淺析銅質水龍頭閥芯與閥體配合結構研究與討論

杜俊文，王鵬程＊

（廣東理工學院，廣東 肇慶 526000）

人們平常所使用的水龍頭當將其關閉時，內部水均處于靜止狀態，經過較長時間的沉淀極易形成細菌的滋生，而銅制水龍頭作為一種新型抑菌材料可實現在一個小時內殺死90%以上細菌，這是其他任何金屬合金材料或塑料制品所無法媲美的。且銅制水龍頭的表面平整光滑，具有美觀性，銅制水龍頭與塑料制品或不銹鋼制品的化學性質相比較穩定，所以銅制品的使用壽命也相對較長，但存在其質地較軟的缺點，易導致水龍頭變形跑水，且過度銅離子進入人體后會使體內蛋白質變性，出現頭暈嘔吐的癥狀。銅制水龍頭表面通常有電鍍層，若沒有經過專業工藝處理會出現便面脫落影響美觀，通常采用的銅制材料經過清洗、打磨、加工、實驗和拋光等多個工藝程序才可鑄成，過程相對復雜且成本造價較高。傳統的水龍頭閥芯已經不能實現現代人們對閥芯的使用需求，銅制水龍頭作為目前新興技術的產物已經逐步入駐各家各戶，不過銅制品的成產成本要高于塑料制品或其他合金制品，同時對其制備工藝要求更加精細，一些廠家選用造價較低的其他金屬合金代替銅用來降低成本。

1 銅制水龍頭閥體與閥芯配合結構的研究

銅制水龍頭的閥體包括底座、閥芯、上下部分銅制合金片，閥芯、上下部分銅制合金片均被安裝在水龍頭底座內，其之間設置密封條，底座中間有水流導出口，其水流導出口分別與其配套的銅制合金片相對應。上部銅制金屬合金片固定在水龍頭閥芯內。因為控制其水流進出的導水口位于下部銅制合金片，所以在其工作狀態時上不金屬合金片是不動的。可通過設計在閥芯結構上安裝封閉裝置，在閥體上進行水龍頭手柄的改良進行銅制水龍頭的整體結構設計。水龍頭整體閥體結構如下圖1所示[1]。

圖1 閥體結構截面圖

如上圖1所示，銅制水龍頭接口處包含O型操縱圓環，即為封閉圈，與閥芯并聯在一起插入閥體內，從其結構來看，不同大小型號的閥芯有許多相同的共性，主要區別在于銅片有無旋轉型轉換器以及閥芯的內部結構是否一致。根據帕氏卡定論，在封閉的環境內，若設計圓柱形閥芯，那么水龍頭兩端柱形接面所承受的水壓相同，對閥體結構的損害亦可降低，因此銅質水龍頭閥芯與閥體配合結構存在可行性。銅質水龍頭由于具有對水質污染較小，耐打磨耐腐蝕性較高等優點，使得銅質水龍頭在市場的應用較為廣泛。

2 銅制水龍頭閥體與閥芯結構的裝配

若要實現銅制水龍頭閥芯與閥體的無貼合裝配，首先要解決的是水龍頭裝配工藝的問題。銅制水龍頭閥芯與閥體的裝配程序是整體水龍頭使用的第一步，同時也是裝配系統的基礎，裝配過程的合理性決定著水龍頭使用。分析銅制水龍頭的閥芯可了解到，銅制閥芯內部的結構通常為線堆式構架，其內部零件只能通過逐個安裝的形式對其進行組裝，但閥體與閥芯的組裝工作是相對獨立的，可先進行結構配置最后將閥體閥芯安裝到配置結構或將閥體與閥芯的裝配與整體結構組裝同時進行。就銅制水龍頭閥芯與閥芯的裝配方式不同可實現防止水龍頭進行跑水、水龍頭旋轉的靈活性和節約水源等不同的功能開展研究[2]。

首先對各部分零件及裝配所需工具進行準備，準備實現水龍頭閥芯與閥體的裝配，其零件包括不可拆開的接頭和進出水口連接等，可拆開連接的閥體閥芯等。在正常使用的水龍頭的閥芯上增加封閉組件和自動活塞設備，閥芯的封閉裝置是一種通過拔掉或插上可行開關的裝置，其原理是應用彈簧的伸縮對閥芯進行開關。在設備有水時，盡管打開封閉裝置的開關，也要利用水壓使自動活塞設備進行向上的位移致使水流流出。若設備內沒有水，打開閥芯的開關沒有水壓，自動活塞不會移動，封閉裝置便自動進入鎖死狀態，自動活塞設備失效，進水口便不會有水流進行流入。進而通過該裝置達到防止水龍頭跑水的功能。其次在銅制水龍頭的閥體上安裝水龍頭手柄可起到提高水龍頭旋轉的靈活性的功能，目前閥體裝置上的水龍頭手柄有單雙柄或旋轉式手柄的區分，安裝后閥體的特點表現為操控簡單，安裝或替換方便。在使用過程中注意抬起或放下的瞬間會導致水壓的升高或降低，但銅制品水龍頭的耐磨耐壓性剛好解決這一問題。最后在銅制水龍頭的閥芯上連接水龍頭起泡器設備，其主要作用是防止噴射出水流不集中，造成水花濺到地上等情況，起到節省水源的作用。

采用上述銅制水龍頭閥體與閥芯結構的裝配后，水龍頭具備以下優點：其一裝配、拆除方便，可實現無專業工具進行水龍頭的拼裝或拆除，與此同時更加方便清潔。其二為配套難度較小，拼裝的組成形式降低了加工的難度，均為成品直接安裝，若出現零部件損壞，可直接進行成品替換。其三安全性較高，采用螺絲形式組裝不會出現卡扣彈出或卡住的情況，裝配過程中不存在危險性。

3 結語

從銅質水龍頭閥芯與閥體配合結構和銅制水龍頭閥體與閥芯結構的裝配兩方面開展討論，通過對水龍頭閥體的結構配置的設計實現水龍頭的跑水、水龍頭手柄的靈活和節水問題的解決，但是此種結構在市場上仍然存在成本造價過高的問題有待解決，希望在日后的發展中國家對水龍頭裝配工藝開展有效開發途徑。