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1、26力 学 与 实 践1998年第20卷便器水箱配件中的力学原理张方洪 庄表中(浙江大学力学系,杭州 310027)摘要 本文介绍便器洁具的组成,分析各种进水阀和迎.排水阀中应用的力学原理,并从力学角度比较各种产下文应用力学原理介绍便器水箱配件应改进的地品的特点.方.关键词 力学,水箱,配件1 洁具的组成与力学原理的应用便器水箱配件中的排水和给水系统主要由进水在1980年以前我国便器洁具(抽水马桶)水箱配阀、排水阀和控制开关组成.一些好的洁具,它们具体件都是几十年不变的老产品(图1).这种产品结构落应用的力学原理有:阿基米德原理;帕斯卡原理;水锤后,耗水量大、噪声高、易
2、发生故障、漏水严重.众所效应;虹吸原理;杠杆原理;摩擦不自锁效应等.以下周知,水是人类赖以生存的宝贵资源.我国人口众多,对进水阀和排水阀分别进行介绍.淡水资源并不丰富,个别地区缺水尤为严重.据有关111 进水阀资料统计,我国在便器上的每年漏水量达2亿t之多,它主要由控制机构及进水管路组成,还有密封其浪费实在令人痛心.在便器上如何节约用水、杜绝圈、水位调节元件等.进水阀的控制机构是实现进水漏水的问题引起了我国国家领导人和有关部门的高度功能并使之水箱水位达到规定高度就停止进水.目前重视,许多地方也投入了一定的力量从事洁具这方面的国内外产品均应用了阿基米德原理和杠杆原理.进的
3、研究,设计和制造.1987年,我国制订了GB82192水阀的类型有:87标准.几年前江泽民总书记曾批示:“我们卫星、导11111 部分浸水浮球式弹、原子弹能搞出来,我相信抽水马桶绝对能搞好.”图1所示的洁具,其进水阀是部分浸水浮球式.1992年建设部17号令规定该年的6月1日起,施行浮球体积的1ö4浸水,浸水的体积乘以水的比重就是城市房屋便器水箱应用监督管理办法.因此,在国内水对浮球的浮力,利用杠杆当浮力对支点的力矩与进市场上先后出现了各种新型的洁具产品,同时,随着水阀内水压力形成的压力力矩平衡时就停止进水.由我国经济的进一步改革开放,国外的一些先进洁具产图1可见,此类
4、产品所占体积过大,球形阀门上下滑动品也蜂踊而入.其中不少型号均具有节水功能好、密杆易发生自锁不下落造成漏水等缺点.封性强、不漏水、寿命长、可靠性好、故障少、噪声低,图2所示为部分浸水倒杯式的进水阀,它的特点便于安装和拆卸的特点.以上这些好的便器配件,它是倒杯内存有一定量的空气,当水箱内水面上升时,们均充分应用了力学原理,如流体静力学、流体动力水压力的作用使空气有一定的压缩,而在水位下降学和机构学,还选择一些新型的材料制成.由此可见,时,倒水杯内的被压缩空气的弹性恢复对水箱水位有科技在产品中的投入,必然使产品变优,深受人们欢个助退作用,使进水阀上的闭水阀开启迅速.图1图2
5、本文于1997212226收到.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期张方洪等:便器水箱配件中的力学原理27211112 潜水浮罐式P1d2时,进水阀的阀瓣就开启,开始进水.图3所示,由于浮罐全部潜在水中,就充分发挥D112 排水阀了阿基米德浮力原理.这就可使浮罐的体积比前述浮排水阀主要由控制开关及闭水机构组成,还有排球尺寸小,杠杆的力臂也可以缩短,因而产品总体积水管道、密封圈、放水量控制器等.漏水现象多数发生就小多了.在排水阀上,另外又要求冲刷效果好,希望排水时阻力损失小为宜
6、,因此,排水阀设计是重要关键.排水阀的类型有:11211 半球型橡皮阀门直落式如图1所示的排水阀有被淘汰趋势,其原因是易发生故障,当橡皮阀门被摩擦锁住在上面时,造成了不能关闭的大量漏水,或橡皮阀门虽落下了,但由于密封不好也常常发生漏水.图311212 橡塑翻板式11113 部分浸水浮筒式图6所示,排水阀结构简单,靠绳索上拉时阀门盖图4所示排水阀总尺寸减小了,而浮筒并不全部即绕支点转动,水箱内的水就流出.但由于结构不是浸水,力臂也很短.这样小的浮力矩如何关闭阀瓣呢?轴对称的,因而排水阻力损耗大,必然造成冲刷脏物这主要利用阀瓣上下两个直径差(Á18和Á16),致使力量不够.
7、另外,阀门靠自重关闭后,是有漏水的,随总压力差不大,因而关闭的力矩也只要很小就可以着水箱水位上升,翻板上的水压强增高才开始紧闭阀了.另外,浮筒上下滑动的内导管十分粗,只要浮筒的门,只有这时漏水停止.重心设计得当,亦不易发生摩擦自锁现象.图4图611114 潜水压力式11213 倒U形管虹吸式图5所示的进水阀体积很小,它把浮体也省掉了,图7为硬虹吸式排水阀,实现虹吸条件是活塞片完全利用水的静压力原理及杠杆原理,当满足下式时向上拉时,使U型管充满了水,在直落管内的水靠自P2P2。dP1=DP244进水阀停止进水.反之,当水箱内水位下降,P2<
