孙伟一（西安工程大学服装与艺术设计学院,西安,710600）



高校开水房节能型水龙头创新设计

孙伟一
（西安工程大学服装与艺术设计学院,西安,710600）

摘要：高校开水房是高校用水系统的重要组成部分，如果高校开水房的水龙头设计不合理，就会导致高校水资源严重浪费。因此，在高校开水房中使用节能型水龙头对于提高水资源的利用效率，减少水资源浪费具有十分重要的意义。本文主要研究了双调节节能型水龙头的设计目的、工作原理以及具体设计方案。

关键词：开水房；节能型水龙头；双调节水水龙头

水资源在人们的生活中起着十分重要的作用，但是我国水资源十分短缺，实现水资源的节约对于我国可持续发展具有十分积极的意义。高校在水资源节约建设过程中，高校开水房水资源节约是高校节水工作的重点。为此，为了实现高校水资源的有效利用，需要针对高校开水房的具体需求加强节能型水龙头设计，以科技推动水资源节约。

1　研究目的

高校开水房是与学生的生活密切相关的，在高校开水房中部分水龙头仍然采用传统的老式水龙头，一方面传统的水龙头由于其在设计的过程中存在一定缺陷，容易在使用的过程中造成严重的水资源浪费现象，另一方面传统水龙头在频繁使用的过程中难免会引起水龙头磨损，导致水龙头失效导致了水资源的严重的浪费。除了部分高校仍旧使用传统的水龙头之外，部分高校水龙头采用了内部采用陶瓷阀芯的扳手式水龙头，在水房使用的过程中由于受到水龙头内部的陶瓷静阀片以及动阀片的结构限制，转芯的最大转动的角度要小于90度，这样导致水龙头在进行阀门启动时缺乏灵活性，这引起对水龙头水量大小的控制难以进行把握，无法对水龙头流出的水量进行及时调整，往往会导致高校开水房水资源的严重浪费，对高校节水工作造成了十分严重的挑战。因此，加强高校开水房使用的水龙头的研究设计工作，可以实现对水资源的有效利用，减少水资源浪费。

通过上文的分析我们可以发现高校水龙头在使用的过程中，由于在水龙头的设计中存在着明显的缺陷，学生在使用的过程中无法将水量有效的控制在理想的范围之内，学生在使用的过程中就会将水龙头的水流量控制在最大的程度，而在关闭水龙头时也会因为操作不灵活而导致水资源的浪费现象。通过对高校水龙头应用中存在的实际问题，以及高校水龙头的使用规律和使用特点，有针对性的设计了一种双调节型水水龙头，这种类型的水龙头在高校开水房中的应用可以更好的适应高校开水房的使用环境，这一设计能够解决传统的水龙头的不足，实现对水资源的节约以及高校利用，对于推进高校节水工作的发展具有十分积极的意义。

2　工作原理分析

双调节型水水龙头是在以往水龙头技术的基础上实现的，本文所设计的双调节型水水龙头是以传统的水龙头陶瓷芯阀的基础上实现的。通过在传统的陶瓷芯阀的旁边设计出第二个通水的孔道，并且使用自闭截门型开关机构对其实现控制。这一水龙头在实际操作时，扭转水龙头的手柄，会通过转动转芯，带动第一个通水孔道水量调节启闭中的陶瓷动阀片转动，从而实现了对水龙头的水量的启闭以及控制工作。在这一过程中水龙头的水量是通过动阀片和静阀片之间的通水口的大小来决定的，在水龙头开闭的过程中，如果压下水龙头的手柄，这使水龙头会以内部的销钉作为主要支撑点，通过压辊、弧形承压片以及弹簧等组成部分，能够是阶梯拉杆以及启闭块进行轴向运动，这样就可以对对二个通水孔进行控制，当外力消失后，因为缺乏支撑弹簧就会主动弹回原位，这时第二个通水口就会自动闭合，停止工作。

这一双调节水水龙头在进行具体应用的过程中呈现出了明显的特点，能够在使用的过程中，实现对水资源最大程度上的节省。在双调节水龙头的设计中，第一个中央通水空的水流量相对较小，仅仅占到了当前各种水龙头水流量的三成到七层之间，第二个水龙头通水口的水流量与当前市场上流通的水龙头的水流量相同。这样的设计具有十分明显的灵活性，学生在接水的过程中可以根据自己的具体需要科学的选择通水口，这样可以实现对水龙头水流量的合理控制，进而减少水龙头设计不合理而造成水资源浪费。

3　水龙头设计的技术关键以及制作

与现在市场中存在的水龙头相比，双调节水水龙头由于在内部设计了两个相互独立的水龙头通水孔道，并且针对两个不同的水龙头通水孔道，都设计有不同的开启和关闭装置。这使得双调节水水龙头的内在装置的设计要比现在市场中的水龙头拥有更加复杂的设计，其内在的布局也显得更加的紧凑。为了双调节水龙头在实际应用的过程中能够展现出良好的性能，并且为了能够在较短的时间内完成设计工作。因此，在进行双调节水水龙头的设计时，针对水龙头的第一个通水管道，主要采用现在市场上使用的普通陶瓷芯阀组件，并且在制作的过程中使用胶黏剂封堵其中静阀片扇形通水孔的部分面积。由于选用的普通陶瓷芯阀组件在整个设计中所占据的面积十分大，这样就容易导致了整个设计的动阀片和静阀片之间的通水孔面积显得十分小。因此，在进行设计的过程中，为了达到预期的设计效果，可以将设计所使用到的普通的陶瓷芯阀组件的直径按照一定的比例进行适当缩小。并且该设计考虑到以后在高校水房中的实际应用以及今后的生产工作，因此，在经济以及在技术等方面都呈现科学性和合理性。

双调节水水龙头与传统的水龙头设计的明显区别在于第二个通水孔，而第二通水孔同样也是整个双调节水水龙头进行设计的重点。在双调节水水龙头的设计过程中第二个通水孔道以及其开闭结构设计关系到整个水龙头设计的成败。对于第二个通水孔的启闭形态，具有很多设计模式，既可以设计成阶梯型、圆锥形也可以是其它形状。其所使用的材料可以采用传统的橡胶材料同样也可以采用现代高分子材料。在进行设计的过程中考虑到第二个水龙头启闭结构所面临的水压比较高，因此，在进行具体设计的过程中采用了阶梯的形状会使第二个通水孔道整体结构相对复杂，并且水流遇到的阻力会相对较大，容易导致水流出现共振和共鸣的现象，因此，在形状选择上采用了圆锥形的设计方案。在设计的过程中，采用圆锥形的设计方案，其中的另外一个十分重要的方面就是，在对水龙头采取相同的轴向压力下，在启闭块和阀体之间能够获得比梯形更大的将接触压力，这样能够使启闭块和阀体之间密闭性更好。

在制作材料的选择上，现代材料技术以及材料科学的快速发展为材料选择提供了更加广阔的空间。在进行制作的过程中，通过对各种材料综合性能的比较，在进行双调节水水龙头制作的过程中选择金属加外包低硬度聚氨酯弹性体作为制作材料。热塑性聚氨酯是一种新型的有机高分子合成的材料。该材料在具体使用的过程中展现出了耐磨性好、弹性好、耐老化强等良好的特质，十分符合高校开水房的具体要求。

在进行双调节水水龙头设计的过程中，该设计方案的主要设计难点体现在阶梯拉伸轴的密封上，由于当前在进行水龙头的设计过程中一般都会在水龙头的出水口位置安装上起泡器，增大水流的流动阻力。因此，要在两个芯阀出口到水龙头出口的整个流程在阀体开启时都处于微正压的状态。在进行具体设计的过程中如果在水龙头内部阶梯拉伸轴以及阀体之间没有采取合理的密封措施，那么水就会从这两个部件之间溢出来，设计目的也就难以实现。在本文关于双调节水龙头的设计理念之中，阶梯拉伸轴的直径只有6毫米，因此，在众多的轴向的密封方法当中，使用O型密封圈在本设计中可能是唯一具有现实可行性的方案。由于双调节水水龙头的阀体的上部的空间限制同时，回位弹簧的尺寸以及弹性力有限，这就要求阶梯拉伸轴在沿着轴向运动的过程中，阻力必须得到有效的控制，这样可以确保其灵活性得到有效控制。这就要求在进行具体设计的过程中，密封圈一方面要满足整个设计中的密封要求，另一方面在进行设计的过程中也需要采取措施尽可能的降低O型密封群与水龙头孔壁的运动摩擦阻力。因此，我们使用的方法有：首先，在设计的过程中注意提高拉伸轴和通水孔的动作配合的精确度，在设计制作的过程中需要适当地对阶梯拉伸轴的长度进行调整，并且要使拉伸轴能够嵌入阀体底部的座套之内，这样可以有效的提高阶梯拉伸轴轴向运动的稳定项，从而可以有效的防治水龙头在进行使用的过程中出现机械卡滞的情况；其次，在进行双调节水水龙头制作的过程中，使用硬度比较低的材料制作O型密封圈，这样可以有效提高密封圈的密封型，也可以有效降低因为机械加工精度对O型密封群的与控制摩擦力的敏感性，在样品设计出来之后要通过具体实验优化拉伸轴上O型密封圈安置沟槽的尺寸以及其精度，使设计更加精准。同时为了有效延长双调节水水龙头的装配精度以及使用期限，在进行阀体制造的过程中比较适宜利用黄铜铸造以及机械加工工艺，对于水龙头内部的部件比较适宜采用防锈材料进行制作，例如防锈钢，对于水龙头的外观则是直接采用现在市场上销售的产品，这也能够有效降低水龙头产品的制作成本。双调节水水龙头的整体设计如图1所示：

图1　双调节水水龙头内部结构

在上图所示的双调节水水龙头的内部结构当中，图中的数字部分分别是：1，2代表橡胶垫圈；3代表的是阀芯外壳；4代表动阀片；5代表静阀片；6代表拨叉；7代表阀体；8代表转芯；9代表销钉；10代表手柄；11代表压辊；12代表弧形承压片；13代表阶梯拉伸轴；14代表回位弹簧；15，16代表密封圈；17代表启闭块。

4　结语

文中所设计的新的双调节水水龙头在一定程度上解决了现在高校使用的水龙头存在弊端，并且在高校开水房具有很强的适用性。因此，在高校开水房应用新的双调节能型水龙头，可以帮助高校更好的实现节水目标，提高高校水资源的利用效率。在研究的过程中，文章在高校水龙头用水特点以及用水规律的基础上，设计了双调节节能型水龙头，可以有效减少高校水龙头因为设计不合理引起的水资源浪费现象，这对于高校贯彻实施节水工作具有十分重要的意义。

参考文献

[1] 魏珊珊,张海波,赵庆斌,王开朝.分段式半自动节水水龙头设计研究[J].机电产品开发与创新,2012(06).

[2] 刘晓宏.流水有情——水龙头形态的创意设计[J].装饰,2011(10)

[3]王品越.一体化停水自闭式水阀创新设计[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2011(04).

孙伟一 ，男，1992年12月28日，本科，研究方向：产品设计专业纺织品艺术设计方向。

The boiled water room energy-saving tap innovative design

Sun Weiyi
(School of fashion and art design, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, 710600)

Abstract：The boiled water room in colleges and universities is an important part of the water system of colleges and universities,colleges and universities if the faucet of boiled water room design is unreasonable,can lead to the serious waste of water resources.Boiled water room in colleges and universities,therefore,use energy-saving tap for improving the utilization efficiency of water resources, reduce the waste of water resources is of great significance.This paper mainly studies the double adjustment and energy-saving tap the design purpose,working principle and concrete design plan.

Keywords：boiled water room;Energy-saving tap;Double adjust water faucet

作者简介

中图分类号：TS914.33文献标示码：A