CN1051606C

CN1051606C - 阀装置

Info

Publication number: CN1051606C
Application number: CN95190421A
Authority: CN
Inventors: 福泽觉; 中村胜一; 伊藤健二
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2000-04-19
Anticipated expiration: 2015-03-31
Also published as: CA2164111C; WO1995027162A1; CA2164111A1; DE19580519T1; CN1129030A; US5755261A; DE19580519B3

Abstract

本发明是在带阀孔的阀座6上叠合设置阀体11，通过手柄操作使阀体11相对于阀座6滑动，使阀孔打开或关闭的阀装置。阀座6或阀体11是树脂组合物的成形体。该树脂组合物包括相对于100重量份聚氰基芳基醚树脂配合以40-165重量份平均粒径在25μm以下的玻璃状碳。还可配合30重复份以下的含氟树脂粉末。阀体可由陶瓷制成。在阀座6与阀体11相向面的中央部分形成一种与阀体滑动接触用的突起部12，突起部12的直径比阀体11的外径小。

Description

阀装置

技术领域

本发明是关于自来水水龙头、冷/热水混合用阀栓、便器用温水冲洗器的流路转换阀等中使用的、阀体与阀座滑动接触的滑动型阀装置。

背景技术

已知的用于将冷/热水混合的滑动型阀装置如图9所示。

该阀装置的结构是：在阀壳40的下部安装有底板41，在底板41上安装有两个环型填密圈42(图中略去其中的一个)，以各环型填密圈42的内侧作为流入口43，在底板41上设置阀座44，阀座44上设置分别与上述各流入口43连通的两个阀孔45(图中略去一个)，在与上述阀座44的上表面接触的阀体46的上面安装有可以自由转动的手柄保持器47，通过销子48而可以自由滑动地支承在手柄保持器47上的手柄轴49的下端与阀体46连接，通过操作上述手柄轴49，使之上下、左右摇动，可以使阀体46沿阀座44的上表面滑动，打开或关闭两个阀孔45。

当两个阀孔45开路时，由一个流入口43供入的热水和由另一个流入口43供入的凉水经阀孔45流入在阀体46上形成的流路50，然后进入混合室51，在该混合室51中混合，由阀壳40上形成的出口52流出。

另外，在上述阀装置中，手柄保持器47的下面安装有环形的密封部件53，该密封部件53与阀体46的上表面接触，防止水从阀体46与手柄保持器47之间通过手柄保持器47上的轴***孔54泄漏到外面，另外，在手柄保持器47与阀壳40之间安装有环型密封部件55，用以防止水从47和40两个部件之间漏出。

特开昭63-36765中公布了一种这样的阀装置(参见图9)，其阀体46和阀座44中有一方用陶瓷制成，另一方用含氟树脂、超高分子聚乙烯等具有自润滑性的树脂或填充了二硫化钼、碳等润滑性较高的填料的树脂制成，使阀体46的滑动性得到提高。

以往的这种由具有自润滑性的合成树脂制成的阀体，抗蠕变性较差，另外，即使用纤维增强材料增强，由于树脂与增强材料的润湿性较差，不能获得充分的增强效果，因而只能在较低的水压下防止漏水。

另外，采用自润滑性树脂以外的增强效果较大的树脂，通过填充具有自润滑性的填料而获得阀体需要的润滑性时，需要添加大量的润滑性填料，导致冲击强度和抗蠕变性显著降低，产生龟裂或止水不良等问题。

特开平2-190677中公布了一种抗蠕变性和润滑性均有某种程度改善的树脂组合物，它是由25-80％(重量)的聚苯硫醚树脂(以下简称PPS树脂)和20-75％(重量)的平均纤维直径在8μm以下的碳纤维构成，并配加了天然云母等无机粉末填充剂。

另外，特开平6-213341中公布了一种提高以PPS树脂为主要成分的阀元件彼此间滑动接触面的耐磨性、防止因滑动接触面上产生划伤而导致止水性能降低的技术，其中，阀座与阀体至少有一方是由在聚氰基芳基醚树脂中配入碳纤维而形成的树脂组合物的成形体构成。

另外，本发明人在特开平3-265769中公布了一种阀装置，其中，阀体是在PPS树脂或在含该树脂的聚合物合金中含有填充剂的合成树脂组合物制成的，另外，手柄保持器下面的密封部件由高分子量聚乙烯(HMWPE)制成，从而在阀体与阀座之间以及阀体与上述密封部件之间产生良好的滑动性能。

但是，采用配入碳纤维的阀体的现有技术阀装置成形时的收缩率具有各向异性，尺寸精度差，自润滑性也不好，存在一系列问题。

另外，对于阀装置来说，除了阀体和阀座的尺寸精度及自润滑性外，还需要具有下列性能，即耐磨性或有异物进入时表面粗糙度不增大的性能、膨胀性、蠕变性、有机械冲击或热冲击时平面度不改变的性能、即止水性不降低的性能。

本发明的第一个任务是解决上述问题，提供一种阀装置，该阀装置在使用过程中即使阀体与阀座的滑动接触面的表面粗糙度增大或有异物侵入滑动接触面也不易产生划伤，长时间连续使用时具有可靠的止水性，并且调节水量时手柄的操作性良好。

可是，当阀装置的阀座用合成树脂制成、阀体用陶瓷制成时，止水时发生漏水并且手柄的操作也不轻便。

产生这些问题的原因据认为是由于作用在上述图9中所示的环形填密圈42上的给水压使该环形填密圈42向上压阀座44的外周部，使阀座44的外周部向上方变形，阀座44与阀体46的接触部位产生间隙的缘故。

本发明的第二个任务是提供一种阀装置，与上述第一个任务同样，使阀体滑动时的手柄操作性可以长期保持良好，同时，在阀体由陶瓷材料制成的情况下可以防止止水时的漏水。

另外，以往的阀装置借助于由橡胶类弹性材料构成的密封部件的弹力将用合成树脂或陶瓷制成的阀体压向阀座一侧而处于密封状态，但是，由于与阀体滑动接触的环形密封部件的滑动阻力很大，手柄的操作性不好，即使使用润滑油也不能完全得到改善。

在这种情况下，也可以考虑代替密封部件使滑动性良好的合成树脂制的环形阀座滑动接触，将该阀座压紧在阀体上，在滑动接触面以外的适当位置上配置弹性橡胶。

但这样一来，由于阀座与阀体的水密性不充分，当环形阀座承受流体压力时，容易从阀座与阀体的滑动接触面漏水。

本发明的第三个任务是解决上述问题，不妨碍阀装置的操作性，防止从没有阀孔、与流入路相反一侧设置的环形阀座与阀体的滑动接触面漏水的现象。

发明的说明

为了解决上述第一个任务，本发明采用下面所述的结构，即在将阀体叠合在带有阀孔的阀座上、通过操作手柄使阀体相对于阀座滑动而打开或关闭上述阀孔的阀装置中，上述阀座和阀体至少有一方由每100份(重量)聚氰基芳基醚树脂配加40-165份(重量)平均粒径在25μm以下的玻璃状碳而形成的树脂组合物的成形体构成。

上述树脂组合物还可以采用进一步配加30份(重量)以下的含氟树脂粉末、特别是四氟乙烯树脂粉末的树脂组合物。上述四氟乙烯树脂粉末也可以是再生四氟乙烯树脂粉末。

另外，在本发明中，为了同时解决上述第一个任务和第二个任务，在带有阀孔的阀座由合成树脂制成、与该阀座叠合的阀体由陶瓷材料制成、通过操作手柄使阀体相对于阀座滑动而打开或关闭上述阀孔的阀装置中，在上述阀座的与阀体相对的一面的中央部位形成与阀体滑动接触的圆形突出部，该突出部的直径小于阀体的外径。

另外，在带有阀孔的阀座由合成树脂制成、将阀体叠合设置在该阀座上、同时设置与该阀体滑动接触的密封部件、将阀体在阀体壳内水密密封、在该状态下通过操作手柄使上述阀体相对于阀座滑动而打开或关闭上述阀孔的阀装置中，在上述阀座的与阀体相对的一面的中央部位形成与阀体滑动接触的圆形突出部，该突出部的直径小于阀体的外径，上述阀体的与阀座相对的滑动接触面由陶瓷材料制成，上述阀体的与上述密封部件相对的滑动接触面由合成树脂制成。

为了减小阀体的滑动阻力，进一步减轻手柄的操作力，可以在突出部的阀体滑动面上预先形成孔。

在本发明中，为了同时解决上述第一个任务和上述第三个任务，在带有阀孔的阀座上叠合阀体、通过操作手柄使阀体相对于阀座滑动而打开或关闭上述阀孔的阀装置中，在支承手柄、使阀体与阀座紧密接触的手柄保持器的与阀体的滑动接触面上形成若干个同心圆状的沟槽。

优选的是使上述阀装置的上述手柄保持器的与阀体的滑动接触面形成内周缘比外周缘***的中间高的形状，最好是在上述沟槽中保持有润滑油或润滑脂。

附图的简要说明

图1是实施例9的纵剖面正视图。

图2是沿图1的II-II线的剖面图。

图3是实施例9的部件分解立体图。

图4是实施例10的纵剖面正视图。

图5是实施例10的部件分解立体图。

图6是冷/热水混合阀栓的外观和手柄操作状态的立体示意图。

图7是实施例12的纵剖面正视图。

图8是实施例12的阀座的底面图。

图9是现有技术阀装置的纵剖面正视图。

实施本发明的最佳方式

下面详细加以说明。

首先，本发明中的聚氰基芳基醚树脂(以下简称PEN)是由下列式1表示的重复单元构成的化合物，或者是除了该重复单元外、在不丧失PEN原有特性的范围内同时共存有约20％(摩尔)以下的由下列式2表示的另一重复单元的聚合物。式1

式2(式中Ar表示

等芳基)

这样的PEN例如最好是以对氯酚为溶剂的0.2g/dl浓度的溶液在60℃下的比浓粘度(ηsp/C)为0.3dl/g以上者，例如出光兴产社制造的聚醚腈(ID300)。特开昭63-3059的实施例中公布了PEN的制造方法。

本发明中使用的玻璃状碳是将热固性合成树脂酚醛树脂或呋喃树脂等碳化烧成而得到的没有特定晶体结构的玻璃状(无定形)的碳，通常使用粉末状物。

以酚醛树脂粉末为原料的玻璃状碳的市售品有将分子内具有羟甲基、重均分子量在3000以上的酚醛树脂在800℃或2000℃烧成(热处理)而得到的产物(钟纺社制造：BELL-PEARL C-800、BELL-PEARL C-2000)，可以使用将其调整成平均粒径在25μm以下的微粒状物。玻璃状碳的热处理温度越高，所得到的结构越接近于石墨。

在本发明中，构成阀装置的树脂阀体的原料配比是每100份(重量)PEN配加40-165份(重量)的玻璃状碳，这是因为玻璃状碳低于上述规定范围时，弹性模量过小，阀体不能充分止水，反之，超过上述规定范围时，成形性很差并且抗冲击强度显著降低。

另外，每100份(重量)的PEN配加40-165份(重量)的玻璃状碳外还可以再添加含氟树脂粉末。这是因为添加含氟树脂粉末可以改善滑动性，减小阀装置的手柄转矩，同时还可以消除操作手柄时容易产生的滑动音(嗓音)。

上述含氟树脂的有代表性的例子可以举出下列树脂，〔〕内的数字表示热分解温度。

①聚四氟乙烯(PTFE)，〔约508-538℃〕

②四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，〔约464℃以上

③四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，〔约419℃以上〕

④聚三氟氯乙烯(PCTFE)，〔约347-418℃〕

⑤四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)，〔约347℃以上〕

⑥三氟氯乙烯-乙烯共聚物(FCTFE)，〔约330℃以上〕

⑦聚偏二氟乙烯(PVDF)，〔约400-475℃〕

⑧聚氟乙烯(PVF)，〔约372-480℃〕

⑨四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(EPE)。

另外，含氟树脂也可以是两种以上上述含氟树脂的单体例如以大约1∶10至10∶1的聚合比率形成的共聚物或三元共聚物等的氟化聚烯烃等，它们具有固体润滑剂的特性。其中，PTFE具有良好的耐热性、耐化学药品性、非粘着性和低摩擦系数等，因而是特别优选的。

这些含氟树脂的微分热分解开始温度比较高，这很合乎要求。例如，PTFE和PVDF的分解点分别是约490℃和约350℃，它们的微分热分解开始温度分别是约555℃和约460℃。在含氟树脂中，全氟类的PTFE、PFA、FEP等因其良好的高温特性而被优先选用。因此，在熔融制造由聚氰基芳基醚树脂构成的阀体时，能较好地耐受上述的多次加热过程。特别是PTFE的分解点比聚氰基芳基醚树脂的熔点(340℃左右)还高约100℃，因而被优先选用。通过添加3-30份(重量)、尤其是5-15份(重量)的上述含氟树脂，可以获得良好的机械性能、标准品的抗压强度约为2100kgf/cm²的良好抗蠕变性及良好的绝热性、耐热水性等聚氰基芳基醚树脂的特性，此外还能提高抗冲击性、抗疲劳性、耐磨性等。

添加量低于3份(重量)时，不能得到预期的效果，超过30份(重量)时，由于其熔融粘度等，在后续的造粒或注塑成形时，熔融成形机等的机筒承受很大负荷，不能获得稳定的造粒性、注塑成形性和尺寸精度。

顺便提一下，PFA和FEP在约380℃下的熔融粘度分别是约10⁴-10⁵泊和约4×10⁴-10³泊，特别是PTFE在约340-380℃下的熔融粘度是约10¹¹-10¹²泊，这些含氟树脂在这样高的温度下仍具有约10⁴-10¹²泊的高粘度特性，因而耐热性极好。

在配加PTFE时，也是每100份(重量)PEN配加30份(重量)以下的PTFE，因为配加量超过30份(重量)时，将显著损害PEN的机械性能，阀座或阀体上容易产生划伤。

所使用的PTFE粉末的形状和大小没有特别的限制，在粒状的情况下，其粒径在70μm以下时可使树脂组成均一，因而是优选的。

另外，用再生PTFE粉末代替PTFE新料粉末时，不易影响PEN的机械性能。所谓再生PTFE粉末，是新料一次烧成后、粉碎而得到的粉末，这种粉末难以形成纤维状，可使配合得到的树脂组合物保持良好的熔融粘度，因而是改善成形性的良好添加剂。

聚氰基芳基醚树脂是玻璃化转变温度为145℃左右的结晶性树脂，在阀体成形后通过进行热处理还可以促进结晶化，提高尺寸稳定性。

如上所述，在耐热性良好的聚氰基芳基醚树脂中混以上述具有耐热性的填充剂后成形而得到的阀体，即使暴露于约100℃的热水中也不会发生热变形，具有足够的耐久性。

阀装置的阀体或阀座是将上述PEN和玻璃状碳以及PTFE粉末混合在一起，然后成形，混合的方法没有特别的限制。例如，可以使用汉歇尔混合机、球磨机、转鼓式混合机等将上述各原料、必要时还有各种添加剂逐个地或两种以上同时地进行干式混合。

然后，用加热辊、捏合机、班伯里密炼机、熔融挤出机等进行熔融混合，熔融加工成规定的形状。熔融混合的温度在PEN树脂熔化的温度以上，具体地说是330-400℃，优选340-380℃。

熔融成形的方法也没有特别的限制，考虑到大批量生产和降低生产成本，最好是采用注塑成形法。另外，仅采用注塑成形法难以得到具有要求的滑动接触面平面度的最终形状，因此，采用注塑成形后立即在同一金属模内进行压缩成形的所谓注塑压缩成形法较为有利。

成形后，为了获得滑动表面的良好平面度，最好是进行后加工，例如用平面磨床等修整成形品的平行度和平面度，然后用研磨机精磨去掉10-50μm的表层。此时，研磨用的磨料可以使用以氧化铝、碳化硅等为主要成分的磨料，其粒度应非常细小。

另外，用硬质的磨料研磨比金属软的树脂时，可能担心磨粒会陷入树脂中，使用#2000以下的磨料，磨粒基本上不会陷入树脂中，可以得到良好的平面度和表面粗糙度。其原因尚不清楚，据推测是由于使用硬质的磨粒时被研磨材料发出的热量较少，因而表面硬度和屈服应力等下降较小。

总之，在进行上述平面研磨的同时也完成了平面度的精加工。磨削和研磨所使用的装置可以容易地一次处理多个工件，另外，与陶瓷、金属等材料相比，树脂材料的加工时间要短得多，因而可以降低制造成本。

在阀体用陶瓷材料制成的场合，最好是使用下面表1中所示的新陶瓷等陶瓷材料进行成形，也可以使用具有适当的强度和硬度、其数值在表1所示范围内的陶瓷材料构成阀体。

另外，为了提高这些材料的强度的热性能，还可以添加的1-10％(重量)的SiO₂、Y₂O₃、Al₂O₇、AlN、TaN、TiC、Co及其它稀土元素等无害物质中的一种以上。

表1

上述陶瓷材料具有超高耐热性，虽然其绝热性不如树脂材料，但线膨胀系数比树脂材料小1/10左右，因而阀元件之间的间隙比较小，可以提供间隙精度高的阀装置。

如上所述，将线膨胀系数较小、具有绝热性、抗热冲击性至少在约100℃以上、考虑到安全性最好是约200℃以上的材料用于阀体，可以提高阀元件之间的间隙精度，即使用于将冷/热水混合的使用温差较大的阀装置，仍然能提供磨损小、转矩低且寿命长的阀装置。

在陶瓷类材料中有代表性的细陶瓷—氧化铝(Al₂O₃)，取决于晶形和所使用的添加剂等，除了上述特性外有时还具有下面表2中所示的特性，该材料具有良好的机械强度、耐热性、尺寸稳定性等阀装置的阀所必备的性能，价格比较平均，综合性能好。

表2

性能	氧化铝
性能	氧化铝	压缩强度(kgf/mm²)	100～450
弯曲强度(kgf/mm²)	30～50	压缩强度(kgf/mm²)	100～450
弯曲强度(kgf/mm²)	30～50	硬度(Hv)(kgf/mm²)	1500～2000
杨氏模量(×10⁴kgf/mm²)	2.5～4.8	硬度(Hv)(kgf/mm²)	1500～2000
杨氏模量(×10⁴kgf/mm²)	2.5～4.8	断裂韧度(MN/m^3/2)	3.0～4.6
泊松比	0.19～0.26	断裂韧度(MN/m^3/2)	3.0～4.6
泊松比	0.19～0.26	线膨胀系数(×10^-6°/C)	7～9
导热系数(cal/cm·秒·℃)	0.04～0.07	线膨胀系数(×10^-6°/C)	7～9
导热系数(cal/cm·秒·℃)	0.04～0.07	耐热冲击性(℃)	200～250
比热(cal/g·℃)	0.17～0.33	耐热冲击性(℃)	200～250

由压缩强度、弯曲强度、硬度、线膨胀系数、导热率、耐热冲击性等在上述范围内的陶瓷材料构成的阀体具有足够的弯曲强度和硬度，即使承受例如17.5kgf/cm²的水压，也不会发生变形，另外，由于具有良好的绝热性和耐热冲击性，热量不易散失，可以保持稳定的水温，即使同时暴露于约100℃的沸水和低温的凉水中时，阀体仍具有足够的耐热冲击性，同时还具有耐腐蚀性。

在阀装置的阀座或阀体由规定的树脂组合物构成的本发明中，阀座或阀体至少有一方是由规定量的聚氰基芳基醚树脂和平均粒径在25μm以下的玻璃状碳构成的树脂组合物的成形体，因而该阀座或阀体的润滑性和耐磨性得到提高并且抗机械冲击和热冲击性能得到增强。另外，作为填充剂的玻璃状碳不存在各向异性，因此阀座和阀体在滑动接触面表面光洁度、平面度、尺寸精度等方面可以以极高的精度成形。

因此，安装了上述阀座和阀体的阀装置在长期连续使用时可以确保满足实用要求的止水性和操作性。

另外，阀装置的阀体或阀座采用在上述树脂组合物中添加PTFE粉末得到的树脂组合物时，可以提高滑动性，减小阀装置的手柄转矩，同时还可以消除手柄操作时容易产生的滑动音(噪音)。

其次，在阀座的与阀体相对的表面上设置比阀体直径小的突起部而得到的阀装置，在止水时即使由于作用在阀座上的给水压而使阀座变形，阀座上也只有外周部分变形，上述突起部分仍与阀体保持接触，不会发生漏水。

阀体的与阀座相对的滑动接触面由陶瓷制成、阀体的与密封部件相对的滑动接触面由滑动性比陶瓷好的合成树脂制成的阀装置，除了上述效果之外，阀体与密封部件的滑动性也得到改善，因而阀体在阀壳内长期保持液密密封，不会漏水，操作手柄移动阀体时比较轻便。

在阀座的突起部分的与阀体接触的滑动面上开设孔的阀装置，阀座与阀体的接触面积减小，可以减小阀体的滑动阻力，使手柄的操作更为轻便。

在手柄保持器的与阀体的滑动接触面上形成若干个同心圆状沟槽的阀装置，彼此独立的环形滑动接触面分别起到堤防的作用，可以防止流体从滑动接触面的外周缘进入内周缘，提高防止漏水的效果。

在这种情况下，如果把阀体的与手柄保持器滑动接触的表面制成内周缘比外周缘***的中间高的形状，则手柄的操作更为轻便。

另外，如果上述沟槽中保持有润滑油或润滑脂，则除了防止泄漏的效果外，还可以减小阀座的滑动阻力，进一步提高阀装置的操作性。

上述将手柄保持器的与阀体滑动接触的表面制成内周缘比外周缘***的中间高形状的阀装置，由于在将部件装入阀装置的状态下所产生的阀壳与底板的压紧力，上述中间高的形状变为平面状，使上述手柄保持器的滑动接触面与阀体紧密地接触。

因此，在使用状态下滑动接触环上承受流出的液体压力负荷时，流过阀壳内的流体不容易从阀座的阀体之间泄漏出来。

实施例1-8和比较例1-9

实施例1-8和比较例1-9中使用的原材料汇总表示如下，其中，( )内是表中使用的缩写词，配比全部用重量％表示。

(1)聚氰基芳基醚树脂(PEN)

出光兴产社制：ID300

(2)玻璃状碳(GC)

钟纺社制：BELL-PEARL C-2000

(3)再生四氟乙烯树脂(PTFE)

喜多村社制：TFE-KT400H

(4)超高分子量聚乙烯(PE)

三井石油化学社制：LUBMER，注塑成形级

(5)聚苯硫醚树脂(PPS)

Tohpren社制：T-4

(6)聚醚酰亚胺树脂(PEI)

美国通用电气公司制造：ULTEM1000

(7)聚醚砜树脂(PES)

英国ICI公司制造：VICTREX4800P

(8)碳纤维(CF)

东丽公司制造：BESFIGHTHTA，纤维直径7.2

μm，拉伸伸长率1.52％

(9)云母

加拿大Mica公司制：MICA S-200，平均粒径60

μm

按下述方法制造可以在图1所示结构(其中，阀座的上表面为平面)的阀装置中安装的阀体(与图3所示的外形相同)。

按表3和表4中所示的配比将各种原料预先干式混合，然后装入双螺杆挤出机(池贝铁工社制：PCM-30)，挤出造粒。使用规定的模将所得粒料注塑成形，用平面磨床加工成形阀体的接触面，提高平面度，再用研磨机充分降低表面粗糙度(Ra0.1-0.2μm)。

将所得到的阀体与用陶瓷制成的阀座组合安装在阀装置中，进行下述的性能试验，观察止水性、操作性、划伤性和因吸水而引起的变形性，结果列于表3和表4中。

性能试验

(1)止水性和操作性

将阀装置安装到图6所示的单手柄混合水龙头中，考察止水性和操作性。

止水性的测定是使手柄处于中央下部(即止水状态)，用泵加水压至17.5kgf/cm²，保持30秒，然后测定因漏水而引起的压力降低量(kgf/cm²)。压力降低量在0.3kgf/cm²以下判定为良好。

操作性是用转矩测定器(Simpo工业社制：DFG-2K)测定手柄的上下(止水、放水、流量调节)、左右(水温调节)的转矩。转矩测定值(操作力)在300-1000gf范围内判定为良好。转矩小于300gf时，在使用过程中手柄因自重下降，因而不合要求；转矩超过1000gf时，手柄的操作性不够圆滑，因而适宜的范围是400-800gf。

通过以下所述的初期试验、耐久试验和吸水试验证实上述止水性和操作性。

①初期试验：在耐久试验之前测定初期的止水性和操作性。

②耐久试验：使用在初期试验中使用过的阀体，将手柄连接到耐久试验机(NTN精密树脂社制)上，如图6所示，手柄由右端上部Ru(止水)→右端下部Rd(冷水)→左端下部Ld(水温90℃)→左端上部Lu(止水)→左端下部Ld(水温90℃)→中央下部Cd(温水45℃)→中央上部Cu(止水)→中央下部Cd(温水45℃)→右端下部Rd(冷水)→右端上部Ru(止水)为一个循环(需要25秒左右)，进行试验，确认10万次循环和20万次循环后的止水性和操作性。另外，对于止水性降低者不进行上述耐久试验。

③吸水试验：将阀体在热水(90℃)中浸渍200小时，然后测定止水性和操作性。

(2)划伤性

由流入路每分钟流入8升水和1g平均粒径3μm的金属片(刨屑)，使手柄与上述耐久试验同样动作，进行10次循环操作。然后，用表面粗糙度测试仪(日本真空社制：DektakII)测定阀体的滑动接触面，测定结果分三级进行评定，即完全没有划伤标记为○，划伤深度小于1μm标记为△，划伤深度大于1μm标记为×。

(3)因吸水而引起的变形性

在初期和阀体在热水(90℃)中浸渍200小时后，用表面粗糙度测试仪测定阀体的滑动接触面的表面形状，分三级评定测试结果，滑动接触面的形状变化小于3μm标记为○，形状变化在3μm-5μm之间标记为△，形状变化在5μm以上标记为×。

表3

表4

由表3和表4的结果可以看出，实施例1-8在性能试验的初期试验中都显示出良好的止水性、操作性，在20万次循环后的耐久试验结果也良好，止水性是压力下降量为0.3kgf/cm²以下，操作性是转矩测定值在300-1000gf范围内。另外，未发现因吸水而对止水性、操作性和形状变形性产生影响。

添加了PTFE粉末的实施例5-8，与未添加该粉末的情况相比，操作起来要轻便一些。

在划伤性方面，只有实施例6(每100份(重量)PEN添加40份(重量)玻璃状碳和30份(重量)PTFE粉末)发现很少量的划伤，但对性能没有产生任何影响。

另一方面，在每100份(重量)PEN添加30份(重量)玻璃状碳而构成的比较例1中，作为止水性指标的压力下降量超过0.3kgf/cm²，操作性指标也上升到1000gf以上。

添加了40份(重量)PTFE粉末的比较例2和比较例3，止水性和划伤性的结果都很差。另外，在PEN中添加了云母的比较例4、在PPS中添加了碳纤维和云母的比较例6、在PEI中添加了碳纤维的比较例7和在PES中添加了碳纤维的比较例8，操作性都非常不好，不适合于实用。另外，在PE中添加了碳纤维的比较例5，止水性显著恶化。

实施例9-11和比较例9

参照图1-3说明实施例9。

图1-3中所示的实施例9与图9中所示的现有技术例的不同之处在于阀座6的上表面上形成了用于与阀体滑动接触的圆形突起部12，该突起部的直径比阀体11的直径小。

即，实施例9的结构是在圆筒形的阀壳1的内侧下部安装有底板2，在底板2上安装有2个密封部件3，以各密封部件3的内侧作为流入口4a、4b。

将圆板形的阀座6叠放在底板2上。在阀座6的外周上沿轴向开设槽8，另一方面，在底板2的外周上形成突起条9，该突起条9与槽8配合可以制止阀座6转动。在阀座6上设置与上述流入口4a、4b连通的二个阀孔10a、10b。

阀座6用由80％(重量)聚苯硫醚树脂(PPS)和20％(重量)碳纤维组成的合成树脂制成。

设置在阀体11上面的手柄保持器14可以相对于阀壳1自由转动，安装在其外周下部的密封部件15a与阀壳1的内周面接触，防止漏水。另外，在手柄保持器14的下面安装有由高密度聚乙烯(HMWPE)制成的环形密封部件15b，密封部件15b与阀体11的上面接触，将手柄保持器14和阀体11之间密封住。

在手柄保持器14上形成上下贯通的轴***孔16，在穿过该轴***孔16的手柄轴17的中间部位，通过销子18将其支承住，使其可以在手柄保持器14中自由转动。

在手柄轴17的下部设有连接轴部19，该连接轴部19被***到在阀体11的上面形成的***孔21中。

因此，使手柄轴17以销子18为中心摇动时，阀体11沿着阀座6的上表面滑动。此时，如果使手柄轴17以该轴心为中心转动，则手柄保持器14旋转，支承手柄轴17的销子18的方向发生改变，从而可以使手柄轴17在任意方向上摇动，可以使阀体11在该手柄轴17的摇动方向上滑动。

上述阀体11用氧化铝陶瓷制成，在其外周面与阀壳1的内周面之间形成的混合室22的部分周壁上设置出口23。

另外，在阀体11的下面形成二个流路4a、4b，通过阀体11的滑动，使该流路4a、4b与阀座6上的阀孔10a、10b连通或断开。

实施例9所示的阀装置由于采用了上述结构，在供水时通过手柄轴17的摇动和旋转，使阀体11沿着突起部12的上面滑动，将该阀体11上形成的二个流路24与阀座6上设置的二个阀孔10a、10b连通。

流路24与阀孔10a、10b连通后由底板2上的二个流入口4a、4b中的一个流入口供入的热水和由另一流入口供入的冷水从阀孔10a、10b和流路24流入混合室22，在该混合室22中混合后，由出口23流出。

这样，如果预先在出口23上连接喷头，就可以给该淋浴喷头供给热水。

要停止供给热水时，操作手柄，移动手柄轴，使阀体11滑动，切断流路24与阀孔10a、10b的连通。

下面参照图4-5说明实施例10。

实施例10的阀装置中，阀体25的与阀座26相对的滑动接触面由氧化铝陶瓷层25a构成，同时，阀体25上面的与环形高密度聚乙烯制成的密封部件27b相对的滑动接触面是由80％(重量)聚苯硫醚树脂(PPS)和20％(重量)碳纤维组成的合成树脂层25b构成的，除此之外，其结构与实施例1相同。

为了使陶瓷层25a和合成树脂层25b叠合一体化，可以采用将陶瓷形成凸形、将合成树脂形成凹形然后通过压入成为一体化的方法，或者将合成树脂在配置陶瓷的金属模内注塑成形即所谓的嵌件成形，或者用粘接剂将两个部件粘接，用超声波等使之热熔合成为一体化。

实施例11的阀装置中，如图1-3中的点划线所示，在突起部12上形成了轴向的通孔13，除此以外其结构与实施例9完全相同。

比较例9是图9中所示的现有技术阀装置，它与实施例9的不同之处在于阀座44上面的阀体滑动部上没有形成突起部。

按照与上述方法完全相同的试验方法，考察实施例9-11和比较例10的止水性和操作性，结果示于表5中。

表5

*kgf/cm²**gf

由表5的结果可以看出，与阀体上未形成突起部的比较例10相比，实施例9-11的止水性和操作性均优于前者，这些实施例在水压为17.5kgf/cm²时的压力下降量是0.3kgf/cm²以下，另外，手柄转矩(操作性)也在300-1000gf的范围内。特别是阀体由陶瓷层和合成树脂层两层构成的实施例10的操作性极好，使用稳定性也非常好。

实施例12

参照图7和图8说明实施例12和比较例10。

实施例12的阀装置与图1-2所示的实施例9相比只有以下两点不同，即阀座31的上面没有形成突起部，另外，在手柄保持器32的下端的与阀体34的滑动接触面上形成了若干个同心圆状的沟槽33。该装置中与实施例9相同的部件在图中用相同符号表示，省略了符号的说明。

上述手柄保持器32下端的环形接触面形成内周缘17a比外周缘突起10-20μm的中间高的形状，阀体34的与手柄保持器32的滑动接触面(图中的上面)也形成中央部分比周缘部分突起3-8μm的中间高的形状，沟槽33内保持有硅氧烷润滑脂。另外，阀体34由氧化铝陶瓷制成，手柄保持器32由HMWPE制成。

沟槽33的断面是V字形，其尺寸为，沟宽0.5mm、深0.6mm，各沟槽以0.7mm的等间距配置。这些沟槽的断面形状除了V字形外，也可以是U字形、矩形或其它已知的形状，另外，只要能起到防止漏水的效果，沟槽的数量及其直径改变成上述数值以外也是可以的。

比较例10

比较例10是由与图9所示的现有技术例完全相同的结构构成的阀装置，与实施例12相同，阀体由氧化铝陶瓷制成，手柄保持器由HMWPE制成。

采用上述试验方法考察实施例12和比较例10的止水性和操作性，结果列于表6中。

表6*kgf/cm²**kgf·cm

由表6的结果可以看出，与比较例10的现有技术阀装置相比，在手柄保持器下部的与阀体滑动接触的滑动接触面上形成若干个同心圆状沟槽的实施例12具有良好的止水性和操作性。

在工业上的应用性

如上所述，阀座和阀体至少有一方是由规定量的聚氰基芳基醚树脂和一定粒径的玻璃状碳组成的树脂组合物的成形体的本发明的阀装置，阀座的阀体可以精密成形，没有尺寸误差且耐磨性良好，在使用过程中滑动接触面的表面粗糙度不易增大，有异物侵入时也难以造成划伤。

这样的阀装置的优点是安装了具有良好抗蠕变性等机械性能和自润滑性的阀体和阀座，长时间连续使用时可以充分改善止水性，同时调节水量时手柄的操作性也非常好。

在阀座的与阀体相对的表面上设置阀体滑动用的突起部、该突起部的直径比阀体外径小的阀装置，止水时即使由于给水压引起阀座变形，变形部位也只是在阀座的外周部分，因此其突起部与阀体保持接触状态，可以防止由阀体和阀座之间漏水。

另外，阀体由陶瓷材料制成、阀座由合成树脂制成、阀座上形成直径比阀体外径小的阀体滑动用的突起部的阀装置，阀体滑动时的阻力极小，并能防止因阀座磨损而引起的阀体粘连，使阀体滑动时的手柄操作长期保持良好状态。

阀体的与阀座相对的滑动接触面由陶瓷材料制成、阀体的与手柄保持器下部的密封部件相对的滑动接触面由合成树脂制成的阀装置，由于改善了阀体与密封部件的滑动性，因而不会漏水，使阀体移动时的手柄操作也更加轻便。另外，在突起部的阀体滑动面上形成孔的阀装置可以进一步减小阀体的滑动阻力，使阀体滑动时更加圆滑。

在手柄保持器下部的与阀体滑动接触的滑动接触面上形成若干同心圆状沟槽的阀装置，操作性不受损害，并且在使用过程中水等流体不容易从阀体与手柄保持器的滑动接触面泄漏。

另外，如果把手柄保持器上形成沟槽的滑动接触面制成中间高的形状，将其装入阀壳内、加上压紧力时，滑动接触面变得极为平滑，可以进一步提高防止漏水效果。

在上述的阀装置中，在沟槽内保持有润滑剂或润滑脂时，除了前述防止漏水的效果外，还可以进一步减小手柄保持器的滑动阻力，使操作性能更好。

Claims

1.一种阀装置，它是在带有阀孔的阀座上叠合设置阀体，通过手柄操作使阀体相对于阀座滑动，从而使上述阀孔打开或关闭的阀装置，其特征在于，所述阀座或阀体中的至少一方是一种树脂组合物的成形体，该树脂组合物包括100重量份聚氰基芳基醚树脂，以及相对于它所配合的40-165重量份平均粒径在25μm以下的玻璃状碳。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其中，所述树脂组合物还包括30重量份以下的含氟树脂粉末。

3.根据权利要求2所述的阀装置，其中，所述含氟树脂粉末是四氟乙烯树脂粉末。

4.根据权利要求3所述的阀装置，其中，所述四氟乙烯树脂粉末是再生的四氟乙烯树脂粉末。

5.根据权利要求1所述的阀装置，其中，所述阀体由一种陶瓷材料制成。

6.根据权利要求1所述的阀装置，其中，所述阀座在它与阀体相向的表面的中央部分，形成一种与阀体滑动接触用的圆形突起部，该突起部的直径比阀体的外径小。