节水马桶

节水马桶（共5篇）

节水马桶 篇1

从北京市水务局获悉, 朝阳区正在开展困难家庭免费更换节水马桶试点工作, 免费为符合条件的困难家庭更换节水马桶。目前, 已为60 户困难家庭陆续安装了节水马桶, 受到了小区居民的热烈欢迎和高度赞扬。

一赞节水意识。目前, 全国600 多个城市中有三分之二供水不足, 其中六分之一严重缺水。解决水资源不足的一个有效办法就是节水, 而使用节水马桶就是一种立竿见影的节水办法。原先这些困难家庭使用的是大容量老式马桶, 使用一次就消耗较大的水量;换成节水式马桶后, 因为有3 升、6 升的两档式内芯配件, 一般小便时, 冲水量只需要3 升, 大大节省了耗水量。对困难家庭来说, 每月也节省了不少水费。

二赞便民意识。其实, 谁都知道使用节水马桶能节水省钱, 但使用老式马桶的多半都是住在老住宅楼的居民, 由于节水马桶和老式马桶的排水孔距墙壁的距离差异很大, 这就导致老旧小区的家庭更换节水马桶, 必须对卫生间的排水孔进行改造。这对于很多困难家庭来说, 是一笔不小的投入, 所以居民们就有些畏难情绪。这次朝阳区开展的免费更换节水马桶试点工作, 对这些困难家庭来说, 无疑是雪中送炭———既节省了安装开支, 又免去了寻找施工人员的麻烦, 也不需要担心安装质量, 当然会受到小区居民的热烈欢迎和高度赞扬。

(摘自中国建材数字报)

一种新型的马桶节水装置 篇2

(1) 马桶的设计不适合利用二次水;

(2) 二次水冲洗马桶操作复杂, 有诸多不便;

(3) 马桶不能被彻底冲洗干净, 残留的二次水影响洁净程度, 于卫生不利。

针对此种情况, 笔者设计开发了一种安装于普通马桶水箱, 自动运行, 能很好解决以上问题的节水装置, 使普通马桶成为可方便使用二次水的自洁式马桶。

1方案设计

1.1普通马桶结构和工作原理

当今普遍使用的马桶结构如图1所示, 主要功能部件位于马桶水箱中。1为控制冲水的装置 (这里称之为芯子) , 2为控制进水的进水阀。使用时按下冲水键, 芯子的活塞5提升, 打开流水孔, 水箱内的水冲入马桶。水位下降到一定程度, 活塞在芯子的自动控制下落下, 堵住流水孔, 同时由于水位下降, 进水阀打开, 由自来水管向箱内补充清水直至水位上升到初始位置。

1.2自洁式双重水节水马桶结构和工作原理

如图2所示, 马桶水箱内的清水用二次水代替, 在芯子与流水孔之间加装一套节水装置。该装置在冲完二次水后自动补冲少量清水, 将马桶彻底冲洗干净。为解决二次水预处理和储存问题, 增设一个多功能储水箱, 与进水阀相连, 向水箱供二次水。

1.3节水装置结构工作原理

如图3所示, 冲水时, 二次水经过节水装置冲入马桶, 产生的冲力作用于滑筒。滑筒在水冲力的作用下下滑, 至最底端时将滑筒外套上的两个清水孔堵住, 并被锁定爪锁住。

与滑筒轴相连的杠杆随着滑筒下落而绕清水阀的轴转动, 清水阀打开, 向清水腔注入清水, 清水储存在清水腔中。

腔内清水水位升高, 浮块上浮。当水位达到一定高度时, 连杆对锁定爪产生一个向内的压力, 使其绕转轴转动, 解除对滑筒的锁定, 滑筒在弹簧的拉力作用下上升, 同时关闭清水阀。滑筒上升的同时, 滑筒外套的清水孔打开, 清水冲入马桶。最终, 滑筒回到初始位置。

节水装置还可调节冲清水的量和时间。调节板实现对量的控制, 其固定在分段围壁上, 位置可以上下移动, 与浮块共同作用调节清水量的大小。调节板越高, 浮块上升的最大高度也越高, 清水量也越多, 反之越少。冲清水的时间可通过调节清水阀进清水的速度来调节, 进水速度快, 分段内水位上升快, 补充清水就快, 反之则慢。

1.4多功能储水箱工作原理

如图2所示, 二次水在右侧箱体经多重过滤净化后流入并储存在左侧箱体中。储水箱与马桶水箱相连, 向其供水。溢流管可排出多余二次水, 排渣阀可将带渣污水排出。储水箱中装有一个接自来水的进水控制阀, 开闭由浮块控制。当箱中水位过低时, 自动向箱内补充清水, 水量刚好够冲洗一次马桶, 从而最大限度的节约清水, 又不会影响马桶的正常使用。

2运动学及力学模型的建立

2.1冲入节水装置的水对滑筒冲力的计算

2.1.1冲入节水装置的水流速计算

如图4所示, 流水孔面积比水箱中液面的面积小很多, 因此液面高度m m近似认为不变, 这样可以用伯努利方程求解冲入节水装置的水流速。以水箱最高水位面为Ⅰ截面, 节水装置上表面为Ⅱ截面, 则:

截面Ⅰz1=h, p1=p0, v1=v

截面Ⅱz2=0, p2=p0, v2=v

列立与截面Ⅰ、Ⅱ相应的伯氏方程

由于粘性阻力和活塞等对水流的阻力影响, 实际水流速度达不到此值, 可用一个流速系数来修正, 经过试验确定=0.8, 则

2.1.2水流对滑筒的冲力计算

冲水瞬间, 冲入节水装置的水流对滑筒的作用如图5所示, 流水冲在滑筒环形部分 (面积m2) 时, 流速锐减, 在冲水瞬间, 滑筒不动, 可假定流速锐减到0, 根据流体动量定理, 有

式中:P为滑筒对流水的反作用力, F为流水对滑筒的冲力。

2.2清水阀开闭机构运动分析和计算

2.2.1弹簧弹性系数的确定

如图6-b滑筒位于底部位置, 要使滑筒在弹簧拉力作用下回复到初始位置, 需满足

由实际测量, 式中m1=2 3 g, m2=2 3 g, M=0.0 4 5 N/m

带入数据解得F2>2.5 2 2 1 N

如图6-a滑筒位于初始位置, 要保证弹簧能将滑筒拉到此位置, 需满足

带入数据解得F1>1.6 7 7 9 N

由胡克定律

带入数据, 解得弹簧弹性系数k=3 5.1 7 5 N/m

由此可得弹簧原长ι0=0.073-F1/k

考虑到摩擦等因素, 实取F1=1.8N, k=45N/m

带入上式解得ι0=0.0 3 3 m

由k=4 5 N/m N/m及弹簧伸长量得

F1实际= (0.097-ι0) k=2.88N>F2, 满足。所以取弹簧原长ι0=0.0 3 3 m, 弹性系数k=4 5 N/m。

2.2.2冲力校核

如图6-a, 要使水流能将滑筒冲下, 需0.097m1g+0.046m2g+0.097F>0.042F1实际+M带入数据得1.1 2 1 6 N m>>0.1 2 0 6 1 N m, 满足。如图6-b, 要使水流能将滑筒冲至最底部, 需0.097m1g+0.048m2g+0.097F>0.042F1实际+M带入数据得1.1 2 1 6 N m>>0.1 2 5 6 1 N m, 满足。综上所述, 流水冲力能将滑筒冲至最底部。

2.3锁定机构运动分析与计算

流水将滑筒冲至最底部时需由锁定爪锁住滑筒, 其机构如图7所示。

滑筒被冲至最底部时, 其上缘已越过锁定爪一小段距离, 此时只需即可保证锁定爪转动到如图7-a位置。待流水冲力消失, 滑筒被弹簧向上拉动, 与锁定爪接触。由于锁定爪与滑筒接触面是以转动轴为轴线的圆柱面, 所以滑筒对锁定爪的压力通过转动轴, 此力不产生转矩, 对锁定无影响。

清水腔水位上升, 连杆运动到如图7-b位置时对锁定爪产生力, 此力将使锁定爪转动而解除对滑筒的锁定, 需满足

解除锁定瞬间连杆对锁定爪作用力, 由于连杆位移很小, 可认为, 需满足

对于锁定爪弹簧, 只需产生一个很小的力推动锁定爪在无其他外力矩的情况下转动即可, 而且为放入直径5 m m的孔槽内, 可选较细软的弹簧, 实取弹簧直径d=4.8 m m, 弹性系数k=2 N/m, 初始长度ι0=2 0 m m, 则

带入式 (1) (2) 中得F1>0.1 N。

2.4浮块连杆机构运动分析与计算

如图8所示为一侧浮块连杆, 清水对浮块产生浮力克服锁定爪对连杆产生的力, 使连杆逆时针转动一个很小角度 (可认为此过程中连杆始终处于水平) , 从而推动锁定爪, 打开对滑筒的锁定。需满足

浮块全部没入水中将产生浮力

所以清水浮力足以推动锁定爪解除锁定。

2.5冲清水量的调节范围计算

由图8, 连杆处于水平, 解除锁定时清水水位即是浮块上表面距清水腔底板的距离, 通过改变调节板固定在清水腔围壁上的高度, 即可改变h的大小, 设计中F浮的上下极限为h1=8 2 m m, h2=4 2 m m, 则清水量的调节范围

所以清水量可在0.745～1.522L范围内调节。

3结束语

整套装置全机械、全自动运行, 结合计算和试验确定了运动学和力学参数, 为装置的制造提供了详细的设计资料。由其改装的新型马桶使用上与一般马桶无异, 并且普通马桶可方便改装, 只需加装该装置, 外接一个储水箱即可, 可推广性好。该节水装置已经制造出样品并装配于马桶, 试验效果良好, 冲水用水量8 0%为二次水, 清水只占2 0%。

参考文献

[1]雅萍.马桶节水为环保[J].生活与健康, 200 (48) :56

[2]王亚龙, 刘秀平, 李娜.家庭洗手间节水工艺设计[J].河北职工医学院学报, 2004 (2) :27

[3]李湘洲.美国节水便器与卫生洁具发展的若干动向[J].陶瓷, 2006 (2)

[4]马亮, 刘沛清, 聂建军.马桶冲洗过程的流体力学模型[J].水动力学研究与进展A辑, 2004 (4)

[5]刘任先.从流体力学的观点看节水冲便器[J].中国陶瓷工业, 2005 (5)

一种新型马桶节水装置的研究 篇3

马桶用水量占居民生活用水的1/3,马桶节水成为节能减排的重要方向。国内外在这方面有许多研究,如已推广使用的大小水双键马桶及曾大力提倡的二次水冲洗马桶的节水理念等[1,2,3]。其中二次水冲洗马桶理念的潜在节水效益非常明显,但推广情况并不乐观,其原因为:(1)市面上各种马桶的设计并不适合利用二次水;(2)二次水冲洗马桶操作复杂,有诸多不便;(3)马桶不能被彻底冲洗干净,残留的二次水影响洁净程度。针对此种情况,设计一种安装于普通马桶水箱、能自动运行、并很好解决以上问题的节水装置,使普通马桶成为可方便使用二次水的自洁式马桶。本文介绍该装置的结构工作原理和实际运行情况。

1 方案设计

1.1 普通马桶结构和工作原理

当今普遍使用的马桶结构如图1所示,主要功能部件位于马桶水箱中。芯子为控制冲水的装置,使用时按下冲水键,芯子的活塞提升,打开流水孔,水箱内的水冲入马桶。水位下降到一定程度,活塞在芯子的自动控制下落下,堵住流水孔,同时由于水位下降,进水阀打开,由自来水管向箱内补充清水直至水位上升到初始位置。

1.2 节水马桶结构和工作原理

二次水冲洗马桶结构如图2所示。马桶水箱内的清水用二次水代替,在芯子与流水孔之间加装一套节水装置。该装置在冲完二次水后自动补充少量清水,将马桶彻底冲洗干净。为解决二次水预处理和储存问题,增设一个多功能储水箱,与进水阀相连,向水箱供二次水。

1.3 节水装置结构(见图3)

冲水时,二次水经过节水装置冲入马桶水箱,产生的冲力作用于滑筒,使滑筒下滑,滑筒至最底端时将滑筒外套上的两个清水孔堵住,并被锁定爪锁住。

与滑筒轴相连的杠杆随着滑筒下落而绕清水阀的轴转动,清水阀打开,向清水腔注入清水,清水储存在清水腔中。

腔内清水水位升高,浮块上浮。当水位达到一定高度时,连杆对锁定爪产生一个向内的压力,使其绕转轴转动,解除对滑筒的锁定,滑筒在弹簧的拉力作用下上升,同时关闭清水阀。滑筒上升的同时,滑筒外套的清水孔打开,清水冲入马桶。最终,滑筒回到初始位置。

节水装置还可调节冲清水的量和时间。调节板实现对量的控制,其固定在分段围壁上,位置可以上下移动,与浮块共同作用调节清水量的大小。调节板越高,浮块上升的最大高度也越高,清水量也越多,反之越少。冲清水的时间可通过调节清水阀进清水的速度来调节,进水速度快,分段内水位上升快,补充清水就快,反之则慢。

1.4 多功能储水箱工作原理(见图2)

二次水在右侧箱体经多重过滤净化后流入并储存在左侧箱体中。储水箱与马桶水箱相连,向其供水。溢流管可排出多余二次水,排渣阀可将带渣污水排出。储水箱中装有一个接自来水的进水控制阀,开闭由浮块控制。当箱中水位过低时,自动向箱内补充清水,水量刚好够冲洗一次马桶,从而最大限度地节约清水,又不会影响马桶的正常使用。

2 运动学及力学模型的建立

2.1 冲入节水装置的水对滑筒冲力的计算

(1)冲入节水装置的水流速计算[4,5,6]

如图4所示,流水孔面积比水箱中液面的面积小很多,因此液面高度h=200mm近似认为不变,这样可以用伯努利方程求解冲入节水装置的水流速。以水箱最高水位面为Ⅰ截面,节水装置上表面为Ⅱ截面,则:

列立与截面Ⅰ、Ⅱ相应的伯氏方程,为:

由于粘性阻力和活塞等对水流的阻力影响,实际水流速度达不到此值,可用一个流速系数来修正,经过试验确定φ=0.8,则:

(2)水流对滑筒的冲力计算。

冲水瞬间,认为冲入节水装置的水流对滑筒的作用垂直于环形平面(面积A=4.396×10-3m2),水流流速锐减,在冲水瞬间,可假定滑筒不动,流速锐减到0,根据流体动量定理,有:

式中:P—滑筒对流水的反作用力;F—流水对滑筒的冲力。

2.2 清水阀开闭机构运动分析和计算

(1)弹簧弹性系数的确定。

如图5(b)滑筒位于底部位置,要使滑筒在弹簧拉力作用下回复到初始位置,需满足:

由实际测量,式中m1=23g,m2=8g,M=0.045N/m。带入数据,解得F2>2.5221N。

如图5(a)滑筒位于初始位置,要保证弹簧能将滑筒拉到此位置,需满足:

L1m1g+L2m2g+M

带入数据解得F1>1.6779N。

由胡克定律得:

(0.073-0.097)k=F1-F2

解得弹簧弹性系数R=35.175N/m。

由此可得弹簧原长l0=0.073-F1/k,考虑到摩擦等因素,实取F1实际=1.8N,k=45N/m,解得l0=0.033m。

由k=45N/m及弹簧伸长量得,F2实际=(0.097-l0)k=2.88N>F2,满足要求。所以取弹簧原长l0=0.033m,弹性系数k=45N/m。

(2)冲力F校核。

如图6(a),要使水流能将滑筒冲下,需满足:

L1m1g+L2m2g+L1F>L3F1实际+M

带入数据得1.1216Nm≫0.12061Nm,满足要求。

如图6(b),要使水流能将滑筒冲至最底部,需满足:L′1m1g+L′2m2g+L′1F>L′3F2实际+M

带入数据得1.1216Nm≫0.12561Nm,满足要求。

综上所述,流水冲力F能将滑筒轻松冲至最底部。

2.3 锁定机构运动分析与计算

流水将滑筒冲至最底部时需由锁定爪锁住滑筒,锁定机构如图6所示。

滑筒被冲至最底部时,其上缘已越过锁定爪一小段距离,此时只需T1>0即可保证锁定爪转动到如图6(a)位置。待流水冲力消失,滑筒被弹簧向上拉动,与锁定爪接触。由于锁定爪与滑筒接触面是以转动轴为轴线的圆柱面,所以滑筒对锁定爪的压力N通过转动轴,此力不产生转矩,对锁定无影响。

清水腔水位上升,连杆要运动到如图6(b)位置使锁定爪转动而解除对滑筒的锁定,需满足:

解除锁定瞬间连杆对锁定爪作用力,由于连杆位移很小,可认为Fa=Fb,需满足:

对于锁定爪弹簧,只需产生一个很小的力推动锁定爪在无其他外力矩的情况下转动即可,而且为置入直径为5mm的孔槽内,可选较细软的弹簧,实取弹簧直径d=4.8mm,弹性系数k=2N/m,初始长度l0=20mm,则:

带入式(1)、(2)中得:Fa>0.1N。

2.4 浮块连杆机构运动分析与计算

图7所示为一侧浮块连杆结构示意图。清水对浮块产生浮力F浮克服锁定爪对连杆产生的力Fa,使连杆逆时针转动一个很小角度(可认为此过程中连杆始终处于水平),从而推动锁定爪,打开对滑筒的锁定。F浮需满足:

0.168F浮>0.071Fa (3)

浮块全部没入水中将产生浮力F浮=0.1372N,得:

0.02305Nm>0.0071Nm

所以清水浮力足以推动锁定爪解除锁定。

2.5 冲清水量的调节范围计算

连杆处于水平,解除锁定时清水水位即是浮块上表面距清水腔底板的距离h,通过改变调节板固定在清水腔围壁上的高度,即可改变h的大小,设计中h的上下极限为hmax=82mm,hmin=42mm,则清水量的调节范围:Vmax=1.522L,Vmin=0.745L。

所以冲清水的量可在0.745～1.522L的范围内调节。

3 结语

整套装置全机械、全自动运行,由于改装后的新型马桶使用上与一般马桶无异,普通马桶可方便改装,只需加装该装置,外接一个储水箱即可,推广性好。该节水装置已经制造出样品并装配于马桶试验,效果良好,冲水时使用的水量中80%为二次水,清水只占20%,达到了预期的设计目的。

摘要：在普通马桶水箱中增设一套节水装置,该装置在利用二次水冲洗马桶后,能自动补充少量清水,彻底清洁马桶,避免了单纯使用二次水的洁净和卫生问题;同时装置自动运行,经其改装的节水马桶使用上与一般马桶无异。冲洗过程中,大量使用的是二次水,补冲的清水只是少量,从而实现节水的目的。

关键词：二次水,马桶,节水装置

参考文献

[1]雅萍.马桶节水为环保[J].生活与健康,2004,(8):56.

[2]王亚龙,刘秀平,李娜.家庭洗手间节水工艺设计[J].河北职工医学院学报,2004,(2):27.

[3]李湘洲.美国节水便器与卫生洁具发展的若干动向[J].陶瓷,2006,(2):4-5.

[4]马亮,刘沛清,聂建军.马桶冲洗过程的流体力学模型[J].水动力学研究与进展A辑,2004,(6):90-94.

[5]刘任先.从流体力学的观点看节水冲便器[J].中国陶瓷工业,2005,(5):28-30.

节水马桶 篇4

在我国部分城市,水资源短缺也是一个人们必须面临的问题。我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的25%,而水消耗量却十分巨大。有调查数据显示,卫生间用水量占家庭用水的60%~70%左右,其中冲水马桶成为用水大户,占生活用水量的1/3以上,减少马桶冲水量对节约日常用水至关重要。通过大量调查发现,目前市面上的节水马桶有3类:普通节水马桶、气压节水马桶、无水箱节水马桶。

2设计方案

智能节水马桶的工作步骤:首先,通过人手遮蔽光敏电阻传感器时间的长短来判断是冲大便(遮蔽时间小于2秒)还是冲小便(遮蔽时间超过2秒,冲厕时间由遮蔽时间决定);然后,马桶底部和马桶盖上分别安装有5对红外对管,利用红外对管的遮光模式和入光模式,检测是否存在粪便,检测信号输入STM32控制板进行冲厕控制;在蓄水箱与马桶之间连接有电磁阀和加压水泵,并用STM32控制板控制冲厕时间和水量,达到节约水量和增压冲厕的效果;最后,利用马桶上增设的喷洒式洗臀装置清洗臀部,减少纸巾擦拭使用量、使用户感到卫生舒适。

2.1电器控制

本作品考虑综合考虑到节电和控制性能后采用STM32作为控制芯片,STM32处理器的内核是ARM公司为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM CortexT M-M3内核。引脚丰富方便功能拓展。系统的电路控制如图1所示。

2.2机械部分

机械部分设计如图2所示,水箱、电磁阀和增压泵之间通过软管连接,增压泵的出水口分别接有注水口和喷头的水管;红外对管分别固定在马桶下底部和马桶盖的上面,并且保持上下红外对管直线相对。

设计时考虑的主要问题:通过在马桶下底部和马桶盖上分别打孔,然后将红外对管安装在孔中,注意孔与红外对管的配合问题以及下部的红外对管表面要用透明凝胶固定,防止水分渗透。

3理论设计计算

3.1用水量

本研究的计算公式定义如下:V1=Q×t1;V2=Q×t2;V=(V1×N+V2)/(N+1)。

其中,V1:单次小便冲水量(普通马桶和节水马桶直接读取相关数值);Q:马桶流速;t1:单次小便冲水时间;V2:单次污物冲水量(普通马桶和节水马桶直接读取相关数值);t2:平均单次污物冲水时间;V:平均单次用水量;N:人体平均每日排尿次数。

经实验统计及资料调查,Q=0.3L/s,t1=7s,t2=13s,N=5可求得:

普通马桶:V1=4L,V2=6L,V=26L

节水马桶:V1=2.7L,V2=5L,V=19.5L

智能节水马桶V1=2.1L,V2=3.9L,V=14.4L

3.2耗电量

本研究的计算公式定义如下:

P2=U2×I2;P4=U4×I4;P=P1+P2+P3×5+P4+P5×(t1×N+t2)/3600

其中,P1:光敏传感器功率;P2:单片机空载功率;U2:单片机工作电压;I2:单片机工作电流;P3:单个红外对管功率;P4:电磁阀功;U4:电磁阀工作电压;I4:电磁阀工作电流;P5:水泵功率;P:平均功率。

经实验统计及资料调查,由P1=0.1W,U2=5 V,I2=36m A,P3=0.1W,U4=12V,I4=500m A,P5=100W,可求得:

P2=0.18W;P4=6W;P=7.61W

4性能分析

通过对大量卫生间内的马桶及市面上常见的节水马桶进行分析以及对实物的数据统计(见表1),可知普通马桶冲洗时一次性将水排出,水流仅受重力影响流下,平均单次用水约为5L;市场上常见的节水马桶改进了水箱的大小,最小单次出水2.7L,按键有液压装置,流速有所提升。

智能节水马桶设计实物如图3所示。该智能节水马桶采用了电磁阀、水泵、红外对管进行自动冲洗,并采用人体感应装置,使整套系统在无人时处于断电状态,保证了系统的低耗。

5创新点及应用

5.1创新点

(1)智能冲水,可根据污物的冲除情况控制用水量的多少。(2)使用水泵增加流速,瞬间水量大,在耗电量极小的情况下减少大量用水。(3)操作和控制简便,使用方便,尤其对身体残疾和行动不便的人。

5.2应用

随着城市化的迅猛发展,马桶逐渐成为现代化家庭生活中不可分割的一部分。在住宅区、商场、办公区等场所的卫生间内,马桶是必不可少的。传统马桶在节能方面需要实施改进,因此,本产品具有极大的潜在市场和应用前景。

参考文献

[1]滕云起.节能环保卫浴设计研究[D].昆明:昆明理工大学,2015.

[2]王庆有.光电传感器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007.

[3]李军,王艺颖,陈实,等.涡旋喷射节水马桶的系统设计与分析[J].机械设计与制造,2015(6):134-137.

[4]王增长.建筑给水排水工程[M].南京:中国建筑工业出版社,2008.

[5]颜丽娜,钟承尧,张铁民.基于STC单片机洗手间自动冲水系统的设计[J].海南师范大学学报:自然科学版,2013(2):161-163.

[6]王敏.电磁阀的原理及其在工程设计中的应用探讨[J].电气传动自动化,2010(5):59-61.

节水马桶 篇5

我国符合饮用水标准的水资源在日常生活中的消耗主要分为淋浴及沐浴用水、座便器冲洗用水、洗衣用水、清洗餐具用水、饮用与烹调、室内卫生、冲洗汽车用水等。其中座便器冲洗用水占家庭全部生活用水量的三分之一左右。座便器是当今许多家庭、宾馆的主要卫生洁具。推广城市生活用水节水技术,开发推广节水器具,成了迫在眉睫的任务。节水问题是世界性的资源节约问题,因此座便器的节水研制,引起人们的重视[1]。

2 传统的抽水马桶节水器工作原理

如图1所示,按下手柄,会拉动链子带动起动杆升起,从而拉开冲水阀,在接下来的3s内,大约有7.6L的水从水箱冲到便池中,然后冲水复位,水的冲力将启动便池中的虹吸管。虹吸管会将便池中的污物吸到排水道中。同时,水箱中的水位将下降,浮块也下降,下降的浮块会打开上水阀,经上水阀为水箱和便池注水。水箱充水,浮块将漂起,当浮块达到一定高度,上水阀将关闭。座便器基本采用大/小两个档位的冲刷,但针对用水量更小的需要,档位就缺少了[2]。

3 无档级抽水马桶节水器工作原理

结合现有大/小两个档位座便器的实际情况,排水时,按压排水按钮便可实现排水,改进措施是将按压排水按钮改为圆柱凸轮机构,圆柱凸轮转动可带动推杆移动,从而实现多档或无级排水。

1.密封压板2.螺钉3.水箱4.下水底座5.下水阀6.卡簧7.下水套管8.下水主管9.排水阀组件10.长度调整杆11.控水机构基座12.凸轮压杆13.手轮14.中心定位轴15.圆柱凸轮

如图2所示,该排水装置由控水机构和排水阀组件组成,控水机构连接排水阀组件形成排水装置,控水机构紧固在水箱箱盖上,排水阀组件位于水箱内;所述的排水阀组件包括排水按钮、水箱密封压板1、螺钉2、下水底座4、下水阀5、下水套管7和下水主管8,下水底座4安装在水箱3内,在下水底座4的中心安装下水阀5,下水阀5的上方通过卡簧6安装下水套管7,下水套管7连接下水主管8,下水主管8上连接排水按钮,下水阀5的下方经螺钉2连接水箱密封压板1,整体形成排水阀组件7;其特征在于:所述的控水机构包括长度调整杆10、控水机构基座11、凸轮压杆12、手轮13中心定位轴14和圆柱凸轮15,中心定位轴14安装在控水机构基座11的内孔中,中心定位轴14的底端用中心轴螺母锁紧,在中心定位轴14上安装圆柱凸轮15,圆柱凸轮15位于控水机构基座11内孔中并可沿其内壁转动,圆柱凸轮15的下端为端面凸轮,中心定位轴14的顶端安装手轮13,手轮13位于圆柱凸轮15上方,手轮13的下端凸台与圆柱凸轮15的端面槽配合,手轮13旋转带动圆柱凸轮15转动,凸轮压杆12安装在控水机构基座11的下端的小孔中,当圆柱凸轮15转动时,圆柱凸轮15端面高度的不同使凸轮压杆12沿小孔向下移动,凸轮压杆12的内螺纹孔中连接长度调整杆10,凸轮压杆12位移时带动长度调整杆10下移,长度调整杆10接触排水按钮[3,4]。

4无档级抽水马桶节水器三维建模

本机构是通过Pro/E软件对其主要零件和装配进行建模。

凸轮推杆完成直线方程运动,圆柱凸轮的端面廓线为螺旋线,其升程参照现有座便器6L排水的按压距离,选择h=16mm,圆柱凸轮平均直径为38mm,δ0=119.32mm,设计螺旋线如图3、4所示[5]。

排水装置的设计主要考虑不需要大的改造可以在现有座便器上使用,以及控水结构支座在水箱上安装牢固、方便。如图5、6所示为控水结构支座立体图、零件图。

节水器三维装配图如图7所示。

5 结语

本文介绍了传统马桶节水器的工作原理,指出只有大小两档,压排水按钮改为圆柱凸轮机构,实现无极排水。论述了其工作原理,并通过Pro/E软件建立了改进后的节水器的主要零件和装配的模型,为以后的生产实践提供理论保证。

参考文献

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[2]王金明,张洪,熊汉伟,等.虹吸式坐便器排污过程的数值模拟[J].中国陶瓷,2007,43(10):36-38.

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