节能用水之两档按压式水龙头

包一凡

【摘 要】通过日常生活中遇到的问题，设计采用两档式按压水龙头调节出水时间，类似于车档调速，既满足人们短时用水的需求，如便后简单清洗（约6秒），又提供了长时出水的便捷，如使用洗手液可一次性洗干净，不需要多次按压（约18秒），同时现实了节约用水。

【Abstract】 Through the daily problems， the design used two position type push water tap adjustment of water time， which is similar to the car stall speed， to meet the people's need for water， such as short time， for example， after urinate ，a simple cleaning （about 6 seconds）， and provides a long water convenient， such as using hand sanitizer to wash once and for all， and it do not need to press several times （about 18 seconds） to realize water saving.

【关键词】节能用水；两档按压式；水龙头

【Keywords】energy-saving water； two position press type； water tap

【中图分类号】X3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0193-02

1 引言

本作品通过杠杆原理，当把手向左侧按压，则在结构内部右侧的弹簧被压缩，左侧弹簧保持平衡状态，此时进水口打开，水流出，持续时间约6秒；当把手向右侧按压，则在结构内部左侧的弹簧被压缩，右側弹簧保持平衡状态，此时进水口打开，水流出，约持续18秒；弹簧与杠杆不连接，只接触；左右两侧弹簧的弹性系数不一样（左侧弹簧弹性系数小于右侧弹簧），使得左右两侧弹簧受力后恢复时间不同，从而满足人们不同使用时长的需求。

2 研究背景

2.1 水资源现状

水是生命之源，水资源是一种不可替代的战略性自然资源，也是改善人类生存环境、实现经济社会可持续发展的重要保障。目前，我国经济社会已处于全面转型阶段，水资源短缺态势十分严峻，如何强化水资源保护，加大节水技术/设备研究开发，提高水资源利用率，已经得到国家和全社会的高度关注和重视[1]。想要进行节水，需要从减少用户有意识或无意识浪费的水量出发。在公共建筑与公共场所中 ，因缺乏有效的制约机制 ，公众的节水意识普遍较弱， 常出现忘记关闭水龙头或水龙头关闭不严等现象[2]。

2.2 水龙头研究现状

2.2.1 水龙头的起源与种类介绍

水龙头最早出现于 16 世纪，材质采用青铜浇铸，主要作用是用于控制水管出水开关和水流量的大小。早期的水龙头是螺旋升降式的，目前市面销售的大多数都是陶瓷阀芯的水龙头，螺旋升降式的基本上已经淘汰。而按开启方式来分，水龙头可分为螺旋式、扳手式、抬启式和感应式等。螺旋式手柄打开时，需旋转很多圈，对于流量大小无法准确控制。在家庭生活中，通过对日常生活中的用水情况进行实际测量发现，对于洗碗、洗菜、个人盥洗等用水情况最适合的流量是每分钟 4.5 升左右，但实际使用中水龙头的最大流量可以达到每分钟 12 升以上，平均流量也可以达到每分钟 7.5 升以上，一分钟的时间就 有 3 升水白白流失。扳手式手柄一般只需旋转 90 度；抬启式手柄只需往上一抬即可出水；感应式水龙头只要把手伸到水龙头下，便会自动出水，但成本较高，目前市场上的感应水龙头价格需在 400 元至 1000 元之间 ，有的甚至更贵。

按压式顾名思义，一按就出水，然后自动恢复停水状态。它的结构很简单，主要由一个弹簧连着活塞，当弹簧被按压下去，水便流出，不按时弹簧顶压活塞堵住出水口。因此，这种按压式的水龙头具有以下的几个优势：第一，结构简单，成本低廉，适合大众消费，适于在公共场合需要大量水龙头的地方使用（这也是为什么旋转式在家庭最常见，因为其价格最低）。第二，节水，尤其是与旋转式相比，在大家挤洗手液和搓手的时候，大部分人是不会关掉旋钮的，采用压式就可以挤压两次一个周期。这对于用水量极大的公共场合节水量是非常可观的。第三，干净，和感应式一样，洗完之后不用再次触碰压钮，避免了二次污染。

2.2.2 按压式水龙头研究现状

目前，主要的按压式水龙头结构包括阀体、阀芯、压盖、阀座、进水口、出水口等部件，在圆柱形阀芯上有两个密封圈，在阀座上安装有弹簧支座，安装在弹簧支座上的弹簧支撑阀芯，阀芯上安装有推压阀芯的按钮式高低二位置水龙头的开关机构。将阀芯推到低处位置时，则水龙头开启，当阀芯回到高处位置时，则水龙头关闭。目前，最新的按压式水龙头是自动回复式档位水龙头，它可以通过旋转角度的不同改变水量，但不能改变时间的长短。

2.2.3 现有按压式水龙头的不足

目前最新式的按压式水龙头是自动回复式档位水龙头，它可以通过旋转角度的不同改变水量，但不能改变时间的长短；日常生活中所见的按压式水龙头可以延迟出水，但出水时长设计不合理，要么造成水资源的浪费，要么需要多次按压，并没有满足减少二次污染的需求，且极易造成多次污染；有些按压式水龙头可以螺旋调节出水时长，但操作十分不便，如需改变出水时长需要重新调节，且出水时长不稳定。

3 设计原理

3.1 设计思路

本设计采用两档式按压调节出水时间，类似于车档调速，既满足人们短时用水的需求（如便后简单清洗），又提供了长时出水的便捷（如使用洗手液可一次性洗干净，不需要多次按压）。

3.2 本作品设计的完整内容

3.2.1作品内容

本作品的技术方案如下：一种新型水龙头，包括水管、支固装置、出水孔、挡水板，所述水管和支固装置分别与墙体固定连接，所述水管一端为进水口，另一端为出水口，所述出水孔位于所述水管中间，所述进水口和所述出水口通过所述出水孔相连通，其特征在于，还包括杠杆，所述杠杆垂直于所述水管并插入所述水管中，所述杠杆通过旋转装置与所述支固装置转动连接，所述挡水板固定连接在所述杠杆上，并位于对应所述出水孔的位置，所述杠杆未工作时所述挡水板完全封堵所述出水孔，所述杠杆两侧分别设有一组弹簧，所述挡水板随着所述杠杆横向摆动并打开所述出水孔，横向按压所述杠杆的上端时，所述杠杆下端朝与按压方向相反的方向横向摆动推动其中一组弹簧压缩，所述弹簧将所述杠杆推回至平衡位置。

3.2.2 工作原理

位于左侧的弹簧一8的弹性系数小于位于右侧的弹簧二9的弹性系数；未工作时，杠杆5处于竖直，挡水板3完全将出水孔12封闭，进水口6和出水口7不连通，不出水；向左按压按压把手1，则在结构内部右侧的弹簧二9被压缩，左侧弹簧一8保持平衡状态，此时进水孔12打开，水流出，在弹簧二9的作用力下，杠杆5逐渐恢复未工作时的初始位置并再次封闭出水孔12，由于弹簧二9的弹性系数较大，推动杠杆5恢复平衡的时间短，用于短时间冲洗；向右按压按压把手1，则在结构内部左侧的弹簧一8被压缩，右侧弹簧二9保持平衡状态，此时进水孔12打开，水流出，在弹簧一8的作用力下，杠杆5逐渐恢复未工作时的初始位置并再次封闭出水孔12，由于弹簧一8的弹性系数较小，推动杠杆5恢复平衡的时间长，用于使用洗手液冲洗；弹簧与杠杆5不连接，只接触；左右两侧弹簧系数不一样，使得挡水板3恢复原来状态的时间不同，分别满足人们不同使用时长的需求。

4 结语

目前，关于按压式水龙头最新的研究成果是自动回复式档位水龙头，它可以通过旋转角度的不同改变水量，但不能改变时间的长短；日常生活中所见的按压式水龙头可以延迟出水，但出水时长不合理，要么造成水资源的浪费，要么需要多次按压，并没有满足减少二次污染的需求，而是多次污染；有些按压式水龙头可以螺旋调节出水时长，但操作不方便，有新的出水时长需要时要重新调节，出水时长不固定。这些设计都没有真正意义上的避免二次污染。此设计可以根据人们的需求自由调节时间长短。

【参考文献】

【1】苏鑫城， 蔡伟双， 蔡小梦.新型双调节水水龙头的设计[J].韶关学院学报（自然科学），2015（8）：22-25.

【2】许 萍，刘晓东.水龙头与节约用水[J].北京建筑工程學院学报，2002（9）：18-20.