充水阀

本发明涉及用于卫生间水箱等中的充水阀的改进。

充水阀是用于在冲洗之后为了使在水箱中保存所要求的水位而将来自供 水源的水输入卫生间的水箱中。充水阀通常包括一个响应于下落水位的检测信 号而打开的阀，而检测信号是由一个可随水箱水位浮动的浮子或隔膜获得。在 已经知道的许多阀中，水位响应件控制控制阀，而该控制阀再控制一个主阀 件。

已知的充水阀所存在的一个问题是工作噪声大。充水阀常常在它接近完全 关闭位置而处于小流量状态时会产生过大的噪声。人们设法通过提供一种曲折 流道使流阻减弱噪声来实现轻声工作。第4,240,606号美国专利公开一种充水 阀，它具有带多个折流板的流动阻力大的流道以消耗流体压力和减小噪声和气 穴。这个专利所建议的手段的一个困难是：流道中始终存在流动阻力因而阻止 了阀门处于完全打开状态时的无约束和无限制的工作。

许多充水阀都采用一个含有柔性盘的主阀，该柔性盘与在它下面的一个体 内形成的阀表面配合工作。对柔性盘之上的控制腔加压使软盘密闭在该表面 上，或者由控制阀排出控制腔内的流体使软盘弯离该表面而打开主阀。含有阀 盘和阀表面的该区域可能被供水中的污泥或碎屑渐渐拥塞，因而可能必需要拆 卸充水阀而清洁该区域。例如，第4,240,606号和第5,439,025号美国专利公开 了可拆卸和清洗的充水阀。然而，这些充水阀具有这样的缺点：阀表面处于阀 盘之下因而必须移去阀盘来暴露该阀表面。

已知的充水阀可能结构复杂而难于装配。例如在第4,240,606号美国专利 中，需要紧固件和弹簧支承操纵控制阀的杆。又例如在第5,439,025号美国专 利中，需要用单独的杆和两点安装方式来将浮子连接于控制阀。第5,439,025 号美国专利揭示了一种用于充水阀的提升装置，它具有包括输入管部分和同轴 的输出管部分的一个整体模制的进水口。这种充水阀的一个缺点是这种进水结 构制造困难并且成本高。

已知的这种采用控制阀型式的充水阀通常需要一个起着与控制阀座配合 工作的控制阀件作用的单独件。当使用一单独零件来提供真空切断器作用时就 会产生更进一步的复杂性。在第4,240,606号和第5,439,025号美国专利中，揭 示了各自的控制阀。在第4,646,779号和第5,439,025号美国专利中揭示了各自 的真空断路器阀。

为了选择所要求的水箱水位就要求充水阀的高度是可调节的。第4,646,779 号美国专利揭示了一种带有用于高度调节的螺纹机构的充水阀。这较复杂，要 求外加零部件并且不能快速地调节到不同的高度。第5,439,025号美国专利揭 示一种具有将提升装置部分固定于所选高度上的卡口插销装置的充水阀。这种 布置存在的一个问题是不雅观的卡口齿被直接看到。这种已知的高度可调节的 充水阀的另一问题是需要不断摸索来调节充水阀以获得所要求的水位。

本发明的主要目的是提供一种在已知充水阀基础上改进的充水阀。本发明 的其它目的是：提供一种在小流量状态工作时声轻而在完全打开状态时具有无 约束流动的改进充水阀；提供一种其中主阀盘与配合工作的阀面容易接近的充 水阀；提供一种容易装配以及装配并不需要外加的零部件或者紧固件的充水 阀；提供一种高度可调节并且制造成本低、其中高度调节锁定结构被屏蔽看不 见的充水阀；提供一种设有标记可使容易地调节到所要求高度而无需不断摸索 的高度可调节的充水阀；以及提供一种解决了已知充水阀长期存在的问题的充 水阀。

简言之，按照本发明提供的卫生间水箱的充水阀，它包括：一个具有进口 和出口的壳体以及一个用于控制所述进口和出口之间的流动的主阀。所述主阀 包括一个柔性阀盘，该柔性阀盘具有由壳体限位的周边和与进口连通和设置成 可在阀盘的轴线方向上作弯曲运动的中央部分。阀表面与阀盘的第一侧面接 合，控制腔在阀盘的第二侧面上。进口和控制腔之间的节流通道使控制腔内的 压力升高从而迫使阀盘到贴合阀表面的闭合位置上。壳体内的控制阀控制控制 腔和出口之间的流动。一个响应于水箱中水位的构件打开控制阀以降低控制腔 内的压力并允许进口压力使阀盘弯离阀表面而到达一个打开位置。这种充水阀 的特点是，其壳体包括一个体和可移离该体的盖。控制腔在该体内形成，而阀 面是在盖内形成，因此当移去盖时阀盘的第一侧面和阀面露出。

简单地说，按照本发明另一方面提供了一种卫生间水箱充水阀，它包括： 一个具有进口和出口的壳体以及一个用于控制所述进口和出口之间的流动的 主阀。所述主阀包括一个柔性阀盘，该柔性阀盘具有由壳体限位的周边和与进 口连通的中央开孔和围绕所述开孔设置成可在阀盘的轴线方向上作弯曲运动 的中央部分。阀表面与阀盘的第一侧面接合并具有与阀盘的中央部分对准的中 央部分。控制腔在阀盘的第二侧面上，而进口和控制腔之间的节流通道使控制 腔内的压力升高从而迫使阀盘到贴合阀表面的闭合位置上。壳体内的控制阀控 制控制腔和出口之间的流动。一个响应于水箱中水位的构件打开控制阀以降低 控制腔内的压力并允许进口压力使阀盘弯离阀表面而到达一个打开位置。这种 充水阀的特点是围绕阀盘上的中央开孔设置的圆形流动阻挡突脊。在阀面的中 央部分上的多个第一径向流道从所述脊向外径向地延伸。一个周向流道与第一 径向流道的径向外端相连通，而多个第二径向流道从周向流道径向地向外延 伸。第一和第二径向流道周向偏置以便当阀盘在周向流道上部分闭合时导出周 向流道中的环流。阀盘在打开位置时在第一径向流道和周向流道之上留出空间 以使流体从中央部分径向地流向第二径向流道。

简言之，按照本发明又一方面提供了一种卫生间水箱充水阀，它包括：一 个具有进口和出口的壳体以及一个用于控制所述进口和出口之间的流动的主 阀。所述主阀包括一个柔性阀盘，该柔性阀盘具有设置成可在阀盘的轴线方向 上作弯曲运动的中央部分。阀表面与阀盘的第一侧面接合。控制腔在阀盘的第 二侧面上，而进口和控制腔之间的节流通道使控制腔内的压力升高从而迫使阀 盘到贴合阀表面的闭合位置上。壳体内的控制阀控制控制腔和出口之间的流 动。一个响应于水箱中水位的构件打开控制阀以降低控制腔内的压力并允许进 口压力使阀盘弯离阀表面而到达一个打开位置。这种充水阀的特点是所述壳体 包括一个具有与阀盘的中央部分连通的输入管和具有在阀盘的第二侧面之下 的扩大的盘形头部。控制腔在所述头部内形成。控制阀包括一个终止在头部下 侧面的阀座上的头部流道。一柔性盖件具有一个位于头部之下的座和围绕头部 的边缘的周边凸缘部分。该座具有一个可与阀座结合以控制流经控制阀的流体 的部分。

简单地说，按照本发明再一方面提供了一种卫生间水箱充水阀，它包括： 一个具有进口和出口的壳体以及一个用于控制所述进口和出口之间的流动的 主阀。所述主阀包括一个阀盘，该阀盘具有设置成可在阀盘的轴线方向上作弯 曲运动的中央部分。阀表面与阀盘的第一侧面接合。控制腔在阀盘的第二侧面 上，而进口和控制腔之间的节流通道使控制腔内的压力升高从而迫使阀盘到贴 合阀表面的闭合位置上。壳体内的控制阀控制控制腔和出口之间的流动。一个 响应于水箱中水位的构件打开控制阀以降低控制腔内的压力并允许进口压力 使阀盘弯离阀表面而到达一个打开位置。这种充水阀的特点是，壳体包括一个 形成与壳体外部连通的浮子室的体。一浮子件包括一个在浮子室内的浮子和向 控制阀区域延伸的安装杠杆。一个枢转的突出部分设置在安装杠杆上，而体包 括一个用于容纳枢转突出部分并支承浮子件在壳体内枢转运动的枢转座。

简言之，按照本发明的又一方面提供了一种用于卫生间水箱的高度可调节 的充水阀，它具有一个包括可选择性地使水流入水箱的阀装置的阀头部。一提 升装置组件适合于安装在水箱壁的进口部分上并将阀头部支承在进口之上空 出空间的位置上。该提升装置组件包括一个被一外套围绕的中心轴，该轴和套 之间形成一个具有圆环形横截面的细长的圆筒形空腔。该头部包括一个向下延 伸的、可套嵌滑动地容纳在该圆筒形空腔内的管状部分内。配合锁定结构隐藏 在该空腔内和在该管状部分和提升装置组件上形成，用于将头部组件固定在水 箱内的所选定的高度上。

简言之，按照本发明的又一方面提供了一种用于卫生间水箱的高度可调节 的充水阀，它具有一个包括一个壳体和一个可选择性地使水流入水箱的阀装置 的阀头部。一水位响应件在水箱水位到达体上的预定标高时将该阀装置关闭。 一提升装置组件适合于安装在水箱壁的进口部分上并将阀头部支承在进口之 上空出空间的位置上。该提升装置组件包括使在水箱内的提升装置组件长度和 阀头部高度改变的可滑动的套嵌部分。在提升装置部分的底部上的凸缘适合于 与水箱壁结合，而具有预定的轴向长度的安装伸出部适合于穿过水箱壁以将提 升装置组件安装到水箱壁上。这种充水阀的特点是，在壳体上具有一可见显示 器(缝线)相隔一个距离，该距离等于在体上的预定标高之下的预定轴向长度。

从下面附图中所图示的本发明的较佳实施例的详细描述中可最好地理解 本发明特点、上述和其它的目的和优点。其中：

图1是实施本发明的一个充水阀的侧视图；

图2是图1的充水阀的俯视图；

图3是沿图2中3-3剖面线所取的充水阀剖视图，显示该充水阀处于闭合 状态；

图4是类似于图3上部的部分放大剖视图，显示该充水阀处于打开状态；

图5是沿图2中5-5剖面线所取的部分放大剖视图，显示该充水阀处于闭 合状态；

图6是类似于图5的一个部分放大剖视图，显示该充水阀处于打开状态；

图7是图1的充水阀的提升装置组件的仰视的零部件分解立体视图；

图8是充水阀的头部的俯视的零部件分解立体透视图；

图9是沿图3中9-9剖面线所取的放大剖视图，显示充水阀的提升装置组 件处于未锁定位置；

图10是类似于图9的一个视图，显示充水阀的提升装置处于锁定状态；

图11是充水阀的浮子和盖的部分剖切的侧视图，图示浮子在盖中的组 件；

图12是相似于图11的一个视图，图示盖中浮子的随后装配步骤；

图13是充水阀的柔性杯的放大轴测视图；以及

图14是充水阀盖的仰视的放大轴测视图。

现参照这些附图，首先看图1和2，示出一个按本发明的原理制成的充水 阀，总的以标号20表示。该充水阀20安装在卫生间水箱或类似的设施中，用 作在冲洗工作后对水箱重新充水并维持在水箱中所选定的水位。

一般，充水阀20包括一个标号为22的壳体，该壳体具有一个高度可调节 的提升装置组件24和一个在水箱壁之上一选定距离由该提升装置组件支承的 头部组件26。参照图7，提升装置组件24包括安装一体以构成一个提升装置 底座32的杆身28和套筒30，以及下体件36的一个向下延伸的管状部分34。

另参照图3和8，头部组件26包括由下体件36和上体件或盖40组成的 体38。头部组件26还包括一输入管件42、盖44、柔性杯46和阀盘48。如 下所述，这些零部件配合构成一个用于控制流经充水阀20流动的主阀50、一 用于控制主阀50的控制阀52和一具有抗虹吸特点的真空断路阀54。一浮子 56响应于水箱中的水位并控制控制阀52的工作。

套筒30包括一个带有一系列起输出口作用的窗口60的张开的下凸缘 58，水由这些窗口从充水阀20流向水箱。杆身28包括容纳在套筒凸缘58内 的下凸缘62。杆身28轴向插入套30中，然后转动锁定在合适位置上，构成 一组成提升装置底座32的刚性组件。当结合后，杆身28和套在它们之间形成 一细长圆筒形的轴向延伸底座腔64，该底座腔在其整个长度上具有比较均匀 的环形横截面。腔64套嵌地容置输入管件42使之滑动，以便改变提升装置组 件24的轴向长度进而改变充水阀20的高度。

当杆身28和套30锁定一体时，它们构成一种整件模制困难且成本高的复 杂的结构。本发明中由于杆身28和套30是模制成单个无联系的较容易模制的 零件然后装配在一起，因此使充水阀的制造成本降低而且简化其加工。通过从 杆身28的下凸缘62向下伸出的螺柱66将提升装置底座32安装在卫生间水箱 下壁上的开孔中。传统的配件包括一个或一个以上拧到螺柱66上的螺母，它 们将提升装置底座32固定于水箱壁上，而螺柱穿过水箱壁与水源管道相连接。 如图3所示，包含螺柱66的杆身28的内部形成一进口，来自水源的压力水通 过该进口68进入充水阀20。

如图7和9所示，杆身28包括一对径向相对伸出并沿着腔64轴向延伸的 凸缘70和72。此外，杆身28包括两排相对的也是沿着腔64轴向延伸的卡锁 件74。各卡锁件74是从轴向延伸的肋76周向地延伸(图9和10)。

下体件36的下输入管件42的构形成可滑入腔64中并与卡锁件74配合工 作以提供高度调节锁定功能。如图7和9所示，管部34的最下端具有一对相 对的周向延伸的锁定凸耳80，其尺寸适合装配在杆身28的任何相邻一对的相 应卡锁件74之间。图9显示提升装置组件24的脱开位置。凸耳80装配在卡 锁件74和凸缘70及72之间。在此位置该管件34可在提升装置底座32的腔 内在垂直方向滑动。

在任何选定的位置上，通过提升装置底座32的相对转动(如图9和10所 示的逆时针方向)可将提升装置组件24锁定在如图10所示的锁定位置上。如 果提升装置底座固定于水箱壁上，则它是不动的而下体件36是相对于提升装 置底座32转动。在这样锁定位置上，管件34的突耳80是容置在相邻卡锁件 74之间，因而可阻止管件34相对于提升装置底座32的轴向运动。通过比较图 9和10可看出，在相对转动过程中摩擦卡块81紧压在凸缘70和72之上。这 些卡块可阻止突耳80转出所述被锁定位置。

在脱开方向上的旋转运动是通过在套筒件34上的止挡82与凸缘70和72 结合而被限制(图9)。在相反方向上的旋转运动是通过卡锁件74与止挡82结 合和/或突耳80与止挡76结合而被限制(图10)。

虽然在这些附图中示出提升装置组件24处于其最短或者完全缩进的位置 上，但可将它调节到可使头部组件26定位在较宽范围的不同高度上。这可以 通过将提升装置高度制作得满足特定的卫生间水箱和充水阀20所使用的溢流 管构形要求来实现。参看图1，本发明有利于充水阀20的高度调节。

当安装好充水阀20，就要求调节提升装置组件24使水位保持在溢流管顶 部之下的预定液面上。头部组件26的体38设有标记以利于安装。上体件40 和下体件36在可见接缝或者分开线84上结合，该分开线在由参考线86指示 的上标高和由参考线88所指示的下标高之间倾斜。接缝84的下部(标号88)位 于充水阀20保持水箱水位的标高上，而在参考线86和88之间的标高差等于 溢流管的顶部和水箱水位之间的标高差。

当安装充水阀时，使用者可通过将接缝84的上部(标号86)定位在与水箱 溢流管顶部的同样高度上容易地调节提升装置的高度以获得正确的水位。作为 替代例，一些卫生间水箱具有一水位指示器，例如与水箱材料一体的刻线。在 这种型式的安装中，使用者可以将接缝84的下部(标号88)定位在与水箱的水 位指示器的同样高度上。

一高度调节突耳90作为体38的整体模制的部分。突耳90的标高用参考 线92指示。在突耳90(标号92)和接缝84的下部(标号86)之间的高度差等于从 凸缘58的下侧(参考线94)至螺柱66末端(参考线96)的距离。调节充水阀高度 的另一种方法是使螺柱66的末端贴抵水箱壁上而调节提升装置高度，使突耳 90处于与溢流管顶部的同样高度上，然后当将螺柱66穿过水箱开孔安装充水 阀20并使凸缘58停在水箱底部时，接缝84的顶部(标号86)与溢流管的顶部 对准，而水位(标号88)处于合适的标高上。

当已将下体36的管部34插入提升装置底座32的腔中时，将密封螺母98 拧到杆身28的顶部上(图4)。一O形密封圈100设置在螺母98之下。由于突 耳80不能配装在螺母98之上，螺母将管部34锁位在提升装置底座32中。在 高度调节过程中螺母和密封并不限制管部34的轴向滑动或者旋转锁定运动。

浮子56包括一横向延伸的支承杆102，它终止于单个小伸出端104。如 图11和12所示，上体件或者盖40具有一整体形成的内钩106。为将浮子安 装在盖内，如图11所示那样相对于盖40将浮子56下弯一定角度，以及将末 端104朝上插入盖内。然后如图12所示，相对于盖40向上转动浮子使末端104 与钩结合，

在浮子适当定位后，将上体或盖40安装到下体36上。在盖40上的导向 端108沿着接缝84装配进下体36内。盖40向下运动到一个钩扣臂110(图3 和4)结合体窗口112顶部的完全密封的位置上，无需单独的紧固件或者其它连 接件而将零件固定在组件内。装配好的体部36和40构成一个容纳有浮子56 的浮子室114。

端部104和钩106构成一单点枢转支承使浮子56在室内的上部(图3和5) 位置与下部(图4和6)位置之间摆动。不需要任何紧固件或者其它零件来可枢 转地支承浮子56。当体部36和40装配好时，浮子56便被固定，如图4所示 那样。由于下体部36限制浮子运动，即使处于图示的最下面位置，末端104 也被保持在钩上。

柔性杯46(图13)包括一基本圆形的底和一终止于扩大的边缘120上的连续 侧壁凸缘118。底116被穿孔以形成一定位突舌122、一对真空断路板124和 一枢转阀件部分126。

输入管件42包括一细长管部128和一扩大的头部130。在圆形外壁134 内围绕中央进流道133的头部130顶部上形成一环形的阀控制室132。一控制 阀小孔136从控制室132向下穿过头部130。多个流出口138轴向地穿过头部 130，设置在头部130的壁134和外边缘之间。

柔性杯46安装在扩大的头部130的底部之上，而管部128向下穿过杯46 的底116。凸缘126环绕头部130。控制阀部分126压盖在控制阀孔136上， 两者配合构成控制阀52。真空断路板124压盖在流出口138的下端之上，两 者配合以构成一真空断路阀54。

带有适当定位的柔性杯46的输入管件42装配在体38内。管部128穿过 密封螺母98和O形圈100并插入杆身28的内部。进流从杆身28上的输入口 68流经管128和流入道133向上流向主阀50。在盖40上的真空断路口140(图 1,5和6)从真空断路板124区域引向壳体22的外部。

阀盘48设置在输入管头部130的顶部上，而盖44(图14)拧到盖40的螺纹 壁142上，盖44包括一与扩大的边缘120结合的壁144以提供盖与体38之间 的密封。壁144包括一与阀盘48配合工作的阀面146以提供成为主阀50。在 壁144之上及盖顶壁149之下的一个隔音空室148消减由流经阀的液体所产生 的阀噪声。

阀盘48包括一个卡置在头部130上的配合槽内的周向凸缘。盘的中央部 分包括围绕一流入道152的一个可周向移动的毂150。毂150的底部在通道133 内滑动，而毂150的顶部在盖44上的一排过滤肋154上滑动。在过滤肋154 之间的通道下端用作通向主阀50的中央孔156。

阀面146如图14所示是一个在壁144之下伸出的高出表面，如图5所示， 阀面146有些凹。在阀面146上形成有流道158、160和162。三个等距离间 隔、径向延伸的小流道158在表面146从中央进口156朝外延伸。流道158在 连续的、圆形的、周向延伸的较大流道160上终止。九个较大流道162从圆形 流道160径向地朝外流向由边缘120环绕的连续的圆形流出口区域。突起166 从圆形通道160的内壁朝各通道162径向地向外延伸。流道158与流道162偏 置而不直接对准。小流道158所提供的对流动的限制基本上要比具有较大横截 面积的流道160和162的大。

现具体说明充水阀20的工作过程。在图3和5中所示的充水阀20是处于 闭合状态。水通过窗口112进入浮子室114而使浮子56向其最上位置枢转。 在浮子支承杆末端104附近上的衬垫168将柔性杯46的控制阀件部分126密 封地贴合在控制阀小孔136上从而使控制阀52关闭。

在通过管件42的头部130的中央通道133上形成的槽170允许压力流体 从进口68受限制地流向控制室132。由关闭的控制阀52密封在控制室132内 的压力将阀盘向上推抵阀面予以密封。环绕中央进口的高出圆形肋172确保主 阀50的可靠关闭。在浮子室114底部的浮动球阀174处于闭合位置。如图5 所示，真空断路板124处于上部位置，通过真空断路口140使在柔性杯46之 下的区域连通大气。

当在安装有充水阀20的水箱中的水位下降时，充水阀就可确保图4和6 所示的打开状态。当液位下降时，球阀降落，将水从浮子室114排出。浮子56 向下枢转，衬垫168允许控制阀件向下移动(图4)，从而以大于限制槽170所 允许的流量使控制室132释放压力。在控制室132内的压力下降，阀盘48由 于进口压力作用在其上表面上而朝下向着其打开位置移动。液体流经阀面 146、通过通道162流向圆形出口区域164再向下流经在进口管件42的头部 130上的流出口138。液体流动驱使板124向下贴抵阀断路口140以使输出液 流与壳体22的外部隔离。

一部分的输出液流转向一水封出口176。通常大约百分之二十的液流流经 水箱溢流管以再封有关器件的虹吸封气管。在上体36的下部上的肋178使剩 下液流通过管部34向下流向输出口60时产生涡流。涡动作用带走和消除收集 在排气道中的空气。

当水位上升时，球阀174落座，水位到达足以流过在体窗口112底部上的 溢流口壁180的高度。浮子室114充水使浮子升高而关闭控制阀52。流经槽 170的被限制液流所产生的在控制室内的升高压力将主阀50关闭。阀盘48以 一种从完全打开位置(图4和6)向闭合位置(图3和5)滚动型式的动作渐渐关 闭。

在完全打开的位置时，液流从在突肋172之上的圆形进口区域156较自由 地流经阀面146，以及通过大流道162的外部流向圆形外部区域164。阀盘位 于限流道158和圆形通道160上方空间，而流动基本全都在径向方向上。

当阀盘48开始贴合阀面146时，其外面部分开始移抵突起166上。当关 闭的阀盘48节制水流进入分段的圆形通道160中时，自由地径向流入径向通 道162的液流被阻断。循着环形通道液体被推动经圆形流道到达通道162。当 阀48进一步关闭，它遮蔽限流道158，从而进一步限制液流。最后阀盘闭合 到圆形肋172上以完全阻断全部液流。在该关闭位置时突起166也支承着阀盘 48。

本发明的充水阀实现了在完全打开时自由流动以及在关闭时轻声流动这 样两个相矛盾的目的。在阀部分打开的过渡期中，液体必须遵循一条曲折通 道，该曲折通道包括在通道158和162上的偏置的径向段和在圆形通道160上 的环形段。这就提供了消耗能量的流动阻力，而又实现了轻声工作。在全流量 工作过程中由于阀盘48与阀面146分开允许直接径向流动而不是被阻碍的曲 折流动，流道中就消除了阻力。

本发明充水阀20的另一优点是在由水源中有赃物或碎屑堵塞的情况下可 容易地予以清除。在移去盖时，无需进一步拆卸主阀区域包括阀盘48的顶部 和阀面146就可自由进入。

尽管已参照附图所示的本发明较佳实施例详细地说明了本发明，但这些详 细情况并不是旨在限制本发明的范围，本发明的范围是由所附权利要求所确 定。