杜俊文，王鹏程＊

（广东理工学院，广东 肇庆 526000）

人们平常所使用的水龙头当将其关闭时，内部水均处于静止状态，经过较长时间的沉淀极易形成细菌的滋生，而铜制水龙头作为一种新型抑菌材料可实现在一个小时内杀死90%以上细菌，这是其他任何金属合金材料或塑料制品所无法媲美的。且铜制水龙头的表面平整光滑，具有美观性，铜制水龙头与塑料制品或不锈钢制品的化学性质相比较稳定，所以铜制品的使用寿命也相对较长，但存在其质地较软的缺点，易导致水龙头变形跑水，且过度铜离子进入人体后会使体内蛋白质变性，出现头晕呕吐的症状。铜制水龙头表面通常有电镀层，若没有经过专业工艺处理会出现便面脱落影响美观，通常采用的铜制材料经过清洗、打磨、加工、实验和抛光等多个工艺程序才可铸成，过程相对复杂且成本造价较高。传统的水龙头阀芯已经不能实现现代人们对阀芯的使用需求，铜制水龙头作为目前新兴技术的产物已经逐步入驻各家各户，不过铜制品的成产成本要高于塑料制品或其他合金制品，同时对其制备工艺要求更加精细，一些厂家选用造价较低的其他金属合金代替铜用来降低成本。

1 铜制水龙头阀体与阀芯配合结构的研究

铜制水龙头的阀体包括底座、阀芯、上下部分铜制合金片，阀芯、上下部分铜制合金片均被安装在水龙头底座内，其之间设置密封条，底座中间有水流导出口，其水流导出口分别与其配套的铜制合金片相对应。上部铜制金属合金片固定在水龙头阀芯内。因为控制其水流进出的导水口位于下部铜制合金片，所以在其工作状态时上不金属合金片是不动的。可通过设计在阀芯结构上安装封闭装置，在阀体上进行水龙头手柄的改良进行铜制水龙头的整体结构设计。水龙头整体阀体结构如下图1所示[1]。

图1 阀体结构截面图

如上图1所示，铜制水龙头接口处包含O型操纵圆环，即为封闭圈，与阀芯并联在一起插入阀体内，从其结构来看，不同大小型号的阀芯有许多相同的共性，主要区别在于铜片有无旋转型转换器以及阀芯的内部结构是否一致。根据帕氏卡定论，在封闭的环境内，若设计圆柱形阀芯，那么水龙头两端柱形接面所承受的水压相同，对阀体结构的损害亦可降低，因此铜质水龙头阀芯与阀体配合结构存在可行性。铜质水龙头由于具有对水质污染较小，耐打磨耐腐蚀性较高等优点，使得铜质水龙头在市场的应用较为广泛。

2 铜制水龙头阀体与阀芯结构的装配

若要实现铜制水龙头阀芯与阀体的无贴合装配，首先要解决的是水龙头装配工艺的问题。铜制水龙头阀芯与阀体的装配程序是整体水龙头使用的第一步，同时也是装配系统的基础，装配过程的合理性决定着水龙头使用。分析铜制水龙头的阀芯可了解到，铜制阀芯内部的结构通常为线堆式构架，其内部零件只能通过逐个安装的形式对其进行组装，但阀体与阀芯的组装工作是相对独立的，可先进行结构配置最后将阀体阀芯安装到配置结构或将阀体与阀芯的装配与整体结构组装同时进行。就铜制水龙头阀芯与阀芯的装配方式不同可实现防止水龙头进行跑水、水龙头旋转的灵活性和节约水源等不同的功能开展研究[2]。

首先对各部分零件及装配所需工具进行准备，准备实现水龙头阀芯与阀体的装配，其零件包括不可拆开的接头和进出水口连接等，可拆开连接的阀体阀芯等。在正常使用的水龙头的阀芯上增加封闭组件和自动活塞设备，阀芯的封闭装置是一种通过拔掉或插上可行开关的装置，其原理是应用弹簧的伸缩对阀芯进行开关。在设备有水时，尽管打开封闭装置的开关，也要利用水压使自动活塞设备进行向上的位移致使水流流出。若设备内没有水，打开阀芯的开关没有水压，自动活塞不会移动，封闭装置便自动进入锁死状态，自动活塞设备失效，进水口便不会有水流进行流入。进而通过该装置达到防止水龙头跑水的功能。其次在铜制水龙头的阀体上安装水龙头手柄可起到提高水龙头旋转的灵活性的功能，目前阀体装置上的水龙头手柄有单双柄或旋转式手柄的区分，安装后阀体的特点表现为操控简单，安装或替换方便。在使用过程中注意抬起或放下的瞬间会导致水压的升高或降低，但铜制品水龙头的耐磨耐压性刚好解决这一问题。最后在铜制水龙头的阀芯上连接水龙头起泡器设备，其主要作用是防止喷射出水流不集中，造成水花溅到地上等情况，起到节省水源的作用。

采用上述铜制水龙头阀体与阀芯结构的装配后，水龙头具备以下优点：其一装配、拆除方便，可实现无专业工具进行水龙头的拼装或拆除，与此同时更加方便清洁。其二为配套难度较小，拼装的组成形式降低了加工的难度，均为成品直接安装，若出现零部件损坏，可直接进行成品替换。其三安全性较高，采用螺丝形式组装不会出现卡扣弹出或卡住的情况，装配过程中不存在危险性。

3 结语

从铜质水龙头阀芯与阀体配合结构和铜制水龙头阀体与阀芯结构的装配两方面开展讨论，通过对水龙头阀体的结构配置的设计实现水龙头的跑水、水龙头手柄的灵活和节水问题的解决，但是此种结构在市场上仍然存在成本造价过高的问题有待解决，希望在日后的发展中国家对水龙头装配工艺开展有效开发途径。