專利名稱：用于水龍頭座的帶有錨固的定位墊圈的塞子的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于水龍頭座(water faucet cartridge)的帶有定位及密封墊圈的塞子。
水龍頭座具有包括水流量控制裝置的操縱件和裝卸件，用于以可卸和防漏方式插裝在連接于管路的水龍頭本體的空腔內。當操縱零件破裂時或當其磨損時，水龍頭座使操縱零件的更換可以簡便易行。水龍頭座具有墊圈，當水龍頭座插入水龍頭本體中時，墊圈形成相對于水龍頭本體空腔底部的密封固定。這種塞子也相對于一個內部構件形成密封固定，所述內部構件是控制水流量的裝置的一個零件，例如是硬材料制成的固定板，它與由裝卸件操縱的一個移動板配合工作。
上述密封傳統上是通過墊圈形成的，墊圈伸過塞子并壓緊在抵靠固定板的水龍頭本體空腔的底部(
圖1示意地表示一種公知的傳統布置方式)。這種布置的缺點在于，墊圈壓在水龍頭本體空腔底部和壓在固定板上的接觸壓力相同。這就是說，在許多情形中過大的安裝壓力必然要作用在固定板上，所述過大的壓力會阻礙水龍頭的操作。
這就是需要采用裝在塞子兩側的兩個分開的墊圈的原因。一個墊圈作用在水龍頭本體的底部，而另一個墊圈則作用在固定板上。這就可以將不同的壓力作用在兩個墊圈上(圖2示意地表示一種公知的傳統布置方式)。但顯而易見的是，裝在適當的塞子座中的類似墊圈可能會在高的壓力或壓力波動下變形或被擠出其座，例如當水龍頭工作時就會產生上述高的壓力或壓力波動。為了防止上述缺陷，墊圈使用了較硬的彈性材料，并且在墊圈上采用了較高的安裝壓力。上述兩種因素都會妨礙水龍頭的性能。接納墊圈的座可以采用特殊的結構，但是這樣做成本高，而且并不總是有效。
當借助現在常用的自動設備裝配水龍頭座時可以觀察到與上述墊圈有關的另一嚴重問題。墊圈的夾緊和插入其座中需要適當工位，并且由于墊圈的變形和其尺寸精度不佳，因而構成一項很難的操作。因此，墊圈往往安裝得不妥當。這導致設備停頓，需要手工操作以卸下有缺陷的水龍頭座。另外，用于塞子外部的墊圈必須在完成龍頭座之后手工插入，否則，它們在裝配操作中就會變得活絡。這些外部墊圈在運輸過程中也經常從完成的水龍頭座上分開。
本發明的一個目的是提供一種水龍頭座用的帶有固定墊圈的塞子，它除了可以在塞子兩側施加不同的裝配壓力外，還可保證即使在最大壓力或可預見到的壓力波動下，墊圈也不會變形或從其座中擠出，顯著地便利于用自動設備安裝水龍頭座。
按照本發明，墊圈在塞子兩側都以單件制成。墊圈的在塞子一側的部分和墊圈的在塞子另一側的部分，其表面的一部分相對于塞子的軸向抵靠塞子并通過至少一個連接部分相互連接，所述連接部分主要在軸向上延伸。墊圈是通過注射液態彈性材料，然后使其交聯而制成的。
由于上述特征，墊圈的(上、下)兩部分都能夠從其一部分表面抵靠的塞子接受必要的裝配壓力。因此可以保證在裝于塞子兩側的墊圈部分上可施加足夠的，可能不同的壓力。同時，墊圈可靠地錨固在水龍頭座的底部上，塞子兩側的墊圈的兩個部分可保證它們自身甚至在承受到可使其材料的斷裂強度內的高應力時也不會變形或從其座中擠出。
在許多情形中，墊圈可以用具有高屈服特性的彈性材料制成，這有利于水龍頭的性能。
通過注塑法制造這種墊圈可以得到需要的形狀，這在許多情形中用其它方法是不能實現的，而且會需要復雜的操作。過去用普通方式不能制造的帶有某些形狀的墊圈，或者本身過于復雜的墊圈，現在都可以制成了。具體來說，可以制成在各向延伸中不同的形狀，以及在塞子兩側顯著不同的形狀。也可以制成下述墊圈它們很耐久堅固，并不限于只是靜態地以工作中不可移動的零件操作，而且用工作中可移動的零件如止動器(stopper)也可適當地發揮作用。這樣就可以制造結構簡單、造價低廉的水龍頭座。
在塞子本身上制造墊圈，這就可以完全避免組裝墊圈所需要的任何操作，從而簡化了水龍頭座的安裝工作。具體來說，在自動裝配中可以減少工位的數目并且防止了設備停頓的最經常的原因。
附圖簡要說明如下圖1是現有技術的形狀的帶有墊圈的塞子的剖視圖；圖2是另一種現有技術形狀的帶有墊圈的塞子的剖視圖；圖3是裝在塞子上的本發明的墊圈的側剖視圖；圖4類似于圖3，表示本發明墊圈的第二實施例；圖5類似于圖3，表示本發明墊圈的第三實施例；圖6類似于圖3，表示本發明墊圈的第四實施例；圖7是沿圖6中VII-VII線的頂視平面圖；圖8類似于圖3，表示本發明墊圈的第五實施例；圖9是沿圖8中IX-IX線的頂視平面圖；圖10類似于圖3，表示本發明墊圈的第六實施例，該實施例是圖8和9所示第五實施例的變型；圖11是沿圖10中XI-XI線的頂視平面圖；圖12類似于圖3，表示本發明墊圈的第七實施例；圖13是沿圖12中XIII-XIII線的頂視平面圖；圖14類似于圖3，表示本發明墊圈的第八實施例；圖15是本發明墊圈第九實施例的側剖圖；圖16是一水龍頭座的側剖圖，帶有一個與本發明墊圈接觸的可移動平板；圖17類似于圖16，表示操縱手柄和可移動平板處于不同的位置；圖18類似于圖16，表示操縱手柄和可移動平板處于不同的位置；以及圖19是沿圖18中XIX-XIX線的視圖。
圖1和2表示帶有現有技術的墊圈的塞子。在這兩個和以下的附圖中，標號1代表含有水通道的水龍頭本體空腔的底部。水龍頭本體的其余部分因其與本發明無關而未畫出。在附圖中，標號2代表水龍頭座的底部，標號3代表硬材料制成的固定分配板，它在水龍頭座中構成流量控制裝置的一部分。在圖1至15中，水龍頭座的其它部分因其與本發明無關而未畫出。
如圖1所示，現有技術的墊圈4插過塞子2的開口以連接水龍頭空腔底部1和固定板3中的通道，在上述兩零件間形成密封。在這種情形中，在墊圈4和底部1之間和在墊圈4和固定板3之間不可能施加不同的裝配壓力，而這往往是需要的。
在圖2所示的現有技術的墊圈中，由于采用了分開的墊圈5和6，它們在塞子2和水龍頭空腔的底部1之間，以及在塞子2和固定板3之間形成密封，因而消除了上述缺陷。因此，在墊圈5和6上可以施加不同的安裝壓力。但是，墊圈5和6只是借助各自的安裝壓力保持在它們的座中，當存在高的工作壓力和壓力波動時，它們可能在塞子2和水龍頭本體空腔底部1之間，以及在塞子2和固定板3之間存在空間中變形，或者，它們可能通過上述空間從其座中擠出。為了防止這個問題，曾有人提出接納墊圈的座具有特殊的形狀。但是，這個措施并不可靠，并不總是可以解決問題。另外，由于需要將墊圈插入塞子的座中，因而在裝配水龍頭座時會發生嚴重問題。
圖3表示帶有按照本發明的墊圈的塞子的一個實施例。在該例中，在水龍頭座的塞子2的每個通道孔中裝有一個密封墊圈，其具有一個下面部分7和一個上面部分8。這兩個部分由一個軸向穿過塞子2的孔的部分9連接。下面部分7和上面部分8最好具有設置在塞子2的相應空腔中的凸起10和11。
每個墊圈的下面部分7和上面部分8，其表面的一個大的部分抵靠在水龍頭座的塞子2上。因此，這些部分在塞子2和水龍頭本體空腔之間為部分7并在塞子2和固定板3之間為部分8接受充分的壓力。這就是作用在墊圈的部分7和8上的安裝壓力可以不同的原因。因此，不管作用在墊圈上且向外作用在所述墊圈內部的壓力或壓力波動如何，墊圈的部分7及部分8都不會向外變形或從其座中擠出，這是由于借助部分9連接著部分8或7而可靠地保持在其座中的緣故。當凸起10和11插入塞子中相應的空腔中時，它們也有助于上述可靠的固定作用。當設有凸起10，11時，它們可以是連續的、它們可以是環形的，或者它們也可以分段設置。
如圖3所示，向塞子2很難施加具有上述形狀的分開的墊圈7-11，這種施加不能由自動設備完成。按照本發明的方法，將這種墊圈直接通過把液態彈性材料注射在適當的模內并使彈性材料交聯而模制在塞子2上，通過這種方式可以容易地工業化地生產這種墊圈。這種方法消除了墊圈的安裝操作。借助上述方法，即使墊圈形狀復雜也可以根據需要加以選擇。
圖4所示實施例非常類似于圖3所示實施例，不同之處只在于在下面部分7和上面部分8上存在插入塞子2相應的空腔中的周邊凸起12和13。這些凸起類似于(它們可以替代的)凸起10和11，有助于將墊圈錨固在塞子2上。這些凸起也可以是連續的、環形的或分段的。
在圖5所示的實施例中，圖4所示的周邊凸起12和13由部分14取代，所述部分14穿過塞子2的空腔，使墊圈的部分7和8相互連接。顯然，部分14不能連續地沿著墊圈的整個圓周延伸，而是必須以任意的數目和長度分段。在圖13的剖視圖中表示分段穿過塞子的部分的另一實施例。部分14也可以取代部分9，而不是除部分9以外另外設置。顯然這種實施例只能用本發明的注塑法實施。
在圖6和7所示的實施例中，墊圈仍具有下面部分7和上面部分8，其表面的一部分抵靠塞子2，并具有一個軸向延伸的連接部分9。但是，由于部分7和8的齒狀結構，它們也在周邊錨固于塞子2，如圖7所示，這些部分的周邊上的齒也可以底切的方式構成。或者，也可以提供一種無周邊齒的類似實施例。在該實施例中，一個剛性套筒15可插在墊圈的連接部分9內。
或者，圖6所示套筒15可以不是分開的、剛性的插入套筒，而是塞子2的一部分，在這種情形中，連接部分9不必是連續的，而是可以分段制成，伸過塞子2的相應孔中，如結合圖5的實施例所描述且如圖13所示的那樣。
圖8和9表示在注塑過程中可以制成多個前述實施例所述的那種墊圈(在本實施例中沒有任何周邊齒)，只有一個注射區域16，它與塞子2的全部或部分墊圈相連通。但是，當注塑技術允許時也可以具有幾個共用的注塑點。
上述構思可以進一步擴展，如圖10和11所示，與前述實施例中所述墊圈一起在塞子2上模制一個適于密封塞子2和水龍頭座的壁19之間開口的圓周墊圈19。為此目的，只要在墊圈7，8，9的注射空間和墊圈17的圓環形注射空間之間設置連通通道18即可。
在圖12和13所示的實施例中，下面部分7和上面部分8通過連接部分20相連，與前述連接部分不同，連接部分20不是連續的，而是分段構成的，并且與圖5所示周向連接部分14相似，穿過塞子2的相應通道開口。具有這種結構的墊圈也是只可以由本發明的注塑過程制成。
圖14表示圖12所示實施例的一個變型。在該例中，墊圈的上面部分8的形狀象一唇邊。由于這種形狀，它相對于固定板3的接觸壓力不只由安裝壓力而且也由水作用在唇邊28上的壓力決定，因而墊圈具有一種“液壓效果”。以這種方式，當水壓增加時接觸壓力增加，自動與其適應，因此，代表唇邊28的最小接觸壓力的安裝壓力可以設定在一個較小的值上。當然可以認為，適當時墊圈的下面部分7也可以按照與上面部分28的唇邊類似的形式制成。
圖15表示本發明的另一個實施例。某些普通的水龍頭座設有伸入在水龍頭本體空腔的底部上形成的座中的下部連接裝置，借助施加在連接裝置上且接受由水壓及彈簧的壓力決定的水推力的墊圈而形成密封固定。采用本發明可以在注塑塞子的墊圈時以單一操作制成所述連接裝置及其墊圈。在圖15的實施例中，塞子的每個墊圈基本上為圖5所示那樣，但是其下面部分7周向延伸形成一套筒27并且抵靠墊圈的下面部分7。該實施例說明本發明可以有利地用來便利某些特殊的水龍頭座的生產并降低其成本。
應該注意的是，與圖15類似但是倒置的一個實施例可以生產從水龍頭座的墊圈2向上延伸且適于接合在固定板3的相應空腔中的連接裝置。
上面已經提到，水龍頭座的塞子的墊圈的特別的耐久牢固性使其不僅能夠以靜態方式工作，即，在不可移動工作零件間形成密封，而且也能夠以動態方式工作，即，形成塞子相對于一個在工作中可移動的零件如止動器的密封。水龍頭座塞子的墊圈的形狀穩定性使其可以在各方向上具有不同的長度，換言之，使其可以具有不同于圓形的長形，也可以具有在水龍頭座塞子兩側十分不同的形狀。本發明的這些特征可參閱圖16至19。
在上述附圖中所示的混合龍頭的座，特別如圖16至18的垂向剖面圖所示，包括一個帶有周壁31的殼體30，嵌有墊圈29的塞子32連接于周壁31上。在殼30的上部可旋轉地裝有一個支承環33，一根連接于滑座35的桿34在支承環33上擺動。該滑座具有一個可由例如不可氧化的鋼制成的止動器36。止動器36具有在滑座35的內部空間中相互連通的通道開口。止動器36用于直接與塞子32上形成的墊圈配合工作。
如圖19所示，出口的墊圈的上面部分8(以及相應的下面部分7)可以是圓形的，而入口的墊圈的上面部分38具有例如“香蕉”形或類似形狀，這可以比圓形入口實現更為精確得多的流量控制。以傳統普通方式制成的這種形狀的墊圈當從堵塞位置(圖16)通過中間位置(圖18)移至完全供給位置(圖17)時容易被止動器36弄壞。然而本發明的墊圈的塞子的有效錨固能夠使具有這種形狀的墊圈與活動的止動器接觸地正常工作而不致錯位或變形。
另外，由于入口的墊圈的下面部分37不必具有不同于圓形的形狀，因而它們可以呈圓形并且可以通過連接壁39連接于香蕉形的上面部分38。塞子2的所有墊圈和墊圈部分7，8，37，38，39和29或者它們中的一部分可以象上面對照圖8至11所述的那樣由一個單一的注射點16(或由幾個共用的注射點)并通過通道18一起制成。最后，可將加固套筒15裝入墊圈7-9和37-39中。
如圖16至19所示那種水龍頭座可以提供基本相當于采用一對硬材料板，一個固定板和一個活動板的類似水龍頭座的性能，并且造價較低，體積較小。
按照上述技術內容可以設想出本發明的其它變型。因而對本發明的具體實施例顯然可以修改變化而并不超出本發明的范圍。
權利要求
1．用于水龍頭座的帶有密封墊圈的塞子，它包括在塞子兩側為單件的密封墊圈，其中，在塞子一側的墊圈部分和在塞子另一側的墊圈部分具有其表面的至少一部分與塞子接觸，并且由至少一個連接部分相互連接。
2．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于在墊圈兩側的兩部分之間延伸的所述連接部分沿著所述部分的內周與其連接。
3．根據權利要求2所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于所述連接部分是連續的。
4．根據權利要求2所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于所述連接部分是分段構成的。
5．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于所述連接部分在不同于在塞子兩側上的墊圈部分的內周的區域中與其相連，并且分段地穿過塞子上的開口。
6．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于所述在塞子兩側上的墊圈部分中的至少一個具有適于插入塞子相應開口中的凸起。
7．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于所述在塞子兩側上的墊圈部分中的至少一個具有周邊齒。
8．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于塞子的各墊圈具有使其可從一個或幾個共用的注射點一起注塑的連接部分。
9．根據權利要求8所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于包括一個周邊環形墊圈，它具有至少一個連接于塞子的至少另一墊圈的連接部分以便可從一個或幾個共用注射點一起注塑。
10．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于在塞子至少一側的至少一個墊圈部分具有唇邊形狀。
11．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于在塞子的面對水龍頭本體空腔的底部的即一側上的墊圈部分形成帶有固定凸起的突出連接裝置，所述凸起適于水龍頭本體空腔底部的相應座中。
12．根據權利要求11所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于所述突出連接裝置布置得接納一個彈簧。
13．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于在塞子的面對水龍頭座內部的那一側上的墊圈部分構成一個帶有固定凸起的突出連接裝置，所述凸起適于插入作為流量控制裝置一部分的一構件的相應座中。
14．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于在塞子至少一側上的所述墊圈部分基本呈圓形。
15．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于在塞子至少一側上的所述墊圈部分具有與在塞子另一側上的相應墊圈部分形狀顯著不同的形狀，所述墊圈部分借助在非軸向延伸的連接部分而相互連接。
16．根據權利要求1所述的帶有墊圈的塞子，其特征在于所述至少在塞子一側的墊圈部分具有與在塞子另一側的相應的墊圈部分的形狀顯著不同的形狀，所述墊圈部分通過在非軸向延伸的連接部分相互連接。
全文摘要
用于水龍頭座的帶有固定墊圈(7,8,37,38)的塞子(32),在塞子(32)兩側上,墊圈(7,8,37,38)制成單件。在塞子一側的墊圈部分(7,37)和在塞子另一側的墊圈部分(8,38),其表面的一部分相對于塞子(32)的軸向接觸并抵靠在塞子(32)上,并且借助至少一個連接部分(9)相互連接,該連接部分基本在軸向上以周向連續或分段穿過塞子(32)的相應開口。墊圈(7,8,37,38)通過在塞子上注塑液態彈性材料并使其交聯成形。
文檔編號F16K11/06GK1205066SQ97191353
公開日1999年1月13日 申請日期1997年9月24日 優先權日1996年10月1日
發明者弗萊切斯卡·克納菩 申請人:印地安納馬斯科公司