文档介绍：双模式延时自动水龙头设计说明书
设计者:

摘要
现有水龙头基本上是持续出水或是出水量固定的延时水龙头。因用水者操作不注意或需水量的不同,都可能引起水资源的浪费。
双模式延时自动水龙头,是在常规水龙头基本结构的基础上,增加了实现延时自闭功能和连续出水功能的结构。此结构采用了单柄单控延时面盆水嘴的原理实现延时自闭功能,借鉴了自动圆珠笔的开关原理,实现连续出水功能。
本水龙头同时具备延时自闭和持续出水的功能,当需水量少时,具有延时自闭功能;当需水量大时,具有持续出水功能。
关键词:水龙头;延时自闭;连续出水;节水
1 研制背景及意义
据统计,全国660座城市中有400多座城市缺水,三分之二的城市存在供水不足,全国城市年缺水量为60亿立方米左右,其中缺水比较严重的城市有110个。大量淡水资源集中在南方,北方淡水资源只有南方水资源的1/4。水资源非常宝贵,必须想尽办法节约水资源。
大部分日常用水都是要经过水龙头的,通过水龙头的开关来取水或停水。水龙头的结构对节约水资源有着很重要的影响。现有水龙头基本上都是持续出水或者是出水量固定的延时水龙头。
图1是一些只能满足连续出水的最常见水龙头的图片,在生活中得到了广泛的使用。但是,这些水龙头不能有效地按需控制出水量,使用者只要稍微不注意就有可能造成水资源的浪费。
图1 常见水龙头的图片
图2是最常见的延时自闭水龙头外形图,在一些公共的地方常常可以看见它们的身影,比如在火车上等地方。这类水龙头
出水量固定,但是时常不能满足用水者的需求,当只需少量的水时,就引起了不必要的浪费。而且,当需水量较多时,要按好几下水龙头,操作很不方便。
图2 常见的延时自闭水龙头
基于以上两种情况,将这两类水龙头的功能结合起来,研制了双模式延时自动水龙头,同时解决了以上两类水龙头的不足,达到节水的目的。
2 设计方案
根据本作品的设计理念,双模式延时自动水龙头要同时具备延时自闭和持续出水的功能,当需水量少时,具有延时自闭功能;当需水量大时,具有持续出水功能。
实现延时自闭功能的方案选择
根据现有延时自闭水龙头或者类似的产品及延时自闭式小便冲水阀的原理,只要在这些产品现有结构的基础上增加一个出水管及连续出水开关,便可实现延时自闭和持续出水的功能。但是它的出水量太少,远远满足不了延时自闭时所需要的效果。经过分析,把单柄单控延时面盆水嘴的原理应用到本产品,这样,在实现延时自闭的情况下出水量充足。
单柄单控延时面盆水嘴的结构原理,如图3所示,主要由弹簧、弹簧套、阀芯组成,阀芯与弹簧套通过螺纹连接成一体。
对弹簧套施加一个向下的外力,弹簧套克服弹簧力向下移动,顶开阀门且压缩弹簧,水从入水口进来绕过阀芯经出水口流出。取消对弹簧套施加的外力,弹簧套在弹簧力的作用下向上移动,带动阀芯向上移动关闭阀门,停止出水,弹簧回复到原来状态。在此阀门开关的过程中,需要一定的时间,期间流出一定量的水之后,阀门关闭,这就是延时自闭的过程。在设计的移动范围内,出水量与弹簧套的移动距离成比例。
弹簧套
阀芯
弹簧

图3 单柄单控延时面盆水嘴的结构原理图
实现持续出水功能的方案选择
实现持续出水功能的设计方案借鉴了自动圆珠笔的开关结构原理。
自动圆珠笔的开关结构原理,如图4所示,主要由外齿杆、内齿套、套筒和弹簧组成,外齿杆和内齿套上加工有齿,套筒内部加工有内槽道,内槽道的端面也加工有齿。
套筒
外齿杆
内齿套
如图4所示,在向下外力的作用下,内齿套顶着外齿杆沿着套筒的内槽道向下滑动,滑动一定的距离后外齿杆滑出内槽道,此时内齿套和外齿杆的齿互相啮合转动,外齿杆的齿转动到套筒内槽道端面的齿间卡住,内齿套则可以沿套筒内槽道自由滑动,此时开关一直处于开启的状态;再按一下内齿套,内齿套继续顶着外齿杆脱离套筒内槽道端面的齿的束缚,外齿杆发生转动,转动一定角度后外齿杆和内齿套在弹簧力的作业下一同沿着套筒内槽道向上移动,回到初始位置,开关自动关闭。
图4 自动圆珠笔的开关结构原理图
图5 双模式延时自动水龙头工作原理图
1-入水口; 2-出水口; 3-阀体; 4-弹簧套; 5、6-阀芯;7-复位弹簧;8-套筒;
9-轴向内槽道; 10-径向转向斜槽; 11-柱形转向齿;12-凸块; 13-环形齿纹;
14-内齿套; 15-凸块; 16-环形齿纹; 17-外齿杆;18导向孔
3 工作原理和结构设计
工作原理
1)延时自闭
平时洗手、或者用水洗脸等需要的水都只是少量的,此时可利用延时自闭功能,以节约水资源。
如图5所示,对内齿套14施加一个向下的力,内齿套的凸块15与外齿杆17的凸块12沿着套筒8的轴向内槽道9向下滑动,内齿套顶着外齿杆的柱形旋转齿11