基本信息
- 项目名称：
- 机械式断水自闭阀
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 日常生活中难免会有停水的事件发生，普通水阀不能断水自闭，可能会导致停水后恢复来水时，发生水流不止的现象，这种现象严重时可能会危及人身财产安全。为了从技术上解决上述问题，有必要设计一种新型水龙头。该产品的设计将在节约淡水资源方面作出应有的贡献，尤其在我国淡水资源紧缺的现实状况下更加显得有意义，同时亦可消除许多安全隐患。适合在居民家里等环境下使用。同其它具备停水自闭的水阀相比，该产品材料简单，成本低廉，方便耐用，符合人们的传统使用习惯。 该水阀是利用在水压力和弹簧力的共同作用，结合凸轮机构实现断水自闭的功能，无需电源等其它辅助装置。其内部结构包括：阀芯、弹簧、滑块、导轨、密封圈和阀座。
- 详细介绍：
- 该阀门有三种工况。 第一，在正常有水情况下使用该水阀。正常使用时，由于有水压力的作用，阀芯会被顶到顶端，使得阀芯上出水口和阀出水口处在一个平面上。此时，弹簧被压缩。要实现水流的导通的话，则须旋转手柄使阀芯的圆形口和阀出水口相通。 第二，就是该水阀的独特的断水自闭的特点。当停水时，由于水压力的消失，被压缩的弹簧将会恢复到原长，在弹簧力的作用下阀芯上的滑块将沿着导轨旋转向下移动，此时阀芯将会下移到底端位置。这时，阀芯上的阀口轴线和阀出水口轴线垂直。当水再次来的时候，水压力在次将阀芯顶到上端。但需要强调的是此时阀芯是竖直向上移动，而他的移动方式不会受到滑槽的限制。此时，阀芯虽在上部但阀芯上的阀口轴线和阀出水口仍处于垂直状态。也就是说，当停水后再来水时，也不会出现因忘记关闭把手而造成了水资源的浪费。 第三，停水情况下，阀芯被弹簧压到底端，此时旋转阀芯，滑块沿着导轨螺旋上升，阀芯上移。但松手后阀芯马上会被压回底端。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：在人们日常生活中由于自来水的供应难免发生中断的情况，但又由于忙碌的生活节奏，一时疏忽导致忘记关闭水龙头，等到恢复供水时水流不止，不仅造成严重浪费水资源，严重时可能还会威胁生命、财产安全。本作品设计的目的就在于从技术角度尽量避免此类事情的发生。 基本思路：在家庭水管入户处安装我们设计的机械式断水自闭阀，供水中断后水阀自动关闭，这样就保证了即便恢复供水后房间内用水终端处于开启状态也不会水流不止。 创新点：1、水龙头导通需要同时满足两个条件；2、利用大倾角的螺纹不能自锁使得阀芯在压力作用下自旋。 技术关键：滑槽倾角λ和弹簧参数（刚度k、弹簧丝直径d、弹簧中径D）； 技术指标：正常水压供水范围(0.14MPa以上)内能灵活开关，在断水（或水压很低）时能够自动关闭。
科学性、先进性
- 科学性：该作品通过力比较和利用凸轮运动规律控制阀芯的运动，理论计算和实践证明可行。 先进性：排除电子式的自闭阀，同同类作品相比，具有结构简单、可靠度高、成本低、结构紧凑等的优点。经专利文献检索，现有的类似的作品有哈尔滨兴言科技发展有限公司李洪彦的作品（ 专利号：200810064106.2）具有可比较性。相比该专利作品，我们的作品结构在能同样实现相同功能的同时，最重要的是具有以下先进之处: 1.没有安装方向角度限制。由于原作品依赖重力的作用，因此安装时有方向角度的限制，在某些场合下是不方便的； 2.具有恢复来水指示的功能。我们的作品有水无水时的状态是不同的，原作品想要知道是否恢复来水只能通过去现场开启水阀来观察； 3.我们的作品相对原作品结构更简单紧凑，成本更低。
获奖情况及鉴定结果
- 获湖北省机械创新设计大赛一等奖 2008.5； 湖北省第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖 2009.5。
作品所处阶段
- 本作品目前处在中试阶段。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 可提供模型、图纸、现场演示、图片、录像和样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、使用说明：该水阀安装在自来水水管入户处，紧接总水阀安装，有水时使用方法同普通自来水龙头一样，旋转手柄正常开启或关闭；断水时即刻自闭，即便期间拧开阀门，松手后阀门依然自动关闭。 2、适应范围和推广前景：该作品适用于家庭、学校宿舍以及车站、超市等场所。该阀方案可以推广到园林喷灌终端设备，具有关闭多个终端水龙头只需关闭总阀，而再开启时总阀时各终端不会自行开启的功能，如同关闭计算机机房总电源再打开总电源各计算机不会自动开机一样。 3、市场分析和经济效益预测：市场上这种水龙头很少见，但是在水资源愈发显得宝贵的将来，这种节水的水龙头有很大的市场前景，大批量生产时经济效益可观。
同类课题研究水平概述
- 我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源量约为2200m^3，约为世界平均水平的四分之一。水污染严重，水质型缺水更加剧了水资源的短缺。而随着经济社会发展，用水量持续增长，用水结构不断调整。节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。节约用水的核心是提高用水效率和效益。国家厉行节约用水。坚持科学的发展观，把节水放在更加突出的位置。国家鼓励节水新技术、新工艺和重大装备的研究、开发与应用，大力推行节约用水措施，发展节水型工业、农业和服务业，建设节水型城市、节水型社会。 城市生活节水对于促进节水型城市的建设具有重要意义。城市生活用水包括：城市居民、商贸、机关、院校、旅游、社会服务、园林景观等用水。目前城市生活用水已占城市用水量的55%左右，随着城市的发展还将进一步增加；城市生活用水与人民群众日常生活密切相关，目前人均生活用水量为212升/日（其中设市城市为228升/日）。 节水型用水器具的推广应用，是生活节水的重要技术保障。推广非接触自动控制式、延时自闭、停水自闭、脚踏式、陶瓷磨片密封式等节水型水龙头，淘汰建筑内铸铁螺旋升降式水龙头、铸铁螺旋升降式截止阀。 在这样的大背景下，以节水为主题的各种水阀得到广泛发展。综观国内外自闭水龙头的发展概况，现有时兴的感应式水龙头，除此以外还有延时自闭式水龙头、定时自闭式水龙头和定量自闭式水龙头，对于断水自闭式水阀，特别是无需借助电子装置和不依赖外供电源的机械式断水自闭阀则研究相对较少，目前市面上也未见到相同功能的产品。 国内外电子式或机电式的水阀能够实现按需自动开启或关断，不用担心停水自闭与否，但其成本价格极其昂贵，维护也相对困难。本类纯机械式断水自闭水阀产品市场上很少见，但一直以来国内外陆续有各种类似功能的机械式断水自闭阀出现，有的还申请过专利，但市场上未见其产品。近年来的比赛中也不乏这种水阀的身影，但是我们的作品相较起来有实质性的优势，比如它们有的结构复杂、不符合使用习惯，有的有特殊的安装要求，还有的受水压的波动影响太大，工作时可能会产生误动作，给生活带来不少麻烦，而我们的作品就没有上述一些缺陷。
