開(kāi)水房節(jié)能型水龍頭創(chuàng)新設(shè)計(jì)范文

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摘要：

高校開(kāi)水房是高校用水系統(tǒng)的重要組成部分，如果高校開(kāi)水房的水龍頭設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致高校水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，在高校開(kāi)水房中使用節(jié)能型水龍頭對(duì)于提高水資源的利用效率，減少水資源浪費(fèi)具有十分重要的意義。本文主要研究了雙調(diào)節(jié)節(jié)能型水龍頭的設(shè)計(jì)目的、工作原理以及具體設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：

開(kāi)水房；節(jié)能型水龍頭；雙調(diào)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(guó)水資源十分短缺，實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約對(duì)于我國(guó)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(shè)過(guò)程中，高校開(kāi)水房水資源節(jié)約是高校節(jié)水工作的重點(diǎn)。為此，為了實(shí)現(xiàn)高校水資源的有效利用，需要針對(duì)高校開(kāi)水房的具體需求加強(qiáng)節(jié)能型水龍頭設(shè)計(jì)，以科技推動(dòng)水資源節(jié)約。

1研究目的

高校開(kāi)水房是與學(xué)生的生活密切相關(guān)的，在高校開(kāi)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(shè)計(jì)的過(guò)程中存在一定缺陷，容易在使用的過(guò)程中造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)水龍頭在頻繁使用的過(guò)程中難免會(huì)引起水龍頭磨損，導(dǎo)致水龍頭失效導(dǎo)致了水資源的嚴(yán)重的浪費(fèi)。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(nèi)部采用陶瓷閥芯的扳手式水龍頭，在水房使用的過(guò)程中由于受到水龍頭內(nèi)部的陶瓷靜閥片以及動(dòng)閥片的結(jié)構(gòu)限制，轉(zhuǎn)芯的最大轉(zhuǎn)動(dòng)的角度要小于90度，這樣導(dǎo)致水龍頭在進(jìn)行閥門(mén)啟動(dòng)時(shí)缺乏靈活性，這引起對(duì)水龍頭水量大小的控制難以進(jìn)行把握，無(wú)法對(duì)水龍頭流出的水量進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，往往會(huì)導(dǎo)致高校開(kāi)水房水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，對(duì)高校節(jié)水工作造成了十分嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。因此，加強(qiáng)高校開(kāi)水房使用的水龍頭的研究設(shè)計(jì)工作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的有效利用，減少水資源浪費(fèi)。通過(guò)上文的分析我們可以發(fā)現(xiàn)高校水龍頭在使用的過(guò)程中，由于在水龍頭的設(shè)計(jì)中存在著明顯的缺陷，學(xué)生在使用的過(guò)程中無(wú)法將水量有效的控制在理想的范圍之內(nèi)，學(xué)生在使用的過(guò)程中就會(huì)將水龍頭的水流量控制在最大的程度，而在關(guān)閉水龍頭時(shí)也會(huì)因?yàn)椴僮鞑混`活而導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)高校水龍頭應(yīng)用中存在的實(shí)際問(wèn)題，以及高校水龍頭的使用規(guī)律和使用特點(diǎn)，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)了一種雙調(diào)節(jié)型水水龍頭，這種類(lèi)型的水龍頭在高校開(kāi)水房中的應(yīng)用可以更好的適應(yīng)高校開(kāi)水房的使用環(huán)境，這一設(shè)計(jì)能夠解決傳統(tǒng)的水龍頭的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的節(jié)約以及高校利用，對(duì)于推進(jìn)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(diào)節(jié)型水水龍頭是在以往水龍頭技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，本文所設(shè)計(jì)的雙調(diào)節(jié)型水水龍頭是以傳統(tǒng)的水龍頭陶瓷芯閥的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)在傳統(tǒng)的陶瓷芯閥的旁邊設(shè)計(jì)出第二個(gè)通水的孔道，并且使用自閉截門(mén)型開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)其實(shí)現(xiàn)控制。這一水龍頭在實(shí)際操作時(shí)，扭轉(zhuǎn)水龍頭的手柄，會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)芯，帶動(dòng)第一個(gè)通水孔道水量調(diào)節(jié)啟閉中的陶瓷動(dòng)閥片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)水龍頭的水量的啟閉以及控制工作。在這一過(guò)程中水龍頭的水量是通過(guò)動(dòng)閥片和靜閥片之間的通水口的大小來(lái)決定的，在水龍頭開(kāi)閉的過(guò)程中，如果壓下水龍頭的手柄，這使水龍頭會(huì)以?xún)?nèi)部的銷(xiāo)釘作為主要支撐點(diǎn)，通過(guò)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(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)，這樣就可以對(duì)對(duì)二個(gè)通水孔進(jìn)行控制，當(dāng)外力消失后，因?yàn)槿狈χ螐椈删蜁?huì)主動(dòng)彈回原位，這時(shí)第二個(gè)通水口就會(huì)自動(dòng)閉合，停止工作。這一雙調(diào)節(jié)水水龍頭在進(jìn)行具體應(yīng)用的過(guò)程中呈現(xiàn)出了明顯的特點(diǎn)，能夠在使用的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源最大程度上的節(jié)省。在雙調(diào)節(jié)水龍頭的設(shè)計(jì)中，第一個(gè)中央通水空的水流量相對(duì)較小，僅僅占到了當(dāng)前各種水龍頭水流量的三成到七層之間，第二個(gè)水龍頭通水口的水流量與當(dāng)前市場(chǎng)上流通的水龍頭的水流量相同。這樣的設(shè)計(jì)具有十分明顯的靈活性，學(xué)生在接水的過(guò)程中可以根據(jù)自己的具體需要科學(xué)的選擇通水口，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水龍頭水流量的合理控制，進(jìn)而減少水龍頭設(shè)計(jì)不合理而造成水資源浪費(fèi)。

3水龍頭設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵以及制作

與現(xiàn)在市場(chǎng)中存在的水龍頭相比，雙調(diào)節(jié)水水龍頭由于在內(nèi)部設(shè)計(jì)了兩個(gè)相互獨(dú)立的水龍頭通水孔道，并且針對(duì)兩個(gè)不同的水龍頭通水孔道，都設(shè)計(jì)有不同的開(kāi)啟和關(guān)閉裝置。這使得雙調(diào)節(jié)水水龍頭的內(nèi)在裝置的設(shè)計(jì)要比現(xiàn)在市場(chǎng)中的水龍頭擁有更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)，其內(nèi)在的布局也顯得更加的緊湊。為了雙調(diào)節(jié)水龍頭在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中能夠展現(xiàn)出良好的性能，并且為了能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)工作。因此，在進(jìn)行雙調(diào)節(jié)水水龍頭的設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)水龍頭的第一個(gè)通水管道，主要采用現(xiàn)在市場(chǎng)上使用的普通陶瓷芯閥組件，并且在制作的過(guò)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(gè)設(shè)計(jì)中所占據(jù)的面積十分大，這樣就容易導(dǎo)致了整個(gè)設(shè)計(jì)的動(dòng)閥片和靜閥片之間的通水孔面積顯得十分小。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，可以將設(shè)計(jì)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(jìn)行適當(dāng)縮小。并且該設(shè)計(jì)考慮到以后在高校水房中的實(shí)際應(yīng)用以及今后的生產(chǎn)工作，因此，在經(jīng)濟(jì)以及在技術(shù)等方面都呈現(xiàn)科學(xué)性和合理性。雙調(diào)節(jié)水水龍頭與傳統(tǒng)的水龍頭設(shè)計(jì)的明顯區(qū)別在于第二個(gè)通水孔，而第二通水孔同樣也是整個(gè)雙調(diào)節(jié)水水龍頭進(jìn)行設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在雙調(diào)節(jié)水水龍頭的設(shè)計(jì)過(guò)程中第二個(gè)通水孔道以及其開(kāi)閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)水龍頭設(shè)計(jì)的成敗。對(duì)于第二個(gè)通水孔的啟閉形態(tài)，具有很多設(shè)計(jì)模式，既可以設(shè)計(jì)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(xiàn)代高分子材料。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中考慮到第二個(gè)水龍頭啟閉結(jié)構(gòu)所面臨的水壓比較高，因此，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中采用了階梯的形狀會(huì)使第二個(gè)通水孔道整體結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，并且水流遇到的阻力會(huì)相對(duì)較大，容易導(dǎo)致水流出現(xiàn)共振和共鳴的現(xiàn)象，因此，在形狀選擇上采用了圓錐形的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用圓錐形的設(shè)計(jì)方案，其中的另外一個(gè)十分重要的方面就是，在對(duì)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(xiàn)代材料技術(shù)以及材料科學(xué)的快速發(fā)展為材料選擇提供了更加廣闊的空間。在進(jìn)行制作的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各種材料綜合性能的比較，在進(jìn)行雙調(diào)節(jié)水水龍頭制作的過(guò)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(jī)高分子合成的材料。該材料在具體使用的過(guò)程中展現(xiàn)出了耐磨性好、彈性好、耐老化強(qiáng)等良好的特質(zhì)，十分符合高校開(kāi)水房的具體要求。在進(jìn)行雙調(diào)節(jié)水水龍頭設(shè)計(jì)的過(guò)程中，該設(shè)計(jì)方案的主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)體現(xiàn)在階梯拉伸軸的密封上，由于當(dāng)前在進(jìn)行水龍頭的設(shè)計(jì)過(guò)程中一般都會(huì)在水龍頭的出水口位置安裝上起泡器，增大水流的流動(dòng)阻力。因此，要在兩個(gè)芯閥出口到水龍頭出口的整個(gè)流程在閥體開(kāi)啟時(shí)都處于微正壓的狀態(tài)。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中如果在水龍頭內(nèi)部階梯拉伸軸以及閥體之間沒(méi)有采取合理的密封措施，那么水就會(huì)從這兩個(gè)部件之間溢出來(lái)，設(shè)計(jì)目的也就難以實(shí)現(xiàn)。在本文關(guān)于雙調(diào)節(jié)水龍頭的設(shè)計(jì)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(dāng)中，使用O型密封圈在本設(shè)計(jì)中可能是唯一具有現(xiàn)實(shí)可行性的方案。

由于雙調(diào)節(jié)水水龍頭的閥體的上部的空間限制同時(shí)，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(yùn)動(dòng)的過(guò)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(jìn)行具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，密封圈一方面要滿(mǎn)足整個(gè)設(shè)計(jì)中的密封要求，另一方面在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)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(yùn)動(dòng)摩擦阻力。因此，我們使用的方法有：首先，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中注意提高拉伸軸和通水孔的動(dòng)作配合的精確度，在設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中需要適當(dāng)?shù)貙?duì)階梯拉伸軸的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，并且要使拉伸軸能夠嵌入閥體底部的座套之內(nèi)，這樣可以有效的提高階梯拉伸軸軸向運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定項(xiàng)，從而可以有效的防治水龍頭在進(jìn)行使用的過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)械卡滯的情況；其次，在進(jìn)行雙調(diào)節(jié)水水龍頭制作的過(guò)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?yàn)闄C(jī)械加工精度對(duì)O型密封群的與控制摩擦力的敏感性，在樣品設(shè)計(jì)出來(lái)之后要通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)更加精準(zhǔn)。同時(shí)為了有效延長(zhǎng)雙調(diào)節(jié)水水龍頭的裝配精度以及使用期限，在進(jìn)行閥體制造的過(guò)程中比較適宜利用黃銅鑄造以及機(jī)械加工工藝，對(duì)于水龍頭內(nèi)部的部件比較適宜采用防銹材料進(jìn)行制作，例如防銹鋼，對(duì)于水龍頭的外觀則是直接采用現(xiàn)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的產(chǎn)品，這也能夠有效降低水龍頭產(chǎn)品的制作成本。雙調(diào)節(jié)水水龍頭的整體設(shè)計(jì)如圖1所示：在上圖所示的雙調(diào)節(jié)水水龍頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)當(dāng)中，圖中的數(shù)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(dòng)閥片；5代表靜閥片；6代表?yè)懿妫?代表閥體；8代表轉(zhuǎn)芯；9代表銷(xiāo)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(jié)語(yǔ)

文中所設(shè)計(jì)的新的雙調(diào)節(jié)水水龍頭在一定程度上解決了現(xiàn)在高校使用的水龍頭存在弊端，并且在高校開(kāi)水房具有很強(qiáng)的適用性。因此，在高校開(kāi)水房應(yīng)用新的雙調(diào)節(jié)能型水龍頭，可以幫助高校更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)，提高高校水資源的利用效率。在研究的過(guò)程中，文章在高校水龍頭用水特點(diǎn)以及用水規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了雙調(diào)節(jié)節(jié)能型水龍頭，可以有效減少高校水龍頭因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理引起的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，這對(duì)于高校貫徹實(shí)施節(jié)水工作具有十分重要的意義。

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作者：孫偉一 單位：西安工程大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院