一種自潔式水龍頭裝置設(shè)計

張 翔（揚州市職業(yè)大學(xué)，江蘇揚州225012）

一種自潔式水龍頭裝置設(shè)計

張 翔（揚州市職業(yè)大學(xué)，江蘇揚州225012）

為避免洗手時的“二次污染”，設(shè)計了一種自潔式水龍頭裝置。安裝在出水口正下方的開關(guān)扳手，可單向任意角度啟閉，通過控制閥芯的開關(guān)度來控制水流量，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前景。

自潔；節(jié)水環(huán)保；防菌；水龍頭

1 設(shè)計的背景和意義

在洗手的時候，首先接觸的是水龍頭上方的扳手，這樣在洗手的時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)閉水龍頭的時候又會被水龍頭“二次污染”。有關(guān)研究表明，從醫(yī)院水龍頭開關(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%，干凈的手也會因為接觸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，開發(fā)設(shè)計一種自潔式水龍頭裝置具有重要的應(yīng)用價值。

2 自潔式水龍頭裝置工作原理

自潔式水龍頭裝置使用時，可見圖1～2。只需旋轉(zhuǎn)開關(guān)扳手，通過扳手帶動閥芯、下陶瓷片轉(zhuǎn)動，下陶瓷片旋轉(zhuǎn)使垂直位置使得缺口打開此時上陶瓷片的出水孔打開，然后水流從閥座的出水口、襯套的溢水口流出，水流再從環(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)過水管進入水龍頭基座，再經(jīng)過出水擋圈分散，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 扳手打開時下出水

圖2 扳手關(guān)閉時停水

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關(guān)旋轉(zhuǎn)裝置。設(shè)計的水龍頭基座設(shè)計為鐘狀型，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)購買的閥體結(jié)構(gòu)以及水龍頭基座的形狀而設(shè)計襯套，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，同時要根據(jù)閥體的形狀設(shè)計其內(nèi)部，設(shè)計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)臺階，在襯套的下部設(shè)置第二內(nèi)臺階，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)臺階上，閥座的外限位環(huán)抵觸在第二臺階上，外限位環(huán)與第二內(nèi)臺階之間設(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/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上下陶瓷片的配合方式的改變來控制水流的出入，在工作時上陶瓷片狀態(tài)是不改變的，僅通過下陶瓷片開啟的角度來改變出水的狀態(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，沉頭自動螺釘螺紋連接在軸向螺紋孔內(nèi)，在沉頭自動螺釘?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)有外臺階，襯套的外臺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。開關(guān)扳手與閥體下部連接，通過控制閥體的轉(zhuǎn)動來控制水流，其下部用一枚螺釘進行固定。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，再用活動扳手將組裝好的水龍頭基座連接到自來水管上。

圖4 自潔式水龍頭裝置產(chǎn)品

在使用時，只需旋轉(zhuǎn)開關(guān)扳手，通過扳手帶動閥芯的下陶瓷片轉(zhuǎn)動，使上陶瓷片的出水孔打開；水流從閥座的出水口、襯套的溢水口流出，再從環(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；通過旋轉(zhuǎn)扳手角度能夠調(diào)節(jié)水的流量。

5 結(jié)語

本產(chǎn)品外觀簡潔美觀，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，已獲國家實用新型專利（ZL201520883901.9），可廣泛使用在家庭、醫(yī)院、商場、超市和企事業(yè)單位等人流密集的公共場所。目前市場上類似的產(chǎn)品很少，商業(yè)化生產(chǎn)每臺成本40～50元，按照每個售價88～128元估算，產(chǎn)品年產(chǎn)值將達(dá)500萬元左右，經(jīng)濟效益可觀，具有廣闊的市場前景。

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TE923

A

2095-2066（2016）33-0239-02

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

2016-11-12

張 翔（1974-），男，漢族，江蘇揚州人，講師，碩士，主要研究方向為機械設(shè)計與自動化。