一种自洁式水龙头装置设计

张 翔（扬州市职业大学，江苏扬州225012）

一种自洁式水龙头装置设计

张 翔（扬州市职业大学，江苏扬州225012）

为避免洗手时的“二次污染”，设计了一种自洁式水龙头装置。安装在出水口正下方的开关扳手，可单向任意角度启闭，通过控制阀芯的开关度来控制水流量，扳手整体被覆盖于水流面积下，具有自洁、防菌和节水环保的效果。该装置具备广阔的市场前景。

自洁；节水环保；防菌；水龙头

1 设计的背景和意义

在洗手的时候，首先接触的是水龙头上方的扳手，这样在洗手的时候水龙头扳手要先被不干净的手所污染；然后洗干净的手去关闭水龙头的时候又会被水龙头“二次污染”。有关研究表明，从医院水龙头开关等鉴定出的主要菌种有金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、其它革兰阳性球菌等，多数细菌总数超标，污染率达70%，干净的手也会因为接触到不洁的水龙头上的扳手而带有细菌。这是传统水龙头的通病。因此，开发设计一种自洁式水龙头装置具有重要的应用价值。

2 自洁式水龙头装置工作原理

自洁式水龙头装置使用时，可见图1～2。只需旋转开关扳手，通过扳手带动阀芯、下陶瓷片转动，下陶瓷片旋转使垂直位置使得缺口打开此时上陶瓷片的出水孔打开，然后水流从阀座的出水口、衬套的溢水口流出，水流再从环形水腔流至出水挡圈的环形孔板流出，反向旋转把手可以调节水的流量和完成水龙头的关闭。水流经过水管进入水龙头基座，再经过出水挡圈分散，确保水流面积，从而使出水口下方的扳手整体被覆盖于水流面积下，达到自洁的效果，因出水口下方即扳手，用完即可直接关闭，达到了节水的效果。也可以根据使用单位的需要，将扳手式自洁装置卸替换安装为触手延时式洁装置。

3 自洁式水龙头装置的主要结构

3.1 水龙头基座的基本结构

图1 扳手打开时下出水

图2 扳手关闭时停水

自洁式水龙头基座包括基座、出水挡圈和阀体总成。阀体总成包括衬套、阀体，衬套。阀体设置在水龙头基座内，衬套与水龙头基座之间设有环形水腔，水龙头基座的上端部设置内螺纹，衬套的上端部设置外螺纹，衬套的上端通过外螺纹与水龙头基座的上端部螺纹连接，衬套中部设置溢水口；在衬套内侧壁的中部设置内螺纹，阀体外侧壁的中部设置外螺纹，阀体通过外螺纹螺纹连接在衬套内，阀体的中部设置出水口，出水口与其溢水口对应设置；出水挡圈固定在水龙头基座的下端部，阀体的下端穿过出水挡圈的中心通孔，阀体的下部限位在出水挡圈中心；在阀体的下端安装可拆卸式连接开关旋转装置。设计的水龙头基座设计为钟状型，该结构能较好的承受其内零件的拉应力与压应力，安全可靠。

3.2 水龙头衬套的基本结构

自洁式水龙头装置的衬套用于连接水龙头基座和阀体。根据购买的阀体结构以及水龙头基座的形状而设计衬套，但是衬套除了连接上述两部分之外，还要满足如何出水的要求，同时要根据阀体的形状设计其内部，设计出的衬套上部有外螺纹用于连接水龙头基座上部，中部有内螺纹用于连接阀体，并在衬套中部设置溢水口。在衬套的上部设置第一内台阶，在衬套的下部设置第二内台阶，在阀座的外侧壁下部设置外限位环，顶端挡圈抵触在第一内台阶上，阀座的外限位环抵触在第二台阶上，外限位环与第二内台阶之间设置密封圈。

3.3 自洁式水龙头阀体的结构

阀体包括阀座、阀芯、上陶瓷片、下陶瓷片、顶端挡圈组成。阀芯、上陶瓷片、下陶瓷片安装在阀座内，阀芯与阀座之间设置密封圈，阀座的中部设有出水口，出水口分别与衬套的溢水口和上、下陶瓷片对应。顶端挡圈配合在阀座的上端，上、下陶瓷片为相互配合的开/关挡片，上、下陶瓷片配合在顶端挡圈与阀芯的上端之间，下陶瓷片与阀芯同步传动配合，上陶瓷片限位固定在阀芯内。由于其工作方式是通过上下陶瓷片的配合方式的改变来控制水流的出入，在工作时上陶瓷片状态是不改变的，仅通过下陶瓷片开启的角度来改变出水的状态。

图3 自洁式水龙头装置的主要结构

3.4 自洁式水龙头装置的其它结构

出水挡圈包括环形孔板、中部环形挡圈，中部环形挡圈与环形孔板一体设置，中部环形挡圈配合在衬套内，中部环形挡圈的上端与阀座的外限位环接触。开关旋转装置为一沉头自攻螺钉，在阀芯的下端设置轴向螺孔，沉头自动螺钉螺纹连接在轴向螺纹孔内，在沉头自动螺钉的外端可拆卸式连接把手。该水龙头基座为钟状型，水龙头基座采用不锈钢制成，水龙头基座上端一体连接内螺纹连接管，衬套的上部设有外台阶，衬套的外台阶与水龙头基座配合，衬套与水龙头基座上端内壁之间设置密封圈，基座通过内螺纹连接管与相应的水龙头管体连接。

4 自洁式水龙头的装配和使用

首先把大密封圈装到衬套上部的外螺纹上，然后把大密封圈放到最下面以便于与水龙头基座的配合安装。接着将衬套安装进水龙头基座，该基座的内螺纹与衬套的外螺纹配合，需使用六角扳手将装有大密封圈的衬套装入水龙头基座。将阀体安装到衬套当中去，由于衬套和阀体采用内外螺纹配合，为了防止泄漏在配合下部设计安装小密封圈，安装密封圈完毕用套筒扳手将阀体旋入衬套。出水挡圈安装在阀体的下端，采用的配合方式是螺纹配合，需要用卡钳将出水挡圈旋入装有衬套和阀的水龙头基座。开关扳手与阀体下部连接，通过控制阀体的转动来控制水流，其下部用一枚螺钉进行固定。紧固螺钉将扳手联接到装有衬套、阀体和出水挡圈的水龙头基座上。最后将小密封圈装到水管上，再用活动扳手将组装好的水龙头基座连接到自来水管上。

图4 自洁式水龙头装置产品

在使用时，只需旋转开关扳手，通过扳手带动阀芯的下陶瓷片转动，使上陶瓷片的出水孔打开；水流从阀座的出水口、衬套的溢水口流出，再从环形水腔流至出水挡圈的环形孔板流出；反向旋转把手即可完成水龙头的关闭；通过旋转扳手角度能够调节水的流量。

5 结语

本产品外观简洁美观，出水稳定可靠，自洁效果显著，比传统的水龙头更加安全和环保，已获国家实用新型专利（ZL201520883901.9），可广泛使用在家庭、医院、商场、超市和企事业单位等人流密集的公共场所。目前市场上类似的产品很少，商业化生产每台成本40～50元，按照每个售价88～128元估算，产品年产值将达500万元左右，经济效益可观，具有广阔的市场前景。

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TE923

A

2095-2066（2016）33-0239-02

江苏高校品牌专业建设工程项目（PPZY2015C234）。

2016-11-12

张 翔（1974-），男，汉族，江苏扬州人，讲师，硕士，主要研究方向为机械设计与自动化。