機械式自動斷水水龍頭

1、<p>　　機械式自動斷水水龍頭</p><p>　　摘要: 本文所介紹的設(shè)計產(chǎn)品是一種機械式的可自動斷水的水龍頭，將發(fā)條機構(gòu)、擒縱機構(gòu)和振動系統(tǒng)，以及按動伸縮機構(gòu)與水龍頭相結(jié)合，既可以實現(xiàn)用戶定量少量用水的需求，避免不必要的浪費，又能從日常生活中的實際出發(fā)，為用戶提供連續(xù)大量的用水。該設(shè)計將大量出水實用和少量出水節(jié)能的理念結(jié)合在一起，擴大了節(jié)能水龍頭的使用范圍，使節(jié)水的理念深入到生活實際當(dāng)中。 <

2、;/p><p>　　關(guān)鍵詞：機械式水龍頭；自動斷水；發(fā)條機構(gòu)；擒縱機構(gòu)；振動系統(tǒng)；按動伸縮機構(gòu)；實用；節(jié)能 </p><p>　　中圖分類號： TE08 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　水龍頭從十六世紀(jì)出現(xiàn)至今，更新?lián)Q代的速度非常之快。近代水龍頭的發(fā)展更是日新月異，對于不同功用的水龍頭形態(tài)也是千變?nèi)f化。目前居家生活中常見的水龍頭多為螺旋式、扳手式、抬

3、啟式單聯(lián)水龍頭。而在公共場所，為了防止洗手后的二次污染，避免疾病的感染，多為感應(yīng)式水龍頭。但感應(yīng)式水龍頭在投入使用的過程中還存在一些不可忽視的問題，并且在節(jié)能上未能予以重視。本設(shè)計的出發(fā)點是使用雙重龍頭開關(guān)，實現(xiàn)少量出水和大量出水一體化，達(dá)到既節(jié)約水源又便利生活的目的。 </p><p><b>　　一、工作原理 </b></p><p>　　雙重龍頭開關(guān)由一個外部的

4、旋轉(zhuǎn)開關(guān)和內(nèi)部的按動開關(guān)組成。通過轉(zhuǎn)動水龍頭外圍的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，將能量存儲在發(fā)條機構(gòu)中。這個能量隨后將帶動旋轉(zhuǎn)開關(guān)回落實現(xiàn)自動關(guān)閉。而且轉(zhuǎn)動的圈數(shù)越多，旋轉(zhuǎn)開關(guān)沿水龍頭管壁上的內(nèi)螺紋上升的高度越高，水龍頭開啟的時間越長，出水量也就隨之增加。用戶可根據(jù)個人的實際需求來控制出水量的多少，達(dá)到無級式出水的效果。然后在旋轉(zhuǎn)開關(guān)回旋的過程中，可通過擒縱機構(gòu)調(diào)節(jié)回旋速度，保證水龍頭在自動關(guān)閉的過程中能夠勻速地復(fù)位。按動開關(guān)則設(shè)計在旋轉(zhuǎn)開關(guān)的中間，呈凹陷

5、狀，此形狀設(shè)計是為了保證旋轉(zhuǎn)開關(guān)的主動性，體現(xiàn)節(jié)能的基本設(shè)計理念。其按動伸縮機構(gòu)中的彈簧始終處于被壓縮的狀態(tài)，擋住出水口，當(dāng)用戶向下按動開關(guān)時，該彈簧復(fù)位彈起，打開出水口，實現(xiàn)連續(xù)大量出水，再次按動即可關(guān)閉水龍頭。 </p><p>　　該水龍頭從內(nèi)到外共分三層，最外層是水龍頭的外殼，形狀如圖1所示。第二層為旋轉(zhuǎn)開關(guān)層，第三層為按動開關(guān)層。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。將旋轉(zhuǎn)開關(guān)①與按動開關(guān)②內(nèi)外嵌套實現(xiàn)一體化，按動開關(guān)②

6、設(shè)在內(nèi)部，與旋轉(zhuǎn)開關(guān)①聯(lián)接。外殼彎曲出水口標(biāo)號為①，第二層管壁上另設(shè)一個出水口②，出水口②與出水口①位置相同。出水口②的作用在于使兩個開關(guān)獨立工作，互不影響。 </p><p>　　水龍頭工作過程如下所述：當(dāng)需要大量出水的時候，按動開關(guān)②，安裝在粗桿①下方的彈簧彈起復(fù)位，細(xì)桿②均上升一定高度，則原本擋住出水口②的粗桿①被抬高，即打開了出水口②，出水口②與出水口①位置相同，此時水龍頭能實現(xiàn)大量出水；再次按動開關(guān)②，

7、彈簧被壓縮，細(xì)桿②下降，粗桿①重新堵住出水口②，即關(guān)閉了水龍頭。當(dāng)需要少量出水的時候，順時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)①，第二層連同內(nèi)部所有部件（如粗桿①、細(xì)桿②、彈簧等）整體沿水龍頭外殼管壁內(nèi)螺紋上升一定高度，相當(dāng)于水龍頭的底部為空，即打開了出水口①，此時水龍頭出水；然后第二層結(jié)構(gòu)會在發(fā)條與擒縱機構(gòu)的共同作用下復(fù)位，再次堵住出水口①，實現(xiàn)水龍頭的自動關(guān)閉。 </p><p>　　圖1 機械式自動斷水水龍頭模型 </p>

8、;<p>　　圖2 機械式自動斷水水龍頭縱向剖視圖 </p><p>　　本方案設(shè)計運用了機械式手表中的機構(gòu)原理來實現(xiàn)水龍頭無級式出水且可自動關(guān)閉的功能。發(fā)條機構(gòu)、擒縱調(diào)速器和振動系統(tǒng)一同裝在圓柱形開關(guān)①的內(nèi)部，組裝成如圖3所示的模型。發(fā)條源動工作系將開關(guān)①旋轉(zhuǎn)時儲存在卷成螺線型的帶簧中的能量作為自動關(guān)閉水龍頭的能源，當(dāng)彈性勢能釋放時可帶動開關(guān)①反向運動。叉瓦式擒縱機構(gòu)與擺輪游絲振動系統(tǒng)相互配合，根

9、據(jù)振動系統(tǒng)的固定周期，可控制擒縱輪的轉(zhuǎn)動速度，使它在每一周期中轉(zhuǎn)過一齒，從而實現(xiàn)了發(fā)條的勻速復(fù)位。 </p><p>　　圖3 機械式自動斷水水龍頭運動構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡圖（開關(guān)內(nèi)部構(gòu)造） </p><p><b>　　二、尺寸設(shè)計 </b></p><p>　　機械式自動斷水水龍頭的理論設(shè)計尺寸為：總長約60mm，總高約115mm，總寬約40mm。旋

10、轉(zhuǎn)開關(guān)①為直徑21mm、高25mm的圓柱形開關(guān)，按動開關(guān)②為直徑15mm的圓柱形開關(guān)，按動開關(guān)②比旋轉(zhuǎn)開關(guān)①的位置低5mm。出水口①和②均為直徑為8mm的圓形口，每一層的壁厚為1mm，管壁上的螺紋長度為20mm。由于本設(shè)計涉及了較多的尺寸，且出于實用性等多方面的考慮，上述理論設(shè)計尺寸僅適用于設(shè)計的初期階段，并不十分準(zhǔn)確，還需要借助軟件的模擬仿真來不斷地更改和調(diào)試，使整體尺寸與局部尺寸都限定在某一精度范圍內(nèi)。 </p>&l

11、t;p>　　為了保證使用的便利性，在投入使用前，還需要對水龍頭樣品進行開關(guān)①的回轉(zhuǎn)速度檢測，計算出無級式自動斷水水龍頭出水量。若已知關(guān)閉內(nèi)螺紋螺距P、游絲振動系統(tǒng)的振動周期T、擒縱輪的齒數(shù)為Z、主動輪系與從動輪的傳動比、水的流速q，那么當(dāng)轉(zhuǎn)動圈數(shù)為N時，則可計算出水龍頭的出水量Q。這樣就可以通過實驗的方式測出旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和出水量的關(guān)系表達(dá)式，為用戶提供使用說明手冊，內(nèi)容可包括一些常用水量旋轉(zhuǎn)圈數(shù)表，為日常生活中的用水情況提供使用說明，