機械定時閥的制作方法

專利名稱：機械定時閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種主要用于啟閉家用燃氣灶具的全機械式、能夠定時自動切斷介質的機械定時閥，屬于機械式啟閉閥技術領域。
目前，家庭中普遍使用的燃氣灶具的閥門，其開啟(通)和關閉(斷)都是人工操縱的。在正常的情況下，若是忘了及時關斷閥門，會浪費能源，燒焦食物，甚至損壞炊具。在煤氣泄漏的情況下，若是忘了及時關斷閥門，則往往會釀成慘禍。
本發明的目的是提供一種全機械式的、人工打開、而在定時結束的時候，能夠自動切斷介質的機械定時閥。
本發明是這樣實現的包括有閥體、閥芯和手柄，其特征在于有一個與上述閥芯的推桿相連的扣鎖機構，和一個機械定時器。
上述機械定時器與扣鎖機構的脫扣器在結構上是相連的。
上述機械定時器是鐘表式的，也可以是以時間為函數的其他機電類元件或器具。
上述閥芯可以是直線式往復動作的外部壓力控制閥(以下簡稱壓控閥)，也可以用球閥替代之。
上述扣鎖機構的工作原理與電力自動開關中的扣鎖機構的工作原理相同，而其構造與電力自動開關中的扣鎖機構相同或相似。
本發明機械定時閥的特點是由一個“外部壓力控制閥”(以下簡稱“壓控閥”)或球閥來控制介質的通斷。其設有一個扣鎖機構，該扣鎖機構由若干個連桿、推桿、撥片、彈簧、鎖鉤、板塊和銷、軸組成。當人工將扣鎖機構的手柄扳到“通”的位置時，扣鎖機構通過其機械構件的一系列運動，使閥芯動作而開啟閥門，接通介質并保持住該“鎖扣”狀態。本發明還設有一個與扣鎖機構的脫扣器在結構上相連的機械式定時器，在扳動扣鎖機構的手柄前應先設好定時，以保證進行下一步操作時，即扳動手柄接通介質的時候，能夠“鎖扣”。一旦定時結束，其推片動作，使扣鎖機構“脫扣”，不再鎖扣。扣鎖機構因此在彈簧的作用下回到原位，其手柄也隨之復位。此時連接閥芯的推桿因失去推力也自行復位，使閥芯復原、關斷閥門而切斷介質，從而實現了全機械式的、人工打開、在定時結束的時候自動關閉閥門、切斷介質，達到了本發明的目的。在定時結束前，用戶也可用人工方式使扣鎖機構復位，提前切斷介質。該定時器還可以在脫扣器的適當地方裝設一付電器接點，以便在定時結束的時候，能夠通過電子線路發出聲光告示信號；該電子接點屬于可選項。
本發明機械定時閥具有下述優點(一)可節約能源，防止燒焦食物，保護炊具。
(二)由于閥門開啟時間的長短，是事先設定好的，即使泄漏也不會無限制地泄漏下去，危害程度大大減輕。
(三)由于本發明，所使用的定時器的最大定時值，在設計的時候，不會定得太長，只有30分鐘左右。如果需要長時間用氣，用戶必須不斷重新設置定時，迫使用戶要經常檢查灶具、氣源的狀況，發現意外及時處置。
(四)因為可以自動切斷供氣，用戶在做飯時可以離開灶具，甚至出門。
(五)本發明的主體部分完全采用機械部件組成，沒有電子線路，因而極大地提高了工作的可靠性。由于電子線路存在著電源(停電、觸電)、裝配工藝、環境的溫度與濕度、振動、幅射、元器件的質量及老化、接插件的松動和銹蝕、導線的軋碰以及設備的安裝、使用和維護的技木水平…等多方面的問題，不確定的因素大多，而且往往肉眼難以察覺，因此在“人命關天”的重要部位，人們首選的常常是直觀、工作可靠的機械部件，而舍棄電子線路。
(六)本發明如果和現有的各種煤氣告警器取長補短，配合使用，可以取得更好的效果。
目前各種燃氣報警器存在以下不足①多為“開環系統”，只管告警而不切斷氣源。②沒有定時自動關閥功能，對燒焦食物等情況無能為力。③檢測煤氣濃度的傳感器，目前尚無國家標準，長年使用日久老化，各項參數難以保證。除非定期自檢(放點煤氣出來試試)，否則到了“用兵一時”的關鍵時刻，不一定管用。④大多采用電子線路，其弊端參見上述第(五)項。上述這些燃氣報警器缺陷恰是本發明的特色所在。
(七)本發明都是機械部件，不依賴電，不會發生“沒有電的地方裝不上”、“停電的時候用不了”的窘況。
總之，本發明是一種工作可靠、使用方便、日常生活中迫切需要、頗有推廣應用前景的機械定時閥。
以下結合附圖和實施例對本發明進一步說明

圖1是本發明的第一個實施例中，扣鎖機構處于“鎖扣”狀態、壓控閥接通介質時，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖2是本發明的第一個實施例中，扣鎖機構“脫扣”、壓控閥復位、切斷介質、撥片運動時，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖3是本發明的第一個實施例中，扣鎖機構“脫扣”、各部件全部復位后，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖4是本發明的第二個實施例中，扣鎖機構處于“鎖扣”狀態、壓控閥接通介質時，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖5是本發明的第二個實施例中，扣鎖機構“脫扣”、壓控閥復位、切斷介質時，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖6是本發明的第二個實施例中，扣鎖機構“脫扣”以后、為準備下次使用而進行“重鎖”時，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖7是本發明的第三個實施例中，扣鎖機構處于“鎖扣”狀態、壓控閥接通介質時，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖8是本發明的第三個實施例中，扣鎖機構“脫扣”、壓控閥復位、切斷介質、撥片運動時，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
圖9是本發明的第三個實施例中，扣鎖機構“脫扣”、各部件全部復位后，扣鎖機構及其相關各部件狀態位置圖。
參見圖1-圖3所示的本發明的第一實施例，圖中凡畫實心黑點者，都是固定的軸或點。圖中1是壓控閥，其右部是與閥芯相連的推桿，內有壓簧，無外部推力時閥芯在原位，切斷介質。2是固定的止位釘。3是以固定軸14為轉軸、“口字形、缺左邊一豎”形狀的撥片。4、5是撥片，無固定轉軸，其兩端分別設有銷釘與鄰片相連。6是以固定軸19為轉軸的“V”形撥片，其右臂為扣鎖機構的操作手柄。7是拉簧。8是扣軸，位于撥片13的一端，能沿圖中弧線上下運動。它的位置決定“脫扣”或“鎖扣”。9是鎖鉤，以固定軸12為轉軸，當定時器10不在原位，即離開“0”位時，鎖鉤9鉤住扣軸8—即為“鎖扣”。當定時結束(定時器回到原位“0”)，定時器10的推片上推，使其上的鎖鉤9松開扣軸8-即為“脫扣”。10是機械式定時器，其上部是推片，處于原位“0”時，推片上推。離開原位時，推片下縮。11是拉簧。12是固定軸。13是撥片。扣軸8、鎖鉤9、拉簧11、固定軸12、撥片13、銷軸17構成了“脫扣器”。14是固定軸。15是壓簧。16、17、18都是銷軸，無固定位置。19是固定軸。20是固定的止位釘。21是電接點。
參見圖1，人工操作將手柄扳到“通”的位置時，此時，“V”形撥片6的右臂—手柄，以固定軸19為轉軸，克服拉簧7的拉力，反時針方向運動，直到被止位釘20所擋。這時撥片4、5向左移動，帶動撥片3，撥片3以固定軸14為轉軸，反時針方向轉動，克服彈簧15和壓控閥1的彈力，推動與閥芯相連的壓控閥1的推桿，使閥芯動作打開閥門而接通介質。此時，圖中銷軸16、17、18三點不在一條直線上，呈倒“V”字形。其尖端，銷軸17朝上。在壓簧15和壓控閥1的彈力作用下，撥片4、5本應繼續傾斜、向上拱起。但由于撥片13的扣軸8在拉簧11的作用下被鎖鉤9鉤住，撥片13拽住撥片4、5，使撥片4、5無法上拱，銷釘17不能上移。由于其“V”形夾角近似180度，由銷軸17指向扣軸8的矢量方向的分力很小，鎖鉤9不需多大的力，便可鉤住扣軸8。這樣，定時器10只要有很小的推力就能讓扣鎖機構脫扣。銷釘17、18和軸19也不在一條直線上，呈正“V”字形，尖端18朝下。撥片3、4、5傳遞過來的、壓簧15和壓控閥1的壓力(彈力)本應將銷釘18繼續往下推，但由于撥片6被止位釘20所擋，撥片18也不能繼續往下。因此銷軸17、18的兩個拐點保持穩定狀態。但是銷軸17、18任何一點的位置發生變化，都能破壞穩定。例如(1)扣軸8不再被鉤住，銷軸17上移，即定時時間到，自動脫扣；或者(2)用戶將手柄6往下扳，銷軸18上移，即定時未到，由人工切斷。以上兩種情況都能使閥芯和扣鎖機構復位、手柄掉下。
參見圖2，當定時結束的時候，定時器10的推片向上推動脫扣器的鎖鉤9，鎖鉤9以軸12為轉軸，克服拉簧11的拉力，反時針方向運動。在推動一側電接點21的同時，鎖鉤9的小鉤放開扣軸8形成“脫扣”。在壓簧15和壓控閥1的彈力作用下，撥片3具有順時針方向運動的傾向。但在鎖扣狀態時，由于鎖鉤9鉤住扣軸8，撥片13往下拽住撥片4、5，而頂住撥片3，使撥片3無法動彈(即鎖扣)。現在，由于“脫扣”，鎖鉤9釋放了扣軸8，撥片3可以順時針方向轉動，直到被止位釘2所擋。同時，撥片4、5上拱、銷軸17上移，使撥片4、5收攏，拉動撥片13和扣軸8沿圖中弧線上移。這時，壓控閥推桿不再受到推壓，閥芯彈回原位、切斷介質。“V”形撥片6也在彈簧7的拉力下復位。最后，扣鎖機構的各構件回到常態的閑置位置，如圖3所示。
在本實施例中，“定時—脫扣”機構的關鍵構造是這樣的讓定時器控制住脫扣器的相關的銷軸17。按照圖1-圖3，銷軸17是由撥片13“拉”住的，此時定時器是裝在扣鎖機構的下方。若改“拉”為“頂”或“推”，則定時器可以裝在扣鎖機構的上方。按照圖1-圖3，鎖鉤9的水平方向的臂，若是按三維坐標系，向Z軸方向兩端延伸，此時定時器可以裝在扣鎖機構的左右兩側，(設手柄操作面為“前”，下同)。按照圖1-圖3，鎖鉤9的兩臂的夾角近似鐘表指針的三點零五分。若是改為九點零五分，此時定時器可以裝在扣鎖機構的后面。若是借助“拉線—滑輪”，類似自行車的軟閘，則定時器可以裝在任何需要的地方。形狀雖有不同，“構造”都是一樣讓定時器控制住脫扣器的相關的銷軸17。
參見圖4-圖6所示的本發明的第二實施例，圖中畫十字線者，點A、B、C、D、E均為固定支點或軸。軸F固定在板塊30上，該板塊30以其上的軸A為轉軸能左右適當轉動。板塊30的下部設有供軸J滾動的滑槽。“T”形撥片29是一個整體，其三個端頭分別為B、G、H。其中G兼作手柄。扳動手柄G時，此撥片29將以軸B為轉軸，在一定角度內自由轉動。連桿22兩端的F、J是鉸接轉軸。其中F固定在板塊30上，J為銷釘，無固定位置。在GJ之間有一拉簧24。連桿23的兩端為銷釘J、K，兩端都不固定。連桿28(CK)則以軸C為轉軸，可上下轉動。當K端下壓時，推動壓控閥L。以D為轉軸的“L”形鎖鉤25在彈簧26的作用下，通過銷釘(圖中黑點)的傳遞，具有順時針方向轉動的本能。以軸E為轉軸的撥片27，具有反時針方向轉動的彈力。鎖鉤25、彈簧26、撥片27、板塊30和D、E構成了“脫扣器”。P為定時器推片的作用方向。定時終了時，P向左推。
在圖4中，板塊30右端被L形鎖鉤25左上端凸出部分擋住。而鎖鉤25又被撥片27頂著，因此板塊30被“鎖扣”而無法動彈。當人工將手柄G端向左扳到“通”的位置時，撥片29(BGH)就被扳到最左邊。由于拉簧24的強大拉力，板塊30下側滑槽里的J軸被拉到滑槽的最左端。連桿28因受到另外兩個連桿22(FJ)和23(JK)的推壓，就以軸C為轉軸反時針方向轉動，K端向下推壓壓控閥的閥芯推桿L，使壓控閥接通介質，形成“鎖扣”。
圖5所示是第二實施例中在定時終了、鎖鉤“脫扣”而切斷介質時的構件示意圖。定時器推片P向左推，克服撥片27本身的彈力，使脫扣器的撥片27以軸E為轉軸，順時針方向轉動。撥片27原來頂住L形鎖鉤25的，現在釋放。在拉簧24強大收縮力的作用下，板塊30掙脫鎖鉤25的束縛(因為現在鎖鉤25可以后退)，以軸A為轉軸，反時針方向轉動，形成“脫扣”。拉簧24提拉連桿23(JK)，使連桿28以軸C為轉軸，轉動一個角度。連桿28的一端K抬起，壓控閥失去壓力而自行關閉、切斷介質。
圖6是再次接通介質之前“重鎖”的情形。此時定時器需要先設好定時、使其離開原位“0”，不再推動撥片27。由于T形撥片29(HGB)是一體的，當人工將撥片29的G端扳到最右邊時，另一端H也隨之跟著向右移動。該H端的軸向(即垂直于紙面的方向)安設的凸塊就推動板塊30，使板塊30以軸A為轉軸向右轉動。板塊30的右下角壓向彈簧26伸出來的鋼絲，該鋼絲再通過L形鎖鉤25上的銷釘(圖中下面一個黑點)，使鎖鉤25以軸D為轉軸反時針方向轉動。其左上部凸出部份鉤住板塊30的右上角。與此同時，由于鎖鉤25的上部左移，讓出空擋，撥片27在自身彈力作用下，反時針方向運動，直到其左端頂住鎖鉤25為止。鎖鉤25無法活動，始終鉤住板塊30的右上角。由于T形撥片29的G端被扳向右，受拉簧24的拉力，軸J被拉向滑槽的最右端，連桿22、23“收攏”，不推壓連桿28，所以此時閥芯并不動作。只等待手柄G再向左扳，…接通介質，參見圖4說明。
在本實施例中，“定時-脫扣”機構的關鍵構造是這樣的讓定時器控制住脫扣器的板塊30。若將板塊30的右上角和右下角裝在板塊的左邊。鎖鉤25、彈簧26、撥片27、D、E也相應移動，則定時器可由原來的裝在手柄下方，而改為上方(設手柄操作面為“前”)。事實上，板塊30的右邊上下兩角，可以裝在以A為圓心的任意方向的半徑上，其相關各件作相應移動，則定時器的位置可以有多種選擇。當然也可以參照實施例1相關部分的描述，讓定時器裝在左右兩側或其他地方。其位置、形狀雖有不同，但“構造”都是一樣的讓定時器控制住脫扣器的板塊30。
參見圖7-圖9所示的本發明的第三實施例，圖中R、W、U、O畫十字線者均為固定支點或軸。其中O點為三個零件的重合點。參看圖8可看清它們的關系。圖8中，37是一個直線形狀的連桿，其上的O′、X、Y是該連桿上的三個不同位置的點，撥片31(XOT)上的O是固定軸。連桿37和撥片31在X點相鉸接。32是“J”形撥片VUO″，U是轉軸。O″端有不等邊的“V”形缺口，缺口的頂端是O″。在圖7和圖9中O′、O″與O點相重合(但不相連)，圖中只標“O”字。手柄構件IRS是一整體，具有繞轉軸R反時針方向轉動的彈力。其中IR是手柄，RS是轉臂。連桿33(ST)的兩端不固定。鎖鉤34以右端W為轉軸，具有順時針方向轉動的彈力。連桿32、鎖鉤34和銷軸W構成了“脫扣器”。P是定時器推片的作用方向。定時器走完定時，回到原位“0”時，推力上縮，定時器不在原位時(即設好定時，定時器在走著的時候)則推力P向下作用，擋住鎖鉤34。35是止位釘。36是拉簧。L是對壓控閥作用的方向。
再參見圖7定時器設好時間以后推片下壓，其推力P壓向鎖鉤34。“J”形撥片32被鎖扣，O″、O重合。當人工將手柄IR向左扳動，指向“通”的位置時，轉臂RS撐開，經連桿33使撥桿3 1反時針方向繞軸O旋轉。連桿37(YXO′)的O′端落在J形撥片32(VUO″)的缺口頂端(點O″)，并被限定。O′、O″重合于固定支點O。此時連桿37(YXO′)與撥片31(TOX)有兩個重合點(O與X)，其中X點為固定鉸連。因此，連桿37成為撥片(TOX)的OX臂上的延長線，連桿37與撥片31(TOX)一同旋轉。連桿37的另一端Y向下推動壓控閥，使閥門打開。由于連桿37的—端Y向下，拉簧36被拉長，彈力增加，欲將撥片31(TOX)繞O軸順時針拉回，即X向右、T向下。但因ST、SR為定長，R點為固定軸，故S不能右移(否則兩圓弧不能相交)。S也不能左移，因為若要左移，必須先克服拉簧36的拉力，把T往上提一下，這也是不可能的。此外，雖然IRS手柄構件具有反時針方向的轉力，但不是太強。而拉簧36已被拉長，本來就很強勁的拉力，拉長后彈力大增，而且OY方向的力矩較長，使得T點向下的推力遠大于IRS反轉的彈力。所以撥桿31(TOX)及手柄構件IRS都處于穩定狀態。連桿37的一端Y持續壓住壓控閥L，保持介質的通路。扣鎖機構處于“鎖扣”狀態。
參見圖8定時結束的時候，推片P上縮，讓出空間。鎖鉤34由于自身彈力而順時針方向旋轉。“J”形撥片32(VUO″)不再被鎖。原來連桿37與撥片31有兩個點重合(X和O)，現在只剩下X一個點，因為“J”形撥片32現已松動，O點不可靠。在拉簧36的拉力下，連桿37的一端Y被拉向Z。Y端上移，壓控閥不再受壓而自行關閉。此時，以X為支點。連桿37支點的另一端O′掙脫O″的束縛，O′順時針方向貼著“V”形缺口的短邊，把缺口O″“刮”向左邊。撥片32(VUO″)連帶也被撥著繞軸U反時針方向旋轉，形成“脫扣”。圖8清楚地展示了這種情況，但這僅是瞬間。接下來的是拉簧36因為拉距已經縮短，彈力減弱。又由于經過小的力臂之比XO∶OT，(原來是YO∶OT)，最后反映到T點向下的壓力大大減小，不敵IRS自身的彈力，手柄構件IRS復位。該手柄構件IRS復位以后，受拉簧36拉力，連桿37的O′向O點靠攏，連帶將O″缺口長邊向右撥，使“J”形撥片32復位。受拉簧36拉力，撥片31的X點也被拉著繞O軸順時針方向轉動，撥片31也復位。最后一切回復到如圖9所示，等待下次使用，重復圖7所述。
在本實施例中，“定時—脫扣”的關鍵構造是這樣的讓定時器控制住脫扣器的撥片32。設手柄操作面為“前”，按照圖7-圖9，定時器是裝在扣鎖機構的后面。現在撥片32兩臂夾角近似鐘表指針的九點五十五，若是改為九點一刻，鎖鉤34和W也作相應移動，定時器就可以裝在扣鎖機構的下方，若是改為九點半，定時器就可以裝在扣鎖機構的前面；若是改為九點四十五，定時器就可以裝在扣鎖機構的上方。當然也可以參照實施例1相關部分的描述，讓定時器裝在左右兩側或其他地方。形狀雖有不同，“構造”都是一樣讓定時器控制住脫扣器的撥片32。
通過適當調整撥片和連桿的長度、改變支點的位置，可以使圖1中的撥片3或圖4中的連桿28(CK)轉動的角度達到90度。此時可使用市售通用的球閥，將它的把手和撥片3或連桿28(CK)重合，球閥把手的轉軸和固定軸14(或連桿28的點C)重合。這樣圖1和圖4中的壓控閥L可以換為球閥。
對于第三實施例，只要再增加如圖4中的連桿JK和連桿CK，也可以使用球閥。其中將固定軸C與球閥的轉軸重合。連桿一端的K與把手的施力點重合。第三個實施例圖7中的連桿37的一端Y與連桿JK的一端J相連即可。
本發明中的定時器可以是全機械鐘表式的，也可以是以時間為函數的其他機電元件或器具。關鍵是它必須有一個、在定時結束的時候，能伸(實施例1、2)或能縮(實施例3)的推片。
本發明已經利用市售的一些部件，試制了若干臺樣機，其中壓控閥型號是上海申花JSRD8-C，定時器型號是杭州西湖定時器廠產品DFJ60；經安裝在燃氣灶具試用，效果都很好，實現了本發明的目的。
權利要求
1.一種機械定時閥，包括有閥體、閥芯和手柄，其特征在于有一個與上述閥芯的推桿相連的扣鎖機構，和一個機械定時器。
2.如權利要求1所述的機械定時閥，其特征在于上述機械定時器與扣鎖機構的脫扣器在結構上是相連的。
3.如權利要求1所述的機械定時閥，其特征在于上述機械定時器是鐘表式的。
4.如權利要求1所述的機械定時閥，其特征在于上述機械定時器也可以是以時間為函數的其他機電類元件或器具。
5.如權利要求1所述的機械定時閥，其特征在于上述閥芯是直線式往復動作的外部壓力控制閥。
6.如權利要求1所述的機械定時閥，其特征在于上述閥芯也可以用球閥替代之。
7.如權利要求1所述的機械定時閥，其特征在于上述扣鎖機構的工作原理與電力自動開關中的扣鎖機構的工作原理相同，而其構造與電力自動開關中的扣鎖機構相同或相似。
全文摘要
一種機械定時閥,包括有:閥體、閥芯和手柄,其特征在于;有一個與上述閥芯相連的扣鎖機構,還有一個與扣鎖機構的脫扣器相連的定時器;其中扣鎖機構可參照電力自動開關中扣鎖機構的結構制成。其為全機械式的、人工打開、而在定時結束的時候,能夠自動切斷介質的定時閥。若用于控制家用燃氣灶具,可以有效地保護炊具和防止煤氣中毒。部件結構穩定、工作可靠,適于推廣應用。
文檔編號F16K31/48GK1251416SQ99125110
公開日2000年4月26日 申請日期1999年11月24日 優先權日1999年11月24日
發明者李悌冠 申請人:李悌冠