长江大学学报（自然科学版） ２０１５年７月第１２卷第２１期（农学下旬刊） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｊｕ１．２０１５，Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．２１ ［引著格式］陈义厚．新型节水龙头的设计［Ｊ］．长江大学学报（自科版），２０１５，１２（２１）：５５￣５８ 新型节水龙头的设计 陈义厚 （长江大学机械工程学院，湖北荆州４３４０２５） ［摘要］对新型节水龙头的结构、工作原理作了介绍，对节水龙头的主要零件的材料和结构尺寸进行了设 计，可为制造该新型节水龙头提供参考。 ［关键词］新型节水龙头；结构；设计 ［中图分类号］ＴＳ９１４．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７３—１４０９（２０１５）２１—００５５—０４ 我国水资源贫乏，使用节水龙头可以达到节水的目的。水龙头是日常生活中一个不可缺少的家居产 品，而一个普通水龙头和一个节水龙头相比，出水量大大不同。当前人们在使用普通水龙头时经常出现 停水忘关、关不严等现象。本设计主要源于节约用水、避免浪费的社会需要，设计了具有如下功能的新 型节水龙头：①按钮开关，改变了传统旋转式或摇动式开闭水龙头方式，解决了使用过程中关不严、滴 水等漏水问题；②分级调节出水量，大小两档水量可供用户根据用水时的具体情况自由选择；③停水自 闭，解决用水时突然停水而没关水龙头或停水时打开水龙头见没水而忘记关闭等问题。 １结构及工作原理 该新型节水龙主要由壳 体、连动销、阀盖、弹簧、 连杆活塞、轴齿、棘轮、阀 座、挡块、密封垫圈等组 成Ｌ１］，如图１所示。 １．１按钮式开关 该新型节水龙头采用按 钮式开关，其原理来源于棘 轮进给机构。零件７、８、９、 １０、１１、１３、１４、１５、１６、 １７、１８组成按钮装置。当按 柄１１被按下去的时候，连杆 活塞８下移，使轴齿９与棘 轮１５啮合旋转一个齿，即使 棘轮１５逆时针转动一个齿的 １一壳体；２一弹簧；３一连动销；４一弹簧；５一圆台形档块；６一阀盖；７一弹簧；８一连 杆活塞；９一轴齿；１Ｏ一圆柱形档块；１１一按柄；１２一按套；１３一轴；１４一止动爪； １５一棘轮；１６一扭弹簧；１７一轴；１８一圆柱形档块；１９一密封圈；２０一密封垫片；２１一 阀座；２２一密封垫片；２３一连动销座；２４一密封圈；２５一密封圈；２６一活塞 角度，同时也使扭弹簧１６发 生扭转变形。止动爪１４将棘 轮１５轮齿卡住，防止棘轮１５ 图１结构与工作原理 ［收稿日期］２０１４一ｏ６—１ｏ ［基金项目］国家高等学校特色专业建设项目（ＴＳ１２２７８）。 ［作者简介］陈义厚（１９７０一），男，硕士，副教授，主要从事机械设计研究，ｃｈｅｎｙｉｈｏｕ＠１２６．ｃｏｍ。 农学下旬刊＊农业工程 ２０１５年７月 反转，密封垫片２２与活塞连杆８分离，水龙头处于正常大档开启供水状态（图１）。发生此过程时，圆 柱形档块１８也随连杆活塞８下移，使弹簧７发生压缩变形。当按柄ｌｌ被再次按下去的时候，连杆活塞 ８再往下移，使轴齿９与棘轮１５再啮合旋转一个齿，使棘轮１５再逆时针转动一个齿的角度，同时也使 扭弹簧１６再次发生扭转变形。止动爪１４将棘轮１５轮齿卡住，此时水龙头处于正常小档开启供水状态， 弹簧７再次由圆柱形档块１８的下移而发生压缩变形。要关闭水龙头时，只需再按下按柄１１，此时圆柱 形档块１０随连杆活塞８下移，压下止动爪１４后端，使止动爪１４逆时针翘起（止动爪１４与其轴１３之 间为松连接），扭弹簧１６马上复位，带动棘轮１５反转，反向啮合轴齿９，将连杆活塞８往上推动。密 封垫片２２与活塞连杆８贴紧，水龙头处于关闭状态。发生此过程时弹簧７也要复位，推动圆柱形档块 １８上移，进而帮助推动连杆活塞８上移，而且此时水压也会帮忙推动连杆活塞８上移，所以关闭水龙 头时所作用于按柄１１上的力不会大。水龙头关闭时水压力越大密封性能越好。 该按钮式开关改变了传统旋转式和摇摆式开关水龙头方式，打破了现行水龙头的启闭结构，变旋转 运动为直线运动。按钮式开启和关闭水龙头，解决了使用过程中关不严、滴水及漏水问题。 １．２分级调节出水量 根据个人的用水习惯及用水时的具体情况分级调节出水量。本设计分为２级调节出水量。如图１所 示，当按柄１１第一次被按下去的时候，连杆活塞８尾部与密封垫片２２分离，水龙头处于开启状态，且 此时出水量最大，为大档。当按柄ｌ１第二次被按下去的时候，圆台形挡块５靠近密封垫片２２，减小连 杆活塞８其轴与密封垫片２２之间的间隙，即减小通过间隙之间的水流量，进而使水龙头的出水量减小， 达到小档。 本设计利用圆台形档块减小水流量，分２级调节出水量，只需稍做修改还可以做成多级调节出水 量。解决了用户根据用水时的具体情况而采用不同用水量的调节问题。 若需要无级调节水流量，只需在水龙头出水嘴部加装一个市面上买得到的水流调节器即可。将挡块 １５设计成圆台形的目的是在换档的时候，使水流变化较为平稳。 １．３停水自闭 停水自闭功能是在停水时 利用弹簧２释放出来的能量推 动活塞２６堵死进水口。在水龙 头开启的状态下，连动销３被 压下顶死活塞２６（图２所示为 水龙头处于大档开启停水自闭 状态）。此时如果来水，水压无 法推动活塞２６，水龙头处于开 启状态亦不会出水，达到了停 水自闭的功能。此时若需要用 水，只需按２次按钮关闭水龙 头，连动销３在连杆活塞８及 其作用下向上被拔起，活塞２６ 在水压下被往左推。再次按下 按钮开启水龙头，此时连动销３ 并不会落到图示活塞２６槽的位 置，而是偏向右边的槽，这样 便处于正常供水状态。弹簧４ 的弹力只需要在停水时能使连 动销３自动锁人活塞２６左边槽 即可。 １一壳体；２一弹簧；３一连动销；４弹簧；５圆台形档块；６阀盖；７一弹簧；８一连 杆活塞；９一轴齿；１Ｏ一圆柱形档块；１１按柄；１２按套；１３一轴；１４一止动爪； １５一棘轮；１６一扭弹簧；１７－一轴；１８一圆柱形档块；１９一密封圈；２Ｏ一密封垫片；２１ 阀座；２２密封垫片；２３连动销座；２４一密封圈；２５一密封圈；２６一活塞 图２大档开启停水自闭状态 ・ ５８ ・ 农学下旬刊＊农业工程 ２０１５年７月 斜面上升最终进入活塞２６的左边腔锁死活塞２６，从而使供水通路关闭。停水过程中，若有人将水龙头 开启而未关闭，这时连动销３也会自动锁人活塞２６左边腔，使供水通路始终保持关闭状态。 本设计为新型环保节水产品，城乡居民、公共场所和学校机关等处均能适用，具有如下特点： ①新型节水龙头采用独特、超前的理念专为节水而特殊设计。集传统与高雅、实用与智能相统一，传播 绿色环保的节水新文化，体现使用者超前的节约意识；②选材严谨，工艺精细。水龙头内部阀芯采用优 质黄铜精密制造，结构科学，智能环保；外部阀体为铜合金制造，坚固耐用，性能可靠；外表层为电镀 锌合金，手感舒适，美观大方；③按钮操作使用方便，使用方法与使用按钮式圆珠笔类似，按下去开启 （大档），再按下（小档），再按下关闭。停水后忘关或停水时开启后忘关会自动关闭，高效节水，为用 户节省水费；④顺水流关闭，垂直密封取代摩擦密封，磨损自补不易滴漏，且停水时会自动关闭供水通 路。不需用电也无需感应及其他任何动力，安装方法与普通水龙头完全一样。 ［参考文献］ ［１］陆培文 阀门选用手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００１：１９９～２００． ［２３成大先 机械设计手册ＥＭ］．北京：化学工业出版社，２００４：２５４～２５５． ［３３刘天模 徐天梓．工程材料［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００１：１２４～１２７． ［４］郭芝俊 左宝山．机械便览［Ｍ］．天津：天津科学技术出版社，２００４：Ｉ５７～１５８． （上接第５４页） ［４］Ｋａｌｌｉｔｈｒａｋａ Ｓ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆｂｉｔｔｅｒｎｅｓｓ ａｎｄ ａｓｔｒｉｎｇｅｎｃｙ ｏｆ（＋）一ｃａｔｅｅｈｉｎ ａｎｄ（一）ｅｐｉｃａｔｅｃｈｉｎ ｉｎ ｒｅｄ ｗｉｎｅ ａｎｄ ｉｎ ｍｏｄｅｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ Ｓｅｎ Ｓｔｕｄｉｅｓ，１９９７，１２：２５～３７． 胡迎芬．饮茶方式对茶汤有效成分含量的影响ＥＪ］．食品工业科技，２００２，２３（２）：２～２８． 肖文军．龚志华．绿茶浸提动态研究［Ｊ］．湖南农业大学学报，１９９９，２５（４）：２９３～２９４． 贾俊辉，沈生荣．茶水放置过程中茶叶品质成分动态变化的研究Ｅ３］．中国茶叶，２００ｇ，２９（３）：ｌ５１～１５４ 冯婧，侯彩云．常温冲泡绿茶有效物质浸出规律的研究口］．食品科技，２００５，（１１）：９３～９６． ＧＢ／Ｔ８３０５．中华人民共和国国家标准一茶茶水浸出物的测定Ｅｓ］．北京：中国标准出版社，２００２． ＧＢ／Ｔ８３１３．中华人民共和国国家标准一茶茶多酚的测定［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００２． ＧＢ／Ｔ８３１４．中华人民共和国国家标准一茶游离氨基酸的测定Ｉｓ］．北京：中国标准出版社，２００２． ＧＢ／Ｔ８３１２．中华人民共和国国家标准一茶咖啡碱的测定Ｅｓ］．北京：中国标准出版社，２００２． 钟萝．茶叶品质理化分析［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，１９８９． 孙君社，薛毅．食品感官鉴评［Ｍ］．广州：华南理工大学出版杜，１９９４． 张育松，林河通，张明辉．浸提条件对绞股蓝茶浸提液品质的影响口］．农业机械学报，２００６，３７
