衛浴水箱的快速排水止水機構研究

謝偉泉

摘 要：文章介紹一種應用于衛浴設備水箱的快速排水機構。該排水機構位于水箱側面底部，該處設有一排水口；一排水芯上設密封盤，密封盤的兩面分別設有導桿和彈片，彈片上設有凸臺；帶密封墊的壓蓋，其中央有通孔，該壓蓋固定于排水孔外部；排水芯的彈片穿接于壓蓋的通孔和排水孔內；套接復位彈簧的導桿活動于固定在水箱一桿套中；所述壓蓋的通孔處還具有一可在所述密封盤遠離密封墊時對所述凸臺限位的卡扣。

關鍵詞：水箱；排水機構；壓蓋；排水芯；密封盤；復位彈簧；排水孔

中圖分類號：TU824 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0006-02

在衛浴設備領域的水箱，尤其現有很多智能蓋板內置的水箱，都包含加熱、進水口、排水口等功能，為了防止儲存在水箱內的洗凈水凍結或水箱里面的水長期不用發臭，有必要將水箱內的積水及時排放，為此水箱底部一側開設有排水孔，為了實現排水和止水，須借用工具將與排水孔配合的止水塞子旋松實現排水，旋緊實現止水。帶螺紋密封塞子排水機構如圖1所示，水箱250的孔和止水塞子255是通過螺紋密封結合，排水時需要借用螺絲刀將塞子旋出實現排水。

還有一類旋轉卡位排水裝置，雖然可徒手完成排水、止水，使操作簡便，消除了必須使用工具的弊端。復雜旋轉卡位排水機構如圖2所示，水箱1，密封墊3夾在零件2和8之間形成一個塞子組在彈簧4的作用下形成止位密封，水箱上設有6-1和6-2兩個位置，塞子組上有一個凸塊7，旋轉塞子組到6-1位置時，塞子組密封分離實現排水，旋到6-2時實現止水。不過這類方案仍具有其缺點：密封件顯得復雜，容易阻塞而卡澀，排水流量受限造成排水速度較慢。

1 方案的提出

如何設計一種結構簡單，操作便捷快速的排水機構，同時又容易維護，成為這類排水機構的一個必然需求。針對以上的必然需求，提出一種適用于智能馬桶蓋板水箱的快速排水機構，其技術方案如下：水箱底部側面設置一個排水口；兩面分別設有導桿和帶有凸臺彈片的密封盤的排水芯；還有帶中央通孔密封墊的壓蓋；該壓蓋固定于排水孔外部；排水芯的彈片穿接于壓蓋的通孔和排水孔內；導桿套接一個復位彈簧并活動配合于與所述水箱固定的一桿套中，該桿套與密封墊的距離小于導桿前端到密封盤密封面的距離；密封盤和密封墊相互平行；該壓蓋的通孔處還具有一可在密封盤遠離密封墊時對所述凸臺限位的卡扣。

作為以上技術方案的優選改進，可以體現在如下方面：

①在以上技術方案基礎上的一個較佳實施例中，水箱內還具有一滑動面；該滑動面平行于所述導桿，與密封盤滑動配合，并且該滑動面與密封盤配合之處與所述彈片形變后于密封盤上的投影指向一致。

②在上一個技術方案基礎上的一個較佳實施例中，密封盤上還固接一防護圈；該防護圈兩點固定于密封盤，并包圍所述彈片的外周緣；該防護圈在彈片的自由端兩側還具有弧形凹陷。

③在上一個技術方案基礎上的一個較佳實施例中，凸臺在朝向導桿的一側具有一下斜導面；卡扣在朝向所述水箱外側具有一上斜導面。

④在以上各個技術方案基礎上的一類較佳實施例中，壓蓋上具有一引流槽，該引流槽在壓蓋固定于排水口外時處于水箱的最低水位位置。

2 具體工作原理

本排水機構止水狀態剖視圖如圖3所示，整個機構位于水箱200的底部側面位置；在水箱200此處的側面具有一個排水孔201，圖中自左至右為導桿102、密封盤101和彈片103，彈片103上設有凸臺104；用螺釘600將中間設有與排水孔201通孔對應的壓蓋300固定在排水孔外，此壓蓋300通過一個密封墊400壓合于排水孔200。

排水芯100的彈片103穿接于壓蓋300的通孔和排水孔201內；同時導桿102套接一復位彈簧600并活動配合于桿套202中， 在水箱200內水體的壓強和復位彈簧600的共同作用下，密封盤101緊密貼合于密封墊201，此為止水狀態。

在圖3的基礎上，自右至左從外部推動排水芯100，在凸臺前端上斜面和壓蓋前側下斜面導引下，彈片103上的凸臺104越過壓蓋300上的卡扣301并卡住卡扣301，使密封盤101遠離密封墊201，排水芯100在復位彈簧600應力作用下，保持此狀態，從而使水箱200的水自排水孔201，流經密封墊201、壓蓋300的通孔，最終從壓蓋上固設的引流槽302排出，完成快速排水的操作；引流槽302還有一個好處是可以防止外部非正常沖擊隨意撞擊到排水芯100以至于產生誤排水操作，如圖4所示。

排水操作完畢，在圖4的基礎上，用手指按壓彈片103，使凸臺104脫離卡扣301的限位，從而在復位彈簧600應力作用下，整個排水芯100立即自左至右運動，直至密封盤101再次緊貼密封墊201，關閉了水箱200的排水孔，即完成止水操作。

在排水芯100的密封盤右側通過兩點固定有包圍彈片103外周緣的防護圈105，防護圈在彈片的自由端處兩側還有弧形凹陷，極大地方便了操作：當手指按壓彈片103時，在防護圈上105的凹陷觸感下可以很容易地感知彈片103需要形變的程度，同時還不必擔心用力過損壞彈片103；故使操作更加便捷、可靠，通過一個簡單的單向按壓，即可使排水芯100完成止水狀態，更加體現了整個機構快速操作的優點。如圖5所示。

從圖5可知，整個機構對水箱200的處理僅為提供一個排水孔201和幾個螺釘孔，同時外設附件為密封墊400、復位彈簧600、排水芯100、壓蓋300和三個螺釘600。安裝非常簡便而可靠，維護成本和工時都比較低。

3 排水芯及相關力值確定

3.1 水箱水壓對排水芯的壓力計算

水箱水壓對排水芯的壓力計算中排水機構的相關參數如圖6所示。

根據設計需要，設計水箱的泄壓閥為0.1 MPa，即水箱最大水壓P0為0.1 MPa，排水芯的受壓面積S=Л（D3/2）2，其中排水芯密封盤直徑D3，設計為18 mm，密封盤受水壓力為：

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

3.2 復位彈簧對排水芯的壓力計算

F1為壓簧壓力，G為彈性模量，不銹鋼取7 300，D1為壓簧線徑，本次設計值為0.8 mm，D2為壓簧直徑，本次設計值為 7 mm，M為壓簧變形量為M1-M2，根據壓簧計算公式：

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

根據計算排水芯在排水時需要克服的壓力為 F2=F1+F2=25.5+8.2=32.7 N，所以需要觸動的壓力僅需要32.7 N就可以實現排水，方便快捷。

4 本技術方案與現有技術相比具有的優點

①帶有彈片的排水芯，在導桿、復位彈簧的同時作用下可以非常快速地徒手完成排水、止水操作。②滑動面與相應彈片位置的設置使止水操作對彈片的按壓更簡單可靠。③防護圈使按壓彈片的操作有觸感，同時防止彈片按壓過載而損壞，提升了排水操作的可靠性和便利性。④帶有引流槽的壓蓋使排水水流指向明確，同時保護排水芯受到其他非正常沖擊的干擾。⑤整個裝置對水箱的設計少，外設附件數量少，安裝方便可靠。

參考文獻：

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[2] 張智，余薇薇，畢生蘭，等.山地城市高落差_嵌巖式跌水箱涵_排水系 統設計[J].中國給水排水，2011，（10）.