机械式自动断水水龙头分析

宋健毅

（厦门英仕卫浴有限公司，福建 厦门 361100）

0 引言

在机械式自动断水水龙头中，是由发条、振动系统，按动收缩机构和水龙头相结合而设计出来的。在机械式自动断水水龙头设计中，应按照伸缩机原理与水龙头设计原则进行设计，以此确保设计出来的机械式自动断水水龙头可以满足用户定量少量的用水需求，达到节约水资源的效果。同时，在为用户提供需要的水资源时，可以以设计为基础将大量的出水实用和少量出水节能理念结合到一起[1]。以此，不断扩大节能水龙头的使用范围，确保节约用水理念深入到生活实际中。

1 机械式自动断水水龙头含义分析

从十六世纪到今天，水龙头更新换代的速度非常快。在目前，水龙头的发展更是日新月异，对于不同功能的水龙头形态来说也是千变万化。现阶段，我国公共场所大多数水龙头是旋转式、扳手式或单向水龙头，在公共场所中，为防止洗完手后二次污染，避免疾病的传播，应利用机械式自动断水水龙头，其机械式自动断水水龙头可实现自动开关，并以少量出水和大量出水一体化构造，达到节约水源又便利生活的目的。首先，机械式自动断水水龙头是由两个部分组成，其一是外部的旋转开关，其旋转开关是将水能量存储在发条中，并随着外部动力旋转开关回落最终实现自动关闭的效果。其二是内部的按动开关，在内部按动开关中，可以随着转动圈数的增加，确保水龙头管壁上旋转开关内螺纹高度随着水龙头上升。以此达到水龙头开启的时间越久，水龙头出水量就越大。其次，为了确保机械式自动断水水龙头达到无止尽出水的效果，用户可按照自己的需求去控制水龙头出水率。并且当水龙头旋转开关处于回旋的状态时，用户可以按照操作去调节好回旋的速度，以此确保水龙头在自动关闭的过程中迅速回到初始的状态。与此同时，在机械式自动断水水龙头中，其开关是以凹陷的状态处于旋转开关中间的，在设计为凹陷状态时可确保用户进行旋转动作时的主动性，也实现了最初设计节约水源的基本效果。在凹陷开关中，用户可根据自己的需求操作，并按动伸缩机构中的弹簧，在弹簧处于压缩状态时可将出水口挡住。一般来说，机械式自动断水水龙头可分为三层。最外层是水龙头的外壳；第二层为旋转开关；第三层位按动开关。在内部结构中，是将旋转开关与按动开关以凹陷的方式实现一体化设计，并在按动开关与旋转开关连接时，确保外壳歪曲并使出水口的两个开关独立工作，互不影响。在机械式自动断水水龙头工作过程中，当需要大量水源的时候，用户可以按动开关，在按动后水龙头下方的弹簧会弹起复位，并上升一定的高度，将原本挡住的水口被抬高，即打开了出水口。在这种情况下，用户在使用机械式自动断水水龙头时，按动向下按使弹簧弹起之后，水龙头就会出现大量的水源，再用完按动开关后水龙头也就处于关闭的状态了。

2 机械式自动断水水龙头设计分析

设计机械式自动断水水龙头，在通电后首先对使用环境进行测定，再根据测试的结果自动设置好感应距离[2]。当感应到光线变化或有物体靠近时，30秒后控制器自行关闭电磁阀，并重新调整感应距离，使设备适应新的环境从而不会造成误动作或死机。自动感应水龙头的静态功耗非常低，大概只有10μA，产品在待机时几乎不耗电。而且，在使用过程中的动态功耗能根据不同的水压情况自动调整，确保不会浪费电能。设计机械式自动断水水龙头的阀体有自洁装置，即使在水质差的情况下使用，都能确保电磁阀能正常工作。当电池电压低于4.3V时，龙头控制器会进行锁机，此时指示灯每秒3秒闪烁1次，提醒用户更换电池。自动感应水龙头使用方便，通过感应就能够控制出水，以及出水量。下文主要分析目前设计机械式自动断水水龙头设计原则。

2.1 设计思路

首先，在设计机械式自动断水水龙头时，应考虑到水在地球的引力作用，并对于容器中的水进行作用力分析。在容器与地面产生里的作用时，当水龙头打开，水就会直接流入到容器里或者直接流向对着水龙头的地上。在发生这种情况后，其原因是因为在容器中满了的水会随着水位上升出现溢出的情况，并不断提高了水容器作用在地面的压力。因此，当容器中的水装满时，应确保容器水位保持在平衡的状态。应避免没人开管水龙头出现流水情况。在设计机械式自动断水水龙头时，应将容器的作用到地面的压力设计为无变化。其设计原理可利用探测压力信号进行，可将信号传输到芯片内，在控制芯片得到指令时会自动去将电磁阀关闭，使机械式自动断水水龙头关闭。

2.2 尺寸设计

首先，机械式自动断水水龙头是尺寸一般在50-60毫米内，其高度在100-120毫米内，宽度在35-40毫米。在以圆柱形作为开口旋转开关时，应根据1的直径是22mm、高是30mm，当按动开关比旋转开关的位置低了5mm左右，出水口和按动开关的直径是7mm左右的圆形口，它的每一层壁厚不大于1mm，管壁上的螺纹长度大约在20mm。在以上尺寸设计中可以看出，其机械式自动断水水龙头在尺寸中应从多个方面进行综合考虑，并确保在实际应用过程中可以面对其他因素。上述提到的尺寸都只适用在设计的初期阶段，所以并不是很准确，因此，为了使上文出现的尺寸更加精准[3]。设计人员应借助目前信息技术，根据建筑物的实际情况，利用模拟软件去测试与调整。最终使机械式自动断水水龙头整体的尺寸跟局部的尺寸尽量都在规定精度的范围内。其次，为确保机械式自动断水水龙头在实际使用过程中可以满足用户的不同需求，应在投入使用之前由设计人员对机械式自动断水水龙头样品开关做好回转速度的检测，并合理计算出达到无止尽效果出水龙头的出水量。例如，在关闭内螺纹螺距为P，若振动系统的阵痛周期为T，那么当转动的圈数是N的时候，设计人员可以通过有关的公式其计算出出水量Q。在设计人员计算好后，应以实验的方式再次对计算结果进行演算，其演算后的出水量关系表达应在用户手册中以水量旋转圈数表告知用户。以此，使用户在使用过程中若出现开关或转速问题可以按照圈数表进行解决，并使得水龙头的使用不完全存在技术问题，其机械式自动断水水龙头的推广性、有效性、可行性都得到了有力的保障。

2.3 压力传感器、水龙头等部件设计分析

首先，在机械式自动断水水龙头中水龙头的设计原理，是以流通的方式让水资源处于整个装置中，并以开合效果控制总电路中的开关与闭合。以此在开关中使水龙头开关产生联动作用。其次，压力传感器在机械式自动断水水龙头设计中，通过是安装在水龙头的正下方，并在洗漱池底部进行固定。在这样的位置压力传感器可快速感应到，跟它接触物质的作用，并产生相应的压力。在水龙头开关打开后其容器会自动去接水，在接水中容器里的水会随着时间的长短出现不同的变化，最终导致容器作用在压力传感器的压力值也会发生改变，促使压力传感器会将压力值传输发到控制芯片中。最后，在机械式自动断水水龙头中，内部的控制系统是由控制芯片所组成的，在一个电源以及控制条组成的芯片主要功能跟开关是同一性质。不同的地方在于，控制芯片可以实现一些小程序操作。如，给压力传感器传输过来的压力值进行运算，并控制控制条，在数值没有发生变化时控制条就可以做到关闭状态。 当第一部分水龙头打开到一定的开度，且容器中水放满了的 时候，总控制电路整体处于一个通路状态，于是电磁阀的两端会形成电压，在电压的作用下电磁阀会直接关闭，并使水流通路不必收到外界的干扰，在用户把开关断开后，可以促进控制系统将水龙头打开水满后再次工作。总之，通过四部分联系，最终达到自动断水的目的[4-5]。

下文为目前研究成果的案例。目前，现有和曾有的关于轨闸门阀或滑阀，既事闭合元件的切断装置，闭合元件为了开启或关闭有沿阀座的划动大组，带圆柱形阀元件的滑阀小组的技术对水的控制阀门的需求都做过很有成效的努力，也曾做过许多优秀的设计方案。如1995年中国专利局公告的由艾永吉申报的，授权公告号为CN2179532Y，中国专利号（ZL）为94218596.X号的实用新型名称是无水自闭水龙头的实用新型专利，所采用的技术方案。在轨闸门阀或滑阀，既事闭合元件的切断装置，闭合元件为了开启或关闭有沿阀座的划动大组，带圆柱形阀元件的滑阀小组技术方面是一例很有价值的发明，它有效地解决了无水时水龙头能自动关闭防止不水时无人关闭跑水的问题。但尚有不足，它还很难解决日常用水中水龙关闭以节约用水的问题。其实用新型的目的在于提供一种自动断水的水龙头。日常用水中水龙关闭以节约用水的问题[6-8]。

3 结语

综上所述，在我国农村城镇化不断加快发展中，应推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展，亟需解决缺水问题。为此，近年应加快城乡供水规划，应利用机械式自动断水水龙头避免浪费水资源。