CN110291485B - 设置有压力平衡器的混合阀 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于卫生设备的热水和冷水的混合阀，其设置有冷水和热水的输入流的压力平衡器。如果需要，该阀还可以设置有温度调节器和/或多路分流器。压力平衡器包括筒形元件，在筒形元件中限定有由可移动柱塞分隔开的冷水和热水的两个入口室。当两个输入流中一者发生压力变化时，柱塞相应地移动，从而改变两个室中一者的容积，以便补偿所述压力变化，该压力变化不传递到发送到下游的混合筒的流。压力平衡器与其他阀部件同轴。有利的是，可移动柱塞沿阀的纵向轴线滑动。

Description

设置有压力平衡器的混合阀

技术领域

本发明总体上属于龙头领域，并且具体地涉及一种用于卫生器具的热水和冷水的混合阀，该混合阀设置有冷水流和热水流的压力平衡器。

背景技术

长期以来筒式混合阀在龙头领域中是众所周知的，其可以***龙头本体中并设置有用于热水和冷水的单独的入口，并且设置有用于拦截这些入口的装置、用于调节流量的装置和用于根据待经出口输送的混合水的温度来改变这两种水的混合比例的装置。

通常，存在设置有恒温调节器的混合阀和不具有恒温调节器这种元件的阀。

在不具有恒温调节器的阀中，阀的打开和关闭、所供应的混合水的流量调节，包括热水和冷水混合比例的改变，都是通过手动地操作阀本身的控制杆来实现的。

在设置有恒温调节器的阀中，热水和冷水混合比例的改变通过调节装置自动地进行，该调节装置尽可能使所供应的混合水的温度随着时间的推移保持恒定。

通常，恒温调节器包括两组侧孔，以用于热水和冷水在沿恒温调节器的纵向轴线的不同位置处分开地流入。调节器同轴地***对应的龙头本体中。冷水和热水经限定在恒温调节器和龙头本体之间的两个环形室分别供应到恒温调节器的对应侧孔。热水和冷水的混合在恒温调节器中的内部混合室处进行，该内部混合室经设置在龙头本体底部处的出口孔朝向外部开放。

通常，恒温调节器包括热敏传感器，例如变大传感器/蜡制传感器(wax sensor)或金属感温包，其根据在混合室中穿过的水的温度变化而成比例地膨胀，以控制调节器的轴向运动，该调节器调节经恒温调节器本身的侧孔供应的热水和冷水的流量，并相应地反馈式地调节从龙头流出的混合水的温度。

传统解决方案的缺点之一是，只有当热水和冷水在传感器于其中操作的内部混合室中均匀混合时，热传感器才能正常操作，并且进入阀中的两种流量的水(热水和冷水)的压力值显著影响混合。

正因为如此，已经提出了这样的技术方案，其中压力平衡器定位为与热水和冷水的阀入口液压地连接，而不论阀是否设置有恒温调节器。

压力平衡器被设计成补偿来自供水***的水的压力变化，并且由此防止进入混合阀中的热水流量和冷水流量的压力变化。

通常，压力平衡器是直接地或通过插置液压连接件而与混合阀联接的独立单元，因此增加了组件的整体尺寸和复杂性。

本申请人的WO 2014/033678描述了这样一种解决方案，其中压力平衡器可以在设置有恒温调节器的阀的下端、在热水入口和冷水入口的上游处卡扣配合到并可移除地约束于该阀。压力平衡器包括由柱塞分成两个室的内部筒形容积，热水和冷水分别供应到两个室中。该柱塞基于两个输入水流的压力而反馈式地与阀的纵向轴线正交地移动，以补偿可能的压力瞬变。柱塞的移动使得两个室中的一者的容积增加或减少并且另一室的容积减少或增加。因此，从压力平衡器引向阀的冷水的流压力随着时间的推移几乎恒定。特别地，压力平衡器设置成关于阀和相关联的恒温调节器的轴线正交。换言之，压力平衡器的轴线、即柱塞沿其移动的轴线、与热传感器的轴线正交。

这种解决方案限制了压力平衡器的大小，因为相关的长度尺寸(直径)不能超过阀的相关尺寸。因此，两个室的容积在径向上受到限制。因此，热水和冷水的入口容积也受到限制。

本申请人的国际专利申请WO 2006/126222和WO 2007/072526中描述了本领域已知的其他解决方案。特别地，文献WO 2006/126222描述了一种恒温筒，该恒温筒设置有压力平衡器(图1中的附图标记16)，该压力平衡器同轴地安装在自动温度调节装置上并处于径向上最外侧的位置。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种相对于现有技术改进的混合阀、特别地、提供一种设置有压力平衡器的混合阀，该压力平衡器对尺寸的影响很小，而仍然允许对流向该阀的水的较大的输入流量进行压力调节。

本发明的另一目的是提供一种设置有集成的压力平衡器的恒温混合阀。

本发明的另一目的是提供一种混合阀，其设置有集成的压力平衡器，并根据使体积最小化的紧凑布置而与流量分流器相结合。

这些目的和其他目的通过根据权利要求1所述的混合龙头/冷热水混合龙头而获得。

特别地，上述阀包括：

-本体，其设置有纵向轴线以及冷水和热水(例如自来水和来自锅炉的水)的入口；

-混合装置，其用于将冷水与热水混合，所述混合装置容纳在所述本体中或连接到所述本体，

-混合水的输送出口，以及

-压力平衡器。

压力平衡器容纳在阀的本体中并且流体地布置在冷水和热水的所述入口与所述混合装置之间。所述压力平衡器又包括筒以及***所述筒中的可移动柱塞—其也可被称为活塞或隔膜，在所述筒中分别限定有冷水和热水的两个入口室。所述可移动柱塞响应于冷水或热水的压力变化而在所述筒中平移，从而相应地改变两个入口室中一者的容积，以反馈式地补偿所述压力变化，这样所述压力变化不被传递到所述混合装置。因此该混合独立于流向阀的水的输入流量的可能的压力瞬变而进行。

所述压力平衡器与阀的本体同轴，而不是横向于所述本体。

有利的是，压力平衡器直接地且滑动地配装在导管上，或者可替代地配装在杆上，刚好沿阀的纵向轴线延伸，相对于其他部件处于径向上的最内侧的位置。这使得能够避免阀在径向上的较大的尺寸，同时允许高度精确地处理比利用WO 2014/033678中描述的解决方案可得到的水流量更大的水流量。

通过下面的描述将会清楚，该阀可以实施为简单的混合阀，或者也可以设置有用以调节混合水的温度的自动温度调节装置。在第一种情况下，前述导管是将混合装置与混合水的输送出口流体地连接以允许将混合水输送到阀的外部的连接导管；在第二种情况下，代替连接导管，沿纵向轴线设置有自动温度调节装置的调节杆，并且该杆可被使用者操作以调整混合水的温度。

压力平衡器在纵向导管或杆上的滑动布置不会造成限制冷水和热水的相应入口室的尺寸的影响。此外，如果注意精确地设计阀，则甚至可以在不影响轴向尺寸的情况下获得所提出的解决方案的优点，因此长度与已知的解决方案相同。

从属权利要求1至12中描述了该阀的其他特征。

通常，阀可以设置有混合装置和/或温度调节装置、和/或用以将混合水分流/转换至若干使用者的分流装置/转换装置。

附图说明

借助于附图，通过阅读下述对于优选的但非排他性的、仅出于说明目的而非限制目的示出的实施例的说明，本发明的进一步的特征和优点将更凸显，其中：

图1是根据本发明的混合阀的第一实施例的竖向(纵向)剖视图，其中该混合阀***混合龙头中；

图2是仅图1所示的混合阀的竖向剖视图；

图3是仍然根据本发明的混合阀的第二实施例的竖向剖视图，该混合阀***混合龙头中；

图4是根据本发明的混合阀的第二实施例的纵向剖视图，该混合阀***墙壁中；

图5是图4所示的阀的正视图；

图6是根据本发明的混合阀的第三实施例的纵向剖视图；

图7是图6所示的阀沿平面A-A截取的横向剖视图；

图8是根据本发明的混合阀的第四实施例的纵向剖视图；

图9是图6所示混合阀的立体分解图；

图10是图6所示混合阀的一些部件的立体分解图；

图11是根据本发明的混合阀的第五实施例的俯视图；

图12是图11所示混合阀的侧部A的正视图；

图13是图11所示混合阀的沿穿过纵向轴线并与侧部A和侧部B相交的平面截取的竖向剖视图；

图14是图11所示混合阀的沿穿过纵向轴线并与侧部C和侧部D相交的平面截取的竖向剖视图；

图15是图11所示混合阀的侧部D的正视图。

具体实施方式

在附图中，即使属于不同的实施例，类似的或等同的零件或部件也用相同的附图标记表示。

图1和图2涉及根据本发明的混合阀1的第一实施例。具体而言，图1中的阀1可操作地***水槽龙头2中，而图2单独地示出了阀1。

混合阀1包括多个元件，这些元件彼此相夹并封装在外壳或套筒3中。特别地，混合阀1包括：大体杯形的第一下部元件4—在下文中将其称为分配本体、以及例如直径为25mm的混合筒5，该混合筒5定位于分配本体4上方，并可由使用者借助于杆6操作以获得热水流量和冷水流量的期望的混合。

压力平衡器7密封地容纳在分配本体4内部，压力平衡器7具有基于相应的压力而反馈式连续地平衡热水流量和冷水流量的功能。通向阀1的每个入口流量的压力为总管(mains)的压力，并且可以随时间的推移而变化。

因此，压力平衡器7使得：不论流向混合阀1的热水输入流的潜在的压力瞬变和冷水输入流的潜在的压力瞬变如何，均能够获得由混合筒5进行的最佳混合。

特别地，平衡器7流体地布置在热水入口8及冷水入口9与混合筒5之间。

平衡器7包括筒10，在筒10中限定了冷水和热水的两个入口室12、13，两个入口室12、13由环形可移动柱塞11分隔开，柱塞11也可以称为活塞或隔膜。当两个输入流中的一者中出现压力变化(增加或减少)时，柱塞11相应地移动从而改变两个室12、13中的一者的容积以补偿所述压力变化，该压力变化不会被传递到输送至混合筒5的流中。

在图1中，被引向混合筒5以及被从混合筒5引向喷嘴14的热水流和冷水流由相应的箭头表示。

有利的是，可移动柱塞11沿阀1的纵向轴线X移动，而不是如现有技术中那样正交地移动。换句话说，压力平衡器7与该阀1同轴。

设置有合适的连接导管15以允许从混合筒5流出的混合水的通过并被引向喷嘴14。该连接导管15刚好沿阀1的纵向轴线X延伸，可移动柱塞11可以在该连接导管15上滑动。

O形环型垫圈16确保柱塞在连接导管15上密封。

压力平衡器7的轴向布置使得能够克服常规解决方案的限制：由于存在高度余隙，室12和13可以具有较大的容积，同时阀较紧凑，即平衡器7的存在不影响径向尺寸。在工业上，由于直径标准化的原因，径向尺寸是最关键的。

图3示出了根据本发明的阀的第二实施例1’，该阀可操作地安装在龙头2中。相对于刚刚描述过的阀1，该变型1’的不同之处在于：除压力平衡器7之外、还具有温度调节器17。现将对其进行描述。

在分配本体4内部限定有混合室18，在混合室18中容纳有元件19—在下文中将其称为活塞，该元件19具有调节到混合室18的热水输入流的流量和冷水输入流的流量以调节所输送的混合水的温度的功能。

活塞19以已知的方式联接到恒温感温包/温度调节装置的感温包20，并且能够响应于恒温感温包20所经受的温度变化而轴向移动，其中恒温感温包20因至混合阀1的热水输入流和冷水输入流的压力和/或流量和/或温度的变化而经受所述的温度变化。

恒温感温包20中发生的温度变化导致恒温感温包20膨胀；感温包20与流经混合室18的水接触，并受其温度的影响，并且根据水温以不同的方式膨胀，恒温感温包20控制活塞19的运动。

由于活塞19的轴向运动，活塞19完全地或部分地、并且选择性地、拦截穿过分配本体4而获得的开口21和22，以便相应地调节分别供应到开口21和22并被引向混合室18的热水和冷水的流量。

在图3所示的截面图中，活塞19处于其完全降低的位置并关闭热水入口22。

活塞19的竖向运动由两个不同的对置的下弹簧23和上弹簧24所抵抗，下弹簧23和上弹簧24分别插置在该活塞19与分配本体4之间、以及帽25与衬套27之间，所述帽25搁置在恒温感温包20的调节杆26顶部上，所述衬套27连接到恒温调节器17的控制杆6’。

混合水的温度由使用者对杆6’的作用来设定。该杆6’经由调节杆26连接到恒温感温包20。

因此，混合室18中的混合水的温度响应于恒温感温包20所经受的膨胀而被反馈式地调整，以随时间的而几乎保持恒定。

换言之，响应于恒温感温包20的膨胀，活塞19移动到其可达到的冲程内的精确位置，在该位置，活塞19完全地拦截、部分地拦截或完全不拦截冷水和热水的相应的流入开口21和22。

由附图标记28表示的开口穿过分配本体4而获得，以将混合水排放到混合阀1′的外部、朝向龙头的喷嘴14排放。

热水流和冷水流经连接到龙头2的本体的导管(在图中只能看到一个，附图标记为29)到达入口通道21、22。

有利的是，在该变型中，压力平衡器7还可沿阀1'的纵向轴线X'操作。除了杆26代替了导管15之外，压力平衡器7的部件与针对图1和图2所示的第一实施例所描述的部件相同。换言之，可移动柱塞11可以在自感温包20延伸的杆26上滑动并与杆26同轴。

图4和图5示出了阀1'嵌入墙壁W中，例如淋浴间的墙壁中。热水C和冷水F的流入管线分别用附图标记30和31表示。使用者通过对杆6'作用而调整混合水的温度，实际上使用者是对温度调节器17作用。通过对杆6作用，使用者调整从下导管32离开阀1'的混合水的流量，这在图5中用流出箭头来表示。

图6和图7示出了根据本发明的阀的第三实施例1″，该阀未安装在龙头或墙壁中，而是被单独地考虑。为了更清楚起见而未绘制出杆6和6'。阀1″设置有水关闭、调节和/或分配***，其类型为具有陶瓷板33的类型、如通常用于双路分流器/转换器或多路分流器/转换器中的那些。

如图6和图7所示，这种***优选地由固定板和可动板组成，可动板搁置在固定板上并可在固定板之上旋转。这些板总体上用附图标记33表示，并且这些板设置有通孔，使用者可以通过对适当的控制装置作用而使这些通孔对准。两个板同轴地拦截阀1″的排放开口32，以使得除了完全封闭该开口32之外、还允许混合水选择性地或同时地分流/转换(divert)到三个不同的使用者，例如浴缸、淋浴器、手持式淋浴头。

图7详细示出了板组33以及相对于热水C的入口和冷水F的入口的相应布置。特别地，图7是沿图6的A-A平面截取的剖视图。板33调整朝向三个出口34、35和36的混合水的流动。

板33也可以在图9单独地看到。

图8示出了根据本发明的阀的第四实施例1″'，其未安装在龙头或墙壁中，而是被单独地呈现。阀1″'是具有温度调节器17和同轴的压力平衡器7的阀(即压力平衡器7可沿阀1″'的纵向轴线X″操作)。压力平衡器7的柱塞11可以沿自感温包20延伸的杆26轴向地滑动。

图9是图6所示混合阀1″的分解图，其中所有部件都单独地示出为沿阀1″的纵向轴线对齐。

图10是阀1″的一组部件的分解透视图。特别地，示出了压力平衡器7和一组元件，整体用附图标记37表示并被称为牵引体，温度调节器17容纳在牵引体中。

优选地，在阀的所有实施例1、1'、1″、1″'中，压力平衡器7的可移动柱塞11设置有用于抵靠导管15或温度调节器17的杆26密封的至少一个O形环型垫圈16。

图11示出了根据本发明的阀的第五实施例100，其未安装在龙头或墙壁中，而是被单独地呈现。图12至图15涉及同一阀100。

为了使下面的描述更容易理解，即使阀100具有大体圆形的截面，其也已经由笼形垫圈(gasket)105分成四个侧部A-D。实际中，通过与阀100的主体4(为简单起见未示出)配合，笼形垫圈105(其在图11至图15中示出)保持侧部A-D彼此之间流体地隔离。

阀100是具有温度调节器17和同轴的压力平衡器7(即压力平衡器7可沿阀100的纵向轴线操作)的阀。压力平衡器7的柱塞11可以沿自感温包20延伸的杆26轴向地滑动。

在侧部A上设置有对于来自总管的冷水的入口开口101，在侧部B上设置有用于热水的入口开口102。图12中的箭头从外部示出了开口101和102；在图13的截面中可以看到相同的开口101、102。该两股冷水流和热水流从相对于柱塞11的相反侧到达压力平衡器7。如上所述，柱塞11通过沿温度调节装置17的控制杆26移动以提供这两股流之间的压力平衡。

图13、图14和图15中绘制的箭头示出了来自压力平衡器7的冷水和热水的两输出流的路径，两输出流被引向自动温度调节装置17。如可注意到的那样，冷水通过经侧开口103流出并经侧开口104流入而直接经过压力平衡器7到达自动温度调节装置17。

笼形垫圈105保持冷水的流动路径与热水的流动路径隔离开。实际上，笼形垫圈105通过与主体4配合而将阀100的四个扇区彼此隔离，并且每一侧部A-D均对应于这些扇区中的一者。

热水从压力平衡器7的顶部流出、经开口107重新进入、沿阀100的侧部C侧向地流动，如图12所示，并通过穿过开口106而到达自动温度调节装置17。

如图15所示，笼形垫圈105包括旨在水平地环绕阀100上部的上部O形环110、旨在水平地环绕阀100下部的下部O形环111、以及竖向地延伸并且通过作用在阀100的侧表面上而将两个O形环110、111连接起来的四个直型部分112。从图11中可以看出，笼形垫圈105的四个直型部分112保持四个扇区相隔离，四个侧部A-D中每一者各对应一个扇区。

Claims (14)

1.一种用于混合龙头的阀(1,1',1”,1”')，其包括：

-本体(4)，其具有纵向轴线(X)并设置有冷水(F)和热水(C)的入口(8、9、29、30、31)；

-混合装置(5、17)，其用于将冷水(F)与热水(C)混合，所述混合装置容纳在所述本体(4)中或连接到所述本体，

-混合水的输送出口(28、32)，

-沿所述纵向轴线(X)延伸的导管(15)或杆(26)，

-压力平衡器(7)，其容纳在所述本体(4)中并且流体地布置在冷水(F)和热水(C)的入口(8、9、29、30、31)与混合装置(5、17)之间，

其中，所述压力平衡器(7)又包括筒(10)以及***所述筒(10)中的可移动柱塞(11)，在所述筒(10)中分别限定冷水(F)和热水(C)的两个入口室(12、13)，

其中，所述可移动柱塞(11)响应于冷水(F)或热水(C)的压力变化而在所述筒(10)中移动，从而相应地改变两个所述室(12、13)中一者的容积，以反馈式地补偿所述压力变化，所述压力变化不传递到所述混合装置(5、17)，

其中，所述压力平衡器(7)与所述阀(1,1',1”,1”')的所述本体(4)同轴，

其特征在于，所述可移动柱塞(11)滑动地配装在所述导管(15)或所述杆(26)上。

2.根据权利要求1所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，所述可移动柱塞(11)在所述筒(10)中的平移轴线为所述纵向轴线(X)。

3.根据权利要求1所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，所述混合装置(5、17)也与所述阀(1,1',1”,1”')的所述本体(4)同轴。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，混合水的输送出口(28、32)在所述纵向轴线(X)上。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，所述混合装置(5、17)由混合筒组成。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，所述导管(15)是将所述混合装置(5、17)与混合水的输送出口(28、32)流体地连接以允许将混合水输送到所述阀(1,1',1”,1”')的外部的连接导管。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的阀(1,1',1”,1”')，还包括自动温度调节装置(17)，以自动地调节混合水的温度。

8.根据权利要求7所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，所述自动温度调节装置(17)与所述阀(1,1',1”,1”')的所述本体(4)同轴。

9.根据权利要求7所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，所述自动温度调节装置(17)在内部设置有对于水的混合室(18)；

-多个侧开口(21、22)，其设置在相对于所述纵向轴线(X)的不同高度处，以用于使均来自于压力平衡器(7)的热水(C)和冷水(F)单独地流入所述混合室(18)；以及

-在所述混合室(18)中起作用的恒温感温包(20)和用于调节热水(C)和冷水(F)的流量的元件(19)，所述元件(19)能够沿纵向轴线(X)移动，以根据所述恒温感温包(20)所经受的膨胀、完全地或部分地、并且选择性地、反馈式地关闭用于流入的所述侧开口(21、22)。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的阀(1,1',1”,1”')，还包括混合水的自动温度调节装置(17)，其中，所述杆(26)是所述自动温度调节装置(17)的调节杆，所述调节杆延伸直至所述阀的外部，并且能够由使用者操作以调节混合水的温度。

11.根据权利要求1-3、8和9中任一项所述的阀(1,1',1”,1”')，其中，所述可移动柱塞(11)是环形的，并且在中心孔处设置有O形环垫圈，以抵靠所述可移动柱塞(11)在其上平移的表面密封。

12.根据权利要求1-3、8和9中任一项所述的阀(1,1',1”,1”')，还包括具有陶瓷板(33)的类型的水关闭、调节和/或分配***，所述水关闭、调节和/或分配***定位于混合装置(5、17)或自动温度调节装置(17)与混合水的输送出口(28、32)之间，以选择性地或同时地将混合水的流分流到连接到所述输送出口(28、32)的若干使用者，或者完全地拦截混合水的流。

13.根据权利要求1-3、8和9中任一项所述的阀(100)，其中，流向所述压力平衡器(7)的冷水和热水的入口(101、102)和用于将冷水流和热水流分配至自动温度调节装置(17)的开口(103、104、106、107)布置在阀的本体(4)的侧部(A-D)，并且冷水(F)和热水(C)在入口(101、102)和开口(103、104、106、107)之间的流动路径由单个主垫圈(105)隔离开，所述主垫圈(105)优选地为笼形。

14.根据权利要求13所述的阀(100)，其中，所述主垫圈(105)包括旨在环绕所述阀(100)的所述本体(4)的顶部的O形环类型的环形的水平的上部部分(110)、旨在环绕所述阀(100)的所述本体(4)的基部的O形环类型的环形的水平的下部部分(111)以及四个直型部分(112)，所述四个直型部分(112)将上部部分(110)和下部部分(111)两者竖向地连接并与所述阀(100)的所述本体(4)配合，以便将所述阀(100)的四个扇区彼此隔离开，其中阀的本体(4)的四个所述侧部(A-D)中每一者各对应一个所述扇区。

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