用于龙头的阀芯组件.pdf

本发明涉及一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件提供了改进的流速、流量调制和颗粒物通道。

1.  一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件包括：
阀芯外壳，所述阀芯外壳包括第一端部和第二端部，所述阀芯外壳具有外表面，所述阀芯外壳具有内部，所述阀芯外壳包括一对开口，所述阀芯外壳的这一对开口从所述内部延伸贯穿所述第一端部和所述第二端部之间的所述外表面；
杆，所述杆可操作用于至少部分地设置在所述阀芯外壳内；
可动盘形件，所述可动盘形件可操作用于设置在所述阀芯外壳内，所述可动盘形件包括顶侧和底侧，所述可动盘形件还包括一对开口，所述可动盘形件的这一对开口从所述可动盘形件的顶侧延伸贯穿所述可动盘形件的底侧，所述可动盘形件中的这一对开口相对于开口的中心线对称；以及
固定盘形件，所述固定盘形件可操作用于设置在所述阀芯外壳内，所述固定盘形件包括顶侧和底侧，所述固定盘形件还包括一对开口，所述固定盘形件的这一对开口从所述固定盘形件的顶侧延伸贯穿所述固定盘形件的底侧，所述固定盘形件中的这一对开口相对于开口的中心线对称；
其中，所述杆可操作用于连接至所述可动盘形件，以使所述杆的旋转致使所述可动盘形件旋转；
其中，所述可动盘形件的底侧可操作用于抵接所述固定盘形件的顶侧；
其中，流经所述阀芯组件的流量流动通过所述固定盘形件中的开口和所述可动盘形件中的开口并且通过所述阀芯外壳中的开口离开；并且
其中，所述可动盘形件中的开口和固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约75度的打开位置，流经所述阀芯组件的流速遵循S曲线。

2.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的 开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的流速以小于约每分钟0.6加仑的平均值增加。

3.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的流速以约每分钟0.3加仑的平均值增加。

4.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约45度的打开位置到所述杆旋转约75度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速大于在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速。

5.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约45度的打开位置到所述杆旋转约75度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速至少是在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速的约175％。

6.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述杆旋转约45度的打开位置，流经所述阀芯组件的流速小于约每分钟4加仑。

7.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述杆旋转约45度的打开位置，流经所述阀芯组件的流速小于约每分 钟2加仑。

8.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述杆至少旋转到约40度的打开位置之前，流经所述阀芯组件的流速都不会达到每分钟3加仑。

9.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述杆至少旋转到约45度的打开位置之前，流经所述阀芯组件的流速都不会达到每分钟4加仑。

10.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述杆至少旋转到约55度的打开位置之前，流经所述阀芯组件的流速都不会达到每分钟5加仑。

11.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得当所述杆处于杆旋转约90度的完全打开位置时，直径约为0.06英寸的圆球形颗粒物能够通过所述阀芯组件。

12.  根据权利要求1所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得当所述杆处于杆旋转约90度的完全打开位置时，直径约为0.08英寸的圆球形颗粒物能够通过所述阀芯组件。

13.  根据权利要求1所述的阀芯组件，
其中，所述可动盘形件中的开口包括底部部分和颈部部分，所述可动盘形件的颈部部分从所述可动盘形件的底部部分径向向外延伸，所述可动盘形件的底部部分比所述可动盘形件的颈部部分宽，并且
其中，所述固定盘形件中的开口包括底部部分和颈部部分，所述固定盘形件的颈部部分从所述固定盘形件的底部部分径向向内延伸，所述固定盘形件的底部部分比所述固定盘形件的颈部部分宽。

14.  一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件包括：
阀芯外壳，所述阀芯外壳包括第一端部和第二端部，所述阀芯外壳具有外表面，所述阀芯外壳具有内部，所述阀芯外壳包括一对开口，所述阀芯外壳的这一对开口从所述内部延伸贯穿所述第一端部和所述第二端部之间的所述外表面；
杆，所述杆可操作用于至少部分设置在所述阀芯外壳内；
可动盘形件，所述可动盘形件可操作用于设置在所述阀芯外壳内，所述可动盘形件包括顶侧和底侧，所述可动盘形件还包括一对开口，所述可动盘形件的这一对开口从所述可动盘形件的顶侧延伸贯穿所述可动盘形件的底侧，所述可动盘形件中的这一对开口相对于开口的中心线对称；以及
固定盘形件，所述固定盘形件可操作用于设置在所述阀芯外壳内，所述固定盘形件包括顶侧和底侧，所述固定盘形件还包括一对开口，所述固定盘形件的这一对开口从所述固定盘形件的顶侧延伸贯穿所述固定盘形件的底侧，所述固定盘形件中的这一对开口相对于开口的中心线对称；
其中，所述杆可操作用于连接至所述可动盘形件，以使所述杆的旋转致使所述可动盘形件旋转；
其中，所述可动盘形件的底侧可操作用于抵接所述固定盘形件的所述顶侧；
其中，流经所述阀芯组件的流量流动通过所述固定盘形件中的开口和所述可动盘形件中的开口并且通过所述阀芯外壳中的开口离开；
其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，流经所述阀芯组件的流速沿逐渐向上倾斜的曲线增加；并且
其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约45度的打开位置到所述杆旋转约75度的打开位置，流经所述阀芯组件的流速沿急剧向上倾斜的曲线增加。

15.  根据权利要求14所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的流速以小于约每分钟0.6加仑的平均值增加。

16.  根据权利要求14所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的流速以约每分钟0.3加仑的平均值增加。

17.  根据权利要求14所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约45度的打开位置到所述杆旋转约75度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速大于在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速。

18.  根据权利要求14所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约45度的打开位置到所述杆旋转约75度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速至少是在3巴的流动压力下，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速的约175％。

19.  一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件包括：
阀芯外壳，所述阀芯外壳包括第一端部和第二端部，所述阀芯外壳具有外表面，所述阀芯外壳具有内部，所述阀芯外壳包括一对开口，所述阀芯外壳的这一对开口从所述内部延伸贯穿所述第一端部和所述第二端部之间的所述外表面；
杆，所述杆可操作用于至少部分设置在所述阀芯外壳内；
可动盘形件，所述可动盘形件可操作用于设置在所述阀芯外壳内，所述可动盘形件包括顶侧和底侧，所述可动盘形件还包括一对开口，所述可动盘形件的这一对开口从所述可动盘形件的顶侧延伸贯穿所述可动盘形件的底侧，所述可动盘形件中的这一对开口相对于开口的中心线对称；以及
固定盘形件，所述固定盘形件可操作用于设置在所述阀芯外壳内，所述固定盘形件包括顶侧和底侧，所述固定盘形件还包括一对开口，所述固定盘形件的这一对开口从所述固定盘形件的顶侧延伸贯穿所述固定盘形件的底侧，所述固定盘形件中的这一对开口相对于开口的中心线对称；
其中，所述杆可操作用于连接至所述可动盘形件，以使所述杆的旋转致使所述可动盘形件旋转；
其中，所述可动盘形件的底侧可操作用于抵接所述固定盘形件的顶侧；
其中，流经所述阀芯组件的流量流动通过所述固定盘形件中的开口和所述可动盘形件中的开口并且通过所述阀芯外壳中的开口离开；
其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得存在两个控制区域；
其中，在第一控制区域中，从所述杆旋转约15度的打开位置到所述杆旋转约45度的打开位置，流速以渐变的速率增加并且对流量调制的控制度高；并且
其中，在第二控制区域中，从所述杆旋转约45度的打开位置到所述杆旋转约75度的打开位置，流速以急剧变化的速率增加并且对流量调制的控制度低。

20.  根据权利要求19所述的阀芯组件，
其中，在所述第一控制区域中，颗粒物通过能力有限；并且
其中，在所述第二控制区域中，颗粒物通过能力显著提高。

21.  根据权利要求19所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下， 在所述第一控制区域中，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的流速以小于约每分钟0.6加仑的平均值增加。

22.  根据权利要求19所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述第一控制区域中，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的流速以约每分钟0.3加仑的平均值增加。

23.  根据权利要求19所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述第二控制区域中，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速大于在3巴的流动压力下，在所述第一控制区域中，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速。

24.  根据权利要求19所述的阀芯组件，其中，所述可动盘形件中的开口和所述固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，在所述第二控制区域中，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速至少是在3巴的流动压力下，在所述第一控制区域中，所述杆每旋转约5度，流经所述阀芯组件的平均流速的约175％。

用于龙头的阀芯组件
相关领域的交叉引用
本申请要求在2012年8月17提交的美国临时申请No.61/684,699以及在2013年3月14日提交的美国非临时申请No.13/804,244的权益，在此通过引用并入上述专利申请的全部公开内容。
技术领域
本发明主要涉及一种用于龙头的阀芯组件，更具体地涉及一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件提供了改进的流速、流量调制和颗粒物通道。
背景技术
在龙头中，盘形件安装在用于龙头的阀芯组件中。盘形件中的开口的尺寸和形状确定了流速、流量调制和贯穿阀芯组件的颗粒物通道。现有的盘形件通常优化这些特征中的一个，但同时有损于其它的特征。
发明内容
本发明提供了一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件提供了改进的流速、流量调制和颗粒物通道。
在一个示范性实施例中，阀芯组件包括阀芯外壳。阀芯外壳包括第一端部和第二端部。阀芯外壳具有外表面。阀芯外壳具有内部。阀芯外壳包括一对开口，这一对开口从内部延伸贯穿第一端部和第二端部之间的外表面。阀芯组件包括杆。杆可操作用于至少部分地设置在阀芯外壳内。阀芯组件包括可动盘形件。可动盘形件可操作用于设置在阀芯外壳内。可动盘形件包括顶侧和底侧。可动盘形件还包括一对开口，这一对开口从顶侧延伸贯穿底侧。可动盘形件中的开口相对于 开口的中心线对称。阀芯组件包括固定盘形件。固定盘形件可操作用于设置在阀芯外壳内。固定盘形件包括顶侧和底侧。固定盘形件还包括一对开口，这一对开口从顶侧延伸贯穿底侧。固定盘形件中的开口相对于开口的中心线对称。杆可操作用于连接至可动盘形件，以使杆的旋转致使可动盘形件旋转。可动盘形件的底侧可操作用于抵接固定盘形件的顶侧。流经阀芯组件的流量流动通过固定盘形件中的开口和可动盘形件中的开口并且通过阀芯外壳中的开口离开。可动盘形件中的开口和固定盘形件中的开口构造成使得在3巴(bar)的流动压力下，从杆旋转约15度的打开位置到杆旋转约75度的打开位置，流经阀芯组件的流速遵循S曲线。
在另一个示范性实施例中，阀芯组件包括阀芯外壳。阀芯外壳包括第一端部和第二端部。阀芯外壳具有外表面。阀芯外壳具有内部。阀芯外壳包括一对开口，这一对开口从内部延伸贯穿第一端部和第二端部之间的外表面。阀芯组件包括杆。杆可操作用于至少部分地设置在阀芯外壳内。阀芯组件包括可动盘形件。可动盘形件可操作用于设置在阀芯外壳内。可动盘形件包括顶侧和底侧。可动盘形件还包括一对开口，这一对开口从顶侧延伸贯穿底侧。可动盘形件中的开口相对于开口的中心线对称。阀芯组件包括固定盘形件。固定盘形件可操作用于设置在阀芯外壳内。固定盘形件包括顶侧和底侧。固定盘形件还包括一对开口，这一对开口从顶侧延伸贯穿底侧。固定盘形件中的开口相对于开口的中心线对称。杆可操作用于连接至可动盘形件，以使杆的旋转致使可动盘形件旋转。可动盘形件的底侧可操作用于抵接固定盘形件的顶侧。流经阀芯组件的流量流动通过固定盘形件中的开口和可动盘形件中的开口并且通过阀芯外壳中的开口离开。可动盘形件中的开口和固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从杆旋转约15度的打开位置到杆旋转约45度的打开位置，流经阀芯组件的流速沿逐渐向上倾斜的曲线增加。可动盘形件中的开口和固定盘形件中的开口构造成使得在3巴的流动压力下，从杆旋转约45度的打开位置到杆旋转约75度的打开位置，流经阀芯组件的流速沿急剧向上 倾斜的曲线增加。
在另一个示范性实施例中，阀芯组件包括阀芯外壳。阀芯外壳包括第一端部和第二端部。阀芯外壳具有外表面。阀芯外壳具有内部。阀芯外壳包括一对开口，这一对开口从内部延伸贯穿第一端部和第二端部之间的外表面。阀芯组件包括杆。杆可操作用于至少部分地设置在阀芯外壳内。阀芯组件包括可动盘形件。可动盘形件可操作用于设置在阀芯外壳内。可动盘形件包括顶侧和底侧。可动盘形件还包括一对开口，这一对开口从顶侧延伸贯穿底侧。可动盘形件中的开口相对于开口的中心线对称。阀芯组件包括固定盘形件。固定盘形件可操作用于设置在阀芯外壳内。固定盘形件包括顶侧和底侧。固定盘形件还包括一对开口，这一对开口从顶侧延伸贯穿底侧。固定盘形件中的开口相对于开口的中心线对称。杆可操作用于连接至可动盘形件，使得杆的旋转致使可动盘形件旋转。可动盘形件的底侧可操作用于抵接固定盘形件的顶侧。流经阀芯组件的流量流动通过固定盘形件中的开口和可动盘形件中的开口并且通过阀芯外壳中的开口离开。可动盘形件中的开口和固定盘形件中的开口构造成使得存在两个控制区域。在第一控制区域中，从杆旋转约15度的打开位置到杆旋转约45度的打开位置，流速以渐变的速率增加并且对流量调制的控制度高。在第二控制区域中，从杆旋转约45度的打开位置到杆旋转约75度的打开位置，流速以急剧变化的速率增加并且对流量调制的控制度低。
附图说明
图1是根据本发明的示范性实施例的安装在阀体中的阀芯组件的透视图；
图2是图1的阀芯组件的分解透视图，所述阀芯组件包括可动盘形件和固定盘形件；
图3是图2的阀芯组件的仰视平面图；
图4是图2的阀芯组件沿着图3中的线A-A的剖视图；
图5是图2的阀芯组件沿着图3中的线B-B的剖视图；
图6a至图6d是图2的可动盘形件的视图，其中，图6a是俯视平面图，图6b是仰视平面图，图6c是正面正视图，图6d是侧面正视图；
图7a至图7d是图2的固定盘形件的视图，其中，图7a是仰视平面图，图7b是俯视平面图，图7c是正面正视图，图7d是侧面正视图；
图8a至图8j是当组装在图2的阀芯组件中的时候，在改变手柄和杆的旋转角度的条件下，图6a至图6d的可动盘形件和图7a至图7d的固定盘形件的仰视平面图，其中，图8a是在零度(0°)旋转条件下的仰视平面图，图8b是在10度(10°)旋转条件下的仰视平面图，图8c是在20度(20°)旋转条件下的仰视平面图，图8d是在30度(30°)旋转条件下的仰视平面图，图8e是在40度(40°)旋转条件下的仰视平面图，图8f是在50度(50°)旋转条件下的仰视平面图，图8g是在60度(60°)旋转条件下的仰视平面图，图8h是在70度(70°)旋转条件下的仰视平面图，图8i是在80度(80°)旋转条件下的仰视平面图，图8j是在90度(90°)旋转条件下的仰视平面图；
图9是示出了用于图2的阀芯组件的最大流速数据的图表，所述阀芯组件包括图6a-6d的可动盘形件和图7a-7d的固定盘形件；
图10是示出了用于图2的阀芯组件的流量调制数据的图表，所述阀芯组件包括图6a-6d的可动盘形件和图7a-7d的固定盘形件；以及
图11是示出了用于图10的流量调制数据的流量调制曲线的曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件提供了改进的流速、流量调制和颗粒物通道。在图1至图5中示出了本发明的阀芯组件10的示范性实施例。
在示范性实施例中，如图1所示，阀芯组件10安装在阀体12中。在示范性实施例中，如图2至图5所示，阀芯组件10包括阀芯外壳14、杆密封件16、杆18、可动盘形件20、固定盘形件22、底部密封 件24、底部密封件支撑件26和外壳密封件28。阀芯组件和阀体在本领域中是公知的，因此将仅更加详细地描述阀芯组件10和阀体12的相关部件。
在图解的实施例中，如图4和图5详细示出的那样，阀芯外壳14包括第一端部30和第二端部32。阀芯外壳14具有基本为圆柱形的外表面34。阀芯外壳14具有内部36，所述内部36具有从第一端部30贯穿内部36的中心40延伸至第二端部32的中心纵向轴线38。阀芯外壳14能够由塑料、金属或者任意其它合适的材料形成。
在图解的实施例中，如图1详细示出的那样，阀体12包括第一端部42和第二端部44。阀体12具有基本为圆柱形的外表面46。阀体12具有基本为圆柱形的内表面48。阀体12的内表面48大体对应于阀芯外壳14的外表面34。在示范性实施例中，阀体12应用在双柄龙头中。阀体12能够由塑料、金属或者任意其它合适的材料形成。
在示范性实施例中，如图6a至图6d所示，可动盘形件20包括顶侧50和底侧52。另外，可动盘形件20包括一对开口54，这一对开口54从顶侧50延伸贯穿底侧52。在图解的实施例中，开口54包括底部部分56和颈部部分58，所述颈部部分58从底部部分56径向向外延伸。底部部分56比颈部部分58宽。在图解的实施例中，开口54相对于开口54的中心线60对称。因为开口54对称，所以可动盘形件20能够沿着顺时针方向或者逆时针方向旋转，因此能够应用在左手型装置或右手型装置中。在示范性实施例中，可动盘形件20由陶瓷材料形成。在示范性实施例中，可动盘形件20由氧化铝形成。然而，可动盘形件20能够由其它合适的材料形成。
在示范性实施例中，如图7a至图7d所示，固定盘形件22包括顶侧62和底侧64。另外，固定盘形件22包括一对开口66，这一对开口66从顶侧62延伸通过贯穿64。在图解的实施例中，开口66包括底部部分68和颈部部分70，所述颈部部分70从底部部分68径向向内延伸。底部部分68比颈部部分70宽。在图解的实施例中，开口66相对于开口66的中心线对称。因为开口66对称，所以固定盘形件22能够 沿着顺时针方向或者逆时针方向旋转，因此能够应用在左手型装置或右手型装置中。在示范性实施例中，固定盘形件22由陶瓷材料形成。在示范性实施例中，固定盘形件22由氧化铝形成。然而，固定盘形件22能够由其它合适的材料形成。
在图解的实施例中，如图2和图4详细示出的那样，阀芯外壳14包括一对开口74，这一对开口74在阀芯外壳14的第一端部30和第二端部32之间从内部36延伸贯穿外表面34。另外，杆18包括第一端部76和第二端部78。杆18包括一对凹部80，所述一对凹部80在杆18的第二端部78附近。此外，可动盘形件20包括一对凹部82，所述一对凹部82在可动盘形件20中毗邻开口54位于顶侧50中。
在图解的实施例中，如图2、4和5详细示出的那样，手柄(未示出)连接至杆18的第一端部76，并且杆18的第二端部78连接至可动盘形件20的顶侧50。另外，可动盘形件20的底侧52抵接固定盘形件22的顶侧62。手柄的旋转致使杆18旋转。杆18的旋转致使可动盘形件20旋转。可动盘形件20相对于固定盘形件22的旋转控制通过龙头的流体(通常为水)的流量。
流经阀芯组件10的流体通过底部密封件24和阀芯外壳14的第二端部32中的底部密封件支撑件26进入。流体流经固定盘形件22中的开口66并且流经可动盘形件20中的开口54。然后流体流经可动盘形件20中的凹部82并且流经杆18中的凹部80。流体通过阀芯外壳14中的开口74离开。
在龙头工作期间，当手柄和杆18处于手柄和杆18旋转约0度(0°)完全关闭位置时，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66不重叠。随着手柄和杆18旋转，可动盘形件20中的开口54逐渐与固定盘形件22中的开口66重叠。随着手柄和杆18继续旋转，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66之间的重叠量增加。当手柄和杆18旋转到手柄和杆18旋转约90度(90°)的完全打开位置时，可动盘形件20中的开口54与固定盘形件22中的开口66到达最大重叠。
图8a至图8j示出了可动盘形件20和固定盘形件22，其中，从手柄和杆18旋转约0度(0°)的完全关闭位置开始旋转直到手柄和杆18旋转约90度(90°)的完全打开位置，以手柄和杆18的10度(10°)的旋转增量，示出了所述可动盘形件20中的开口54和所述固定盘形件22中的开口66之间的重叠量的变化情况。
可动盘形件20中的开口54的尺寸和形状以及固定盘形件22中的开口66的尺寸和形状确定了流速、流量调制和通过阀芯组件10的颗粒物通道。
流速是当手柄和杆18处于打开位置时能够流经阀芯组件10的流体(通常为水)的量。最大流速是当手柄和杆18处于完全打开位置时能够流经阀芯组件10的流体的最大量。理想的是具有高的最大流速。
图9是示出了用于阀芯组件10的最大流速数据的图表，所述阀芯组件10包括可动盘形件20和固定盘形件22。图表示出了从每平方英寸约0磅(0psi)的流动压力开始直到每平方英寸约110磅(110psi)的流动压力，在每平方英寸10磅(10psi)的流动压力增量条件下，流经阀芯组件10的最大流速。
流量调制是能够在手柄和杆18的位置范围内控制流速的能力。理想的是，在更大的手柄和杆18的位置范围内控制流速。在示范性实施例中，能够在手柄和杆18的至少30度(30°)的旋转范围内精确地控制流速。
图10是示出了用于包括可动盘形件20和固定盘形件22的阀芯组件的流量调制数据的图表。图表示出了从杆旋转约0度(0°)的完全关闭位置直到杆旋转约90度(90°)的完全打开位置并且再返回杆旋转约180度(180°)的完全关闭位置，在3巴的流动压力下以及在旋转手柄和杆18的5度(5°)增量条件下，流经阀芯组件10的流速。图11是基于图10的流量调制数据示出了用于包括可动盘形件20和固定盘形件22的阀芯组件10的流量调制曲线的曲线图。
根据对图2的阀芯组件10实施的测试来获得图9至图11的数据， 所述阀芯组件10包括图6a至图6d的可动盘形件20和图7a至图7d的固定盘形件22。阀芯组件10安装在测试用固定装置中。测试用固定装置是钢质螺接壳体，所述钢质螺接壳体封装阀芯组件10。在阀芯组件10和测试用固定装置的入口之间设置有密封件，而且出口开放到大气中(即不存在排放约束)。使用流量测试台测量流量，所述流量测试台具有从0加仑/分钟至20加仑/分钟(0-20GPm)的流量测试能力。
颗粒物通道能够使颗粒物通过阀芯组件10。理想的是能让较大的颗粒物通过阀芯组件10。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得存在对流速、流量调制和颗粒物通道进行控制的两个控制区域，如图10和图11所示。在第一控制区域中，流量以渐变的速率增加，对流量调制的控制度高，并且颗粒物通过能力有限。在第二控制区域中，流速以急剧变化的速率增加，对流量调制的控制度低，并且颗粒物通过能力显著提高。
在示范性实施例中，第一控制区域是从杆18旋转约15度(15°)的打开位置至杆18旋转约45度(45°)的打开位置之间的范围，第二控制区域是从杆18旋转约45度(45°)的打开位置至杆18旋转约75度(75°)的打开位置之间的范围。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在第二控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速大于在3巴的流动压力下，在第一控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在第二控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速至少是在3巴的流动压力下，在第一控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速的约125％。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22 中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在第二控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速至少是在3巴的流动压力下，在第一控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速的约150％。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在第二控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速至少是在3巴的流动压力下，在第一控制区域中，杆18每旋转约5度，流经阀芯组件10的平均流速的约175％。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18旋转约90度(90°)的完全打开位置处，流经阀芯组件10的最大流速约为每分钟6加仑(6GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约15度(15°)的打开位置至杆18旋转约75度(75°)的打开位置，流经阀芯组件10的流速遵循S曲线，如图11所示。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约15度(15°)的打开位置至杆18旋转约45度(45°)的打开位置，流经阀芯组件10的流速沿着逐渐向上倾斜的曲线增加，如图11所示。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约15度(15°)的打开位置至杆18旋转约45度(45°)的打开位置，杆18每旋转约5度(5°)，流经阀芯组件10的流速以小于约每分钟0.6加仑(0.6GPM)的平均值增加。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约15度 (15°)的打开位置至杆18旋转约45度(45°)的打开位置，杆18每旋转约5度(5°)，流经阀芯组件10的流速以小于约每分钟0.5加仑(0.5GPM)的平均值增加。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约15度(15°)的打开位置至杆18旋转约45度(45°)的打开位置，杆18每旋转约5度(5°)，流经阀芯组件10的流速以小于约每分钟0.4加仑(0.4GPM)的平均值增加。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约15度(15°)的打开位置至杆18旋转约45度(45°)的打开位置，杆18每旋转约5度(5°)，流经阀芯组件10的流速以小于约每分钟0.3加仑(0.3GPM)的平均值增加。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约45度(45°)的打开位置至杆18旋转约75度(75°)的打开位置，流经阀芯组件10的流速沿着急剧向上倾斜的曲线增加，如图11所示。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，从杆18旋转约45度(45°)的打开位置至杆18旋转约75度(75°)的打开位置，杆18每旋转约5度(5°)，流经阀芯组件10的流速以约每分钟0.6加仑(0.6GPM)的平均值增加。
在示范性实施例中，可动盘形件22中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18旋转约45度(45°)的打开位置，流经阀芯组件10的流速小于约每分钟4加仑(4GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件22中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18旋转约45度 (45°)的打开位置，流经阀芯组件10的流速小于约每分钟3加仑(3GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件22中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18旋转约45度(45°)的打开位置，流经阀芯组件10的流速小于约每分钟2加仑(2GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约40度(40°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟3加仑(3GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约45度(45°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟3加仑(3GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约50度(50°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟3加仑(3GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约45度(45°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟4加仑(4GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约50度(50°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟4加仑(4GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约 55度(55°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟4加仑(4GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约55度(55°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟5加仑(5GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约60度(60°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟5加仑(5GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得在3巴的流动压力下，在杆18至少旋转到约65度(65°)的打开位置之前，流经阀芯组件10的流速都不会达到每分钟5加仑(5GPM)。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得当手柄和杆18处于手柄和杆18旋转约90度(90°)的完全打开位置时，直径为0.06英寸(0.06in)的圆球形颗粒物能够通过阀芯组件10。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得当手柄和杆18处于手柄和杆18旋转约90度(90°)的完全打开位置时，直径为0.07英寸(0.07in)的圆球形颗粒物能够通过阀芯组件10。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得当手柄和杆18处于手柄和杆18旋转约90度(90°)的完全打开位置时，直径为0.08英寸(0.08in)的圆球形颗粒物能够通过阀芯组件10。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得当手柄和杆18处于手柄和杆18旋转约90度 (90°)的完全打开位置时，直径为0.09英寸(0.09in)的圆球形颗粒物能够通过阀芯组件10。
在示范性实施例中，可动盘形件20中的开口54和固定盘形件22中的开口66构造成使得当手柄和杆18处于手柄和杆18旋转约90度(90°)的完全打开位置时，直径为0.1英寸(0.1in)的圆球形颗粒物能够通过阀芯组件10。
本领域普通技术人员应该理解的是，本发明提供了一种用于龙头的阀芯组件，所述阀芯组件提供了改进的流速、流量调制和颗粒物通道。尽管已经参照特定实施例图示和描述了本发明，但是在阅读和理解说明书时，等价的替代方案和修改方案对于本领域技术人员来说是显而易见的。本发明包括所有这些等价的替代方案和修改方案，并且根据等价方案得到的完整保护范围仅由所附权利要求的范围限定。