包一凡

【摘 要】通過日常生活中遇到的問題，設(shè)計(jì)采用兩檔式按壓水龍頭調(diào)節(jié)出水時(shí)間，類似于車檔調(diào)速，既滿足人們短時(shí)用水的需求，如便后簡(jiǎn)單清洗（約6秒），又提供了長(zhǎng)時(shí)出水的便捷，如使用洗手液可一次性洗干凈，不需要多次按壓（約18秒），同時(shí)現(xiàn)實(shí)了節(jié)約用水。

【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.

【關(guān)鍵詞】節(jié)能用水；兩檔按壓式；水龍頭

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

【中圖分類號(hào)】X3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）06-0193-02

1 引言

本作品通過杠桿原理，當(dāng)把手向左側(cè)按壓，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)部右側(cè)的彈簧被壓縮，左側(cè)彈簧保持平衡狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)水口打開，水流出，持續(xù)時(shí)間約6秒；當(dāng)把手向右側(cè)按壓，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)部左側(cè)的彈簧被壓縮，右側(cè)彈簧保持平衡狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)水口打開，水流出，約持續(xù)18秒；彈簧與杠桿不連接，只接觸；左右兩側(cè)彈簧的彈性系數(shù)不一樣（左側(cè)彈簧彈性系數(shù)小于右側(cè)彈簧），使得左右兩側(cè)彈簧受力后恢復(fù)時(shí)間不同，從而滿足人們不同使用時(shí)長(zhǎng)的需求。

2 研究背景

2.1 水資源現(xiàn)狀

水是生命之源，水資源是一種不可替代的戰(zhàn)略性自然資源，也是改善人類生存環(huán)境、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)已處于全面轉(zhuǎn)型階段，水資源短缺態(tài)勢(shì)十分嚴(yán)峻，如何強(qiáng)化水資源保護(hù)，加大節(jié)水技術(shù)/設(shè)備研究開發(fā)，提高水資源利用率，已經(jīng)得到國(guó)家和全社會(huì)的高度關(guān)注和重視[1]。想要進(jìn)行節(jié)水，需要從減少用戶有意識(shí)或無意識(shí)浪費(fèi)的水量出發(fā)。在公共建筑與公共場(chǎng)所中 ，因缺乏有效的制約機(jī)制 ，公眾的節(jié)水意識(shí)普遍較弱， 常出現(xiàn)忘記關(guān)閉水龍頭或水龍頭關(guān)閉不嚴(yán)等現(xiàn)象[2]。

2.2 水龍頭研究現(xiàn)狀

2.2.1 水龍頭的起源與種類介紹

水龍頭最早出現(xiàn)于 16 世紀(jì)，材質(zhì)采用青銅澆鑄，主要作用是用于控制水管出水開關(guān)和水流量的大小。早期的水龍頭是螺旋升降式的，目前市面銷售的大多數(shù)都是陶瓷閥芯的水龍頭，螺旋升降式的基本上已經(jīng)淘汰。而按開啟方式來分，水龍頭可分為螺旋式、扳手式、抬啟式和感應(yīng)式等。螺旋式手柄打開時(shí)，需旋轉(zhuǎn)很多圈，對(duì)于流量大小無法準(zhǔn)確控制。在家庭生活中，通過對(duì)日常生活中的用水情況進(jìn)行實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，對(duì)于洗碗、洗菜、個(gè)人盥洗等用水情況最適合的流量是每分鐘 4.5 升左右，但實(shí)際使用中水龍頭的最大流量可以達(dá)到每分鐘 12 升以上，平均流量也可以達(dá)到每分鐘 7.5 升以上，一分鐘的時(shí)間就 有 3 升水白白流失。扳手式手柄一般只需旋轉(zhuǎn) 90 度；抬啟式手柄只需往上一抬即可出水；感應(yīng)式水龍頭只要把手伸到水龍頭下，便會(huì)自動(dòng)出水，但成本較高，目前市場(chǎng)上的感應(yīng)水龍頭價(jià)格需在 400 元至 1000 元之間 ，有的甚至更貴。

按壓式顧名思義，一按就出水，然后自動(dòng)恢復(fù)停水狀態(tài)。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，主要由一個(gè)彈簧連著活塞，當(dāng)彈簧被按壓下去，水便流出，不按時(shí)彈簧頂壓活塞堵住出水口。因此，這種按壓式的水龍頭具有以下的幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：第一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，適合大眾消費(fèi)，適于在公共場(chǎng)合需要大量水龍頭的地方使用（這也是為什么旋轉(zhuǎn)式在家庭最常見，因?yàn)槠鋬r(jià)格最低）。第二，節(jié)水，尤其是與旋轉(zhuǎn)式相比，在大家擠洗手液和搓手的時(shí)候，大部分人是不會(huì)關(guān)掉旋鈕的，采用壓式就可以擠壓兩次一個(gè)周期。這對(duì)于用水量極大的公共場(chǎng)合節(jié)水量是非?？捎^的。第三，干凈，和感應(yīng)式一樣，洗完之后不用再次觸碰壓鈕，避免了二次污染。

2.2.2 按壓式水龍頭研究現(xiàn)狀

目前，主要的按壓式水龍頭結(jié)構(gòu)包括閥體、閥芯、壓蓋、閥座、進(jìn)水口、出水口等部件，在圓柱形閥芯上有兩個(gè)密封圈，在閥座上安裝有彈簧支座，安裝在彈簧支座上的彈簧支撐閥芯，閥芯上安裝有推壓閥芯的按鈕式高低二位置水龍頭的開關(guān)機(jī)構(gòu)。將閥芯推到低處位置時(shí)，則水龍頭開啟，當(dāng)閥芯回到高處位置時(shí)，則水龍頭關(guān)閉。目前，最新的按壓式水龍頭是自動(dòng)回復(fù)式檔位水龍頭，它可以通過旋轉(zhuǎn)角度的不同改變水量，但不能改變時(shí)間的長(zhǎng)短。

2.2.3 現(xiàn)有按壓式水龍頭的不足

目前最新式的按壓式水龍頭是自動(dòng)回復(fù)式檔位水龍頭，它可以通過旋轉(zhuǎn)角度的不同改變水量，但不能改變時(shí)間的長(zhǎng)短；日常生活中所見的按壓式水龍頭可以延遲出水，但出水時(shí)長(zhǎng)設(shè)計(jì)不合理，要么造成水資源的浪費(fèi)，要么需要多次按壓，并沒有滿足減少二次污染的需求，且極易造成多次污染；有些按壓式水龍頭可以螺旋調(diào)節(jié)出水時(shí)長(zhǎng)，但操作十分不便，如需改變出水時(shí)長(zhǎng)需要重新調(diào)節(jié)，且出水時(shí)長(zhǎng)不穩(wěn)定。

3 設(shè)計(jì)原理

3.1 設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)采用兩檔式按壓調(diào)節(jié)出水時(shí)間，類似于車檔調(diào)速，既滿足人們短時(shí)用水的需求（如便后簡(jiǎn)單清洗），又提供了長(zhǎng)時(shí)出水的便捷（如使用洗手液可一次性洗干凈，不需要多次按壓）。

3.2 本作品設(shè)計(jì)的完整內(nèi)容

3.2.1作品內(nèi)容

本作品的技術(shù)方案如下：一種新型水龍頭，包括水管、支固裝置、出水孔、擋水板，所述水管和支固裝置分別與墻體固定連接，所述水管一端為進(jìn)水口，另一端為出水口，所述出水孔位于所述水管中間，所述進(jìn)水口和所述出水口通過所述出水孔相連通，其特征在于，還包括杠桿，所述杠桿垂直于所述水管并插入所述水管中，所述杠桿通過旋轉(zhuǎn)裝置與所述支固裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述擋水板固定連接在所述杠桿上，并位于對(duì)應(yīng)所述出水孔的位置，所述杠桿未工作時(shí)所述擋水板完全封堵所述出水孔，所述杠桿兩側(cè)分別設(shè)有一組彈簧，所述擋水板隨著所述杠桿橫向擺動(dòng)并打開所述出水孔，橫向按壓所述杠桿的上端時(shí)，所述杠桿下端朝與按壓方向相反的方向橫向擺動(dòng)推動(dòng)其中一組彈簧壓縮，所述彈簧將所述杠桿推回至平衡位置。

3.2.2 工作原理

位于左側(cè)的彈簧一8的彈性系數(shù)小于位于右側(cè)的彈簧二9的彈性系數(shù)；未工作時(shí)，杠桿5處于豎直，擋水板3完全將出水孔12封閉，進(jìn)水口6和出水口7不連通，不出水；向左按壓按壓把手1，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)部右側(cè)的彈簧二9被壓縮，左側(cè)彈簧一8保持平衡狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)水孔12打開，水流出，在彈簧二9的作用力下，杠桿5逐漸恢復(fù)未工作時(shí)的初始位置并再次封閉出水孔12，由于彈簧二9的彈性系數(shù)較大，推動(dòng)杠桿5恢復(fù)平衡的時(shí)間短，用于短時(shí)間沖洗；向右按壓按壓把手1，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)部左側(cè)的彈簧一8被壓縮，右側(cè)彈簧二9保持平衡狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)水孔12打開，水流出，在彈簧一8的作用力下，杠桿5逐漸恢復(fù)未工作時(shí)的初始位置并再次封閉出水孔12，由于彈簧一8的彈性系數(shù)較小，推動(dòng)杠桿5恢復(fù)平衡的時(shí)間長(zhǎng)，用于使用洗手液沖洗；彈簧與杠桿5不連接，只接觸；左右兩側(cè)彈簧系數(shù)不一樣，使得擋水板3恢復(fù)原來狀態(tài)的時(shí)間不同，分別滿足人們不同使用時(shí)長(zhǎng)的需求。

4 結(jié)語

目前，關(guān)于按壓式水龍頭最新的研究成果是自動(dòng)回復(fù)式檔位水龍頭，它可以通過旋轉(zhuǎn)角度的不同改變水量，但不能改變時(shí)間的長(zhǎng)短；日常生活中所見的按壓式水龍頭可以延遲出水，但出水時(shí)長(zhǎng)不合理，要么造成水資源的浪費(fèi)，要么需要多次按壓，并沒有滿足減少二次污染的需求，而是多次污染；有些按壓式水龍頭可以螺旋調(diào)節(jié)出水時(shí)長(zhǎng)，但操作不方便，有新的出水時(shí)長(zhǎng)需要時(shí)要重新調(diào)節(jié)，出水時(shí)長(zhǎng)不固定。這些設(shè)計(jì)都沒有真正意義上的避免二次污染。此設(shè)計(jì)可以根據(jù)人們的需求自由調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)短。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】許 萍，劉曉東.水龍頭與節(jié)約用水[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（9）：18-20.