CN101525897B - 一种二次水利用自动切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二次水自动利用的方法及其自动切换装置。现有技术实施与使用的成本较高。本发明方法是在二次水箱到出水口之间的管路上引入一次水源，并通过自动切换装置控制用水器的水来源于二次水箱或一次水源。实现该方法的装置包括机械式自动切换阀、管道扩容器、稳压阀。机械式自动切换阀的一次水入口通过稳压阀与一次水源连通，机械式自动切换阀的二次水入口与管道扩容器的一端连通，管道扩容器的另一端与二次水箱连通，机械式自动切换阀的出水口通过出水管路与用水器连通。本发明方法解决了二次水量不足时需要自动切换使用一次水的问题。本发明装置无需外加动力源，实施和使用简便、成本低，有利于推广应用。

Description

一种二次水利用自动切换装置

技术领域

本发明属于水利用技术领域，涉及一种二次水利用的自动切换装置。

背景技术

据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，而且由于地表水供应不足，大量开采地下水，已引起地下水位急剧下降，造成大面积地下水漏斗，地面沉降，且日趋严重。每年因缺水造成的经济损失约2000亿元人民币。缺水限制了城市的发展和人民生活水平的提高。全社会节约利用水资源刻不容缓。

若将一次水(自来水)使用过后的二次水收集起来再利用，则会大量节约一次水，从而达到节约用水，节约资源的目的。因此，许多人提出了收集和利用二次水的种种方案与装置，也获得了一定的成效。

但现有二次水利用技术中，由于没有考虑生活中二次水量不稳，或由此产生的当二次水不足时，需要自动切换一次水使用的问题。这个问题给用户的二次水利用带来不便，给现有二次水利用技术的推广造成了困难。同时，现有的二次水自动收集和利用的技术中，自动装置的驱动源往往需要系统水压能外的其它动力源，这样会使系统复杂，还需要其它的能源消耗，造成实施与使用的成本较高，加大了推广应用的难度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种二次水利用的自动切换装置。

二次水利用的方法是在二次水箱到出水口之间的管路上引入一次水源，并通过自动切换装置控制用水器的水来源于二次水箱或一次水源，具体是：当二次水箱储存的二次水用尽，通过自动切换装置将二次水箱与用水器之间断路，同时一次水源与用水器之间连通，即用水器的水来源于一次水源；当二次水箱储存的二次水达到设定量，通过自动切换装置将一次水源与用水器之间断路，同时二次水箱与用水器之间连通，即用水器的水来源于二次水箱。所述的设定量为二次水箱容积的10％～90％。该方法可达到自动优先使用二次水，节约一次水，实现节约用水、节约资源的目的。

本发明的自动切换装置包括机械式自动切换阀、管道扩容器、稳压阀。机械式自动切换阀的一次水入口通过稳压阀与一次水源连通，稳压阀与一次水源之间的一次水管路上设置有一次水开关阀门；机械式自动切换阀的二次水入口与管道扩容器的一端连通，管道扩容器的另一端与二次水箱连通，管道扩容器与二次水箱之间的二次水管路上设置有二次水开关阀门；机械式自动切换阀的出水口通过出水管路与用水器连通，出水管路上设置有用水器开关阀门。

所述的机械式自动切换阀包括阀芯和纵截面为T形的阀体。

阀体包括增压部分和切换部分；

增压部分为中空的圆柱体结构，其内腔为增压腔，增压部分的顶盖中央设置有调节套，调节套与顶盖螺纹配合连接；调节套内固定装有调节弹簧，调节弹簧的上端与调节套内的顶部固定连接，调节弹簧的下端悬空在增压腔内；一次水设定杆贯穿调节套设置并与调节套螺纹连接，增压部分的侧壁下部开有增压口；

切换部分为中空的圆柱体结构，其内腔为切换腔，切换腔的直径小于增压腔的直径；切换腔内上端设置有一次水阀套，切换腔内下端设置有二次水阀套，切换部分的侧壁上部开有一次水入口，切换部分的侧壁中部开有出水口；一次水阀套为筒形结构，上端为水平密封盖，一次水阀套侧壁开有通水口，通水口与一次水入口位置对应，一次水阀套的水平密封盖与增压部分的底部紧密配合，一次水阀套的侧壁与切换部分的内侧壁紧密配合，一次水阀套底部的内侧壁导角，形成锥面；切换部分的底部与二次水阀套紧密配合，二次水阀套顶部的内侧壁导角，形成锥面，二次水阀套中心开有二次水入口；

阀芯为工字形结构，包括主阀芯、增压阀芯和阀连杆；增压阀芯设置在增压腔内，增压阀芯为圆饼形，其外径与增压腔内径对应，增压阀芯与增压腔内壁滑动配合；主阀芯设置在切换腔内，主阀芯包括圆柱部分，圆柱部分上、下各设置有圆台部分，上圆台部分的锥面与一次水阀套底部的锥面对应，下圆台部分的锥面与二次水阀套顶部的锥面对应，圆柱部分的直径与切换腔内径对应，主阀芯与切换腔内壁滑动配合；阀连杆的一端与主阀芯固定连接，另一端与增压阀芯固定连接，阀连杆穿过一次水阀套，并通过密封套与一次水阀套活动配合。

本发明的机械式自动切换装置的工作原理如下：

①假定初始状态下，主阀芯与二次水阀套密合，二次水隔断，一次水导通；

②当自动切换装置的进口二次水和大气压作用于主阀芯和增压阀芯上的压力之和大于一次水作用于主阀芯的压力时，主阀芯向一次水阀套侧移动；启动瞬间，二次水作用于主阀芯上的面积瞬间增大，两压力差进一步增大，从而保证主阀芯在移至一次水阀套侧的行程中，不会出现两压力的平衡点，造成二次水和一次水均隔断情况的发生；主阀芯在压力差的推动下，与一次水阀套密合，隔断一次水，导通二次水；主阀芯与一次水阀套密合的同时，一次水在主阀芯上作用的面积瞬间减小，进一步保证主阀芯与一次水阀套的密合紧力；

③二次水导通后，随着二次水的使用而减少，若二次水用尽或水位降至一定时，二次水及大气压作用于主阀芯和增压阀芯上的压力之和小于一次水作用在主阀芯上的压力时，主阀芯向二次水阀套侧的移动；启动瞬间，一次水作用于主阀芯上的面积瞬间增大，两压力差进一步增大，从而保证主阀芯在移至二次水阀套侧的行程中，不会出现两压力的平衡点，造成二次水和一次水均隔断情况的发生；主阀芯在压力差的推动下，与二次水阀套密合，隔断二次水，导通一次水；主阀芯与二次水阀套密合的同时，二次水及大气压在主阀芯上作用的面积瞬间减小，进一步保证主阀芯与二次水阀套的密合紧力；从而返回到①中所假定的初始状态；

④进一步地，通过调节弹簧的调整，可调节二次水和一次水自动隔断或导通的水压值；

⑤更进一步地，通过一次水设定杆的设定，即一次水设定杆螺纹是否旋入调节套，自动装置可有两个工作模式：正常工作模式和单导通一次水工作模式。正常工作模式实现上述①～④的功能；单导通一次水模式实现只导通一次水，不会导通二次水的功能。

本发明中的管道扩容器、稳压阀采用成熟的现有产品，可以通过购买等方式取得。

本发明的自动切换装置，仅利用系统内的水压能，无需外加动力源，可自动优先利用二次水，从而实现节约一次水，节约水资源的目的；且可解决生活中二次水量不稳而产生的二次水量不足时，需要自动切换使用一次水的问题；此外，还可满足用水器特殊使用时，人为地只用一次水或二次水的需要。本发明结构简单，因而实施和使用简便、成本低，有利于推广应用。

本发明的自动切换装置是实现一次水和二次水自动切换，且二次水优先利用的结构装置，其实现切换功能的动力源可以是系统内的水压能，也可以是系统水压能外的其它动力源；二次水管道和一次水管道分别与自动切换装置相应的进水口连接；自动切换装置出水管与自动切换装置出水口连接；二次水和一次水管路上设阀门主要为用水器提供人为的只使用一次水或二次水时的导通或截止及系统维护时的截断之用；自动切换装置出水管设阀门的主要功能是为用水器用水的截止与导通之用；一次水管上设稳压阀的目的是调整一次水进入自动切换装置的水压，扩大自动切换装置对一次水压的适用范围；二次水管上设扩容器的主要功能是为当隔断二次水、导通一次水时，减小自动切换装置内二次水回流的水位，提高自动切换装置工作的可靠性。

附图说明

图1为本发明的自动切换装置结构示意图；

图2为图1中机械式自动切换阀的结构示意图，其中a为导通一次水、隔断二次水状态下的示意图，b为导通二次水、隔断一次水状态示意图。

具体实施方式

如图1所示，二次水利用自动切换装置包括机械式自动切换阀4、管道扩容器8、稳压阀9。机械式自动切换阀4的一次水入口通过稳压阀9与一次水源12连通，稳压阀9与一次水源12之间的一次水管路11上设置有一次水开关阀门10。机械式自动切换阀4的二次水入口和增压口与管道扩容器8的一端连通，管道扩容器8的另一端与二次水箱5连通，管道扩容器8与二次水箱5之间的二次水管路6上设置有二次水开关阀门7。机械式自动切换阀4的出水口通过出水管路3与用水器1连通，出水管路3上设置有用水器开关阀门2。

如图2所示，机械式自动切换阀4包括阀芯和纵截面为T形的阀体。

阀体包括增压部分和切换部分。增压部分为中空的圆柱体结构，其内腔为增压腔4-3，增压部分的顶盖4-1中央设置有调节套4-17，调节套4-17与顶盖螺纹配合连接；调节套4-17内固定装有调节弹簧4-16，调节弹簧4-16的上端与调节套4-17内的顶部固定连接，调节弹簧4-16的下端悬空在增压腔4-3内；一次水设定杆4-18贯穿调节套4-17设置并与调节套4-17螺纹连接，增压部分的侧壁下部开有增压口4-13；

切换部分为中空的圆柱体结构，其内腔为切换腔4-5，切换腔4-5的直径小于增压腔4-3的直径；切换腔4-5内上端设置有一次水阀套4-12，切换腔4-5内下端设置有二次水阀套4-7，切换部分的侧壁上部开有一次水入口4-11，切换部分的侧壁中部开有出水口4-6；一次水阀套4-12为筒形结构，上端为水平密封盖，一次水阀套4-12侧壁开有通水口，通水口4-10与一次水入口4-11位置对应，一次水阀套4-12的水平密封盖与增压部分的底部紧密配合，一次水阀套4-12的侧壁与切换部分的内侧壁紧密配合，一次水阀4-12底部的内侧壁导角，形成锥面；切换部分的底部与二次水阀套4-7紧密配合，二次水阀套4-7顶部的内侧壁导角，形成锥面，二次水阀套4-7中心开有二次水入口；

阀芯为工字形结构，包括主阀芯4-9、增压阀芯4-15和阀连杆4-14；增压阀芯4-15设置在增压腔4-3内，增压阀芯4-15为圆饼形，其外径与增压腔4-3内径对应，增压阀芯4-15与增压腔4-3内壁滑动配合；主阀芯4-9设置在切换腔4-5内，主阀芯4-9包括圆柱部分，圆柱部分上、下各设置有圆台部分，上圆台部分的锥面与一次水阀套4-12底部的锥面对应，下圆台部分的锥面与二次水阀套4-7顶部的锥面对应，圆柱部分的直径与切换腔4-5内径对应，主阀芯4-9与切换腔4-5内壁滑动配合；阀连杆4-14的一端与主阀芯4-9固定连接，另一端与增压阀芯4-15固定连接，阀连杆4-14穿过一次水阀套4-12，并通过密封套与一次水阀套4-12活动配合。

以下结合该装置的工作过程对图2中的a图和b图进行说明：

该装置涉及的二次水自动利用的方法是在二次水箱到出水口之间的管路上引入一次水源，并通过该自动切换装置控制用水器的水来源于二次水箱或一次水源，具体是：当二次水箱储存的二次水用尽，通过自动切换装置将二次水箱与用水器之间断路，同时一次水源与用水器之间连通，即用水器的水来源于一次水源；当二次水箱储存的二次水达到设定量(二次水箱容积的10％～90％)，通过自动切换装置将一次水源与用水器之间断路，同时二次水箱与用水器之间连通，即用水器的水来源于二次水箱。具体过程是：

①系统装置安装后，二次水和一次水管路的阀门均为导通状态；自动切换装置出水管路阀门视用水器的功能呈导通或关闭状态；

②当二次水收集水箱内的水位达到设定量(二次水箱容积的10％～90％)以上时，二次水经二次水管流入自动切换装置，自动切换装置自动隔断一次水、导通二次水，经自动切换装置的出水口为用水器提供二次水使用；

③由于生活中的二次水量并不稳定，若出现二次水量满足不了用水器当前需求时，随着二次水收集水箱内的二次水量越来越少，以至于二位水用尽时，自动切换装置自动隔断二次水，导通一次水，为用水器自动提供一次水使用；

④若二次水收集水箱内收集到的二次水又达到设定量(二次水箱容积的10％～90％)时，自动切换装置又开始自动隔断一次水、导通二次水。

如此循环，即实现自动优先使用二次水，节约一次水，节约水资源的目的；同时，解决了生活中二次水量不稳给二次水自动利用带来不便的问题。

二次水箱安装在自动切换装置和用水器一定高度处；稳压阀安装设定后，使用时一般不再调整；正常使用时，管路上各阀门均为导通状态；自动切换装置的一次水设定杆为正常工作模式；用水器为正常使用状态。

当二次水箱内有一定量的二次水时，二次水经二次水管进入自动切换装置，自动切换装置自动导通二次水，隔断一次水，其工作状态如b图所示；假如二次水量不够用水器水量的需求，随着二次水的用尽或小于一定量时，自动切换装置自动隔断二次水，导通一次水，其工作状态如a图所示；假如在导通一次水时，二次水箱又收集到一定量的二次水，自动切换装置又会自动隔断一次水，导通二次水。如此使用，实现自动优先使用二次水冲洗用水器，二次水不足时，又可自动切换使用一次水，不影响用水器的使用。

二次水导通或隔断时在二次水收集水箱或二次水管中的水位高度，可用自动切换装置的调节弹簧进行调整。调整后，正常使用时无需再调整。

在用户只需二次水或一次水的特殊情况下，对应地，可人为将一次水开关阀门关闭或二次水开关阀门关闭；在只用一次水的特殊情况下，还可对自动切换装置的一次水设定杆进行单导通一次水工作模式的设定。

通过具体实施方式及实例的说明，可知本发明适用于二次水用尽或少于一定量后，需要自动补充一次水使用，当二次水又收集到一定量时，又自动切换成二次水使用，即优先自动使用二次水的场合，而且还提供了在特殊情况时也可人为实现只使用一次水或二次水的功能。本发明的自动切换装置适用于上述二次水自动利用中，切换动力仅利用系统内水压能，无需外加动力源的场合。

Claims (1)

1.一种二次水利用自动切换装置，包括机械式自动切换阀、管道扩容器、稳压阀，其特征在于：机械式自动切换阀的一次水入口通过稳压阀与一次水源连通，稳压阀与一次水源之间的一次水管路上设置有一次水开关阀门；机械式自动切换阀的二次水入口与管道扩容器的一端连通，管道扩容器的另一端与二次水箱连通，管道扩容器与二次水箱之间的二次水管路上设置有二次水开关阀门；机械式自动切换阀的出水口通过出水管路与用水器连通，出水管路上设置有用水器开关阀门；

所述的机械式自动切换阀包括阀芯和纵截面为T形的阀体；

阀体包括增压部分和切换部分；增压部分为中空的圆柱体结构，其内腔为增压腔，增压部分的顶盖中央设置有调节套，调节套与顶盖螺纹配合连接；调节套内固定装有调节弹簧，调节弹簧的上端与调节套内的顶部固定连接，调节弹簧的下端悬空在增压腔内；一次水设定杆贯穿调节套设置并与调节套螺纹连接，增压部分的侧壁下部开有增压口；

切换部分为中空的圆柱体结构，其内腔为切换腔，切换腔的直径小于增压腔的直径；切换腔内上端设置有一次水阀套，切换腔内下端设置有二次水阀套，切换部分的侧壁上部开有一次水入口，切换部分的侧壁中部开有出水口；一次水阀套为筒形结构，上端为水平密封盖，一次水阀套侧壁开有通水口，通水口与一次水入口位置对应，一次水阀套的水平密封盖与增压部分的底部紧密配合，一次水阀套的侧壁与切换部分的内侧壁紧密配合，一次水阀套底部的内侧壁导角，形成锥面；切换部分的底部与二次水阀套紧密配合，二次水阀套顶部的内侧壁导角，形成锥面，二次水阀套中心开有二次水入口；

阀芯为工字形结构，包括主阀芯、增压阀芯和阀连杆；增压阀芯设置在增压腔内，增压阀芯为圆饼形，其外径与增压腔内径对应，增压阀芯与增压腔内壁滑动配合；主阀芯设置在切换腔内，主阀芯包括圆柱部分，圆柱部分上、下各设置有圆台部分，上圆台部分的锥面与一次水阀套底部的锥面对应，下圆台部分的锥面与二次水阀套顶部的锥面对应，圆柱部分的直径与切换腔内径对应，主阀芯与切换腔内壁滑动配合；阀连杆的一端与主阀芯固定连接，另一端与增压阀芯固定连接，阀连杆穿过一次水阀套，并通过密封套与一次水阀套活动配合。

Images