張金龍 曹 艷

（西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系，陜西 西安 710077）

1 前言。在日常生活中，由于停水時(shí)忘記關(guān)閉閥門，來水時(shí)也沒能及時(shí)關(guān)閉閥門，造成水資源浪費(fèi)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(guān)注。因此急需設(shè)計(jì)一款可以在停水時(shí)自動(dòng)關(guān)閉的水閥，它能夠在停水后即使人們忘記關(guān)閉水龍頭也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉，而再次來水時(shí)不至于出現(xiàn)水患的情況，能夠有效的節(jié)約水資源。

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉功能首先要有動(dòng)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(shí)考慮供水和停水時(shí)的水壓變化，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

2 停水自動(dòng)關(guān)閉閥的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。利用水壓、重力等力學(xué)特性，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)，研發(fā)出一種簡單、可行的帶有停水自鎖機(jī)構(gòu)的水閥。這款水閥為純機(jī)械構(gòu)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(shí)間的限制，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉并方便拆換，整體可靠性高。

停水自動(dòng)關(guān)閉閥結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，實(shí)物如圖2所示。序號(hào)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(jìn)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(shí)現(xiàn)停水時(shí)密封，而O型密封圈2與閥體4內(nèi)壁的接觸實(shí)現(xiàn)來水時(shí)對(duì)水閥末端的密封，在閥芯5的中部開兩個(gè)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(shí)，水的壓力推動(dòng)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(shí)，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(dòng)，偏心輪1和閥芯6之間產(chǎn)生了間隙，當(dāng)再次來水，水壓推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，V型密封圈3與閥芯5接觸，閥門關(guān)閉。

3 停。將閥門安裝于水管轉(zhuǎn)折處，進(jìn)水管接閥門進(jìn)水口，出水管連到出水口。有水時(shí)，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(shí)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(shí)，水壓卸去，手柄7靠自重落下，帶動(dòng)偏心輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，來水時(shí)閥芯5就能向下復(fù)位，達(dá)到自閉目的。正常供水時(shí)如需要關(guān)閉閥門，可以手動(dòng)將手柄撥下來，閥芯5在壓力作用下帶動(dòng)V型密封圈壓緊閥體，實(shí)現(xiàn)水閥關(guān)閉。

圖1 停水自動(dòng)關(guān)閉閥結(jié)構(gòu)原理圖

圖2 停水自動(dòng)關(guān)閉閥外觀及主要零件

結(jié)論

該停水自動(dòng)關(guān)閉閥，利用水壓形成摩擦，以重力為動(dòng)力源，結(jié)構(gòu)上采用偏心機(jī)構(gòu)。通過了合理的推理和嚴(yán)密的力學(xué)計(jì)算，在水閥樣品制造成功后又經(jīng)過多次試驗(yàn)，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(jié)構(gòu)上利用了重力，具有一定方向性，為適應(yīng)不同安裝位置，可做成系列產(chǎn)品。

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