水路遠端控制切換機構研究及應用

余德正

目前高端的頂噴花灑都具有多種功能出水可供消費者選擇，比如有花灑水、按摩水、氣泡水及混合水等等，各功能水的選擇和切換是通過切換裝置來實現(xiàn)的，傳統(tǒng)頂噴花灑的按鈕都是設計在頂噴上，而且需要手動操作按鈕，或者旋轉頂灑上的操作把手才能進行功能水切換。常見淋浴花灑上有兩種出水方式，但切換操作都在頂灑上，頂灑安裝高度較高，必須仰頭伸手，身材較高的人才能進行功能切換，身高較低及小孩過不著就沒辦法進行花灑功能切換（圖1）。因此切換操作受限，無法實現(xiàn)自由操作，給使用者帶來不便。

圖1

現(xiàn)有淋浴龍頭切換不方便的原因

目前衛(wèi)浴產(chǎn)品常用的切換方式有機械切換方式和電子控制切換方式兩種。

1.機械切換方式

通過在水路中設置一個切換閥，切換閥后端多條水路并聯(lián)分別連通各個出水功能腔。如果把切換閥設置在淋浴龍頭較低位置，如龍頭的調溫把手周圍。這樣就需要設置多條水路通往頂灑，會造成通往頂灑的管路復雜，生產(chǎn)加工、裝配復雜，導致成本較高。因此現(xiàn)有產(chǎn)品都把切換按鈕或者切換把手直接設置在頂灑上，從而使頂灑結構相對簡單，生產(chǎn)、裝配容易，但是帶來的問題就是切換不方便。

2.電子控制切換方式

通過在淋浴龍頭較低位置，如龍頭的調溫把手周圍設置一塊電子操控面板，在頂灑上設置有多個電磁閥，電路主板根據(jù)電子操控面板輸入的信號控制電磁閥，從而實現(xiàn)頂灑功能切換。但是電子操控面板和頂灑中的電路主板通常都設置有電源線和信號線。淋浴龍頭上要設置穿電源線、信號線的線槽也會使淋浴龍頭結構相對復雜，生產(chǎn)加工、裝配復雜，導致成本較高。即使電子操控面板和頂灑中的電路主板采用無線通信。電子操控面板、電路主板的供電問題也是相對復雜，導致成本較高。所以這種切換方式也很少用到淋浴龍頭產(chǎn)品上。

工作原理

1.壓力改變裝置

通過按壓按切換鈕，壓縮復位彈簧向左推動閥芯，閥芯上的密封面堵住進水孔，使得壓力改變裝置后端暫時水壓變小，放開按鈕后，在復位彈簧的作用下，閥芯向右移動，閥芯上的密封面會打開進水孔，使得壓力改變裝置后端水壓恢復 （見圖2）。壓力改變裝置的出水口只需采用單一水路，無需多條水路并聯(lián)分別連通各個出水功能腔。所以壓力改變裝置可以直接串聯(lián)在淋浴龍頭切換閥后端。壓力改變裝置的閥芯結構采用了壓力平衡設計。

圖2 壓力改變裝置

放開壓力改變裝置的切換按鈕時，閥芯向右邊移動，左密封件、右密封件受水壓作用，因受力面積相當，所以左密封件和右密封件受水壓的作用力大小相等，方向相反，相互抵消（圖3）。

圖3 放開切換按鈕狀態(tài)

按壓壓力改變裝置的切換按鈕時，閥芯向左移動，左密封件、中密封件受水壓作用，因受力面積相當，所以左密封件和右密封件受水壓力的作用力大小相等，方向相反，相互抵消（見圖4）。按鈕鍵操作力大小不隨水壓發(fā)生變化，使用者操作起來更舒適。

圖4 按壓切換按鈕狀態(tài)

2.壓力反應執(zhí)行裝置

按壓切換按鈕時，壓力改變裝置中的過水面積會變小，使得壓力改變裝置后端管路中的水壓變小。水壓變小時，彈簧會向上方向推動轉盤。

放開切換按鈕時，壓力改變裝置中的過水面積會變大，壓力改變裝置后端管路中的水壓會變大。水壓變大時，活塞上表面受水壓作用，壓縮彈簧向下推動轉盤（見圖5）。

圖5 壓力反應執(zhí)行裝置

3.切換裝置

轉盤上表面設有上導軌，下表面設有下導軌，面上還設有過水孔（見圖6）。

圖6 轉盤

按壓切換按鈕時，壓力改變裝置后端管路壓力變小，彈簧推動轉盤向上移動，轉盤的上導軌與本體導軌配合。轉盤轉過一定角度（見圖7、8）。

圖7

圖8

放開切換按鈕時，壓力改變裝置后端管路壓力變大，活塞壓力彈簧推動轉盤向下移動，轉盤的下導軌與面板導軌配合，轉盤繼續(xù)轉過一定角度（見圖9、10）。轉盤一上一下來回運動，轉盤的上導軌、下導軌與本體導軌、面板導軌配合，轉盤沿固定方向轉過一定角度，轉盤上的過水孔與功能水腔的進水孔連通發(fā)生變化，從而實現(xiàn)頂灑出水狀態(tài)發(fā)現(xiàn)切換。

圖9

圖10

水路遠端控制切換機構的應用

水路遠端控制切換機構，其包括裝配在供水管路上的壓力改變裝置、壓力反應執(zhí)行裝置和功能切換裝置、多個功能水腔。把壓力改變裝置設置在調溫把手的上端，壓力反應執(zhí)行裝置、切換裝置、多個功能水腔設置在頂灑中（見圖11）。

圖11 水嘴遠端控制切換淋浴龍頭

壓力改變裝置包括按鈕（11）、閥芯（12）、復位彈簧（13）、本體(14）及封蓋(15）；該本體橫向形成一閥腔，閥腔的側壁上形成有錯位的進水口(141）與出水口(142），進水口(141）與出水口(142)之間形成密封面143；該閥芯配合于閥腔中，其近中部形成閥栓活動封扣密封面(120)（見圖 12、13）。

圖12 壓力改變裝置爆炸圖

圖13 壓力改變裝置剖面圖

壓力反應執(zhí)行裝置與功能切換裝置是設在頂噴花灑中，其中壓力反應執(zhí)行裝置包括一活塞(21)、一彈簧(22)及一固定座(23)；該活塞(21)中心形成配合孔，上方形成承壓面，下部形成縮頸以穿入固定座(23)，固定座(23)為一罩殼罩置功能切換裝置的轉盤(31)與功能切換裝置的出水體配合在一起，其中心設有供活塞穿設的穿孔；而功能切換裝置包括一轉盤(31)、一出水體(32)及一外殼（33）；該轉盤 (31)為一盤體，其上設有至少一個過水孔（313、314），而轉盤的中部上方形成上導軌(311)，下方形成下導軌(312)，該出水體(32)上設有至少兩個過水孔(322、323)分別對應各自的功能水腔，該外殼（33）為一罩置活塞、彈簧、固定座及轉盤的殼體，其上端形成有過水孔（331），并與頂噴花灑外殼（4）配合，外殼下部中心形成配合栓與螺栓配合以此與將頂噴花灑的出水裝置與頂噴外殼連接在一起，同時外殼下部形成與轉盤上導軌配合的導軌（332）(見圖 14)。

圖14 頂噴花灑爆炸圖

功能切換裝置為設有若干個過水通道的轉盤（31）與不同功能水腔的進水口轉動配合，實現(xiàn)功能切換。

轉盤（31）上導軌（311）為鋸齒狀導軌，而下導軌（312）為若干個端面形成斜面的齒牙，相鄰齒牙之間的寬度恰與齒牙的寬度相當；在出水體的中心設有對應轉盤下導軌的導軌（321），此導軌亦為若干個端面形成斜面的齒牙，相鄰齒牙之間的寬度恰與齒牙的寬度相當；配合栓的近上部的外緣上設有與轉盤上導軌配合的齒牙導軌（332）（見圖15、16）。

圖15 外殼33仰視圖

圖16 轉盤

遠端控制功能切換，按下壓力改變裝置切換按鈕，壓力改變裝置后端會失去壓力，壓力反應執(zhí)行裝置的活塞會在彈簧力的作用下向第一方向移動，移動會帶動切換裝置動作，放開切換按鈕后，壓力改變裝置后端會恢復壓力，活塞在水壓的作用下，會壓縮彈簧從而向第一方向的反方向動力，活塞移動也會帶動轉盤動作。轉盤上下兩面都設有齒，齒與相應的軌道配合，把移動轉化成轉盤的轉動，轉盤的進水孔與花灑不同功能水腔轉動配合，以控制花灑的不同功能水腔進水口進水，達到頂灑功能水切換。活塞這一往一返動作帶花灑功能切換。

結論

采用上述方案后，通過在供水管上設置低位的壓力改變裝置實現(xiàn)頂噴花灑水路的開與關或水流的變小與恢復，引起花灑水路中的壓力變小與恢復，再通過在頂噴花灑上設置壓力反應執(zhí)行裝置與功能切換裝置，利用水壓實現(xiàn)頂噴花灑不同功能水的水路切換，進而實現(xiàn)遠端控制頂噴花灑的出水狀態(tài)，因此，有效實現(xiàn)了無線、無電、單一水路即可實現(xiàn)對頂噴花灑出水功能進行切換的的功能，且具有使用方便、操作便利等特效（見圖11）。