本发明涉及一种用于混合阀的阀芯、包括该阀芯的混合阀以及一种操作该阀芯的方法。
本发明特别涉及用于卫生目的的水龙头领域。
在该领域中，阀芯是这样一种装置，其能够通过致动一个或多个控制器来调节冷流体流速和热流体流速(特别是水流)，以便混合这两种流从而形成输出流，该调节的结果是输出流的温度和流速。当使用单个控制器(例如单个操纵杆或单个按钮)用于调节输出流的流速和温度时，阀芯被称为“单控阀芯”。当操作一个控制器改变温度而另操作另一控制器改变流速时，该阀芯称为“双控阀芯”。当阀芯与参与流速和温度调节的热制动器结合时，便称为“恒温阀芯”。
fr3047534a1公开了一种特殊类型阀芯的示例，该阀芯称为“连续恒温阀芯”，其中，除了上述恒温调节之外，控制器还遵循一个角行程，在此期间，控制器首先在恒定温度下使输出流速增大，然后在恒定流速下，使输出流温度增加。
在这种类型的连续阀芯的已知方式中，控制器驱动相对于固定盘可旋转的盘，以便面对由两个盘形成的通道系统，该系统根据旋转盘的角度位置而定。对于这种类型的专用阀芯，在实践中有必要使旋转盘相对于固定盘产生较大的角度行程，例如大约150°，以实现连续阀芯的连续功能：首先，在恒定温度下增大输出流的流速，然后逐渐增加温度，而不改变流速。
为了确保恒温调节，阀芯还包括滑动件，该滑动件可在对应于滑动件极限位置的两个止挡件之间轴向平移移动，极限位置称为“全冷”和“全热”，以便反向改变水流穿过盘的流速。旋转盘和滑动件的位置通过同轴螺母系统和恒温致动器机械耦合，其中，超程弹簧轴向地插入在它们之间。因此，该滑动件的位置取决于恒温元件的膨胀和转盘的位置。
在转盘的角行程开始时，对应于两个输入流被盘关闭的情况，螺母系统的螺钉处在沿轴的最低位置。螺母系统将旋转盘的旋转传递给螺钉，从而使螺钉轴向平移到在旋转盘的角行程结束时到达的较高位置，这对应于输出流的流速和温度处于最大值的情况。在此情况下，就这种类型的阀芯而言，角行程特别重要，这是因为旋转盘的第一角扇区包括行程的开始，其中螺钉的位置太低以至于滑动件被完锁定在全冷。结果，在该第一角扇区中，插入在螺钉和滑动件之间的超程弹簧被压缩。特别地，行程开始时，超程弹簧会受到非常大的压缩，这对应于输入流被关闭的情况：这种关闭配置是阀芯使用寿命内最常用的一种。由于这种过度且长时间的压缩，超程弹簧可能失去其刚度或被损坏，从而使其不再提供超程功能。当弹簧损坏时，滑动件可能不能再到达全冷的位置，这不仅不利于调节输出流的温度，而且对于在滑动件没有成功关闭，或不再关闭热水通道的情况下，也有害于使用者的安全。
本发明的目的是通过提出一种新的阀芯以弥补现有技术的缺陷，该阀芯能够随时间推移，可靠地保证超程弹簧的状态。
本发明涉及一种用于混合阀的阀芯，其中该阀芯包括：两个液体输入流的入口；腔室，设计用于通过混合输入流以形成输出流；控制器，其相对于腔室可在初始位置和终端位置之间移动，并通过初始位置和终端位置之间的中间位置；调节器，其包括：定位器，其在由控制器致动时可相对于腔室移动，从而当控制器从中间位置移动到终端位置时相对于腔室从缩回位置移动到伸出位置；闸板，其可相对于腔室移动，以差异地改变输入流各自的流速；热致动器，其包括牢固地附接到闸板的初级部分和根据输出流的出口温度相对于初级部分运动的次级部分；以及超程弹簧，位于定位器和热致动器的次级部分之间。根据本发明，当控制器从初始位置移动到中间位置时，定位器保持在缩回位置。
由于本发明，定位器仅在控制器行程的连续范围内(即中间位置和终端位置之间)移动。在定位器的行程的整个范围上，对输入流的流量进行恒温调节至少与现有技术一样，因为定位器的位置根据控制器的位置而变化，因此定位器的位置取决于热致动器和控制器。对于控制器行程的另一个连续范围，即在初始位置和中间位置之间，定位器保持在同一位置，这避免了超程弹簧不必要的压缩，从而以可持续确保超程弹簧处于良好状态。
以下定义了本发明在技术上任何可行组合方式的有利及可选特征：
-阀芯相对于腔室限定了固定的主轴线。控制器可相对于腔室围绕主轴线从初始位置枢转到终端位置。定位器可相对于腔室平行于主轴线从缩回位置平移至伸出位置；调节器包括了机械连接，控制器通过该机械连接驱动定位器，其中，该机械连接包括：至少一个径向齿，该径向齿相对于主轴线从控制器和定位器中的第一构件径向突出；径向齿的至少一个啮合路径凹入控制器和定位器中的第二构件。
-每个啮合路径包括：与主轴线同轴的螺旋螺纹，因此当控制器从中间位置移动到终端位置时，定位器通过径向齿与螺旋螺纹的啮合关系相对于腔室从缩回位置移动到伸出位置；以及径向凹口，该径向凹口起始于螺旋螺纹的末端，并在与主轴线正交的平面中延伸，以便当控制器从初始位置移动到中间位置时，定位器通过径向凹口中径向齿的轴向捕获保持在缩回位置。
-闸板相对于腔室可在安全位置和相对位置之间移动，当处于该安全位置时，闸板关闭第一输入流并允许第二输入流流入，当处于相对位置时，闸板关闭第二输入流并允许第一输入流流入。
-热致动器的次级部分可相对于定位器在正常行程位置和超程位置之间移动。所述超程弹簧对次级部分施加回复力，当所述次级部分被带入超程位置时，该回复力趋于使次级部分返回到正常行程位置。
-热致动器的次级部分根据出口温度相对于初级部分从至少一个缩回位置移动到至少一个伸出位置；并且当控制器在初始位置和终端位置之间移动时，控制器通过非受力位置，因此：当控制器在初始位置和非受力位置之间时，热执行器的次级部分抵抗超程弹簧的回复力而保持在超程位置，而无论次级部分处于缩回位置还是处于伸出位置，闸板均保持在安全位置，并且当控制器处于非受力位置和终端位置之间时，至少当所述次级部分处于所述缩回位置时，热致动器的次级部分处于正常行程位置。
-当控制器在初始位置和中间位置之间移动时，控制器通过单开位置；当控制器在中间位置和终端位置之间移动时，控制器经过双开位置；阀芯还包括调整器，该调整器被设计成根据控制器位置以差异地改变输入流各自的流速，所以当控整器在初始位置和单开位置之间时，调整器关闭两个输入流；当控制器在单开位置和双开位置之间时，调整器关闭其中一个输入流，而调整器允许另一个输入流流入；当控制器处于双开位置和终端位置之间时，调整器允许两个输入流流入。
-调节器还包括复位弹簧，该复位弹簧介于：一方面，闸板或初级部分，另一方面，腔室之间。
本发明还涉及一种混合阀，其包括根据以上所述的阀芯。
本发明还涉及一种用于操作根据如上所述的阀芯的方法，其中：当控制器从初始位置移动到中间位置时，定位器保持在缩回位置；当控制器位于中间位置和终端位置之间时，定位器从缩回位置移动到伸出位置。
根据下面描述的实施例(其通过非限制性示例并参考附图给出)，将更好地理解本发明及其优点，其中：
图1示出了根据本发明的阀芯的透视图；
图2示出了图1的阀芯的仰视图；
图3示出了前述附图中的阀芯的一部分的透视图；
图4示出了前述附图中的阀芯一部分的仰视图；
图5至10示出了根据图4的剖面线v-v的前述附图中阀芯的纵向截面，示出了处于几种不同操作构造的阀芯；
图11示出了前述附图中阀芯的一部分的透视图，以及
图12和13示出了前述附图阀芯的一部分从两个不同角度的透视图。
图1示出了完整的阀芯1，该阀芯旨在集成在卫生用途的混合阀内(未示出)。在该示例的情况下，阀芯1是连续恒温阀芯。然而，可以提供根据本发明的阀芯1，以不同于连续的方式操作。
如图1所示，阀芯1包括壳体2，壳体2具有圆形底部的大致圆柱形，并且几何上限定主轴线x1。壳体2旨在相对于阀壳固定，在阀壳中集成有阀芯1。
除非另有说明，否则诸如“径向”、“轴向”和“同轴”等表述指的是轴线x1。另外，轴线x1限定了主方向u1。除非另有说明，否则诸如“上”、“高”和“上方”等表述是指u1方向，而诸如“下”、“低”和“下方”等表述是指与u1方向相反的方向。
阀芯1包括控制器3，即控制构件。在本示例中，控制器3是由多个彼此固定的部件组成的组件，并且可以相对于壳体2绕轴线x1枢转。从图5所示的初始位置到图10所示的终端位置进行枢转。优选地，它是控制器3的唯一自由度。
可选地，控制器3可为单个集成部件的形式。
另外，阀芯1及其控制器3以以下配置表示：
-在图6中，控制器3位于相对于初始位置35°(度)的位置；
-在图7中，控制器3位于相对于初始位置70°的位置；
-在图8和9中，控制器3位于相对于初始位置97°的位置；
-在图10中，控制器3位于相对于初始位置145°的位置。
除非另有说明，否则本文件中提到的所有角度值都应理解为控制器3围绕轴线x1相对于壳体2旋转，并且旋转方向与图2和3中可见的旋转箭头r3表示的旋转方向相同。
如特别在图1中所见，控制器3特别地包括环5，该环5轴向地覆盖壳体2的顶部。如果不是通过传动机构，环5被设计成优选以固定的方式连接至阀控制杆，其中，水龙头的使用者可以通过控制杆来操作控制器3，从而控制阀芯1和水龙头。
在壳体2轴向位于阀芯1底部的下端，阀芯1包括冷水入口10、热水入口12和用于输出水的出口14。换句话说，壳体2包括形成壳体2下轴向端部的基座7，其中孔口10、12和14从该基座7处开口。这些孔口10、12和14从阀芯1的底端轴向开口，如图2所示。通常，冷水流和热水流被供应到阀壳的基座以便进入壳体2。这些冷水流和热水流分别表示为箭头f1和c1。输出的水从壳体2的内部向外排出以形成输出流，如箭头m1所示。流m1旨在通过出水嘴排出。具体地，当阀芯1集成在阀中时，孔口10和12与冷水和热水自来水管流体连通，而孔口14与水龙头的出水嘴流体连通。
更普遍地，阀芯1包括两个入口，用于引入液体输入流f1和c1，它们从该阀芯1的外部进入阀芯1。阀芯1还包括用于液体输出流m1的出口，输出流m1从阀芯1的内部向外部排出。优选地，两股输入流f1和c1的液体温度相差至少10度，即提供低温和高温。
可替代地，可规定该液体不是水。
如图5至图10所示，输出流m1是通过将流f1和c1彼此混合获得，其中，该混合物构成输出流m1。混合步骤在阀芯1内进行，更具体而言，在形成于壳体2中的腔室16中进行，该腔室16与孔口14流体连通。腔室16相对于壳体2和主轴线x1固定。输入流f1和c1在腔室16中彼此接触以便混合，即彼此混合，然后形成流m1。在正常操作中，流m1的流速等于流f1和c1的流速之和，而流m1的温度是流f1和c1的流速以及各自温度的函数。在本示例中，腔室16设置在底座7的高度处，靠近阀芯1的下端，其中孔口14形成在腔室16的底部。腔室16优选地与轴线x1交叉。
本示例的阀芯1包括并围住多个装置，该装置用于改变和调节进入阀芯中的流f1和c1各自的流速，以便允许调节流m1的流速和温度。
阀芯1包括调整器20，调整器20被设计为根据控制器3的位置来改变或差异地调节流f1和c1的各自的流速。换句话说，调整器20能够根据用户赋予的控制器3的朝向，可变地限制流f1的流速，并且以差异的方式可变地限制流c1的流速。由于输入流f1和c1均在一定压力下提供，因此调整器20可以在以下两者之间限制输入流f1和c1中的每一个流速的建立：
-空流速值，相关的流由于关闭而没有流动，以及
-最大流速值，在打开时允许将相关流的流速设置为最大值。
优选地，调整器20对流速的调节仅由控制器3的位置来确定，而不依赖于阀芯1的任何其他元件。特别地，下文定义的阀芯1的热致动器62不驱动调整器20。
可为阀芯1提供执行这些功能的任何类型的调整器。在本示例中，如图5至图10所示，在壳体2中包含有盘式调整器20。调整器20包括仅在图4中示出的上部旋转盘24和在图3中裸露的下部固定盘22。在图3中，仅示出了阀芯的下部，包括基座7。盘22和24与轴线x1同轴，并且以密封方式彼此贴合。为此，盘22和24优选地由陶瓷制成。
盘22固定到基座7，并且因此相对于腔室16固定。盘22被四个开口或通道26、27、28和29轴向穿过，每个开口或通道26、27、28和29均是与轴线x1同心的圆弧形。该对通道26和27沿直径相对地布置，并且相对于轴线x1与该对通道28和29大致对称。通道26和27在盘22的相同角扇区中延伸，其中通道26在外部，而通道27在内部。通道28和29在盘22的相同角扇区中延伸，其中通道28在外部，而通道28在内部。如图6至9所示，孔口10和12分别通过盘22的下部轴向表面30流体连接至通道26和28。
盘24通过盘24的上轴向表面33以绕着轴线x1旋转的方式连接到、甚至固定地连接到控制器3的螺母40。封闭在位于盘22和24上方的壳体2中的螺母本身以绕着轴线x1旋转的方式连接到、甚至固定地连接到环5，其中环5在螺母40上方延伸。盘24和螺母40具有一定的自由度，并且优选地具有相对于腔室16绕轴线x1旋转的单个自由度。用户在控制器3上的动作直接使盘24相对于腔室16旋转。应当注意的是，图5至图10的截面相对于盘24及控制器3均是固定的。无论盘24的取向如何，盘24的下轴向表面31都平坦地邻接盘22的上轴向表面32，其中，这样的接触被密封以阻挡在阀芯1中流动的液体。盘24包括在其下轴向表面31处开口的两个凹部34和35。凹部34和35是盲孔。凹部34和35相对于轴线x1沿直径相对地布置。每个凹部34和35在比所有或部分通道26、27、28和29更小的角度扇区上延伸。凹部34和35分别与一对通道26、27和28、29关联。每个凹部34和35径向延伸，从而能够根据盘22的位置在与之相关联的一对通道中的两个通道中打开。例如，在图6的构造中，凹部34在通道26和27上打开以便流体连通，而凹部35在通道28和29上打开以便流体连通。因此，当通道26和27流体连通时，调整器20不会抑制流f1的流速的建立，即允许流f1。因此，当通道28和29流体连通时，调整器20不会抑制流c1的流速的建立，即允许流c1。对于盘24的某些取向，例如，如图5所示，盘22封闭了通道26和27之间的流体连通，其中，凹部35在面32的一部分上打开，这样使得通道26和27中的至少一个无法打开。于是，流速f1为零。类似地，对于盘24的某些取向，例如图5和图6，盘24封闭了通道28和29之间的流体连通，其中，凹部35在面32的一部分上打开，这样使得通道28和29中的至少一个无法打开。于是，流速c1为零。
无论是与盘相关还是与另一种运行方式相关，优选地，调整器20被配置成实现连续操作。在连续盘式调整器的示例中，盘22和24内的通道和凹部的分布使得这种操作得以实现。为了确保这种连续操作，有利地，规定控制器3的行程大于100°或者甚至大于130°。在所示的示例中，控制器3从初始位置到终端位置产生145°的行程。当在方向r3上从初始位置移动(即旋转)到终端位置时，控制器3通过单开位置和双开位置。在这种情况下，当控制器3：
-在初始位置和单开位置之间时，流f1和c1被调整器20关闭，即它们为零流速，这导致输出流m1为零流速，也就是图5中的情况。
-在单开位置和双开位置之间时，调整器20关闭流c1，而允许流f1产生，也就是图6中的情况。因此，在后述调节器50的作用下，由于在混合物中不存在流c1，因此输出流m1仅由流f1构成，以及；
-在双开位置和终端位置之间时，如图7至图10所示，调整器20允许流f1和c1产生，因此，在下述调节器50的作用下，输出流m1是流f1和c1的混合。
在图6中，可以看到，通道28没有被盘24关闭，而通道29却被关闭，因此流c1为零流速。
在图10中，可以看到由于处于剖面之外而以虚线示出的通道26、27、28、29未被盘24阻挡。在图10中，调整器20不阻碍流f1和c1流速的建立。然而，通道26和27的开口小于通道28和29的开口，使得调整器20允许建立流c1的高流速和流f1的低流速。如以下对图10情况的解释，调节器50阻碍流f1的建立，使得即使在调整器20允许流f1建立的情况下流f1也为零流速。
例如，控制器3相对于初始位置在0°至35°之间的位置处达到单开位置，例如大约10°，或者以控制器3总行程的相同比例达到单开位置。例如，在35°至70°之间达到双开位置，又例如在55°至70°之间达到双开位置，或与总行程的相同比例达到双开位置。
调整器20包括分别用于流f1和c1的两个单独的出口，流f1和c1的流速已经由调整器20调节。这些单独的出口处于阀芯1的内部，并且在所示的示例中由固定盘22的通道27和28形成。通道27和28或更普遍地两个出口分别与形成在基座7中的中间导管41和42流体连接。在本示例中，导管41和42分别在固定盘22的下轴向表面30处与通道27和28流体连接，并且在腔室16附近的调整器20下方延伸。
导管41和42分别与腔室16流体连通，使得流f1和c1仅在它们到达腔室16时混合并形成流m1，如图8所示。
阀芯1还包括针对流f1和c1的流速调节器50，调节器50构成第二装置，用于改变和调节进入阀芯1中的流f1和c1各自的流速。调节器50被设计为根据控制器3的位置和输出流m1的出口温度值作用在流f1和c1各自的流速上。更普遍地，调节器50提供了对流m1的出口温度的恒温调节。
调节器50包括闸板或滑动件52，闸板或滑动件52容纳在腔室16的上部，即与孔口14相对。闸板52可相对于腔室16平行于轴线x1平移移动。有利地，这是其唯一的自由度，即使闸板52可以绕轴线x1自由旋转。闸板52可沿着轴线x1在以下位置之间移动：
-低位置，称为“安全”或“全冷”位置，其中，通过将闸板52的下轴环54与设置在腔室16内(例如在中间导管42通向腔室16的位置处)的下座56抵靠，以关闭输入流c1，同时允许流f1流入，如图5、6和9所示；和
-高位置，称为“相对”或“全热”位置，其中将闸板52的上轴环58与设置在腔室16内(例如在中间导管41通向腔室16的位置处)的上座60抵靠，以关闭输入流f1，同时允许输入流c1，如图10所示。
闸板52可因此在两个座56和60之间移动。每个颈部54和58与它们各自的座56和60之间的闭合接触有利地为圆形的并且与轴线x1同轴。
如图7和8所示，闸板52能够在安全位置和相对位置之间采取中间位置，根据该中间位置，允许流f1和c1以互补的比例流动。换句话说，闸板52反向地限制流f1和c1，也就是说，以对抗的方式限制。当闸板52位于安全位置和相对位置中间时，闸板52平均地限制流f1和c1。当闸板52允许流f1流入时，如图8所示，该流f1穿过贯穿闸板52的通孔53以从上至下穿过闸板52。流f1和c1之间的混合在闸板52附近和其下方进行。例如，在座56的高度处混合。
调节器50包括热致动器62或恒温致动器，其包括固定地附接到闸板52的初级部分64，以及根据流m1的出口温度相对于初级部分移动的次级部分66。为此，热致动器62至少部分地布置在腔室16中。根据流量m1的出口温度，次级部分66相对于初级部分64从例如在图5和6中可见的一个或多个缩回位置移动到例如在图7至10中可见的一个或多个突出位置。缩回位置对应于热致动器62轴向测量的长度最短的状态。在突出位置，热制动器62具有更长的轴向长度。缩回位置优选在较低温度下获得，例如低于约25℃，而突出位置优选在较高的温度下获得，例如高于约25℃。
只要初级部分牢固地附接或至少沿轴线x1平移连接到闸板52，热致动器62自身整体上相对于腔室16至少可平移移动。优选地，热致动器62的次级部分66相对于初级部分64平行于轴线x1平移运动，这构成了其唯一的自由度，除此之外，可选地，绕轴线x1自由旋转。在本示例中，热致动器62的部件64和66与轴线x1几何同轴或几乎同轴。优选地，初级部分64位于次级部分66下方。
在所示的示例中，热致动器62包括恒温元件，该恒温元件中包含图中不可见的热膨胀材料，例如蜡。可替代地，例如，可以提供包括形状记忆合金或由形状记忆合金构成的热致动器。
在所示的示例中，初级部分64属于恒温元件，如图5至10所示，初级部分包括：
-闸板52和孔口14之间的下端杯状件68，其包围着热膨胀材料，并在腔室16中延伸进入流m1的通道中；
-上端导向件69，其引导初级部分64的平移；
-在中间部分的紧固件70，用于例如通过拧紧来固定闸板52，从而使闸板52围绕着初级部分64。
调节器50还包括复位弹簧63，其轴向地介于(一方面)闸板52或初级部分64与(另一方面)腔室16或相对于壳体2固定的任何其它元件之间。更具体地，弹簧63通过弹性施加回复力，该回复力倾向于使闸板52返回和/或保持在相对位置。在本示例中，弹簧63为压缩弹簧的形式，该压缩弹簧例如与轴线x1螺旋同轴。在本示例中，弹簧63围绕并沿着杯状件68延伸。优选地，弹簧63介于以下之间：
-朝下的轴向表面，优选地由杯状件68支撑的颈部或卡钳67形成，或更一般地由初级部分64形成，或者以其他方式形成在闸板52上；
-朝上的轴向表面，在腔室16的底部，特别是在孔口14附近，该表面有利地由内部径向轴环17或腔室16的任何等效装置形成。
在所示的示例中，次级部分66包括：
-活塞71，在图7至图10中可见，由导向件69平移地承载和引导，并由热膨胀材料移动，其中，活塞71属于恒温元件。
-延伸杆72，其下端轴向靠在活塞上，其中延伸杆72穿过盘22、24和螺母40，
-限制器73，该限制器73以相对较细的螺距轴向地拧到杆72的上端，从而可以通过一定精度的拧紧动作来调节限制器73在杆72上的轴向位置，以校准调节器50提供的对输出流m1的恒温调节。
在该示例的情况下，热致动器62的缩回位置对应于活塞71完全轴向地嵌入或缩回导向件69中的情况，或更普遍地，嵌入或缩回初级部分64的情况。突出位置对应于活塞71从导向件69轴向突出的情况。
在所示的示例中，限制器73具有轴向管状形状，以便提供轴向贯通导管74。优选地，限制器73与轴线x1同轴。在该导管74的底部为内螺纹，该内螺纹被拧到设置在杆72的上端的外螺纹上。导管74还允许螺纹连接，因为允许工具穿过限制器73直到其到达杆72的上端，在该处有利地为工具提供了缺口。可替代地，次级部分66包括用于调节限制器73轴向位置的装置，该装置不同于上述的拧紧系统，或者没有用于调节轴向位置的装置。可替代地，活塞71、延伸杆72和限制器73中的至少两个部件为单个部件的形式。
调节器50包括定位器80，其在图12和13中单独示出，其通过控制器3的驱动而可相对于腔室16移动。定位器80设置在壳体2内部，特别是在该壳体2的上端附近，在壳体的轴向腔室83中，与腔室16相对并在环5下方向上开口。在该示例的情况下，定位器80可相对于腔室16并且平行于轴线x1从缩回位置(即，图5和图6中可见的低位置)平移移动至伸出位置(即，图10中可见的高位置)。定位器80有利地包括防旋转齿81，该防旋转齿，例如是径向的和外部的，或者是任何其他防旋转装置，以使其相对于腔室16绕轴线x1旋转固定，同时可平行于轴线x1平移移动。在本示例中，齿81朝向定位器80的顶部定位。如图7所示，本示例的齿81由形成在壳体2上部且平行于轴线x1的轴向凹槽82引导，特别是在腔室83中。
定位器80是轴向管状的，具有轴向穿过其中的导管84。定位器80和/或其导管84优选地与轴线x1同轴。限制器73通过相对于定位器80轴向滑动而安装在定位器80内。更普遍地，热致动器62的次级部分66可相对于定位器80在正常行程位置和更高的超程位置之间移动，该正常行程位置对应于次级部分66相对于定位器80的低位置，例如在图7、8和10可见，该更高的超程位置例如在图5、6和9中可见。
在导管84中，定位器80包括面向下的轴向表面，并且在本示例中由定位器80的轴环85形成。轴环85优选地是径向的，并且在定位器80的上端处向内突出到导管84中。热致动器62的次级部分66包括面向上的轴向表面，该轴向表面在本示例中由限制器73的轴环75形成。优选地，轴环75在限制器73的下端处是径向且外部的。调节器50包括超程弹簧90，该超程弹簧90轴向地插入定位器80与次级部分66之间，更确切地说，在定位器80的轴向表面与次级部分66的轴向表面之间。弹簧90优选是压缩弹簧，例如与轴线x1螺旋同轴。弹簧90优选地在导管84中围绕限制器73并沿限制器73轴向延伸。借助于弹簧的弹性，弹簧90通过按压定位器80而在次级部分66上机械地施加轴向回复力。这样的轴向回复力倾向于使次级部分66返回并保持在正常行程位置，特别是当次级部分66进入超程位置时。
次级部分66包括面向下的轴向表面，并且有利地由限制器73的外部圆锥形凸缘76形成，而定位器80包括面向上的轴向表面，并且有利地由形成在轴环85顶部的锥形表面形成，以便形成轴向阻挡部，该轴向阻挡部在次级部分66从超程位置移动到正常行程位置时，限制次级部分66到正常冲程位置的位移。
次级部分66包括面向上的轴向表面，该轴向表面有利地由限制器73的轴环75的顶部形成，而定位器80包括面向下的轴向表面，该定位器80有利地由设置在导管84中的内肩部86形成，该轴向阻挡部在次级部分66从正常行程位置移动到超程位置时，限制次级部分66到超程位置的位移。
为了确保此处所描述的操作，规定超程弹簧90具有较高的刚度，例如是弹簧63刚度的两倍。
调节器50包括机械连接，控制器3通过该机械连接驱动定位器80，以实现以下操作：
-如图5和图6所示，当控制器从初始位置移动到初始位置与终端位置之间的中间位置时，定位器80保持在缩回位置，即相对于腔室16固定在其低轴向位置，以及
-如图7至图10所示，当控制器3从中间位置移动到终端位置时，定位器80相对于腔室16从缩回位置移动到伸出位置。
优选地，中间位置相对于初始位置在35至70°之间，特别是在55至70°之间，或处于控制器3的总行程的等比例位置。
在中间位置和终端位置之间，定位器80的平移相对于控制器3的旋转以一定的节距进行，优选地以恒定的节距进行。于是，调节器50的机械连接有利地提供了螺母连接功能。对于控制器3的该角扇形，控制器3取向的每个改变对应于定位器80的轴向位置的改变。于是，调节器50的机械连接可以被描述为“接合”。
在初始位置和中间位置之间，该机械连接将控制器3的旋转与定位器80的平移断开，从而，在此角扇区中，无论控制器3围绕轴线x1的方向如何，定位器80相对于腔室16轴向保持固定。调节器的机械连接可以描述为“脱离”。在这种情况下，优选地，定位器80相对于腔室16完全固定，但是可以规定，定位器80仅轴向固定，同时可绕轴线x1旋转。还可以规定，在这种情况下，定位器80移动一个可忽略的距离，或者轴向移动相对于在中间位置和终端位置之间产生的位移节距来说很小的节距。
优选的是，中间位置在单开位置和双开位置之间到达，优选地更靠近双开位置，如在本示例中的情况。
可替代地，初始位置可在双开位置或终端位置之间，优选地更靠近双开位置。但是可以规定，在初始位置和单开位置之间靠近单开位置附近到达中间位置。也可以规定，中间位置与双开位置一致。还可以规定，中间位置与单开位置一致。
当定位器80保持在从初始位置延伸到中间位置的扇形区上的缩回位置时，对于该扇形区，确保弹簧90的不会被过度压缩，使得弹簧90得以保留，如图5和6所示。实际上，定位器80向下的轴向位移被限制在图5和6中可见的缩回位置，因此定位器80的总行程相对较小，其中定位器80仅在其位移与阀芯1的操作有关的情况下才使得该行程生效，即基本上必须在由调节器50在控制器3的双开位置和终端位置之间进行出口温度的调节时才使得该行程生效。
至少当调整器20允许建立两个流f1和c1的流速，特别是在双开位置和终端位置之间建立时，调整器20对输出流m1的出口温度进行恒温调节，如图7至10所示的情况。为此，调节器20既根据定位器80的轴向位置(其直接取决于控制器3的位置)，又根据热致动器62的初级部分64和次级部分66的相对位置来改变闸板52的轴向位置，其中后者由出口温度本身确定。特别地，当控制器3位于双开位置附近并且在达到双开位置之后不久时，调节器50能够通过将闸板52移动到安全位置以限制或完全关闭流c1。特别地，当控制器3位于终端位置附近并且在达到终端位置之前不久时，调整器20能够通过将闸板52移动到相对位置来限制或完全关闭流f1。如图7所示，在双开位置附近，定位器80的位置是这样的：尽管被放置在次级部分66的缩回位置或低突出位置，闸板52处于安全位置，或几乎处于安全位置。在终端位置中，如图10所示，定位器80的位置是这样的：尽管次级部分66处于突出位置，闸板仍处于相对位置。
优选地，当控制器3位于从初始位置到初始位置与终端位置之间的非受力位置的范围内时，热致动器62的次级部分66抵抗超程弹簧的回复力而保持在超程位置，而不管次级部分66相对于初级部分64的位置如何，闸板52都将保持在安全位置。特别地，闸板52被轴向向下按压，使得次级部分66处于缩回位置或突出位置。例如，在图5和6中示出了这种情况。更准确地，在这种情况下，即使次级部分66处于缩回位置，定位器80也处于缩回位置，或者处于足够低的位置以将闸板52保持在安全位置。在这种情况下，超程弹簧90迫使闸板在全冷下处于安全位置。
当控制器3在非受力位置和终端位置之间时，热致动器62的次级部分66可以自由地到达正常行程位置，特别是当次级部分66处于缩回位置时，甚至对于某些突出位置时，如图7、8和10所示。在控制器的该位置范围内，次级部分66可置于突出位置，以补偿热致动器62的超行程(如果在闸板52处于安全位置并且如果次级部分66放置在足够突出的突出位置中，如图9中的情况)。然后，超程弹簧90被压缩，从而容纳热致动器62多余的轴向长度，以防止损坏阀芯1。在控制器3的该位置范围内，超程弹簧90起到超程补偿的功能。尤其当出口温度大于由控制器3的位置和由热致动器62的设计确定的阈值时，例如，当供应至孔口10的冷水水压相较于供应至孔口12的热水水压非常低，这样的超程补偿才发生。然后，调整器20通过将闸板52置于安全位置将流c1关闭，防止灼伤使用者。
优选地，非受力位置在中间位置和终端位置之间，靠近中间位置。优选地，非受力位置相对于初始位置在65°至70°之间，或者是控制器3总行程的等比例位置。
可替代地，非受力位置在双开位置和终端位置之间，靠近双开位置。尤其可以规定，非受力位置与双开位置一致。
在本示例中，螺母40包括与轴线x1同轴的贯通壳体43。优选地，该壳体43包括向下开口的下部，次级部分66穿过该下部。
有利地，该壳体43包括上部，该上部可以具有较大的直径并且向上开口。在该壳体内，挖出一个或多个啮合路径。在此示例中，提供了三个路径，如下所述。
从壳体43的顶部开始，每个路径包括内螺纹44，即与轴线x1同轴的螺旋槽。每个螺纹44仅在壳体43轴向长度的一部分上延伸，称为“接合部分”。在本示例中，三个螺纹44是交错的。
朝向底部，在相关螺纹44的连续性中，每个路径包括形成在壳体43的凹部中并且延伸有螺纹44的径向凹口45。换句话说，每个凹口45起始于相关路径的螺纹44的端部处，位于该螺纹44的底部。凹口45仅在壳体43轴向长度的一部分上轴向延伸，该部分被称为“脱离部分”，其紧接接合部分的底部。每个凹口45在正交于轴线x1的相同平面中延伸。每个凹口45径向向外挖空，即，这样局部地增加了壳体43的直径。每个凹口45围绕轴线x1仅在壳体43的圆周的一部分上延伸，例如小于90°。这些凹口45通过绕轴线x1均匀分布而彼此分离。有利地，凹口45是径向贯穿的，但是可以是径向盲孔。可替代地，在如图所示的离散凹口45的情况下，可以提供在整个圆周上连续并且凹入壳体43中的凹口或凹槽。在这种情况下，单个连续的凹槽将形成若干或所有啮合路径的径向凹口。
因此，每个啮合路径在其螺纹44的高度处描绘出倾斜轨迹，更准确地说是螺旋轨迹，并且在其径向凹口45的高度处描绘在与轴线x1正交的平面中形成圆弧的轨迹。
定位器80可在该壳体43中同轴移动，从而被螺母40围绕，如图11所示。在图12和13中单独示出的定位器80包括一个或多个齿87，在本示例中为三个齿87，它们能够分别在啮合路径的螺纹44和凹口45中啮合，即被引导。有利地，提供与螺纹44和凹口45相同数量的齿87。齿87相对于轴线x1在相同的正交平面中延伸，优选地，朝定位器80的底部延伸。每个齿87从定位器80的外壁径向向外突出，即，局部地增加定位器80的直径。每个齿87绕x1轴线仅在定位器80圆周的一部分上延伸。这些齿87通过绕轴线x1规则地分布而彼此分离。
每个齿87围绕轴线x1占据小于360°的角扇区，优选地，小于90°的角扇区。在本示例中，每个齿87围绕轴线x1占据大约70°至80°之间的角扇区。优选地，规定每个齿87在对应于该值范围的角扇区上延伸，该齿87同时：
-足够高以允许与螺纹44可靠啮合；
-足够低，不仅为确保通过与相应的啮合路径相互作用来确保以下操作，而且还允许通过模制来制造定位器80，其中定位器80的所有面都相对于包括轴线x1的平面取向，并穿过，例如齿81。
因此，定位器80既可靠又特别易于制造。
齿87的轴向长度优选等于或略小于凹口45的轴向长度。
每个齿87的轴向长度，例如接近相应螺纹44的螺距值。
每个齿87优选地形成与螺纹x1同轴的螺旋螺纹部分，与螺纹44一样。
优选地，如图11至图13所见，每个齿87相对于轴线x1轴向地包括两个壁88和89，两个壁88和89相对于轴线x1倾斜相对，以便局部地呈现出螺旋状。壁89面向下以便抵靠在相关齿87下方延伸的螺纹44的一部分滑动，而另一倾斜壁88面向上以抵靠在相关齿87上方延伸的螺纹44的一部分滑动。
每个齿87相对于轴线x1在轴向上包括两个相对的轴向壁91和92，其中至少一个，优选地，在顶部的壁91与正交于轴线x1的平面平行。壁91和92，或者至少顶壁91被设置为沿着所讨论的凹口45的壁滑动。优选地，壁91和92与倾斜壁88和89彼此连接。
在所示的优选实施例中，每个齿87具有非矩形平行四边形或梯形的轮廓，其中两个相对的轴向壁91和92通过两个相对的倾斜壁88和89连接，尤其如图13所示。因此，每个齿87与相关螺纹44中的最大者啮合，同时能够接合在相关凹口45中而不会妨碍控制器3的旋转。
有利地，凹口45包括壁，该壁的形状与齿87的壁的形状对应。因此，每个齿87可以完全容纳在凹口45中，使得螺母40的角行程尤其重要。特别地，凹口45包括倾斜壁93，该倾斜壁93对应于齿87的倾斜壁88。
可替代地，可预设齿87的单个壁是倾斜的，或者没有壁是倾斜的。
由于螺纹44、凹口45和齿87，调节器50的机械连接允许：
-当控制器3从初始位置移动到中间位置时，定位器80通过处于各自凹口45中的齿87的轴向接合而保持在缩回位置，其中，螺母40旋转而无需定位器80轴向移动；和
-当控制器3移动超过中间位置到达终端位置时，通过以螺旋连接的方式使齿87与螺纹44啮合，使定位器80相对于腔室16从缩回位置移动到伸出位置。
可以提供与单个啮合路径相关联的单个径向齿，或者分别与两个啮合路径相关联的两个径向齿。然而，优选地，提供分别与相同数量的啮合路径相关联的三个径向齿，以确保机械连接驱动尤其具有低间隙、高精度和高耐久性，而不会对该连接的机械可靠性造成显著的损害。如果需要，可以提供分别与多个啮合路径相关联的更多径向齿，以便增强机构的可靠性。
可以提供与所示示例相反的布置方式，其中啮合路径设置在定位器80上，并且，其中径向齿设置在螺母40上。在任何情况下，至少一个径向齿设置在控制器3和定位器80中的第一构件上，并且该径向齿的至少一个啮合路径设置在控制器3和定位器80中的第二构件上。
图示例子的阀芯可实施一种操作方法，其中，当控制器3从初始位置移动到中间位置时，定位器80保持在缩回位置，并且当控制器3定位在中间位置和终端位置之间时，定位器80从缩回位置移动到伸出位置。
1.用于混合阀的阀芯(1)，其中所述阀芯(1)包括：
-液体输入流(f1、c1)的两个入口(10、12)；
-腔室(16)，所述腔室(16)设计成通过混合输入流(f1、c1)形成输出流(m1)；
-控制器(3)，所述控制器(3)能够相对于所述腔室(16)在初始位置(图5)和终端位置(图10)之间移动，并通过所述初始位置(图5)和所述终端位置(图10)之间的中间位置；
-调节器(50)，包括：
o定位器(80)，所述定位器(80)在由所述控制器(3)驱动时能够相对于所述腔室(16)移动，以便在所述控制器(3)从所述中间位置移动到所述终端位置(图10)时，所述定位器相对于所述腔室(16)从缩回位置移动到伸出位置；
o闸板(52)，所述闸板(52)能够相对于所述腔室(16)移动，以差异地改变所述输入流(f1，c1)各自的流速；
o热致动器(62)，所述热致动器(62)包括固定附接到所述闸板(52)的初级部分(64)和根据所述输出流(m1)的出口温度相对于所述初级部分(64)移动的次级部分(66)；以及
o超程弹簧(90)，所述超程弹簧(90)位于所述定位器(80)和所述热致动器(62)的次级部分(66)之间；
其中，所述阀芯(1)的特征在于，当所述控制器(3)从所述初始位置(图5)移动到所述中间位置时，所述定位器(80)保持在所述缩回位置。
2.根据权利要求1所述的阀芯(1)，其特征在于：
-所述阀芯(1)限定了相对于所述腔室(16)固定的主轴线(x1)；
-所述控制器(3)能够相对于所述腔室(16)绕所述主轴线(x1)从所述初始位置(图5)枢转到所述终端位置(图10)；
-所述定位器(80)能够相对于所述腔室(16)平行于所述主轴线(x1)从所述缩回位置平移移动到所述伸出位置；以及
-所述调节器(50)包括机械连接，所述控制器(3)通过所述机械连接驱动所述定位器(80)，其中，所述机械连接包括：
o至少一个径向齿(87)，从所述控制器(3)和所述定位器(80)中的第一构件的主轴线(x1)径向突出；
o所述径向齿(87)的至少一个啮合路径(44、45)，其凹入所述控制器(3)和所述定位器(80)中的第二构件。
3.根据权利要求2所述的阀芯(1)，其特征在于，每个啮合路径(44、45)包括：
-螺旋螺纹(44)，所述螺旋螺纹(44)与所述主轴线(x1)同轴，以便当所述控制器(3)从所述中间位置移动到所述终端位置(图10)时，所述定位器(80)通过使所述径向齿(87)与所述螺旋螺纹(44)啮合，从而相对于所述腔室(16)从所述缩回位置移动到所述伸出位置；以及
-径向凹口(45)，起始于所述螺旋螺纹(44)末端，并在与所述主轴线(x1)正交的平面中延伸，以便当所述控制器(3)从所述初始位置(图5)移动至所述中间位置时，所述定位器(80)通过所述径向齿(87)在所述径向凹口(45)中的轴向接合而保持在所述缩回位置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阀芯(1)，其特征在于，所述闸板(52)相对于所述腔室(16)能够在以下位置之间移动：
-安全位置，处于所述安全位置时，所述闸板(52)关闭第一输入流(c1)并允许第二输入流(f1)流入；以及
-相对位置，处于所述相对位置时，所述闸板(52)关闭第二输入流(f1)并允许第一输入流(c1)流入。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的阀芯(1)，其特征在于：
-所述热致动器(62)的次级部分(66)能够相对于所述定位器(80)在正常行程位置和超程位置之间移动，并且，
-当所述次级部分(66)被带入所述超程位置时，所述超程弹簧(90)在所述次级部分(66)上施加回复力，所述回复力趋于使所述次级部分(66)返回至所述正常行程位置。
6.根据结合权利要求4和5所述的阀芯(1)，其特征在于：
-所述热致动器(62)的次级部分(66)根据所述出口温度相对于所述初级部分(64)从至少一个缩回位置移动到至少一个伸出位置，以及
-当所述控制器(3)在所述初始位置(图5)和所述终端位置(图10)之间移动时，所述控制器(3)经过非受力位置，以便：
o当所述控制器(3)处于所述初始位置(图5)和所述非受力位置之间时，无论所述热致动器(62)的次级部分(66)处于所述缩回位置还是所述伸出位置，所述次级部分(66)均抵抗所述程弹簧(90)的回复力而保持在所述超程位置，而所述闸板(52)均保持在所述安全位置；
o当所述控制器(3)在所述非受力位置和所述终端位置之间时(图10)，至少当所述热致动器(62)的次级部分(66)处于所述缩回位置时，所述次级部分(66)才处于所述正常行程位置。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的阀芯(1)，其特征在于：
-当所述控制器(3)在所述初始位置(图5)和所述中间位置之间移动时，所述控制器(3)通过单开位置，当所述控制器(3)在所述中间位置和所述终端位置(图10)之间移动时，所述控制器(3)经过双开位置；以及
-所述阀芯(1)还包括调整器(20)，所述调整器(20)设计为根据所述控制器(3)的位置差异地改变所述输入流(f1、c1)各自的流速，以便当所述控制器(3)：
o在所述初始位置(图5)和所述单开位置之间时，所述调整器(20)关闭两个输入流(f1、c1)；
o在所述单开位置和所述双开位置之间时，所述调整器(20)关闭其中一个输入流(c1)，而另一个输入流(f1)被所述调整器(20)允许；以及
o在所述双开位置和所述终端位置(图10)之间时，所述调整器(20)允许两个输入流(f1、c1)流入。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阀芯(1)，其特征在于，所述调节器(50)还包括复位弹簧(63)，所述复位弹簧介于以下部件之间：
-一方面，所述闸板(52)或所述初级部分(64)，和
-另一方面，所述腔室(16)。
9.一种混合阀，包括根据前述权利要求中任一项所述的阀芯(1)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的阀芯(1)的操作方法，其中：
-当所述控制器(3)从所述初始位置(图5)移动到所述中间位置时，所述定位器(80)被保持在所述缩回位置；并且
-当所述控制器(3)位于所述中间位置和所述终端位置之间时，所述定位器(80)从所述缩回位置移动到所述伸出位置。
技术总结