专利名称：垫圈组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种垫圈组件，特别涉及一种用于，但不专用于，家用水龙头的垫圈组件。
背景技术：
美国和亚洲使用的典型水龙头由通过螺纹连接水龙头体的水龙头头部和水龙头体组成，水龙头体包括水道，水道具有进液口、出液口和其间的垫圈座。轴杆通过螺纹保持在头部内，使得轴杆通过沿相反方向的旋转而在水龙头体内沿轴向上下移动。垫圈组件通常包括弹性材料构成的圆片，通过螺钉使垫圈组件紧固到轴杆的端部。因此，垫圈组件与轴杆一起旋转。设置垫圈座作为固定的单独机加工式插入件，带有延伸穿过水龙头体内部的腹板。插入件通常为圆柱形，上端具有径向延伸法兰，用于将插入件支承在水龙头体内。在法兰的径向内部是向上延伸的塞子。塞子具有平滑弯曲上表面，当关闭水龙头时，垫圈组件推靠该弯曲上表面。
这种水龙头的基本问题在于，由于垫圈组件随轴杆旋转，其遭受过度磨损。因此，当关闭水龙头时旋转扭矩通过弹性圆片几乎全部传递到插入件上。越是用力旋转轴杆，则施加在垫圈组件和圆片上的压力和摩擦力越大。如果垫圈组件经受致毁性失效，例如由轴杆撕掉，则水龙头泄漏的流速可能较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种垫圈组件。
根据本发明，提供一种用于水龙头的垫圈组件，至少包括弹性密封件，具有圆柱形壁和第一壁，圆柱形壁有相对的第一轴向端和第二轴向端，第一壁由所述第一轴向端沿径向向内延伸，其中所述第一壁和所述圆柱形壁形成一个空腔，在用所述水龙头操作所述垫圈组件时，液体能由所述第二轴向端流入所述空腔；以及外壳，具有底部和裙部，裙部由所述底部沿轴向延伸，形成安置所述弹性密封件的座，所述裙部沿轴向延伸越过所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并终止于一环面，所述环面的内径尺寸设置成，当所述弹性密封件安置在所述座内时，所述环面的内径端点与所述第二轴向端的外径端点相同。
最好所述座的内表面形状与所述弹性密封件的外表面形状一致，使所述圆柱形壁的外圆周面邻接所述座的内表面。
最好所述弹性密封件设有唇缘，唇缘由所述第二轴向端向着供液体流入所述空腔的孔沿径向向内延伸，所述唇缘与所述圆柱形壁和所述第一壁一起在所述密封件中形成凹槽，以适应所述圆柱形壁的轴向压缩以及迫使所述唇缘向外变形的液压。
最好所述底部和所述第一壁各自设有轴向孔，紧固件能够穿过所述孔，以便将所述垫圈组件固定于所述水龙头的轴杆上。
最好所述底部的内部设有轴向凸出脊部，凸出脊部围绕贯穿该凸出脊部形成的孔，所述第一壁具有覆盖所述脊部的减薄部。
根据本发明，还提供一种水龙头，至少包括垫圈组件，它包括弹性密封件和外壳；其中所述弹性密封件包括圆柱形壁和第一壁，圆柱形壁有相对的第一轴向端和第二轴向端，第一壁由所述第一轴向端沿径向向内延伸，并且第一壁和所述圆柱形壁构成空腔，在用所述水龙头操作所述垫圈组件时，液体能由所述第二轴向端流入所述空腔；所述外壳包括底部和裙部，所述裙部由所述底部沿轴向延伸，以形成安置所述弹性密封件的第一座，所述裙部沿轴向延伸越过所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并终止于一环面，所述环面的内径尺寸设置成，当所述弹性密封件安置在所述第一座内时，所述环面的内径端点与所述第二轴向端的外径端点相同；轴杆，所述垫圈组件连接所述轴杆；以及插入件，形成所述垫圈组件的第二座，所述插入件设有环形法兰和由所述法兰沿轴向延伸的塞子，所述塞子的外经小于所述环面的内径，其中当通过所述轴杆使所述垫圈组件沿直线移向所述插入件而到达这一位置，该位置时所述塞子邻接所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并且所述裙部的所述环面邻接所述法兰，这时所述水龙头处于完全关闭位置。
根据本发明，还提供一种用于水龙头的垫圈组件，至少包括弹性密封件，具有圆柱形壁和第一壁，圆柱形壁有相对的第一轴向端和第二轴向端，第一壁由所述第一轴向端沿径向向内延伸，其中第一壁和所述圆柱形壁构成空腔，在用所述水龙头操作所述垫圈组件时，液体能由所述第二轴向端流入所述空腔；以及外壳，具有底部和裙部，所述裙部由所述底部沿轴向延伸，以形成安置所述弹性密封件的座，所述裙部沿轴向延伸越过所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并终止于一环面，所述环面的内径尺寸与所述第二轴向端的外径尺寸基本相同，使得当所述弹性密封件安置在所述座内时，所述第二轴向端的外圆周面保持邻接所述环面。
下面参照附图描述本发明的举例实施例，附图中图1是带有现有技术垫圈的水龙头轴杆的示意图；图2是本发明第一实施例与水龙头插入件最初接触时的截面图；图3是垫圈组件完全密封接触插入件时的截面图；图4是垫圈组件中使用的密封件的立体图。
具体实施例方式
如图1所示，水龙头(未示)的杆10包括外杆体12和轴向延伸轴杆14。外杆体12的下端16设有旋入水龙头体(未示)内的外螺纹。轴杆14最靠近下端16的第一端18设有大直径头部20。轴杆14上相对的第二端22设有多个沿圆周隔开的纵向延伸肋24。通过螺钉28使圆片式垫圈26连接到头部20上。柄(未示)连接第二端22的肋24，以便于沿顺时针或反时针方向手动旋转轴杆14，从而打开和关闭水龙头。
图2表示本发明垫圈组件30和典型的水龙头插入件32的实施例。插入件32的形状呈短圆柱形管34，管34的外圆周靠近上端处设有沿径向向外延伸的法兰36。具有平滑弯曲或弧形上表面40的塞子38由法兰36沿轴向向上延伸。法兰36和塞子38之间的管34外圆周上形成肩部42。
为了关闭采用图1所示的现有技术垫圈26的水龙头，沿顺时针方向旋转轴杆14，以将垫圈26按压在塞子38的上表面40上。当垫圈26的表面和上表面40之间完全接触时，形成密封而防止水流过插入件32的中心通道，因此将水龙头关闭。如果继续沿顺时针方向旋转轴杆14，则垫圈26更用力推靠塞子38而进一步压缩塞子38和头部20之间的垫圈26，特别是垫圈26的环面。假定垫圈26不破裂或失效，则限制水龙头关闭力的因素是垫圈26的可压缩性。即，当旋转轴杆14的人不能进一步压缩垫圈26时，则轴杆14为关闭水龙头而进行的顺时针旋转即停止。当然这会根据每个人体力不同而不同。
根据本发明实施例的垫圈组件30包括弹性密封件44和安置弹性密封件44的刚性外壳46。弹性密封件44具有圆柱形壁48和第一壁50，圆柱形壁48有第一轴向端49和相对的第二轴向端51，第一壁50由第一轴向端49沿径向向内延伸，与圆柱形壁48一起形成使液体由第二轴向端51流入的空腔52。外壳46具有底部54和由底部沿轴向延伸的裙部56以形成一个座。外壳46的内部形状(即座的形状)适应弹性密封件44的外部形状。裙部56沿轴向延伸越过圆柱形壁48的第二轴向端51，终止于环面53，环面53的内径与弹性密封件44第二轴向端51的外径有共同的径向端点。如图3所示，当迫使或推动垫圈组件30最大程度靠在插入件32上时，裙部56邻接法兰36并坐靠肩部42，对应水龙头的完全断开或关闭状态。
弹性密封件44包括唇缘或隔膜58，其横穿第二轴向端51向着液体流入空腔52的孔60沿径向向内延伸。唇缘或隔膜58与第一壁50和圆柱形壁48一起起作用而在密封件44内侧上形成圆周凹槽62。凹槽62具有两种作用。第一，其提供了能够施加液压而使弹性密封件44的唇缘(隔膜)58和邻接部由空腔52向外变形的区域。以此方式，在通过迫使弹性密封件的唇缘58和邻接部靠到塞子38上而进行的关闭过程中，液压本身有助于密封的形成。凹槽62的另一种作用是，当更用力将垫圈组件推靠在插入件32上时，其使唇缘58和圆柱形壁48沿对角线向内变形的程度趋于减小凹槽62的尺寸。这有益于增强本身具有自然弹性的弹性密封件44的弹性。
第一壁50和底部54具有相互对准的相应轴向孔64和66。当垫圈组件30与杆10一起使用时，螺钉28穿过孔64、66，从而将垫圈组件30紧固在轴杆14的头部20上。
底部54的内部设有围绕孔66的凸出脊部68。第一壁50具有一减薄部70，该减薄部盖在脊部68上。当螺钉28将垫圈组件30紧固在轴杆14上时，螺钉28的头部将减薄部70夹紧在脊部68上。这有助于将弹性密封件44固定在外壳46中。但是，弹性密封件44主要通过这些部件的相对尺寸形成的压配合而固定在外壳46内。
下面描述垫圈组件30的操作。通过旋松螺钉28而改装垫圈组件30，卸下现有技术常规的圆片形垫圈26，使螺钉28的杆身穿过孔64和66，接着将螺钉28旋回到轴杆14的头部20内。假定水龙头接通，使水向上流过插入件32。为了关闭水龙头，沿顺时针方向旋转轴杆14。这使轴杆14沿轴向向下移动，使垫圈组件30向着插入件32移动。当继续进行该移动时，弹性密封件的第二轴向端51开始接触塞子38的上表面40。这形成了水龙头的最初关闭点。但是一些液体还会由于液压而流过水龙头。为了完全关闭水龙头，轴杆14进一步沿顺时针方向旋转。结果，通过塞子38压缩弹性密封件44。此外，弹性密封件的唇缘58和邻接部会沿对角线方向向内变形，从而挤压而成凹槽62。同时，空腔52内和凹槽62内作用的液压将起相反作用，而趋于将唇缘58推靠在塞子38上。因此，通过作用在弹性密封件44内的水压加强密封效果。最后，当有人沿顺时针方向继续旋转轴杆14时，裙部56特别是其环面53接触坐靠在肩部42内的法兰36。这限制了垫圈组件30的沿轴向向下的运动。如果有人试图进一步沿顺时针方向旋转轴杆14，则额外的力施加在外壳46上，防止弹性密封件44受过大的剪切力/撕裂力。
外壳可由塑料材料如缩醛(ACETAL)制成。但是作为选择，外壳还可由金属或合金制成，包括但不限于黄铜。弹性密封件44由橡胶材料制成比较好，最好由肖氏硬度范围为60-100的橡胶材料制成。一种特别适用的材料是苏托普里安(SANTOPRENE)。
对于本领域技术人员来说是显而易见，在由上述说明和以下权利要求所限定的本发明范围内，可以对上述实施例进行各种修改和改变。
权利要求
1.一种用于水龙头的垫圈组件，至少包括弹性密封件，具有圆柱形壁和第一壁，圆柱形壁有相对的第一轴向端和第二轴向端，第一壁由所述第一轴向端沿径向向内延伸，其中第一壁和所述圆柱形壁形成一个空腔，在用所述水龙头操作所述垫圈组件时，液体能由所述第二轴向端流入所述空腔；以及外壳，具有底部和裙部，裙部由所述底部沿轴向延伸，形成安置所述弹性密封件的座，所述裙部沿轴向延伸越过所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并终止于一个环面，所述环面的内径尺寸设置成，当所述弹性密封件安置在所述座内时，所述环面的内径端点与所述第二轴向端的外径端点相同。
2.如权利要求1所述的垫圈组件，其中所述座的内表面形状与所述弹性密封件的外表面形状一致，使所述圆柱形壁的外圆周面邻接所述座的内表面。
3.如权利要求1或2所述的垫圈组件，其中所述弹性密封件设有唇缘，唇缘由所述第二轴向端向着供液体流入所述空腔的孔沿径向向内延伸，所述唇缘与所述圆柱形壁和所述第一壁一起在所述密封件中形成凹槽，以适应所述圆柱形壁的轴向压缩以及适应迫使所述唇缘向外变形的液压。
4.如权利要求1至3之一所述的垫圈组件，其中所述底部和所述第一壁各自设有轴向孔，紧固件能够穿过所述孔而将所述垫圈组件固定于所述水龙头的轴杆上。
5.如权利要求4所述的垫圈组件，其中所述底部的内部设有轴向凸出脊部，凸出脊部围绕贯穿该脊部形成的孔，所述第一壁具有覆盖所述脊部的减薄部。
6.一种水龙头，至少包括垫圈组件，包括弹性密封件和外壳；其中所述弹性密封件包括圆柱形壁和第一壁，圆柱形壁有相对的第一轴向端和第二轴向端，第一壁由所述第一轴向端沿径向向内延伸，并且第一壁和所述圆柱形壁形成一个空腔，在用所述水龙头操作所述垫圈组件时，液体能由所述第二轴向端流入所述空腔；所述外壳包括底部和裙部，所述裙部由所述底部沿轴向延伸，形成安置所述弹性密封件的第一座，所述裙部沿轴向延伸越过所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并终止于一个环面，所述环面的内径尺寸设置成，当所述弹性密封件安置在所述第一座内时，所述环面的内径端点与所述第二轴向端的外径端点相同；轴杆，所述垫圈组件连接在所述轴杆上；以及插入件，形成所述垫圈组件的第二座，所述插入件设有环形法兰和由所述法兰沿轴向延伸的塞子，所述塞子的外经小于所述环面的内径，其中当通过所述轴杆使所述垫圈组件沿直线移向所述插入件而到达这样一个位置，该位置时所述塞子邻接所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并且所述裙部的所述环面邻接所述法兰，这时所述水龙头处于完全关闭位置。
7.如权利要求6所述的水龙头，其中所述第一座的内表面形状与所述弹性密封件的外表面形状一致，并且所述圆柱形壁的外圆周面邻接所述第一座的所述内表面。
8.如权利要求6或7所述的水龙头，其中所述弹性密封件设有唇缘，所述唇缘由所述第二轴向端向着供液体流入所述空腔的孔沿径向向内延伸，所述唇缘与所述圆柱形壁和所述第一壁一起在所述密封件中形成凹槽，以适应所述圆柱形壁的轴向压缩以及适应迫使所述唇缘向外变形的液压。
9.如权利要求6至8之一所述的水龙头，其中所述底部和所述第一壁各自设有轴向孔，紧固件能够穿过所述孔而将所述垫圈组件固定于所述水龙头的所述轴杆上。
10.如权利要求9所述的水龙头，其中所述底部的内部设有轴向凸出脊部，凸出脊部围绕贯穿该脊部形成的孔，并且所述第一壁具有覆盖所述脊部的减薄部。
11.一种用于水龙头的垫圈组件，至少包括弹性密封件，具有圆柱形壁和第一壁，圆柱形壁有相对的第一轴向端和第二轴向端，第一壁由所述第一轴向端沿径向向内延伸，其中第一壁和所述圆柱形壁形成一个空腔，在用所述水龙头操作所述垫圈组件时，液体能由所述第二轴向端流入所述空腔；以及外壳，具有底部和裙部，裙部由所述底部沿轴向延伸，形成安置所述弹性密封件的座，所述裙部沿轴向延伸越过所述圆柱形壁的所述第二轴向端，并终止于一个环面，所述环面的内径尺寸与所述第二轴向端的外径尺寸基本相同，使得当所述弹性密封件安置在所述座内时，所述第二轴向端的外圆周面保持邻接所述环面。
全文摘要
一种垫圈组件(30)，包括具有圆柱形壁(48)的弹性密封件(44)，圆柱形壁(48)具有第一轴向端(49)和相对的第二轴向端(51)。壁(50)由第一轴向端(49)沿径向向内延伸。密封件(44)安置在外壳(46)内，外壳(46)具有底部(54)和由底部(54)沿轴向延伸的裙部(56)。裙部(56)沿轴向延伸越过密封件(44)的第二轴向端(51)，并终止于一个环面(53)，该环面(53)的内径与第二轴向端(51)的外径沿径向有共同端点。
文档编号F16K1/00GK1617992SQ02827696
公开日2005年5月18日 申请日期2002年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者菲利普·乔治·道斯特 申请人:菲利普·乔治·道斯特