CN102644779B - 一种恒流器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于节水领域，提供了一种恒流器，包括环形的恒流槽，以及安装于所述恒流槽中的恒流环；所述恒流槽的底部设有多个出水口，所述出水口的横截面由两段圆弧围成，面积为

其中，r为圆弧的半径；所述恒流环由弹性材料制成，当水压发生变化时产生变形，调整所述恒流器的出水面积。本发明提供的恒流器结构简单，其恒流环在不同的水压环境中会产生不同的变形量改变所覆盖的出水口面积，调整恒流器的出水量，能够恒流器在不同的水压环境下的出水量保持恒定。

Description

一种恒流器

技术领域

本发明属于节水领域，尤其涉及一种恒流器。

背景技术

人类一直在大力提倡节能减排及加强环境保护，在生活中我们可以更加合理的利用水资源，节约用水同样具有节能减排的效果。

在日常生活中，打开传统的龙头用水时，从龙头中流出的水的流量约为13升/分，而这些从龙头中流出的水在某些使用状态，如洗手时，仅有其中的小部分水被有效使用，而大部分水直接流走，被浪费掉。

目前，市面上有各种各样的节水类产品，其原理是在管网水压大时通过减小出水口的面积减少水龙头的出水量而达到节水的目的，但是水龙头的出水量还是随着管网水压的变化而变化，不能根据规定用水量保持水流恒定，因此仍然会造成水的浪费，节水效果不佳。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单，且可保持水流量恒定的恒流器。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种恒流器，包括：

环形的恒流槽，以及

安装于所述恒流槽中的恒流环；

所述恒流槽的底部设有多个出水口，所述出水口的横截面由两段圆弧围成，面积为

其中，r为圆弧的半径；

所述恒流环由弹性材料制成，当水压发生变化时产生变形，调整所述恒流器的出水面积。

本发明实施例提供的恒流器结构简单，其恒流环在不同的水压环境中会产生不同的变形量改变所覆盖的出水口面积，调整恒流器的出水量，能够恒流器在不同的水压环境下的出水量保持恒定。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的恒流器的立体分解示意图；

图2是本发明第一实施例提供的恒流器的俯视示意图；

图3是本发明第一实施例提供的恒流器的仰视示意图；

图4是本发明实施例提供的恒流器出水口的截面形状构成示意图；

图5是本发明第二实施例提供的恒流器的俯视示意图；

图6是本发明第二实施例提供的恒流器的仰视示意图；

图7是本发明第二实施例提供的恒流器的立体分解示意图；

图8是本发明第二实施例提供的恒流器另一角度的立体分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的恒流器在水管水压发生变化时，恒流器的恒流环产生弹性变形，使恒流器的出水面积相应发生变化，从而调整恒流器的出水量，通过恒流环与恒流器出水口相配合，可以使恒流器的出水量保持恒定。

参见图1、图2、图3，恒流器包括环形的恒流槽1及恒流环2，恒流槽1的底部设有多个出水口12。

作为本发明的一个实施例，恒流槽1的材质可以采用PC(聚碳酸酯，Polycarbonate)。

恒流环2呈环状，由弹性材质制成，装于恒流槽1内。在本发明实施例中，恒流环2在不同的水压环境中会产生不同的变形量，从而覆盖出水口12的面积，进而调整恒流器的出水量。

在本发明实施例中，恒流器的额定出水量Q、出水面积A和水压P之间的关系满足下式：

$Q=\mathrm{\μA}\sqrt{\frac{2P}{\mathrm{\ρ}}}---\left(1\right)$

其中，μ为流量系数，ρ为水的密度。

由公式(1)可得，恒流器的额定出水量Q与出水面积A和水压P有关系，与

成正比。

由(1)式可得，恒流器的出水面积A满足如下公式：

$A=\frac{Q}{\mathrm{\μ}}\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ}}{2P}}---\left(2\right)$

因此，要使恒流器的出水量保持恒定，则：

$A=\frac{C}{\sqrt{2p}}=\frac{C}{\sqrt{2}}{P}^{-1/2}---\left(3\right)$

其中， $C=\frac{Q}{\mathrm{\μ}}\sqrt{\mathrm{\ρ}}.$

通过(2)式可知，在本发明实施例中，恒流器的出水面积A满足上述幂函数关系式时，此时恒流器的出水量保持恒定。

作为本发明的一个实施例，出水口12的横截面由两个圆的两段圆弧线围成，如图4所示，在圆弧的底部建立X轴，在两圆弧相交处建立Y轴，出水口12的面积就是曲线F(X1)和F(X2)与两坐标轴所围成的面积。

假定上述两个圆弧的半径均为r，出水口12的面积为图中长方形的面积减去两个1/4圆的面积，即：

$A=2r\×r-2\×\frac{1}{4}\×{\mathrm{\πr}}^2=(2-\frac{\mathrm{\π}}{2})r^2---\left(4\right)$

因此，两圆弧所围成的出水口面积近似等于

其中r表示的是圆弧的半径。随着水压的增大，恒流环2变形增大，圆弧的半径会逐渐缩小。由于恒流环2的伸长量与水压成正比线性关系，因此可得，当水压增大时，出水口12的面积会依公式(4)减小，既水压的增大量和面积的减小量符合

的关系，此关系符合公式(3)恒定出水量的条件，因此可达到恒流器恒定出水的目的。

在本发明实施例中，初始状态下，恒流环2在恒流槽1内，此时整个出水口12全部露出，恒流环2不遮挡出水口12，出水口12的横截面积即为恒流器的最大出水面积，该最大出水面积由设定的额定出水量决定。当水管送水时，如果水压小，则恒流环2不发生变形，出水口12全部出水。

如果水压增大，恒流环2所受的压强增大，单位面积上的受力增加，恒流环2的变形量增大，增大的变形量遮挡出水口12，相应减小了出水口12的出水面积，减少恒流器的出水量，进而使恒流器的出水量保持恒定。

当水压增大到P′时，恒流环2所受的压力增加，产生变形，设恒流环2的变形量为A′，此时恒流器的出水面积变为A-A′，由上式可得：

$A-A^{\′}=\frac{C}{\sqrt{2}}{P}^{\′-1/2}---\left(5\right)$

$A^{\′}=A-\frac{C}{\sqrt{2}}{P}^{\′-1/2}=\frac{C}{\sqrt{2}}(P^{-1/2}-P^{\′-1/2})---\left(6\right)$

参见图1、图2、图3，恒流环2位于恒流槽1内，当水管送水时，由于恒流环2内周与恒流槽1紧密结合，此时恒流环2仅外周侧受力而遮挡出水口12，此时恒流环2受到的水压不均匀，其弹性变形也会不均匀，出水口12出水面积的变化也不均匀，从而使得恒流器出水量的控制精度受到影响。

作为本发明的一个优选实施例，如图5、图6所示，恒流器具有两组出水口，第一组出水口12a位于恒流环2的圆周外侧，第二组出水口12b位于恒流环2的圆周内侧，第二组出水口12b与第一组出水口12a沿恒流环2的圆周相对布置。第二组出水口12b与第一组出水口12a的横截面均由两个圆的两段圆弧线围成，两圆弧所围成的出水面积近似等于其中r表示的是圆弧的半径。

这样，当水管送水时，恒流环2的内周侧的出水口12b和外周侧的出水口12a均出水，此时恒流环2整体受到的水压均匀，其弹性变形变化均匀，从而使得出水口的出水面积的变化也均匀，可以大大提高恒流器出水量的控制精度，使得恒流器的恒定出水量更为精确，更为稳定，达到更好的节水效果。

在本发明实施例中，恒流环2采用硅胶制成，硬度在邵氏A25度至90度。由硅胶制成的恒流环2无色、无味、无毒，长时间使用不会有有害成分渗出，不会产生有害异味，还具有优异的耐热性、低温弹性和特别优异的耐氧化和臭氧的性能，热稳定性高，可在-60℃～225℃的温度范围内使用，能够满足各种用水条件下的要求。另外，无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小，采用任何方法也不易使其变形，自然环境下的使用寿命可达几十年。

本发明实施例中，恒流环2的线径决定了恒流器的出水面积，硬度决定了恒流环2的变形率，硬度越高，变形率越小，即在受力相同的情况下，其变形量越小，所以可利用不同硬度和线径的组合制作不同的恒流环2，实现管网压力环境下不同的恒定出水值。

以硅胶为例，本发明实施例中，恒流环2的内径可以为3～8mm，线径可以为0.8～2.5mm，硬度可以为35～80度，通过不同内径、线径、硬度的组合以及与相应出水口12的多种配合，能够在0.05MPa-1.2MPa水压范围内保持不同的恒定出水量，其中：

采用硬度为50度，内径7.0mm，线径1.1mm的恒流环，配合相应的恒流槽，可以恒定出水1.5升/分钟。

采用硬度为40度，内径6.3mm，线径1.8mm的恒流环，配合相应的恒流槽，可以恒定出水2升/分钟。

采用硬度为70度，内径6.0mm，线径1.8mm，配合相应的恒流槽，可以恒定出水3升/分钟。

采用硬度为80度，内径7.0mm，线径1.5mm，配合相应的恒流槽，可以恒定出水2.5升/分钟。

采用硬度为80度，内径6.0mm，线径1.0mm，配合相应的恒流槽，可以恒定出水4.0升/分钟。

本发明实施例提供的恒流器结构简单，其恒流环在不同的水压环境中会产生不同的变形量改变所覆盖的出水口面积，调整恒流器的出水量，能够恒流器在不同的水压环境下的出水量保持恒定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种恒流器，其特征在于，包括：

环形的恒流槽，以及

安装于所述恒流槽中的恒流环；

所述恒流糟的底部设有多个出水口，所述出水口的横截面由两段圆弧围成，面积为其中，r为圆弧的半径；

所述恒流环由弹性材料制成，当水压发生变化时产生变形，调整所述恒流器的出水面积，所述恒流器的出水面积A满足下式：

$A=\frac{C}{\sqrt{2}}{P}^{-1/2};$

其中，

Q为所述恒流器的额定出水量，P为水压，μ为流量系数，ρ为水的密度，所述出水口包括：位于所述恒流环圆周外侧的第一组出水口，以及位于所述恒流环圆周内侧的第二组出水口，所述恒流环由硅胶制成，所述恒流环的线径为0.8～2.5mm，所述恒流环的内径为3～8mm，所述恒流环的硬度为35～80度，所述恒流槽的材质为PC，能在0.05MPa～1.2MPa水压范围内保持不同的恒定出水量，恒流环在不同的水压环境中会产生不同的变形量改变所覆盖的出水口面积，调整恒流器的出水量，能够恒流器在不同的水压环境下的出水量保持恒定，并且初始状态下，恒流环在恒流槽内，此时整个出水口全部露出，恒流环不遮挡整个出水口，整个出水口的横截面积即为恒流器的最大出水面积，该最大出水面积由设定的额定出水量决定，当水管送水时，如果水压小，则恒流环不发生变形，整个出水口全部出水。

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