(1) 应用领域和技术原理、用途:

该新型自锁止水阀门主要应用与家庭、学校宿舍、车站等用水场所,可推广到园林喷灌领域,通过断水自闭来节约水资源,延长管道的使用寿命。主要由阀芯、水锤消除单位、旋转阀门、容积透明显示管、弹簧、滑块、导轨、密封圈、阀盖、螺母、阀座等组成。当有水流通状态断水自闭时,水压消失,弹黉失力恢复到原长,在弹簧的作用下阀芯上的滑块将沿着导轨旋转向下移动,实现断水自闭。

(2)技术性能指标

该装置总长100mm,腔内直径45mm,高123,29mm,家庭正常水压供水范围0.14MPa以上灵活使用,在断水时弹簧的作用系阀芯上的滑块将沿着导轨旋转向下移动实现自动关闭。

(2) 作品的创新性、先进性、可行性、实用性:

断水自闭:水阀实现停水后,因大倾角螺纹导轨采用分体段坡度设计,与自闭定位键之间形成配合度,从而保证阀芯旋转上下移动实现断水自闭,恢复来水时呈关毕状态。

水锤消除:通过水锤消除器的设计解决用水时水锤效应现象,保证安全减少损失。

来水显示:装置在进水端设有容积透明管,可直观显示有无来水。

(4)作用意义

现在生活中很多方面造成成水资源浪费以及水锤效应带来的损失,本产品实现断水自闭与消除水锤效应功能集于一身,大大节约了不必要水资源的浪费,消除了水锤效应带来的浪费与对财产带来的损失,提高了使用安全性,节省了成本,节约了水资源。


(5)推广应用前景、效益分析与市场预测:

目前市场上的传统水阀存在老化,漏水等现象,同时水锤效应会给水管带来损伤,缩减水管的使用寿命。现市场并没有这种断水减振水阀类似产品,在水资源越来越紧缺的今天,这种结构简单、安全可靠、成本低廉的多功能水阀有很大的市场前景和需要,大批量生产效益可观。

  目前，中国有十三亿人口，是名列前茅的世界人口大国。水是生命之源，没有水就没有生命。中国水资源总量为2.8万亿立方米。其中地表水2.7万亿立方米，地下水0.83万亿立方米，由于地表水与地下水相互转换、互为补给，扣除两者重复计算量为0.73万亿立方米，与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿立方米。2017-2022年中国水资源开发行业发展前景分析及发展策略研究报告表明，按照国际公认的标准，人均水资源低于3000立方米为轻度缺水;人均水资源低于500立方米为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500立方米，为极度缺水地区。

节约用水是目前最大问题，目前市面上的水阀大多没能实现爆管自闭、断水自闭的功能，水阀老化导致管裂漏水、意外断水导致水资源浪费、水锤效应导致水管爆裂。针对这些问题我们研发出“后顾无忧”，装置有以下特点：

1.释压自闭：水阀在来水的状态下由于水的顶托使得水阀内芯向上移动，透明玻璃容管显示来水状态，通过手旋转水阀开关使其实现通水状态。当意外断水时水压的顶托作用消失，水阀内芯依靠自身重力使自闭定位键沿螺纹大倾角滑落复位，实现断水自闭。当再次来水时，水阀不会漏水。而当水管爆裂漏水时，虽然水流变大，但是水管内压力会因管路爆裂而降低，顶托水阀内芯压力消失，在内机械结构的作用下，水阀也会自闭。全过程不需要人力操作。

2.消除水锤：“水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速

达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。在水利管道建设中都要考虑这一因素。相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。

“后顾无忧”，通过在内芯添加水锤弹簧，密封水锤弹簧头来缓解水锤效应产生的压力。当水锤效应产生的压力冲击密封水锤弹簧头时，水锤弹簧收缩内部压力通过泄压孔排出，削减水锤效应，减轻了水锤效应带来的经济损失。

应用SolidWorks软件进行虚拟样机制作“后顾无忧”，包括水阀外筒、水阀阀芯、外筒上盖、水锤弹簧、水锤弹簧头、阀芯上盖、水阀旋转开关等组成。操作简单，使用方便，实现了断水自闭、消除水锤、显示来水等优点，且相比于目前很多传统水阀有如下优势：(1)水阀实现断水自闭的功能；(2)实现了缓解水锤效应带来的压力，削减水锤效应，实现了自动化；(3)显示来水，使用更便捷；(4)适用范围广阔，成本低，市场前景。

本文在分析水阀工作原理的基础上，针对于节约水资源，消除水锤效应的目的。进行了设备的总体设计，确定了断水自闭减振阀的大小，工作原理等动作的实现方式。对“后顾无忧”进行了整体结构设计，对大倾角等内部典型零件进行了结构设计和优化，确定了各运动控制方式。应用SolidWorks及Composer软件进行了虚拟样机的制作和展示，验证了机械设计的正确性。

关键词：大倾角螺纹，断水自闭，水锤效应，SolidWorks，Composer。