專利名稱：閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于自來水水龍頭、冷/熱水混合用閥栓、便器用溫水沖洗器的流路轉(zhuǎn)換閥等中使用的、閥體與閥座滑動接觸的滑動型閥裝置。
背景技術(shù)：
已知的用于將冷/熱水混合的滑動型閥裝置如圖9所示。
該閥裝置的結(jié)構(gòu)是在閥殼40的下部安裝有底板41，在底板41上安裝有兩個環(huán)型填密圈42(圖中略去其中的一個)，以各環(huán)型填密圈42的內(nèi)側(cè)作為流入口43，在底板41上設(shè)置閥座44，閥座44上設(shè)置分別與上述各流入口43連通的兩個閥孔45(圖中略去一個)，在與上述閥座44的上表面接觸的閥體46的上面安裝有可以自由轉(zhuǎn)動的手柄保持器47，通過銷子48而可以自由滑動地支承在手柄保持器47上的手柄軸49的下端與閥體46連接，通過操作上述手柄軸49，使之上下、左右搖動，可以使閥體46沿閥座44的上表面滑動，打開或關(guān)閉兩個閥孔45。
當(dāng)兩個閥孔45開路時，由一個流入口43供入的熱水和由另一個流入口43供入的涼水經(jīng)閥孔45流入在閥體46上形成的流路50，然后進(jìn)入混合室51，在該混合室51中混合，由閥殼40上形成的出口52流出。
另外，在上述閥裝置中，手柄保持器47的下面安裝有環(huán)形的密封部件53，該密封部件53與閥體46的上表面接觸，防止水從閥體46與手柄保持器47之間通過手柄保持器47上的軸插入孔54泄漏到外面，另外，在手柄保持器47與閥殼40之間安裝有環(huán)型密封部件55，用以防止水從47和40兩個部件之間漏出。
特開昭63-36765中公布了一種這樣的閥裝置(參見圖9)，其閥體46和閥座44中有一方用陶瓷制成，另一方用含氟樹脂、超高分子聚乙烯等具有自潤滑性的樹脂或填充了二硫化鉬、碳等潤滑性較高的填料的樹脂制成，使閥體46的滑動性得到提高。
以往的這種由具有自潤滑性的合成樹脂制成的閥體，抗蠕變性較差，另外，即使用纖維增強(qiáng)材料增強(qiáng)，由于樹脂與增強(qiáng)材料的潤濕性較差，不能獲得充分的增強(qiáng)效果，因而只能在較低的水壓下防止漏水。
另外，采用自潤滑性樹脂以外的增強(qiáng)效果較大的樹脂，通過填充具有自潤滑性的填料而獲得閥體需要的潤滑性時，需要添加大量的潤滑性填料，導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度和抗蠕變性顯著降低，產(chǎn)生龜裂或止水不良等問題。
特開平2-190677中公布了一種抗蠕變性和潤滑性均有某種程度改善的樹脂組合物，它是由25-80％(重量)的聚苯硫醚樹脂(以下簡稱PPS樹脂)和20-75％(重量)的平均纖維直徑在8μm以下的碳纖維構(gòu)成，并配加了天然云母等無機(jī)粉末填充劑。
另外，特開平6-213341中公布了一種提高以PPS樹脂為主要成分的閥元件彼此間滑動接觸面的耐磨性、防止因滑動接觸面上產(chǎn)生劃傷而導(dǎo)致止水性能降低的技術(shù)，其中，閥座與閥體至少有一方是由在聚氰基芳基醚樹脂中配入碳纖維而形成的樹脂組合物的成形體構(gòu)成。
另外，本發(fā)明人在特開平3-265769中公布了一種閥裝置，其中，閥體是在PPS樹脂或在含該樹脂的聚合物合金中含有填充劑的合成樹脂組合物制成的，另外，手柄保持器下面的密封部件由高分子量聚乙烯(HMWPE)制成，從而在閥體與閥座之間以及閥體與上述密封部件之間產(chǎn)生良好的滑動性能。
但是，采用配入碳纖維的閥體的現(xiàn)有技術(shù)閥裝置成形時的收縮率具有各向異性，尺寸精度差，自潤滑性也不好，存在一系列問題。
另外，對于閥裝置來說，除了閥體和閥座的尺寸精度及自潤滑性外，還需要具有下列性能，即耐磨性或有異物進(jìn)入時表面粗糙度不增大的性能、膨脹性、蠕變性、有機(jī)械沖擊或熱沖擊時平面度不改變的性能、即止水性不降低的性能。
本發(fā)明的第一個任務(wù)是解決上述問題，提供一種閥裝置，該閥裝置在使用過程中即使閥體與閥座的滑動接觸面的表面粗糙度增大或有異物侵入滑動接觸面也不易產(chǎn)生劃傷，長時間連續(xù)使用時具有可靠的止水性，并且調(diào)節(jié)水量時手柄的操作性良好。
可是，當(dāng)閥裝置的閥座用合成樹脂制成、閥體用陶瓷制成時，止水時發(fā)生漏水并且手柄的操作也不輕便。
產(chǎn)生這些問題的原因據(jù)認(rèn)為是由于作用在上述圖9中所示的環(huán)形填密圈42上的給水壓使該環(huán)形填密圈42向上壓閥座44的外周部，使閥座44的外周部向上方變形，閥座44與閥體46的接觸部位產(chǎn)生間隙的緣故。
本發(fā)明的第二個任務(wù)是提供一種閥裝置，與上述第一個任務(wù)同樣，使閥體滑動時的手柄操作性可以長期保持良好，同時，在閥體由陶瓷材料制成的情況下可以防止止水時的漏水。
另外，以往的閥裝置借助于由橡膠類彈性材料構(gòu)成的密封部件的彈力將用合成樹脂或陶瓷制成的閥體壓向閥座一側(cè)而處于密封狀態(tài)，但是，由于與閥體滑動接觸的環(huán)形密封部件的滑動阻力很大，手柄的操作性不好，即使使用潤滑油也不能完全得到改善。
在這種情況下，也可以考慮代替密封部件使滑動性良好的合成樹脂制的環(huán)形閥座滑動接觸，將該閥座壓緊在閥體上，在滑動接觸面以外的適當(dāng)位置上配置彈性橡膠。
但這樣一來，由于閥座與閥體的水密性不充分，當(dāng)環(huán)形閥座承受流體壓力時，容易從閥座與閥體的滑動接觸面漏水。
本發(fā)明的第三個任務(wù)是解決上述問題，不妨礙閥裝置的操作性，防止從沒有閥孔、與流入路相反一側(cè)設(shè)置的環(huán)形閥座與閥體的滑動接觸面漏水的現(xiàn)象。
發(fā)明的說明為了解決上述第一個任務(wù)，本發(fā)明采用下面所述的結(jié)構(gòu)，即在將閥體疊合在帶有閥孔的閥座上、通過操作手柄使閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉上述閥孔的閥裝置中，上述閥座和閥體至少有一方由每100份(重量)聚氰基芳基醚樹脂配加40-165份(重量)平均粒徑在25μm以下的玻璃狀碳而形成的樹脂組合物的成形體構(gòu)成。
上述樹脂組合物還可以采用進(jìn)一步配加30份(重量)以下的含氟樹脂粉末、特別是四氟乙烯樹脂粉末的樹脂組合物。上述四氟乙烯樹脂粉末也可以是再生四氟乙烯樹脂粉末。
另外，在本發(fā)明中，為了同時解決上述第一個任務(wù)和第二個任務(wù)，在帶有閥孔的閥座由合成樹脂制成、與該閥座疊合的閥體由陶瓷材料制成、通過操作手柄使閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉上述閥孔的閥裝置中，在上述閥座的與閥體相對的一面的中央部位形成與閥體滑動接觸的圓形突出部，該突出部的直徑小于閥體的外徑。
另外，在帶有閥孔的閥座由合成樹脂制成、將閥體疊合設(shè)置在該閥座上、同時設(shè)置與該閥體滑動接觸的密封部件、將閥體在閥體殼內(nèi)水密密封、在該狀態(tài)下通過操作手柄使上述閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉上述閥孔的閥裝置中，在上述閥座的與閥體相對的一面的中央部位形成與閥體滑動接觸的圓形突出部，該突出部的直徑小于閥體的外徑，上述閥體的與閥座相對的滑動接觸面由陶瓷材料制成，上述閥體的與上述密封部件相對的滑動接觸面由合成樹脂制成。
為了減小閥體的滑動阻力，進(jìn)一步減輕手柄的操作力，可以在突出部的閥體滑動面上預(yù)先形成孔。
在本發(fā)明中，為了同時解決上述第一個任務(wù)和上述第三個任務(wù)，在帶有閥孔的閥座上疊合閥體、通過操作手柄使閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉上述閥孔的閥裝置中，在支承手柄、使閥體與閥座緊密接觸的手柄保持器的與閥體的滑動接觸面上形成若干個同心圓狀的溝槽。
優(yōu)選的是使上述閥裝置的上述手柄保持器的與閥體的滑動接觸面形成內(nèi)周緣比外周緣隆起的中間高的形狀，最好是在上述溝槽中保持有潤滑油或潤滑脂。
附圖的簡要說明

圖1是實施例9的縱剖面正視圖。
圖2是沿圖1的II—II線的剖面圖。
圖3是實施例9的部件分解立體圖。
圖4是實施例10的縱剖面正視圖。
圖5是實施例10的部件分解立體圖。
圖6是冷/熱水混合閥栓的外觀和手柄操作狀態(tài)的立體示意圖。
圖7是實施例12的縱剖面正視圖。
圖8是實施例12的閥座的底面圖。
圖9是現(xiàn)有技術(shù)閥裝置的縱剖面正視圖。
實施本發(fā)明的最佳方式下面詳細(xì)加以說明。
首先，本發(fā)明中的聚氰基芳基醚樹脂(以下簡稱PEN)是由下列式1表示的重復(fù)單元構(gòu)成的化合物，或者是除了該重復(fù)單元外、在不喪失PEN原有特性的范圍內(nèi)同時共存有約20％(摩爾)以下的由下列式2表示的另一重復(fù)單元的聚合物。式1 式2 (式中Ar表示 等芳基)這樣的PEN例如最好是以對氯酚為溶劑的0.2g/dl濃度的溶液在60℃下的比濃粘度(ηsp/C)為0.3dl/g以上者，例如出光興產(chǎn)社制造的聚醚腈(ID300)。特開昭63-3059的實施例中公布了PEN的制造方法。
本發(fā)明中使用的玻璃狀碳是將熱固性合成樹脂酚醛樹脂或呋喃樹脂等碳化燒成而得到的沒有特定晶體結(jié)構(gòu)的玻璃狀(無定形)的碳，通常使用粉末狀物。
以酚醛樹脂粉末為原料的玻璃狀碳的市售品有將分子內(nèi)具有羥甲基、重均分子量在3000以上的酚醛樹脂在800℃或2000℃燒成(熱處理)而得到的產(chǎn)物(鐘紡社制造BELL-PEARL C-800、BELL-PEARL C-2000)，可以使用將其調(diào)整成平均粒徑在25μm以下的微粒狀物。玻璃狀碳的熱處理溫度越高，所得到的結(jié)構(gòu)越接近于石墨。
在本發(fā)明中，構(gòu)成閥裝置的樹脂閥體的原料配比是每100份(重量)PEN配加40-165份(重量)的玻璃狀碳，這是因為玻璃狀碳低于上述規(guī)定范圍時，彈性模量過小，閥體不能充分止水，反之，超過上述規(guī)定范圍時，成形性很差并且抗沖擊強(qiáng)度顯著降低。
另外，每100份(重量)的PEN配加40-165份(重量)的玻璃狀碳外還可以再添加含氟樹脂粉末。這是因為添加含氟樹脂粉末可以改善滑動性，減小閥裝置的手柄轉(zhuǎn)矩，同時還可以消除操作手柄時容易產(chǎn)生的滑動音(噪音)。
上述含氟樹脂的有代表性的例子可以舉出下列樹脂，〔〕內(nèi)的數(shù)字表示熱分解溫度。
①聚四氟乙烯(PTFE)，〔約508-538℃〕②四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，〔約464℃以上〕③四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，〔約419℃以上〕④聚三氟氯乙烯(PCTFE)，〔約347-418℃〕⑤四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)，〔約347℃以上〕⑥三氟氯乙烯-乙烯共聚物(FCTFE)，〔約330℃以上〕⑦聚偏二氟乙烯(PVDF)，〔約400-475℃〕⑧聚氟乙烯(PVF)，〔約372-480℃〕⑨四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(EPE)。
另外，含氟樹脂也可以是兩種以上上述含氟樹脂的單體例如以大約1∶10至10∶1的聚合比率形成的共聚物或三元共聚物等的氟化聚烯烴等，它們具有固體潤滑劑的特性。其中，PTFE具有良好的耐熱性、耐化學(xué)藥品性、非粘著性和低摩擦系數(shù)等，因而是特別優(yōu)選的。
這些含氟樹脂的微分熱分解開始溫度比較高，這很合乎要求。例如，PTFE和PVDF的分解點分別是約490℃和約350℃，它們的微分熱分解開始溫度分別是約555℃和約460℃。在含氟樹脂中，全氟類的PTFE、PFA、FEP等因其良好的高溫特性而被優(yōu)先選用。因此，在熔融制造由聚氰基芳基醚樹脂構(gòu)成的閥體時，能較好地耐受上述的多次加熱過程。特別是PTFE的分解點比聚氰基芳基醚樹脂的熔點(340℃左右)還高約100℃，因而被優(yōu)先選用。通過添加3-30份(重量)、尤其是5-15份(重量)的上述含氟樹脂，可以獲得良好的機(jī)械性能、標(biāo)準(zhǔn)品的抗壓強(qiáng)度約為2100kgf/cm2的良好抗蠕變性及良好的絕熱性、耐熱水性等聚氰基芳基醚樹脂的特性，此外還能提高抗沖擊性、抗疲勞性、耐磨性等。
添加量低于3份(重量)時，不能得到預(yù)期的效果，超過30份(重量)時，由于其熔融粘度等，在后續(xù)的造粒或注塑成形時，熔融成形機(jī)等的機(jī)筒承受很大負(fù)荷，不能獲得穩(wěn)定的造粒性、注塑成形性和尺寸精度。
順便提一下，PFA和FEP在約380℃下的熔融粘度分別是約104-105泊和約4×104-105泊，特別是PTFE在約340-380℃下的熔融粘度是約1011-1012泊，這些含氟樹脂在這樣高的溫度下仍具有約104-1012泊的高粘度特性，因而耐熱性極好。
在配加PTFE時，也是每100份(重量)PEN配加30份(重量)以下的PTFE，因為配加量超過30份(重量)時，將顯著損害PEN的機(jī)械性能，閥座或閥體上容易產(chǎn)生劃傷。
所使用的PTFE粉末的形狀和大小沒有特別的限制，在粒狀的情況下，其粒徑在70μm以下時可使樹脂組成均一，因而是優(yōu)選的。
另外，用再生PTFE粉末代替PTFE新料粉末時，不易影響PEN的機(jī)械性能。所謂再生PTFE粉末，是新料一次燒成后、粉碎而得到的粉末，這種粉末難以形成纖維狀，可使配合得到的樹脂組合物保持良好的熔融粘度，因而是改善成形性的良好添加劑。
聚氰基芳基醚樹脂是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為145℃左右的結(jié)晶性樹脂，在閥體成形后通過進(jìn)行熱處理還可以促進(jìn)結(jié)晶化，提高尺寸穩(wěn)定性。
如上所述，在耐熱性良好的聚氰基芳基醚樹脂中混以上述具有耐熱性的填充劑后成形而得到的閥體，即使暴露于約100℃的熱水中也不會發(fā)生熱變形，具有足夠的耐久性。
閥裝置的閥體或閥座是將上述PEN和玻璃狀碳以及PTFE粉末混合在一起，然后成形，混合的方法沒有特別的限制。例如，可以使用漢歇爾混合機(jī)、球磨機(jī)、轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)等將上述各原料、必要時還有各種添加劑逐個地或兩種以上同時地進(jìn)行干式混合。
然后，用加熱輥、捏合機(jī)、班伯里密煉機(jī)、熔融擠出機(jī)等進(jìn)行熔融混合，熔融加工成規(guī)定的形狀。熔融混合的溫度在PEN樹脂熔化的溫度以上，具體地說是330-400℃，優(yōu)選340-380℃。
熔融成形的方法也沒有特別的限制，考慮到大批量生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本，最好是采用注塑成形法。另外，僅采用注塑成形法難以得到具有要求的滑動接觸面平面度的最終形狀，因此，采用注塑成形后立即在同一金屬模內(nèi)進(jìn)行壓縮成形的所謂注塑壓縮成形法較為有利。
成形后，為了獲得滑動表面的良好平面度，最好是進(jìn)行后加工，例如用平面磨床等修整成形品的平行度和平面度，然后用研磨機(jī)精磨去掉10-50μm的表層。此時，研磨用的磨料可以使用以氧化鋁、碳化硅等為主要成分的磨料，其粒度應(yīng)非常細(xì)小。
另外，用硬質(zhì)的磨料研磨比金屬軟的樹脂時，可能擔(dān)心磨粒會陷入樹脂中，使用#2000以下的磨料，磨粒基本上不會陷入樹脂中，可以得到良好的平面度和表面粗糙度。其原因尚不清楚，據(jù)推測是由于使用硬質(zhì)的磨粒時被研磨材料發(fā)出的熱量較少，因而表面硬度和屈服應(yīng)力等下降較小。
總之，在進(jìn)行上述平面研磨的同時也完成了平面度的精加工。磨削和研磨所使用的裝置可以容易地一次處理多個工件，另外，與陶瓷、金屬等材料相比，樹脂材料的加工時間要短得多，因而可以降低制造成本。
在閥體用陶瓷材料制成的場合，最好是使用下面表1中所示的新陶瓷等陶瓷材料進(jìn)行成形，也可以使用具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和硬度、其數(shù)值在表1所示范圍內(nèi)的陶瓷材料構(gòu)成閥體。
另外，為了提高這些材料的強(qiáng)度的熱性能，還可以添加的1-10％(重量)的SiO2、Y2O3、Al2O7、AlN、TaN、TiC、Co及其它稀土元素等無害物質(zhì)中的一種以上。
表1 上述陶瓷材料具有超高耐熱性，雖然其絕熱性不如樹脂材料，但線膨脹系數(shù)比樹脂材料小1/10左右，因而閥元件之間的間隙比較小，可以提供間隙精度高的閥裝置。
如上所述，將線膨脹系數(shù)較小、具有絕熱性、抗熱沖擊性至少在約100℃以上、考慮到安全性最好是約200℃以上的材料用于閥體，可以提高閥元件之間的間隙精度，即使用于將冷/熱水混合的使用溫差較大的閥裝置，仍然能提供磨損小、轉(zhuǎn)矩低且壽命長的閥裝置。
在陶瓷類材料中有代表性的細(xì)陶瓷—氧化鋁(Al2O3)，取決于晶形和所使用的添加劑等，除了上述特性外有時還具有下面表2中所示的特性，該材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等閥裝置的閥所必備的性能，價格比較平均，綜合性能好。
表2

由壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、硬度、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱率、耐熱沖擊性等在上述范圍內(nèi)的陶瓷材料構(gòu)成的閥體具有足夠的彎曲強(qiáng)度和硬度，即使承受例如17.5kgf/cm2的水壓，也不會發(fā)生變形，另外，由于具有良好的絕熱性和耐熱沖擊性，熱量不易散失，可以保持穩(wěn)定的水溫，即使同時暴露于約100℃的沸水和低溫的涼水中時，閥體仍具有足夠的耐熱沖擊性，同時還具有耐腐蝕性。
在閥裝置的閥座或閥體由規(guī)定的樹脂組合物構(gòu)成的本發(fā)明中，閥座或閥體至少有一方是由規(guī)定量的聚氰基芳基醚樹脂和平均粒徑在25μm以下的玻璃狀碳構(gòu)成的樹脂組合物的成形體，因而該閥座或閥體的潤滑性和耐磨性得到提高并且抗機(jī)械沖擊和熱沖擊性能得到增強(qiáng)。另外，作為填充劑的玻璃狀碳不存在各向異性，因此閥座和閥體在滑動接觸面表面光潔度、平面度、尺寸精度等方面可以以極高的精度成形。
因此，安裝了上述閥座和閥體的閥裝置在長期連續(xù)使用時可以確保滿足實用要求的止水性和操作性。
另外，閥裝置的閥體或閥座采用在上述樹脂組合物中添加PTFE粉末得到的樹脂組合物時，可以提高滑動性，減小閥裝置的手柄轉(zhuǎn)矩，同時還可以消除手柄操作時容易產(chǎn)生的滑動音(噪音)。
其次，在閥座的與閥體相對的表面上設(shè)置比閥體直徑小的突起部而得到的閥裝置，在止水時即使由于作用在閥座上的給水壓而使閥座變形，閥座上也只有外周部分變形，上述突起部分仍與閥體保持接觸，不會發(fā)生漏水。
閥體的與閥座相對的滑動接觸面由陶瓷制成、閥體的與密封部件相對的滑動接觸面由滑動性比陶瓷好的合成樹脂制成的閥裝置，除了上述效果之外，閥體與密封部件的滑動性也得到改善，因而閥體在閥殼內(nèi)長期保持液密密封，不會漏水，操作手柄移動閥體時比較輕便。
在閥座的突起部分的與閥體接觸的滑動面上開設(shè)孔的閥裝置，閥座與閥體的接觸面積減小，可以減小閥體的滑動阻力，使手柄的操作更為輕便。
在手柄保持器的與閥體的滑動接觸面上形成若干個同心圓狀溝槽的閥裝置，彼此獨立的環(huán)形滑動接觸面分別起到堤防的作用，可以防止流體從滑動接觸面的外周緣進(jìn)入內(nèi)周緣，提高防止漏水的效果。
在這種情況下，如果把閥體的與手柄保持器滑動接觸的表面制成內(nèi)周緣比外周緣隆起的中間高的形狀，則手柄的操作更為輕便。
另外，如果上述溝槽中保持有潤滑油或潤滑脂，則除了防止泄漏的效果外，還可以減小閥座的滑動阻力，進(jìn)一步提高閥裝置的操作性。
上述將手柄保持器的與閥體滑動接觸的表面制成內(nèi)周緣比外周緣隆起的中間高形狀的閥裝置，由于在將部件裝入閥裝置的狀態(tài)下所產(chǎn)生的閥殼與底板的壓緊力，上述中間高的形狀變?yōu)槠矫鏍?，使上述手柄保持器的滑動接觸面與閥體緊密地接觸。
因此，在使用狀態(tài)下滑動接觸環(huán)上承受流出的液體壓力負(fù)荷時，流過閥殼內(nèi)的流體不容易從閥座的閥體之間泄漏出來。
實施例1-8和比較例1-9實施例1-8和比較例1-9中使用的原材料匯總表示如下，其中，( )內(nèi)是表中使用的縮寫詞，配比全部用重量％表示。
(1)聚氰基芳基醚樹脂(PEN)出光興產(chǎn)社制ID300(2)玻璃狀碳(GC)鐘紡社制BELL-PEARL C-2000(3)再生四氟乙烯樹脂(PTFE)喜多村社制TFE-KT400H(4)超高分子量聚乙烯(PE)
三井石油化學(xué)社制LUBMER，注塑成形級(5)聚苯硫醚樹脂(PPS)Tohpren社制T-4(6)聚醚酰亞胺樹脂(PEI)美國通用電氣公司制造ULTEM1000(7)聚醚砜樹脂(PES)英國ICI公司制造VICTREX4800P(8)碳纖維(CF)東麗公司制造BESFIGHT HTA，纖維直徑7.2μm，拉伸伸長率1.52％(9)云母加拿大Mica公司制MICA S-200，平均粒徑60μm按下述方法制造可以在圖1所示結(jié)構(gòu)(其中，閥座的上表面為平面)的閥裝置中安裝的閥體(與圖3所示的外形相同)。
按表3和表4中所示的配比將各種原料預(yù)先干式混合，然后裝入雙螺桿擠出機(jī)(池貝鐵工社制PCM-30)，擠出造粒。使用規(guī)定的模將所得粒料注塑成形，用平面磨床加工成形閥體的接觸面，提高平面度，再用研磨機(jī)充分降低表面粗糙度(Ra0.1-0.2μm)。
將所得到的閥體與用陶瓷制成的閥座組合安裝在閥裝置中，進(jìn)行下述的性能試驗，觀察止水性、操作性、劃傷性和因吸水而引起的變形性，結(jié)果列于表3和表4中。
性能試驗(1)止水性和操作性將閥裝置安裝到圖6所示的單手柄混合水龍頭中，考察止水性和操作性。
止水性的測定是使手柄處于中央下部(即止水狀態(tài))，用泵加水壓至17.5kgf/cm2，保持30秒，然后測定因漏水而引起的壓力降低量(kgf/cm2)。壓力降低量在0.3kgf/cm2以下判定為良好。
操作性是用轉(zhuǎn)矩測定器(Simpo工業(yè)社制DFG-2K)測定手柄的上下(止水、放水、流量調(diào)節(jié))、左右(水溫調(diào)節(jié))的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩測定值(操作力)在300-1000gf范圍內(nèi)判定為良好。轉(zhuǎn)矩小于300gf時，在使用過程中手柄因自重下降，因而不合要求；轉(zhuǎn)矩超過1000gf時，手柄的操作性不夠圓滑，因而適宜的范圍是400-800gf。
通過以下所述的初期試驗、耐久試驗和吸水試驗證實上述止水性和操作性。
①初期試驗在耐久試驗之前測定初期的止水性和操作性。
②耐久試驗使用在初期試驗中使用過的閥體，將手柄連接到耐久試驗機(jī)(NTN精密樹脂社制)上，如圖6所示，手柄由右端上部Ru(止水)→右端下部Rd(冷水)→左端下部Ld(水溫90℃)→左端上部Lu(止水)→左端下部Ld(水溫90℃)→中央下部Cd(溫水45℃)→中央上部Cu(止水)→中央下部Cd(溫水45℃)→右端下部Rd(冷水)→右端上部Ru(止水)為一個循環(huán)(需要25秒左右)，進(jìn)行試驗，確認(rèn)10萬次循環(huán)和20萬次循環(huán)后的止水性和操作性。另外，對于止水性降低者不進(jìn)行上述耐久試驗。
③吸水試驗將閥體在熱水(90℃)中浸漬200小時，然后測定止水性和操作性。
(2)劃傷性由流入路每分鐘流入8升水和1g平均粒徑3μm的金屬片(刨屑)，使手柄與上述耐久試驗同樣動作，進(jìn)行10次循環(huán)操作。然后，用表面粗糙度測試儀(日本真空社制DektakII)測定閥體的滑動接觸面，測定結(jié)果分三級進(jìn)行評定，即完全沒有劃傷標(biāo)記為○，劃傷深度小于1μm標(biāo)記為△，劃傷深度大于1μm標(biāo)記為×。
(3)因吸水而引起的變形性在初期和閥體在熱水(90℃)中浸漬200小時后，用表面粗糙度測試儀測定閥體的滑動接觸面的表面形狀，分三級評定測試結(jié)果，滑動接觸面的形狀變化小于3μm標(biāo)記為○，形狀變化在3μm-5μm之間標(biāo)記為△，形狀變化在5μm以上標(biāo)記為×。
表3
表4
由表3和表4的結(jié)果可以看出，實施例1-8在性能試驗的初期試驗中都顯示出良好的止水性、操作性，在20萬次循環(huán)后的耐久試驗結(jié)果也良好，止水性是壓力下降量為0.3kgf/cm2以下，操作性是轉(zhuǎn)矩測定值在300-1000gf范圍內(nèi)。另外，未發(fā)現(xiàn)因吸水而對止水性、操作性和形狀變形性產(chǎn)生影響。
添加了PTFE粉末的實施例5-8，與未添加該粉末的情況相比，操作起來要輕便一些。
在劃傷性方面，只有實施例6(每100份(重量)PEN添加40份(重量)玻璃狀碳和30份(重量)PTFE粉末)發(fā)現(xiàn)很少量的劃傷，但對性能沒有產(chǎn)生任何影響。
另一方面，在每100份(重量)PEN添加30份(重量)玻璃狀碳而構(gòu)成的比較例1中，作為止水性指標(biāo)的壓力下降量超過0.3kgf/cm2，操作性指標(biāo)也上升到1000gf以上。
添加了40份(重量)PTFE粉末的比較例2和比較例3，止水性和劃傷性的結(jié)果都很差。另外，在PEN中添加了云母的比較例4、在PPS中添加了碳纖維和云母的比較例6、在PEI中添加了碳纖維的比較例7和在PES中添加了碳纖維的比較例8，操作性都非常不好，不適合于實用。另外，在PE中添加了碳纖維的比較例5，止水性顯著惡化。
實施例9-11和比較例9參照圖1-3說明實施例9。
圖1-3中所示的實施例9與圖9中所示的現(xiàn)有技術(shù)例的不同之處在于閥座6的上表面上形成了用于與閥體滑動接觸的圓形突起部12，該突起部的直徑比閥體11的直徑小。
即，實施例9的結(jié)構(gòu)是在圓筒形的閥殼1的內(nèi)側(cè)下部安裝有底板2，在底板2上安裝有2個密封部件3，以各密封部件3的內(nèi)側(cè)作為流入口4a、4b。
將圓板形的閥座6疊放在底板2上。在閥座6的外周上沿軸向開設(shè)槽8，另一方面，在底板2的外周上形成突起條9，該突起條9與槽8配合可以制止閥座6轉(zhuǎn)動。在閥座6上設(shè)置與上述流入口4a、4b連通的二個閥孔10a、10b。
閥座6用由80％(重量)聚苯硫醚樹脂(PPS)和20％(重量)碳纖維組成的合成樹脂制成。
設(shè)置在閥體11上面的手柄保持器14可以相對于閥殼1自由轉(zhuǎn)動，安裝在其外周下部的密封部件15a與閥殼1的內(nèi)周面接觸，防止漏水。另外，在手柄保持器14的下面安裝有由高密度聚乙烯(HMWPE)制成的環(huán)形密封部件15b，密封部件15b與閥體11的上面接觸，將手柄保持器14和閥體11之間密封住。
在手柄保持器14上形成上下貫通的軸插入孔16，在穿過該軸插入孔16的手柄軸17的中間部位，通過銷子18將其支承住，使其可以在手柄保持器14中自由轉(zhuǎn)動。
在手柄軸17的下部設(shè)有連接軸部19，該連接軸部19被插入到在閥體11的上面形成的插入孔21中。
因此，使手柄軸17以銷子18為中心搖動時，閥體11沿著閥座6的上表面滑動。此時，如果使手柄軸17以該軸心為中心轉(zhuǎn)動，則手柄保持器14旋轉(zhuǎn)，支承手柄軸17的銷子18的方向發(fā)生改變，從而可以使手柄軸17在任意方向上搖動，可以使閥體11在該手柄軸17的搖動方向上滑動。
上述閥體11用氧化鋁陶瓷制成，在其外周面與閥殼1的內(nèi)周面之間形成的混合室22的部分周壁上設(shè)置出口23。
另外，在閥體11的下面形成二個流路4a、4b，通過閥體11的滑動，使該流路4a、4b與閥座6上的閥孔10a、10b連通或斷開。
實施例9所示的閥裝置由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在供水時通過手柄軸17的搖動和旋轉(zhuǎn)，使閥體11沿著突起部12的上面滑動，將該閥體11上形成的二個流路24與閥座6上設(shè)置的二個閥孔10a、10b連通。
流路24與閥孔10a、10b連通后由底板2上的二個流入口4a、4b中的一個流入口供入的熱水和由另一流入口供入的冷水從閥孔10a、10b和流路24流入混合室22，在該混合室22中混合后，由出口23流出。
這樣，如果預(yù)先在出口23上連接噴頭，就可以給該淋浴噴頭供給熱水。
要停止供給熱水時，操作手柄，移動手柄軸，使閥體11滑動，切斷流路24與閥孔10a、10b的連通。
下面參照圖4-5說明實施例10。
實施例10的閥裝置中，閥體25的與閥座26相對的滑動接觸面由氧化鋁陶瓷層25a構(gòu)成，同時，閥體25上面的與環(huán)形高密度聚乙烯制成的密封部件27b相對的滑動接觸面是由80％(重量)聚苯硫醚樹脂(PPS)和20％(重量)碳纖維組成的合成樹脂層25b構(gòu)成的，除此之外，其結(jié)構(gòu)與實施例1相同。
為了使陶瓷層25a和合成樹脂層25b疊合一體化，可以采用將陶瓷形成凸形、將合成樹脂形成凹形然后通過壓入成為一體化的方法，或者將合成樹脂在配置陶瓷的金屬模內(nèi)注塑成形即所謂的嵌件成形，或者用粘接劑將兩個部件粘接，用超聲波等使之熱熔合成為一體化。
實施例11的閥裝置中，如圖1-3中的點劃線所示，在突起部12上形成了軸向的通孔13，除此以外其結(jié)構(gòu)與實施例9完全相同。
比較例9是圖9中所示的現(xiàn)有技術(shù)閥裝置，它與實施例9的不同之處在于閥座44上面的閥體滑動部上沒有形成突起部。
按照與上述方法完全相同的試驗方法，考察實施例9-11和比較例10的止水性和操作性，結(jié)果示于表5中。
表5 *kgf/cm2**gf由表5的結(jié)果可以看出，與閥體上未形成突起部的比較例10相比，實施例9-11的止水性和操作性均優(yōu)于前者，這些實施例在水壓為17.5kgf/cm2時的壓力下降量是0.3kgf/cm2以下，另外，手柄轉(zhuǎn)矩(操作性)也在300-1000gf的范圍內(nèi)。特別是閥體由陶瓷層和合成樹脂層兩層構(gòu)成的實施例10的操作性極好，使用穩(wěn)定性也非常好。
實施例12參照圖7和圖8說明實施例12和比較例10。
實施例12的閥裝置與圖1-2所示的實施例9相比只有以下兩點不同，即閥座31的上面沒有形成突起部，另外，在手柄保持器32的下端的與閥體34的滑動接觸面上形成了若干個同心圓狀的溝槽33。該裝置中與實施例9相同的部件在圖中用相同符號表示，省略了符號的說明。
上述手柄保持器32下端的環(huán)形接觸面形成內(nèi)周緣17a比外周緣突起10-20μm的中間高的形狀，閥體34的與手柄保持器32的滑動接觸面(圖中的上面)也形成中央部分比周緣部分突起3-8μm的中間高的形狀，溝槽33內(nèi)保持有硅氧烷潤滑脂。另外，閥體34由氧化鋁陶瓷制成，手柄保持器32由HMWPE制成。
溝槽33的斷面是V字形，其尺寸為，溝寬0.5mm、深0.6mm，各溝槽以0.7mm的等間距配置。這些溝槽的斷面形狀除了V字形外，也可以是U字形、矩形或其它已知的形狀，另外，只要能起到防止漏水的效果，溝槽的數(shù)量及其直徑改變成上述數(shù)值以外也是可以的。
比較例10比較例10是由與圖9所示的現(xiàn)有技術(shù)例完全相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的閥裝置，與實施例12相同，閥體由氧化鋁陶瓷制成，手柄保持器由HMWPE制成。
采用上述試驗方法考察實施例12和比較例10的止水性和操作性，結(jié)果列于表6中。
表6 *kgf/cm2**kgf·cm由表6的結(jié)果可以看出，與比較例10的現(xiàn)有技術(shù)閥裝置相比，在手柄保持器下部的與閥體滑動接觸的滑動接觸面上形成若干個同心圓狀溝槽的實施例12具有良好的止水性和操作性。
在工業(yè)上的應(yīng)用性如上所述，閥座和閥體至少有一方是由規(guī)定量的聚氰基芳基醚樹脂和一定粒徑的玻璃狀碳組成的樹脂組合物的成形體的本發(fā)明的閥裝置，閥座的閥體可以精密成形，沒有尺寸誤差且耐磨性良好，在使用過程中滑動接觸面的表面粗糙度不易增大，有異物侵入時也難以造成劃傷。
這樣的閥裝置的優(yōu)點是安裝了具有良好抗蠕變性等機(jī)械性能和自潤滑性的閥體和閥座，長時間連續(xù)使用時可以充分改善止水性，同時調(diào)節(jié)水量時手柄的操作性也非常好。
在閥座的與閥體相對的表面上設(shè)置閥體滑動用的突起部、該突起部的直徑比閥體外徑小的閥裝置，止水時即使由于給水壓引起閥座變形，變形部位也只是在閥座的外周部分，因此其突起部與閥體保持接觸狀態(tài)，可以防止由閥體和閥座之間漏水。
另外，閥體由陶瓷材料制成、閥座由合成樹脂制成、閥座上形成直徑比閥體外徑小的閥體滑動用的突起部的閥裝置，閥體滑動時的阻力極小，并能防止因閥座磨損而引起的閥體粘連，使閥體滑動時的手柄操作長期保持良好狀態(tài)。
閥體的與閥座相對的滑動接觸面由陶瓷材料制成、閥體的與手柄保持器下部的密封部件相對的滑動接觸面由合成樹脂制成的閥裝置，由于改善了閥體與密封部件的滑動性，因而不會漏水，使閥體移動時的手柄操作也更加輕便。另外，在突起部的閥體滑動面上形成孔的閥裝置可以進(jìn)一步減小閥體的滑動阻力，使閥體滑動時更加圓滑。
在手柄保持器下部的與閥體滑動接觸的滑動接觸面上形成若干同心圓狀溝槽的閥裝置，操作性不受損害，并且在使用過程中水等流體不容易從閥體與手柄保持器的滑動接觸面泄漏。
另外，如果把手柄保持器上形成溝槽的滑動接觸面制成中間高的形狀，將其裝入閥殼內(nèi)、加上壓緊力時，滑動接觸面變得極為平滑，可以進(jìn)一步提高防止漏水效果。
在上述的閥裝置中，在溝槽內(nèi)保持有潤滑劑或潤滑脂時，除了前述防止漏水的效果外，還可以進(jìn)一步減小手柄保持器的滑動阻力，使操作性能更好。
權(quán)利要求
1.閥裝置，在帶有閥孔的閥座上疊合閥體，通過手柄操作使閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉上述閥孔，其特征是在上述閥裝置中，閥座和閥體中至少有一方是由每100份(重量)聚氰基芳基醚樹脂配加40-165份(重量)平均粒徑在25μm以下的玻璃狀碳而構(gòu)成的樹脂組合物的成形體。
2.閥裝置，在帶有閥孔的閥座上疊合閥體，通過手柄操作使閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉上述閥孔，其特征是在上述閥裝置中，閥座和閥體中至少有一方是由每100份(重量)聚氰基芳基醚樹脂配加40-165份(重量)平均粒徑在25μm以下的玻璃狀碳和30份(重量)以下的含氟樹脂粉末而構(gòu)成的樹脂組合物的成形體。
3.權(quán)利要求2所述的閥裝置，其中，所述的含氟樹脂粉末是四氟乙烯樹脂粉末。
4.權(quán)利要求3所述的閥裝置，其中，所述的四氟乙烯樹脂粉末是再生四氟乙烯樹脂粉末。
5.閥裝置，其帶有閥孔的閥座由合成樹脂制成，疊合在該閥座上的閥體由陶瓷材料制成，通過操作手柄使閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉閥孔，其特征是在上述閥裝置中，在上述閥座的與閥體相對的表面的中央部位上形成用于與閥體滑動接觸的圓形突起部，該突起部的直徑比閥體的外徑小。
6.閥裝置，其帶有閥孔的閥座由合成樹脂制成，在該閥座上與之疊合設(shè)置閥體，同時還設(shè)置與該閥體滑動接觸的密封部件以將閥體液密密封在閥殼內(nèi)，在這種狀態(tài)下通過操作手柄使上述閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉閥孔，其特征是在上述閥裝置中，在閥座的與閥體相對的表面的中央部位上形成用于與閥體滑動接觸的圓形突起部，該突起部的直徑比閥體的外徑小，閥體的與閥座相對的滑動接觸面由陶瓷材料制成，閥體的與上述密封部件相對的滑動接觸面由合成樹脂制成。
7.權(quán)利要求4或5所述的閥裝置，其中，在上述突起部的與閥體滑動接觸的面上形成了孔。
8.閥裝置，在帶有閥孔的閥座上疊合閥體，通過操作手柄使閥體相對于閥座滑動而打開或關(guān)閉上述閥孔，其特征是在上述閥裝置中，在保持手柄且使閥體與閥座緊密接觸的手柄保持器的與閥體滑動接觸的面上形成若干個同心圓狀的溝槽。
9.權(quán)利要求8所述的閥裝置，其中，將上述手柄保持器的與閥體的滑動接觸面制成內(nèi)周緣比外周緣隆起的中間高的形狀。
10.權(quán)利要求8或9所述的閥裝置，其中，在所述的溝槽中保持有潤滑油或潤滑脂。
全文摘要
公開了一種使閥體相對于閥座滑動而開閉調(diào)節(jié)閥孔的閥裝置，長時間連續(xù)使用時可充分改善止水性，手柄操作性也非常好。閥座6或閥體11是由每100份(重量)聚氰基芳基醚樹脂配加40-165份(重量)平均粒徑25μm以下的玻璃狀碳而構(gòu)成的樹脂組合物的成型體，或者是在上述樹脂組合物中進(jìn)一步配加30份(重量)PTFE等含氟樹脂粉末而構(gòu)成的樹脂組合物的成型體。另外，閥體11由陶瓷制成，在合成樹脂制成的閥座6的與閥體11相對的一面的中央部位形成閥體滑動用的突起部12，該突起部12的直徑比閥體11的外徑小，即使由于給水壓而使閥座6變形，變形也只是發(fā)生在閥座6的外周部，從而防止閥體11與突起部12之間形成間隙。另外，還公開了在手柄保持器14的下面形成若干同心圓狀構(gòu)槽的閥裝置。將上述手柄保持器的下面制成內(nèi)周緣比外周緣隆起的中間高形狀，在溝槽中保持有潤滑油或潤滑脂。
文檔編號C08L71/00GK1129030SQ9519042
公開日1996年8月14日 申請日期1995年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月31日
發(fā)明者福澤覺, 中村勝一, 伊藤健二 申請人:Ntn株式會社