恆溫混合旋塞用流量控制閥的製作方法
2023-09-24 03:00:00
專利名稱：恆溫混合旋塞用流量控制閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種恆溫控制閥，更具體說涉及一種帶有體積控制器件的恆溫控制混合閥。
在管工領域內混合閥是眾所周知和普遍採用的。這些閥可以提供來自單獨的熱水和冷水源的混合水流。其次，用於手柄式混合閥的恆溫控制是眾所周知的。採用恆溫控制的一個理由是為了消除當熱水源溫度波動時不斷的再調節。熱水源的溫度可能大幅度地變化，而且，冷水管內的壓力也可能變化，因此改變了熱水和冷水流的比例，從而使混合水的溫度波動。
已知的恆溫閥存在封閉問題和通常比未裝恆溫調節的標準混合閥笨重得多。這種體積增大是由於通常用於恆溫旋塞的流道所致，即供水入口由徑向外緣位置移向了位於中心的恆溫閥。
當恆溫閥被裝入混合閥內時，體積或流量控制閥可安裝在恆溫閥元件的下遊或上遊。當在恆溫元件的下遊的混合水流內調節水流時，需要安裝單向閥以防止熱水源和冷水源之間可能的貫通。當在水流混合前在恆溫元件的上遊進行熱水和冷水源的體積控制時，就不再需要單向閥。由於這種經濟的原因，大多數恆溫混合閥具有恆溫元件上遊的體積控制。
然而，當對熱水和冷水源的流量調節時，由於水流速度的變化，恆溫裝置不能保持恆定溫度。人們知道，當熱水源和冷水源的壓力大致相等或熱水源的壓力僅稍低於冷水源時，熱水和冷水源之間的流速差別或變化加大，當總流量降低時有時溫度升高很大。另一方面，如果熱水源的壓力比冷水源的壓力低得多，象通常熱水管道腐蝕加劇引起的情況那樣，當總流速降低時熱水和冷水源之間的流速差或流速變化減少。
已知一對碟片閥中的異型孔用於限定熱水和冷水源之間水流的剖面。然而，這些碟片閥安裝成可相互轉動和橫向移動以便機械控制熱水和冷水混合水的總流速和溫度。
實際需要的是一種緊湊的恆溫閥，它應易於裝配和控制混合水輸出的溫度，也需要一種閥內的恆溫控制器件，它帶有流量控制以保證在所有流速下正確的恆溫控制。
按照本發明的一個實例，恆溫混合閥包括開有兩個供水開口的基座，用以與熱水和冷水源連接。手柄殼體轉動安裝在基座上，與有通過熱水和冷水的第一和第二入口通道與第一閥表面可操作地連接。所述的兩個入口通道可操作地與兩個供水開口鄰接，以控制進入混合閥水的總流速。
在手柄內圓形閥表面第一軸端附近的第一座和圓形閥表面第二相反軸端附近的第二座之間軸向移動的第二圓形閥表面，用以控制來自上述第一和第二入口的水的相對比例。第一入口通道向上通過圓形閥表面徑向範圍內的第一座表面和具有下遊端與上述圓形閥表面的第一座和第一軸端連通，以提供第一座與圓形閥表面之間的第一流徑，由圓形閥徑向內部至圓形閥表面徑向外部流至混合室。
第二入口通道軸向通過第一位座的表面旁邊和通過圓形閥表面徑向範圍內的圓形閥表面內部和具有下遊端與圓形閥表面的第二座和第二軸端以提供上述第二座與上述圓形閥表面之間的第二流徑，由圓形閥表面徑向內部至徑向外部至混合室。第一入口通道在圓形閥表面內部相對於第二入口通道由供水開口至混合室是被密封的。
軸向活動安裝在混合室內的恆溫元件，與圓形閥表面可操作地連接，它使圓形閥表面可在第一和第二座之間移動，響應混合室內水的溫度控制由第一和第二入口通道進入混合室水的相對流量。混合室與出口流通。
最好恆溫混合閥包括內殼體部分，它具有上圓凸緣，形成了第二入口通道圓形下遊端上面的第二座。該內殼體部分具有圓形下凸緣，形成了第一入口通道圓形下遊端下面的第一座。內殼體部分具有中部凸緣，形成了在圓形閥表面徑向邊界內用圓形閥表面對相應入口通道彼此密封的密封圈。
在一個實施例中，內殼體部分具有通過其的中心出口通道，與混合室水流通。恆溫元件軸向向下伸入內殼體的出口通道，通過套環元件與上述圓形閥表面連接，套環元件帶有通孔，以保證來自上述第一入口通道的水流通過混合室進入與出口工作連接的出口通道。
根據本發明的另一方面，恆溫混合閥具有冷水入口和熱水入口與具有兩個供水開口的基座流通。手柄殼體可轉動地安裝在基座上和與有兩個入口通道的第一閥表面可操作地連接，所述的兩個入口通道可操作地與兩個供水開口相鄰接，用於控制進入殼體的總流速。與第二閥表面工作連接的恆溫元件以便在第一座與第二座之間移動第二閥表面用於響應混合室內水溫控制來自第一和第二入口通道的相對水流。
這兩個開口和第一閥表面設置在兩個同心安裝的碟片上，兩個碟片可以相互轉動和提供通過其本身的開口作為通過兩個碟片的水流的控制通道。開口中至少一個開口成形為可改變通過第一和第二入口通道水流的比例，使該改變抵銷了通過第一和第二入口通道流速比的變化趨向，其結果僅改變了第一和第二入口通道的流速。
在一個實施例中，當活動碟片由全水流位置向全關閉位置移動時，相應的冷水通道的扼流量比熱水通道的扼流量少。在一個代替的實施例中，當活動碟片由全水流位置向全關閉位置移動時，相應的熱水通道的扼流量比冷水通道的扼流量少。
在另一實施例中，相應的熱水通道對水流的阻力隨著碟片的往復位移角由最大水流位置移向全關閉位置而增大，而相應的冷水通道中的阻力保持基本不變。換句話說，相應的冷水通道對水流的阻力隨著碟片的往復位移角由最大水流位置移向全關閉位置而增大時，而相應的熱水通道的阻力保持基本不變。
通過這種形式可以獲得一種緊湊的恆溫託架，該託架可以裝入帶有可控制流量或流速碟片的混合閥水流調節器內，碟片具有異型孔以保證熱水與冷水源之間水流比例的調節，而與通過該碟片的總流速無關。
下面參照附圖進行詳細說明，附圖中
圖1是按照本發明一個實施例的恆溫混合閥的側剖面圖；圖2是圖1所示用於流速調節的固定碟片的頂視圖；圖3是圖1所示活動碟片的頂視圖4是兩個碟片工作時和完全開啟位置時的頂視圖；圖5是圖4所示兩個類似碟片處於部分關閉位置時的平面圖；圖6是固定碟片的第二實施例說明圖；圖7是固定碟片的第三實施例說明圖；圖8是沿圖7所示的8-8線的剖面圖，示出活動碟片處於全開啟位置；圖9是類似於圖8的剖面圖，示出通過圖8所示固定碟片窗口的改進剖面，其活動碟片處於部分關閉位置。
從圖1和2可見，恆溫閥10包括手柄殼體12，它可轉動地安裝在管子夾具或其它適宜的管子夾具14上，管子夾具14包括冷水源16和熱水源18。手柄殼體12可轉動地安裝在旋塞基座17上，而旋塞基座17固定於管子夾具14內。混合閥包括由兩個陶瓷碟片22和24組成的流速控制閥。固定陶瓷碟片22安裝在旋塞基座17內。活動陶瓷碟片24安裝在託架組件25的底部。託架組件25具有恆溫控制的第二閥26安裝在手柄殼體12內流速控制閥20的下遊，以控制流向出口通道28混合水的溫度。恆溫閥的詳細介紹見PCT公開WO 95/30940和95/30939，並列於此處供參考。
固定陶瓷碟片22具有相應的冷水和熱水供應開口30和32及位於中心的混合水輸出開口34。陶瓷碟片24藉助託架組件25的內殼體元件36固定在轉動手柄殼體12上與其一起轉動。活動陶瓷碟片24具有冷水入口38和熱水入口40以及位於中心的出水孔42，它與固定陶瓷碟片22的出水開口34對準。手柄殼體12的轉動帶動陶瓷碟片24相對於陶瓷碟片22轉動，選擇性地使入口38和40與入口30和32對準或錯開，以控制熱水和冷水的總流速。供水開口30和32的詳細情況以及通過兩個陶瓷碟片22和24的入口40和42介紹如下。
內殼體元件36具有與熱水入口40對準的熱水入口通道44及與冷水入口42對準的冷水入口通道46。中心混合水出口43與出口42，43和28對準。通道44具有圓形的下遊端48與內殼體元件36內的圓形閥座50及恆溫控制閥26的圓形的軸向下端52相鄰。通道46具有圓形的下遊端54與圓形閥26的圓形閥座56和軸向上端相鄰。閥座56固定在內殼體元件36上。通道46在徑向邊緣範圍內通過圓形閥26。內殼體元件36具有中間密封座60，其上放置有密封圈62用來在圓形閥26的軸向範圍內封隔通道44和46。
圓形閥26藉助螺紋接合固定於套環64上。彈簧66側壓閥26與閥座56接合和關閉通道46。套環64在內殼體部分上方延伸並固定於恆溫元件70的殼體部分68。恆溫元件具有膨脹活塞腳72，它與安裝在調節手柄76內的安全彈簧釋放座74連接。調節手柄76用螺紋連接在手柄殼體12上，並帶有適宜的密封圈75，使恆溫組件70在託架組件25內機械升降。殼體部分68可以延伸進入內殼體36的中心出口通道42內。
託架組件25保持著它的結構整體性，因為環形閥26插入內殼體閥座50與上閥座56之間。恆溫元件70固定於套環64上，而套環64又固定於環形閥26上。彈簧元件66也插入內殼體36與閥26之間。
來自冷水源16的水流向上通過控制閥20和軸向上升通過內殼體件使冷水徑向向外通過閥座50與圓形閥26之間的可調尺寸的間隙78和進入混合室80。來自熱水源18的水流通過控制閥20和軸向上升通過內殼體件使熱水徑向向外通過閥座56與環形閥26之間的可調尺寸的間隙79和進入混合室80。
之後水被混合和徑向向內返回至中心出口通道42和由託架25和混合閥10流出。恆溫調節器自動軸向推動閥26去調節兩個間隙78和79的尺寸。恆溫元件70的專門內部結構在技術上已熟知和可以商業供應。
當控制閥20處於關閉位置時可以防止熱水和冷水源16和18之間任何的水流通。因此該旋塞不需要設置單向閥。
現在按圖3-10更詳細地說明陶瓷碟片22和24，以及固定碟片22上的開口30和32及活動碟片上的入口38和40的形狀和工作情況。為了說明簡便起見，所示兩個碟片具有不同的直徑，但是可以理解，上述碟片的直徑不是本發明的限定值，它們可以具有相同的直徑。
如前所述，流量的減少在大多數情況下會引起混合水溫度的升高，該升溫必須校正。圖2示出兩個開口30和32。開口30具有固定寬度的普通弧形，而開口32具有本發明一個實施例的特殊形狀。分段90具有固定和減少的寬度並擴展為增加寬度的分段92。如圖3所示，活動碟片24具有兩個入口38和40，其形狀為普通的固定寬度弧形。
圖4示出在全流量情況下兩個相互重迭的碟片，其開口30和32與入口38和40完全對準。當活動碟片轉至圖5所示位置時，如同通常在流量控制閥所見，通過入口30和入口38的自由橫截面的變化與位移角成正比。另一方面，通過開口32和入口40的熱水通道被較大比例地扼流，因為在位移開始時，分段92的較寬部分被活動盤24覆蓋住，直至如圖5所示僅有較窄部分相對於入口40未被覆蓋。結果在調節行動開始時由於熱水扼流量比冷水扼流量大而使熱水流量減少或被扼流。扼流的這種差別抵消了混合水溫度上升的趨向，這是由於混合水流速減少的緣故。分段90和92的寬度和長度可以選擇來以最佳形式補償混合水溫度上升的趨向和使恆溫裝置能校正任何的殘餘變化。
如果考慮到開口30和入口38用於熱水流的通過和開口32和入口40用於冷水流的通過，則活動碟片的反向轉動可以提供同樣的作用和補償。在此種情況下當活動碟片反向轉動時通過開口30和入口38的自由橫截面(現在供應熱水的)如同通常流量控制閥中所見，其變化與轉動角成正比。另一方面，通過開口32和入口40的通道(現在供應冷水的)被較小比例扼流，因為在位移開始時較窄的分段90被活動碟片24覆蓋，僅有較寬的分段92相對於入口40保持未被覆蓋。結果在調節作用開始時，由於熱水的扼流量大於冷水的扼流量而使熱水流供應量減少或扼流，從而達到前述的相同效果。
再者，還應注意到，雖然已示出固定碟片22上的導型開口32，利用活動碟片24上代替的異型開口40也能達到同樣的效果。
還應該理解，將開口30或入口38的形狀製成相反的形狀，使熱水源的扼流量比冷水源大，即當閥由全開位置轉向關閉位置時冷水源的扼流量比熱水源小，就可以實現同樣的效果。
上面的討論僅局限於一個開口，可以預見同樣碟片可以設置兩個異型開口，或者一個異型開口屬於一個碟片，而另一個異型開口屬於另一個碟片。而且兩個碟片上的開口可以製成配合的異型，以達到要求的改變熱水流和冷水流比例的結果。
圖6示出了類似於圖3的碟片的一個實施例。其開口132具有逐漸變化的寬度。在這種情況下總的效果與前例相同，但沿兩個碟片適當的位移弧形的坡度更規則。
上面討論的實例公開了熱水和冷水流非比例變化所用的碟片，採用至少改變一個開口的寬度來改變供水與通過閥內通道之間自由橫截面的覆蓋率。實現非比例變化的另一途徑是改變一個通道相對於另一個通道的阻力。
由圖7的8可見，碟片222的平面233上的開口232的寬度是未知的，而圖8所示開口232卻為階梯形使相反平面236上存在一塊減小的或扼流開口區235，它控空連接平面233上的區域237。當通道的自由橫截面由直接覆蓋扼流分段237向僅覆蓋區域237的末端239移動時，對水流的阻力保持逐漸升高。這個結果與改變開口在其不同區域的寬度所獲得的結果基本相同。該開口還可以按圖9所示進一步改進，這裡開口232具有扼流區235，它開放進入區域237。區域237的底板341由區域235向末端339傾斜，以達到在特殊情況下更理想的變化速度。
圖6-9所示各種形狀可以結合開口橫截面的變化作為開口寬度變化的代替方案更多使用，換句話說，各種形式可以相互結合使用，來實現相對流速的改變。
採用這種形式，混合旋塞用的恆溫閥能夠校正出口水的溫度，以適應更多種類的管道條件和供水。本發明增加了恆溫控制閥的可行性，這裡如果沒有本發明的構思它僅有的作用不足以將出口水保持在預定或希望的溫度。
在不脫離所附權利要求規定的本發明範圍和精神的條件下，其它一些變化和改進是可能的。
權利要求
1.一種恆溫混合閥，其特徵在於具有設有兩個供水開口的基座；安裝在上述基座上的可轉動的手柄殼體，它與有兩個入口通道的第一閥表面可操作地連接，所述的兩個入口通道可操作地與上述兩供水開口相鄰接，以控制進入上述殼體的流量；可在上述手柄內在圓形閥表面第一軸端附近的第一座和在圓形閥表面第二相反端附近的第二座之間軸向移動的第二圓形閥表面用以控制來自上述第一和第二入口水流的相對比例；上述第一入口通道向上通過上述圓形閥表面徑向範圍內的第一座表面和具有下遊端與上述圓形閥表面的上述第一座和上述第一軸端連通，以提供在上述第一座與上述圓形閥表面之間的第一流徑，由上述圓形閥表面徑向內部至上述圓形閥表面徑向外部至混合室；上述第二入口通道向上通過上述第一座表面的旁邊和通過上述閥表面徑向範圍內的上述圓形閥表面的內部和具有下遊端與上述圓形閥的上述第二座和上述第二軸端連通，以提供上述第二座與上述閥表面之間的第二流徑，由上述圓形閥表面徑向內部至徑向外部至混合室；上述第一入口通道在上述圓形閥表面內部相對於上述第二入口通道由上述供水開口至混合室是被密封的；軸向活動安裝在混合室內的恆溫元件與圓形閥表面可操作連接，它使圓形活動表面可在第一和第二座之間作軸向移動，響應混合室內水的溫度控制由第一和第二入口通道進入混合室的相對水流；上述混合室與從其本身引出的出口連通；上述開口和上述第一閥表面設置在兩個同心安裝的碟片上，它們可以相互轉動和設有開口形成通過兩個碟片的受控制的水通道；至少一個開口的製成形狀可改變通過第一和第二入口通道水流的比例，這樣來抵銷通過第一和第二入口通道的兩股水流速度比的變化趨向，結果僅改變了通過第一和第二入口通道的總流速。
2.根據權利要求1所述的恆溫混合閥，其特徵還在於活動碟片由全流量位置向關閉位置移動時相應的冷水通道的開口扼流比熱水通道的開口扼流快一些。
3.根據權利要求1所述的恆溫混合閥，其特徵還在於活動碟片由全流量位置向關閉位置移動時相應的熱水通道的開口扼流比冷水通道的開口扼流快一些。
4.根據權利要求1所述的恆溫混合閥，其特徵還在於當熱水通道對水流的阻力隨著碟片的往復位移角由最大流量位置向關閉位置移動而增大時，相應冷水通道中的阻力基本保持不變。
5.根據權利要求1所述的恆溫混合閥，其特徵還在於當冷水通道對水流的阻力隨著碟片的往復位移角由最大流量位置向關閉位置移動而增大時，相應的熱水通道中的阻力基本保持不變。
6.一種具有冷水入口和熱水入口的恆溫混合閥，其特徵在於具有設有兩個供水開口的基座；安裝在上述基座上的轉動手柄殼體，它與有熱水和冷水入口通道的第一閥表面可操作地連接，所述的兩個入口通道可操作地與上述兩個供水開口相鄰接，以控制進入上述殼體的流量；與活動的第二閥表面工作連接的恆溫元件，第二閥表面在第一和第二座之間移動，用以響應混合室內水流的溫度控制來自冷水和熱水入口通道的相對水流；上述開口和上述第一閥表面設置在兩個同心安裝的碟片內，碟片可以相互轉動和提供通過其本身的開口用於控制通過兩個碟片的水流；至少開口中的一個的成形為可以改變通過熱水和冷水入口通道水流的比例，這樣來抵銷通過冷水和熱水入口通道水流速度比例變化的趨向，結果僅改變了通過第一和第二入口通道的總流速。
7.根據權利要求6所述的恆溫混合閥，其特徵還在於活動碟片由全流量位置向關閉位置移動時，相應的冷水入口通道的開口的扼流比熱水通道的開口的扼流快一些。
8.根據權利要求6所述的恆溫混合閥，其特徵還在於活動碟片由全流量位置向關閉位置移動時，相應的熱水入口通道的開口的扼流比冷水通道的開口的扼流快一些。
9.根據權利要求6所述的恆溫混合閥，其特徵還在於當相應的熱水入口通道對水流的阻力隨著碟片的往復位移角由最大流量位置向關閉位置移動而增大，而相應的冷水入口通道中的阻力基本保持不變。
10.根據權利要求6所述的恆溫混合閥，其特徵還在於當相應的冷水入口通道對水流的阻力隨著碟片的往復位移角由最大流量位置向關閉位置移動而增大，而相應的熱水入口通道中的阻力基本保持不變。
全文摘要
恆溫閥(10)用的流量控制碟片(22和24)具有由關閉至全開位置調節水流用的開口,陶瓷碟片(24)具有異形入口(32),異形入口具有寬段(92)和窄段(90)以提供相對於另一開口(30)的水流變化的調節。在不同的手動流量調節時異形開口對恆溫元件(70)提供了增加的混合調節能力。
文檔編號G05D23/01GK1189225SQ96195079
公開日1998年7月29日 申請日期1996年6月24日 優先權日1995年6月27日
發明者阿爾方斯·克納普 申請人:馬斯科公司