底部入水式飲水機(jī)的研究

陳帥 何基勢(shì) 蘇林清

【摘 要】由于目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的大多是頂部倒置水桶式的飲水機(jī)，這種飲水機(jī)對(duì)于老人、婦女、小孩及一些特殊群體極為的不友好，因此為了解決上述群體飲水機(jī)換水難及相關(guān)的一系列問題，同時(shí)有效的解決水資源被浪費(fèi)的問題，本文提出了一種操作簡(jiǎn)單一鍵換桶裝水的底部入水式飲水機(jī)。

【關(guān)鍵詞】底部入水式;飲水機(jī);智能家居

飲水機(jī)顧名思義就是解決人們飲水問題而誕生的家用產(chǎn)品，其因提升人們的飲水質(zhì)量和生活品質(zhì)而成為時(shí)尚備受國人喜愛。目前，市場(chǎng)上常見的飲水機(jī)產(chǎn)品主要有飲水機(jī)、凈水桶、純水機(jī)、軟水機(jī)等。在我們普遍使用飲水機(jī)的同時(shí)，在使用的過程中一系列問題也在隨之暴露出來，現(xiàn)在家庭使用的飲水機(jī)大多為頂部倒置水桶式的飲水機(jī)，該類飲水機(jī)主要是通過水的重力來完成水的流動(dòng)和配送，這會(huì)使在使用飲水機(jī)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)比較普遍的問題，就是當(dāng)桶裝水用完后需要更換新的桶裝水，這一整個(gè)換水的過程對(duì)于一些特殊群體是不友好的，比如讓老年人，孕婦，小孩等一些人在完成這個(gè)換水工作是十分困難。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平日益的提高對(duì)生活質(zhì)量的追求也越來越好，而且現(xiàn)如今我國人口老齡化日益嚴(yán)重，關(guān)愛老年人，提高老年人晚年生活質(zhì)量及幸福感是當(dāng)下的一個(gè)熱點(diǎn)。因此為了解決老年人，婦女，小孩在飲水機(jī)更換桶裝水難的問題，讓他們有更好的生活質(zhì)量，本文提出了一種一鍵更換桶裝水的底部入水式飲水機(jī)。

一、底部入水式飲水機(jī)整體設(shè)計(jì)

本文研究的底部入水式飲水機(jī)主要是由水桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、水泵、底部聰明座、水位傳感器水位控制開關(guān)、電動(dòng)液壓伸縮推桿、AT89C51單片機(jī)、壓縮機(jī)式制冷器及即熱式加熱器等結(jié)構(gòu)部件組成。該設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)思路是根據(jù)目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的飲水機(jī)針對(duì)不同的人群所產(chǎn)生的問題，在飲水機(jī)現(xiàn)有的基礎(chǔ)上加于機(jī)械結(jié)構(gòu)達(dá)到解決問題的目的。該設(shè)計(jì)利用一些簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)解決了一般頂部倒置水桶式的飲水機(jī)需將沉重的桶裝飲用水上下搬運(yùn)這一問題，其中電動(dòng)液壓伸縮推桿起到了關(guān)鍵作用，還有就是該底部入水式飲水機(jī)采用一鍵翻轉(zhuǎn)換桶裝水的形式來完成換水工作，不同于平常的人力換桶裝水，該設(shè)計(jì)可以讓使用者以最小的體力消耗 來完成換桶裝水這一工作，更加能體現(xiàn)家居產(chǎn)品的人性化。

二、底部入水式飲水機(jī)工作原理

一般飲水機(jī)的基本作用是升溫或降溫并方便人們飲用，所以該設(shè)計(jì)也是在此基礎(chǔ)上來進(jìn)行工作的。首先我們?cè)诟鼡Q新的桶裝水前的只需按下下降按鈕將桶裝水空桶緩緩平放以便使用者拿走空桶，然后將準(zhǔn)備好的新桶裝水傾倒在水桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上在按下抬升按鈕，桶裝水將在電動(dòng)液壓伸縮推桿的作用下緩緩的插入安裝到底部聰明座里，完成換水工作，接下來桶內(nèi)純凈水進(jìn)入底部?jī)?chǔ)水槽，在飲水機(jī)正常工作期間，當(dāng)上儲(chǔ)水槽的水位傳感器接收到低于目標(biāo)水位信號(hào)，并將信號(hào)傳輸至AT89C51單片機(jī)，然后由其控制水位控制開關(guān)和水泵將底部?jī)?chǔ)水槽的純凈水抽到上儲(chǔ)水槽。該底部入水式飲水機(jī)設(shè)計(jì)有常溫、冰水及熱水三個(gè)出水口，使用者可以根據(jù)自己的需求選擇出水口，選用熱水口時(shí)即熱式加熱器工作加熱純凈水滿足使用者需求，選用冰水口時(shí)壓縮機(jī)式制冷器工作完成制冷。經(jīng)過這一系列的機(jī)構(gòu)間的協(xié)調(diào)配合工作，該底部入水式飲水機(jī)體現(xiàn)其價(jià)值，讓人們有更高的幸福感。

三、機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

水桶翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是由電動(dòng)伸縮推桿、臥式軸承支座、軸承、軸及水桶支撐架。該機(jī)構(gòu)的作用主要是將桶裝水緩慢安裝插入底部的聰明座上，其通過電動(dòng)液壓伸縮推桿回程產(chǎn)生的作用力來將桶裝水緩緩抬升，經(jīng)過計(jì)算電動(dòng)液壓伸縮推桿的安裝位置為飲水機(jī)底部左側(cè)靠后方，其位置如圖1所示[1]。該機(jī)構(gòu)將采用電驅(qū)動(dòng)的形式來實(shí)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的更換桶裝水功能，開關(guān)為一鍵抬升及一鍵下降，使得操作更加簡(jiǎn)便。由于正常未開封的桶裝水大約為20kg，因此將選用工作電壓24v，可承重30kg，150mm行程，速度45mm每秒的電動(dòng)伸縮推桿作為該機(jī)構(gòu)的動(dòng)力元件。電動(dòng)液壓伸縮推桿與液壓連桿相連，桶裝水支架與軸鉸接，軸承起到減小摩擦力的作用，各組件間協(xié)調(diào)配合工作完成更換桶裝水工作。

四、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文所提出的底部入水式飲水機(jī)與現(xiàn)在市場(chǎng)上的飲水的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有些許不同，其內(nèi)部主要有上下儲(chǔ)水槽、冷熱水器供水水泵、軟管、水位傳感器水位控制開關(guān)、壓縮機(jī)式制冷器及即熱式加熱器。本設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了優(yōu)化現(xiàn)有的飲水機(jī)，其通過冷水水泵與下儲(chǔ)水槽相連，當(dāng)上儲(chǔ)水槽水位低于目標(biāo)值，該泵開始工作將下儲(chǔ)水槽的水抽到上水槽，上水槽與壓縮機(jī)式制冷器及常溫出水口相連，根據(jù)人們對(duì)飲用水的需求為人們服務(wù)，熱水水泵直接與下儲(chǔ)水槽和即熱式加熱器相連，在人們需要熱水時(shí)，按下熱水出水口開關(guān)稍等片刻，由該泵直接將水抽到即熱式加熱器內(nèi)進(jìn)行加熱即可為人們提供熱水，避免了“千滾水”的出現(xiàn)，使得人們的飲水更加健康[2]。

五、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該底部入水式飲水機(jī)將采用AT89C51單片機(jī)作為主控制板，其主要是控制水泵、壓縮機(jī)式制冷器及即熱式加熱器的工作，主要是通過冷水、常溫水和熱水三個(gè)開關(guān)所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)促使AT89C51單片機(jī)通過程序運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)控制目的[3]。

六、推廣價(jià)值與應(yīng)用前景

本文所設(shè)計(jì)的底部入水式飲水機(jī)主要是優(yōu)化現(xiàn)有飲水機(jī)和解決現(xiàn)有飲水機(jī)對(duì)一些特殊使用群體所產(chǎn)生的一些問題，其可應(yīng)用與各大公共場(chǎng)所、家庭，最主要的是針對(duì)獨(dú)居老人、婦女及特殊人群等家庭，因?yàn)檫@些家庭更需要這樣一種底部入水式飲水機(jī)，如果有了這一款底部入水式飲水機(jī)他們將可以更好的體驗(yàn)到生活的美好。

七、結(jié)束語

現(xiàn)如今人們?cè)絹碓阶⒅亟】?，飲水健康也是人們所關(guān)注的，這就需要到一款好的飲水機(jī)來保證其有高質(zhì)量的飲用水，但是現(xiàn)如今市場(chǎng)上的飲水機(jī)不能夠滿足所有人的需求，因此本文設(shè)計(jì)出了一種可以解決老人、婦女及小孩更換桶裝水難的底部入水式飲水機(jī)，并且該飲水機(jī)操作簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪元，張啟明. 一種水桶下置式飲水機(jī)[P]. 廣東：CN201290600，2009-08-19.

[2]姜晟，袁佩瑤，李富柱，高先瑞，高明智. 一種水桶下置式多功能飲水機(jī)[P]. 江蘇：CN207693446U，2018-08-07.

[3]馮敏.一種基于單片機(jī)的智能飲水機(jī)設(shè)計(jì)電子技術(shù)中的單片機(jī)應(yīng)用[J].中國新通信，2020，22（09）：102.

作者簡(jiǎn)介：

陳帥（1999-），性別：男，籍貫：廣西玉林人，學(xué)歷：本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

基金項(xiàng)目：

北部灣大學(xué)2020年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“底部入水式飲水機(jī)”（2020116070260）

（作者單位：北部灣大學(xué)機(jī)械與船舶海洋工程學(xué)院）