技术领域
[0001] 本
发明涉及流体控制技术领域，尤其涉及流体开关的恒流装置和流体开关。
背景技术
[0002] 流体开关例如
水龙头一般内置有切换
阀来控制流体的流出量，例如大、小两档流量切换等。
[0003] 例如公开号为CN201666407U、公开日为2010年12月8日的中国
专利公开了一种按钮切换出水的节
水龙头，其设有带一大流量孔和一小流量孔的过
水体，过水体内安装可滑动的分水体，分水体在复位
弹簧作用下可
覆盖大流量孔，从而实现两档水量调节。
[0004] 又例如公开号为CN2603132、公开日为2004年2月11日的中国专利公开了一种两档延时冲水阀，其在
阀体操作端管径上或按钮内设置两个物理限位单元,并且使得按钮能围绕阀杆具有一定的偏转功能,通过控制按钮行程的长短来控制冲水量的大小,让使用者可以根据实际需要自由地调节用水量。
[0005] 上述两种水龙头都可以实现流出量的大小变化。其
缺陷在于，当连接至进水口的供应管路内产生一定范围内的流体压
力变化时，这种变化即使在切换阀保持处于某一切换状态下依旧会
对流出量产生影响，即，流体压力变大时流出量增加，流体压力变小时流出量减小。由此会造成切换阀状态不变情况下的流出量变化。
[0006] 因此，行业内存在着对流体开关进行改进的需求，以改善因流体压力变化而产生的流出量忽高忽低的问题。
发明内容
[0007] 本发明旨在提供一种流体开关的恒流装置，在一定的流体压力变化范围内可以使流出量保持恒定。
[0008] 本发明还旨在提供一种应用上述改进的恒流装置的流体开关。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种流体开关的恒流装置，包括：
外壳，其具有流体入口部和流体出口部；以及恒流阀芯，其安装在所述外壳中，包括：
阀座，其具有与流体入口部连通的进口、与流体出口部连通的出口和内腔；以及恒流器，其安装在所述内腔中且形成使进口和出口流体连通的通路，其中，所述恒流器被构造成在一个流体压力范围内随着流体压力增加而减小所述通路的截面并随着流体压力减小而增加所述通路的截面，从而在所述流体压力范围内保持所述出口处的流体流量基本恒定。
[0010] 这样，借助于恒流器在流体压力变大时减小流体通路的截面并在流体压力减小时增加流体通路的截面，从而在一定压力范围内确保流出的流量恒定。
[0011] 在一个优选的实施方式中，所述恒流器包括：本体，其具有适于形成所述通路的孔口；以及弹性件，其安装在所述孔口处并被构造成在所述流体压力范围内随着流体压力增加而
变形增大并随着流体压力减少而变形减小。这样提供了一种简单的、保持流量恒定的恒流器，其借助于安装在孔口处的弹性件在压力增加时变形增加从而封堵流体通路的较大截面、而压力减少时变形减小从而封堵流体通路的较小截面而实现。
[0012] 优选地，所述本体具有背向所述出口敞开的凹面，所述孔口从凹面延伸并贯通本体，所述凹面上方设有止挡部，所述弹性件位于凹面与止挡部之间。这样易于安装弹性件。
[0013] 在一个优选的实施方式中，所述恒流阀芯还包括连接至所述本体的致动部，其能够驱动本体在第一
位置和第二位置之间运动以改变使进口和出口流体连通的所述通路。这样，能够实现恒流装置在两个档位之间的调整来调节流出量的大小。其中，在任一档位下，借助于恒流器都能实现流出量的恒定。
[0014] 优选地，阀座的内壁设有位于进口下方的周向缩窄部，在处于第一位置时，本体的外周与周向缩窄部相接而本体的孔口形成使进口和出口流体连通的通路，在处于第二位置时，本体的至少一部分与周向缩窄部分离而本体的孔口和本体与阀座内壁之间的间隔共同形成使进口和出口流体连通的通路。
[0015] 优选地，恒流器包括两个本体和两个弹性件，其中第一个本体具有连通其孔口并将该第一个本体分为上部分和下部分的周向凹部，第二个本体轴向邻接于第一个本体下方且两个本体的孔口流体连通，第一个弹性件设在上部分背向第二个本体的顶面上，第二个弹性件设在第二个本体的朝向所述下部分的顶面上。
[0016] 优选地，处于第一位置时，第一个本体的下部分的外周与周向缩窄部相接而周向凹部连通阀座的进口，处于第二位置时，第一个本体的上部分的外周与周向缩窄部相接而上部分的顶面与阀座的进口基本对齐。
[0017] 优选地，所述周向凹部的截面沿从第一个本体的外周向其中心的方向渐缩。这样，便于将流体从进口引入孔口中。
[0018] 优选地，所述致动部包括：杆，其轴向可运动地插入所述阀座内，其中所述本体随动地套设在杆上；第一致动芯，其套设在杆上并安装在阀座内，所述第一致动芯的顶部具有周向布置的多个第一斜面；第二致动芯，其随动地套设在杆上且至少部分位于阀座内，所述第二致动芯的位于阀座内的部分沿周向设有多个
凸块，凸块的底侧具有对应于第一斜面的第二斜面；以及弹簧件，其驱动连接所述杆；其中，阀座的内周壁具有周向间隔布置的多个凸棱以及形成在凸棱之间的凹槽，当凸块在弹簧件的力的作用下进入所述凹槽中时，本体处于所述第一位置，当凸块在弹簧件的力的作用下抵靠在凸棱上时，本体处于所述第二位置。
[0019] 优选地，所述致动部还包括连接至所述杆的致动钮，所述弹簧件抵靠在致动钮与阀座之间。
[0020] 优选地，所述阀座包括：第一座体部分，其中所述进口和出口形成在所述第一座体部分上；第二座体部分，其可拆地安装在所述第一座体部分上，其中所述内腔由第一座体部分和第二座体部分共同限定出，所述第一致动芯支承在第二座体部分背向内腔的面上；以及第三座体部分，其可拆地安装在所述第二座体部分上，其中所述凸棱和凹槽形成在第三座体部分上，第二致动芯插入所述第三座体部分中。
[0021] 根据本发明的另一个方面，提供了一种流体开关，包括前述的恒流装置。
[0022] 本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本
申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合
附图描述。
附图说明
[0023] 以下，结合附图来详细说明本发明的
实施例，其中：
[0024] 图1是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的示意图；
[0025] 图2是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的分解示意图；
[0026] 图3是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯处于第一档位的示意图；
[0027] 图4是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯处于第二档位的示意图；
[0028] 图5是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的示意图，其中省去了致动钮和第三阀座部分；
[0029] 图6是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的第三座体部分的示意图；
[0030] 图7是图6的第三座体部分从底部看的示意图；
[0031] 图8是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的第一个本体的示意图；
[0032] 图9是根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的第二个本体的示意图；
[0033] 图10是具有根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的恒流装置的示意图，其中恒流阀芯处于第一档位；
[0034] 图11是具有根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯的恒流装置的示意图，其中恒流阀芯处于第二档位；
[0035] 图12是根据本发明的第二个实施例的恒流阀芯的示意图。
[0036] 在本发明中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
[0037] 附图标记说明：
[0038] 10.恒流装置；11.外壳；111.流体入口部111；112.流体出口部；12.
起泡器；13.盖件；14.套筒；15.卡扣结构；20.恒流阀芯；30.阀座；31.进口；32.出口；33.内腔；34.第一座体部分；341.周向缩窄部；342.周向凸缘；343.环槽；344.
密封圈；35.第二座体部分；351.周向凸缘；352.密封圈；353.突伸部；354.微凸；355.凸台；356.
垫圈；36.第三座体部分；360.轴向凸棱；361.凸棱；362.凹槽；363.悬突部；364.开口；365.通孔；366.凹部；367.内凹结构；368.围壁；369.中心凸部；40.恒流器；41.第一个本体；410.第一孔口；411.第一个凹面；412.周向凹部；413.上部分；414.下部分；415.贯通孔；42.第二个本体；420.第二孔口；421.第二个凹面；422.贯通孔；43.第一个弹性件；44.第二个弹性件；45.一个本体；450.孔口；
46.一个弹性件；50.致动部；51.杆；52.第一致动芯；521.第一斜面；522.凸起；523.第一竖向面；53.第二致动芯；531.凸块；532.第二斜面；533.第三斜面；534.第二竖向面；54.弹簧件；55.致动钮；551.轴向槽；552.凸扣；553.悬臂。
具体实施方式
[0039] 现参考附图，详细说明本发明所公开的流体开关的恒流装置及其恒流阀芯的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在
说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
[0040] 在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
[0041] 本发明中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。
[0042] 参见图1至图9，示例性示出了根据本发明的第一个实施例的恒流阀芯20，包括阀座30、致动部50和恒流器40。致动部50包括轴向可运动地插入阀座30的杆51和安装在杆51上的致动芯部52、53。恒流器40位于阀座30的内腔33中并安装在杆51上，能够在致动部50的驱动下在第一位置和第二位置之间运动，从而实现两档水量的调节。在处于任一档位的情况下，即使供应管路中的流体压力产生一定变化，恒流器40都能保证经其流出的最终流体流量大致恒定。
[0043] 阀座30的具体结构示出在图2至图4中，包括相互之间可拆卸连接的第一座体部分34、第二座体部分35和第三座体部分36。如图3和图4所示，第一座体部分34形成类似于筒状的中空结构，并具有与中空部位连通的进口31和出口32。第一座体部分34的内壁形成有周向缩窄部341，用于与后面将详细描述的恒流器40进行配合以实现两档水量之间的切换。周向缩窄部341位于进口31的下方。第一座体部分34的上部形成有外
螺纹段以及位于
外螺纹段下方的周向凸缘342。第一座体部分34的下部外周形成有环槽343，用于嵌入
密封件如密封圈344等。
[0044] 第二座体部分35安装在第一座体部分34上，并与第一座体部分34共同限定出前述的内腔33。第二座体部分35形成有
内螺纹，用于与第一座体部分34的外螺纹旋拧接合。在另一个未示出的实施例中，第二座体和第一座体为熔融接合、胶粘、
超声波接合或卡接等。在第二座体部分35的外周形成有微凸354以及位于微凸354下方的周向凸缘351。接合状态下，第二座体部分35的周向凸缘351与第一座体部分34的周向凸缘342相间隔以便在其中嵌入密封件如密封圈352等。为了便于引导杆51的运动，优选在第二座体部分35上设有向内腔33延伸的突伸部353，杆51穿过该突伸部353后进入内腔33中。
[0045] 第三座体部分36安装在第二座体部分35上，并借助于第二座体部分35与内腔33相间隔。第三座体部分36的下部形成有悬突部363，悬突部363中设有与第二座体部分35的微凸354相对应的开口364。在接合状态下，第二座体部分35的微凸354卡入第三座体部分36的开口364中，防止第二座体部分35和第三座体部分36脱开。在另一个未示出的实施例中，第二座体部分35和第三座体部分36为螺纹接合、熔融接合、胶粘或
超声波接合等。结合参见图6和图7，第三座体部分36的顶部形成通孔365用于插入杆51和致动芯部52、53。围绕通孔365沿周向间隔设有轴向延伸的多个凸棱361，在凸棱361之间形成凹槽362。该凸棱361和凹槽
362用于与致动芯部52、53相配合以使恒流器40能够
定位在第一位置或第二位置。优选地，凸棱361的底侧由两个平面限定出内凹结构367，用于对致动芯部进行导向和定位。
[0046] 虽然图中示出了分体式可拆卸的阀座30，但是在另一个未示出的实施例中，阀座30可以是一体式的。
[0047] 致动部50的结构示出在图3至图5中，包括杆51、第一致动芯52、第二致动芯53和弹簧件54。其中杆51插入阀座30并伸入内腔33中，可以沿其轴向运动。致动芯部的第一致动芯52套设在杆51上并支承在第二座体部分35的背向内腔33的面上，其借助于将第一致动芯52外周上的凸起522卡入第三座体部分36内周上的相对应的凹部366中来实现轴向和周向的定位。优选地，在第二座体部分35的顶部设有凸台355以嵌入第一致动芯52的插孔中，在凸台355与第一致动芯52之间设有缓冲件如垫圈356。如图5所示，第一致动芯52的顶面上沿周向间隔设有多个第一斜面521和连接在相邻两个第一斜面521之间的第一竖向面523，它们分别用于导向和定位致动芯部的第二致动芯53。
[0048] 继续参见图5，第二致动芯53套设在杆51上并能够随杆51运动。优选在杆51上设有容纳在卡槽中的卡环，用以轴向定位第二致动芯53。第二致动芯53的一部分插入第三座体部分36中，在这部分的外周设有沿周向间隔布置的多个凸块531。该凸块531的底侧形成与第一致动芯52的第一斜面521相对应的第二斜面532，在凸块531的顶侧形成与第二斜面532相交的第三斜面533，而在第二斜面532和第三斜面533之间连接有第二竖向面534。
[0049] 弹簧件54用于驱动杆51进行轴向运动。在图1和图2所示的实施例中，弹簧件54套设在第三座体部分36上，杆51的伸出阀座30的端部连接有致动钮55，弹簧件54抵接在第三座体部分36和致动钮55之间以驱动杆51。优选地，如图3和图4所示，第三座体部分36形成有相间隔的围壁368和中心凸部369，而弹簧件54套在中心凸部369上。致动钮55插入围壁368和中心凸部369之间的间隔中。进一步优选地，围壁368的内周面和致动钮55的外周面形成凹凸配合的导向结构，如在围壁368的内周面设有轴向凸棱360，而致动钮55的外周面设有轴向槽551。
[0050] 恒流器40能够随杆51的运动而运动，其具体结构示出在图3至图4和图8至图9中。在所示的实施例中，恒流器40包括套设在杆51上的第一个本体41、邻接于第一本体41轴向下方的第二个本体42和分别安装在这两个本体41、42上的两个弹性件。
[0051] 如图8所示，第一个本体41的外周形成有周向凹部412，从而将第一个本体41分为沿轴向的两个部分，即上部分413和下部分414。第一个本体41的中部形成贯通孔415以插入杆51。围绕该贯通孔415沿周向间隔布置多个第一孔口410，这些第一孔口410贯穿该第一个本体41并与周向凹部412连通。第一个弹性件43置于第一个本体41的上部分413的背向第二个本体42的顶面上并位于第一孔口410处，例如覆盖第一孔口410的一部分。在另一个未示出的实施例中，弹性件的至少一部分嵌入孔口中。优选地，该顶面为背向阀座30的出口32敞开的凹面411，便于容纳第一个弹性件43。另外，优选在凹面411的上方、在杆51的相应位置设有容纳在卡槽中的卡环作为止挡部来轴向止挡第一个弹性件43。该第一个本体41的上部分413和下部分414的外周与阀座30的周向缩窄部341相对应。
[0052] 如图9所示，第二个本体42的中部形成贯通孔422以插入杆51。围绕该贯通孔422沿周向间隔布置与多个第一孔口410相对应的多个第二孔口420，这些第二孔口420贯穿第二个本体42。第二个弹性件44置于第二个本体42朝向第一个本体41的下部分414的顶面上并位于第二孔口420处，例如覆盖第二孔口420的一部分。在另一个未示出的实施例中，弹性件的至少一部分嵌入孔口中。优选地，该顶面为背向阀座30的出口32敞开的凹面421，便于容纳第二个弹性件44。另外，优选在第一个本体41的下侧形成止挡凸起作为止挡部来轴向止挡第二个弹性件44。
[0053] 下面结合附图对恒流阀芯20的原理进行说明。
[0054] 参见图3，示出的是恒流阀芯20处于第一档位时的示意图。此时第二致动芯53的凸块531被弹簧件54顶在第三座体部分36的凹槽362中，两个本体处于其第一位置，即第一个本体41的上部分413与第一座体部分34的周向缩窄部341分离，而第一个本体41的周向凹部412连通阀座30的进口31，第一个本体41的下部分414的外周与周向缩窄部341相接。优选地，周向缩窄部341的上下两侧均为斜面，以便于引导流体。此外，周向凹部412优选其截面沿从第一个本体41的外周向中心的方向渐缩，也可以起到引导流体的作用。此时，流体从阀座30的进口31流入后，沿箭头所示方向经周向凹部412进入第一个本体41的第一孔口410。
由于第一个本体41和第二本体的外周相接，因此流体仅能从第一孔口410流入第二个本体
42的第二孔口420并最终从阀座30的出口32流出，而不会从第一个本体41和第二个本体42之间流出，即第一孔口410和第二孔口420共同限定出使阀座30的进口31和出口32流体连通的通路。一旦连接至阀座30的进口31的供应管路内流体压力发生变化，例如流体压力变大时，位于第二个本体42的顶面上的第二个弹性件44变形增加，从而更大幅度地封堵第二孔口420的截面，以避免随增大的流体压力而有更多的流体流过第二孔口420。相应地，如果流体压力变小，第二个弹性件44的变形减小，从而较少地封堵第二孔口420的截面，以避免流量随减小的流体压力而减小。通过第二个弹性件44随压力大小而产生的不同的变形来不同程度地封堵第二孔口420的截面，从而保证从阀座30出口32流出的流量基本恒定。
[0055] 当需要切换档位时，向下按动致动钮55，借助杆51带动第二致动芯53向下运动。第二致动芯53的凸块531脱离第三座体部分36的凹槽362/凸棱361并继续向下运动直至凸块531的最底端
接触第一致动芯52的第一斜面521，并在第一斜面521的导向下小幅度转动，直到凸块531的第二竖向面534被第一致动芯52的第一竖向面523止挡。之后松开致动钮55，在弹簧件54的力的作用下，致动钮55被向上弹起，借助杆51带动第二致动芯53向上运动，直至第二致动芯53的凸块531最顶端接触第三座体部分36的凸棱361，并在凸棱361的内凹结构
367的导向下小幅度转动，直至到达内凹结构367的最
顶点。此时，恒流阀芯20切换至图4所示的第二档位。
[0056] 如图4所示，在第二档位时，第二致动芯53的凸块531在弹簧力的作用的下被顶靠在第三座体部分36的凸棱361上，两个本体处于其第二位置，即第一个本体41的上部分413的外周与第一座体部分34的周向缩窄部341相接，第一个本体41的上部分413的顶面(凹面)大致与进口31的下侧平齐，而第一个本体41的下部分414的外周与周向缩窄部341相分离。此时，流体从阀座30的进口31流入后，沿箭头所示方向经第一个本体41的顶面进入第一孔口410。之后流体可以经第一个本体41与阀座30内壁之间的间隙流至阀座30的出口32，也可以穿过第一孔口410进入第二个本体42的第二孔口420从而流至阀座30的出口32。即第一孔口410和第二孔口420相结合，连同第一个本体41与阀座30内壁之间的间隙共同形成使阀座
30的进口31和出口32流体连通的通路。一旦连接至阀座30的进口31的供应管路内流体压力发生变化，例如流体压力变大时，位于第一个本体41的顶面上的第一个弹性件43变形增加，从而更大幅度地封堵第一孔口410的截面，以避免随增大的流体压力而有更多的流体流进第一孔口410。相应地，如果流体压力变小，第一个弹性件43的变形减小，从而较少地封堵第一孔口410的截面，以避免流量随减小的流体压力而减小。通过第一个弹性件43随压力大小而产生的不同的变形来不同程度地封堵第一孔口410的截面，从而保证从阀座30出口32流出的流量基本恒定。
[0057] 当需要切换至第一档位时，按动致动钮55，借助杆51带动第二致动芯53向下运动并脱离第三座体部分36的凸棱361。第二致动芯53运动至使其凸块531的最底端接触第一致动芯52的第一斜面521并在该第一斜面521的导向下小幅度转动，直至凸块531的第二竖向面534被第一致动芯52的第一竖向面523止挡。然后松开致动芯，在弹簧力的推动下致动芯向上运动，借助杆51带动第二致动芯53同步运动，直至将第二致动芯53的凸块531顶入相邻的凹槽362中，从而第一个本体41和第二个本体42回到图3所示的第一位置。
[0058] 虽然图中示出了两档调节的恒流阀芯20，但本领域技术人员可以理解，这并不是对保护范围的限定，因为档位的多少对于最终的恒流没有影响，只要弹性件随流体压力而改变封堵流体通路的截面，就可以起到保持在一定范围内保持恒流的作用。例如，在一个未示出的实施例中，恒流阀芯20仅有一个固定档位，一个本体固定在阀座30的内腔33中并与阀座30的内壁相接，在该本体的顶面设有凹面以容纳弹性件并具有从凹面贯穿本体的孔口。当流体压力变化时，弹性件变形从而不同程度封堵孔口的截面，同样可以实现出口32流量的大致恒定。
[0059] 图10至图11示出了应用上述的恒流阀芯20的恒流装置10。该恒流装置10例如为水龙头。如图所示，恒流阀芯20被安装在具有流体入口部111和流体出口部112的外壳11中，且阀座30的进口31与流体入口部111连通，而阀座30的出口32与流体出口部112连通。外壳11的流体出口部112优选旋拧连接有起泡器12。起到保护作用的套筒14围设在恒流阀芯20的伸出外壳11的端部上并与外壳11旋拧连接。盖件13固定在致动钮55上并罩在套筒14上，且盖件13与外壳11相间隔。优选地，盖件13与致动钮55之间形成卡扣结构15以帮助轴向定位。例如致动钮55设有顶端带凸扣552的悬臂553，而盖件13具有相应的卡口/凹窝。
[0060] 参见图12，示例性示出了根据本发明的第二个实施例的恒流阀芯20，其具有与第一个实施例相类似的阀座30和致动部50，区别在于恒流器40仅具有一个本体45和安装在该一个本体45的凹面上的一个弹性件46。当恒流阀芯20处于第一档位状态时，该一个本体45的外周与阀座30的周向缩窄部341相接且本体45的凹面与阀座30的进口31相对应，从而流体从阀座30的进口31流入后仅能经过该一个本体45上的孔口450流至阀座30的出口32。而该一个弹性件46安装在该一个本体45的凹面上，并在流体压力变化时产生不同程度的变形，从而不同程度的封堵孔口450的截面，其原理与第一个实施例相类似，在此出于节省篇幅的目的不予赘述。
[0061] 当按动致动部50使恒流阀芯20与第一个实施例类似地切换至第二档位时，该一个本体45全部与阀座30的周向缩窄部341分离，从而从阀座30的进口31流入的流体一部分经该一个本体45的孔口450流至阀座30的出口32，另一部分经该一个本体45与阀座30的内壁之间的间隙流至阀座30的出口32。因此，在该第二档位时，恒流阀芯20无法起到在流体压力变化状态下使阀座30出口32处的流体保持流量恒定的效果。
[0062] 应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
[0063] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、
修改与结合，均应属于本发明保护的范围。
