孫偉一（西安工程大學服裝與藝術設計學院,西安,710600）

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高校開水房節(jié)能型水龍頭創(chuàng)新設計

孫偉一
（西安工程大學服裝與藝術設計學院,西安,710600）

摘要：高校開水房是高校用水系統(tǒng)的重要組成部分，如果高校開水房的水龍頭設計不合理，就會導致高校水資源嚴重浪費。因此，在高校開水房中使用節(jié)能型水龍頭對于提高水資源的利用效率，減少水資源浪費具有十分重要的意義。本文主要研究了雙調節(jié)節(jié)能型水龍頭的設計目的、工作原理以及具體設計方案。

關鍵詞：開水房；節(jié)能型水龍頭；雙調節(jié)水水龍頭

水資源在人們的生活中起著十分重要的作用，但是我國水資源十分短缺，實現水資源的節(jié)約對于我國可持續(xù)發(fā)展具有十分積極的意義。高校在水資源節(jié)約建設過程中，高校開水房水資源節(jié)約是高校節(jié)水工作的重點。為此，為了實現高校水資源的有效利用，需要針對高校開水房的具體需求加強節(jié)能型水龍頭設計，以科技推動水資源節(jié)約。

1　研究目的

高校開水房是與學生的生活密切相關的，在高校開水房中部分水龍頭仍然采用傳統(tǒng)的老式水龍頭，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的水龍頭由于其在設計的過程中存在一定缺陷，容易在使用的過程中造成嚴重的水資源浪費現象，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)水龍頭在頻繁使用的過程中難免會引起水龍頭磨損，導致水龍頭失效導致了水資源的嚴重的浪費。除了部分高校仍舊使用傳統(tǒng)的水龍頭之外，部分高校水龍頭采用了內部采用陶瓷閥芯的扳手式水龍頭，在水房使用的過程中由于受到水龍頭內部的陶瓷靜閥片以及動閥片的結構限制，轉芯的最大轉動的角度要小于90度，這樣導致水龍頭在進行閥門啟動時缺乏靈活性，這引起對水龍頭水量大小的控制難以進行把握，無法對水龍頭流出的水量進行及時調整，往往會導致高校開水房水資源的嚴重浪費，對高校節(jié)水工作造成了十分嚴重的挑戰(zhàn)。因此，加強高校開水房使用的水龍頭的研究設計工作，可以實現對水資源的有效利用，減少水資源浪費。

通過上文的分析我們可以發(fā)現高校水龍頭在使用的過程中，由于在水龍頭的設計中存在著明顯的缺陷，學生在使用的過程中無法將水量有效的控制在理想的范圍之內，學生在使用的過程中就會將水龍頭的水流量控制在最大的程度，而在關閉水龍頭時也會因為操作不靈活而導致水資源的浪費現象。通過對高校水龍頭應用中存在的實際問題，以及高校水龍頭的使用規(guī)律和使用特點，有針對性的設計了一種雙調節(jié)型水水龍頭，這種類型的水龍頭在高校開水房中的應用可以更好的適應高校開水房的使用環(huán)境，這一設計能夠解決傳統(tǒng)的水龍頭的不足，實現對水資源的節(jié)約以及高校利用，對于推進高校節(jié)水工作的發(fā)展具有十分積極的意義。

2　工作原理分析

雙調節(jié)型水水龍頭是在以往水龍頭技術的基礎上實現的，本文所設計的雙調節(jié)型水水龍頭是以傳統(tǒng)的水龍頭陶瓷芯閥的基礎上實現的。通過在傳統(tǒng)的陶瓷芯閥的旁邊設計出第二個通水的孔道，并且使用自閉截門型開關機構對其實現控制。這一水龍頭在實際操作時，扭轉水龍頭的手柄，會通過轉動轉芯，帶動第一個通水孔道水量調節(jié)啟閉中的陶瓷動閥片轉動，從而實現了對水龍頭的水量的啟閉以及控制工作。在這一過程中水龍頭的水量是通過動閥片和靜閥片之間的通水口的大小來決定的，在水龍頭開閉的過程中，如果壓下水龍頭的手柄，這使水龍頭會以內部的銷釘作為主要支撐點，通過壓輥、弧形承壓片以及彈簧等組成部分，能夠是階梯拉桿以及啟閉塊進行軸向運動，這樣就可以對對二個通水孔進行控制，當外力消失后，因為缺乏支撐彈簧就會主動彈回原位，這時第二個通水口就會自動閉合，停止工作。

這一雙調節(jié)水水龍頭在進行具體應用的過程中呈現出了明顯的特點，能夠在使用的過程中，實現對水資源最大程度上的節(jié)省。在雙調節(jié)水龍頭的設計中，第一個中央通水空的水流量相對較小，僅僅占到了當前各種水龍頭水流量的三成到七層之間，第二個水龍頭通水口的水流量與當前市場上流通的水龍頭的水流量相同。這樣的設計具有十分明顯的靈活性，學生在接水的過程中可以根據自己的具體需要科學的選擇通水口，這樣可以實現對水龍頭水流量的合理控制，進而減少水龍頭設計不合理而造成水資源浪費。

3　水龍頭設計的技術關鍵以及制作

與現在市場中存在的水龍頭相比，雙調節(jié)水水龍頭由于在內部設計了兩個相互獨立的水龍頭通水孔道，并且針對兩個不同的水龍頭通水孔道，都設計有不同的開啟和關閉裝置。這使得雙調節(jié)水水龍頭的內在裝置的設計要比現在市場中的水龍頭擁有更加復雜的設計，其內在的布局也顯得更加的緊湊。為了雙調節(jié)水龍頭在實際應用的過程中能夠展現出良好的性能，并且為了能夠在較短的時間內完成設計工作。因此，在進行雙調節(jié)水水龍頭的設計時，針對水龍頭的第一個通水管道，主要采用現在市場上使用的普通陶瓷芯閥組件，并且在制作的過程中使用膠黏劑封堵其中靜閥片扇形通水孔的部分面積。由于選用的普通陶瓷芯閥組件在整個設計中所占據的面積十分大，這樣就容易導致了整個設計的動閥片和靜閥片之間的通水孔面積顯得十分小。因此，在進行設計的過程中，為了達到預期的設計效果，可以將設計所使用到的普通的陶瓷芯閥組件的直徑按照一定的比例進行適當縮小。并且該設計考慮到以后在高校水房中的實際應用以及今后的生產工作，因此，在經濟以及在技術等方面都呈現科學性和合理性。

雙調節(jié)水水龍頭與傳統(tǒng)的水龍頭設計的明顯區(qū)別在于第二個通水孔，而第二通水孔同樣也是整個雙調節(jié)水水龍頭進行設計的重點。在雙調節(jié)水水龍頭的設計過程中第二個通水孔道以及其開閉結構設計關系到整個水龍頭設計的成敗。對于第二個通水孔的啟閉形態(tài)，具有很多設計模式，既可以設計成階梯型、圓錐形也可以是其它形狀。其所使用的材料可以采用傳統(tǒng)的橡膠材料同樣也可以采用現代高分子材料。在進行設計的過程中考慮到第二個水龍頭啟閉結構所面臨的水壓比較高，因此，在進行具體設計的過程中采用了階梯的形狀會使第二個通水孔道整體結構相對復雜，并且水流遇到的阻力會相對較大，容易導致水流出現共振和共鳴的現象，因此，在形狀選擇上采用了圓錐形的設計方案。在設計的過程中，采用圓錐形的設計方案，其中的另外一個十分重要的方面就是，在對水龍頭采取相同的軸向壓力下，在啟閉塊和閥體之間能夠獲得比梯形更大的將接觸壓力，這樣能夠使啟閉塊和閥體之間密閉性更好。

在制作材料的選擇上，現代材料技術以及材料科學的快速發(fā)展為材料選擇提供了更加廣闊的空間。在進行制作的過程中，通過對各種材料綜合性能的比較，在進行雙調節(jié)水水龍頭制作的過程中選擇金屬加外包低硬度聚氨酯彈性體作為制作材料。熱塑性聚氨酯是一種新型的有機高分子合成的材料。該材料在具體使用的過程中展現出了耐磨性好、彈性好、耐老化強等良好的特質，十分符合高校開水房的具體要求。

在進行雙調節(jié)水水龍頭設計的過程中，該設計方案的主要設計難點體現在階梯拉伸軸的密封上，由于當前在進行水龍頭的設計過程中一般都會在水龍頭的出水口位置安裝上起泡器，增大水流的流動阻力。因此，要在兩個芯閥出口到水龍頭出口的整個流程在閥體開啟時都處于微正壓的狀態(tài)。在進行具體設計的過程中如果在水龍頭內部階梯拉伸軸以及閥體之間沒有采取合理的密封措施，那么水就會從這兩個部件之間溢出來，設計目的也就難以實現。在本文關于雙調節(jié)水龍頭的設計理念之中，階梯拉伸軸的直徑只有6毫米，因此，在眾多的軸向的密封方法當中，使用O型密封圈在本設計中可能是唯一具有現實可行性的方案。由于雙調節(jié)水水龍頭的閥體的上部的空間限制同時，回位彈簧的尺寸以及彈性力有限，這就要求階梯拉伸軸在沿著軸向運動的過程中，阻力必須得到有效的控制，這樣可以確保其靈活性得到有效控制。這就要求在進行具體設計的過程中，密封圈一方面要滿足整個設計中的密封要求，另一方面在進行設計的過程中也需要采取措施盡可能的降低O型密封群與水龍頭孔壁的運動摩擦阻力。因此，我們使用的方法有：首先，在設計的過程中注意提高拉伸軸和通水孔的動作配合的精確度，在設計制作的過程中需要適當地對階梯拉伸軸的長度進行調整，并且要使拉伸軸能夠嵌入閥體底部的座套之內，這樣可以有效的提高階梯拉伸軸軸向運動的穩(wěn)定項，從而可以有效的防治水龍頭在進行使用的過程中出現機械卡滯的情況；其次，在進行雙調節(jié)水水龍頭制作的過程中，使用硬度比較低的材料制作O型密封圈，這樣可以有效提高密封圈的密封型，也可以有效降低因為機械加工精度對O型密封群的與控制摩擦力的敏感性，在樣品設計出來之后要通過具體實驗優(yōu)化拉伸軸上O型密封圈安置溝槽的尺寸以及其精度，使設計更加精準。同時為了有效延長雙調節(jié)水水龍頭的裝配精度以及使用期限，在進行閥體制造的過程中比較適宜利用黃銅鑄造以及機械加工工藝，對于水龍頭內部的部件比較適宜采用防銹材料進行制作，例如防銹鋼，對于水龍頭的外觀則是直接采用現在市場上銷售的產品，這也能夠有效降低水龍頭產品的制作成本。雙調節(jié)水水龍頭的整體設計如圖1所示：

圖1　雙調節(jié)水水龍頭內部結構

在上圖所示的雙調節(jié)水水龍頭的內部結構當中，圖中的數字部分分別是：1，2代表橡膠墊圈；3代表的是閥芯外殼；4代表動閥片；5代表靜閥片；6代表撥叉；7代表閥體；8代表轉芯；9代表銷釘；10代表手柄；11代表壓輥；12代表弧形承壓片；13代表階梯拉伸軸；14代表回位彈簧；15，16代表密封圈；17代表啟閉塊。

4　結語

文中所設計的新的雙調節(jié)水水龍頭在一定程度上解決了現在高校使用的水龍頭存在弊端，并且在高校開水房具有很強的適用性。因此，在高校開水房應用新的雙調節(jié)能型水龍頭，可以幫助高校更好的實現節(jié)水目標，提高高校水資源的利用效率。在研究的過程中，文章在高校水龍頭用水特點以及用水規(guī)律的基礎上，設計了雙調節(jié)節(jié)能型水龍頭，可以有效減少高校水龍頭因為設計不合理引起的水資源浪費現象，這對于高校貫徹實施節(jié)水工作具有十分重要的意義。

參考文獻

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孫偉一 ，男，1992年12月28日，本科，研究方向：產品設計專業(yè)紡織品藝術設計方向。

The boiled water room energy-saving tap innovative design

Sun Weiyi
(School of fashion and art design, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, 710600)

Abstract：The boiled water room in colleges and universities is an important part of the water system of colleges and universities,colleges and universities if the faucet of boiled water room design is unreasonable,can lead to the serious waste of water resources.Boiled water room in colleges and universities,therefore,use energy-saving tap for improving the utilization efficiency of water resources, reduce the waste of water resources is of great significance.This paper mainly studies the double adjustment and energy-saving tap the design purpose,working principle and concrete design plan.

Keywords：boiled water room;Energy-saving tap;Double adjust water faucet

作者簡介

中圖分類號：TS914.33文獻標示碼：A