CN102418799A - 一种推杆式水流体换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种推杆式水流体换向阀，包括一阀本体、若干个顶杆、一凸轮轴、若干个复位弹簧；所述阀本体内腔设有若干个容置腔室和共通腔室，所述阀本体的外壁设有进水口和若干个出水口，所述阀本体上方设有与其密封连接的阀体盖；所述凸轮轴设置于阀本体底部，该凸轮轴上设有若干个驱动顶杆作上行运动的凸轮。采用上述技术方案，取得的有益效果是：通过凸轮轴带动若干个顶杆按设定的顺序作上下运动；同时，随着顶杆的上下运动，从而控制出水口的出水大小转换，实现各个出水口中水流的大小和水体流向的换向。

Description

一种推杆式水流体换向阀

技术领域

本发明涉及一种水流体控制阀，特别涉及一种推杆式水流体换向阀。

背景技术

目前使用的盘式换向和混气阀是利用在同轴的两片圆盘上的不同位置设计多个异形孔，并通过控制其中一个圆盘的转动角度使其中一对或一组异形孔对位实现换向和混气的，这就要求两圆盘的配合面具有很高的平整度(平面度)才能达到水密和气密性，防止串水串气，使圆盘的加工难度增大加工效率降低。另外，两圆盘的密合压力来自于弹簧的弹力克服水压力或水压力和气压力的合力后的压力，由于有这两种压力的情况就使得弹簧的弹力选择较困难，因为弹力选大时在不混气的情况下由于密合压力增大导致圆盘转动的摩擦力加大，此时步进电机可能因扭矩过大造成失步；弹力选小时在混气的情况下又可能因密合力太小造成串水串气。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种密封性能良好、实时对水流体进行分流的推杆式水流体换向阀。

本发明解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种推杆式水流体换向阀，包括一阀本体、若干个顶杆、一凸轮轴；所述阀本体内腔设有若干个用于对应设置若干个顶杆的容置腔室和一位于该若干容置腔室上方的共通腔室，所述阀本体的外壁设有进水口和若干个出水口，该进水口与所述共通腔室连通，该若干个出水口由作上下运动的顶杆控制其与进水口连通或封闭，所述阀本体上方设有与其密封连接的阀体盖；所述凸轮轴设置于阀本体底部，该凸轮轴上设有若干个驱动顶杆作上行运动的凸轮。

采用上述结构，通过凸轮轴带动若干个顶杆按设定的顺序作上下运动，实现换向阀对水流换向的效果；同时，随着顶杆的上下运动，从而控制出水口的出水大小转换，实现各个出水口中水流体出水的大小和水流体流向的换向；并且换向阀的扩展性能良好，只需要增加凸轮轴上的凸轮的数量及对凸轮的角度进行调整和增加相应的顶杆结构，就能增加水流体更多换向选择。

作为本发明的一优选方案，推杆式水流体换向阀还包括若干个复位弹簧，所述若干个复位弹簧与若干个顶杆相对应，复位弹簧的两端分别固定于阀体盖与顶杆顶部之间，并用于对上行顶杆的复位。

作为本发明的一优选方案，推杆式水流体换向阀还包括一安装于阀本体外壁的步进马达，用于带动所述凸轮轴转动。采用该结构，使推杆式水流体换向阀能自动地实现对水流大小及方向的控制。

作为本发明的一优选方案，所述若干个凸轮的轮廓最高点沿所述凸轮轴的圆周方向分布。采用该结构，可以使换向阀对水流进行均匀地换向。

作为本发明的一优选方案，所述阀体盖设有上弹簧座，所述顶杆的顶部设有下弹簧座，所述复位弹簧固定于该上弹簧座与下弹簧座之间。。采用该结构，将复位弹簧稳定地固定在顶杆与阀体盖之间，使弹簧不易产生横向变形，从而使换向阀的性能更加稳定。

作为本发明的一优选方案，所述每一顶杆的底部设有一锥体，所述凸轮通过该锥体带动顶杆作上行运动。采用该结构，锥体形状与凸轮结构相匹配，减少凸轮在转动过程中的阻力，提高换向的性能。

作为本发明的一优选方案，所述顶杆内腔设有一进水通道，所述容置腔室的外壁上设有第一密封环，该进水通道随所述顶杆一起上下运动，并与该第一密封环产生相对位移，从而控制该进水通道与进水口、出水口连通或封闭。采有上述结构，顶杆制成空心结构，进水通道位于该空心结构中并随顶杆一起作上下运动，与进水口、出水口实现连通或封闭方式的转换，从而达到分流的效果。采用该结构，不仅结构紧凑，并且分流的效果稳定。

作为本发明的一优选方案，所述容置腔室内设有一进水通道，所述顶杆外周壁上设有第三密封环，该第三密封环随顶杆作上下运动，并与该进水通道产生相对位移，从而控制该进水通道与进水口、出水口连通或封闭。采用该结构，在阀本体的容置空腔内设有一进水通道，水流经进水口和共通腔室后，进入进水通道，结构简便，水流受的阻力较小，分流效果稳定。

对于上述所有结构，所述阀本体外壁还设有进气口，所述顶杆外周壁设有一第二密封环，该第二密封环随所述顶杆一起上下运动，使该第二密封环与进气口产生相对位移，从而控制该进气口与所述出水口连通或封闭。采用该结构，取得的有益效果是：水流体从进水口至出水口的过程中，增加一进气口，并对换向阀内的水流体增加气压，从而增大了水流体的压力，可实现从换向阀排出的水速度更快，并更具有脉冲特性。

作为本发明的一优选方案，所述阀本体外壁还设有进气口，所述第三密封环可同时控制该进气口与所述出水口的连通或封闭。采用该结构，可以省去一第二密封环，节约成本，并且，可以使出水口与进气口实现同时开启或关闭状态，协调性能好。

附图说明

图1是本发明所述推杆式水流体换向阀第一实施例的分解示意图；

图2是本发明所述的凸轮轴立体图；

图3是本发明所述的凸轮轴示意图；

图4a是图3所示凸轮轴A方向示意图；

图4b是图3所示凸轮轴B方向剖面图；

图4c是图3所示凸轮轴C方向剖面图；

图4d是图3所示凸轮轴D方向剖面图；

图5是本发明所述推杆式水流体换向阀第一实施例初始状态示意图；

图6是本发明所述推杆式水流体换向阀第一实施例半开状态示意图；

图7是图6所示推杆式水流体换向阀G部分放大示意图；

图8是本发明所述推杆式水流体换向阀第一实施例全开状态示意图；

图9是图8所示推杆式水流体换向阀H部分放大示意图；

图10是本发明所述推杆式水流体换向阀第二实施例初始状态示意图；

图11是本发明所述推杆式水流体换向阀第二实施例半开状态示意图；

图12是本发明所述推杆式水流体换向阀第二实施例全开状态示意图。

标号说明

阀本体10  容置腔室12  共通腔室11  进水口13  出水口14  阀体盖15  上弹簧座17  密封垫18  顶杆20  进水通道21  锥体22下弹簧座23  第一密封环24  第三密封环24′  复位弹簧30  凸轮轴40凸轮41  第一凸轮41a  第二凸轮41b  第三凸轮41c  步进马达50  支撑板51  第二密封环60  进气口61

具体实施方式

下面结合附图及实施例说明本发明的技术方案。

实施例一

如图1、图5所示，本发明所述的推杆式水流体换向阀，包括阀本体10、若干个顶杆20、凸轮轴40；阀本体10的内腔设有一个共通腔室11和若干个容置腔室12，容置腔室12用于对应设置若干个顶杆20，共通腔室11位于容置腔室12上方，阀本体10的外壁设有进水口13和若干个出水口14，该进水口13与共通腔室11连通，若干个出水口14由作上下运动的顶杆20控制其与进水口13连通或封闭，阀本体10的上方设有与阀本体10密封连接的阀体盖15，可通过密封垫18进行密封；凸轮轴40设置于阀本体10的底部，该凸轮轴40上设有若干个凸轮41，若干个凸轮41与若干个顶杆20相对应，凸轮41驱动顶杆20作上行运动。推杆式水流体换向阀还可以包括若干个复位弹簧30，若干个复位弹簧30与若干个顶杆20相对应，若干个复位弹簧30设置于共通腔室11内，复位弹簧30的两端分别固定于阀体盖15与顶杆20的顶部上，并用于上行顶杆20的复位。

采用上述结构，通过凸轮轴40带动若干个顶杆20按设定的顺序作上下运动，实现换向阀对水流换向的效果；同时，随着顶杆20的上下运动，从而控制出水口14的出水大小转换，实现各个出水口14中水流体出水的大小和水流体流向的换向；并且换向阀的扩展性能良好，只需要增加凸轮轴40上的凸轮41的数量及对凸轮41的角度进行调整和增加相应的顶杆20结构，就能增加水流体更多换向选择。

如图1所示，为实现本发明所述的换向阀能自动地对水流进行换向，换向阀包括步进马达50，步进马达50通过固定侧板51安装于在阀本体10的外壁，用于带动凸轮轴40转动。步进马达50是将电脉冲转化为角位移的执行机构，可以是永磁式(PM)或反应式(VR)或混合式(HB)或其他形式，在此不限。

如图2至图3所示，本发明所述的凸轮轴40上可以设置多个凸轮41，以设置三个凸轮41a、41b、41c为例，每一相邻凸轮41轮廓的最高点相隔120度的角度。依此类推，如果设置为四个凸轮41，则每一相邻凸轮41轮廓的最高点相隔90度。如此设计是为了使凸轮41在驱动若干个顶杆20在上下运动时相隔的时间差能达到平衡。为了满足不同的需求，也可以将若干个凸轮41设置成不规则的设计或将若干个轮41轮廓的最高点设置在同一平面上，上述结构皆在本发明所要求保护的范围内。如图4a至图4d所示，在同一时刻，三个凸轮41a、41b、41c在凸轮轴40的转动位置不同，并且优选均匀设置。

如图5所示，阀体盖15设有上弹簧座17，顶杆20的顶部设有一下弹簧座23，复位弹簧30固定于上弹簧座17与下弹簧座23之间，采用该结构，将复位弹簧30稳定地固定在顶杆20与阀体盖15之间，使复位弹簧30不易产生横向变形，从而使换向阀的性能更加稳定。并且，每一顶杆20的底部设有一个锥体22，锥体22与凸轮41进行匹配，凸轮41通过该锥体22带动顶杆20作上行运动。锥体22形状的与凸轮41结构相匹配以增加顶杆20的运动精确度和减少凸轮41在转动过程中的阻力，提高换向的性能。

如图1、图5所示，顶杆20的内腔设有一个进水通道21，容置腔室12的外壁上设有第一密封环24，该进水通道21随顶杆20一起上下运动，使该第一密封环24与进水通道21产生相对位移，从而实现该进水通道21与进水口13、出水口14连通或封闭，达到流体换向的效果。另外，阀本体10的外壁还可设有进气口61，顶杆20的外周壁设有第二密封环60，该第二密封环60随顶杆20一起上下运动，使该第二密封环60与进气口61产生相对位移，从而控制该进气口61与出水口14连通或封闭。

下面结合附图5至附图9说明本发明所述推杆式水流体换向阀运动过程。

如图5所示，示出推杆式水流体换向阀初始状态图。

凸轮41与顶杆20底部的锥体22的接触面是凸轮41的最低点，复位弹簧30处于预压缩状态或有一定压缩量的状态，顶杆20内腔的进水通道21被第一密封环24密封。因此，此时，即便水流体从进水口13进入阀本体10的共通腔室11，水流体也不能经进水通道21从阀本体10的出水口14流出。进气口61也被第二密封环60密封，气流体不能进入阀本体10的容置腔室12。此时，阀本体10处于关闭状态。

如图6、图7所示，示出推杆式水流体换向阀半开状态图。

随着步进马达50(如图1所示)驱动凸轮轴40上的凸轮41转动，顶杆20被凸轮41顶起一定位置，进水通道21也随顶杆20向上运动，因此，进水通道21与第一密封环24产生相对位移，第一密封环24则不能完全将进水通道21密封，进水口13、出水口14通过进水通道21连通，但处于半开状态。同时，第二密封环60相应地随顶杆20往上运动，从而使进气口61经阀本体10内腔的容置空腔12与出水口14和进气口61连通。水流体通过阀本体10的进水口13以图中所示E方向进入阀本体10的共通腔室11，并通过进水通道21，最终流至阀本体10的出水口14，气流体经图中所示F方向经进气口61，进入顶杆10的容置腔室12，最终与水流体汇合至出水口14，形成水流体与气流体相混合的气水流体，同时增大了水流体的流动速度，并具有脉冲特性。复位弹簧30随着顶杆20向上运动而被压缩。由于凸轮41与顶杆20接触的还不是轮廓的最高点。因此，此时换向阀处于半开状态。

如图8、图9所示，示出推杆式水流体换向阀全开状态图。

随着步进马达50(如图1所示)继续驱动凸轮轴40上的凸轮41转动，凸轮41与顶杆20底部接触面是凸轮41的轮廓的最高点时，使顶杆20向上达到最大位置，复位弹簧30的压缩量达到最大，同时，第二密封环60相应的继续往上运动到最高位置，进水通道21、进气口61处于完全开放状态，水流体沿图中所示E′方向进入阀本体10的共通腔室11，并进入顶杆20的进水通道21，最终流至阀本体10的出水口14，气流体经图中所示F′方向经进气口61，进入容置腔室12，最终与水流体汇合至出水口14，形成水流体与气流体相混合的气水流体，同时增大了水流体的流动速度。此时，此时换向阀处于全开状态。

实施例二

如图10、图11、图12示出了本发明所述的推杆式水流体换向阀的第二实施例。

本实施例与实施例一的区别在于：在本实施例中，进水通道21设置于阀本体10的容置空腔12内，顶杆20的外周壁上设有第三密封环24′，该第一密封环24′随所述顶杆20一起上下运动，使第三密封环24′与进水通道21产生相对位移，从而控制该进水通道21与出水口14连通或封闭。另外，顶杆20的外周壁上可以设有一凹槽，该凹槽作为进水通道21，采用这种结构的效果与容置空腔12内设有进水通道21是等效的，也属本实施例保护的范围。

作为本实施例的一种变换，由于第三密封环24′与顶杆20相对静止，所以，当存在进气口61的情况下，可以在顶杆20上增设第四密封环(图中未示出)用于控制进气口61的连通与封闭，也可以采用第三密封环24′在控制进水通道21与出水口14连通或密封的同时，也可以控制进气口61与出水口14连通或密封。

如图10所示，示出了推杆式水流体换向阀的初始状态。

凸轮轴40带动凸轮41转动到最高位置时，水流体经进水口13进入阀本体10的共通腔室11，并进入进水通道21，但因第三密封环24′将出水口14密封，水流不能经出水口14流出。气流体进入进气口61，但因第三密封环24′同时对进气口61进行密封。因此，此时，推杆式水流体换向阀处于密封状态。

如图11所示，示出了推杆式水流体换向阀的半开状态。

随着凸轮轴40带动凸轮41转动，顶杆20向下行，第三密封环24′不能完全密封出水口14和进气口61，此时，水流体经进水通道21进入出水口14，气流体经进气口61，并经阀本体10内的容置腔室12进入出水口14。此时，因第三密封环24′没有完全开启，处于半开启状态。

如图12所示，示出了推杆式水流体换向阀的全开状态。

随着凸轮轴40带动凸轮41继续转动，凸轮41的最低部与顶杆20接触，此时，第三密封环24′随顶杆20运行至最低位置，出水口14与进气口61和进水通道21完全开启，此时，换向阀处于全开状态。

以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围.依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，包括一阀本体、若干个顶杆、一凸轮轴；

所述阀本体内腔设有若干个用于对应设置若干个顶杆的容置腔室和一位于该若干容置腔室上方的共通腔室，所述阀本体的外壁设有进水口和若干个出水口，该进水口与所述共通腔室连通，该若干个出水口由作上下运动的顶杆控制其与进水口连通或封闭，所述阀本体上方设有与其密封连接的阀体盖；

所述凸轮轴设置于阀本体底部，该凸轮轴上设有若干个驱动顶杆作上行运动的凸轮。

2.根据权利要求1所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，还包括一安装于阀本体外壁的步进马达，用于带动所述凸轮轴转动。

3.根据权利要求1所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，还包括若干个复位弹簧，所述若干个复位弹簧与若干个顶杆相对应，复位弹簧的两端分别固定于阀体盖与顶杆顶部之间，并用于对上行顶杆的复位。

4.根据权利要求1所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，所述若干个凸轮的轮廓最高点沿所述凸轮轴的圆周方向分布。

5.根据权利要求1所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，所述阀体盖设有上弹簧座，所述顶杆的顶部设有下弹簧座，所述复位弹簧固定于该上弹簧座与下弹簧座之间。

6.根据权利要求1所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，所述每一顶杆的底部设有一锥体，所述凸轮通过该锥体带动顶杆作上行运动。

7.根据权利要求1所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，所述顶杆内腔设有一进水通道，所述容置腔室的外壁上设有第一密封环，该进水通道随所述顶杆一起上下运动，并与该第一密封环产生相对位移，从而控制该进水通道与进水口、出水口连通或封闭。

8.根据权利要求1所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，所述容置腔室内设有一进水通道，所述顶杆外周壁上设有第三密封环，该第三密封环随顶杆作上下运动，并与该进水通道产生相对位移，从而控制该进水通道与进水口、出水口连通或封闭。

9.根据权利要求1至7中任一所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，所述阀本体外壁还设有进气口，所述顶杆外周壁设有第二密封环，该第二密封环随所述顶杆一起上下运动，使该第二密封环与进气口产生相对位移，从而控制该进气口与所述出水口连通或封闭。

10.根据权利要求8所述的一种推杆式水流体换向阀，其特征在于，所述阀本体外壁还设有进气口，所述第三密封环可同时控制该进气口与所述出水口的连通或封闭。

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