張金龍 曹 艷

（西安航空技術高等?？茖W校機械工程系，陜西 西安 710077）

1 前言。在日常生活中，由于停水時忘記關閉閥門，來水時也沒能及時關閉閥門，造成水資源浪費甚至形成安全隱患的情況屢見不鮮。隨著全民節(jié)水概念不斷深入人心，這一問題引起各方關注。因此急需設計一款可以在停水時自動關閉的水閥，它能夠在停水后即使人們忘記關閉水龍頭也能實現(xiàn)自動關閉，而再次來水時不至于出現(xiàn)水患的情況，能夠有效的節(jié)約水資源。

要實現(xiàn)自動關閉功能首先要有動力，這方面可以借助磁性元件的磁力、彈性元件的彈力、重力等外力，同時考慮供水和停水時的水壓變化，通過聯(lián)動機構實現(xiàn)。

2 停水自動關閉閥的結構及特點。利用水壓、重力等力學特性，經(jīng)過一系列的實驗、改進，研發(fā)出一種簡單、可行的帶有停水自鎖機構的水閥。這款水閥為純機械構造，以閥體為主體框架，配有閥芯、密封圈、偏心輪以及手柄，無彈性元件，工作狀況不受環(huán)境和時間的限制，結構簡單，造價低廉并方便拆換，整體可靠性高。

停水自動關閉閥結構原理如圖1所示，實物如圖2所示。序號1為水閥的偏心輪，2為O型密封圈，3為V型密封圈，4為閥體，5為閥芯，6為銷軸，7為手柄。閥體4是主框架，用來裝配其它元件，有進水口和出水口；閥芯5的頂端與末端分別裝有V型密封圈3和O型密封圈2，V型密封圈3利用其錐面與閥體4內(nèi)部錐面配合實現(xiàn)停水時密封，而O型密封圈2與閥體4內(nèi)壁的接觸實現(xiàn)來水時對水閥末端的密封，在閥芯5的中部開兩個貫通的過水槽；閥體4和偏心輪1利用圓柱銷6連接，手柄7和偏心輪1通過螺紋連接。有水時，水的壓力推動閥芯5與偏心輪1接觸，產(chǎn)生摩擦力，使手柄7停留在水平位置，保持水路暢通。停水時，水壓消失，摩擦力也隨之消失，手柄7重力產(chǎn)生力矩，使偏心輪1繞圓柱銷6轉(zhuǎn)動，偏心輪1和閥芯6之間產(chǎn)生了間隙，當再次來水，水壓推動閥芯運動，V型密封圈3與閥芯5接觸，閥門關閉。

3 停。將閥門安裝于水管轉(zhuǎn)折處，進水管接閥門進水口，出水管連到出水口。有水時，將手柄7轉(zhuǎn)至水平位置，如圖1（a）所示，閥芯5被偏心輪頂起，V型密封圈錐面和閥體4錐面分離，水流通過間隙，再經(jīng)過過閥芯上的過水槽，流至出水口。此時閥芯5與偏心輪1之間產(chǎn)生的摩擦力讓手柄7保持在水平位置，水閥處于開啟狀態(tài)，水流正常通過。停水時，水壓卸去，手柄7靠自重落下，帶動偏心輪1轉(zhuǎn)動，來水時閥芯5就能向下復位，達到自閉目的。正常供水時如需要關閉閥門，可以手動將手柄撥下來，閥芯5在壓力作用下帶動V型密封圈壓緊閥體，實現(xiàn)水閥關閉。

圖1 停水自動關閉閥結構原理圖

圖2 停水自動關閉閥外觀及主要零件

結論

該停水自動關閉閥，利用水壓形成摩擦，以重力為動力源，結構上采用偏心機構。通過了合理的推理和嚴密的力學計算，在水閥樣品制造成功后又經(jīng)過多次試驗，安裝方便，性能可靠。水閥無任何彈性元件，零件數(shù)目較少，外形小巧美觀，密封性好，能夠承受較高的壓力，制造成本低，市場前景好。該閥結構上利用了重力，具有一定方向性，為適應不同安裝位置，可做成系列產(chǎn)品。

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