技术领域
本实用新型涉及液体加热容器技术领域，特别涉及一种排气阀、壶盖及液体加热容器。
背景技术
液体加热容器包括壶盖和壶身，通常壶盖同壶身之间采用密封的装配方式防止液体加热容器意外倾倒后壶中的热水溢出烫伤人。另外，壶盖中设置有排气阀，用以当烧水时，供液体加热容器排气。
然而，现有的排气阀都是采用密封重锤封堵的方式封堵排气口，也就是在排气阀的排气管中增设密封重锤，当液体加热容器倾倒时，密封重锤移动至排气口，将排气口封堵，从而防止壶身中的水溢出。但密封重锤往往因密封不严，或密封不及时，经常导致壶盖漏水。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种壶盖，旨在提高了液体加热容器的防溢水效果。
为实现上述目的，本实用新型提出一种壶盖，包括盖本体，以及安装于盖本体的蒸汽阀，蒸汽阀包括：
排气管，呈一端开口另一端封闭状，所述排气管上设置有供所述排气管绕其轴向转动的自由转动部；
进气管，与所述排气管连通，且沿所述排气管的侧向延伸；
配重件，连接所述排气管，并沿所述排气管的侧向延伸；
所述配重件与所述进气管在所述排气管周向上的夹角α大于90°小于等于180°，且所述配重件绕所述自由转动部转动的重力矩大于所述进气管绕所述自由转动部转动的重力矩及所述排气管自转时与所述盖本体之间的摩擦力矩之和。
优选的，所述配重件的质量m1大于等于10g且小于等于50g。
优选的，所述进气管的质量m2大于等于5g小于等于20g。
优选的，所述配重件的重量为G1，所述进气管的重量为G2，G1/G2∈[0.5，12]。
优选的，G1/G2∈[1，10]。
优选的，所述配重件的重心与所述排气管的轴线之间的间距为L1，所述进气管的重心与所述排气管的轴线之间的间距为L2，L1/L2∈[2，20]。
优选的，L1/L2∈[4，15]。
优选的，所述盖本体具有上盖板、下盖板和支架，所述支架位于所述上盖板和下盖板之间，且设有收容所述蒸汽阀的容置槽，所述容置槽呈一端封闭另一端开口的筒状，所述排气管的开口端端面抵接在所述容置槽的封闭端端面，所述容置槽的封闭端端面设有连通所述排气管和所述蒸汽通道的排气孔。
优选的，所述下盖板和所述排气管封闭端的端面之间设有弹性件。
优选的，所述弹性件为不锈钢弹簧，该弹簧的内径D∈[10mm，20mm]，总圈数n∈[4，12]，劲度系数k∈[10g/mm，40g/mm]，质量m3∈[0.3g，1.5g]。
优选的，所述支架上还设有出水阀、收容所述出水阀的第二容置槽，以及连通所述出水阀和外部的出水通道，所述蒸汽通道与所述出水通道连通。
优选的，所述排气管上设有自其封闭端面伸出的套管，所述套管呈环绕所述弹性件设置。
本实用新型还提供一种液体加热容器，所述液体加热容器包括壶身和壶盖，所述壶盖包括盖本体，以及安装于盖本体的蒸汽阀，蒸汽阀包括：
排气管，呈一端开口另一端封闭状，所述排气管上设置有供所述排气管绕其轴向转动的自由转动部；
进气管，与所述排气管连通，且沿所述排气管的侧向延伸；
配重件，连接所述排气管，并沿所述排气管的侧向延伸；
所述配重件与所述进气管在所述排气管周向上的夹角α大于90°小于等于180°，且所述配重件绕所述自由转动部转动的重力矩大于所述进气管绕所述自由转动部转动的重力矩及所述排气管自转时的摩擦力矩之和；
所述壶盖封盖所述壶身，并与所述壶身的内壁密闭连接。
本实用新型的技术方案通过在排气管设置配重件和自由主动部，使排气阀在配重件的带动作用下自由转动，当防溢液体加热容器倾倒时，配重件向下转动的同时带动进气管向上移动，从而抬高了进气管的位置，减小了液体加热容器中的水进入排气孔中的概率，提高了液体加热容器的防溢水效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型防溢水壶一实施例的结构示意图；
图2为图1壶盖的剖视图；
图3为图1中壶盖的内部结构示意图，其中壶盖的下盖板被移除；
图4为图4中本实用新型排气阀一实施例的结构示意图；
图5为图4另一视角的结构示意图；
图6为图4中排气阀的剖视图；
图7为本实用新型排气阀另一实施例装配于壶盖的剖视图；
图8为图1中壶盖倾倒180°后，水与壶盖的位置结构剖视图。
附图标号说明：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种蒸汽阀、安装有该蒸汽阀的壶盖，以及具有该壶盖的液体加热容器。
参照图1至图3，液体加热容器10包括有壶盖10a、壶身10b和供电底座10c，其中，壶盖10a具有盖本体，盖本体具有上盖板11和下盖板12、和支架13，支架13位于所述上盖板11和下盖板12之间。为了便于表述，下述内容中将液体加热容器以水壶为例进行阐述。
支架13具有一安装蒸汽阀15的容置槽130，该容置槽130呈一端开口，另一端封闭的筒状设置，该容置槽130的封闭端设置有一与蒸汽阀15连通的排气孔131。
壶盖10a上设置有一按键16，支架上设置有一杠杆17、出水阀18，以及收容该出水阀18的第二容置槽100，按键16连接杠杆17的一端，杠杆17的另一端用以驱动出水阀18打开(出水阀18的关闭由安装在其上端的压簧和挡板完成)。
支架13上还设置有一蒸汽通道14和一出水通道，该排气孔131与蒸汽通道14连通，该蒸汽通道14的一端与外部连通，以保持壶身中的气压。出水通道一端与外部的壶嘴连通，另一端与第二容置槽100连通，当出水阀18打开时，壶身10b中的水流可流入第二容置槽100中，并经由出水阀18从壶嘴排出。
当该防溢水壶10烧水时，壶身10b中的水蒸发，水气从下盖板12上开设的通孔进入蒸汽阀15中，然后由排气孔131进入蒸汽通道14，最后水气由蒸汽通道14沿液体加热容器把手到达液体加热容器10底部的温控器，另一方面由蒸汽通道14的与外部连通的一端排出。
当用户需要倒水时，通过按压设置于壶身10b上的操作件(图中未表示)，以使该操作件抵压上述按键16，并通过杠杆17将出水阀18打开，壶身10b中的水进入第二容置槽100内，并从壶嘴141流出。
在本实用新型实施例中，如图4至图6所示，盖本体10’中安装有蒸汽阀15，蒸汽阀15包括排气管151，配重件152和进气管153。其中，排气管151呈一端开口另一端封闭状，排气管151上设置有供该排气管151沿其轴向转动的自由转动部。
进气管153连接排气管151，与排气管151连通，且沿排气管151的侧向延伸。盖本体10’内设有供自由转动部安装的转动安装部。配重件152连接排气管151，并沿排气管151的侧向延伸。配重件152与进气管153在排气管151周向上的夹角α大于90°小于等于180°，且配重件152绕自由转动部转动的重力矩大于进气管153绕自由主动部转动的重力矩及排气管151自转时的摩擦力矩之和。
具体而言，排气管151包括一管体和一端板，该管体的上端开口，下端由该端板密封。配重件152可以安装在排气管151的侧壁，也可以安装在排气管151的下端；同样，进气管153可以安装在排气管151的侧壁，也可以安装在排气管151的下端。当然，为了便于安装，将进气管153和配重件152均安装在排气管151的侧壁为优选实施例。下述内容将以进气管153和配重件152均安装在排气管151的侧壁为例进行阐述。
管体的侧壁开设有一排气口1510，该排气口1510处安装进气管153，该进气管153通过该排气口1510与管体连通。
配重件152是设置在排气管151的侧壁的，配重件152可以是固定连接于排气管151的，例如焊接、配重件152与排气管151一体成型；配重件152还可以是与排气管151可拆卸连接的，例如配重件152与排气管151通过螺接件连接。配重件152与进气管153在排气管151的周向呈夹角设置。另外，配重件152质量较大，一般采用金属件，例如，不锈钢或铜等密度较大的材料。排气管151和进气管153可以采用塑料，也可以采用金属件，但从食品卫生、耐温耐蒸汽、占用空间等方面综合考虑，优选不锈钢材料，例如SUS304。
自由转动部是安装于壶盖10a内的转动安装部的。自由转动部可以是属于管体的一部分，例如管体的上端部、中部或下端部，转动安装部为一套环，管体设置于该套环中；自由转动部也可以是设置于排气管151的下端面的第一转轴157，该第一转轴157与排气管151同轴设置，转动安装部为设置于下盖板12的第一轴孔。自由转动部还可以为设置在排气管151封闭端的第二轴孔(盲孔)，转动安装部为设置在下盖板12上嵌入轴孔的第二转轴；自由转动部还可是套设在排气管151侧壁的轴承，转动安装部是设置于容置槽130内的轴承孔，该轴承固定于轴承孔中。
当液体加热容器10倒地时，壶盖10a相对于正常状态翻转了90°，由于配重件152的重力矩大于进气管153的重力矩，因此，在配重件152的作用下，自由转动部相对于转动安装部发生旋转，最终配重件152处于液面最下方，进气管153的位置被抬高，液体加热容器10中的水不易进入进气管153。
在此，配重件152的重力矩M1＝G1×L1，进气管153的重力矩M2＝G2×L2，排气管151自转时的摩擦力矩M3＝f×d1。其中，G1为配重件152的重量，L1为配重件152的重心与排气管151的轴心的垂直距离；G2为进气管153的重量，L2为进气管153的重心与排气管151的轴心的垂直距离，f为排气管自转时受到的摩擦力(例如排气管151与容置槽130的内壁之间的摩擦力，或自由转动部与转动安装部之间的摩擦力)，d1为排气管的半径。在此，只要满足M1＞M2+M3，液体加热容器倾倒时(倾倒90°)，蒸汽阀15即可旋转，配重件152向下转动，排气管153被抬高。
配重件152与进气管153在排气管151的周向上的夹角为α，在此90°＜α≤180°，这是因为，如果0°＜α≤90°，那么如果水壶10倾倒后，水壶10中的水位高于蒸汽气阀15，那么水便可以沿进气管153进入排气管151中，所以，当90°＜α≤180°时，即便如果水壶10倾倒后，水壶10中的水位也难以将进气管153全部淹没，进气管153的末端是可以延伸到水位上方的，如此，水流不会轻易由进气管153进入排气管151中，防溢效果较好。
本实用新型的技术方案通过在排气管151设置配重件152和自由转动部，使蒸汽阀15在配重件152的带动作用下自由转动，当防溢液体加热容器10倾倒时，配重件152向下转动的同时带动进气管153向上移动，从而抬高了进气管153的位置，减缓了液体加热容器10中的水进入排气口1510中的概率，提高了液体加热容器10的防溢水效果。
由于壶盖10体积有限，所以，配重件152的质量不可过大，否则在壶盖10内部占据的体积较大，易与其它结构干涉；配重件152的质量也不可过小，否则，当水壶10倾倒时，蒸汽阀15旋转较慢，防溢效果一般。所以，鉴于上述情况，在本实施例中，配重件152的质量m1大于等于10g且小于等于50g。如此，既可以保障配重件152空间占用率较低，同时使蒸汽阀152的转动的响应速度较快。另外，进气管153的质量也有要求，其质量m2大于等于5g小于等于20g。
当水壶10倾倒时，为了保障蒸汽阀15能够正常转动，配重件152的重量为G1，进气管153的重量为G2，G1/G2∈[0.5，12]。进一步而言，考虑到壶盖的直径较小，一般在10cm至15cm内，如果，G1与G2的比值偏小，那么配重件152的重心与排气管151的轴线距离就需要加长，如此，才能满足M1＞M2+M3，蒸汽阀15方可正常转动。在一较佳实施例中，G1/G2∈[1，10]。
配重件150的重心与排气管151的轴线之间的间距为L1，以及进气管153的重心与排气管151的轴线之间的间距为L2对蒸汽阀15的转动效果有较大影响，通常情况下，为了使蒸汽阀15转动更舒畅，L1要大于L2，但是考虑到排气管151自身还会受到摩擦阻力，所以为了保障蒸汽阀15在水壶10倾倒后能够迅速转动，从而调整进气管153的位置，在此L1/L2∈[2，20]。当然，进一步而言，考虑到壶盖10的内部尺寸，L1/L2的优选范围在[4，15]。
参照图3、图4、图6，上述实施例中，配重件152与进气管153在排气管151的周向上的夹角为α范围较广，90°＜α≤180°，在此，如果α偏小，那么当液体加热容器10倾倒后，液体加热容器10中的水位可能会高于进气管153的末端，进而可能从进气管153的末端进入排气管151中，因此上述实施例中的出水阀18防溢水效果一般。在一较佳实施例中，为了提高出水阀18的防溢水效果，配重件152的延伸方向与进气管153的延伸方向之间的夹角为α，其中170°≤α≤180°。如此，即便如果液体加热容器10倾倒后，液体加热容器10中的水位难以将进气管153的末端淹没，如此，水流不会由进气管153进入排气管151中，防溢效果得到加强。
在上一实施例的基础上，为了使蒸汽阀15的防溢水效果最佳，α＝180°，也即是配重件152与进气管153分别布设于排气管151的相对两侧。
水壶10倾倒瞬间，壶身10b中的水很快就会进入壶盖10a，进而由进气管153进入排气管151中，如果蒸汽阀15旋转速度过慢，那么，还未等排气管153转动至最高位置时，水流就会进入排气管153中(即便是相差0.1秒，也会有较多的水流进入排气管中)，进而导致壶盖10溢水。
参照图3和图4，上述实施例中，进气管153可以是圆管，可以是方管，还可以是其它形状的管体，显然，上述几种类型的管体在转动方向上与空气接触面积较大，受到的空气阻力也较大。在本实施例中，进气管153呈扁平状设置。如此，当水壶10倾倒时，进气管153可以以最快速度旋转至最高位置，从而避免水流进入进气管153中。
另外，考虑到壶盖10a的半径一般在5cm至8cm，所以进气管153的长度也应有所限制。如果进气管153过长，进气管153易与其它结构产生干涉，进而导致排气阀15整体转动不便。如果进气管153过短，液体加热容器10倾倒后，进气管153的末端可能被水淹没。在本实施例中，进气管153的长度在3cm至5cm之间为较佳实施方式。
考虑到进气管153与排气管151连接的密封性，进气管153与排气管151可以采用一体成型设置，如此，二者之间的连接处密封性更好，不易漏气或漏水。
进气管153和配重件152均可以安装在排气管151侧壁的任意位置，二者可以在上下向具有高度差，二者也可以在同一个旋转平面上。在一实施例中优选二者处于同一旋转平面。这是因为，如果二者处于不同的旋转平面，在此以配重件152靠上设置，进气管153靠下设置为例进行阐述。当配重件转152动时，需要排气管151将配重件152的重力矩传递给进气管153，在此过程中，排气管151会对配重件152的旋转产生阻力，从而会使进气管153转动至最佳位置延迟。而当二者处于同一旋转平面时，排气管151产生的阻力较小，进气管153可迅速旋转至最高位置。
配重件152是设置在排气管151的侧壁的，配重件152可以是固定连接于排气管151的，例如焊接、配重件152与排气管151一体成型；配重件152还可以是于排气管151可拆卸连接的；排气管151为塑料件，配重件152为金属件，配重件152通过二次注塑固定在排气管151上。在一较佳实施例中，为了便于配重件152的安装、拆卸或更换，配重件152与排气管151的连接方式优选可拆卸连接。具体的，排气管151的侧壁设有凸台1512，配重件(152)安装于凸台1512上。在排气管151的侧壁设置凸台1512，通过凸台1512与配重件152连接对排气管151具有保护作用，如果配重件152直接安装在排气管151的侧壁，那么配重件152的安装可能导致排气管151漏气或变形。
继续参照图3和图4，在另一较佳实施例中，配重件152呈扇形状，其圆心端连接排气管151。这是因为，一方面，扇形的配重件152加工较方便，成本较低；另一方面，扇形设置的配重件152在旋转时阻力较小，旋转速度较快，可以将进气管153迅速抬高。
参照图2和图8，水壶10倾倒存在两种情况，第一种情况是水壶10倾倒90°，第二种是水壶10倾倒角度大于90°，例如180°。倾倒90°时，水流在排气管151周围的位置压力较小，水流难以在较短时间渗入气流通道14内。但是水壶10倾倒180°时，排气管151周围的位置压力较大，水流可能会在较短的时间渗过排气管151的开口端的端面而由排气孔131进入蒸汽通道14中，造成漏水的事故。在一较佳实施例中，为了避免上述情况，容置槽130封闭端的端面设有至少一条挡水槽1310，排气管151开口端的端面设有至少一条嵌入挡水槽1310内的第一挡水环154，如此该第一挡水环154插入挡水槽1310中，从而可以有效阻挡水流渗入气流通道14中。提高了排气阀15的防溢水效果。
参照图7，进一步而言，水壶10倾倒后，水流可能会渗过排气管151的外壁而进入气流通道14中，进而引起漏水。在一实施例中，为了避免水流渗过排气管151的外壁，排气管151的侧部设有至少一道朝向容置槽130内侧壁延伸的第二挡水环155。在此，由于排气管151是可转动的，因此，排气管151是与容置槽130的内壁之间不能产生干涉。所以排气管151与容置槽130之间应当预留间隙，而水流就可通过该间隙进入气流通道14中，因此，设置第二挡水环155后，第二挡水环155对水流产生阻力，可以减缓水流进入气流通道14的速率，从而为用户将水壶10扶起赢得时间。当然，为了进一步减缓水流渗入气流通道14内的速率，可以增设两道、三道或三道以上的第二挡水环155。
上一实施例述及了水壶10倾倒180°时，排气管151周围的位置压力较大，水流可能会在较短的时间渗入气流通道14内，造成漏水的事故，在另一较佳实施例中，为了减缓水流渗入气流通道14的速率，或者是为了避免水流渗入水流通道内，排气管151内设有密封重锤156，密封重锤156在排气管151倾斜角度大于90度时，自排气管151的封闭端朝排气管151的开口端移动，以密闭容置槽130封闭端的排气孔131。
参照图6，在上一实施例的基础上，考虑到密封重锤156不能将排气管151堵塞，否则会导致排气管151排气不通畅。所以在本实施例中，排气管151的内壁上设有导气机构，导气机构在密封重锤156和排气管151内壁之间形成导气通道。在此，该导气机构可以是设置在排气管151内壁的凸起，例如圆形凸起或筋条1511，还可以是设置于排气管内壁的导流槽。在此，导气机构优选为多个沿排气管轴向延伸且沿排气管周向分布的筋条1511，相邻的筋条1511之间形成导气通道。
上述实施例中，密封重锤156可以是多种形状，只要能够在水壶倾倒时能够将排气孔131封堵即可。例如，密封重,156呈柱状或球状设置，如此，密封重锤156在排气管151内的移动阻力较小，移动更顺畅。
在另一较佳实施例中，为了提高排气管151的上端与排气孔131的周边的密封性，下盖板12和排气管151封闭端的端面之间设有弹性件159，弹性件159环绕设置在排气管151下端面的转轴157设置(在此以转动安装部为转轴157为例进行说明)。如此，水壶10在倾倒时，弹性件159可以迅速将排气管151顶起，以使排气管151的上端与排气孔131的周边密封，从而提高该排气阀15的防溢效果。在此，弹性件159可以是弹簧，也可以是橡胶垫，也可以是弹片。当然，在此弹性件159优选不锈钢弹簧。
设置弹簧之后，虽然可以使排气管151的上端与排气孔131的周边密封，但是同时增大了排气管151自身转动的摩擦力矩。在此，由于弹簧与排气管151下端抵接，排气管151受到的主要摩擦力即来自弹簧。
所以，弹簧不能将排气管151抵压过紧，否则，当水壶10倾倒后，弹簧对排气管151的摩擦力偏大，或者弹簧与下盖板12之间的摩擦力偏大，从而导致蒸汽阀15转动不顺畅。在上述配重件152、进气管153的参数的基础上，该弹簧的内径D∈[10mm，20mm]，总圈数n∈[4，12]，劲度系数k∈[10g/mm，40g/mm]，质量m3∈[0.3g，1.5g]。如此，可保障蒸汽阀15的正常转动。
参照图6，在上一实施例的基础上，考虑到弹性件159长期受压，可能导致弹性件159的弹性功能减弱或失效。于本实施中，排气管151上设有自其封闭端的端面伸出的套管158，套管158呈环绕弹性件159设置。如此，即便弹性件159受到压力过大，在套管158支撑作用下，弹性件159不易发生永久性形变。
上述内容中主要述及蒸汽阀15和壶盖10的改进，在下述内容中将对壶盖10a与壶身10b的配合关系作进一步介绍：
参照图2和图3，壶盖10a是安装于壶身10b的，壶身10b上端是敞口的，壶盖10a是将壶身10b的敞口端密封的。在一较佳实施例中，下盖板12和壶身10b之间设有密封圈19，壶盖10a通过密封圈19与壶身10b的内壁密封连接。另外，为了保证壶盖10a与壶身10b连接强度，壶盖10a和壶身10b通过卡扣结构连接，该卡扣结构包括设置在壶盖10a上可伸缩的扣钩和设置在壶身10b内壁上的卡槽。当将壶盖10a安装于壶身10b时，扣钩受到抵压而变形，当扣钩伸入卡槽时，扣钩恢复形变，进而与卡槽配合，从而将壶盖10a限位于壶身10b。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。