自动循环临水婴儿澡盆设计说明书.docVIP

自动循环淋水婴儿澡盆 设计者 指导老师 （南京工程学院 机械工程学院，南京 211167） 摘要：在给初生婴儿使用婴儿澡盆洗澡过程中，当婴儿平躺在水面时，裸露在温水面以上的部位容易受凉，澡盆中的水温也会不断降低。本设计通过运用脚踏式机构、流体传动与控制系统、 温度控制系统等设计出一种自动循环淋水婴儿澡盆，从放好温水的婴儿澡盆中脚踏取水，实现自动淋水，在不增加澡盆水位的前提下，能够对婴儿露在水面外的身体取得较好的保温效果，再通过水温控制系统，能控制淋水水温在36-39℃之间，保证婴儿具有适宜的洗澡水温。 关键词：婴儿澡盆；循环淋水；脚踏机构；水温控制； 1 背景技术 当今市场上婴儿澡盆虽然品种繁多，但是功能单一，大多作为一个储水设备来使用，而能够实现自动循环淋水的家用婴儿洗浴设备还不曾出现过。 每天给洗澡，能清洁和保护皮肤，促进血液循环，增加身体抵抗力7、8个月以前的婴儿，因为不能坐立，在澡盆里还需安放专用的支撑婴儿能够平躺在水中的支撑板或者网兜。在实际给婴儿洗澡过程中，当婴儿平躺在水中时，由于澡盆中能够放置的最高水位和婴儿的脸部、头部必须在水面以上等因素的影响，婴儿的身体正面有很大一部分是露在水面外。当天气比较凉时，婴儿露在温水面以上的部位就容易受凉。由于使用了澡盆，则不能使用外接淋浴来直接给身体淋水保温，这样会提高水位，甚至水可能会漫过婴儿的脸部和头部；此外，婴儿的体温调节中枢不完善，水温过高或过低均会对造成不利影响温度控制在36℃～39℃2 国内外研究概况 目前国内外在澡盆上研究主要着眼于澡盆的材料，婴儿舒适度，造型等角度，但在循环淋水方面暂无相关研究。 3 设计目标与实现方案描述 3.1 目标一：实现循环淋水 方案：如图1所示，利用单向阀和三通等市场上容易采购且价格低廉的元件制作近似于液压泵的机构，使用时在婴儿澡盆13中放入适量的温水，脚踩脚踩踏板1，活塞3向上移动，活塞缸2的活塞上侧缸体容积不断减小，压水单向阀7右侧压力不断增大直至打开压水单向阀7，活塞缸2和压水管道8中的气体被压入临时储水气室9。然后抬起脚时，由于可回弹杆架机构4中的弹簧的弹力作用，活塞回程，活塞缸2的活塞上侧缸体容积增大，气压减小，压水单向阀7关闭，吸水单向阀6打开，婴儿澡盆13中的水被大气通过吸水管道5压入活塞缸2中。继续脚踩脚踩踏板1，吸水单向阀6关闭，压水单向阀7打开，活塞缸2中的水被压入临时储水气室9中。如此往复十几次，临时储水气室9中水量不断增加。由于此时临时储水气室9是密闭的，气室中的空气体积则不断压缩，压力则不断增大。这样，在临时储水气室9中就会储有一定体积的水和高压的空气。当开启淋浴喷头阀门开关11，临时储水气室9中的水在高压空气的作用下经过过滤后从淋浴喷头12喷出（喷头12内自带过滤装置），实现对婴儿的淋浴，直至临时储水气室9中水被完全排出[1]。 图1 循环淋水模块原理示意图 1-脚踩踏板； 2-活塞缸； 3-活塞； 4-可回弹杆架机构； 5-吸水管道； 6-吸水单向阀； 7-压水单向阀； 8-压水管道； 9-临时储水气室； 10-出水管道； 11-开关； 12-淋浴喷头； 13-婴儿澡盆 3.2目标二：实现洗澡过程中水温的基本恒定 方案：如图2， 通过热敏电阻传感器探头测试水温的变化，由单片机电路控制常闭继电器的通断，进而控制主电路中加热元件的通断，实现水温的基本恒定。 另外加热元件的选用方面，考虑到传统电热丝的安全性和寿命低等因素，故不选用电热丝；利用高频交变电流在铁质材料上产生涡流使其发热进而加热含铁材料制成的水箱，但出于电磁波辐射的危害及对小孩健康的考虑故也不采用；最终选用了半导体材料制成的PTC加热管作为加热元件。PTC半导体材料具有阻值随温度升高而升高的特性，其制成的加热器当发生干烧时阻值变大，功率急剧减小，保护了产品，此外PTC加热器还具有安全性高，寿命长等特点。 图2 温控系统的流程图 4 详细设计与制作描述 4.1水箱的设计与校核 管路的最小管径为4.5mm所以管中的最小流量面积为π*/4，即A=3.14*4.5*4.5=1.59*。 则水管中的流量为Q=VA（其中V为水在管道中的平均流速，A为管道的面积）。 对管碰头进行测量得其流速为2m/s水压为0.03MPa（淋浴喷头的一般压力为0.025~0.04MPa）。 则 Q=VA =2*1.59* =0.031L/S （一般淋浴喷头的最大压力不超过0.15 MPa） 从流量的角度计算水箱中所需水的体积。 因本品的一次水流总时为5min左右从而可以算出水的体积， = Q*t =0.031*300=9.3L 从压力的角度来计算水箱中所需水的体积 。 因水从管道中流出，因管道的