CN100441787C

CN100441787C - 节水喷头

Info

Publication number: CN100441787C
Application number: CNB2006100543499A
Authority: CN
Inventors: 熊文强; 朱宁
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: CN1869347A

Abstract

一种节水喷头，广泛用于家庭、公共场所和各生产行业。本发明包括手柄、上盖、喷头、内芯、平压盖板和平垫圈，喷头为柱体，喷头侧面上的凸台内有孔与喷头内的开口空腔相通，该开口空腔底部凸台上端面有孔与其下方的束水孔相通，凸台外侧面与开口空腔内壁之间为装有平垫圈的上环槽，上环槽槽底上有下环槽，下环槽槽底分布有通孔；内芯为柱体，内芯与平压盖板上端面的通孔活动配合，内芯下部位于平压盖板开口空腔内并活动配合，内芯底部凸台底端面上有沉孔，该沉孔通过槽与平压盖板开口空腔相通；内芯中上部与上盖密封活动配合并偶合连接，上盖与喷头内的开口空腔的开口端密封固定连接。本发明可实现动能和动量无级调节，特别节水。

Description

节水喷头

一、技术领域：

本发明涉及一种节水喷头，尤其是一种能将自来水压转化为多段位动能和动量的节水喷头。本发明既可用于家庭和一般民用公共用水场所，又可广泛用于“去污、降温、除尘和水的机械能转换”等多种生产行业，如轧钢降温、石化冷凝、市政卫生和除尘、景观喷泉、副食品生产、餐饮业、宾馆饭店、大中院校、医院和部队等。

二、背景技术：

目前，能广泛用于家庭、公共场所和各生产行业的用水产品有各式水龙头、水嘴、浴用喷头和各种喷头、喷嘴，由于这些传统产品的用水观念和洗涤观念是以稀释用水为前提，最初的设计定位就没有考虑充分利用流体连续性原理、机械能的转换和能量守恒等客观规律来将自来水压力势能转化为多段为的动能和动量，因而大多仅具水源属性和水源开关的作用而已，无法实现势能向动能转化并将其作用于节水洗涤，这与当今社会所倡导的节约、环保和卫生健康的生活方式及其社会需求相去甚远。

三、发明内容：

本发明的目的在于提供一种节水喷头，该喷头不仅能充分利用自来水的压力势能并实现机械能的转换，实现自来水动能、动量的多段位无级调节，以提供节水洗涤所需要的细微流量、大动能、大动量喷射水流，而且更便于使用调节和节水。

为了实现上述发明的目的，其技术方案是：

本发明包括手柄、上盖，喷头为柱体，该喷头内有一开口空腔，喷头的侧面有凸台，凸台内有孔与喷头内的开口空腔相通，喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面有一孔与其下方的束水孔相通，喷头内的开口空腔底部上的凸台外側面与喷头内的开口空腔内壁之间为上环槽，上环槽的槽底上有下环槽，下环槽的槽底上分布有通孔，上环槽内装有平垫圈，该平垫圈内分布有与下环槽相通的孔；平压盖板为柱体，其内有开口空腔，平压盖板上端面有孔与平压盖板内的开口空腔相通，平压盖板侧面分布有与平压盖板内的开口空腔相通的孔，内芯为柱体，内芯与平压盖板上端面的孔活动配合，内芯下部位于平压盖板内的开口空腔内并活动配合，内芯底部为凸台，该内芯凸台底部端面上有与喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面的孔相通的沉孔，该沉孔的内壁与内芯底部凸台的外侧面之间的底部端面上开有槽，该槽与平压盖板内的开口空腔和沉孔相通，内芯的中上部与上盖动态密封活动配合和偶合连接，上盖与喷头内开口空腔的开口端密封固定连接，内芯上部与手柄固定连接。当内芯处于最低位置并逆时针转动手柄时，喷头底部中心处有流量极小、但动能和动量都极大的水高速喷出，其喷射水形由锥型发散趋向线性集中，若继续沿逆时针转动到顶，大流量通道被打开，喷头底部有大流量水喷出。反之，当沿顺时针方向转动手柄时，大流量水被关闭，喷头底部中心处的微流量喷射水形由集中趋向发散，且发散度要受束水孔的约束。

本发明的技术效果是：

1、充分利用流体连续性原理、机械能的转换和能量守恒定律，将自来水的压力势能转化为高速喷射的动能和动量。

2、能提供动能、动量多段位无级调节，尤其是提供小流量、大动能、大动量的高速喷射水流。

3、特别节水。从喷头底部中心通孔处高速喷射水流的流量极小，但其相对动能和动量却极大，具有极强的冲击去污功能，再加上冲击作用点相对稳定、连续，因而水的强力去污洗涤效果特别好、利用效率特别高，故使用起来特别节水。

4、喷射水形无级调节，可在极度发散和线性集中的喷射水形中任意调节，具有极强的针对性和方便性，能在节约用水的前提下满足人们对去污洗涤的多种需求。

5、具有束水结构，避免了微流量喷射水流的过度发散。

6、既能用于家庭和一般民用公共场所用水，又能广泛应用于“去污、降温、除尘和水的机械能转化”等生产行业，如轧钢降温、石化冷凝、市政卫生和除尘、景观喷泉、付食品生产、餐饮业、宾馆饭店、大中院校、医院和部队等各种行业和场所。

四、附图说明：

图1是本发明的大流量通道处于关闭状态时，喷射水流的发散度被限制在束水孔所限定的角度内时的主剖视图。

图2是内芯向上位移、但大流量通道仍处于关闭状态，喷射水流为集束喷射水流时的主剖视图。

图3是内芯向上位移、并将平压盖板托起，大流量通道开通时的主剖视图。

图4是本发明在底环槽内嵌入一环形底板且内芯向上位移、但大流量通道仍处于关闭状态，喷射水流为集束喷射水流时的主剖视图。

图5是喷头的主剖视图。图6是图5的仰视图。

图7是喷头有底环槽的主剖视图。图8是图7的仰视图。

图9是内芯的仰视图。图10是平垫圈的俯视图。

在图1至图10中：

1、手柄 2、上盖 3、内芯 4、喷头

5、垫圈 6、平压盖板 7、方形槽 8、通孔

9、螺钉 10、内密封圈 11、外密封圈 12、弹簧

13、小流量运动轨迹 14、平垫圈 15、上通孔 16、下环槽

17、大流量通道 18、大流量运动轨迹 19、下通孔 20、底环槽

21、环形底板 22、上环槽

五、具体实施方式：

在图1中，当本发明用于家庭洗涤时，下环槽的槽底均匀分布有8--50个通孔，每一通孔的直径为0.5--2mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台为圆形凸台，该凸台上端面中心处的孔直径为0.8--2.5mm。由于本发明与水压有密切关连，当水压等于大于0.2而小于0.6MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有16--50个通孔，每一通孔的直径为0.8-2mm，喷头内的开口空腔内底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为1.2--2.5mm；当水压等于大于0.6而小于1.0MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有10--30个通孔，每一通孔的直径为0.5--1.2mm，喷头内的开口空腔内底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为0.8-1.6mm。

在图2中，当本发明用于公共场所时，如部队、机关团体、工商企业、学校、医院、公厕等，下环槽的槽底上均匀分布有16--30个通孔，每一通孔的直径为0.6-2.5mm，喷头开口空腔内底上的凸台为圆形凸台，该凸台顶部中心处通孔的直径为0.8～2.5mm。因本发明与水压有密切相关，当水压等于大于0.2而小于0.6MPa时，下环槽的槽底上的每一通孔的直径为0.8-2mm，喷头内的开口空腔底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为1.2--2.5mm；当水压等于大于0.6而小于1.0MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有10--20个通孔，每一通孔的直径为0.6--1.6mm，喷头内的开口空腔内底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为0.8-1.6mm。

在图3中，当本发明用于工业生产和农业生产时，如轧钢、石化中的冷凝降温、副食品生产用水等，下环槽的槽底上均匀分布有20～40个通孔，每一通孔的直径为0.8-2mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台为圆形凸台，该凸台上端面上的孔径为1--3mm。因本发明与水压有密切相关，当水压等于大于0.4而小于0.7MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有22--40个通孔，每一通孔的直径为1-2mm；当水压等于大于0.7而小于1.0MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有20--30个通孔，每一通孔的直径为0.8-1.5mm，喷头内的开口空腔底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为1-2mm。

在图4中，为了生产制造的方便，在喷头下底面上有一底环槽，该底环槽与下环槽相通并在底环槽内嵌入一环形底板，该环形底板上分布有8-50个通孔，每一通孔的直径为0.6-2.5mm，喷头内的开口空腔底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为0.8--3mm。因本发明与水压有密切相关，当水压等于大于0.3而小于0.6MPa时，环形底板上分布有20--30个通孔，每一通孔的直径为0.8-2mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面中心处的孔直径为1-3mm；当水压等于大于0.6而小于1.0MPa时，环形底板上分布有10--20个通孔，每一通孔的直径为0.8--1.5mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面中心处的孔直径为0.8-2mm。

喷头下部内的束水孔的孔深与孔直径之比为1～10，沉孔内壁与内芯底部凸台的外侧面之间的底部端面上所开的槽为1-20条均匀分布且相同的方形槽，该方形槽的主要作用是产生离心力且离心力的大小与方形槽的数量相关，所开方形槽的横截面积之和应大于或等于喷头内的开口空腔底部上的圆形凸台上端面中心处通孔的面积。在图9中，所开方形槽为相互平行的4条方形槽，平垫圈上分布有1-20个与下环槽相通的孔。

根据本发明在实际使用中的要求，本发明中的平垫圈14、内密封圈10、外密封圈11的材质必须符合国家对此类产品的卫生健康和无毒要求。

本发明是这样进行工作的：当内芯的底部端面与喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面处于接触状态时，平压盖板未被托起，大流量通道处于关闭状态，水在流体连续性原理、能量守恒定律和自来水压的共同作用下，只能沿小流量运动轨迹而从喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面的通孔处高速喷出，由于经过方形槽的水的相对量处于最大，受离心力的影响亦最大，而此时喷出水的流量极小，一般情况下均可人为控制在0.8～2.2L/min之间，喷射水型成发散喷射水流，其最大发散角度被约束在束水孔所限定的角度内。由于受到离心力的影响，水成小颗粒发散喷射，虽然单一小颗粒水珠的直径极小，但小颗粒水珠的数量却极大，通常其数量都在10的四次方以上，作用面积在100～300cm²之间，虽然使用时的实际流量极小，但人们所能感受到的冲击力和动量却并不小，且手感非常柔和，去污效果也较好且用水极少。发散喷射水流在生活中确实具有广泛的实用价值和节水功能。当人们沿逆时针方向转动手柄时，内芯相对喷头内的开口空腔底部上的凸台向上位移，使内芯与喷头内的开口空腔底部上的凸台趋向分离，随着内芯与喷头内的开口空腔底部上的凸台分离距离逐渐增大，经过方形槽的水相对量逐渐减小，受离心力影响也逐渐减弱，因而喷射水型也逐渐由线性发散变为线性集中，虽然此时集束喷射水流作用质点的面积可以小到0.5～2mm²，但喷射水流的喷射速度却极快，通常都在8～20m/S以上，由于喷射水流可以变成一个连续作用的质点，根据流体连续性原理、能量守恒定律和动量守恒定律可知，此时的冲击力和动量都极大，就单一质点而言，虽然质量极小，但冲击力却可高达0.1牛顿以上，具有极强的冲击去污能力。所以在实际使用中水的利用效率特别高，特别节水。当继续沿逆时针方向转动手柄，平压盖板被内芯的环形凸台连带向上托起，大流量通道被逐渐打开，此时自来水不单要沿小流量运动轨迹而从喷头内的的开口空腔底部上凸台上端面的通孔中高速喷出，而且还要沿大流量运动轨迹而从喷头下部内的通孔中大量喷出，以满足人们对大流量水的特殊需要。反之，当人们沿顺时针方向转动手柄时，内芯相对喷头向下位移，使内芯向喷头内的开口空腔底部上的凸台靠近，经过方形槽的水的相对量又逐渐趋向最大，受离心力的影响也同步逐渐趋向最大，从喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面的通孔处高速喷出的水的喷射水型亦逐渐由线性集中变为线性发散，直至完全变成流量极小的发散喷射水流，与此同时，随着内芯向下位移，原被托起的平压盖板6亦随之同步向下位移，直至又重新平压在平垫圈上，并将大流量通道关闭，从喷头下部内的通孔处喷出的水流量也随之同步减少，直至为零。

由于调节手柄处于本发明的最上端，且设有束水结构，用于常规洗涤的微流量段位的喷射流量也可以人为地限定在0.8～2.2L/min之间，因而本发明在实际使用中，不单去污效率高、用水量极少，而且便于操作和设置水型调节标记，转动调节非常方便，且不会有微流量喷射水流过度发散、小水珠四处飞溅等情况出现。

经过多次实践证明：当水管网中的水压为0.2～1MPa(国家规定的公称水压为0.3MPa)，水的喷射流量控制在0.8～2.2L/min，喷射速度在1～20米时，其喷射水流所产生的冲击力和动能、动量，正好是人手所能承受的范围。所以，该流量所产生的冲击力和动量正好能够满足生活洗涤中的需求，因而本发明在实际生活中的使用范围广，水的利用效率也较高。

在生活用水以外的需求中，除化学反应和吃喝用水以外，几乎所有行业的用水均属于力学范畴，换句话说，只要使用需求属于“去污、降温、除尘和能量转换”范畴，本发明都能在现有基础上提高水的使用效率。

由于本发明在实际使用时受水压、冲击力、动量和洗涤需求的影响较大，因而即使是用于同一幢高层建筑或同一水压范围，也会因为水压的不同、和洗涤需求不同而需要不同的通孔尺寸。

Claims

1.一种节水喷头，包括手柄、上盖，其特征在于喷头为柱体，该喷头内有一开口空腔，喷头的侧面有一凸台，凸台内有孔与喷头内的开口空腔相通，喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面有一孔与其下方的束水孔相通，喷头内的开口空腔底部上的凸台外侧面与喷头内的开口空腔内壁之间为上环槽，上环槽的槽底上有下环槽，下环槽的槽底上分布有通孔，上环槽内装有平垫圈，该平垫圈内分布有与下环槽相通的孔；平压盖板为柱体，其内有开口空腔，平压盖板的上端面有孔与平压盖板内的开口空腔相通；平压盖板侧面分布有与平压盖板内的开口空腔相通的孔，内芯为柱体，内芯与平压盖板上端面的孔活动配合，内芯下部位于平压盖板内的开口空腔内并活动配合，内芯底部为凸台，该凸台底部端面上有与喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面孔相通的沉孔，该沉孔的内壁与内芯底部凸台的外侧面之间的底部端面上开有槽，该槽与平压盖板内的开口空腔和沉孔相通，内芯的中上部与上盖密封配合和偶合连接，上盖与喷头内的开口空腔的开口端密封固定连接，内芯上部与手柄固定连接。

2.根据权利要求1所述的节水喷头，其特征在于当该喷头用于家庭洗涤时，下环槽的槽底上均匀分布有8--50个通孔，每一通孔的直径为0.5--2mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台为圆形凸台，该凸台上端面上的孔径为0.8--2.5mm。

3.根据权利要求2所述的节水喷头，其特征在于当水压等于大于0.2而小于0.6MP时，下环槽的槽底上均匀分布有16--50个通孔，每一通孔的直径为0.8--2mm，喷头内的开口空腔底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为1.2--2.5mm；当水压等于大于0.6而小于等于1.0MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有10--30个通孔，每一通孔的直径为0.5--1.2mm，喷头内的开口空腔底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为0.8--1.6mm。

4.根据权利要求1所述的节水喷头，其特征在于当该喷头用于公共场所时，下环槽的槽底上均匀分布有16--30个通孔，每一通孔的直径为0.6--2.5mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台为圆形凸台，该凸台上端面上的孔直径为0.8--2.5mm。

5.根据权利要求4所述的节水喷头，其特征在于当水压等于大于0.2而小于0.6MPa时，下环槽的槽底上每一通孔的直径为0.8--2mm，喷头内的开口空腔内底部上的圆形凸台上端面中心处的孔直径为1.2--2.5mm；当水压等于大于0.6而小于等于1.0MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有16～20个通孔，每一通孔的直径为06--1.6mm，喷头开口空腔内底部上的圆形凸台中心处通孔的直径为0.8--1.6mm。

6.根据权利要求1所述的节水喷头，其特征在于当该喷头用于工业生产和农业生产时，下环槽的槽底上均匀分布有20--40个通孔，每一通孔的直径为0.8--2mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台为圆形凸台，该凸台上端面上的孔直径为1--3mm。

7.根据权利要求6所述的节水喷头，其特征在于当水压等于大于0.4而小于0.7MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有22--40个通孔，每一通孔的直径为1--2mm；当水压等于大于0.7而小于等于1.0MPa时，下环槽的槽底上均匀分布有20～30个通孔，每一通孔的直径为0.8--1.5mm，喷头开口空腔内底部上的圆形凸台中心处的孔直径为1--2mm。

8.根据权利要求1所述的节水喷头，其特征在于喷头下部内的束水孔深与孔直径之比为1--10，沉孔内壁与内芯底部凸台的外侧面之间的底部端面上所开的槽为1--20条均匀分布且相同的方型槽，平垫圈上分布有1-20个与下环槽相通的孔。

9.根据权利要求1所述的节水喷头，其特征在于喷头下底面上有一底环槽，该底环槽与下环槽相通并在底环槽内嵌入一环形底板，该环形底板上分布有8--50个通孔，每一通孔的直径为0.6-2.5mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面上中心处的孔直径为0.8--3mm。

10.根据权利要求9所述的节水喷头，其特征在于当水压等于大于0.3而小于0.6MPa时，环形底板上分布有20--30个通孔，每一通孔的直径为0.8-2mm；喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面上中心处的孔直径为1--3mm；当水压等于大于0.6而小于等于1.0.MPa时，环形底板上分布有10--20个通孔，每一通孔的直径为0.8-1.5mm，喷头内的开口空腔底部上的凸台上端面上中心处的孔直径为0.8--2mm。