節能用水之兩檔按壓式水龍頭

包一凡

【摘 要】通過日常生活中遇到的問題，設計采用兩檔式按壓水龍頭調節出水時間，類似于車檔調速，既滿足人們短時用水的需求，如便后簡單清洗（約6秒），又提供了長時出水的便捷，如使用洗手液可一次性洗干凈，不需要多次按壓（約18秒），同時現實了節約用水。

【Abstract】 Through the daily problems， the design used two position type push water tap adjustment of water time， which is similar to the car stall speed， to meet the people's need for water， such as short time， for example， after urinate ，a simple cleaning （about 6 seconds）， and provides a long water convenient， such as using hand sanitizer to wash once and for all， and it do not need to press several times （about 18 seconds） to realize water saving.

【關鍵詞】節能用水；兩檔按壓式；水龍頭

【Keywords】energy-saving water； two position press type； water tap

【中圖分類號】X3 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0193-02

1 引言

本作品通過杠桿原理，當把手向左側按壓，則在結構內部右側的彈簧被壓縮，左側彈簧保持平衡狀態，此時進水口打開，水流出，持續時間約6秒；當把手向右側按壓，則在結構內部左側的彈簧被壓縮，右側彈簧保持平衡狀態，此時進水口打開，水流出，約持續18秒；彈簧與杠桿不連接，只接觸；左右兩側彈簧的彈性系數不一樣（左側彈簧彈性系數小于右側彈簧），使得左右兩側彈簧受力后恢復時間不同，從而滿足人們不同使用時長的需求。

2 研究背景

2.1 水資源現狀

水是生命之源，水資源是一種不可替代的戰略性自然資源，也是改善人類生存環境、實現經濟社會可持續發展的重要保障。目前，我國經濟社會已處于全面轉型階段，水資源短缺態勢十分嚴峻，如何強化水資源保護，加大節水技術/設備研究開發，提高水資源利用率，已經得到國家和全社會的高度關注和重視[1]。想要進行節水，需要從減少用戶有意識或無意識浪費的水量出發。在公共建筑與公共場所中 ，因缺乏有效的制約機制 ，公眾的節水意識普遍較弱， 常出現忘記關閉水龍頭或水龍頭關閉不嚴等現象[2]。

2.2 水龍頭研究現狀

2.2.1 水龍頭的起源與種類介紹

水龍頭最早出現于 16 世紀，材質采用青銅澆鑄，主要作用是用于控制水管出水開關和水流量的大小。早期的水龍頭是螺旋升降式的，目前市面銷售的大多數都是陶瓷閥芯的水龍頭，螺旋升降式的基本上已經淘汰。而按開啟方式來分，水龍頭可分為螺旋式、扳手式、抬啟式和感應式等。螺旋式手柄打開時，需旋轉很多圈，對于流量大小無法準確控制。在家庭生活中，通過對日常生活中的用水情況進行實際測量發現，對于洗碗、洗菜、個人盥洗等用水情況最適合的流量是每分鐘 4.5 升左右，但實際使用中水龍頭的最大流量可以達到每分鐘 12 升以上，平均流量也可以達到每分鐘 7.5 升以上，一分鐘的時間就 有 3 升水白白流失。扳手式手柄一般只需旋轉 90 度；抬啟式手柄只需往上一抬即可出水；感應式水龍頭只要把手伸到水龍頭下，便會自動出水，但成本較高，目前市場上的感應水龍頭價格需在 400 元至 1000 元之間 ，有的甚至更貴。

按壓式顧名思義，一按就出水，然后自動恢復停水狀態。它的結構很簡單，主要由一個彈簧連著活塞，當彈簧被按壓下去，水便流出，不按時彈簧頂壓活塞堵住出水口。因此，這種按壓式的水龍頭具有以下的幾個優勢：第一，結構簡單，成本低廉，適合大眾消費，適于在公共場合需要大量水龍頭的地方使用（這也是為什么旋轉式在家庭最常見，因為其價格最低）。第二，節水，尤其是與旋轉式相比，在大家擠洗手液和搓手的時候，大部分人是不會關掉旋鈕的，采用壓式就可以擠壓兩次一個周期。這對于用水量極大的公共場合節水量是非常可觀的。第三，干凈，和感應式一樣，洗完之后不用再次觸碰壓鈕，避免了二次污染。

2.2.2 按壓式水龍頭研究現狀

目前，主要的按壓式水龍頭結構包括閥體、閥芯、壓蓋、閥座、進水口、出水口等部件，在圓柱形閥芯上有兩個密封圈，在閥座上安裝有彈簧支座，安裝在彈簧支座上的彈簧支撐閥芯，閥芯上安裝有推壓閥芯的按鈕式高低二位置水龍頭的開關機構。將閥芯推到低處位置時，則水龍頭開啟，當閥芯回到高處位置時，則水龍頭關閉。目前，最新的按壓式水龍頭是自動回復式檔位水龍頭，它可以通過旋轉角度的不同改變水量，但不能改變時間的長短。

2.2.3 現有按壓式水龍頭的不足

目前最新式的按壓式水龍頭是自動回復式檔位水龍頭，它可以通過旋轉角度的不同改變水量，但不能改變時間的長短；日常生活中所見的按壓式水龍頭可以延遲出水，但出水時長設計不合理，要么造成水資源的浪費，要么需要多次按壓，并沒有滿足減少二次污染的需求，且極易造成多次污染；有些按壓式水龍頭可以螺旋調節出水時長，但操作十分不便，如需改變出水時長需要重新調節，且出水時長不穩定。

3 設計原理

3.1 設計思路

本設計采用兩檔式按壓調節出水時間，類似于車檔調速，既滿足人們短時用水的需求（如便后簡單清洗），又提供了長時出水的便捷（如使用洗手液可一次性洗干凈，不需要多次按壓）。

3.2 本作品設計的完整內容

3.2.1作品內容

本作品的技術方案如下：一種新型水龍頭，包括水管、支固裝置、出水孔、擋水板，所述水管和支固裝置分別與墻體固定連接，所述水管一端為進水口，另一端為出水口，所述出水孔位于所述水管中間，所述進水口和所述出水口通過所述出水孔相連通，其特征在于，還包括杠桿，所述杠桿垂直于所述水管并插入所述水管中，所述杠桿通過旋轉裝置與所述支固裝置轉動連接，所述擋水板固定連接在所述杠桿上，并位于對應所述出水孔的位置，所述杠桿未工作時所述擋水板完全封堵所述出水孔，所述杠桿兩側分別設有一組彈簧，所述擋水板隨著所述杠桿橫向擺動并打開所述出水孔，橫向按壓所述杠桿的上端時，所述杠桿下端朝與按壓方向相反的方向橫向擺動推動其中一組彈簧壓縮，所述彈簧將所述杠桿推回至平衡位置。

3.2.2 工作原理

位于左側的彈簧一8的彈性系數小于位于右側的彈簧二9的彈性系數；未工作時，杠桿5處于豎直，擋水板3完全將出水孔12封閉，進水口6和出水口7不連通，不出水；向左按壓按壓把手1，則在結構內部右側的彈簧二9被壓縮，左側彈簧一8保持平衡狀態，此時進水孔12打開，水流出，在彈簧二9的作用力下，杠桿5逐漸恢復未工作時的初始位置并再次封閉出水孔12，由于彈簧二9的彈性系數較大，推動杠桿5恢復平衡的時間短，用于短時間沖洗；向右按壓按壓把手1，則在結構內部左側的彈簧一8被壓縮，右側彈簧二9保持平衡狀態，此時進水孔12打開，水流出，在彈簧一8的作用力下，杠桿5逐漸恢復未工作時的初始位置并再次封閉出水孔12，由于彈簧一8的彈性系數較小，推動杠桿5恢復平衡的時間長，用于使用洗手液沖洗；彈簧與杠桿5不連接，只接觸；左右兩側彈簧系數不一樣，使得擋水板3恢復原來狀態的時間不同，分別滿足人們不同使用時長的需求。

4 結語

目前，關于按壓式水龍頭最新的研究成果是自動回復式檔位水龍頭，它可以通過旋轉角度的不同改變水量，但不能改變時間的長短；日常生活中所見的按壓式水龍頭可以延遲出水，但出水時長不合理，要么造成水資源的浪費，要么需要多次按壓，并沒有滿足減少二次污染的需求，而是多次污染；有些按壓式水龍頭可以螺旋調節出水時長，但操作不方便，有新的出水時長需要時要重新調節，出水時長不固定。這些設計都沒有真正意義上的避免二次污染。此設計可以根據人們的需求自由調節時間長短。

【參考文獻】

【1】蘇鑫城， 蔡偉雙， 蔡小夢.新型雙調節水水龍頭的設計[J].韶關學院學報（自然科學），2015（8）：22-25.

【2】許 萍，劉曉東.水龍頭與節約用水[J].北京建筑工程學院學報，2002（9）：18-20.