CN101551027B - 恒温混合阀芯 - Google Patents

Abstract

一种恒温混合阀芯，包括流体开关控制单元及恒温控制单元；流体开关控制单元通过恒温控制单元的温度调节机构连接在一起，流体开关控制单元包括一外壳；一个置于其内部的下陶瓷片，下陶瓷片设有中心套孔，至少一开槽；一置于外壳内部并在下陶瓷片上面可转动的上陶瓷片，该上陶瓷片亦设有一中心套孔及至少一开槽；温度调节机构穿过外壳的中心并与上陶瓷片相结合进行操作，带动上陶瓷片进行移动使上陶瓷片的开槽与下陶瓷片开槽相重叠形成一个外部的出水口处于开的状态。流体开关调节控制单元用于控制已完全混合均匀并达到设定温度的混合水，调整控制开关开启角度控制混合均匀达到设定温度的混合水出水流量和出水开关，具有调节轻松且寿命长的特点。

Description

恒温混合阀芯

技术领域

本发明是一种阀芯结构，特别是指一种用于冷热水混合让出水温度依设定值恒温出水的恒温混合阀芯。 

背景技术

恒温混合阀众所周知，广泛运用于居住和商业装置。目前世界市场大量销售的能够提供恒定温度的阀芯，一般都是通过分别控制冷热进水口而控制流量大小和出水开关，为此它们的结构都较复杂，成本较高。无论是哪种装置，混合阀都结合两种水路通道，主要是热水和冷水通道，形成混合水通过出水装置，如水龙头或者花洒进行恒温出水。而出现的恒温混合阀虽然对提供恒温出水具有一些好处，但是在调节出水量的结构中却存在一些局限性，如混合阀内部部件容易摩擦和损坏，不利于轻松操作和延长混合阀的寿命；另外通用的混合阀连接出水装置进行操作时，出水的混合温度可能不太准确。 

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结构紧凑、实现轻松调节恒温出水量，且保证阀芯使用寿命的恒温混合阀芯。 

本发明的次要目的是提供一种使冷热水均匀混合，且出水温度依设定值稳定、可靠的恒温混合阀芯。 

为实现上述目的，本发明的解决方案是： 

一种恒温混合阀芯，包括流体开关控制单元及恒温控制单元；其中：流体开关控制单元通过恒温控制单元的温度调节机构连接在一起，而流体开关控制单元包括一确定内部区域的外壳；一个置于内部区域的固定的下陶瓷片，该下陶瓷片设有一个中心套孔，至少一个开槽；一个置于外壳内部区域并在下陶瓷片上面的可转动的上陶瓷片，该上陶瓷片亦设有一中心套孔及至少一个开槽；该温度调节机构穿过外壳中心并与上陶瓷片相结合进行操作，通过转动流体开关控制单元中的陶瓷片上座带动上陶瓷片进行移动使得上陶瓷片的开槽与下陶 瓷片的开槽相重叠形成一个外部的出水口处于开的状态。 

所述上陶瓷片的开槽从上陶瓷片中心套孔处往外延展时，下陶瓷片的开槽对应从下陶瓷片外缘处往内延展。 

所述上陶瓷片的开槽从外缘处往内延展时，下陶瓷片的开槽对应下陶瓷片中心套孔处往外延展。 

所述上、下陶瓷片的开槽各设有两个。 

所述的上陶瓷片开槽与下陶瓷片开槽成90度角时恒温混合阀芯出水处于关的状态。 

所述流体开关控制单元的陶瓷片上座与上陶瓷片配合带动上陶瓷片相对下陶瓷片转动；而温度调节机构与下陶瓷片、上陶瓷片及陶瓷片上座呈间隙配合，以形成过水通道，同时在陶瓷片上座与外壳之间形成有混合水背压腔。 

所述恒温控制单元包括与上述外壳连接的底座、连接底座中热敏元件的所述温度调节机构、热敏元件带动的滑栓及与热敏元件配合的弹簧；底座上分别设有冷、热进水口，滑栓上分布有过水通道；滑栓、温度调节机构和底座三者之间形成密封动配合，滑栓控制底座冷热水口的进水量。 

所述温度调节机构包括基杆、花键杆、压杆、保护弹簧、压帽、锁紧螺母、卡环；压杆装于花键杆上；保护弹簧、压帽、锁紧螺母，又依次装于压杆上，而花键杆利用卡环装配于基杆上，热敏元件上端面顶靠在压帽上，另一端顶靠在滑栓的平面上，而与热敏元件配合的弹簧装配于底座中，滑栓装配于与热敏元件配合的弹簧上。 

所述外壳上设有与下陶瓷片配合的定位槽，另外壳上还设有定位槽对应与底座的两定位凸块相配合；且通过外壳上的两卡槽对应地卡配于底座上的卡槽中，使得外壳固定于底座上保持不动。 

所述恒温控制单元还包括有一集水器，该集水器下部周缘均匀的分布有通水孔，该集水器套置于热敏元件上并设在滑栓上部。 

所述基杆为一具有套腔的套杆，其设有端台以限位下陶瓷片，而端台的下部侧壁上开设有进水孔，另在端台上方的侧壁上开设有过水孔，基杆的上端周缘设有凹凸纹以形成便于旋动的旋动部。 

所述花键杆下部形成螺纹孔，而其上端周缘亦设有凹凸纹以形成便于旋动的旋动部，花键杆上部穿过基杆由卡环卡制装配于基杆上。 

所述压杆上部形成与螺纹孔配合的外螺纹，中部形成容置腔，容置腔的下部形成螺纹部，保护弹簧、压帽依次置于容置腔中并由锁紧螺母固定。 

所述热敏元件上还套置一限位块，限位块上设有通水孔以泄压。 

所述底座与基杆组成有热水进水环行腔，再通过滑栓与底座组成环行热水进水口，然后进入第一容腔，再通过滑栓的多个过水通道进入冷热水混合腔；滑栓与基杆组成有冷水环行腔，再通过环行冷水进水口，进入冷热水混合腔，冷、热水在冷热水混合腔中混合，混合水通过热敏元件与集水器所组成的过水通道进入第二容腔，从而第二容腔中储存着恒定温度的混合水。 

采用上述方案后，本发明的恒温混合阀芯，是将流体开关控制单元通过恒温控制单元的温度调节机构连接在一起构成一紧凑的阀芯结构，而流体开关控制单元是依靠上、下陶瓷片开槽相重叠的多少实现混合水流量的调节，陶瓷片具有配合紧密、耐磨损而调节省力的特点，因此令本发明的恒温混合阀芯具有调节轻松且寿命长的特点。 

另外，在上陶瓷片上方混合水背压腔的形成，对陶瓷片具有一向下的平衡力，促使流体开关单元内部压力更加均衡，使得开关转动扭矩减小，阀芯使用寿命增加。 

再者，恒温控制单元通过热敏元件推动机构运动，调节混合水温度，可以保证混合阀中冷热水的均匀混合，使出水温度依设定值稳定出水，具有调温准确可靠的特点。 

总之，本发明的恒温混合阀芯通过各零部件的巧妙结构组合，控制已完全混合均匀并达到设定温度的混合水，调整流量控制开关的开启角度从而控制出水流量和出水的开与关。这种设计使得出水温度从始至终都稳定可靠，整个阀芯体积小，成本低。 

附图说明

图1为本发明的整体外观图； 

图2为本发明的立体分解图； 

图3a-1为本发明外壳的侧视立体图； 

图3a-2为本发明外壳的仰视立体图； 

图3b为本发明陶瓷片上座的立体图； 

图3c-1为本发明上陶瓷片的俯视立体图； 

图3c-2为本发明上陶瓷片的仰视立体图； 

图3d为本发明下陶瓷片的立体图； 

图3e为本发明底座的立体图； 

图3f为本发明滑栓的立体图； 

图4a-1为本发明上下陶瓷片控制流量全开状态剖视图； 

图4a-2为本发明上下陶瓷片控制流量全开状态俯视图； 

图4b-1为本发明上下陶瓷片控制流量半开状态剖视图； 

图4b-2为本发明上下陶瓷片控制流量半开状态俯视图； 

图4c-1为本发明上下陶瓷片控制流量全关状态剖视图； 

图4c-2为本发明上下陶瓷片控制流量全关状态俯视图； 

图5-1为本发明的混合水状态组合剖视图(相对图1的R-R向)； 

图5-2为图5-1的S-S向剖视图； 

图6-1为本发明的全冷水状态组合剖视图(相对图1的R-R向)； 

图6-2为图5-1的S-S向剖视图； 

图7-1为本发明的全冷水状态组合剖视图(相对图1的R-R向)； 

图7-2为图7-1的S-S向剖视图。 

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的恒温混合阀芯，包括：流体开关控制单元A及恒温控制单元B，二者通过恒温控制单元B的温度调节机构连接在一起。 

流体开关调节控制单元A主要包括：外壳1、陶瓷片上座3、上陶瓷片4及下陶瓷片5。 

如图3a-1、图3a-2并配合图3b所示，陶瓷片上座3近下部外缘向上设有两定位块D31、D32，而下端面向下形成有另两定位凸块T31、T32；外壳1内对应设有两定位块E11、E12，陶瓷片上座3的两定位块D31、D32分别配合于外壳1的两定位块E11、E12之间，如此，令陶瓷片上座3相对外壳1的转动角度限制在0→90°之间。 

如图3c-1及图3c-2所示，上陶瓷片4的中部设有一套置温度调节机构的中心套孔43，该上陶瓷片4其中一面设有两出水开槽A41、A42和与此相结合的内部边缘44；在另外一面设有与陶瓷片上座3的两定位凸块T31、T32相互配合的凹槽D41、D42，(配合图3b所示)。上陶瓷片4与陶瓷片上座3装配在一起且用密封件进行密封配合。 

如图3d所示，下陶瓷片5的中部亦为一中心套孔53，其中一面也设有两出水开槽A51、A52和与此相结合的外部边缘54，在下陶瓷片5周圈设有两定位凸块T51、T52，定位凸块T51、T52分别与外壳1上的两定位槽D13、D14相互配合定位，而外壳1上设有两定位槽D11、D12分别对应的与恒温控制单元B底座18的两定位凸块 T182、T181相配合，并通过外壳1上的两卡槽C11、C12分别对应的卡配于底座18上的卡槽K181和K182中，使得外壳1固定于底座18上保持不动，(见图3a-1、3d、3e所示)。 

上陶瓷片4与下陶瓷片5二者都设有中心套孔43、53，当上陶瓷片4的开槽A41、A42从中心套孔43处往外延展时，下陶瓷片5的开槽A51、A52对应的从下陶瓷片5外缘54处往内延展。当上陶瓷片4的开槽A41、A42从外缘处往内延展时，下陶瓷片5的开槽A51、A52对应的从中心套孔53处往外延展。上陶瓷片4和下陶瓷片5相对运动，上陶瓷片4的开槽A41、A42和下陶瓷片5的开槽A51、A52互相连通形成过水空间。上陶瓷片4的开槽A41、A42和下陶瓷片5的开槽A51、A52亦能互相断开，上陶瓷片4与下陶瓷片5之间没有间隙实现密封。 

再结合图2、图3f、图5所示，恒温控制单元B包括：温度调节机构、限位块13、热敏元件14、集水器15、滑栓16、底座18、弹簧17。 

其中温度调节机构包括：基杆7、花键杆8、压杆9、保护弹簧10、压帽11、锁紧螺母12、卡环6。 

基杆7为一具有套腔的套杆，其设有端台71以限位下陶瓷片5，而端台71的下部侧壁上开设有进水孔72，另在端台71上方的侧壁上开设有过水孔73，基杆7的上端周缘设有凹凸纹以形成便于旋动的旋动部74。 

花键杆8下部形成螺纹孔81，而其上端周缘亦设有凹凸纹以形成便于旋动的旋动部82，花键杆8上部穿过基杆7由卡环6卡制装配于基杆7上。 

压杆9上部形成与螺纹孔81配合的外螺纹91，中部形成容置腔92，容置腔92的下部形成螺纹部93，保护弹簧10、压帽11依次置于容置腔92中并由锁紧螺母12固定。 

压杆9旋固于花键杆8中实现装配。 

热敏元件14是穿过锁紧螺母12后其上端面顶靠在压帽11上，下端顶靠在滑栓16的平面上，在热敏元件14上还套置一限位块13，限位块13上设有通水孔131以泄压，该限位块13的作用是令热敏元件14顺利的直线上下移动，而热敏元件14下部还套置有一集水器15，集水器15下部周缘均匀的分布有通水孔151，以令冷热水更加均匀的混合，而弹簧17装配于底座18中，滑栓16装配于弹簧17上，当花键杆8逆时针转动，带动压杆9对应的向上运动，而压杆9的向 上运动，使得热敏元件14上端面顶靠基准面的上移，弹簧17推动滑栓16和热敏元件14一起向上运动，反之当花键杆8顺时针转动带动压杆9对应的向下运动，而压杆9的向下运动使得热敏元件14上端面顶靠基准面的下移，推动滑栓16和热敏元件14一起向下运动，如上所述可知控制花键杆8的转动方向，可以间接控制滑栓16在基杆7中的对应移动，从而控制滑栓16在基杆7中的具体位置，达到改变如图5所示环行热水进水口K13，冷水环行进水口K14的大小，底座18中分别设冷热水进水通路183、184；滑栓16、基杆7和底座18三者之间形成密封动配合。基杆7是依次穿过下陶瓷片5、上陶瓷片4、陶瓷片上座3及外壳1后，通过外壳1与底座18配合固定而形成一恒温混合阀。 

当该混合阀进行流量调节时，如图4a-1至图4c-2所示，转动陶瓷片上座3，陶瓷片上座3带动上陶瓷片4一起转动，而下陶瓷片5被外壳1固定住，当上陶瓷片4的出水开槽A41、A42转动到与下陶瓷片5的出水开槽A51、A52相连通时，混合水被放出，具体情况如图4b-1、4b-2、图5-1所示的混合水出水线路K15、K16。当下陶瓷片5被固定住，上陶瓷片4相对下陶瓷片5转动角度为α(0°≤α≤90°)，当α＝0°时，上陶瓷片4的出水开槽A41、A42与下陶瓷片的出水开槽A51、A52的重合面积A451、A452最大，此时出水开关全打开，流量达到最大，参见图4a-1、4a-2所示；当α＝90°时，上陶瓷片4的出水开槽A41、A42与下陶瓷片的出水开槽A51、A52没有重合区域，此时出水关闭，参见图4c-1、4c-2所示；当α从90度递减到0度的过程中出水凹槽重合面积A451、A452从0递增到最大，从而控制出水流量从0递增到最大，由上可知通过转动陶瓷片上座3的角度，就可控制上陶瓷片4与下陶瓷片5之间的出水凹槽的连通面积，从而控制出水流量大小与出水的开或关。 

另外，陶瓷片上座3、上陶瓷片4及下陶瓷片5与基杆7套置时设置有间隙，以形成过水通道，水流穿过陶瓷片上座3的过水孔32进入陶瓷片上座3与外壳1之间形成的混合水背压腔Q6，从而对陶瓷片上座3具有一向下的平衡力，促使流体开关单元A内部压力更加均衡，使得开关转动扭矩减小，阀芯使用寿命增加。 

配合图5至图7所示，将恒温控制单元B的压杆9调至所需位置时，热水从底座18的热水进水通道K11，进入底座18与基杆7组成的热水进水环行腔Q1，再通过滑栓16与底座18组成的环行热水进水口K13，然后进入第一容腔Q2，再通过滑栓16，参见图3f所示的 多个过水通道G101进入冷热水混合腔Q4；冷水从底座18的冷水进水通道K12，进入滑栓16与基杆7组成的冷水环行腔Q3，再通过环行冷水进水口K14，进入冷热水混合腔Q4，冷、热水在冷热水混合腔Q4中混合，混合水由集水器15的通水孔151进入热敏元件14与集水器15所组成的过水通道G1进入第二容腔Q5，从而第二容腔Q5中储存着恒定温度的混合水。 

若冷水进水压力、热水进水压力、冷水进水温度、热水进水温度，其中一项或多项产生变动都会造成冷热水混合腔Q4、第二容腔Q5中混合水温度的变化，而热敏元件14有感温升高，总长对应伸长，感温下降，总长对应缩短的性能，当冷热水混合腔Q4、第二容腔Q5中的水温升高，热敏元件14总长伸长，热敏元件14推动滑栓16向下运动，环行冷水进水口K14进水加大，冷水进水量增大，环行热水进水口K13减小，热水进水量减少，冷热水混合腔Q4、第二容腔Q5中的水温下降。 

同理当冷热水混合腔Q4、第二容腔Q5中的水温下降，热敏元件14总长对应缩短，弹簧17推动热敏元件14和滑栓16向上运动，环行冷水进水口K14缩小，冷水进水量减少，环行热水进水口K13增大，热水进水量增多，冷热水混合腔Q4、第二容腔Q5中的水温上升。 

由此可知该恒温控制单元B是利用热敏元件14热胀冷缩的性能，推动滑栓16向下或向上运动，实现增大或减小冷水进水通道的进水截面积，同时减小或增大热水进水通道的进水截面积。以此自动调整混合水的温度，达到控制出水温度在设定范围内的功能。 

如图6所示，为本阀芯调至全冷水状态的位置，将压杆9调整至最低的位置，则滑栓16的下端面与底座18紧配合，环行热水进水口K13被完全关闭，环行冷水进水口K14被完全打开则从阀芯流出的为冷水。 

如图7所示，为本栓轴调至全热水状态的位置，将压杆9调整至最高的位置，则滑栓16的上端面与基杆7紧配合，环行冷水进水口K14被完全关闭，环行热水进水口K13被完全打开，则从阀芯流出的为热水。 

综上，本发明的恒温阀芯具有可以调节流量及温度的多功能阀芯，如图1所示，顺时针转动陶瓷片上座3，流量减小；逆时针转动陶瓷片上座3，流量增大；顺时针转动花键杆8，出水温度降低；逆时针转动花键杆8，出水温度升高。 

Claims (15)

1.一种恒温混合阀芯，包括流体开关控制单元及恒温控制单元；其特征在于：流体开关控制单元通过恒温控制单元的温度调节机构连接在一起，而流体开关控制单元包括一确定内部区域的外壳；一个置于内部区域的固定的下陶瓷片，该下陶瓷片设有一个中心套孔，至少一个开槽；一个置于外壳内部区域并在下陶瓷片上面的可转动的上陶瓷片，该上陶瓷片亦设有一中心套孔及至少一个开槽；该温度调节机构穿过外壳中心并与上陶瓷片相结合进行操作，通过转动流体开关控制单元中的陶瓷片上座带动上陶瓷片进行移动，使得上陶瓷片的开槽与下陶瓷片的开槽相重叠形成一个外部的出水口处于开的状态。

2.如权利要求1所述的恒温混合阀芯，其特征在于：上陶瓷片的开槽从上陶瓷片中心套孔处往外延展时，下陶瓷片的开槽对应从下陶瓷片外缘处往内延展。

3.如权利要求1所述的恒温混合阀芯，其特征在于：上陶瓷片的开槽从外缘处往内延展时，下陶瓷片的开槽对应下陶瓷片中心套孔处往外延展。

4.如权利要求1、2或3所述的恒温混合阀芯，其特征在于：上、下陶瓷片的开槽各设有两个。

5.如权利要求1所述的恒温混合阀芯，其特征在于：上陶瓷片开槽与下陶瓷片开槽成90度角时恒温混合阀芯出水处于关的状态。

6.如权利要求1所述的恒温混合阀芯，其特征在于：流体开关控制单元的陶瓷片上座与上陶瓷片配合，带动上陶瓷片相对下陶瓷片转动；而温度调节机构与下陶瓷片、上陶瓷片及陶瓷片上座呈间隙配合，以形成过水通道，同时在陶瓷片上座与外壳之间形成有混合水背压腔。

7.如权利要求1所述的恒温混合阀芯，其特征在于：恒温控制单元包括与上述外壳连接的底座、连接底座中热敏元件的所述温度调节机构、热敏元件带动的滑栓及与热敏元件配合的弹簧；底座上分别设有冷、热水口，滑栓上分布有过水通道；滑栓、温度调节机构和底座三者之间形成密封动配合，滑栓控制底座冷热水口的进水量。

8.如权利要求7所述的恒温混合阀芯，其特征在于：温度调节机构包括基杆、花键杆、压杆、保护弹簧、压帽、锁紧螺母、卡环；压杆装于花键杆上；保护弹簧、压帽、锁紧螺母，又依次装于压杆上，而花键杆利用卡环装配于基杆上，热敏元件上端面顶靠在压帽上，另一端顶靠在滑栓的平面上，而与热敏元件配合的弹簧装配于底座中，滑栓装配于与热敏元件配合的弹簧上。

9.如权利要求1、7或8所述的恒温混合阀芯，其特征在于：外壳上设有与下陶瓷片配合的定位槽，另外外壳上还设有定位槽对应与底座的两定位凸块相配合；且通过外壳上的两卡槽对应地卡配于底座上的卡槽中，使得外壳固定于底座上保持不动。

10.如权利要求7所述的恒温混合阀芯，其特征在于：恒温控制单元还包括有一集水器，该集水器下部周缘均匀的分布有通水孔，该集水器套置于热敏元件上并设在滑栓上部。

11.如权利要求8所述的恒温混合阀芯，其特征在于：基杆为一具有套腔的套杆，其设有端台以限位下陶瓷片，而端台的下部侧壁上开设有进水孔，另在端台上方的侧壁上开设有过水孔，基杆的上端周缘设有凹凸纹以形成便于旋动的旋动部。

12.如权利要求8所述的恒温混合阀芯，其特征在于：花键杆下部形成螺纹孔，而其上端周缘亦设有凹凸纹以形成便于旋动的旋动部，花键杆上部穿过基杆由卡环卡制装配于基杆上。

13.如权利要求8所述的恒温混合阀芯，其特征在于：压杆上部形成与螺纹孔配合的外螺纹，中部形成容置腔，容置腔的下部形成螺纹部，保护弹簧、压帽依次置于容置腔中并由锁紧螺母固定。

14.如权利要求7所述的恒温混合阀芯，其特征在于：在热敏元件上还套置一限位块，限位块上设有通水孔以泄压。

15.如权利要求8所述的恒温混合阀芯，其特征在于：底座与基杆组成有热水进水环行腔，再通过滑栓与底座组成环行热水进水口，然后进入第一容腔，再通过滑栓的多个过水通道进入冷热水混合腔；滑栓与基杆组成有冷水环行腔，再通过环行冷水进水口，进入冷热水混合腔，冷、热水在冷热水混合腔中混合，混合水通过热敏元件与集水器所组成的过水通道进入第二容腔，从而第二容腔中储存着恒定温度的混合水。

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