卫浴水箱的快速排水止水机构研究

谢伟泉

摘 要：文章介绍一种应用于卫浴设备水箱的快速排水机构。该排水机构位于水箱侧面底部，该处设有一排水口；一排水芯上设密封盘，密封盘的两面分别设有导杆和弹片，弹片上设有凸台；带密封垫的压盖，其中央有通孔，该压盖固定于排水孔外部；排水芯的弹片穿接于压盖的通孔和排水孔内；套接复位弹簧的导杆活动于固定在水箱一杆套中；所述压盖的通孔处还具有一可在所述密封盘远离密封垫时对所述凸台限位的卡扣。

关键词：水箱；排水机构；压盖；排水芯；密封盘；复位弹簧；排水孔

中图分类号：TU824 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0006-02

在卫浴设备领域的水箱，尤其现有很多智能盖板内置的水箱，都包含加热、进水口、排水口等功能，为了防止储存在水箱内的洗净水冻结或水箱里面的水长期不用发臭，有必要将水箱内的积水及时排放，为此水箱底部一侧开设有排水孔，为了实现排水和止水，须借用工具将与排水孔配合的止水塞子旋松实现排水，旋紧实现止水。带螺纹密封塞子排水机构如图1所示，水箱250的孔和止水塞子255是通过螺纹密封结合，排水时需要借用螺丝刀将塞子旋出实现排水。

还有一类旋转卡位排水装置，虽然可徒手完成排水、止水，使操作简便，消除了必须使用工具的弊端。复杂旋转卡位排水机构如图2所示，水箱1，密封垫3夹在零件2和8之间形成一个塞子组在弹簧4的作用下形成止位密封，水箱上设有6-1和6-2两个位置，塞子组上有一个凸块7，旋转塞子组到6-1位置时，塞子组密封分离实现排水，旋到6-2时实现止水。不过这类方案仍具有其缺点：密封件显得复杂，容易阻塞而卡涩，排水流量受限造成排水速度较慢。

1 方案的提出

如何设计一种结构简单，操作便捷快速的排水机构，同时又容易维护，成为这类排水机构的一个必然需求。针对以上的必然需求，提出一种适用于智能马桶盖板水箱的快速排水机构，其技术方案如下：水箱底部侧面设置一个排水口；两面分别设有导杆和带有凸台弹片的密封盘的排水芯；还有带中央通孔密封垫的压盖；该压盖固定于排水孔外部；排水芯的弹片穿接于压盖的通孔和排水孔内；导杆套接一个复位弹簧并活动配合于与所述水箱固定的一杆套中，该杆套与密封垫的距离小于导杆前端到密封盘密封面的距离；密封盘和密封垫相互平行；该压盖的通孔处还具有一可在密封盘远离密封垫时对所述凸台限位的卡扣。

作为以上技术方案的优选改进，可以体现在如下方面：

①在以上技术方案基础上的一个较佳实施例中，水箱内还具有一滑动面；该滑动面平行于所述导杆，与密封盘滑动配合，并且该滑动面与密封盘配合之处与所述弹片形变后于密封盘上的投影指向一致。

②在上一个技术方案基础上的一个较佳实施例中，密封盘上还固接一防护圈；该防护圈两点固定于密封盘，并包围所述弹片的外周缘；该防护圈在弹片的自由端两侧还具有弧形凹陷。

③在上一个技术方案基础上的一个较佳实施例中，凸台在朝向导杆的一侧具有一下斜导面；卡扣在朝向所述水箱外侧具有一上斜导面。

④在以上各个技术方案基础上的一类较佳实施例中，压盖上具有一引流槽，该引流槽在压盖固定于排水口外时处于水箱的最低水位位置。

2 具体工作原理

本排水机构止水状态剖视图如图3所示，整个机构位于水箱200的底部侧面位置；在水箱200此处的侧面具有一个排水孔201，图中自左至右为导杆102、密封盘101和弹片103，弹片103上设有凸台104；用螺钉600将中间设有与排水孔201通孔对应的压盖300固定在排水孔外，此压盖300通过一个密封垫400压合于排水孔200。

排水芯100的弹片103穿接于压盖300的通孔和排水孔201内；同时导杆102套接一复位弹簧600并活动配合于杆套202中， 在水箱200内水体的压强和复位弹簧600的共同作用下，密封盘101紧密贴合于密封垫201，此为止水状态。

在图3的基础上，自右至左从外部推动排水芯100，在凸台前端上斜面和压盖前侧下斜面导引下，弹片103上的凸台104越过压盖300上的卡扣301并卡住卡扣301，使密封盘101远离密封垫201，排水芯100在复位弹簧600应力作用下，保持此状态，从而使水箱200的水自排水孔201，流经密封垫201、压盖300的通孔，最终从压盖上固设的引流槽302排出，完成快速排水的操作；引流槽302还有一个好处是可以防止外部非正常冲击随意撞击到排水芯100以至于产生误排水操作，如图4所示。

排水操作完毕，在图4的基础上，用手指按压弹片103，使凸台104脱离卡扣301的限位，从而在复位弹簧600应力作用下，整个排水芯100立即自左至右运动，直至密封盘101再次紧贴密封垫201，关闭了水箱200的排水孔，即完成止水操作。

在排水芯100的密封盘右侧通过两点固定有包围弹片103外周缘的防护圈105，防护圈在弹片的自由端处两侧还有弧形凹陷，极大地方便了操作：当手指按压弹片103时，在防护圈上105的凹陷触感下可以很容易地感知弹片103需要形变的程度，同时还不必担心用力过损坏弹片103；故使操作更加便捷、可靠，通过一个简单的单向按压，即可使排水芯100完成止水状态，更加体现了整个机构快速操作的优点。如图5所示。

从图5可知，整个机构对水箱200的处理仅为提供一个排水孔201和几个螺钉孔，同时外设附件为密封垫400、复位弹簧600、排水芯100、压盖300和三个螺钉600。安装非常简便而可靠，维护成本和工时都比较低。

3 排水芯及相关力值确定

3.1 水箱水压对排水芯的压力计算

水箱水压对排水芯的压力计算中排水机构的相关参数如图6所示。

根据设计需要，设计水箱的泄压阀为0.1 MPa，即水箱最大水压P0为0.1 MPa，排水芯的受压面积S=Л（D3/2）2，其中排水芯密封盘直径D3，设计为18 mm，密封盘受水压力为：

F0= P0*S=P0*Л（D3/2）2=0.1*106*Л（18/2*10-3）2=25.5 N

3.2 复位弹簧对排水芯的压力计算

F1为压簧压力，G为弹性模量，不锈钢取7 300，D1为压簧线径，本次设计值为0.8 mm，D2为压簧直径，本次设计值为 7 mm，M为压簧变形量为M1-M2，根据压簧计算公式：

F1= G0*D14/（8*D23）*M=7 300*0.84/（8*73）*（18-10.5）=8.2 N

根据计算排水芯在排水时需要克服的压力为 F2=F1+F2=25.5+8.2=32.7 N，所以需要触动的压力仅需要32.7 N就可以实现排水，方便快捷。

4 本技术方案与现有技术相比具有的优点

①带有弹片的排水芯，在导杆、复位弹簧的同时作用下可以非常快速地徒手完成排水、止水操作。②滑动面与相应弹片位置的设置使止水操作对弹片的按压更简单可靠。③防护圈使按压弹片的操作有触感，同时防止弹片按压过载而损坏，提升了排水操作的可靠性和便利性。④带有引流槽的压盖使排水水流指向明确，同时保护排水芯受到其他非正常冲击的干扰。⑤整个装置对水箱的设计少，外设附件数量少，安装方便可靠。

参考文献：

[1] 张书征.水箱实现无底阀排水水箱容积确定与结构设计[J].山东煤 炭科技，2010，（3）.

[2] 张智，余薇薇，毕生兰，等.山地城市高落差_嵌岩式跌水箱涵_排水系 统设计[J].中国给水排水，2011，（10）.