专利名称：平衡上下楼层用水自控开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种装在一栋楼里每一层楼(除最顶层外)的自来水水管水平分水管与此栋楼竖直总水管连接处的水量控制开关，尤其是指能根据本栋楼水位的高低，自动控制水量大小及其通断以期当总供水量不足时将水位保持在一定高度，使各层楼都有水的效果的自控开关。
背景技术：
目前，多数楼房有四五层以上，每栋楼自来水水管的设置都是一根竖直的总供水管与各楼层水平分水管直接相连，不能自动调节各层楼的用水量；由于高度差的存在，当总供水量不足时水位下降出现楼上无水而楼下仍大量用水甚至浪费水资源的现象，即水资源不合理分配。
发明内容
为了合理配置水资源，本实用新型提供一种能够根据一栋楼水位的变化自动调节各楼层用水量及其通断的自控开关。在一栋楼总输水管与除最顶层外每一层楼分水管连接处加装此装置，可以使得当总供水量不足水位下降时，同时减少各楼层的用水量，以将水位维持在各楼层都有水的高度上。
本实用新型解决问题所采用的技术方案是在各楼层分水管与总输水管连接处加装此自控开关。其结构为输水管垂直连通一水量控制开关，原用于转动开关的绞动杆由齿轮代替；与输水管平行装有一气缸，其中心线与齿轮齿顶圆相切，气缸中央带有活塞的平动轴穿过一弹簧与齿轮相啮合；气缸与输水管之间由一软管连通。当输水管接通水源后，自来水通过软管流入气缸内，由于水压的作用推动活塞向右运动，压缩弹簧，同时与活塞固定为一体的平动轴推动开关的齿轮转动，开关内端的节流圆筒作同步转动，其侧面上与输水管内圆正对的孔的总面积随圆筒转过的角度作线性变化，从而达到调节水流量的目的。
本技术方案所依据的物理原理是(为方便分析，忽略摩擦力因素)在活塞及其轴系统中，活塞所受水的压强P与水位高度H成线性关系，即P∝H，由F＝PS得活塞所受水的压力F与水位H也成线性关系，即F∝H。当水位H一定时，活塞受力平衡，即弹簧回复力F′等于水的压力F，可得F′∝H；而弹簧回复力F′与其压缩量X成线性关系，推得X∝H。也就是说，在一定的范围内，每一水位值H对应一弹簧压缩量X。而弹簧压缩量X等于活塞及其轴的位移值L，所以同理L∝H。对于开关系统，平动轴移动带动齿轮转动，则开关转动的角度大小Q与平动轴位移L成线性关系，而该设计本身使得节流圆筒侧面上与输水管内圆正对的孔的总面积S随圆筒转过的角度的大小Q作线性变化，这里，假设在水位H变化不大时，通过输水管的水流速度不变，则单位时间水流量V与面积S成线性关系，可推得V∝H，也就是说水流量的大小V随着水位H的变化成线性变化。
根据V∝H这一关系式我们假设一栋楼某一层楼与顶楼的高度差为ΔH，此楼水位为0。则，恰当设计此装置各参数值(如气缸、平动轴的长，活塞横截面积，弹簧弹性系数及齿轮与开关内端节流圆筒的半径)，使得通过此装置水流量的大小
K为常量，由设计此装置的各系数值决定；Hmax为本装置可调节水位的最大值。这样，当总供水量不足时，随着水位H的下降，各楼层水流量V同时减少，以保持水位在ΔH以上，防止因楼下继续大量用水而水位下降使得楼上无水的现象出现。
本实用新型的有益效果是在一栋楼里当总供水不足或用水高峰期时，将自来水水位控制在各层楼都有水的高度上，合理分配水资源。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的构造主视图(正视图)。
图2是本实用新型的构造俯视图。
图3是平动轴的构造图。
图4是开关转动轴的构造图。
图5是另一实施例构造主视图(与图1相同部分未画出)。
图中1、气缸端盖 2、气缸 3、支承 4、活塞 5、弹簧的挡环6、弹簧 7、平动轴 8、固定弹簧位置的圆筒 9、开关后盖10、齿轮 11、开关转动轴 12、转动轴内端的节流圆筒13、节流圆筒上的孔 14、输水管 15、水嘴(用软管连通) 16、水量控制开关图1中节流圆筒上的孔只画出最大的圆孔，其具体结构见图4及其F向展开图。
具体实施方式
在图1中，输水管(14)与水量控制开关(16)的连接与一般技术相同，不同的是开关转动轴(11)外端装上齿轮(10)，内端连接的节流圆筒(12)外壁应与开关(16)内壁紧贴，圆筒(12)侧面上参照图4及其F向展开图开孔(13)；弹簧(6)装入圆筒(8)，气缸(2)平行于输水管(14)焊接并使其中心线与齿轮(10)相切，平动轴(7)装上活塞(4)后，从气缸端盖(1)端装入气缸(2)，并当轴(7)伸出气缸(2)右端时套上弹簧挡环(5)再穿过弹簧(6)及其固定其位置的圆筒(8)与齿轮(10)相啮合。将气缸(2)的端盖(1)装上并密封后，用软管将(15)处两水嘴连通，合上开关部分的后盖(9)。另外，还可将此装置竖直安装，开关(16)在气缸(2)的上方，弹簧挡环(5)用质量较大的挡环，使整个平动轴的重力等于或略小于开关恰好关闭时活塞所承受水的压力。
图2为实施例1的结构俯视图。
图3是实施例1的平动轴的构造图。
图4是实施例1的开关转动轴的构造图在图5所示实施例中，平动轴(7)在左端装上活塞(4)后从右端套入弹簧(6)再插入气缸(2)，轴(7)伸出气缸(2)后，直接与齿轮(10)相啮合。
此实施例适合从顶楼往下一两层安装，其工艺较简单。
整个系统中各个发生相对运动的接触面应尽可能光滑，以减少摩擦力。
权利要求1.一种平衡上下楼层用水自控开关，输水管垂直连通一水量控制开关，其特征是原用于转动开关的绞动杆由一齿轮代替；与输水管平行装有一气缸，其中央带有活塞的平动轴穿过一弹簧与转动开关的齿轮相啮合；气缸与输水管由一软管连通。
2.根据权利要求1所述的平衡上下楼层用水自控开关，其特征是水量控制开关中心的转动轴内端连接一一端开口且侧面上打有一系列由大到小的长方形孔且其中最大的为面积等于输水管内圆横截面积的圆孔的圆筒。
3.根据权利要求1所述的平衡上下楼层用水自控开关，其特征是在水量控制开关的外壳上焊接一固定弹簧位置的圆筒，在平动轴上固定套有一弹簧挡环，二者的中心线与平动轴及弹簧中心线重合。
4.根据权利要求1所述的平衡上下楼层用水自控开关，其特征是平动轴在左端装上活塞后从右端套入弹簧再插入气缸，平动轴伸出气缸后，直接与齿轮相啮合。
专利摘要一种能根据自来水水位高低自动控制水流量的大小及其通断，使得在一栋楼里当总供水量不足时能够保持一定水位高度从而使各楼层都能有水的平衡上下搂层用水自控开关。其结构为输水管垂直连通一水量控制开关，原用于转动开关的绞动杆由齿轮代替；与输水管平行装有一气缸，其中心线与齿轮齿顶圆相切；气缸中央带有活塞的平动轴穿过一弹簧与齿轮相啮合；气缸与输水管之间由橡胶管连通。其作用是使通过此装置的水流量大小随水位的高低作线性变化。
文档编号G05D7/01GK2781430SQ0327313
公开日2006年5月17日 申请日期2003年6月23日 优先权日2003年6月23日
发明者蒋群 申请人:蒋群