多功能節水噴頭的製作方法
2023-10-17 07:27:44
專利名稱：多功能節水噴頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種節水噴頭，尤其是一種能將水壓轉化為多段位動能和動量的多功能節水噴頭。本發明既可用於家庭和一般民用公共用水場所，又可廣泛用於「去汙、降溫、除塵和水的機械能轉換」等多種生產行業，如軋鋼降溫、石化冷凝、市政衛生和除塵、景觀噴泉、副食品生產、餐飲業、賓館飯店、大中院校、醫院和部隊等。
背景技術：
目前，能廣泛用於家庭、公共場所和各生產行業的用水產品有各式水龍頭、水嘴、浴用噴頭和各種噴頭、噴嘴，由於這些傳統產品的用水觀念和洗滌觀念是以稀釋用水為前提，最初的設計定位就沒有考慮充分利用流體連續性原理、機械能的轉換和能量守恆等客觀規律來將自來水壓力勢能轉化為多段為的動能和動量，因而大多僅具水源屬性和水源開關的作用而已，無法實現勢能向動能轉化並將其作用於節水洗滌，這與當今社會所倡導的節約、環保和衛生健康的生活方式及其社會需求相去甚遠。
發明內容
本發明的目的在於提供一種多功能節水噴頭，該噴頭不僅能充分利用水的壓力勢能並實現機械能的轉換，實現水動能、動量的多段位無級調節，以提供節水洗滌所需要的細微流量、大動能、大動量噴射水流，而且更便於使用調節和節水。
為了實現上述發明的目的，其技術方案是本發明包括手柄、上蓋，噴頭為柱體，該噴頭內有一開口空腔，噴頭的側面有凸臺，凸臺內有孔與噴頭內的開口空腔相通，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面有一孔與其下方的束水孔相通，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺外側面與噴頭內的開口空腔內壁之間為上環槽，上環槽的槽底上有下環槽，下環槽的槽底上分布有通孔，上環槽內裝有平墊圈，該平墊圈內分布有與下環槽相通的孔；平壓蓋板為柱體，其內有開口空腔，平壓蓋板上端面有孔與平壓蓋板的開口空腔相通，平壓蓋板側面分布有與平壓蓋板內的開口空腔相通的孔，內芯為柱體，內芯與平壓蓋板上端面上的孔活動配合，內芯下部位於平壓蓋板內的開口空腔內並活動配合，內芯底部為凸臺，該凸臺底部端面上有與噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面的孔相通的沉孔，該沉孔的內壁與內芯底部凸臺的外側面之間的底部端面上開有槽，該槽與平壓蓋板內的開口空腔和沉孔相通，內芯的中上部與上蓋密封活動配合和偶合連接，上蓋與噴頭內的開口空腔的開口端密封固定連接，內芯上部與手柄固定連接。當內芯處於最低位置並逆時針轉動手柄時，噴頭底部中心處有流量極小、但動能和動量都極大的水高速噴出，其噴射水形由錐型發散趨向線性集中，若繼續沿逆時針轉動到頂，大流量通道被打開，噴頭底部有大流量水噴出。反之，當沿順時針方向轉動手柄時，大流量水被關閉，噴頭底部中心處的微流量噴射水形由集中趨向發散，且發散度要受束水孔的約束。
本發明的技術效果是1、充分利用流體連續性原理、機械能的轉換和能量守恆定律，將水的壓力勢能轉化為高速噴射的動能和動量。
2、能提供動能、動量多段位無級調節，尤其是提供小流量、大動能、大動量的高速噴射水流。
3、特別節水。從噴頭底部中心通孔處高速噴射水流的流量極小，但其相對動能和動量卻極大，具有極強的衝擊去汙功能，再加上衝擊作用點相對穩定、連續，因而水的強力去汙洗滌效果特別好、利用效率特別高，故使用起來特別節水。
4、噴射水型無級調節，能在極度發散和線性集中的噴射水形中任意調節，具有極強的針對性和方便性，能在節約用水的前提下滿足人們對去汙洗滌的多種需求。
5、具有束水結構，避免了微流量噴射水流的過度發散。
6、既能用於家庭和一般民用公共場所用水，又能廣泛用於「去汙、降溫、除塵和水的機械能轉化」等生產行業，如軋鋼降溫、石化冷凝、市政衛生和除塵、景觀噴泉、副食品生產、餐飲業、賓館飯店、大中院校、醫院和部隊等各種行業和場所。
四
圖1是本發明的大流量通道處於關閉狀態時，噴射水流的發散度被限制在束水孔所限定的角度內時的主剖視圖。
圖2是內芯向上位移、但大流量通道仍處於關閉狀態，噴射水流為集束噴射水流時的主剖視圖。
圖3是內芯向上位移、並將平壓蓋板託起，大流量通道開通時的主剖視圖。
圖4是本發明在底環槽內嵌入一環形底板且內芯向上位移、但大流量通道仍處於關閉狀態，噴射水流為集束噴射水流時的主剖視圖。
圖5是噴頭的主剖視圖。
圖6是圖5的仰視圖。
圖7是噴頭有底環槽的主剖圖。圖8是圖7的仰視圖。
圖9是內芯的仰視圖，圖10是平墊圈的俯視圖。
在圖1至圖10中1、手柄 2、上蓋 3、內芯 4、噴頭5、墊圈 6、平壓蓋板 7、方形槽 8、通孔9、螺釘 10、密封圈11、密封圈 12、彈簧13、小流量運動軌跡14、平墊圈15、通孔16、下環槽17、大流量通道18、大流量運動軌跡19、通孔20、底環槽21、環形底板 22、上環槽五具體實施例方式在圖1中，當本發明用於家庭洗滌時，下環槽的槽底均勻分布有8～50個通孔，每一通孔的直徑為0.5～2mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺為圓形凸臺，該凸臺上端面中心處的孔直徑為0.8～2.5mm。由於本發明與水壓有密切相關，當水壓等於大於0.2而小於0.6MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有16-50個通孔，每一通孔的直徑為0.8-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為1.2-2.5mm；當水壓等於大於0.6而小於等於1.0MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有10-30個通孔，每一通孔的直徑為0.5-1.2mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為0.8-1.6mm。
在圖2中，當本發明用於公共場所時，如部隊、機關團體、工商企業、學校、醫院、公廁等，下環槽的槽底上均勻分布有16～30個通孔，每一通孔的直徑為0.6～2.5mm，噴頭開口空腔內底上的凸臺為圓形凸臺，該凸臺頂部中心處通孔的直徑為0.8～2.5mm。因本發明與水壓有密切相關，當水壓等於大於0.2而小於0.6MPa時，下環槽的槽底上的每一通孔的直徑為0.8-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為1.2-2.5mm；當水壓等於大於0.6而小於等於1.0MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有10-20個通孔，每一通孔的直徑為0.6-1.6mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為0.8-1.6mm。
在圖3中，當本發明用於工業生產和農業生產時，如軋鋼、石化中的冷凝降溫、副食品生產用水等，下環槽的槽底上均勻分布有20～40個通孔，每一通孔的直徑為0.8～2mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺為圓形凸臺，該凸臺上端面上的孔直徑為1～3mm。因本發明與水壓有密切相關，當水壓等於大於0.4而小於0.7MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有22-40個通孔，每一通孔的直徑為1-2mm，；當水壓等於大於0.7而小於等於1.0MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有20-30個通孔，每一通孔的直徑為0.8-1.5mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為1-2mm。
在圖4中，為了生產製造的方便，在噴頭下底面上有一底環槽，該底環槽與下環槽相通並在底環槽內嵌入一環形底板，該環形底板上分布有8-50個通孔，每一通孔的直徑為0.6-2.5mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面上中心處的孔直徑為0.8-3mm。因本發明與水壓有密切相關，當水壓等於大於0.3而小於0.6MPa時，環形底板上分布有20-30個通孔，每一通孔的直徑為0.8-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面上中心處的孔直徑為1-3mm；當水壓等於大於0.6而小於等於1.0MPa時，環形底板上分布有10-20個通孔，每一通孔的直徑為0.8-1.5mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面上中心處的孔直徑為0.8-2mm。
噴頭下部內的束水孔深與孔直徑之比為1-10，沉孔內壁與內芯底部凸臺的外側面之間的底部端面上所開的槽為1-20條均勻分布且相同的方形槽，該方形槽的主要作用是產生離心力且離心力的大小與方形槽的數量相關，所開方形槽的橫截面積之和應大於或等於噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的通孔面積。在圖9中，所開方形槽為相互平行的4條方形槽，平墊圈上分布有1-20個與下環槽相通的孔。
根據本發明在實際使用中的要求，本發明中的平墊圈14、密封圈10、密封圈11的材質必須符合國家對此類產品的衛生健康和無毒要求。
本發明是這樣進行工作的當內芯的底部端面與噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面處於接觸狀態時，平壓蓋板未被託起，大流量通道處於關閉狀態，水在流體連續性原理、能量守恆定律和自來水壓的共同作用下，只能沿小流量運動軌跡而從噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面的通孔處高速噴出，由於經過方形槽的水的相對量處於最大，受離心力的影響亦最大，而此時噴出水的流量極小，一般情況下均可人為控制在0.8～2.2L/min之間，噴射水型成發散噴射水流，其最大發散角度被約束在束水孔所限定的角度內。由於受到離心力的影響，水成小顆粒發散噴射，雖然單一小顆粒水珠的直徑極小，但小顆粒水珠的數量卻極大，通常其數量都在10的四次方以上，作用面積在100～300cm2之間，雖然使用時的實際流量極小，但人們所能感受到的衝擊力和動量卻並不小，且手感非常柔和，去汙效果也較好且用水極少。發散噴射水流在生活中確實具有廣泛的實用價值和節水功能。當人們沿逆時針方向轉動手柄時，內芯相對噴頭內的開口空腔底部上的凸臺向上位移，使內芯與噴頭內的開口空腔底部上的凸臺趨向分離，隨著內芯與噴頭內的開口空腔底部上的凸臺分離距離逐漸增大，經過方形槽的水相對量逐漸減小，受離心力影響也逐漸減弱，因而噴射水型也逐漸由線性發散變為線性集中，雖然此時集束噴射水流作用質點的面積可以小到0.5～2mm2，但噴射水流的噴射速度卻極快，通常都在8～20m/S以上，由於噴射水流可以變成一個連續作用的質點，根據流體連續性原理、能量守恆定律和動量守恆定律可知，此時的衝擊力和動量都極大，就單一質點而言，雖然質量極小，但衝擊力卻可高達0.1牛頓以上，具有極強的衝擊去汙能力。所以在實際使用中水的利用效率特別高，特別節水。當繼續沿逆時針方向轉動手柄，平壓蓋板被內芯的環形凸臺連帶向上託起，大流量通道被逐漸打開，此時自來水不單要沿小流量運動軌跡而從噴頭內的的開口空腔底部上凸臺上端面的通孔中高速噴出，而且還要沿大流量運動軌跡而從噴頭下部內的通孔中大量噴出，以滿足人們對大流量水的特殊需要。反之，當人們沿順時針方向轉動手柄時，內芯相對噴頭向下位移，使內芯向噴頭內的開口空腔底部上的凸臺靠近，經過方形槽的水的相對量又逐漸趨向最大，受離心力的影響也同步逐漸趨向最大，從噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面的通孔處高速噴出的水的噴射水型亦逐漸由線性集中變為線性發散，直至完全變成流量極小的發散噴射水流，與此同時，隨著內芯向下位移，原被託起的平壓蓋板6亦隨之同步向下位移，直至又重新平壓在平墊圈上，並將大流量通道關閉，從噴頭下部內的通孔處噴出的水流量也隨之同步減少，直至為零。
由於調節手柄處於本發明的最上端，且設有束水結構，用於常規洗滌的微流量段位的噴射流量也可以人為地限定在0.8～2.2L/min之間，因而本發明在實際使用中，不單去汙效率高、用水量極少，而且便於操作和設置水型調節標記，轉動調節非常方便，且不會有微流量噴射水流過度發散、小水珠四處飛濺等情況出現。
經過多次實踐證明當水管網中的水壓為0.2～1MPa(國家規定的公稱水壓為0.3MPa)，水的噴射流量控制在0.8～2.2L/min，噴射速度在1～20米時，其噴射水流所產生的衝擊力和動能、動量，正好是人手所能承受的範圍。所以，該流量所產生的衝擊力和動量正好能夠滿足生活洗滌中的需求，因而本發明在實際生活中的使用範圍廣，水的利用效率也較高。
在生活用水以外的需求中，除化學反應和吃喝用水以外，幾乎所有行業的用水均屬於力學範疇，換句話說，只要使用需求屬於「去汙、降溫、除塵和能量轉換」範疇，本發明都能在現有基礎上提高水的使用效率。
由於本發明在實際使用時受水壓、衝擊力、動量和洗滌需求的影響較大，因而即使是用於同一幢高層建築或同一水壓範圍，也會因為水壓的不同、和洗滌需求不同而需要不同的通孔尺寸。
權利要求
1.一種多功能節水噴頭，包括手柄、上蓋，其特徵在於噴頭為柱體，該噴頭內有一開口空腔，噴頭的側面有一凸臺，凸臺內有孔與噴頭內的開口空腔相通，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面有一孔與其下方的束水孔相通，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺外側面與噴頭內的開口空腔內壁之間為上環槽，上環槽的槽底上有下環槽，下環槽的槽底上分布有通孔，上環槽內裝有平墊圈，該平墊圈內分布有與下環槽相通的孔；平壓蓋板為柱體，其內有開口空腔，平壓蓋板上端面有孔與平壓蓋板的開口空腔相通，平壓蓋板側面分布有與平壓蓋板內的開口空腔相通的孔，內芯為柱體，內芯與平壓蓋板上端面上的孔活動配合，內芯下部位於平壓蓋板內的開口空腔內並活動配合，內芯底部為凸臺，該凸臺底部端面上有與噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面的孔相通的沉孔，該沉孔的內壁與內芯底部凸臺的外側面之間的底部端面上開有槽，該槽與平壓蓋板內的開口空腔和沉孔相通，內芯的中上部與上蓋密封活動配合和偶合連接，上蓋與噴頭內的開口空腔的開口端密封固定連接，內芯上部與手柄固定連接。
2.根據權利要求1所述的多功能節水噴頭，其特徵在於當該噴頭用於家庭洗滌時，下環槽的槽底上均勻分布有8-50個通孔，每一通孔的直徑為0.5-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺為圓形凸臺，該凸臺上端面上的孔直徑為0.8-2.5mm。
3.根據權利要求2所述的多功能節水噴頭，其特徵在於當水壓等於大於0.2而小於0.6MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有16-50個通孔，每一通孔的直徑為0.8-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為1.2-2.5mm；當水壓等於大於0.6而小於等於1.0MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有10-30個通孔，每一通孔的直徑為0.5-1.2mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為0.8-1.6mm。
4.根據權利要求1所述的多功能節水噴頭，其特徵在於當該噴頭用於公共場所時，下環槽的槽底上均勻分布有16-30個通孔，每一通孔的直徑為0.6-2.5mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺為圓形凸臺，該凸臺上端面上的孔直徑為0.8-2.5mm。
5.根據權利要求4所述的多功能節水噴頭，其特徵在於當水壓等於大於0.2而小於0.6MPa時，下環槽的槽底上的每一通孔的直徑為0.8-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為1.2-2.5mm；當水壓等於大於0.6而小於等於1.0MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有10-20個通孔，每一通孔的直徑為0.6-1.6mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為0.8-1.6mm。
6.根據權利要求1所述的多功能節水噴頭，其特徵在於當該噴頭用於工業生產和農業生產時，下環槽的槽底上均勻分布有20-40個通孔，每一通孔的直徑為0.8-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺為圓形凸臺，該凸臺上端面上的孔直徑為1-3mm。
7.根據權利要求6所述的多功能節水噴頭，其特徵在於當水壓等於大於0.4而小於0.7MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有22-40個通孔，每一通孔的直徑為1-2mm，；當水壓等於大於0.7而小於等於1.0MPa時，下環槽的槽底上均勻分布有20-30個通孔，每一通孔的直徑為0.8-1.5mm，噴頭內的開口空腔底部上的圓形凸臺上端面中心處的孔直徑為1-2mm。
8.根據權利要求1所述的多功能節水噴頭，其特徵在於噴頭下部內的束水孔深與孔直徑之比為1-10，沉孔內壁與內芯底部凸臺的外側面之間的底部端面上所開的槽為1-20條均勻分布且相同的方形槽，平墊圈上分布有1-20個與下環槽相通的孔。
9.根據權利要求1所述的多功能節水噴頭，其特徵在於在噴頭下底面上有一底環槽，該底環槽與下環槽相通並在底環槽內嵌入一環形底板，該環形底板上分布有8-50個通孔，每一通孔的直徑為0.6-2.5mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面上中心處的孔直徑為0.8-3mm。
10..根據權利要求9所述的多功能節水噴頭，其特徵在於當水壓等於大於0.3而小於0.6MPa時，環形底板上分布有20-30個通孔，每一通孔的直徑為0.8-2mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面上中心處的孔直徑為1-3mm；當水壓等於大於0.6而小於等於1.0MPa時，環形底板上分布有10-20個通孔，每一通孔的直徑為0.8-1.5mm，噴頭內的開口空腔底部上的凸臺上端面上中心處的孔直徑為0.8-2mm。
全文摘要
一種多功能節水噴頭，廣泛用於家庭、公共場所和各生產行業。本發明包括手柄、上蓋、噴頭、內芯、平壓蓋板和平墊圈，噴頭為柱體，噴頭側面上的凸臺內有孔與噴頭內的開口空腔相通，該開口空腔底部凸臺上端面有孔與其下方的束水孔相通，凸臺外側面與開口空腔內壁之間為裝有平墊圈的上環槽，上環槽槽底上有下環槽，下環槽槽底分布有通孔；內芯為柱體，內芯與平壓蓋板上端面的通孔活動配合，內芯下部位於平壓蓋板開口空腔內並活動配合，內芯底部凸臺底端面上有沉孔，該沉孔通過槽與平壓蓋板開口空腔相通；內芯中上部與上蓋密封活動配合併偶合連接，上蓋與噴頭內的開口空腔的開口端密封固定連接。本發明可實現動能和動量無級調節，特別節水。
文檔編號E03C1/08GK1869347SQ200610054349
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月9日 優先權日2006年6月9日
發明者熊文強, 朱寧 申請人:重慶大學