衛(wèi)浴水箱的快速排水止水機構(gòu)研究

謝偉泉

摘 要：文章介紹一種應(yīng)用于衛(wèi)浴設(shè)備水箱的快速排水機構(gòu)。該排水機構(gòu)位于水箱側(cè)面底部，該處設(shè)有一排水口；一排水芯上設(shè)密封盤，密封盤的兩面分別設(shè)有導(dǎo)桿和彈片，彈片上設(shè)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(nèi)；套接復(fù)位彈簧的導(dǎo)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(yuǎn)離密封墊時對所述凸臺限位的卡扣。

關(guān)鍵詞：水箱；排水機構(gòu)；壓蓋；排水芯；密封盤；復(fù)位彈簧；排水孔

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

在衛(wèi)浴設(shè)備領(lǐng)域的水箱，尤其現(xiàn)有很多智能蓋板內(nèi)置的水箱，都包含加熱、進(jìn)水口、排水口等功能，為了防止儲存在水箱內(nèi)的洗凈水凍結(jié)或水箱里面的水長期不用發(fā)臭，有必要將水箱內(nèi)的積水及時排放，為此水箱底部一側(cè)開設(shè)有排水孔，為了實現(xiàn)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(xiàn)排水，旋緊實現(xiàn)止水。帶螺紋密封塞子排水機構(gòu)如圖1所示，水箱250的孔和止水塞子255是通過螺紋密封結(jié)合，排水時需要借用螺絲刀將塞子旋出實現(xiàn)排水。

還有一類旋轉(zhuǎn)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(fù)雜旋轉(zhuǎn)卡位排水機構(gòu)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(shè)有6-1和6-2兩個位置，塞子組上有一個凸塊7，旋轉(zhuǎn)塞子組到6-1位置時，塞子組密封分離實現(xiàn)排水，旋到6-2時實現(xiàn)止水。不過這類方案仍具有其缺點：密封件顯得復(fù)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(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷快速的排水機構(gòu)，同時又容易維護，成為這類排水機構(gòu)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(gòu)，其技術(shù)方案如下：水箱底部側(cè)面設(shè)置一個排水口；兩面分別設(shè)有導(dǎo)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(nèi)；導(dǎo)桿套接一個復(fù)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(dǎo)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(yuǎn)離密封墊時對所述凸臺限位的卡扣。

作為以上技術(shù)方案的優(yōu)選改進(jìn)，可以體現(xiàn)在如下方面：

①在以上技術(shù)方案基礎(chǔ)上的一個較佳實施例中，水箱內(nèi)還具有一滑動面；該滑動面平行于所述導(dǎo)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(shù)方案基礎(chǔ)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(cè)還具有弧形凹陷。

③在上一個技術(shù)方案基礎(chǔ)上的一個較佳實施例中，凸臺在朝向?qū)U的一側(cè)具有一下斜導(dǎo)面；卡扣在朝向所述水箱外側(cè)具有一上斜導(dǎo)面。

④在以上各個技術(shù)方案基礎(chǔ)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(gòu)止水狀態(tài)剖視圖如圖3所示，整個機構(gòu)位于水箱200的底部側(cè)面位置；在水箱200此處的側(cè)面具有一個排水孔201，圖中自左至右為導(dǎo)桿102、密封盤101和彈片103，彈片103上設(shè)有凸臺104；用螺釘600將中間設(shè)有與排水孔201通孔對應(yīng)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(nèi)；同時導(dǎo)桿102套接一復(fù)位彈簧600并活動配合于桿套202中， 在水箱200內(nèi)水體的壓強和復(fù)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(tài)。

在圖3的基礎(chǔ)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(cè)下斜面導(dǎo)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(yuǎn)離密封墊201，排水芯100在復(fù)位彈簧600應(yīng)力作用下，保持此狀態(tài)，從而使水箱200的水自排水孔201，流經(jīng)密封墊201、壓蓋300的通孔，最終從壓蓋上固設(shè)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(chǎn)生誤排水操作，如圖4所示。

排水操作完畢，在圖4的基礎(chǔ)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(fù)位彈簧600應(yīng)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(guān)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(cè)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(cè)還有弧形凹陷，極大地方便了操作：當(dāng)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?fù)?dān)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(tài)，更加體現(xiàn)了整個機構(gòu)快速操作的優(yōu)點。如圖5所示。

從圖5可知，整個機構(gòu)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(shè)附件為密封墊400、復(fù)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(guān)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(gòu)的相關(guān)參數(shù)如圖6所示。

根據(jù)設(shè)計需要，設(shè)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(shè)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(fù)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(shè)計值為0.8 mm，D2為壓簧直徑，本次設(shè)計值為 7 mm，M為壓簧變形量為M1-M2，根據(jù)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(jù)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(xiàn)排水，方便快捷。

4 本技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點

①帶有彈片的排水芯，在導(dǎo)桿、復(fù)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(yīng)彈片位置的設(shè)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(shè)計少，外設(shè)附件數(shù)量少，安裝方便可靠。

參考文獻(xiàn)：

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