关于武警新式水壶嘴漏水改造

范海东，胡　建，刘卫东

武警后勤学院研究生管理大队

关于武警新式水壶嘴漏水改造

范海东，胡建，刘卫东

武警后勤学院研究生管理大队

新式水壶是2007年配发部队的，它具有质轻、易携带等诸多优点，但是在使用中，官兵反映它有漏水现象。论文通过观察法、调查法，利用物理原理、机械原理对水壶装热水后漏水问题进行细致的分析，找出水壶漏水原因。最后，从材料和形状两方面进行分析，找到既经济又可以解决问题的方案。

新式水壶；壶嘴；改造

一、新式水壶性能分析

新式水壶是旧式水壶的升级版。它的优点有：1、新式水壶较旧式水壶外形美观大方，易于携带，固定于身体一侧不会因上下颠簸而与身体剧烈碰撞。2、新式水壶嘴是内旋式壶盖（如图1），可有效防止外界灰泥进入，干净卫生。3、新式水壶质轻，减少负载。他的缺点有：1、瓶内装热水时，隔温效果不好，发烫，难以碰触。2、金属材质较好，不易损坏。3、容易漏水。可以发现，新式水壶虽然去除了旧式水壶的弊病，比较干净卫生，但是却产生了新的问题——漏水。下面针对水壶嘴漏水这个问题进行深入分析。

二、水壶嘴漏水原因分析

通过对漏水水壶的观察发现，水壶漏水原因主要是是螺纹滑扣。

图3　

图4　

图5　

水壶主要是通过水壶嘴外沿与水壶盖的底层白色软质塑料挤压而实现封闭效果的（如图1、图2）。这个挤压的力来自水壶嘴螺母和水壶盖内置螺塞之间的相互啮合力。内装冷水时，变化不大，也没有出现漏水问题。但是当装热水时，由于热胀冷缩原理，水壶盖发生了变化。塑料遇热会发生软化，而且水壶盖的内置螺塞中间是空心的（如图1），当外部受到挤压时，由于硬度不足，直接导致软化的螺塞内经减小。同时，水壶盖的螺纹也会在力的作用发生变形，使得水壶在运动中，在各种不规则力的作用下，水壶盖内置螺塞与水壶嘴螺母发生滑扣，导致水壶中热水溅出。

为了进一步解释漏水原因，下面是水壶盖和水壶嘴啮合时的截面图。取图3中一点“o”，如图所示。为了清楚解释原因，在受力分析时，不考虑次要原因，可以假设螺纹与螺栓中心线垂直且。

如图4是水壶没有装水时螺纹的状态及受力图。此时，螺纹啮合良好，内置螺塞硬度足够大，不易变形，水壶封闭良好。如图5、图6、图7是装热水时，内置螺栓塞软化发生变形图。随着拧紧力的加大，以及内置螺塞软化程度的加重，内置螺塞内经以及螺纹变形程度也会加重（如图5、6、7），当变形达到图7位置时，螺纹滑丝。

三、改进措施

水壶盖发生变形，主要是由于塑料的耐热性不够好，如果可以找到更好的材料代替它，问题迎刃而解。经过调查分析，此种塑料的性价比较高，无法找到更好的塑料：如果将其改为金属材质，塑料和金属的一体化问题很难解决，为了解决问题，只能在形状上寻求突破。经过分析研究，我们想了两种方案。

第一，将水壶的内置螺塞改成塑料实心的，（如图8）但是这有一个问题，那就是实心螺塞受热膨胀后，螺纹间也容易因贴合过紧而难以拧开。

第二，对照空心螺塞，在空心螺塞（图9）中间加一个十字架形状的支撑物。这样既可以有效防止因螺纹贴合过紧而拧不开，也可以防止空心螺塞受热软化后内径减小而漏水（图10）。

由此可见，第二种设计（图10）是最佳的方案。

图6　

图7　

图8　

图9　

图10　

四、意义

针对于水壶漏水问题，之所以如此设计，其意义在于：可以用最小的成本、最小的代价解决部队确实存在且影响战斗力的问题。

刘卫东，教授。