淺析銅質(zhì)水龍頭閥芯與閥體配合結(jié)構(gòu)研究與討論

杜俊文，王鵬程＊

（廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526000）

人們平常所使用的水龍頭當(dāng)將其關(guān)閉時(shí)，內(nèi)部水均處于靜止?fàn)顟B(tài)，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的沉淀極易形成細(xì)菌的滋生，而銅制水龍頭作為一種新型抑菌材料可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)小時(shí)內(nèi)殺死90%以上細(xì)菌，這是其他任何金屬合金材料或塑料制品所無(wú)法媲美的。且銅制水龍頭的表面平整光滑，具有美觀性，銅制水龍頭與塑料制品或不銹鋼制品的化學(xué)性質(zhì)相比較穩(wěn)定，所以銅制品的使用壽命也相對(duì)較長(zhǎng)，但存在其質(zhì)地較軟的缺點(diǎn)，易導(dǎo)致水龍頭變形跑水，且過(guò)度銅離子進(jìn)入人體后會(huì)使體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，出現(xiàn)頭暈嘔吐的癥狀。銅制水龍頭表面通常有電鍍層，若沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)工藝處理會(huì)出現(xiàn)便面脫落影響美觀，通常采用的銅制材料經(jīng)過(guò)清洗、打磨、加工、實(shí)驗(yàn)和拋光等多個(gè)工藝程序才可鑄成，過(guò)程相對(duì)復(fù)雜且成本造價(jià)較高。傳統(tǒng)的水龍頭閥芯已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代人們對(duì)閥芯的使用需求，銅制水龍頭作為目前新興技術(shù)的產(chǎn)物已經(jīng)逐步入駐各家各戶，不過(guò)銅制品的成產(chǎn)成本要高于塑料制品或其他合金制品，同時(shí)對(duì)其制備工藝要求更加精細(xì)，一些廠家選用造價(jià)較低的其他金屬合金代替銅用來(lái)降低成本。

1 銅制水龍頭閥體與閥芯配合結(jié)構(gòu)的研究

銅制水龍頭的閥體包括底座、閥芯、上下部分銅制合金片，閥芯、上下部分銅制合金片均被安裝在水龍頭底座內(nèi)，其之間設(shè)置密封條，底座中間有水流導(dǎo)出口，其水流導(dǎo)出口分別與其配套的銅制合金片相對(duì)應(yīng)。上部銅制金屬合金片固定在水龍頭閥芯內(nèi)。因?yàn)榭刂破渌鬟M(jìn)出的導(dǎo)水口位于下部銅制合金片，所以在其工作狀態(tài)時(shí)上不金屬合金片是不動(dòng)的?？赏ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)在閥芯結(jié)構(gòu)上安裝封閉裝置，在閥體上進(jìn)行水龍頭手柄的改良進(jìn)行銅制水龍頭的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水龍頭整體閥體結(jié)構(gòu)如下圖1所示[1]。

圖1 閥體結(jié)構(gòu)截面圖

如上圖1所示，銅制水龍頭接口處包含O型操縱圓環(huán)，即為封閉圈，與閥芯并聯(lián)在一起插入閥體內(nèi)，從其結(jié)構(gòu)來(lái)看，不同大小型號(hào)的閥芯有許多相同的共性，主要區(qū)別在于銅片有無(wú)旋轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)換器以及閥芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否一致。根據(jù)帕氏卡定論，在封閉的環(huán)境內(nèi)，若設(shè)計(jì)圓柱形閥芯，那么水龍頭兩端柱形接面所承受的水壓相同，對(duì)閥體結(jié)構(gòu)的損害亦可降低，因此銅質(zhì)水龍頭閥芯與閥體配合結(jié)構(gòu)存在可行性。銅質(zhì)水龍頭由于具有對(duì)水質(zhì)污染較小，耐打磨耐腐蝕性較高等優(yōu)點(diǎn)，使得銅質(zhì)水龍頭在市場(chǎng)的應(yīng)用較為廣泛。

2 銅制水龍頭閥體與閥芯結(jié)構(gòu)的裝配

若要實(shí)現(xiàn)銅制水龍頭閥芯與閥體的無(wú)貼合裝配，首先要解決的是水龍頭裝配工藝的問(wèn)題。銅制水龍頭閥芯與閥體的裝配程序是整體水龍頭使用的第一步，同時(shí)也是裝配系統(tǒng)的基礎(chǔ)，裝配過(guò)程的合理性決定著水龍頭使用。分析銅制水龍頭的閥芯可了解到，銅制閥芯內(nèi)部的結(jié)構(gòu)通常為線堆式構(gòu)架，其內(nèi)部零件只能通過(guò)逐個(gè)安裝的形式對(duì)其進(jìn)行組裝，但閥體與閥芯的組裝工作是相對(duì)獨(dú)立的，可先進(jìn)行結(jié)構(gòu)配置最后將閥體閥芯安裝到配置結(jié)構(gòu)或?qū)㈤y體與閥芯的裝配與整體結(jié)構(gòu)組裝同時(shí)進(jìn)行。就銅制水龍頭閥芯與閥芯的裝配方式不同可實(shí)現(xiàn)防止水龍頭進(jìn)行跑水、水龍頭旋轉(zhuǎn)的靈活性和節(jié)約水源等不同的功能開(kāi)展研究[2]。

首先對(duì)各部分零件及裝配所需工具進(jìn)行準(zhǔn)備，準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)水龍頭閥芯與閥體的裝配，其零件包括不可拆開(kāi)的接頭和進(jìn)出水口連接等，可拆開(kāi)連接的閥體閥芯等。在正常使用的水龍頭的閥芯上增加封閉組件和自動(dòng)活塞設(shè)備，閥芯的封閉裝置是一種通過(guò)拔掉或插上可行開(kāi)關(guān)的裝置，其原理是應(yīng)用彈簧的伸縮對(duì)閥芯進(jìn)行開(kāi)關(guān)。在設(shè)備有水時(shí)，盡管打開(kāi)封閉裝置的開(kāi)關(guān)，也要利用水壓使自動(dòng)活塞設(shè)備進(jìn)行向上的位移致使水流流出。若設(shè)備內(nèi)沒(méi)有水，打開(kāi)閥芯的開(kāi)關(guān)沒(méi)有水壓，自動(dòng)活塞不會(huì)移動(dòng)，封閉裝置便自動(dòng)進(jìn)入鎖死狀態(tài)，自動(dòng)活塞設(shè)備失效，進(jìn)水口便不會(huì)有水流進(jìn)行流入。進(jìn)而通過(guò)該裝置達(dá)到防止水龍頭跑水的功能。其次在銅制水龍頭的閥體上安裝水龍頭手柄可起到提高水龍頭旋轉(zhuǎn)的靈活性的功能，目前閥體裝置上的水龍頭手柄有單雙柄或旋轉(zhuǎn)式手柄的區(qū)分，安裝后閥體的特點(diǎn)表現(xiàn)為操控簡(jiǎn)單，安裝或替換方便。在使用過(guò)程中注意抬起或放下的瞬間會(huì)導(dǎo)致水壓的升高或降低，但銅制品水龍頭的耐磨耐壓性剛好解決這一問(wèn)題。最后在銅制水龍頭的閥芯上連接水龍頭起泡器設(shè)備，其主要作用是防止噴射出水流不集中，造成水花濺到地上等情況，起到節(jié)省水源的作用。

采用上述銅制水龍頭閥體與閥芯結(jié)構(gòu)的裝配后，水龍頭具備以下優(yōu)點(diǎn)：其一裝配、拆除方便，可實(shí)現(xiàn)無(wú)專業(yè)工具進(jìn)行水龍頭的拼裝或拆除，與此同時(shí)更加方便清潔。其二為配套難度較小，拼裝的組成形式降低了加工的難度，均為成品直接安裝，若出現(xiàn)零部件損壞，可直接進(jìn)行成品替換。其三安全性較高，采用螺絲形式組裝不會(huì)出現(xiàn)卡扣彈出或卡住的情況，裝配過(guò)程中不存在危險(xiǎn)性。

3 結(jié)語(yǔ)

從銅質(zhì)水龍頭閥芯與閥體配合結(jié)構(gòu)和銅制水龍頭閥體與閥芯結(jié)構(gòu)的裝配兩方面開(kāi)展討論，通過(guò)對(duì)水龍頭閥體的結(jié)構(gòu)配置的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)水龍頭的跑水、水龍頭手柄的靈活和節(jié)水問(wèn)題的解決，但是此種結(jié)構(gòu)在市場(chǎng)上仍然存在成本造價(jià)過(guò)高的問(wèn)題有待解決，希望在日后的發(fā)展中國(guó)家對(duì)水龍頭裝配工藝開(kāi)展有效開(kāi)發(fā)途徑。