張 翔（揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)，江蘇揚(yáng)州225012）

一種自潔式水龍頭裝置設(shè)計(jì)

張 翔（揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)，江蘇揚(yáng)州225012）

為避免洗手時(shí)的“二次污染”，設(shè)計(jì)了一種自潔式水龍頭裝置。安裝在出水口正下方的開(kāi)關(guān)扳手，可單向任意角度啟閉，通過(guò)控制閥芯的開(kāi)關(guān)度來(lái)控制水流量，扳手整體被覆蓋于水流面積下，具有自潔、防菌和節(jié)水環(huán)保的效果。該裝置具備廣闊的市場(chǎng)前景。

自潔；節(jié)水環(huán)保；防菌；水龍頭

1 設(shè)計(jì)的背景和意義

在洗手的時(shí)候，首先接觸的是水龍頭上方的扳手，這樣在洗手的時(shí)候水龍頭扳手要先被不干凈的手所污染；然后洗干凈的手去關(guān)閉水龍頭的時(shí)候又會(huì)被水龍頭“二次污染”。有關(guān)研究表明，從醫(yī)院水龍頭開(kāi)關(guān)等鑒定出的主要菌種有金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、其它革蘭陽(yáng)性球菌等，多數(shù)細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)，污染率達(dá)70%，干凈的手也會(huì)因?yàn)榻佑|到不潔的水龍頭上的扳手而帶有細(xì)菌。這是傳統(tǒng)水龍頭的通病。因此，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一種自潔式水龍頭裝置具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2 自潔式水龍頭裝置工作原理

自潔式水龍頭裝置使用時(shí)，可見(jiàn)圖1～2。只需旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)扳手，通過(guò)扳手帶動(dòng)閥芯、下陶瓷片轉(zhuǎn)動(dòng)，下陶瓷片旋轉(zhuǎn)使垂直位置使得缺口打開(kāi)此時(shí)上陶瓷片的出水孔打開(kāi)，然后水流從閥座的出水口、襯套的溢水口流出，水流再?gòu)沫h(huán)形水腔流至出水擋圈的環(huán)形孔板流出，反向旋轉(zhuǎn)把手可以調(diào)節(jié)水的流量和完成水龍頭的關(guān)閉。水流經(jīng)過(guò)水管進(jìn)入水龍頭基座，再經(jīng)過(guò)出水擋圈分散，確保水流面積，從而使出水口下方的扳手整體被覆蓋于水流面積下，達(dá)到自潔的效果，因出水口下方即扳手，用完即可直接關(guān)閉，達(dá)到了節(jié)水的效果。也可以根據(jù)使用單位的需要，將扳手式自潔裝置卸替換安裝為觸手延時(shí)式潔裝置。

3 自潔式水龍頭裝置的主要結(jié)構(gòu)

3.1 水龍頭基座的基本結(jié)構(gòu)

圖1 扳手打開(kāi)時(shí)下出水

圖2 扳手關(guān)閉時(shí)停水

自潔式水龍頭基座包括基座、出水擋圈和閥體總成。閥體總成包括襯套、閥體，襯套。閥體設(shè)置在水龍頭基座內(nèi)，襯套與水龍頭基座之間設(shè)有環(huán)形水腔，水龍頭基座的上端部設(shè)置內(nèi)螺紋，襯套的上端部設(shè)置外螺紋，襯套的上端通過(guò)外螺紋與水龍頭基座的上端部螺紋連接，襯套中部設(shè)置溢水口；在襯套內(nèi)側(cè)壁的中部設(shè)置內(nèi)螺紋，閥體外側(cè)壁的中部設(shè)置外螺紋，閥體通過(guò)外螺紋螺紋連接在襯套內(nèi)，閥體的中部設(shè)置出水口，出水口與其溢水口對(duì)應(yīng)設(shè)置；出水擋圈固定在水龍頭基座的下端部，閥體的下端穿過(guò)出水擋圈的中心通孔，閥體的下部限位在出水擋圈中心；在閥體的下端安裝可拆卸式連接開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)裝置。設(shè)計(jì)的水龍頭基座設(shè)計(jì)為鐘狀型，該結(jié)構(gòu)能較好的承受其內(nèi)零件的拉應(yīng)力與壓應(yīng)力，安全可靠。

3.2 水龍頭襯套的基本結(jié)構(gòu)

自潔式水龍頭裝置的襯套用于連接水龍頭基座和閥體。根據(jù)購(gòu)買(mǎi)的閥體結(jié)構(gòu)以及水龍頭基座的形狀而設(shè)計(jì)襯套，但是襯套除了連接上述兩部分之外，還要滿足如何出水的要求，同時(shí)要根據(jù)閥體的形狀設(shè)計(jì)其內(nèi)部，設(shè)計(jì)出的襯套上部有外螺紋用于連接水龍頭基座上部，中部有內(nèi)螺紋用于連接閥體，并在襯套中部設(shè)置溢水口。在襯套的上部設(shè)置第一內(nèi)臺(tái)階，在襯套的下部設(shè)置第二內(nèi)臺(tái)階，在閥座的外側(cè)壁下部設(shè)置外限位環(huán)，頂端擋圈抵觸在第一內(nèi)臺(tái)階上，閥座的外限位環(huán)抵觸在第二臺(tái)階上，外限位環(huán)與第二內(nèi)臺(tái)階之間設(shè)置密封圈。

3.3 自潔式水龍頭閥體的結(jié)構(gòu)

閥體包括閥座、閥芯、上陶瓷片、下陶瓷片、頂端擋圈組成。閥芯、上陶瓷片、下陶瓷片安裝在閥座內(nèi)，閥芯與閥座之間設(shè)置密封圈，閥座的中部設(shè)有出水口，出水口分別與襯套的溢水口和上、下陶瓷片對(duì)應(yīng)。頂端擋圈配合在閥座的上端，上、下陶瓷片為相互配合的開(kāi)/關(guān)擋片，上、下陶瓷片配合在頂端擋圈與閥芯的上端之間，下陶瓷片與閥芯同步傳動(dòng)配合，上陶瓷片限位固定在閥芯內(nèi)。由于其工作方式是通過(guò)上下陶瓷片的配合方式的改變來(lái)控制水流的出入，在工作時(shí)上陶瓷片狀態(tài)是不改變的，僅通過(guò)下陶瓷片開(kāi)啟的角度來(lái)改變出水的狀態(tài)。

圖3 自潔式水龍頭裝置的主要結(jié)構(gòu)

3.4 自潔式水龍頭裝置的其它結(jié)構(gòu)

出水擋圈包括環(huán)形孔板、中部環(huán)形擋圈，中部環(huán)形擋圈與環(huán)形孔板一體設(shè)置，中部環(huán)形擋圈配合在襯套內(nèi)，中部環(huán)形擋圈的上端與閥座的外限位環(huán)接觸。開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)裝置為一沉頭自攻螺釘，在閥芯的下端設(shè)置軸向螺孔，沉頭自動(dòng)螺釘螺紋連接在軸向螺紋孔內(nèi)，在沉頭自動(dòng)螺釘?shù)耐舛丝刹鹦妒竭B接把手。該水龍頭基座為鐘狀型，水龍頭基座采用不銹鋼制成，水龍頭基座上端一體連接內(nèi)螺紋連接管，襯套的上部設(shè)有外臺(tái)階，襯套的外臺(tái)階與水龍頭基座配合，襯套與水龍頭基座上端內(nèi)壁之間設(shè)置密封圈，基座通過(guò)內(nèi)螺紋連接管與相應(yīng)的水龍頭管體連接。

4 自潔式水龍頭的裝配和使用

首先把大密封圈裝到襯套上部的外螺紋上，然后把大密封圈放到最下面以便于與水龍頭基座的配合安裝。接著將襯套安裝進(jìn)水龍頭基座，該基座的內(nèi)螺紋與襯套的外螺紋配合，需使用六角扳手將裝有大密封圈的襯套裝入水龍頭基座。將閥體安裝到襯套當(dāng)中去，由于襯套和閥體采用內(nèi)外螺紋配合，為了防止泄漏在配合下部設(shè)計(jì)安裝小密封圈，安裝密封圈完畢用套筒扳手將閥體旋入襯套。出水擋圈安裝在閥體的下端，采用的配合方式是螺紋配合，需要用卡鉗將出水擋圈旋入裝有襯套和閥的水龍頭基座。開(kāi)關(guān)扳手與閥體下部連接，通過(guò)控制閥體的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制水流，其下部用一枚螺釘進(jìn)行固定。緊固螺釘將扳手聯(lián)接到裝有襯套、閥體和出水擋圈的水龍頭基座上。最后將小密封圈裝到水管上，再用活動(dòng)扳手將組裝好的水龍頭基座連接到自來(lái)水管上。

圖4 自潔式水龍頭裝置產(chǎn)品

在使用時(shí)，只需旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)扳手，通過(guò)扳手帶動(dòng)閥芯的下陶瓷片轉(zhuǎn)動(dòng)，使上陶瓷片的出水孔打開(kāi)；水流從閥座的出水口、襯套的溢水口流出，再?gòu)沫h(huán)形水腔流至出水擋圈的環(huán)形孔板流出；反向旋轉(zhuǎn)把手即可完成水龍頭的關(guān)閉；通過(guò)旋轉(zhuǎn)扳手角度能夠調(diào)節(jié)水的流量。

5 結(jié)語(yǔ)

本產(chǎn)品外觀簡(jiǎn)潔美觀，出水穩(wěn)定可靠，自潔效果顯著，比傳統(tǒng)的水龍頭更加安全和環(huán)保，已獲國(guó)家實(shí)用新型專利（ZL201520883901.9），可廣泛使用在家庭、醫(yī)院、商場(chǎng)、超市和企事業(yè)單位等人流密集的公共場(chǎng)所。目前市場(chǎng)上類似的產(chǎn)品很少，商業(yè)化生產(chǎn)每臺(tái)成本40～50元，按照每個(gè)售價(jià)88～128元估算，產(chǎn)品年產(chǎn)值將達(dá)500萬(wàn)元左右，經(jīng)濟(jì)效益可觀，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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TE923

A

2095-2066（2016）33-0239-02

江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程項(xiàng)目（PPZY2015C234）。

2016-11-12

張 翔（1974-），男，漢族，江蘇揚(yáng)州人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化。