謝偉泉

摘 要：文章介紹一種應(yīng)用于衛(wèi)浴設(shè)備水箱的快速排水機(jī)構(gòu)。該排水機(jī)構(gòu)位于水箱側(cè)面底部，該處設(shè)有一排水口；一排水芯上設(shè)密封盤，密封盤的兩面分別設(shè)有導(dǎo)桿和彈片，彈片上設(shè)有凸臺(tái)；帶密封墊的壓蓋，其中央有通孔，該壓蓋固定于排水孔外部；排水芯的彈片穿接于壓蓋的通孔和排水孔內(nèi)；套接復(fù)位彈簧的導(dǎo)桿活動(dòng)于固定在水箱一桿套中；所述壓蓋的通孔處還具有一可在所述密封盤遠(yuǎn)離密封墊時(shí)對(duì)所述凸臺(tái)限位的卡扣。

關(guān)鍵詞：水箱；排水機(jī)構(gòu)；壓蓋；排水芯；密封盤；復(fù)位彈簧；排水孔

中圖分類號(hào)：TU824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）32-0006-02

在衛(wèi)浴設(shè)備領(lǐng)域的水箱，尤其現(xiàn)有很多智能蓋板內(nèi)置的水箱，都包含加熱、進(jìn)水口、排水口等功能，為了防止儲(chǔ)存在水箱內(nèi)的洗凈水凍結(jié)或水箱里面的水長(zhǎng)期不用發(fā)臭，有必要將水箱內(nèi)的積水及時(shí)排放，為此水箱底部一側(cè)開設(shè)有排水孔，為了實(shí)現(xiàn)排水和止水，須借用工具將與排水孔配合的止水塞子旋松實(shí)現(xiàn)排水，旋緊實(shí)現(xiàn)止水。帶螺紋密封塞子排水機(jī)構(gòu)如圖1所示，水箱250的孔和止水塞子255是通過螺紋密封結(jié)合，排水時(shí)需要借用螺絲刀將塞子旋出實(shí)現(xiàn)排水。

還有一類旋轉(zhuǎn)卡位排水裝置，雖然可徒手完成排水、止水，使操作簡(jiǎn)便，消除了必須使用工具的弊端。復(fù)雜旋轉(zhuǎn)卡位排水機(jī)構(gòu)如圖2所示，水箱1，密封墊3夾在零件2和8之間形成一個(gè)塞子組在彈簧4的作用下形成止位密封，水箱上設(shè)有6-1和6-2兩個(gè)位置，塞子組上有一個(gè)凸塊7，旋轉(zhuǎn)塞子組到6-1位置時(shí)，塞子組密封分離實(shí)現(xiàn)排水，旋到6-2時(shí)實(shí)現(xiàn)止水。不過這類方案仍具有其缺點(diǎn)：密封件顯得復(fù)雜，容易阻塞而卡澀，排水流量受限造成排水速度較慢。

1 方案的提出

如何設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷快速的排水機(jī)構(gòu)，同時(shí)又容易維護(hù)，成為這類排水機(jī)構(gòu)的一個(gè)必然需求。針對(duì)以上的必然需求，提出一種適用于智能馬桶蓋板水箱的快速排水機(jī)構(gòu)，其技術(shù)方案如下：水箱底部側(cè)面設(shè)置一個(gè)排水口；兩面分別設(shè)有導(dǎo)桿和帶有凸臺(tái)彈片的密封盤的排水芯；還有帶中央通孔密封墊的壓蓋；該壓蓋固定于排水孔外部；排水芯的彈片穿接于壓蓋的通孔和排水孔內(nèi)；導(dǎo)桿套接一個(gè)復(fù)位彈簧并活動(dòng)配合于與所述水箱固定的一桿套中，該桿套與密封墊的距離小于導(dǎo)桿前端到密封盤密封面的距離；密封盤和密封墊相互平行；該壓蓋的通孔處還具有一可在密封盤遠(yuǎn)離密封墊時(shí)對(duì)所述凸臺(tái)限位的卡扣。

作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選改進(jìn)，可以體現(xiàn)在如下方面：

①在以上技術(shù)方案基礎(chǔ)上的一個(gè)較佳實(shí)施例中，水箱內(nèi)還具有一滑動(dòng)面；該滑動(dòng)面平行于所述導(dǎo)桿，與密封盤滑動(dòng)配合，并且該滑動(dòng)面與密封盤配合之處與所述彈片形變后于密封盤上的投影指向一致。

②在上一個(gè)技術(shù)方案基礎(chǔ)上的一個(gè)較佳實(shí)施例中，密封盤上還固接一防護(hù)圈；該防護(hù)圈兩點(diǎn)固定于密封盤，并包圍所述彈片的外周緣；該防護(hù)圈在彈片的自由端兩側(cè)還具有弧形凹陷。

③在上一個(gè)技術(shù)方案基礎(chǔ)上的一個(gè)較佳實(shí)施例中，凸臺(tái)在朝向?qū)U的一側(cè)具有一下斜導(dǎo)面；卡扣在朝向所述水箱外側(cè)具有一上斜導(dǎo)面。

④在以上各個(gè)技術(shù)方案基礎(chǔ)上的一類較佳實(shí)施例中，壓蓋上具有一引流槽，該引流槽在壓蓋固定于排水口外時(shí)處于水箱的最低水位位置。

2 具體工作原理

本排水機(jī)構(gòu)止水狀態(tài)剖視圖如圖3所示，整個(gè)機(jī)構(gòu)位于水箱200的底部側(cè)面位置；在水箱200此處的側(cè)面具有一個(gè)排水孔201，圖中自左至右為導(dǎo)桿102、密封盤101和彈片103，彈片103上設(shè)有凸臺(tái)104；用螺釘600將中間設(shè)有與排水孔201通孔對(duì)應(yīng)的壓蓋300固定在排水孔外，此壓蓋300通過一個(gè)密封墊400壓合于排水孔200。

排水芯100的彈片103穿接于壓蓋300的通孔和排水孔201內(nèi)；同時(shí)導(dǎo)桿102套接一復(fù)位彈簧600并活動(dòng)配合于桿套202中， 在水箱200內(nèi)水體的壓強(qiáng)和復(fù)位彈簧600的共同作用下，密封盤101緊密貼合于密封墊201，此為止水狀態(tài)。

在圖3的基礎(chǔ)上，自右至左從外部推動(dòng)排水芯100，在凸臺(tái)前端上斜面和壓蓋前側(cè)下斜面導(dǎo)引下，彈片103上的凸臺(tái)104越過壓蓋300上的卡扣301并卡住卡扣301，使密封盤101遠(yuǎn)離密封墊201，排水芯100在復(fù)位彈簧600應(yīng)力作用下，保持此狀態(tài)，從而使水箱200的水自排水孔201，流經(jīng)密封墊201、壓蓋300的通孔，最終從壓蓋上固設(shè)的引流槽302排出，完成快速排水的操作；引流槽302還有一個(gè)好處是可以防止外部非正常沖擊隨意撞擊到排水芯100以至于產(chǎn)生誤排水操作，如圖4所示。

排水操作完畢，在圖4的基礎(chǔ)上，用手指按壓彈片103，使凸臺(tái)104脫離卡扣301的限位，從而在復(fù)位彈簧600應(yīng)力作用下，整個(gè)排水芯100立即自左至右運(yùn)動(dòng)，直至密封盤101再次緊貼密封墊201，關(guān)閉了水箱200的排水孔，即完成止水操作。

在排水芯100的密封盤右側(cè)通過兩點(diǎn)固定有包圍彈片103外周緣的防護(hù)圈105，防護(hù)圈在彈片的自由端處兩側(cè)還有弧形凹陷，極大地方便了操作：當(dāng)手指按壓彈片103時(shí)，在防護(hù)圈上105的凹陷觸感下可以很容易地感知彈片103需要形變的程度，同時(shí)還不必?fù)?dān)心用力過損壞彈片103；故使操作更加便捷、可靠，通過一個(gè)簡(jiǎn)單的單向按壓，即可使排水芯100完成止水狀態(tài)，更加體現(xiàn)了整個(gè)機(jī)構(gòu)快速操作的優(yōu)點(diǎn)。如圖5所示。

從圖5可知，整個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)水箱200的處理僅為提供一個(gè)排水孔201和幾個(gè)螺釘孔，同時(shí)外設(shè)附件為密封墊400、復(fù)位彈簧600、排水芯100、壓蓋300和三個(gè)螺釘600。安裝非常簡(jiǎn)便而可靠，維護(hù)成本和工時(shí)都比較低。

3 排水芯及相關(guān)力值確定

3.1 水箱水壓對(duì)排水芯的壓力計(jì)算

水箱水壓對(duì)排水芯的壓力計(jì)算中排水機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)如圖6所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)水箱的泄壓閥為0.1 MPa，即水箱最大水壓P0為0.1 MPa，排水芯的受壓面積S=Л（D3/2）2，其中排水芯密封盤直徑D3，設(shè)計(jì)為18 mm，密封盤受水壓力為：

F0= P0*S=P0*Л（D3/2）2=0.1*106*Л（18/2*10-3）2=25.5 N

3.2 復(fù)位彈簧對(duì)排水芯的壓力計(jì)算

F1為壓簧壓力，G為彈性模量，不銹鋼取7 300，D1為壓簧線徑，本次設(shè)計(jì)值為0.8 mm，D2為壓簧直徑，本次設(shè)計(jì)值為 7 mm，M為壓簧變形量為M1-M2，根據(jù)壓簧計(jì)算公式：

F1= G0*D14/（8*D23）*M=7 300*0.84/（8*73）*（18-10.5）=8.2 N

根據(jù)計(jì)算排水芯在排水時(shí)需要克服的壓力為 F2=F1+F2=25.5+8.2=32.7 N，所以需要觸動(dòng)的壓力僅需要32.7 N就可以實(shí)現(xiàn)排水，方便快捷。

4 本技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)

①帶有彈片的排水芯，在導(dǎo)桿、復(fù)位彈簧的同時(shí)作用下可以非?？焖俚赝绞滞瓿膳潘?、止水操作。②滑動(dòng)面與相應(yīng)彈片位置的設(shè)置使止水操作對(duì)彈片的按壓更簡(jiǎn)單可靠。③防護(hù)圈使按壓彈片的操作有觸感，同時(shí)防止彈片按壓過載而損壞，提升了排水操作的可靠性和便利性。④帶有引流槽的壓蓋使排水水流指向明確，同時(shí)保護(hù)排水芯受到其他非正常沖擊的干擾。⑤整個(gè)裝置對(duì)水箱的設(shè)計(jì)少，外設(shè)附件數(shù)量少，安裝方便可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張書征.水箱實(shí)現(xiàn)無(wú)底閥排水水箱容積確定與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山東煤 炭科技，2010，（3）.

[2] 張智，余薇薇，畢生蘭，等.山地城市高落差_嵌巖式跌水箱涵_排水系 統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2011，（10）.