專利名稱：對(duì)安裝載荷不敏感的閥芯的制作方法
對(duì)安裝載荷不敏感的閥芯
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圖18A至18D中所示，固定盤316是相對(duì)于上外殼302固定的形成為板、盤等的閥構(gòu)件。固定盤316具有上表面392和下表 面394。固定盤316包括用于與下外殼320對(duì)接的結(jié)構(gòu)，以便一旦閥 芯300組裝后，就相對(duì)于上外殼302固定(即，防止旋轉(zhuǎn))固定盤316。 例如，沿著固定盤316的周邊398形成四個(gè)凹槽396。 一個(gè)或多個(gè)凹 槽396接合形成在下外殼320上的相對(duì)應(yīng)的突起400，由此防止固定 盤316相對(duì)于下外殼320旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，兩個(gè)凹槽396 接合相對(duì)應(yīng)的突起400。通過(guò)改變凹槽396的尺寸和/或凹槽之間的間 距(并因而改變相對(duì)應(yīng)的突起400的尺寸和/或突起之間的間距)，能 夠確保固定盤316僅沿一個(gè)方向與下外殼320對(duì)接。從而，因?yàn)楣潭?盤316被防止相對(duì)于下外殼320旋轉(zhuǎn)，并且下外殼320固定到上外殼 302,如以下將說(shuō)明的那樣，所以固定盤316將不在上外殼302內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
此外，下外殼320用作支撐構(gòu)件，以在閥芯300組裝之前 定向和保持固定盤316和基部密封件318。與固定盤316和基部密封 件318類似，下外殼320包括冷水進(jìn)水孔口 428、熱水進(jìn)水孔口 430 以及出水孔口 432 (參見圖20A至20D)。如上所述，下外殼320也 包括突起400。 一個(gè)或多個(gè)突起400在下外殼320的側(cè)壁434上方延 伸。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，兩個(gè)突起400在側(cè)壁434上方延伸。一 個(gè)或多個(gè)突起400的高度可以基本與側(cè)壁434的高度相同。在一個(gè)示 例性實(shí)施例中，兩個(gè)突起400的高度基本與側(cè)壁434的高度相同。[00107I—個(gè)或多個(gè)突起400可以配合到開口 436中，所述開口 436見圖12A至12C)。在一個(gè)示 例性實(shí)施例中，三個(gè)突起400配合到開口 436中。這些突起400的形 狀都與鍵336的形狀基本相同。突起400通過(guò)配合到鍵336下方的開 口 436中而也用作鍵336的一部分，例如通過(guò)與閥體中的互補(bǔ)形狀的 凹部接合。00108可以改變突起400的尺寸和/或形狀，以侵Z使下外殼320 將僅沿一個(gè)方向與固定盤316和上外殼302對(duì)接，由此確保當(dāng)閥芯300 組裝后，固定盤316將相對(duì)于上外殼302和下外殼320被適當(dāng)?shù)囟ㄏ颉?突起400通過(guò)接合固定盤316中的凹槽396而也防止固定盤316相對(duì) 于下外殼320旋轉(zhuǎn)(并因而也防止固定盤316相對(duì)于上外殼302旋轉(zhuǎn))。[00109下外殼320包括第一凹部438、第二凹部440、第三凹部 442和第四凹部444。下外殼320還包括第一突起446、第二突起448、 以及第三突起450?；棵芊饧?18的輪轂414、第一連接部416、第 二連接部418和第三連接部420分別配合到下外殼320的第一凹部 438、第二凹部440、第三凹部442和第四凹部444中。此外，下外殼 320的第一突起446、第二突起448、以及第三突起450分別配合到基 部密封件318的第一空間422、第二空間424和第三空間426中。因 此，下外殼320將基部密封件318定向、配合并保持在下外殼320中。00110下外殼320還包括一對(duì)彈性凸緣452，各彈性凸緣都具有 傾斜的上部分454。固定盤316中的凹槽396使彈性凸緣452被向內(nèi) 受壓(即，朝閥芯300的中心豎直軸線)，以便使傾斜的上部分454 可以進(jìn)入上外殼302中的空腔322中。當(dāng)傾斜的上部分454與形成在 上外殼302中的相對(duì)應(yīng)的開口 456對(duì)準(zhǔn)時(shí)(參見圖13A至13C )，彈 性凸緣452向外受壓并且傾斜的上部分454被接收在開口 456中。這 樣，下外殼320 (包括與其對(duì)接的固定盤316和基部密封件318 )可以 固定到上外殼302 (參見圖21B至21C)。OOllll應(yīng)當(dāng)注意到，雖然固定盤316的凹槽396與下外殼320的 突起400對(duì)接以防止固定盤316在下外殼320內(nèi)旋轉(zhuǎn)(并因而防止固 定盤316在上外殼302內(nèi)旋轉(zhuǎn))，但是固定盤316可以在下外殼320和上外殼302內(nèi)軸向地運(yùn)動(dòng)。這樣，基部密封件318的壓縮在可運(yùn)動(dòng) 盤314和固定盤316上施加加載力。因此，可運(yùn)動(dòng)盤314和固定盤316 在閥芯300組裝之后保持相互水密接合。有助于使閥芯300對(duì)安裝載荷不敏感的另一個(gè)典型結(jié)構(gòu)特 征是安裝凸耳334的位置。安裝凸耳334形成在球莖304的下方(參 見圖21B至21C)。另外，安裝凸耳334形成在上外殼302中的空腔322的接收襯套310的平環(huán)形部分354、承載件312、可運(yùn)動(dòng)盤314、 固定盤316以及基部密封件318的那部分的上方(參見圖21B至21C )。 當(dāng)保持螺母464向下檸緊在上外殼302上時(shí)，上外殼302被壓向閥體 的落座表面(例如，圖10中所示的落座表面214)。因?yàn)楸３致菽?64 施加在上外殼302上的力是在球莖304的下方(或者靠近球莖304的 底部)，所以球莖304的操作沒有直接被在閥芯300安裝期間施加至 保持螺母464的增加的轉(zhuǎn)矩所影響。此外，因?yàn)樯鲜鰪椈?08，所以 球莖304沒有間接地被施加至保持螺母464的增加的轉(zhuǎn)矩和所產(chǎn)生的 基部密封件318的壓縮所影響。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，鍵的高度是在0.6"與0.651 英寸之間。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，鍵336的高度大約是0.646英 寸。有助于使閥芯300對(duì)安裝載荷不敏感的又一個(gè)典型結(jié)構(gòu)特 征是在保持螺母464的面對(duì)上外殼302的安裝凸耳334的下部分474 上的鋸齒構(gòu)造。例如，圖24中所示的保持螺母480在其下部分上形成 有鋸齒482。另外，材料的凸脊形成或以其他方式布置在上外殼302 的安裝凸耳334上。例如，圖25中所示的閥芯484包括外殼486，該 外殼486在其安裝凸耳490上形成有材料的凸脊488。因此，當(dāng)保持 螺母480在閥芯484安裝在閥體中期間旋轉(zhuǎn)時(shí)，保持螺母480上的鋸 齒482切割外殼486的安裝凸耳490上的材料的凸脊488。這樣，鋸 齒482和凸脊488允許部件(例如，閥芯300、保持螺母464以及閥 體)的制造公差被吸收，由此確保安裝期間保持螺母480適當(dāng)?shù)亟雍?閥芯484?？蛇x地，鋸齒482能夠形成在外殼486的安裝凸耳490上， 而材料的凸脊488能夠形成在保持螺母480的下部分上。
00128I有助于使閥芯300對(duì)安裝栽荷不敏感的另一個(gè)典型結(jié)構(gòu)特 征是應(yīng)用到可運(yùn)動(dòng)盤314和/或固定盤316的低摩擦涂層。例如，類金 剛石的(diamond-like)碳涂層4皮應(yīng)用到可運(yùn)動(dòng)盤314的面對(duì)固定盤 316的一側(cè)和/或凈皮應(yīng)用到固定盤316的面對(duì)可運(yùn)動(dòng)盤314的一側(cè)。因 為球莖304通過(guò)彈簧308而與動(dòng)態(tài)密封元件(例如，可運(yùn)動(dòng)盤314和 固定盤316)分離，如上所述，可運(yùn)動(dòng)盤314和固定盤316之間的摩 擦力可以較小而不會(huì)導(dǎo)致上述手柄下落的問(wèn)題。因此，使用低摩擦涂 層并不會(huì)使操作構(gòu)件216的重量克服可運(yùn)動(dòng)盤314和固定盤316之間 的摩擦力，以便使操作構(gòu)件抵抗任何無(wú)意的位置變動(dòng)。
00129在將閥芯300安裝在閥體中期間，當(dāng)增加的轉(zhuǎn)矩大小施加 至保持螺母464時(shí)，基部密封件318受到增加的壓縮力。結(jié)果，可運(yùn) 動(dòng)盤314和固定盤316被緊密地壓在一起。然而，低摩擦涂層幫助可 運(yùn)動(dòng)盤314在安裝載荷的較寬范圍(例如，25至200 lbs-in的安裝轉(zhuǎn) 矩)上相對(duì)于固定盤316運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)過(guò)大的轉(zhuǎn)矩施加至保持螺母 464時(shí)，用戶可以容易地使操作構(gòu)件(并因而使球莖304)運(yùn)動(dòng)，以控制閥芯300的操作。因而，用戶在閥芯300的操作期間將體會(huì)到一致 的、精確的且平滑的感覺。
001301以上這些典型結(jié)構(gòu)特征，或者單獨(dú)地，或者組合，或者多 種子組合都有助于使閥芯300對(duì)安裝載荷不敏感。因此，操作閥芯300 所需要的力的大小對(duì)在將閥芯300安裝在閥體中期間所施加至閥芯 300的載荷相對(duì)不敏感(即，所述力的大小相對(duì)于所述載荷有很小的 改變)。因而，閥芯300可以在安裝載荷的較寬范圍上適當(dāng)?shù)夭僮鳌?此外，用戶在閥芯300操作期間在安裝載荷的較寬范圍上將體會(huì)到一 致的、精確的且平滑的感覺。
[00131J因?yàn)殚y芯300的操作對(duì)安裝載荷相對(duì)不敏感，所以閥芯300 可以在不使用諸如轉(zhuǎn)矩扳手的專用工具或?qū)Ｓ脵C(jī)構(gòu)的情況下更容易地 安裝在閥體中。
[00132如圖26中所示， 一旦實(shí)現(xiàn)了需要的最小加載力x，則操作 力(例如，調(diào)節(jié)流過(guò)閥芯的水的流量和/或溫度所需要的轉(zhuǎn)矩)隨著加 載力x的增加而保持基本恒定。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，需要的最小 加栽力;c是施加至保持構(gòu)件(例如保持螺母134、保持螺母464)以在 閥芯(例如，閥芯IOO、閥芯300)中壓縮密封構(gòu)件(例如，基部密封 件116 、基部密封件318 )而防止閥芯在使用期間泄漏的最小力(例如， 25 lbs-in的轉(zhuǎn)矩)。因而，閥芯能夠在安裝載荷的較寬范圍上適當(dāng)?shù)?操作。此外，用戶在閥芯300操作期間在安裝載荷的較寬范圍上將體 會(huì)到一致的、精確的且平滑的感覺。
00133以上通過(guò)示例已經(jīng)給出特定實(shí)施例的說(shuō)明。從給出的公開 已知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將不但理解本發(fā)明的一般概念和所附優(yōu)點(diǎn)， 而且也發(fā)現(xiàn)所公開的結(jié)構(gòu)和方法的明顯的多種變化和修改。通過(guò)示例， 本發(fā)明的一般概念包含了足以在閥芯上產(chǎn)生適當(dāng)載荷的任何形式的安 裝力，包括所描述的轉(zhuǎn)矩應(yīng)用(例如應(yīng)用至保持螺母的轉(zhuǎn)矩)。因此， 所附權(quán)利要求意在于覆蓋落入在此限定的本發(fā)明的一般概念的精神和 范圍內(nèi)的所有這種變化和修改以及等同結(jié)構(gòu)。
3權(quán)利要求
1.一種閥，其用于控制流體的流量，所述閥包括致動(dòng)機(jī)構(gòu)；第一流體控制盤；以及第二流體控制盤，其中致動(dòng)力可操作地使所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)使所述第一流體控制盤相對(duì)于所述第二流體控制盤運(yùn)動(dòng)，以改變所述流體的所述流量，其中加載力的一個(gè)范圍可操作地使所述第一流體控制盤和所述第二流體控制盤的相對(duì)的表面保持操作接合，其中閾值加載力是在加載力的所述范圍內(nèi)，以及其中當(dāng)加載力在所述加載力的所述范圍內(nèi)并在所述閾值加載力以上時(shí)，所述致動(dòng)力保持基本恒定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的閥，其中所述加載力的所述范圍是25至200 lbs-in。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥，其中所述閾值加載力是25 1bs-in。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的閥，還包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件布置在所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第一流體控制盤之間，其中所述彈性構(gòu)件在所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)上施加遠(yuǎn)離所迷第一流體控制盤的預(yù)載力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥，其中所述彈性構(gòu)件是環(huán)形彈簧。
6. —種閥，其用于控制冷水和熱水的流量和混合比，所述閥包括致動(dòng)一幾構(gòu)；可運(yùn)動(dòng)控制盤；以及固定控制盤，其中第 一致動(dòng)力可操作地使所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞第 一軸線運(yùn)動(dòng)，其中第二致動(dòng)力可操作地使所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞第二軸線運(yùn)動(dòng)，其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞所述第一軸線的運(yùn)動(dòng)可操作地使所述可運(yùn)動(dòng)控制盤相對(duì)于所述固定控制盤運(yùn)動(dòng)，以改變所述冷水和所述熱水中的至少一個(gè)的所述流量，其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞所述第二軸線的運(yùn)動(dòng)可操作地使所述可運(yùn)動(dòng)控制盤相對(duì)于所述固定控制盤運(yùn)動(dòng)，以改變所述冷水和所述熱水的所述混合比，其中加載力的一個(gè)范圍可操作地使所述可運(yùn)動(dòng)控制盤和所述固定控制盤的相對(duì)的表面保持操作接合，其中所述第一致動(dòng)力和所述第二致動(dòng)力中的至少一個(gè)在所述加載力的所述范圍上保持基本恒定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，其中所述加載力的范圍是25至200lbs畫in。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，其中所述第一軸線基本與所述第二軸線垂直。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，還包括彈性構(gòu)件，所述彈性構(gòu)件布置在所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述可運(yùn)動(dòng)控制盤之間，其中所述彈性構(gòu)件在所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)上施加遠(yuǎn)離所述可運(yùn)動(dòng)控制盤的預(yù)載力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中所述彈性構(gòu)件是環(huán)形彈簧。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，其中在所述可運(yùn)動(dòng)控制盤的上表面上形成有第一凹部，其中在所述可運(yùn)動(dòng)控制盤的下表面上形成有第二凹部，其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述第一凹部對(duì)接，其中所述第二凹部可操作地混合所述冷水和所述熱水，以及其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)期間不與所述第一凹部的底表面接觸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥，還包括承栽件，其中所述承載件與所述可運(yùn)動(dòng)控制盤對(duì)接，以便使所述可運(yùn)動(dòng)控制盤隨著所述承載件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，其中在所述承載件的上表面上形成有凹部，其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述凹部對(duì)接，以及 表面接觸。
13. —種閥芯，其用于控制冷水和熱水的流量和混合比，所述閥 芯通過(guò)保持構(gòu)件可操作地安裝在閥體中并固定在所述閥體中，所述閥 芯包括致動(dòng)機(jī)構(gòu)^ 可運(yùn)動(dòng)控制盤； 固定控制盤；以及外殼，所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述可運(yùn)動(dòng)控制盤和所述固定控制盤設(shè)置 在所述外殼中，其中第一致動(dòng)力可操作地使所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞第一軸線運(yùn)動(dòng)， 其中第二致動(dòng)力可操作地使所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞第二軸線運(yùn)動(dòng)， 其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞所述笫一軸線的運(yùn)動(dòng)可操作地使所述可運(yùn)動(dòng)控制盤相對(duì)于所述固定控制盤運(yùn)動(dòng)，以改變所述冷水和所述熱水中的至少一個(gè)的所述流量，其中所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)繞所述第二軸線的運(yùn)動(dòng)可操作地使所述可運(yùn)動(dòng)控制盤相對(duì)于所述固定控制盤運(yùn)動(dòng)，以改變所述冷水和所述熱水的所述混合比，以及其中加載力的一個(gè)范圍可操作地使所迷可運(yùn)動(dòng)控制盤和所述固定 控制盤的相對(duì)的表面保持操作接合，其中所述第一致動(dòng)力和所述第二致動(dòng)力中的至少一個(gè)在所述加載 力的所述范圍上保持基本恒定。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的閥芯，其中所述加載力的范圍是25 至200 lbs-in。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的閥芯，其中在所述外殼的外表面上形 成有至少一個(gè)肋部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的閥芯，其中所述至少一個(gè)肋部在所述 外殼的底部與所述外殼上接觸所述保持構(gòu)件的最高點(diǎn)之間延伸。
17. —種用于將閥芯固定在閥體中的保持構(gòu)件，所述保持構(gòu)件包括用于與所述閥體對(duì)接的主體部；以及 形成在所述主體部上的環(huán)形凸緣，其中所述環(huán)形凸緣可操作地與所述閥體接觸，以限制由所述保持 構(gòu)件施加至所述閥芯的加載力。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的保持構(gòu)件，其中所述主體部呈具有中 央開口的大致環(huán)形形狀，其中所述中央開口可操作地接收所述閥芯的至少一部分，以及 其中所述大致環(huán)形的主體部的下表面包括多個(gè)鋸齒。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的保持構(gòu)件，其中當(dāng)所述主體部與所述 閥體對(duì)接時(shí)，所述鋸齒可操作地從所述閥芯去除材料。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的保持構(gòu)件，其中所述保持構(gòu)件是螺母。
全文摘要
一種單手柄閥芯，該閥芯包括致動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中操作致動(dòng)機(jī)構(gòu)所需要的力的大小對(duì)在將閥芯安裝在閥體中期間所施加至閥芯的加載力不敏感。因此，閥芯可以在安裝載荷的較寬范圍上操作，并且在不使用專用工具或?qū)Ｓ脵C(jī)構(gòu)的情況下可以適當(dāng)?shù)匕惭b。
文檔編號(hào)F16K11/078GK101646889SQ200880003682
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
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