专利名称：一种二次水自动利用的方法及其自动切换装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水利用技术领域，涉及一种二次水自动利用的方法，以及实 现该方法使用的自动切换装置。
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，提供一种二次水自动利用的方 法，同时提供实现该方法使用的自动切换装置。
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，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
4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%。
本发明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。同时解决了现有技术中没有考虑生活中二次水量不稳、及 由此产生的二次水量不足时，需要自动切换使用一次水的问题。
实现本发明方法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，两压力差进一歩增大， 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l询芯上的压力时，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，从而保证主阔芯 在移至二次水阔套侧的行程中，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。
本发明的二次水自动利用方法的实现系统中，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。
图1为本发明的自动切换装置结构示意图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。
具体实施例方式
一种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 换装置出水管路阔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。
如图1所示，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阔门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; —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
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，
9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阔门关闭；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，可知本发明的二次水自动利用方法适 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，本发明的二次水自动利用方法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。
权利要求
1、一种二次水自动利用的方法，其特征在于该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％。
2、 实现权利要求l二次水自动利用方法的自动切换装置，包括机械式自动切换阀、管道扩容器、稳压阀，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阔门；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阀芯为工字形结构，包括主阀芯、增压阀芯和阀连杆；增压阔芯设置在 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；阀连杆的一端与主阔芯固定 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。
全文摘要
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。
文档编号E03C1/12GK101525897SQ20091009705
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者傅立超, 张巨勇, 斌 李, 潘玉良, 陈志平, 陈文建 申请人:杭州电子科技大学