機械式自動斷水水龍頭分析

宋健毅

（廈門英仕衛浴有限公司，福建 廈門 361100）

0 引言

在機械式自動斷水水龍頭中，是由發條、振動系統，按動收縮機構和水龍頭相結合而設計出來的。在機械式自動斷水水龍頭設計中，應按照伸縮機原理與水龍頭設計原則進行設計，以此確保設計出來的機械式自動斷水水龍頭可以滿足用戶定量少量的用水需求，達到節約水資源的效果。同時，在為用戶提供需要的水資源時，可以以設計為基礎將大量的出水實用和少量出水節能理念結合到一起[1]。以此，不斷擴大節能水龍頭的使用范圍，確保節約用水理念深入到生活實際中。

1 機械式自動斷水水龍頭含義分析

從十六世紀到今天，水龍頭更新換代的速度非常快。在目前，水龍頭的發展更是日新月異，對于不同功能的水龍頭形態來說也是千變萬化。現階段，我國公共場所大多數水龍頭是旋轉式、扳手式或單向水龍頭，在公共場所中，為防止洗完手后二次污染，避免疾病的傳播，應利用機械式自動斷水水龍頭，其機械式自動斷水水龍頭可實現自動開關，并以少量出水和大量出水一體化構造，達到節約水源又便利生活的目的。首先，機械式自動斷水水龍頭是由兩個部分組成，其一是外部的旋轉開關，其旋轉開關是將水能量存儲在發條中，并隨著外部動力旋轉開關回落最終實現自動關閉的效果。其二是內部的按動開關，在內部按動開關中，可以隨著轉動圈數的增加，確保水龍頭管壁上旋轉開關內螺紋高度隨著水龍頭上升。以此達到水龍頭開啟的時間越久，水龍頭出水量就越大。其次，為了確保機械式自動斷水水龍頭達到無止盡出水的效果，用戶可按照自己的需求去控制水龍頭出水率。并且當水龍頭旋轉開關處于回旋的狀態時，用戶可以按照操作去調節好回旋的速度，以此確保水龍頭在自動關閉的過程中迅速回到初始的狀態。與此同時，在機械式自動斷水水龍頭中，其開關是以凹陷的狀態處于旋轉開關中間的，在設計為凹陷狀態時可確保用戶進行旋轉動作時的主動性，也實現了最初設計節約水源的基本效果。在凹陷開關中，用戶可根據自己的需求操作，并按動伸縮機構中的彈簧，在彈簧處于壓縮狀態時可將出水口擋住。一般來說，機械式自動斷水水龍頭可分為三層。最外層是水龍頭的外殼；第二層為旋轉開關；第三層位按動開關。在內部結構中，是將旋轉開關與按動開關以凹陷的方式實現一體化設計，并在按動開關與旋轉開關連接時，確保外殼歪曲并使出水口的兩個開關獨立工作，互不影響。在機械式自動斷水水龍頭工作過程中，當需要大量水源的時候，用戶可以按動開關，在按動后水龍頭下方的彈簧會彈起復位，并上升一定的高度，將原本擋住的水口被抬高，即打開了出水口。在這種情況下，用戶在使用機械式自動斷水水龍頭時，按動向下按使彈簧彈起之后，水龍頭就會出現大量的水源，再用完按動開關后水龍頭也就處于關閉的狀態了。

2 機械式自動斷水水龍頭設計分析

設計機械式自動斷水水龍頭，在通電后首先對使用環境進行測定，再根據測試的結果自動設置好感應距離[2]。當感應到光線變化或有物體靠近時，30秒后控制器自行關閉電磁閥，并重新調整感應距離，使設備適應新的環境從而不會造成誤動作或死機。自動感應水龍頭的靜態功耗非常低，大概只有10μA，產品在待機時幾乎不耗電。而且，在使用過程中的動態功耗能根據不同的水壓情況自動調整，確保不會浪費電能。設計機械式自動斷水水龍頭的閥體有自潔裝置，即使在水質差的情況下使用，都能確保電磁閥能正常工作。當電池電壓低于4.3V時，龍頭控制器會進行鎖機，此時指示燈每秒3秒閃爍1次，提醒用戶更換電池。自動感應水龍頭使用方便，通過感應就能夠控制出水，以及出水量。下文主要分析目前設計機械式自動斷水水龍頭設計原則。

2.1 設計思路

首先，在設計機械式自動斷水水龍頭時，應考慮到水在地球的引力作用，并對于容器中的水進行作用力分析。在容器與地面產生里的作用時，當水龍頭打開，水就會直接流入到容器里或者直接流向對著水龍頭的地上。在發生這種情況后，其原因是因為在容器中滿了的水會隨著水位上升出現溢出的情況，并不斷提高了水容器作用在地面的壓力。因此，當容器中的水裝滿時，應確保容器水位保持在平衡的狀態。應避免沒人開管水龍頭出現流水情況。在設計機械式自動斷水水龍頭時，應將容器的作用到地面的壓力設計為無變化。其設計原理可利用探測壓力信號進行，可將信號傳輸到芯片內，在控制芯片得到指令時會自動去將電磁閥關閉，使機械式自動斷水水龍頭關閉。

2.2 尺寸設計

首先，機械式自動斷水水龍頭是尺寸一般在50-60毫米內，其高度在100-120毫米內，寬度在35-40毫米。在以圓柱形作為開口旋轉開關時，應根據1的直徑是22mm、高是30mm，當按動開關比旋轉開關的位置低了5mm左右，出水口和按動開關的直徑是7mm左右的圓形口，它的每一層壁厚不大于1mm，管壁上的螺紋長度大約在20mm。在以上尺寸設計中可以看出，其機械式自動斷水水龍頭在尺寸中應從多個方面進行綜合考慮，并確保在實際應用過程中可以面對其他因素。上述提到的尺寸都只適用在設計的初期階段，所以并不是很準確，因此，為了使上文出現的尺寸更加精準[3]。設計人員應借助目前信息技術，根據建筑物的實際情況，利用模擬軟件去測試與調整。最終使機械式自動斷水水龍頭整體的尺寸跟局部的尺寸盡量都在規定精度的范圍內。其次，為確保機械式自動斷水水龍頭在實際使用過程中可以滿足用戶的不同需求，應在投入使用之前由設計人員對機械式自動斷水水龍頭樣品開關做好回轉速度的檢測，并合理計算出達到無止盡效果出水龍頭的出水量。例如，在關閉內螺紋螺距為P，若振動系統的陣痛周期為T，那么當轉動的圈數是N的時候，設計人員可以通過有關的公式其計算出出水量Q。在設計人員計算好后，應以實驗的方式再次對計算結果進行演算，其演算后的出水量關系表達應在用戶手冊中以水量旋轉圈數表告知用戶。以此，使用戶在使用過程中若出現開關或轉速問題可以按照圈數表進行解決，并使得水龍頭的使用不完全存在技術問題，其機械式自動斷水水龍頭的推廣性、有效性、可行性都得到了有力的保障。

2.3 壓力傳感器、水龍頭等部件設計分析

首先，在機械式自動斷水水龍頭中水龍頭的設計原理，是以流通的方式讓水資源處于整個裝置中，并以開合效果控制總電路中的開關與閉合。以此在開關中使水龍頭開關產生聯動作用。其次，壓力傳感器在機械式自動斷水水龍頭設計中，通過是安裝在水龍頭的正下方，并在洗漱池底部進行固定。在這樣的位置壓力傳感器可快速感應到，跟它接觸物質的作用，并產生相應的壓力。在水龍頭開關打開后其容器會自動去接水，在接水中容器里的水會隨著時間的長短出現不同的變化，最終導致容器作用在壓力傳感器的壓力值也會發生改變，促使壓力傳感器會將壓力值傳輸發到控制芯片中。最后，在機械式自動斷水水龍頭中，內部的控制系統是由控制芯片所組成的，在一個電源以及控制條組成的芯片主要功能跟開關是同一性質。不同的地方在于，控制芯片可以實現一些小程序操作。如，給壓力傳感器傳輸過來的壓力值進行運算，并控制控制條，在數值沒有發生變化時控制條就可以做到關閉狀態。 當第一部分水龍頭打開到一定的開度，且容器中水放滿了的 時候，總控制電路整體處于一個通路狀態，于是電磁閥的兩端會形成電壓，在電壓的作用下電磁閥會直接關閉，并使水流通路不必收到外界的干擾，在用戶把開關斷開后，可以促進控制系統將水龍頭打開水滿后再次工作。總之，通過四部分聯系，最終達到自動斷水的目的[4-5]。

下文為目前研究成果的案例。目前，現有和曾有的關于軌閘門閥或滑閥，既事閉合元件的切斷裝置，閉合元件為了開啟或關閉有沿閥座的劃動大組，帶圓柱形閥元件的滑閥小組的技術對水的控制閥門的需求都做過很有成效的努力，也曾做過許多優秀的設計方案。如1995年中國專利局公告的由艾永吉申報的，授權公告號為CN2179532Y，中國專利號（ZL）為94218596.X號的實用新型名稱是無水自閉水龍頭的實用新型專利，所采用的技術方案。在軌閘門閥或滑閥，既事閉合元件的切斷裝置，閉合元件為了開啟或關閉有沿閥座的劃動大組，帶圓柱形閥元件的滑閥小組技術方面是一例很有價值的發明，它有效地解決了無水時水龍頭能自動關閉防止不水時無人關閉跑水的問題。但尚有不足，它還很難解決日常用水中水龍關閉以節約用水的問題。其實用新型的目的在于提供一種自動斷水的水龍頭。日常用水中水龍關閉以節約用水的問題[6-8]。

3 結語

綜上所述，在我國農村城鎮化不斷加快發展中，應推動新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展，亟需解決缺水問題。為此，近年應加快城鄉供水規劃，應利用機械式自動斷水水龍頭避免浪費水資源。