胡瑞玲，劉俊堯（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南　鶴壁　458030）

變剛度高效節(jié)水閥門的設(shè)計(jì)研究

胡瑞玲，劉俊堯
（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鶴壁458030）

變剛度高效節(jié)水閥門由工作裝置、控制裝置、輔助裝置組成。變剛度高效節(jié)水閥門能夠滿足個(gè)性化的用水需求，既可享用大流量的水、也可享用小流量的水，既可短時(shí)用水、也可長(zhǎng)時(shí)用水，用水量、用水時(shí)間可以隨意控制。變剛度高效節(jié)水閥門可以高效節(jié)水，人們?cè)谟孟礈靹┫词只蛳茨槙r(shí)節(jié)約用水可高達(dá)30%—50%左右。

高效節(jié)水閥門；結(jié)構(gòu)特征；工作特征；工作原理

水是寶貴的，我國(guó)水資源較缺乏，現(xiàn)在一般所用的水龍頭結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主要是由出水龍頭及控制旋轉(zhuǎn)手柄組成［1］。水資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，所以如何做到最大限度地節(jié)約水資源是擺在我們面前的一個(gè)重要課題［2］。

水龍頭的閥門大多是手動(dòng)閥門和少量的感應(yīng)閥門，人們?cè)谟盟畷r(shí)常常看到的是這樣的情景：用手打開手動(dòng)閥門水流出，用手洗臉時(shí)水照樣流出；而感應(yīng)閥門是按照事先設(shè)計(jì)好的程序出水和停水，不能適應(yīng)每個(gè)人的需求進(jìn)行出水和停水，因而會(huì)產(chǎn)生水的大量浪費(fèi)，或不能滿足個(gè)性化的需求。

變剛度高效節(jié)水閥門克服了手動(dòng)閥門和感應(yīng)閥門用水的嚴(yán)重浪費(fèi)和不能滿足個(gè)性化需求的弊端，能夠達(dá)到高效節(jié)水的目的。

1　變剛度高效節(jié)水閥門的組成

變剛度高效節(jié)水閥門由工作裝置、控制裝置、輔助裝置組成［3］。工作裝置是圓錐形水管1、圓錐形水塞2、變剛度橡膠彈簧3、水閥底蓋4，控制裝置是水塞拉繩5、腳形踏板6、復(fù)位橡膠彈簧7，輔助裝置是定位套環(huán)8、腳跟轉(zhuǎn)軸9、地面凹坑10。圖1是變剛度高效節(jié)水閥門的主剖視圖，圖2是控制裝置的仰視圖，圖3是閥門小流量開啟的示意圖，圖4是閥門大流量開啟的示意圖。

圖1　變剛度高效節(jié)水閥門

圖2　控制裝置的仰視圖

2　變剛度高效節(jié)水閥門的制作

變剛度高效節(jié)水閥門的制作。按照?qǐng)D1、圖2所示，用鑄鐵制作圓錐形水管1、圓錐形水塞2和水閥底蓋4，用鋼絲制作水塞拉繩5，用橡膠制作變剛度橡膠彈簧3和復(fù)位橡膠彈簧7，用鋁板制作腳形踏板6、定位套環(huán)8、腳跟轉(zhuǎn)軸9，用水泥制作地面凹坑10。

3　變剛度高效節(jié)水閥門的安裝

變剛度高效節(jié)水閥門的安裝，第一步首先將水塞拉繩5穿過變剛度橡膠彈簧3的中心孔，再將水塞拉繩5與圓錐形水塞2固定連接；再將圓錐形水塞2、變剛度橡膠彈簧3和水塞拉繩5放入圓錐形水管1中。第二步將水塞拉繩5的下端穿過水閥底蓋4中間的孔與腳形踏板6的右部固定連接，最后將水閥底蓋4與圓錐形水管1的下端旋緊。第三步再將復(fù)位橡膠彈簧7固定安裝到腳形踏板6的下部，將定位套

環(huán)8與腳形踏板6活動(dòng)連接，將定位套環(huán)8活動(dòng)套在腳跟轉(zhuǎn)軸9的圓球上，將腳跟轉(zhuǎn)軸9的圓球放到地面凹坑10里。為了美觀和不占地上空間，可以將控制裝置安裝在地面下部。

4　變剛度高效節(jié)水閥門的工作原理

變剛度高效節(jié)水閥門的工作原理。由圖1、圖2、圖3、圖4可以看出，一是需要開啟小流量時(shí)，則用腳踏住腳形踏板6，在水塞拉繩5和腳形踏板6的作用下，就會(huì)將變剛度橡膠彈簧3和復(fù)位橡膠彈簧7同時(shí)壓縮，即被壓縮到圖3閥門小流量開啟的位置。二是需要開啟大流量，則將腳用力踏住腳形踏板6，在水塞拉繩5和腳形踏板6的作用下，就會(huì)將變剛度橡膠彈簧3和復(fù)位橡膠彈簧7繼續(xù)壓縮，即被壓縮到圖4閥門大流量開啟的位置。三是停止用水，則站在腳跟轉(zhuǎn)軸9的腳后跟稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)一下即可離開腳形踏板6，這樣變剛度橡膠彈簧3和復(fù)位橡膠彈簧7就會(huì)恢復(fù)原狀，圓錐形水塞2就會(huì)恢復(fù)到圖1所示的位置，圓錐形水管1內(nèi)的水就會(huì)停止流動(dòng)、停止供水。

圖3　閥門小流量開啟的示意圖

圖4　閥門大流量開啟的示意圖

變剛度高效節(jié)水閥門有許多突出優(yōu)點(diǎn)，一是能夠滿足個(gè)性化的用水需求，既可享用大流量的水、也可享用小流量的水，既可短時(shí)用水、也可長(zhǎng)時(shí)用水，用水量、用水時(shí)間可以隨意控制。二是人們?cè)谙词r(shí)通過控制裝置來控制出水和停水，可以避免用手關(guān)閉手動(dòng)閥門造成的污染。三是可以高效節(jié)水，人們?cè)谟孟礈靹┫词只蛳茨槙r(shí)節(jié)約用水可高達(dá)30—50%左右；四是變剛度高效節(jié)水閥門比手動(dòng)閥門和感應(yīng)閥門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、易于操作、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

［1］王桂哲，囤金軍.機(jī)械式節(jié)水閥門［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2011（02）：49-50.

［2］于春紅，李景帥.關(guān)于建筑給排水設(shè)計(jì)中節(jié)水的一些新措施［J］.設(shè)計(jì)研究，2007（04）：61.

［3］申永勝.機(jī)械原理教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.184

胡瑞玲（1981-），女，鶴壁人，本科，講師，研究方向：機(jī)電設(shè)計(jì)。