CN2382909Y - 一种进水阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带减压、稳压和自动截止功能的管道附件,用作贮水式尤其是出水敞开式热水器的进水阀。它包括内开进水孔3的接头1、阀体23、阀盖21、膜片11、压缩弹簧17;阀杆10在阀体23内往复滑动并密封;阀杆10的通水孔16、侧孔7与间隙通道6相通,由阀垫4控制与进水孔3的通或断;阀垫5对进水孔3的密封面积小于橡胶膜片11的有效面积。它替代原有进水阀和止回阀,能使热水器低压起动、多点供水,方便卫生、安全可靠。

Description

一种进水阀

本实用新型涉及到一种带减压、稳压和自动截止功能的管道附件，用作贮水式热水器的进水阀，尤其适用于加装在现有的出水敞开式电热水器或燃气热水器的进水管上。

贮水式热水器较流水式热水器，可以在较低水压下起动，使用日益广泛。以往的贮水式热水器(以下简称热水器)分为封闭式和敞开式两种，并在进水口前装有止回阀(单向阀)。封闭式热水器或在贮水箱内加设浮球式自动给水装置间接与自来水管网相接，但浮球式自动给水装置的检修非常困难；或直接与自来水管网相接，承受自来水管网的水压，可在多个出水处安装阀门加以开启，因此使用方便。但是，其额定压力为0.4-0.8MPa，容器壁较厚，耗材多，制造(焊接)工艺要求严格，生产成本高；因为水压较高，在水、汽双相平衡时，最高加热水温要低于敞开式热水器5-10℃。敞开式热水器的承压低，泄压阀的安全压力常为0.10-0.18MPa，额定压力为0MPa，必须在进水口与自来水管网之间设一阀门来开关水流，并延长混水阀的寿命，出水口仅起一个通孔作用，不能设置阀门开和关，因此在需多个用水处的情形下使用极不方便；并且当出水管采用镀锌焊管时，由于无阀门关闭，外界氧气进入，氧化管的潮湿内壁，再次放水时，有锈水放出，很不卫生。

本实用新型的目的在于提供一种贮水式热水器进水阀，能够实现减压、稳压、自动截止的功能，适用宽水压范围工作，尤其能实低水压起动，使接在该阀门的封闭式热水器的额定压力降低或使加热水温提高，出水敞开式热水器而可在多处设置带阀门的出水口，进水口前不须安装其它阀门，还可取消贮水式热水器进水口前的止回阀，使用安全可靠、方便卫生。

本实用新型是这样实现的：一个内开有进水孔的接头的一端与进水管(自来水管)相接，另一端与阀体联接。阀体又与阀盖以螺栓紧固联接，阀盖的出水孔与出水管(热水器的进水管)相接。在阀体与阀盖之间还夹有橡胶膜片的外沿，橡胶膜片将由阀体与阀盖内部的空腔分隔为空气腔与容水腔，空气腔通过阀体上的呼吸孔与大气相通；容水腔与出水口有水通道相通。橡胶膜片的内沿夹在旋在阀杆上的螺帽、垫子与阀杆的台阶、垫板之间。阀杆在阀体的内孔中作往复滑动，并相互密封。阀杆中开有一通水孔，通水孔的一端直对阀盖上的出水孔；通水孔的另一端通过至少一个侧孔与接头、阀体与阀杆之间的间隙通道相通。由橡胶膜片驱使阀杆滑动，带动阀杆另一端的径向定位的阀垫控制间隙通道与接头内的进水孔的通或断。进水孔的截面积要小于橡胶膜片的有效面积(若橡胶膜片无皱褶，其有效面积则为阀体与阀盖之间空腔的截面积；若橡胶膜片有皱褶，其有效面积则为橡胶膜片皱褶最小内沿或内圆的面积)。当本阀本身装配好，压缩弹簧具有预压力，阀杆上的阀垫与进水孔端面之间具有最大距离。进水阀关闭时，在橡胶膜片的有效面积S2与阀垫对进水孔的密封面积S1之比N，进水孔处的最高、最低压强P1max、P1min，容水腔的最高、最低压强P2max、P2min，压缩弹簧的弹性系数K、预压力F0(F0≥0)及最大距离L之间，有如下关系：

N＝(P1max-P1min)/(P2max-P2min)，N＞1；

且(KL+F0)/S1＝P2min^*N-P1min，(KL+F0)/S1＞0。

上述橡胶膜片的有效面积，等于某一位置上的面积，在此位置上膜片的一边的有效压力和另一边的集中力相平衡，此集中力必须与由压力作用在膜片上而出现的作用力相平衡。有效面积要小于膜片的投影面积，即小于阀盖和阀体之间内部空腔的截面积。如果阀盖和阀体之间空腔的半径为R，垫板的外圆半径为r，则橡胶膜片的有效面积S2的近似值为：

S2＝(R²+R^*r+r²)^*π/3。

前述的进水阀安装好后，其中的阀杆能在阀体中滑动，无论在何位置，总是使得其受橡胶膜片的向进水孔方向的推力，等于进水孔的水对阀杆其产生的向出水孔方向的推力加上弹簧的弹力(忽略阀杆滑动的摩擦力和橡胶膜片的弹力的轴向分量)。当热水器的出水关闭时，进水阀的容水腔的进水增加，压力增大，迫使橡胶膜片进水孔方向移动，使空气腔的空气经呼吸孔排出，并带动阀杆向进水孔方向滑动，直到阀垫堵住进水孔进水、容水腔水压不再升高为止，从而自动关闭进水，热水器的贮水箱压力不再增大。由于阀垫对进水孔的密封面积要小于橡胶膜片的有效面积，因此热水器的贮水箱内的水压要小于自来水管网的水压。当自来水管网的水压为0时，进水孔的水对阀垫的作用力为0，进水阀容水腔的水压使阀垫更加紧压在进水孔的内端面，进水阀关闭，热水器贮水箱内的水不会倒流向自来水管网，此时进水阀起止回阀的作用，可替代热水器原有的止回阀。其中，压缩弹簧一方面起到缓冲因热水器出水阀门突然关闭而产生的对阀杆、阀垫及橡胶膜片的水锤作用力的保护作用，另一方面提高了进水阀关闭时容水腔内的最低压力值。

当热水器出水阀门打开后，热水器贮水箱内水压降低，进水阀容水腔内的水压较高，冲开热水器进水口的止回阀流进热水器的贮水箱。这时，进水阀的容水腔水压降低，在进水孔的水压及压缩弹簧弹力的联合作用下，阀杆向出水口方向滑动，进水孔的高压水对阀垫产生冲击力，并经由间隙通道、阀杆的侧孔、通水孔，流向阀盖的出水口，引射容水腔内的存水，容水腔内的水压进一步降低，阀杆继续向出水口方向滑动，使水流经本进水阀的的压力损失降至最小。如此不断反复的调节过程，使出水口的压力保持恒定，从而起到降压和稳压的作用。

选定橡胶膜片的有效面积与阀垫对进水孔的密封面积合适的比值和压缩弹簧的预压力和密封垫与进水孔合适的最大距离值，当自来水管网的水压为0.03-0.8MPa时，热水器的贮水箱内的水压最低值为0.01-0.03MPa，最高值为0.05-0.7MPa，在该水压范围内，可以将水压送到或者经过高于进水阀1-7m的地方，因此可以在普通家庭的任一处安装出水口；并且该水压小于现有的敞开式热水器的泄压阀的安全压力0.10-0.18MPa，更远小于封闭式热水器的额定压力0.4-0.8MPa。由此可见，装有本实用新型的热水器，可以在普通家庭的任一处安装出水口，实现宽水压范围工作，尤其能实低水压起动。

即使进水阀因制造或使用不当而不能使阀垫正常关闭进水，使得热水器的贮水箱的静压力，亦即进水阀的容水腔的静压力增大，但是由于橡胶膜片的抗拉强度要低于热水器的贮水箱壁材料的抗拉强度，因此橡胶膜片必先破裂，水进入空气腔，经由阀体上的呼吸孔溢出，从而确保了热水器的安全。

综上所述，采用了本实用新型的贮水式热水器，能够实现减压、稳压、自动截止的功能，实现宽水压范围工作，尤其能实低水压起动；同封闭式热水器相比，制造和材料成本低，工作压力小或最高加热水温提高，更加安全可靠；同出水敞开式贮水式热水器相比，能实现多个可开关的供水点，并能确保热水器的安全使用、出水卫生，并可在热水器进水口省去一个截止阀和一个止回阀。本实用新型尤其适用于加装在现有的出水敞开式电热水器或燃气热水器的进水管上。

图1为本实用新型的主视图。

图2为图1的左视图。

下面结合图1、图2来说明本实用新型的结构及工作原理。

一个内开有进水孔3的接头1一端与进水管(自来水管)相接，另一端与阀体23联接。阀体23又与阀盖21以螺栓8紧固联接，阀盖21的出水孔18与出水管(热水器的进水管)相接。在阀体23与阀盖21之间还夹有橡胶膜片11的外沿，橡胶膜片11将由阀体23与阀盖21内部的空腔分隔为空气腔22与容水腔19，空气腔22通过阀体23上的呼吸孔20与大气相通；容水腔19与出水孔18以阀盖21上槽15相通。橡胶膜片11的内沿夹在旋在阀杆10上的螺帽14、垫子13与阀杆10的台阶、垫板12之间。阀杆10在阀体23的内孔中作往复滑动，两者之间的密封装置为套在阀杆10上两个密封圈9。阀杆10中开有一通水孔16，通水孔16的一端直对阀盖21上的出水孔18；通水孔16的另一端通过侧孔7与接头1、阀体23与阀杆10之间的间隙通道6相通。由橡胶膜片11驱使阀杆10滑动，带动由螺栓2、垫圈4固定在阀杆10另一端的阀垫5控制间隙通道6与接头1内的进水孔3的通或断。进水孔3的截面积要小于橡胶膜片11的有效面积。当本阀本身装配好，压缩弹簧17具有预压力，阀杆10上的阀垫5与进水孔3端面之间具有最大距离。进水阀关闭时，在橡胶膜片11的有效面积S2与阀垫5对进水孔3的密封面积S1之比N，进水孔3处的最高、最低压强P1max、P1min，容水腔19(出水孔18)的最高、最低压强P2max、P2min，压缩弹簧17的弹性系数K、预压力F0(F0≥0)及最大距离L之间，有如下关系：N＝(P1max-P1min)/(P2max-P2min)，N＞1，且(KL+F0)/S1＝P2min^*N-P1min，(KL+F0)/S1＞0。

前述的进水阀安装好后，其中的阀杆10能在阀体23中滑动，无论在何位置，总是使得其受橡胶膜片11的向进水孔3方向的推力等于受进水对其产生的向出水孔方向的推力加上弹簧的弹力(忽略阀杆10滑动的摩擦力及橡胶膜片11弹力的轴向分量)。当热水器的出水关闭时，进水阀的容水腔19的进水增加，压力增大，迫使橡胶膜片11进水孔3方向移，使空气腔22的空气经呼吸孔20排出，并带动阀杆10向进水孔3方向滑动，直到阀垫5堵住进水孔3进水、容水腔19水压不再升高为止，从而自动关闭进水，热水器的贮水箱静压力不再增大。由于阀垫5对进水孔3的密封面积要小于橡胶膜片11的有效面积，因此热水器的贮水箱内的水压要小开自来水管网的水压。当自来水管网的水压为0时，进水孔的水对阀垫的作用力为0，进水阀容水腔19的水压使阀垫5更加紧压在进水孔3的内端面，进水阀关闭，热水器贮水箱内的水不会倒流向自来水管网，此时进水阀起止回阀的作用，可替代热水器原有的止回阀。其中，压缩弹簧17一方面起到缓冲因热水器出水阀门突然关闭而产生的对阀杆10、阀垫5及橡胶膜片11的水锤作用力的保护作用，另一方面提高了进水阀关闭时容水腔19内的最低压力值。

当热水器出水阀门打开后，热水器贮水箱内水压降低，进水阀容水腔19内的水压较高，冲开热水器进水口的止回阀流出。这时，进水阀的容水腔19水压降低，在进水孔3的水压及压缩弹簧17弹力的联合作用下，阀杆10向出水口方向滑动，进水孔3的高压水对阀垫5产生冲击力，并经由间隙通道6、阀杆10的侧孔7、通水孔16，流向阀盖21的出水口，引射容水腔19内的存水，容水腔19内的水压进一步降低，阀杆10继续向出水口方向滑动，使水流经本进水阀的的压力损失降至最小。如此不断反复的调节过程，使出水口的压力保持恒定，从而起到降压和稳压的作用。

当橡胶膜片11的有效面积为阀垫5对进水孔3的密封面积的20倍，且(KL+F0)/S1为0.5时，自来水管网的水压为0.03-0.8MPa时，热水器的贮水箱内的水压为的最低值为0.0265MPa，最高值为0.065MPa，在该水压范围内，可以将水压送到或者经过高于进水阀2.7-6.6m的地方，因此可以在普通家庭的任一处安装出水口；并且该水压小于现有的敞开式热水器的泄压阀的安全压力0.10-0.18MPa，更远小于封闭式热水器的额定压力0.4-0.8MPa。由此可见，装有本实用新型的热水器，可以在普通家庭的任一处安装出水口，实现宽水压范围工作，尤其能实低水压起动。

即使进水阀因制造或使用不当而不能使阀垫5正常关闭进水，使得热水器的贮水箱的压力，亦即进水阀的容水腔19的压力增大，但是由于所用橡胶膜片11的抗拉强度要低于热水器的贮水箱壁材料的抗拉强度，因此橡胶膜片11必先破裂，水进入空气腔22，经由阀体23上的呼吸孔20溢出，从而确保了热水器的安全。

本实施实例中，可取：N为9-36，且(KL+F0)/S1为0.2-0.8；较好的方案是：N为16-25，且(KL+F0)/S1为0.3-0.7；最好是：N＝20，(KL+F0)/S1＝0.5。

阀垫5对进水孔3的密封面积，折合成相同面积的圆，相应圆的半径一般取4-16，较好地可取8-12，最好地取10。

阀杆10上的阀垫5与进水孔3端面之间的最大距离，由正对阀杆10的出水孔18的端面限位，或由阀体23正对接头1的进水孔3端面与侧孔7之间的阀杆10外圆台阶或者卡环进行限位。阀体23正对接头1的进水孔3端面，与阀杆10的外圆台阶、凸起之间，还可有一个橡胶密封垫，起密封和缓冲阀杆10打开时的撞击作用。

阀杆10出水孔18与容水腔19的水通道可以是阀盖21出水孔18的正对阀杆10端面上的槽15，或是阀杆10通水孔16与螺帽14中开的孔或槽15。

阀垫5在阀杆10上的径向定位，亦可直接嵌装或胶接在阀杆10端部的孔中，或阀垫5的中心和背部由一阀芯固定，该阀芯可在阀杆10端部的光滑孔中轴向浮动。

阀杆10上侧孔7的数量较好为2-4个，最好为2个。侧孔7为矩形孔或圆孔，并均匀分布在阀杆10相应的横截面外圆与通水孔17之间。

当橡胶膜片的有效面积为阀垫5对进水孔3的密封面积的20倍，且(KL+F0)/S1为0.5时，自来水管网的水压为0.03-0.8MPa时，热水器的贮水箱内的水压为的最低值为0.0265MPa，最高值为0.065MPa。

Claims (10)

1、一种进水阀，内开有进水孔(3)的接头(1)的一端与进水管相接，另一端与阀体(23)联接，阀体(23)以与阀盖(21)以螺栓(8)紧固联接，阀盖(21)的出水口(18)与热水器进水管相接，其特征是：在阀体(23)与阀盖(21)之间还夹有橡胶膜片(11)将阀体(23)与阀盖(21)内部的空腔分隔为空气腔(22)与容水腔(19)，空气腔(19)，空气腔(22)通过阀体(23)上的呼吸孔(20)与大气相通；容水腔(19)与出水口(18)有水通道相通；橡胶膜片(11)的内沿夹在旋在阀杆(10)上的螺帽(14)、垫子(13)与阀杆(10)的台阶、垫板(12)之间；阀杆(10)在阀体(23)的内孔中作往复滑动，并有密封装置；阀杆(10)中开有一通水孔(17)，通水孔(17)的一端直对阀盖(21)上的出水孔(18)；通水孔(17)的另一端通过至少一个侧孔(7)与接头(1)、阀体(23)与阀杆(10)之间的间隙通道(6)相通；进水孔(3)的截面积小于橡胶片(11)的有效面积；当本阀本身装配好，压缩弹簧(17)具有预压力，使阀杆(10)上的阀垫(5)与进水孔(3)端面之间具有最大的距离；进水阀关闭时，在橡胶膜片(11)的有效面积(S2)与阀垫(5)对进水孔(3)的密封面积(S1)之比(N)，进水孔(3)处的最高、最低压强(P1max、PImin)，容水腔(19)的最高、最低压强(P2max、P2min)，压缩弹簧(17)的弹性系数(K)、预压力(F0)及最大距记(L)之间，有如下关系：N＝(P1max-P2min)/(P2max-P2min)，N＞1，且(k1+f0)/S1＝P2min*N-P1min，(K1+f0)/S1＞0，F0≥0。

2、根据权利要求1所述的一种进水阀，其特征是所述的橡校膜片(11)的有效面积(S2)与阀垫(5)对进水孔(3)的密封面积(S1)之比(N)为9-36，且(KL+F0)/S1为0.2-0.8。

3、根据权利要求2所述的一种进水阀，其特征是所述的橡胶膜片(11)的有效面积(S2)与阀垫(5)对进水孔(3)的密封面积(S1)之比(N)为16-25，且(KL+F0)/S1为0.3-0.7。

4、根据权利要求3所述的一种进水阀，其特征是所述的橡胶膜片(11)的有效面积(S2)与阀垫(5)对进水孔(3)的密封面积(S1)之比(N)为20，且(KL+F0)/S1＝0.5。

5、根据权利要求1所述的一种进水阀，其特征是所述阀垫(5)对进水孔(3)的密封面积(S1)的相同面积的圆的半径为4-16。

6、根据权利要求1所述的一种进水阀，其特征是所述阀杆(10)上的阀垫(5)与进水孔(3)端面之间的最大距离，由出水孔(18)的正对阀杆(10)的端面限位，或由阀体(23)正对通水孔(17)的端面与侧孔(7)之间的阀杆(10)的外圆台阶、凸起或者卡环进行限位。

7、根据权利要求5所述的一种进水阀，其特征是所述阀体(23)正对通水孔(17)的端面，与侧孔(7)之间的阀杆(10)外圆台阶、凸起之间，还具有一个橡胶密封垫。

8、根据权利要求1所述的一种进水网，其特征是所述出水孔(18)与容水腔(19)的水通道，是阀盖(21)上的正对阀杆(10)的端面上的槽(15)，或是阀杆(10)与螺帽(14)中开的孔或槽。

9、根据权利要求1所述的一种进水阀，其特征是所述阀垫(5)在阀杆(10)上的径向定位，由螺栓(2)、垫圈(4)固定在阀杆(10)上，或者阀垫(5)嵌装或胶接在阀杆(10)端部的孔中，或阀垫(5)的中心和背部由阀芯固定，该阀芯可在阀杆(10)端部的光滑孔轴向浮动。

10、根据权利要求1所述的一种进水阀，其特征是所述侧孔(7)的形状矩形孔或圆孔，侧孔(7)为24个，并均匀分布在阀杆(10)相应的横截面外圆与通水孔(17)之间。