发明的一实施例，该重新组合和排放装置包括一双动作阀，用来变化两个分量流体流的相对流量，以便在两个分量流体流之间诱发一压差，由此变化预选温度。

此外，提供一种方法，用来从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二入口流体流形成一混合的流体流，该混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度值介于第一和第二入口流体流的温度之间。该方法包括以下诸步骤：

组合第一和第二入口流体流以便形成一混合的流体流；

将混合的流体流分成具有对应的流量和压力的两个分量流体流，它们的流量和压力基本上相等；

检测分量流体流的温度与预选温度之间的一温差；

使两个分量流体流的基本上相等的流量造成不平衡，根据检测到的两个分量流体流的温度与预选温度之间的温差使两个分量流体流中之一的流量增加而减小两个分量流体流中另一个的流量，由此在两个分量流体流之间诱发一压差；

相对于两个分量流体流之间诱发的压差调整第一和第二入口流体流的相对流量，以相对于两个分量流体流之间的压差增加第一和第二入口流体流之一的流量而减小另一流体流的流量，由此将两个分量流体流的温度基本上恢复到预选的流体温度；以及

重新组合两个分量流体流以形成一组合的出口流。

根据本发明的一实施例，将混合的流体流分成两个分量流体流的方法的步骤可使用一容积流分流器(volumetric flow divider)。

根据本发明的另一实施例，在组合所述第一和第二入口流体流以形成所述混合的流体流的方法步骤之后，有一将该混合的流体流的相应部分直接排放到出口流中的步骤。

根据本发明的一实施例，检测两个分量流体流的温度与预选温度之间的温差的方法步骤包括使用一热响应装置。

根据本发明的一实施例，该方法还包括在检测步骤之前的变化预选温度的步骤。

根据本发明的一实施例，使两个分量流体流的基本上相等的流量造成不平衡的方法步骤包括在两个分量流体流之间诱发一压差，由此改变混合流体流的预选温度。

根据本发明的另一实施例，调整第一和第二入口流体流的相对流速的方法步骤包括：如果第一和第二入口流体流中的一个的流动基本上终止，则基本上终止第一和第二入口流体流中之另一个的流动。

根据本发明的另一实施例，重新组合两个分量流体流的方法步骤包括：调整两个分量流体流的相对流量，以在两个分量流体流之间诱发一压差，由此，改变混合的流体流的预选温度。

在本发明的另一实施例中，将混合流体流分成两个分量流体流的步骤和使两个分量流体流的基本上相等的流量造成不平衡的步骤可以倒过来。

                          附图的简要说明

现将注意力集中在诸附图中，附图不按比例，其中，相同的标号或符号表示对应的或相同的元件。在诸附图中：

图1示出根据本发明的一实施例的混合阀的示意流程图，其在一分流的出口端口处具有一检测元件；

图2示出根据本发明的另一实施例的混合阀的示意流程图，其在一分流的入口端口处具有一检测元件；

图3示出根据本发明的一实施例的卷轴组件(spool assembly)的截面图；

图4示出上述图3的一卷轴组件的截面图；

图5示出上述图3中的“A”区域的放大图；

图6示出图3的卷轴组件的截面图，表示其操作原理；

图7示出图6中的“B”区域的放大图；

图8示出包括图3所示的卷轴组件的恒温阀的截面图；

图9示出图8的恒温混合阀的端视图；

图10示出根据本发明的另一实施例的、具有两个热检测元件的卷轴组件的截面图；

图11示出根据本发明的另一实施例的卷轴组件的截面图；

图12示出包括设置在外壳内的如图10所示的卷轴组件的恒温混合阀的截面图；

图13示出图12的恒温混合阀的端视图；

图14示出包括设置在外壳内的图11的卷轴组件的恒温阀的截面图；

图15示出图14的恒温混合阀的端视图；

图16示出根据本发明的另一实施例的具有一球型卷轴组件的恒温混合阀的正视截面图；

图17示出图16的恒温混合阀的侧视截面图；

图18示出根据本发明的另一实施例的、具有一盘型卷轴组件的恒温混合阀的截面图；

图19示出图18的恒温混合阀的侧视截面图；

图20示出与图11的卷轴组件相同的、带有附加的节约空间的环的卷轴组件的截面图；

图21示出根据本发明的另一实施例的、带有侧向入口开孔的卷轴组件的截面图；

图22示出包括设置在外壳内的如图21所示的卷轴组件的恒温混合阀的截面图；

图23示出图22的恒温混合阀的端视图；

图24示出根据本发明的另一实施例的恒温混合阀的截面图，包括设置在外壳内的如图10所示的卷轴组件；以及

图25示出图24的恒温混合阀的局部剖切的端视图。

                        本发明的详细描述

本发明寻求提供一解决问题的方案，它从分开供应的热水和冷水或各种环境中的其它流体中提供一恒定的稳定的温度，各种环境包括(但不限于)工厂、医院、运动俱乐部、旅馆、家庭，最终的使用包括盥洗面盆和淋浴器。尽管这不是一个不可克服的问题，但一成功的解决方案必须提供一装置，该装置安装简单，为安全起见它不要求电源，又紧凑，保护使用者免遭被热水烫伤的危险或遭受冷水的不舒服。此外，尽管因供水管线内荷载变化造成供应的热水和冷水的温度和压力波动，但输出的温度必须保持稳定在预选的水平上。需要避免的最成问题的情况是基本上完全中止供应冷水，这可能令使用者暴露在基本上未掺冷水的热水中。此外，需要有一可选择地脱开的阻挡机构，它限制一最大热水的设定。尤其是，装置必须不能过分昂贵或复杂。

有关本发明的优选实施例中采用的基本要点涉及到一包括一压力操作的反馈伺服机构的混合阀，它在控制通道内使用基本上全流量的流体。进入的热水和冷水通过一阀元件，首先进行混合，其后将主混合的流体流分成两个基本上相等的分量流体流，它们在大面积的活塞、柱塞、膜或叶轮的两侧上流动。借助于温度敏感的控制元件，在其入口或出口端口处使两个分量流体流之间的流量造成不平衡，暂时地改变活塞或膜两侧上的压力平衡，致使其改变位置。热和冷水阀元件与活塞或膜之间的机械连接有效地关闭控制环路(如下面参照图3-19所解释的)。使用一双金属盘作为温度检测元件，其呈现为一大面积活塞或膜的形式，这促使形成一简单和相对低成本的结构(如下面参照图3-15所解释的)。

参照图1，可见一指示的流程图，它解释设置在一分流系统1的流道3和4的出口端口处的一检测元件2的操作。系统1包括：一冷水入口5，其进水温度为Tc，压力为Pc；一热水入口6，其进水温度为Th，压力为Ph；以及，一混合水出口7，其出水温度为Tm，压力为Po。

热和冷水分别通过机械连接的可调整的热和冷水阀8和9，它们能作调整运动，其范围用X+和X-代表。符号(+)和(-)代表阀8和9的基本上相同的调整运动，但沿相反的方向，即，当热水阀8打开时冷水阀9基本上关闭到相同的程度。阀8和9的调整根据压差dPm(如下文中所涉及)进行控制。

通过阀8和9进入的热水和冷水流在混合腔室15内混合，其中，温度为Tm，压力为Pm。在正常操作条件下，Pm将低于Pc或Ph的下限，而Tm将在Tc和Th之间。此外，压力Po低于Pm。

使混合的水流通过诸如两个大致类似的固定限制器的流动分流器，主混合水流分成两个基本上相等的分量流体流。此后，两个分量流体流致动一检测温度的元件2，它反应温度Tm的变化。两个分量流体流通过另一对可调整的机械连接的分流阀12和13，它们在其中间位置时允许基本上类似于通过诸如限制器的流动分流器地流动，并作调整运动，运动的范围用Y+和Y-代表。符号(+)和(-)代表阀12和13的一基本上相同的流动调整的运动，但沿相对的方向。连接的阀12和13的位置通过检测元件2进行调整，由此在两个分量流体流之间提供一压差dPm。该压差可操作地致动热和冷入口阀8和9。混合水必需的流量由一出口阀14控制。

当混合水达到预选的温度时，两个分量流体流具有一温度Tm(选择的)，分流的分量流体流阀12和13基本上相等地打开，而在两个分量流体流之间没有压差dPm。如果在任一入口流体流中发生压力或温度变化，则温度Tm将暂时地变化。其结果，检测温度的元件在一个分流的分量流体流中限制水流，而在另一个分流的分量流体流中增加水流，在两个分量流体流之间造成一压差dPm。因此，压差dPm将重新设定入口阀8和9而调整热和冷水的流动，以便纠正温度Tm的变化。为了预选一不同的出口温度Tm，必须将分流阀12和13重新设定到一新的位置，由此影响压差dPm和其后的通过入口阀8和9的热和冷水的相对流量。

现参照图2，图中指示了根据本发明的另一优选实施例的混合阀系统20的操作的示意的流程图。与图1所示不同，一与分流阀12和13相连的温度检测元件2设置在从混合腔室15内发出的分流的分量流体流3和4内，而在重新组合两个分量流体流3和4到出口阀14内之前，限制器型的流动分流器11设置在各流体流中。由传感器2检测到的温度Tm的变化造成一压差dPm，它提供入口阀8和9设定中的变化。限制器型的流动分流器11可被调整，以便能预设一选择的出口温度Tm。

现参照图3-7，图中可见一根据本发明的一实施例的卷轴组件30。图3示出沿线“1-1”(图4)截取的截面，而图4示出沿线“2-2”(图3)截取的截面。图5和7分别示出详图“A”(图3)和详图“B”(图6)。一段管子用作一卷轴31，其被机加工成一预定的外直径和螺纹，以接纳基本上类似的诸突缘33，这些突缘各具有一个或多个孔34、一凹部35以及一同心槽36。热和冷水进入卷轴31，它具有一个或多个较佳地为锥形的出口孔37，其居中心地设置在其中以允许混合的水流流过其间。卷轴31的内部用作一混合腔室32。两个基本上类似的圆盘38和39各具有同心的凹部44和45、一个或多个径向槽41以及形成在其中的一个或多个孔43。一具有一同轴孔的双金属盘50对中于卷轴31设置在两个相对的圆盘38和39之间，它们通过突缘33固定附连于管子的中间部分，以便将双金属盘50夹紧在其间。双金属盘50位置调整到开口37的中心，以在双金属盘50的两侧上提供一相等的水流。双金属盘50还设置成这样：高膨胀的一侧51面向凹部45，而低膨胀的一侧52面向凹部44。径向槽41布置成与锥形孔37对齐以便提供通过其间的流体连通。

形成的双金属圆盘50具有一预定尺寸的外直径，它比凹部44和45的外直径稍小一预定的尺寸。在圆盘38和39之间形成有一同心的外间隙55，它略大于双金属圆盘50的厚度一预定的量。图5中可见详图“A”(图3)，图中示出在圆盘38和39之间通过同心间隙55和双金属盘50的两侧51和52的一流体的流道。混合水流的温度变化造成双金属圆盘50周缘的挠曲(如图6和7所示)，以使来自凹部45的流量增加而来自凹部44的流量减小。

现结合图4-7参照图8和9，根据本发明的一实施例，在沿混合阀组件60的端视图中的线“3-3”(图9)截取的截面图(图8)中可见，该混合阀组件60根据本发明的该优选实施例进行构造和操作。混合阀组件60包括一外壳61，该外壳带有一固定地旋在其上的封罩63。该封罩63具有一同轴地形成在其中的冷水入口65，其包括一螺纹连接以便将管子(未示出)附连于入口65。外壳61形成有一同轴的热水入口67和一沿径向地形成在其中的混合水出口69。卷轴组件30(如上文中参照图3-7所解释的)设置在外壳61内，并借助于两个基本上相同的弹性膜71和72、诸半弹性的密封件73、诸O形环75、诸夹子77、一间隔环79以及一退出环(exit ring)81弹性地附连到其上。该退出环81具有多个形成在其中的孔82，以提供流体流过其间的通道。卷轴31通过密封件73可滑动地支承在两个端部处。分别形成在膜71与外壳61之间以及膜72与封罩63之间的压力腔室95与97之间的任何压差，将导致卷轴31通过密封件73沿轴向滑动。在此运动的极端处，卷轴31的任一端关闭抵靠阀座91。

热和冷水流过入口端口67和65，通过围绕阀座91的开口93分别进入阀空间83和85，此后，进入混合腔室32。腔室32内的水压基本上相等地沿两个方向作用，这样，卷轴31不受热和冷供水压力之间压差的影响，所述卷轴31具有内部的锥形端以便将与阀座91的接触面积减到最小。

当混合水流温度Tm处于一预选值时，双金属圆盘50基本上是平面的，两个分量流体流从凹部44和45退出(如图5所示)，通过间隙55在双金属圆盘50的两侧上基本上相等，这样，在各侧上的流量近似等于通过一个或多个槽41的流量。退出的水流流过退出环81内的孔82进入到形成在外壳61内的一环形孔87内，此后从退出端口69排出。

现借助于一非限制实例，假定冷水压力Pc暂时下降。混合水流温度Tm上升，而双金属圆盘50反应，如图6和图7所示，其显示详图“B”(图6)。由于双金属圆盘50的外直径略微小于凹部44的外直径，所以，圆盘50的圆周将变形以进入到盘38的凹部44内，有效地减小或阻塞从凹部44流出的水流，并同时允许从凹部45流出的水流增加。孔34和43以及凹部35(图3)在各个凹部44和45与压力腔室95和97之间分别提供流体连通。孔34和43分别在腔室44与95，以及腔室45与97之间提供压力平衡的连接，且其尺寸适于对卷轴提供一阻尼震荡的效应。

由于混合水流温度Tm上升，双金属圆盘50相对于间隙55的变形或挠曲造成凹部44内的压力增加，其后，造成压力腔室95内的压力增加，而在凹部45和压力腔室97内的压力对应地减小。压差dPm将作用在卷轴组件30上，尤其是作用在膜71和72以及双金属圆盘50上，由此，轻微地将卷轴组件30从冷水入口65推向热水入口67。其结果，卷轴31减少热水流量而增加冷水流量。混合水流温度下跌直到温度基本上恢复到预选的温度，而双金属圆盘50回复到平面状态。

当双金属圆盘50处于平面状态时不再有压差来变化组件30的位置，而获得新的平衡状态，使卷轴组件30在预选的温度下占有一新的平衡位置。正是这样的原因使得混合阀控制机构不是一个直接被驱动的比例阀，但是一个名副其实的伺服反馈机构，因此，避免了循环操作或不同于预选温度Tm的平衡温度。

以上所揭示的根据本发明一优选实施例的机构，结构上简单，容易理解，响应也非常精确。该机构通过配装一在预选温度下呈平面的双金属圆盘，设定到一固定的预选温度，但没有使用者用来预选温度的装置。该实施例是根据图1的流程图，其中，诸如固定的限制器的流动分流器11用槽41代表，其将主混合水流分成两个基本上相同的分量的流体流。图1中所示的可调整的机械连接的分流阀12和13表现为相对于间隙55作用的双金属圆盘50的周缘的变形。

在图10-15中，图中可见两个不同的混合阀控制机构，它们允许使用者预选出口温度。现参照图10，图中表示了根据本发明的另一实施例的一卷轴组件130的截面图。组件130包括一卷轴131，它具有一个或多个设置在中心的孔137、两个基本上类似的圆盘138和139、两个基本上类似的双金属圆盘150以及两个锁定螺母133和134。

圆盘138和139具有形成在其一个面内的同心的凹部144和145以及形成在其相对面内的一个或多个径向槽141。对应于一个或多个槽141中的每一个圆盘138和139具有一个或多个孔143，它们与槽141和一同轴的中心孔(未示出)对齐，以便紧密地配装在卷轴131上。圆盘138和139具有设置在其相对面的周缘内的一同心的台阶形部分136。

当圆盘138和139如图所示地配装在卷轴131的机加工过的中心部分时，一膜171(如下文中参照图12所述)被夹紧在台阶形部分136内。此外，相对的各对径向槽141有效地形成一与卷轴131内的混合腔室132对齐的孔。由此，流体可从卷轴131内的混合腔室132通过孔137、由一对相对的槽141形成的孔和孔143自由地流入凹部144和145中的每一个中。

大致类似的双金属圆盘150和151配装在卷轴131上，抵靠在盘138和139上并通过锁定螺母133和134固定在一定位置内。各个双金属圆盘150和151的对应的高、低膨胀侧152、153设置在相同的方向上。分别通过双金属圆盘150和151的周缘与圆盘138和139之间的间隙146和147的流体流动区域是这样被确定的：从各个凹部144和145进入到混合阀160的压力腔室195和197(如下文中参照图12所解释的)内的流体基本上相等地流过其间(如上述参照图5所解释的)。在各个圆盘138和139内的孔143提供进入到凹部144和145内的自由流体流，其流量大于通过间隙146和147的最大流量。

通过凹部144和145的水温增加造成双金属圆盘150和151周缘相对于圆盘138和139发生变形或挠曲。在此变形之后，双金属圆盘150和151的周缘移动以增加间隙146而减小间隙147。因此，从凹部144进入到压力腔室195内的流量增加，而从凹部145进入到压力腔室197内的流量减小，它们增加或减少的量基本上相等。

现结合图10参照图12和13，图中可见混合阀160(类似于以上参照图8和9所解释的混合阀)的沿端视图(图13)的线“4-4”截取的截面图(图12)，图中包括一外壳161和一固定地旋入到外壳161内的封罩163。可滑动地安装在外壳161和封罩163内的是卷轴组件130。然而，根据本发明的另一优选实施例，只有一个弹性膜171设置在台阶形部分136内的圆盘138和139与外壳161的内壁之间。膜171的周缘夹紧在环179与封罩163之间。

此外，水分别从压力腔室195和197退出外壳161，通过环179内的孔181和通过封罩163内的孔182流入并退出通道187和188。水退出通道187和188，分别通过控制孔189和190进入出口198，水从该出口流入诸如淋浴器或厨房洗菜盆(未示出)之类的用户设备内。为了调节从通道187和188到出口198内的流量，可转动一调节钮186以转动调节器的螺杆193。该转动使螺纹阻止流动调节器192相对于调节钮从近处或从远处移动，由此约束对应的从控制孔189和190到间隙146和147的流动，可比拟地来说，即是水的流动。

通过孔137和槽孔141从混合腔室132流出的混合水被分成通过孔143的两个分离的分量流体流，其通入到凹部144和145内。从凹部144和145流出的混合水分别流过间隙146和147，进入膜171两侧上的压力腔室195和197内。在腔室195和197中的任一个内发生的压力变化致使其间产生压差，该变化使卷轴组件130分别朝向冷水或热水入口165或167滑移。

当流动调整器192设置在控制孔189与190之间的当中时，腔室195与197之间基本上没有压差，其结果，卷轴组件130不改变其位置。调整钮186以将调整器192从近处移向钮186，这样做增加腔室197内的压力而减小腔室195内的压力。卷轴组件130朝向冷水入口165而背离热水入口167移动，这样，增加进入混合腔室132内的热水流量而减小冷水流量。因为混合水温度增加，所以，双金属盘150和151将同时作用，以减小间隔147而增加间隔146。附加的水现流入腔室195内较少流入腔室197内，直到达到一流动平衡为止，以使腔室195与197之间的压差基本上减小到零，提供一新的预选的混合水温度。尽管入口的温度或压力有变动，但新预选的混合水温度现保持稳定。本发明的该实施例是根据参照图2的上述公开。出口限制器型流动分流器(outletrestrictors type flow divider)11由可调整的出口189和190表示，它们可由使用者调整。

根据本发明的另一变化实施例，可调整钮186设置有一可脱开的阻挡机构，用来限制预选温度的范围，避免出现不留心设定太高温度的危险。

现参照图11，图中显示了根据本发明的另一优选实施例的卷轴组件220的截面图，它包括一管状卷轴221，其由两个螺纹地连接在一起的卷轴部分230和231组成。卷轴部分231具有一个或多个锥形出口孔237，以允许从混合腔室232流出，混合腔室232同轴地形成在卷轴部分231内。一卷轴副组件222包括一具有一螺纹的同轴的开口的调整齿轮259，它旋入在卷轴部分230的螺纹部分上，还包括两个弹簧圆盘238和239、一双金属圆盘250、两个间隔件环240，它们各具有一个或多个孔241和周缘环256。

弹簧圆盘238和239由诸如扁平的不锈钢弹簧的弹性材料形成，各具有一个或多个周缘孔243和一同轴的安装开口(未示出)。形成的双金属圆盘250具有一高膨胀面252和一低膨胀面253，并具有一同轴的安装开口(未示出)。周缘环256具有一预定的内直径，它略微大于双金属圆盘250的外直径，由此在其间提供运动的间隙。周缘环256具有一中心地形成在环256的内圆周内的径向槽255。该槽255具有一预定的宽度，其略微地大于双金属圆盘250的厚度。周缘环256还具有多个中心地形成在其中的孔257，它们与内部槽255流体连通。

按照卷轴组件220的结构，顺序地在卷轴部分231上设有以下零件：弹簧盘239；一第一间隔件环240，其各孔241与出口孔237对齐；双金属盘250，其高膨胀面252背离弹簧盘239；一第二间隔件环240，其各孔241与出口孔237对齐；周缘环256；弹簧盘238；以及，卷轴副组件222，其旋入在卷轴部分231上而完成该结构。弹簧盘239沿周缘被预紧以提供与环256的压缩接触。此外，齿轮259相对于卷轴221转动，沿轴向朝弹簧盘239和背离齿轮259位移环256，反之亦然。环256配装有从中心面向外的两个C形截面的弹性密封件258。密封件258设计为低摩擦，而绝对密封不是主要的，它们功能地更换膜71、72和171(如上文中参照图8和12所解释的)。

现结合图11参照图14-15，图中显示出沿设置在外壳261和外壳封罩263内的混合阀260、卷轴组件220(如以上参照图11所解释的)的端视图(图15)中的线“5-5”截取的截面图(图14)，两个插入件265和267较佳地(但不是必要地)由一塑料材料形成，它们分别突出到外壳封罩263内，并进入到外壳261内。插入件265和267分别在卷轴部分230和231的内直径内提供一可滑动的安装，由此，允许卷轴组件220在外壳261内沿轴向移动。一外环279较佳地(但不是必要地)由一塑料材料形成，外环279设置在外壳261内。环279具有多个中心地形成在其中的孔281，以提供与排出通道287流体地连通。环256和密封件258可滑动地与环279接触，以防止腔室295、297与组件220的任一侧上的阀260内的排出通道287之间流体连通。在腔室295与297之间存在一压差的情形中，这样的压差诱发卷轴组件似活塞地移动。

小齿轮293固定地附连在离封罩263内的小齿轮轴288的远端(相对于使用者)一预定距离处，并借助于一固定地附连在小齿轮轴288的近端上的钮286可转动地进行操作。小齿轮293可操作地与齿轮259啮合，以允许卷轴组件220自由地沿轴向移动。此外，小齿轮轴288的远端通过一个孔243插入，由此在小齿轮293转动时防止卷轴组件220转动。转动钮286可转动齿轮259，齿轮又相对于卷轴221沿着螺纹233前进或缩回，由此诱发环256对应的位移，以相对于双金属圆盘250的周缘重新定位环256的槽255。分别通过热和冷水入口插入件267和265进入卷轴221的热和冷水流在混合腔室232内混合，并通过孔237退出。由此，混合的流体流分成两个分量流体流，它们通过孔241进入双金属圆盘250任一侧上的腔室244和245内。当双金属圆盘250处于平面结构时，孔241的尺寸适于允许水流量基本上类似于通过间隙246或247的流量。此后，混合的水流通过双金属圆盘250的周缘的任一侧上的间隙246和247退出腔室244和245，以通过槽255和孔257和281退出卷轴组件220，并进入出口通道287而通过出口269退出阀260。孔243分别平衡腔室245与297以及腔室244与295之间的压力，孔243的尺寸对卷轴组件220的运动产生一阻尼效应。

为了改变预选的混合水文，沿逆时针方向转动钮286使齿轮259前进，由此，相对于使用者从远端将周缘环256移到双金属圆盘250。环256的位移分别减小了从腔室244流出的流量和增加从腔室245流出的流量，它们流过双金属圆盘250的对应侧252和253与槽255之间的间隙246和247。因此，腔室245内的压力下跌，腔室244内的压力上升，对应地使腔室297内的压力下降和腔室295内的压力上升。由此，以活塞样的方式移动卷轴组件220背离冷水入口插入件265而朝向热水入口插入件267。因此，卷轴组件220的该运动使热水流量增加，而通过卷轴阀座266相对于阀孔264的运动使冷水的流量对应地减小。其后混合水温的上升致使双金属圆盘250变形而将平衡恢复到一新的预选的较高温度。根据本发明的另一实施例，钮286设置有一可脱开的阻挡机构来限制预选温度的范围，从而避免不留心设定的温度太高。

为了提供一稳定的预选混合水温度，热或冷的供水温度或压力的任何变化造成双金属圆盘250的周缘相对于槽255挠曲或位移，由此改变间隙246和247的相对尺寸。腔室295和297内合成的相对压力变化致使卷轴组件220沿轴向移动，以调整进入混合腔室232内的热和冷水的相对入口流量。因此，混合的水温恢复到基本上预选的温度。

基于上述实例，根据本发明的一实施例，其后在进入入口插入件265的冷水供应中有一完全的压力下降，卷轴的运动快速地发生，以便基本上关闭热水入口267，由此可防止可能伤害使用者。在冷流体入口流动终止或显著地减小的情形中，根据本发明的该实施例用来控制热和冷水流量的阀结构对热入口流体流提供一较快的和较有效的流动关闭。此外，可操作通过各入口的流动的方向来关闭该入口。

如上所述，根据本发明的变化的实施例，一变化的混合器阀机构包括相当少数量的零件，非常少的移动零件，然而却具有安装和使用简单的益处。此外，不管入口温度和压力的波动如何，一预选的混合水温总保持在一稳定值。由于高的暴露和与朝向混合水流的双金属圆盘两侧的良好的接触，所以响应时间短。在相当长的寿命时间内可保持可靠性。

由于去除了任何相当长和窄的流道，所以，消除了在许多其它调温伺服控制的混合阀内普遍存在的堵塞问题。在现有技术的混合阀中，使用一小试样流量通过相当窄的通道来提供热控制，显然堵塞的可能性高而响应性低。将全部的混合水流分成两个基本上相等的分量流体流通过卷轴组件220，这样提供一湍流，其导致一个或多个双金属圆盘快速和敏感地响应，因此消除了发生在其它类型混合阀中明显存在的堵塞的可能性。

根据本发明的变化的实施例，其它热响应装置提供一位移的或扭转的运动，以操作双动作阀机构，该机构又控制两个分量流体流的相对流量，由此诱发其间的压差。这样的热响应装置包括(但不限于)双金属杆和盘圈、热膨胀杆以及流体操作的热响应元件，例如一“石蜡调温装置”。上述和其它的变化的热响应装置是本技术领域内技术人员所熟知的。

此外，根据本发明的其它实施例提供了不同于圆柱形轴向操作的卷轴组件的其它操作机构(如参照图3-15所解释的)。

现参照图16-17，图中示出一恒温混合阀300，它具有一球或球型卷轴组件305，该组件如箭头310和312所示地在外壳314内可转动地移动。外壳314包括一外壳封罩315，以便于混合阀300和阀组件座部分316的组装，外壳封罩315分别具有热和冷水入口317和319，以及用于两个分量流体流的两个出口322和324。外壳出口322和324基本上相同，由此，确保通过其间的流量基本上相等，在腔室326和328内给予相等的压力。一基本上球形中空的卷轴330分别具有热和冷水入口332和334，它们设置成与热和冷外壳入口317和319互相作用地接合，这样，顺时针转动增加冷水的流量而减少热水的流量，反过来，逆时针转动减少冷水流量而增加热水流量。球330的内部容积用作一混合腔室336，一混合的流体流从其中流出通过一出口338进入热腔室340，通过轴向滑动盘的阀344内的一个或多个孔342，以填充热腔室340。在相对于盘阀344的近端处，弹簧346用来保持盘阀344接触地与一热石蜡操作的恒温装置杆348接合。

混合的水流通过热腔室侧壁354内的两个基本上半圆形槽开口350和352退出热腔室340。槽开口350大致地设置在球330远端的盘阀344的一侧上，而槽开口352设置盘阀344的近端。盘阀344布置成在一平衡位置基本上遮蔽槽350和352的相等的部分，其中，混合的水流具有的温度等于预选的温度。在此平衡位置中，盘阀344控制通过槽350和352的流量，基本上分别与进入腔室326和328的两个分量流体流的流量相等。盘阀344朝向球330的轴向运动增加了通过槽350的流量而减小了通过槽352的流量，反之亦然，由此，响应于盘阀344的轴向位移，将混合的流体流分成两个分别进入腔室326和328内的变化的流动的分量流体流。腔室326与328之间被一带有周缘密封结构的叶轮356分离。

热传感器杆348通过包含在腔室358内的石蜡的膨胀或收缩进行滑动。响应于混合水流温度的上升，杆348的运动相对于球330从近端移动盘阀344，增加通过槽350进入腔室326内的分量流体流而减小通过槽352进入腔室328内的另一分量流体流。如上所述，当阀344处于一中间位置时，外壳出口322和324的尺寸适于分别提供基本上与通过开口350和352相同的流量。进入腔室326内的流量的增加和进入腔室328内的流量的减小将导致腔室326内压力增加和腔室328内的压力减小，即，其间形成压差。据此，响应于该压差，卷轴组件305沿箭头310所示的方向转动，减小通过外壳入口317和球入口332的热水的流入量，而增加通过入口319和334的热水的流量，由此将混合水流的温度减小到预选的温度。混合水温的减小将形成相反的一系列的反应，来将混合水流恢复到预选温度。

为了变化预选温度，外壳出口322和324连接到一使用者调整的双动作的阀机构(未示出，但类似于如以上参照图12所解释的流动调整器192的结构)。例如，为了提高预选温度，通过减小通过外壳出口324的流量和提高通过外壳出口322的流量，腔室328和326之间的压差沿箭头312所示的方向移动卷轴组件305，由此，增加通过入口317的热水流量，相应地减小通过入口319的冷水的流量，直到热杆348调整分量流和消除腔室328与326之间的压差，这样，卷轴组件305返回到新的预选温度下的平衡位置。

根据本发明的另一个实施例，现参照图18和19，图中显示出一与以上参照图16-17所揭示的阀相类似的混合阀，但具有的一卷轴组件405包括一包围一混合腔室436的圆柱形卷轴430。容纳在腔室358内的热石蜡的膨胀或收缩可滑动地操作杆348来抵抗弹簧346而移动盘344，这致使通过侧壁354内的开口350和352的流体的流量发生变化。混合的水流通过出口338离开混合腔室436，而通过开口342进入热腔室340，分别通过热调整的开口350和352进入到腔室426和428内。

一被密封件416关闭的外壳415具有热和冷水入口417和419，并具有一固定地附连在外壳壁418内的入口盘455，其具有同轴地分别与外壳入口417和419对应的诸入口。从横向固定地附连于卷轴430的是一具有入口467和469的卷轴盘470。该卷轴盘470邻近于入口盘455并与其滑动转动地接合。盘455和470由诸如抛光陶瓷的材料形成，以在其间基本上有抗泄漏的滑动接触。卷轴盘入口467和469分别以某一角度位移离开外壳入口417和419。当卷轴组件405转动时，如箭头310和312所示，响应于腔室426与428之间的压差，热和冷水入口417和419中之一打开，以增加通过其间的热或冷水的流量，而另一入口减小通过其间的另一水流量。在所有方面，混合器阀400的功能基本上类似于混合器阀300(图16-17)。

现参照图20，根据本发明的另一优选实施例，示出一基于图11所示的卷轴组件的卷轴组件223的截面图，另外附加节约空间的环226、227，它们位于双金属盘两侧上的卷轴的内部腔室内。环较佳地由塑料材料制成，并自由地放置在其空间内。水流较快地从图14中的入口阀264流到图14中的出口281，这样，即使在低流量的情形下也可避免震荡的风险(将在下文中解释)。

由于卷轴组件水容量的减小，在水通过热和冷水入口阀之后双金属盘在非常短时间内能测得水温。双金属对于混合水温的任何变化的响应快于涉及该流动状态的机械震荡循环时间，会造成过度响应(过调(overshoot))的反馈相位延滞较短，并且在空间295、297(图11)内的水容量被有效地倾倒。滞留在这些空间内的水只能通过倾倒孔243倒去。

从水到双金属盘的热传递也较快，因为沿盘表面有较快的流速。

现参照图21，根据本发明的另一优选实施例，示出一部分基于图11所示的卷轴组件的卷轴组件620的截面图，卷轴管631内的开口633用作进入混合腔室632内的入口。一外部的和内部的螺纹的螺母633锁定于弹簧盘238、239、间隔件环240、双金属盘250和环256的组件。组件的操作参照图11详细描述。

现结合图21参照图22-23，图中可见一沿混合阀660的端视图(图23)的线“10-10”截取的截面图(图22)，该混合阀660设置在外壳661和外壳封闭663、卷轴组件620内(如以上参照图21所解释的)。

这里，当横贯阀的压降高于某预选压力时，位于封闭663内的弹簧加载的旁路671被构造成允许水流通过旁路。

热水入口665和冷水入口667由带有对角向的密封件687的套筒685导向，以允许有空间用于冷水入口657和热水入口655，它们通过卷轴管内的开口633进入混合腔室632内。

只要混合腔室632与出口端口669之间的压差低于某预选值，则盘675被弹簧673推向其在套筒686内的座上，而水仅可通过双金属盘250的两侧上的卷轴组件的开口237，通过间隙245、247、孔255、281流到退出端口669。

如果要求较高的流量，则混合腔室632与出口端口669之间的压差将增加，以使旁路盘675迫使弹簧673返回并允许通过旁路671混合水流。本发明的该实施例以窄的流量裕度使用卷轴组件，以便达到更精确的温度控制，然而，当要求在流动中增加高的流量通过旁路时，这将在与旁路相对的卷轴管631的端部处不能精确地混合到预选温度。卷轴管631在两侧上打开，以消除入口水压对卷轴位置的影响。

由外壳661和盖663组成的组件用螺钉679附连(图23)，以将盖内的旁路671正确地与外壳内的开口对齐。转动调整钮286将转动齿轮259，以设定要求的温度(如参照图14详细地所述)。

现参照图24-25，根据本发明的另一优选实施例，示出沿一端视图(图25)的线“12-12”截取的截面图(图24)，以及一沿图24的线“11-11”截取的局部截面图(图25)。两个图描述了一混合阀560，它设置在一外壳561和外壳封闭563、卷轴组件130(如以上参照图10所述)和膜171(如以上参照图12所述)内。

所提出的实施例是基于参照图12、13所述的混合阀160。

这里设置在公共轴线502上而因此以相同速度转动的叶轮501、503迫使相同的容量通过中心膜171的两侧输出。在图24中，一诸如本发明优选实施例中的环505的分离器在两个分量流体流之间保持流体分离。为了便于组装，外壳561的底部用螺纹塞头507关闭，它对中和保持叶轮501、503的暴露的轴502。

在本发明的该实施例中，叶轮501、503包括流动分流器，它代替了图12中所述的孔189、190以及以图2的方法固定的相等的限制器型流动分流器11，这两个孔189和190在结合图2时被描述过。用活动的叶轮流动分流器代替固定的限制器型的流动分流器11，大大地提高了流量的范围，而温度的精度得到严格的保持。应该指出的是：由叶轮501、503限定的填充腔室的流体体积用作为一调节的腔室(即使没有叶轮本身)，用来平均捕获在其中的水体积的温度。诸如图25中所限定的圆形流道具有良好的温度平均能力(即使没有叶轮本身)。简单地使用一较大容积的腔室，一较大容量的流体和由此的较佳的调节性容易地得到适应。

本技术领域内的技术人员将会认识到，尽管以上揭示的细节涉及到水流，但根据本发明的各种实施例所揭示的混合阀不局限于混合水，而可用于混合各种具有不同的和变化的温度和压力的流体，以提供一基本上稳定的预选的混合流体温度。

虽然依照某些具体的实施例描述了本发明，但应该理解到，本描述不含有限制意义，由于本技术领域内的技术人员可提出进一步的各种修改，所以，本发明意在涵盖落入附后的权利要求书定义的范围内的这样的修改。

Claims (28)

1.一种流体混合阀，其从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二流体流形成一混合的流体流，所述混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度的数值介于所述第一和第二流体流的温度之间，所述流体混合阀包括：

a)一外壳，该外壳包括：

i)一接纳所述第一流体流的第一流体入口，

ii)一接纳所述第二流体流的第二流体入口，

iii)一用于合成的所述混合流体流的第一流体出口；以及

b)一设置在所述外壳内的混合调节组件，它包括：

i)一与第三和第四流体入口间隔开的混合元件，以及一布置成与所述第三和第四流体入口流体连通的第二流体出口，所述第三和第四流体入口布置成允许所述第一和第二流体流通过其间，以使其便于混合成为所述混合的流体流，所述第二流体流出口布置成便于所述混合的流体流从其间流出，

ii)一流体分流器，其布置成与所述第二流体出口流体连通，它操作而将所述混合的流体流分成两个分量的流动，各分量具有的流量和压力基本上与另一分量的相等；

iii)至少一个流动控制机构，用来协调地增加所述两个分量流体流中的一个分量流体流而减小所述两个分量流体流中的另一分量流体流，这样，在所述两个分量流体流之间诱发一压差；

iv)至少一个热响应元件布置在流体流中，并与所述两个分量流体流中的至少一个分量流体流在传热上连通，且响应于所述两个分量流体流的温度与所述预选温度之间的温差可操作来控制所述至少一个流动控制机构，

v)一重新组合和排出装置，其用来将所述两个分量流体流重新组合成所述混合的流体流，以便通过所述第一流体出口从所述流体混合阀输出；

其中，混合调节组件响应于所述两个分量流体流的温度与所述预选温度之间的温差进行操作，所述温差由所述第一和第二流体流中的至少一个流体流的温度或压力变化造成，响应于所述两个分量流体流之间的诱发的压差，操作所述混合调节组件来调整所述第一和第二流体流的相对流动，以便平衡所述两个分量流体流的温度与所述预选温度之间的温差，由此，基本上将所述混合的流体流恢复到所述预选的温度。

2.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述第一和第二流体入口分别包括机械连接的第一和第二入口阀，以便控制所述第一和第二流体流的相对入口流。

3.如权利要求2所述的流体混合阀，其特征在于，响应于所述混合元件，所述第一和第二入口阀基本上增加通过所述第一和第二流体入口中的一个入口的流动而同时减小通过所述第一和第二流体入口中的另一个入口的流动。

4.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述第一流体出口包括一出口流调节器阀，用来控制通过所述流体混合阀的流量。

5.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述外壳包括至少一个外壳元件和至少一个封闭元件，以便于在内部部署所述混合调节组件。

6.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述外壳包括一用来变化所述混合流体流的所述预选温度的温度调整机构，所述温度调整机构包括至少一个压差诱发机构，用来变化所述两个分量流体流之间的相对流量，其中，所述至少一个压差诱发机构选以下一组中之一：

一双动作阀；

一位移机构；以及

一位置变化机构，用来改变所述热响应元件的位置。

7.如权利要求6所述的流体混合阀，其特征在于，所述温度调整机构被构造成提供一与变化的所述预选温度相关的所述混合调节组件的平衡结构。

8.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述混合调节组件在所述外壳内被构造为一工作元件，其响应于所述两个分量流体流之间的压差而操作，并设置有一分离器，用来基本上防止通过所述工作元件的所述两个分量流体流之间的流体泄漏，其中，所述分离器选自以下一组中之一：

一隔膜，它具有至少一个柔性膜；

一活塞，它具有至少一个圆周的流体密封件；以及

一可转动操作的叶轮，它具有一周缘密封件。

9.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述混合调节组件操作来调整所述第一和第二流体流的相对流动，混合调节组件选自以下一组中之一：

一转动操作的平面圆盘；

一转动操作的球；

一位移操作的平面滑动件；以及

一位移操作的卷轴管组件。

10.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述混合调节组件还包括至少一个节约空间的元件。

11.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述流体流分流器选自以下一组中之一：

诸固定的孔板；

诸可调整的孔板；以及

设置在一公共轴上的诸叶轮。

12.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述混合的流体的一相对部分在其进入上述流动分流器之前通过一弹簧加载的旁路排出，由此，允许大流量的混合流体通过所述混合阀。

13.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述至少一个热响应元件选自以下一组中之一：

双金属元件；

热膨胀元件；

石蜡操作的调温装置；以及

流体操作元件。

14.如权利要求13所述的流体混合阀，其特征在于，所述双金属元件被构造成选自以下一组元件中之一：圆盘、盘管和杆。

15.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述至少一个流动控制机构包括一双动作阀装置，用来变化所述混合的流体流的所述预选温度。

16.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述重新组合和排放装置设置在所述外壳内而在所述混合调节组件的外面。

17.如权利要求1所述的流体混合阀，其特征在于，所述重新组合和排放装置包括一双动作阀，用来变化所述两个分量流体流的相对流量，以便在所述两个分量流体流之间诱发一压差，由此，变化所述预选温度。

18.一种方法，其用来从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二入口流体流形成一混合的流体流，所述混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度的数值介于上述第一和第二入口流体流的温度之间，所述方法包括以下诸步骤：

a)组合所述第一和第二入口流体流以便形成所述混合的流体流；

b)将所述混合的流体流分成具有对应的流量和压力的两个分量流体流，它们的流量和压力基本上相等；

c)检测所述两个分量流体流的温度与所述预选温度之间的温差；

d)使所述两个分量流体流的基本上相等的流量造成不平衡，根据检测到的所述两个分量流体流的温度与所述预选温度之间的温差，使所述两个分量流体流之一的流量增加，而所述两个分量流体流中另一个的流量减小，由此，在所述两个分量流体流之间诱发一压差；

e)相对于所述两个分量流体流之间所述诱发的压差，调整所述第一和第二入口流体流的相对流量，以相对于所述两个分量流体流之间的所述诱发的压差，使所述第一和第二入口流体流之一的流量增加而所述第一和第二入口流体流的另一流体流的流量减小，由此将所述两个分量流体流的温度基本上恢复到所述预选的流体温度；以及

f)重新组合所述两个分量流体流以形成一组合的出口流。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述混合的流体流分成两个分量流体流的所述步骤b)使用一容积流分流器。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在组合所述第一和第二入口流体流以形成所述混合的流体流的步骤a)之后，有一将所述混合的流体流的相对部分直接排放到出口流中的步骤。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，检测所述两个分量流体流的温度与所述预选温度之间的温差的所述步骤c)包括使用一热响应装置。

22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该方法还包括在所述检测步骤c)之前的变化所述预选温度的步骤。

23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，使所述两个分量流体流的基本上相等的流量造成不平衡的所述步骤d)包括在所述两个分量流体流之间诱发所述压差，由此变化所述混合流体流的所述预选温度。

24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，调整所述第一和第二入口流体流的相对流量的所述步骤e)包括：如果所述第一和第二入口流体流中的另一个的流体流基本上终止，则基本上终止所述第一和第二入口流体流中之一的流体流。

25.如权利要求18所述的方法，其特征在于，重新组合所述两个分量流体流的所述步骤f)包括：调整所述两个分量流体流的相对流量，以在所述两个分量流体流之间诱发所述压差，由此变化所述混合的流体流的所述预选温度。

26.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括将所述混合流体流分成两个分量流体流的步骤b)与使所述两个分量流体流的基本上相等的流量造成不平衡的步骤d)倒过来。

27.一种流体混合阀，其从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二流体流形成一混合的流体流，所述混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度值介于所述第一和第二流体流的温度之间，该流体混合阀基本上参照诸附图并如上所述。

28.一种方法，其从具有不同的变化温度和不同的变化压力的第一和第二流体流形成一混合的流体流，所述混合的流体流具有一基本上稳定的预选温度，温度值介于所述第一和第二流体流的温度之间，该方法基本上参照诸附图并如上所述。

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