便攜式野外凈水器設(shè)計(jì)【含18張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 摘要 研究了一種可在野外無(wú)固定電源條件下對(duì)地表水等水進(jìn)行快速處理的性價(jià)比更高的便攜式凈水器，對(duì)凈水流程做了深刻的思考和分析，重新確定了最佳的凈水流程，使凈水系統(tǒng)的每一級(jí)凈水更有針對(duì)性和可靠性，整個(gè)功能設(shè)計(jì)有很強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，從動(dòng)力提供方式的選擇，到凈水流程中可能出現(xiàn)二次污染的思考，充分體現(xiàn)了綠色設(shè)計(jì)的概念。它不僅質(zhì)量輕，方便攜帶，而且凈水速度和凈水質(zhì)量都有保障。內(nèi)部采用了分筒式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由濾芯筒和活塞筒兩部分組成，方便拆卸和安裝，結(jié)構(gòu)組裝設(shè)計(jì)合理。該凈水器不僅功能性很強(qiáng)，外觀設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)潔大方。充分考慮了人機(jī)工程學(xué)原理。 關(guān)鍵詞： 凈水器 便攜式 凈化 Abstract Study a kind of clean machine of water of hold type which can purify the earth's surface water etc. under the no power supply condition .the machine has good performance and low price ,so it is welcome to everyone who are want to travel to the nature .Do the deep thinking and analysis to the clean water current distance, re- make sure the best and clean water current distance, make clean system of water of clean water process more pertinence and credibility, the whole function design contain very strong environmental protection consciousness, from the choice of the way of motive provide, go to thinking of the clean water current distance may appear to pollute again, it is full of green design of concept. the quantity is light, it is convenience to take, and the clean speed of water and clean fluid matters quantity has the guarantee. The inner part adopted the structure design of the tube type, constitute from the tube of purifier and the piston tube two parts, it is easy to dismantles to unload and install, the structure construction design reasonable. the clean machine of water not only the function is very strong, external appearance design also simple and direct and generous. Well considered the principle of the person-machine engineering learns. Keywords: the clean machine of water, portable water purifier, clean 目 錄 第一章 緒論 1 1.1引言 1 1.2課題背景、目的和意義 3 1.3凈水器市場(chǎng)現(xiàn)狀和未來(lái) 5 1.4本文要完成的內(nèi)容 8 第二章 凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 9 2.1凈水流程設(shè)計(jì) 9 2.2凈水系統(tǒng)動(dòng)力方案設(shè)計(jì) 12 2.3凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 12 第三章 凈水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 3.1凈水器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 3.2凈水器關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì) 15 3.3凈水器結(jié)構(gòu)組裝設(shè)計(jì) 28 3.4凈水器技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算 29 第四章 凈水器外觀設(shè)計(jì) 30 4.1凈水器外殼尺寸設(shè)計(jì) 30 4.2凈水器外觀效果圖 31 4.3產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)設(shè)計(jì) 31 4.4產(chǎn)品細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) 32 4.5凈水器外觀設(shè)計(jì)說(shuō)明 32 第五章 結(jié)論與展望 33 5.1產(chǎn)品綜合性能論述 33 5.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)析 35 5.3展望 35 附錄 36 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 第一章 緒論 1.1引言 水是一種神奇的物質(zhì)。地球有三分之二以上的面積都覆蓋了水。水是生命之源，沒(méi)有水就沒(méi)有生命。水是人類生命的第一要素，是人體七大營(yíng)養(yǎng)素（水、蛋白質(zhì)、脂肪、 碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素、纖維素）之首。水同時(shí)是最佳的溶劑，它在人體內(nèi)攜帶著許許多多溶解或懸浮的寶貴化學(xué)物質(zhì)，滋養(yǎng)著人體的生理。人體內(nèi)的這個(gè)鹽水海洋，流經(jīng)所有的血管和人體內(nèi)不論多細(xì)微的管道，沖擊著每個(gè)細(xì)胞壁，注滿每個(gè)細(xì)胞，人體任何部分缺了它，就將無(wú)法生存。成年人體內(nèi)含水量約占體重的70%， 人體血液中水占90%，肌肉中的水占75%，骨骼里水占50%。人體中的水可以調(diào)節(jié)體溫，促進(jìn)新陳代謝，輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排除廢物，忙碌而有序。同時(shí)，水也參加化學(xué)反應(yīng)，與蛋白質(zhì)、糖、磷脂結(jié)合，發(fā)揮復(fù)雜的生理作用，由此可見(jiàn)，水是人體內(nèi)含量最多的成分。人體內(nèi)的水每5~13天更新一次，如果占人體比重70%的水分是潔凈的，那么人體內(nèi)的細(xì)胞也就有了健康清新的環(huán)境。健康、潔凈的水可使人體的免疫能力增強(qiáng)，有利于促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝，那么體內(nèi)的細(xì)胞也就喪失了惡變及毒素?cái)U(kuò)散的條件。人得病的幾率自然就減小了。相反，如果人體減少水分10%便會(huì)引起疾病，只要失掉15%的水，生命就有危險(xiǎn)，減少20%-22%就要死亡。在我們飲食上，沒(méi)有哪種具有比水更重要的作用。沒(méi)有食物，我們可以存活2至3周，而沒(méi)有水，我們幾天后就會(huì)死于脫水。人在孤立無(wú)助的困境中，只要有水，生命就會(huì)維持較長(zhǎng)時(shí)間；生病時(shí)若無(wú)法進(jìn)食，需要補(bǔ)充的首先是水。簡(jiǎn)言之，每天總稍加間隔就需要而且是必要的增加相應(yīng)數(shù)量的水補(bǔ)充和排出，這不僅是生命的象征，也是生命的內(nèi)容。對(duì)人來(lái)講，水是生命的源泉，是人類賴以生存的基本要素之首。 但是如果不能飲用清潔的水，那么即使生命存在，也無(wú)生命質(zhì)量可言。一個(gè)可怕的事實(shí)擺在人們的面前：由于水質(zhì)的污染，污水已成為人類健康的隱形殺手。據(jù)世界衛(wèi)生組織的（WHO）調(diào)查顯示，全世界80%的疾病和50%的兒童死亡都與飲用水水質(zhì)不良有關(guān)。世界上有12億人口因?yàn)闊o(wú)法得到清潔的飲用水而患多種疾病。由于飲用不良水質(zhì)導(dǎo)致的消化疾病、傳染病、各種皮膚病、糖尿病、癌癥、結(jié)石病、心血管病等多達(dá)50多種；由于水質(zhì)污染，全世界每年有5000萬(wàn)兒童死亡，3500萬(wàn)人患心血管病，7000萬(wàn)人患結(jié)石病，9000萬(wàn)人患肝炎，3000 萬(wàn)人死于肝癌和胃癌。天津電視臺(tái)也曾報(bào)道：中國(guó)每年有500萬(wàn)人死于因水污染而導(dǎo)致的疾病。聯(lián)合國(guó)組織向全世界發(fā)出警告:全世界每天至少有5萬(wàn)人死于因飲用受污染的水而引起各種疾病。為此，聯(lián)合國(guó)在2000年確定的“ 千年發(fā)展目標(biāo)”中提出，要在2015年底前，使全球不能可持續(xù)獲得安全飲用水的人口比例減半。各國(guó)元首和政府首腦已承諾在2015年年底前實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。 社會(huì)的發(fā)展，人類的進(jìn)步對(duì)水資源的需求也在不斷增加，我們?nèi)祟惖纳骐x不開(kāi)水（如圖1-1）。但是可供人類直接使用的水資源卻隨著時(shí)間的推移逐年減少變得越來(lái)越珍稀。與19世紀(jì)相比，20世紀(jì)世界人口增加了2倍，而人類用水卻增加了5倍。在一些發(fā)展中國(guó)家，有50%的飲用水和60%的灌溉用水因使用不當(dāng)而浪費(fèi)；約90%的廢水沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理就被排放到河流、湖泊造成環(huán)境污染。眾多數(shù)據(jù)表明：日益增多的工業(yè)廢水和城市廢水。嚴(yán)重影響了飲用水的水質(zhì)。值得重視的是，污染水體的合成洗滌劑、有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等合成有機(jī)化合物，以及氰化物、重金屬類、放射性物質(zhì)等有毒物質(zhì)，它們極難降解凈化，在水體中很難通過(guò)自凈作用達(dá)到凈化無(wú)害目的?？茖W(xué)家注意到水的污染 主要是由于新技術(shù)發(fā)展中產(chǎn)生的大量有機(jī) 物，有機(jī)化工、石油化工、日用化工、醫(yī) 藥、農(nóng)藥等工業(yè)的蓬勃發(fā)展，目前已知的 有機(jī)化合物約700萬(wàn)種，常用的5萬(wàn)種化 學(xué)品中95%以上是有機(jī)物，而且每年都有 成千上萬(wàn)種新的有機(jī)化合物被人工合成制 取，這些有機(jī)物在研制、生產(chǎn)和使用中都 可能會(huì)進(jìn)入人體，全世界在水中已檢測(cè)出 2221種有機(jī)物。目前，在幾種污染重，物 圖1-1 理污染與生物污染在飲水中基本能得到控制，但化學(xué)污染上升為主要矛盾。在化學(xué)污染中，無(wú)機(jī)污染基本能得到控制，有機(jī)污染上升為主要矛盾，成為危及人類健康及安全的主要敵人。 未經(jīng)處理或處理不當(dāng)?shù)墓I(yè)廢水和生活污水排入水中，當(dāng)數(shù)量超過(guò)水體自凈能力時(shí)，就會(huì)造成水體污染，水污染是指進(jìn)入水體的污染物含量超過(guò)水體本地值和自凈能力，使水質(zhì)受到損害，破壞了水體原有的性質(zhì)和用途。水污染分為物理污染、生物污染與化學(xué)污染三類。物理污染是指水中含有的懸濁物及機(jī)械雜質(zhì)，如泥沙之類（如黃河水就是黃土背沖入水中造成的物理污染）；生物污染是指水中含有的細(xì)菌、藻類、霉菌、酵母菌等微生物、病毒、熱源、各種浮游生物、寄生蟲(chóng)及蟲(chóng)卵造成的；化學(xué)污染是指水中由化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的水質(zhì)污染，它又可分為無(wú)機(jī)污染和有機(jī)污染。前者如水中含有的Hg、Cd、Cr、Pb等重金屬和砷化物、氰化物、亞硝酸鹽等無(wú)機(jī)物；后者如水中含有農(nóng)藥、除草劑、合成洗滌劑、有機(jī)溶劑以及各種各樣的有機(jī)物。 水污染對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。大致來(lái)說(shuō)，可分為以下三種。 1. 引起急性和慢性中毒 水體受化學(xué)毒物污染后，通過(guò)飲用水或食物鏈便會(huì)造成中毒，其中包括：慢性中毒和急性中毒。如：甲莖汞中毒（水侯病）、鍋中毒、砷中毒、氰化物中毒、農(nóng)藥中毒、多氯聯(lián)苯中毒等。鉛、鋇、氟等，也可對(duì)人體造成危害。這些急性和慢性中毒，是水污染對(duì)人體健康危害的主要方面。 2. 致突變、致畸和致癌作用 環(huán)境化學(xué)物質(zhì)引起生物體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生突然的可遺傳的變異稱為致突變作用，這也是一種特殊的毒作用，水中常見(jiàn)的污染物和一些農(nóng)藥及殺蟲(chóng)劑有致突變作用。 一些外來(lái)因素引起胚胎發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能異常稱為致畸作用，孕婦因攝入甲基汞而發(fā)生先天性胎兒甲基汞中毒。胎兒發(fā)育受損，出生后反應(yīng)遲鈍、繼而出現(xiàn)先天性癡呆和運(yùn)動(dòng)功能失調(diào)、危害了下一代的健康與生命。 越來(lái)越多的研究表明：大部分的癌癥是由環(huán)境中的化學(xué)致癌因子造成的，而這些因子又廣泛存在于地表水、地下水。到目前為止，美國(guó)飲用水中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)污染物已超過(guò)2100種，其中已確認(rèn)是致癌物和可疑致癌物的有97種，另有133種是致突變、致腫瘤或者有毒污染物，其余90%的污染物中有沒(méi)有或者有多少致癌物還未確定。這些致癌因子又是從何而來(lái)的呢？很顯然，地表水和地下水中的致癌因子主要是來(lái)源于工業(yè)廢水、化肥和農(nóng)藥。某些有致癌作用的化學(xué)物質(zhì)，如砷、鉻、鎳、鉸、苯胺和其他的多環(huán)芳烴污染水體后，可以在懸浮物、底泥和水生生物體內(nèi)蓄積。長(zhǎng)期飲用含有這類物質(zhì)的水，或食用體內(nèi)蓄積有這類物質(zhì)的生物，就可能誘發(fā)癌癥。致突變、致癌和致畸之間存在著密切的相關(guān)性。 3. 發(fā)生以水為媒介的傳染病 19世紀(jì)以前水污染最可怕的是生物污染，它發(fā)生最早，延續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，對(duì)人類的危害最大。主要指病原性微生物污染而引起的霍亂、傷寒、脊髓灰質(zhì)灸、甲型病毒性肝炎等，通過(guò)水傳播而發(fā)生的傳染病暴發(fā)，瘟疫流行曾奪走了千百萬(wàn)人的生命，現(xiàn)今世界上某些落后地區(qū)及農(nóng)村地區(qū)仍然常有這類水中生物污染導(dǎo)致的流行病暴發(fā)。此外，由于吃了受污染的水或食物而致使人內(nèi)寄生蟲(chóng)之病患也十分常見(jiàn)。 此外，水體污染后，常可引起水的感官狀態(tài)惡化。如，某些污染物在一般濃度下，對(duì)人的健康雖無(wú)直接危害，但可使水發(fā)生異臭、異味、異色，呈現(xiàn)泡沫和油膜等，妨礙水體的正常利用；銅、鋅、鎳等物質(zhì)，在一定的濃度下能抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖，從而影響水中有機(jī)物的分解和生物氧化，使水體的天然自凈能力受到抑制，影響水體的衛(wèi)生狀況。 1.2課題背景、目的和意義 1.2.1課題背景 全球水質(zhì)現(xiàn)狀促進(jìn)了家用凈水設(shè)備的誕生 ，在中國(guó)90年代初期，家用純水機(jī)、凈水器就已經(jīng)出現(xiàn) ，但限于各地的水質(zhì)情況和當(dāng)時(shí)的消費(fèi)觀念 、經(jīng)濟(jì)以及市場(chǎng)宣傳等多方面的因素 ，家用純水機(jī)、凈水器一直沒(méi)有得到快速的發(fā)展?，F(xiàn)在，隨著桶裝水的普及 ，人們的用水觀念已發(fā)生了極大的轉(zhuǎn)變 ，加上自來(lái)水水質(zhì)狀況的日益惡化，已經(jīng)形成了廣泛的市場(chǎng)需求。 但是不論城市水廠或現(xiàn)有的各類家用凈水器的處理工藝和設(shè)備都需要電源,處理水均需要管道輸入或輸出,這就限定了凈水器必須在固定點(diǎn)上使用,而不能隨身攜帶,不能隨著使用者的活動(dòng)而在不同的場(chǎng)合和地點(diǎn)使用 。 在我國(guó)農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)仍有大量人員的飲水仍未經(jīng)嚴(yán)格處理或根本未處理。尤其是流動(dòng)性大且較分散的邊防哨所,野外值勤小分隊(duì),地質(zhì)勘探人員,牧民、漁民等由于無(wú)法攜帶大量飲水,更是經(jīng)常飲用渾濁的含有大量細(xì)菌的污染水,嚴(yán)重地影響了身體健康和工作。然而，目前市場(chǎng)上銷售的凈水器一般是采用活性碳、磁鐵、麥飯石等材料凈化，其缺點(diǎn)是體積大、笨重且不能去除水中細(xì)小雜質(zhì)和大量細(xì)菌、病毒。 專利資料顯示，從90年代初，國(guó)內(nèi)對(duì)便攜式凈水器已經(jīng)有了想法，人們?cè)噲D嘗試擺脫凈水器受固定電源的限制，有了這種想法，多種便攜式凈水器誕生了，專利號(hào)為92237734.0、97222143.3、97229982.3、99221536.6、99201207.4、03234134.2、200420112834.3(如圖1-2)這些便攜式凈水器技術(shù)上比較落后，外觀設(shè)計(jì)很粗糙，簡(jiǎn)單卻缺乏美感，他們忽略了造型的設(shè)計(jì)，因?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)在中國(guó)還處在一個(gè)剛剛發(fā)展的階段，有很少的一部分人知道“工業(yè)設(shè)計(jì)”這個(gè)名詞，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的理解更是少之又少，這些便攜式凈水器很多是由搞機(jī)械設(shè)計(jì)的人員設(shè)計(jì)的，他們對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)還不是很了解，故對(duì)于產(chǎn)品他們只強(qiáng)調(diào)了功能性，而根本沒(méi)有考慮美觀性。 圖1-2 國(guó)內(nèi)七種專利便攜式凈水器 1.2.2課題目的和意義 為了改善野外作業(yè)、旅游、探險(xiǎn)、救災(zāi)等人員方便用水的狀況,以及提高人民生活及健康水平,一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),不受其它條件限制的便攜式凈水器是完全有必要的。便攜式凈水器不僅要能適合不同水體，而且要能去除水中異味、色度、硬度、渾濁度、細(xì)菌、病毒、重金屬、致癌物等，凈化后的水可直接飲用，且口感好無(wú)異味。 1.3凈水器市場(chǎng)現(xiàn)狀和未來(lái) 1.3.1 凈水器發(fā)展概況 隨著環(huán)境水資源的污染狀況惡化及凈水技術(shù)的不斷發(fā)展，作為一種新型產(chǎn)品——凈水器得到了迅猛的發(fā)展。各種品牌產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商如雨后春筍般不斷出現(xiàn)。主要廠商集中在上海、江浙、廣東地區(qū)。以廣東市場(chǎng)為例，目前廣東市場(chǎng)上凈水器主要品牌（按產(chǎn)品上標(biāo)注的生產(chǎn)廠商所在地）可分為三類： 第一類進(jìn)口品牌（6 種）：安邦（美國(guó)）、愛(ài)惠浦（美國(guó)）、潔碧（美國(guó)）、道爾頓（英 國(guó)）、康迪（瑞士）、MSR（美國(guó)）； 第二類為廣東省品牌（包括合資品牌共8種）：愛(ài)奴（深圳）、雪科露（深圳）、立升（深圳）、安吉爾（深圳）、西格瑪（深圳）、碧源（廣州）、凈寶（廣州）、浦露泉（中山）； 第三類為外省產(chǎn)品（3種）：天磁（天津）、沁園（寧波）、東方（上海）。 進(jìn)口品牌價(jià)位很高，多數(shù)在3000 元人民幣以上，國(guó)產(chǎn)品牌部分（采用反滲透凈化技術(shù)的產(chǎn)品）在1000-3000 元之間，大多數(shù)在幾百元之間。 從凈水技術(shù)及工藝來(lái)分，主要有以下四種類型： 、早期的簡(jiǎn)單過(guò)濾型 此類型的凈水器主要是采用砂芯過(guò)濾器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能除去雜質(zhì)塵埃等。現(xiàn)在已經(jīng)基本見(jiàn)不到這類凈水器產(chǎn)品。 、活性碳、陶瓷等吸附過(guò)濾型 采用活性碳吸附再加銀消毒的方法?；钚蕴嫉奈侥芰τ邢薏⑶椅侥芰﹄S著處理水量、使用時(shí)間的增加而降低，需要及時(shí)更換濾芯。這類產(chǎn)品多數(shù)是由小生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。陶瓷濾芯凈化原理與活性炭類似，不過(guò)相對(duì)過(guò)濾效果好，壽命長(zhǎng)，但價(jià)格較昂貴，也不能完全去除細(xì)微的細(xì)菌等，此類產(chǎn)品屬中高檔。 、軟水、礦化、磁化型 采用離子交換樹(shù)脂、永磁鐵、麥飯石等材料，適用于硬水地區(qū)，但同樣存在上述活性碳吸附的缺點(diǎn)。一般是將活性碳與離子交換樹(shù)脂結(jié)合使用，成為礦化凈水器。 、膜分離過(guò)濾型 主要有微濾（MF）、超濾（UF）、精濾（NF）和反滲透（RO）等。應(yīng)用這類技術(shù)的凈水器價(jià)格昂貴，體積大。中空纖維束是一種新穎的膜分離過(guò)濾方式，成本/性能比較低。因此，近期出現(xiàn)了較多采用此類凈化技術(shù)的產(chǎn)品。 凈水器在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的歐美、日本、東南亞普及程度較高，部分國(guó)家家庭擁有率達(dá)到70%。然而我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上凈水器的銷量一直得不到迅速的提高，據(jù)1991年的不完全統(tǒng)計(jì)中，我國(guó)凈水器生產(chǎn)廠僅有50家左右，基本集中在上海。1989-1991 年全國(guó)銷售量累計(jì)約100萬(wàn)臺(tái)左右。到世紀(jì)末，凈水器生產(chǎn)廠商已經(jīng)多達(dá)數(shù)百家，僅浙江慈溪一帶的凈水器生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到300萬(wàn)臺(tái)。但據(jù)調(diào)查，2000年全國(guó)銷量不上100萬(wàn)臺(tái)，生產(chǎn)商的產(chǎn)能多數(shù)閑置，造成資源的浪費(fèi)，有較多的因素制約著凈水器市場(chǎng)的發(fā)展。 資料顯示更多的是對(duì)家用凈水器的關(guān)注，人們對(duì)家用凈水器的使用意識(shí)還很欠缺，對(duì)于便攜式凈水器的意識(shí)就更淡薄，這里列舉一下造型和功能比較權(quán)威的便攜式凈水器（如圖1-3）： (a) (b) (c) 圖1-3 這三款便攜式凈水器是目前來(lái)說(shuō)技術(shù)和造型都比較前衛(wèi)的。(a)型看起來(lái)比較笨重，加壓過(guò)濾，采用0.3微米的防堵塞玻璃纖維濾芯和活性炭，出水量約為1升/分鐘，重量約310克，規(guī)格為7.6*16.5*6.1厘米。(b)型采用的是自重過(guò)濾，采用0.2微米的陶瓷濾芯。出水量約為5升/分鐘，重量越620克，規(guī)格為10*19厘米。（c）型造型很時(shí)尚輕巧，采用加壓過(guò)濾，采用0.2微米的陶瓷濾芯。出水量約為1升/分鐘，重量約為580克，規(guī)格為27*6厘米。這三款是市場(chǎng)上便攜式凈水器的典型，（a）技術(shù)性強(qiáng)（c）造型時(shí)尚（b）動(dòng)力提供方式受約束。 1.3.2市場(chǎng)發(fā)展的制約因素 目前制約凈水器市場(chǎng)發(fā)展的因素主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 凈水器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不完善，純水、礦化水爭(zhēng)論不休。 目前，凈水器標(biāo)準(zhǔn)除城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《CJ3023-93活性炭?jī)羲鳌?、《CJ3026-94飲用水一體化凈水器標(biāo)準(zhǔn)》之外，幾乎沒(méi)有其他方面的檢驗(yàn)衡量標(biāo)準(zhǔn)。由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，市場(chǎng)上純水凈水器（主要是反滲透凈水器）、礦化水（主要是磁化、礦化凈水器）兩大陣營(yíng)在媒體報(bào)刊上爭(zhēng)論不休，甚至于相互攻擊，造成消費(fèi)者無(wú)所適從。 另?yè)?jù)調(diào)查，消費(fèi)者不敢相信廣告所宣傳的凈水器，也希望盡早出臺(tái)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 產(chǎn)品定位局限。 目前國(guó)內(nèi)多數(shù)廠商將凈水器定位為保健美容產(chǎn)品宣傳，也許是為了追求現(xiàn)代人保健美容的時(shí)尚。然而保健美容給人的感覺(jué)總是沒(méi)有大眾化。據(jù)調(diào)查，日本的凈水器產(chǎn)品，一般定位在廚房家電類，多數(shù)和廚房家電如電飯鍋、電開(kāi)水壺等放在一起宣傳。這樣，無(wú)形中消費(fèi)者會(huì)將凈水器和電飯鍋當(dāng)作同一類產(chǎn)品。日本的凈水器普及率（據(jù)說(shuō)達(dá)到了70%）很高和此有一定的關(guān)系。 消費(fèi)者對(duì)凈水器缺乏認(rèn)識(shí)。 我們對(duì)廣州、深圳兩個(gè)較為發(fā)達(dá)的城市做過(guò)調(diào)查，廣州各個(gè)大商場(chǎng)30分鐘內(nèi)都有3-6批（以一個(gè)光臨小團(tuán)體或家庭為一批）顧客光臨凈水器柜臺(tái)，購(gòu)買或者詢問(wèn)凈水器有關(guān)問(wèn)題（其中中老年人較多，年輕人少），然而很少有人購(gòu)買凈水器；此外，通過(guò)對(duì)消費(fèi)者的咨詢，多數(shù)消費(fèi)者對(duì)凈水器一無(wú)所知，對(duì)凈水器的凈水功能持懷疑、觀望態(tài)度。這是制約凈水器行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。 產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，銷售管理不規(guī)范。 作為提供與人息息相關(guān)的飲用水的產(chǎn)品，凈水器的衛(wèi)生要求不可忽視。雖然大多數(shù)的凈水器品牌能滿足飲用水的衛(wèi)生要求；但仍然有很多的雜牌凈水器產(chǎn)品，從外觀到結(jié)構(gòu)都無(wú)法達(dá)到起碼的衛(wèi)生要求，甚至有的活性炭?jī)羲鲃?dòng)一動(dòng)就有碳粉掉落，有的凈水器外殼及內(nèi)壁粘滿灰塵。而作為產(chǎn)品銷售終端—— 商場(chǎng)對(duì)凈水器產(chǎn)品的管理也不規(guī)范，有的商場(chǎng)凈水器產(chǎn)品專柜類似雜貨鋪，甚至有的商場(chǎng)沒(méi)有凈水器產(chǎn)品專柜，各個(gè)品牌的凈水器產(chǎn)品分布在各個(gè)不起眼的角落，產(chǎn)品也粘滿灰塵。 凈水核心技術(shù)掌握不足，濾芯制造缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，濾芯的更換成為凈水器發(fā)展的瓶頸。 國(guó)內(nèi)多數(shù)廠商只能制造活性炭濾芯，而對(duì)中空纖維、反滲透膜、陶瓷濾芯等凈化先進(jìn)技術(shù)掌握不足，依靠進(jìn)口濾芯。同時(shí)，濾芯的制造也缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一旦購(gòu)買的某個(gè)品牌的凈水器后，后續(xù)的濾芯更換只能購(gòu)買同一個(gè)廠家的產(chǎn)品，消費(fèi)者失去了自由選擇的權(quán)力。部分消費(fèi)者擔(dān)心生產(chǎn)家不生產(chǎn)時(shí)，昂貴的凈水器便失去用處，或者可能在濾芯價(jià)格上被廠家任意宰割。 市場(chǎng)缺乏強(qiáng)有力的品牌支持，并缺乏相應(yīng)的監(jiān)督機(jī)制。 凈水器生產(chǎn)是一個(gè)新興行業(yè)，國(guó)內(nèi)知名品牌如海爾等均沒(méi)有涉足凈水器的制造，國(guó)人熟悉的國(guó)外品牌如松下等沒(méi)有進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。凈水器市場(chǎng)正處在戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，各個(gè)品牌產(chǎn)品都說(shuō)自己是國(guó)內(nèi)外知名品牌或者是采用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)制造，而市場(chǎng)對(duì)此又沒(méi)有相應(yīng)的監(jiān)督機(jī)制，廠商的不真實(shí)宣傳加大了消費(fèi)者的懷疑態(tài)度。 其他飲用水相關(guān)產(chǎn)品如瓶裝、桶裝純凈水、飲水機(jī)等也是制約凈水器發(fā)展的一個(gè)不可忽略的因素。 1.3.3市場(chǎng)發(fā)展前景 根據(jù)以上的制約因素，凈水器市場(chǎng)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面解決： 市場(chǎng)游戲規(guī)則的制定是市場(chǎng)發(fā)展的前提，加快研究建立相關(guān)的行業(yè)行規(guī)，規(guī)范凈水器行業(yè)的行為是重中之重； 重新進(jìn)行凈水器的市場(chǎng)定位，只有成為家庭必須的廚房用品之后，凈水器產(chǎn)品才能引起廣大消費(fèi)者（特別是廣大的農(nóng)村消費(fèi)者）購(gòu)買的欲望； 加強(qiáng)市場(chǎng)營(yíng)銷力度及市場(chǎng)管理監(jiān)督機(jī)制，讓消費(fèi)者了解凈水器產(chǎn)品； 加強(qiáng)研究和應(yīng)用先進(jìn)的凈化技術(shù)，解決凈水器發(fā)展的瓶頸—— 濾芯問(wèn)題。 目前，凈水器的類似產(chǎn)品—— 飲水機(jī)在市場(chǎng)上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，年銷量在千萬(wàn)數(shù)量級(jí)，然而單純的飲水機(jī)有著無(wú)法避免的缺陷，如：送水及儲(chǔ)水麻煩、購(gòu)買純凈水費(fèi)用高、長(zhǎng)期使用無(wú)法保證飲水機(jī)內(nèi)部的衛(wèi)生等。特別是近幾年多次報(bào)道桶裝水合格率很低，使得用戶的飲用水健康根本無(wú)法得到保證。飲水機(jī)的所有功能凈水器都具備，但卻避免了以上缺點(diǎn)。 隨著制約市場(chǎng)發(fā)展因素的逐步解決，單純的飲水機(jī)將逐步退出市場(chǎng)。而凈水器的功能將多樣化（如自動(dòng)加熱、或增加沖咖啡、泡茶功能等），并將逐步向家電方向發(fā)展，未來(lái)的凈水器將成為家庭中必不可少的一個(gè)廚房家電。 1.4本文要完成的內(nèi)容 此次設(shè)計(jì)本著“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)一款便攜式凈水器，要求過(guò)濾面積大，體積小。在有限空間能完成流量過(guò)大的需求?？梢院芊奖愕牟鹦栋惭b，以便安裝清洗，以及更換濾芯。該便攜式凈水器采用高科技材料，經(jīng)過(guò)多級(jí)過(guò)濾、吸附殺菌、抑菌等多重過(guò)濾系統(tǒng)，具備過(guò)濾性，去除水中的懸濁物及泥沙等機(jī)械雜質(zhì)；消毒性，去除水中細(xì)菌、藻類、霉菌、酵母菌等微生物、病毒、熱源、寄生蟲(chóng)及蟲(chóng)卵；吸附性，去除水中汞、鎘、鉛等重金屬和各種有機(jī)物。并且在宏觀上體積要小，質(zhì)量要輕，結(jié)構(gòu)要緊湊，設(shè)計(jì)要合理，外觀要美觀大方，從而解決無(wú)電源、不能直接飲用水的凈化和飲水問(wèn)題。最終保障的是全人類的身體健康。 針對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)目的，本文要研究及討論實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容有： 1. 分析各類凈水濾芯的特點(diǎn)，以及凈水技術(shù)和工藝的特點(diǎn)，確定該凈水器的凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)方案。 2. 根據(jù)確定的凈水系統(tǒng)原理方案，進(jìn)行凈水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及繪制關(guān)鍵零部件的三維圖和二維尺寸圖。 3. 針對(duì)確定的凈水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行外觀設(shè)計(jì)。 4. 產(chǎn)品綜合性能論述。 43 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 內(nèi)部?jī)羲到y(tǒng)原理設(shè)計(jì) 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 第二章 凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 2.1凈水流程設(shè)計(jì) 分析各種凈水原理和方法以及水質(zhì)的污染狀況，來(lái)設(shè)計(jì)凈水流程。 凈水器根據(jù)凈水的原理和方法，主要可以區(qū)分為機(jī)械式凈水器和化學(xué)式凈水藥片。在機(jī)械式凈水器中由于使用的過(guò)濾介質(zhì)不同還可以再細(xì)分為陶瓷、活性炭和玻璃纖維等幾種機(jī)械式過(guò)濾器。而化學(xué)式凈水片也因?yàn)槭褂玫南驹夭煌譃殂y、碘、和氯三種。以下簡(jiǎn)要說(shuō)明以下它們的凈水原理和特點(diǎn)。 一、機(jī)械式凈水系列 過(guò)濾法的原理與化學(xué)殺菌法完全不同。它是以機(jī)械的方法將水中的微生有機(jī)物、臟物、殘骸和粒子全部去除?，F(xiàn)在的水過(guò)濾器裝置一般孔徑都可以達(dá)到微米級(jí)，小到足以濾除原微生物和絕大多數(shù)細(xì)菌，但是又多少缺乏濾除足夠百分率的病毒，所以還不能稱為凈水器，不同的過(guò)濾器有不同材料和不同孔徑的濾芯，孔徑的大小直接決定它能濾除哪些物質(zhì)，同時(shí)也決定出水的速度。很明顯孔徑越小，過(guò)濾的效果越好，但出水的速度越低。 陶瓷濾芯的歷史掌故： 　　用陶瓷凈化水的文化歷史悠久，在遠(yuǎn)古但高度文明的地區(qū)，陶瓷早被用作儲(chǔ)水容器和管道，在希臘克利特島上有一座寺廟叫克諾斯，里面所有的管道和容器都是由陶瓷做成的，水感涼爽、自然而甘甜。以深度過(guò)濾為原則用微孔陶瓷凈化飲用水具有很長(zhǎng)的歷史和廣泛的事實(shí)記錄，十九世紀(jì)初，細(xì)菌學(xué)家路易·帕斯特（LOUISPASTEUR）因?yàn)楫?dāng)?shù)仫嬘盟狈Χ_(kāi)創(chuàng)了陶瓷過(guò)濾器的先河。 　　現(xiàn)在的陶瓷濾芯一般由硅藻土和粘土混合制成，形成非常精細(xì)的過(guò)濾媒介，微濾孔一般在0.4~0.2微米，這種亞微米的孔徑足以濾除原生物和幾乎是所有的細(xì)菌，而它更大的優(yōu)點(diǎn)還在于它的過(guò)濾能力和很長(zhǎng)的使用壽命。根據(jù)陶瓷的濾水特點(diǎn)，有機(jī)微生物和其它雜質(zhì)都會(huì)附著在濾芯的外壁上，并且可以輕易地清除掉，陶瓷濾芯的壽命可以長(zhǎng)達(dá)50000升，因?yàn)樗臑V孔很小，所以出水量一般會(huì)比人選材料略小，采用陶瓷濾芯的凈水器市場(chǎng)零售價(jià)一般在600元到2500元之間，著名的品牌有康迪（KATADYN）和MSR。 陶瓷濾芯： 　　微孔結(jié)構(gòu)的陶瓷濾芯中摻有銀粉，它可以有效抑制細(xì)菌的滋生，均勻的濾孔小到0.2微米，所以可以有效濾除各種細(xì)菌（尺寸為0.3~1.5微米）和原生物（尺寸為1~100微米），陶瓷濾芯經(jīng)過(guò)清洗后可以重復(fù)使用所濾水容量很大。 活性炭濾芯： 　　活性炭濾芯具有濾除水中有害有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的能力，它可以過(guò)濾水中的異味和氣味，從而改善水質(zhì)，也可以濾除氯氣，殺蟲(chóng)劑和其它化學(xué)污染，這些雜物會(huì)粘附于活性炭的表面，但活性炭粒子不可再生利用。 　　玻璃纖維濾芯： 　　能有效的去除水中的懸浮物，顆粒等。 超細(xì)的玻璃纖維絲經(jīng)兩層折疊可以制成深度凈水濾芯，標(biāo)稱孔徑為0.3微米，可以濾除所有的細(xì)菌和原生物，柔韌的玻璃纖維褶皺處理可使過(guò)濾面積大大增加和過(guò)濾容量大大增加，凈水速度也因此加快。 二、化學(xué)式凈水系列： 　　銀：根據(jù)陽(yáng)極吸引的原理，銀離子會(huì)被吸向細(xì)菌，穿透細(xì)胞膜之后銀離子會(huì)破壞細(xì)菌的DNA，因此而防止了進(jìn)一步繁殖，細(xì)菌的呼吸系統(tǒng)受到攻擊和阻隔從而引起連鎖反應(yīng)，結(jié)果殺死細(xì)菌。 　　氯：氯是世界上被廣泛應(yīng)用于殺菌消毒的最普通的物質(zhì)，它應(yīng)用范圍廣起作用快，但是氯不適合于應(yīng)用在水保存，并且使用時(shí)必須要使用合適的劑量。 　　碘：像氯一樣，碘也是一種鹵素，并具有類似的作用原理，但它具有更大的PH獨(dú)立性所以比氯更易于保存，它的力度也較弱，所以需要有更長(zhǎng)的作用時(shí)間，如果沒(méi)有活性炭進(jìn)行再次過(guò)濾，碘會(huì)使水的滋味變得很糟，為了消除碘的異味，只在有活性炭濾芯時(shí)才使用。 市場(chǎng)上很多便攜式凈水器為了節(jié)約凈水器占用空間，以及減輕凈水器的重量，在濾芯的選擇上并不是很科學(xué)，這種產(chǎn)品是以犧牲人類的健康達(dá)到便攜的目的，目前，在技術(shù)上能夠達(dá)到比較全面凈水效果的單一濾芯只有國(guó)外一些凈水器著名的廠商做的比較好，比如：瑞士康迪，該公司早在1928年便開(kāi)始生產(chǎn)高質(zhì)量的便攜式凈水器。盡管如此，但是集成效果肯定不如多級(jí)單一效果好，并且多級(jí)單一過(guò)濾的性價(jià)比更高。 未經(jīng)處理或處理不當(dāng)?shù)墓I(yè)廢水和生活污水排入水中，當(dāng)數(shù)量超過(guò)水體自凈能力時(shí)，就會(huì)造成水體污染，水污染是指進(jìn)入水體的污染物含量超過(guò)水體本地值和自凈能力，使水質(zhì)受到損害，破壞了水體原有的性質(zhì)和用途。水污染分為物理污染、生物污染與化學(xué)污染三類。 物理污染是指水中含有的懸濁物及機(jī)械雜質(zhì)，如泥沙之類（如黃河水就是黃土背沖入水中造成的物理污染）； 生物污染是指水中含有的細(xì)菌、藻類、霉菌、酵母菌等微生物、病毒、熱源、各種浮游生物、寄生蟲(chóng)及蟲(chóng)卵造成的； 化學(xué)污染是指水中由化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的水質(zhì)污染，它又可分為無(wú)機(jī)污染和有機(jī)污染。前者如水中含有的Hg、Cd、Cr、Pb等重金屬和砷化物、氰化物、亞硝酸鹽等無(wú)機(jī)物；后者如水中含有農(nóng)藥、除草劑、合成洗滌劑、有機(jī)溶劑以及各種各樣的有機(jī)物。 目前，市場(chǎng)上的凈水器質(zhì)量參差不齊，其中重要的因素是水質(zhì)污染分析的不到位，僅限于去除水中的懸浮物和微生物，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行吸附和殺菌消毒。并且往往是標(biāo)稱使用一種特制濾芯一步到位凈水。所以該設(shè)計(jì)要避免這個(gè)問(wèn)題，真正的解決實(shí)際問(wèn)題。 通過(guò)分析機(jī)械式凈水和化學(xué)凈水的原理和方法，以及水質(zhì)污染狀況，秉承“設(shè)計(jì)以人為本”的設(shè)計(jì)理念，定位于性價(jià)比更高的便攜式產(chǎn)品，設(shè)計(jì)內(nèi)部?jī)羲到y(tǒng)流程，采用多級(jí)凈水系統(tǒng)，分別針對(duì)水體污染的三個(gè)方面：物理污染、生物污染以及化學(xué)污染，以及考慮到世界范圍內(nèi)各地政府對(duì)飲用水標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注， 設(shè)計(jì)最優(yōu)化的水處理順序?yàn)椋? 物理污染 化學(xué)污染 生物污染 針對(duì)優(yōu)化的水處理順序，設(shè)計(jì)內(nèi)部?jī)羲鞒蹋ㄈ鐖D2-1）為： 1. 先通過(guò)預(yù)處理，在凈水器外部實(shí)現(xiàn)對(duì)一些體積比較大的草葉，枝條以及體積相對(duì)較大的微生物殘骸等物理污染物。再通過(guò)一級(jí)過(guò)濾去除水中其他的懸濁物以及水中的泥沙等物理污染物。并且從流體力學(xué)的角度來(lái)分析，在預(yù)處理階段和一級(jí)過(guò)濾階段要保證凈水的速度和凈水量。權(quán)衡這些方面的要求，設(shè)計(jì)采用玻璃纖維濾芯，柔韌的玻璃纖維褶皺處可使過(guò)濾面積和過(guò)濾容量大大增加，并且凈水速度也因此加快。 2. 通過(guò)預(yù)處理和一級(jí)濾水處理，基本上物理污染物可以從水中去除，伴隨著進(jìn)水中物理污染物的減少，水處理進(jìn)入了二級(jí)濾水階段，這一濾水階段，主要是針對(duì)的生物污染物，水中存在大量的微生物，這些微生物嚴(yán)重影響著人體健康，處理生物污染的方式主要有兩種，一種是采用吸附的方式，應(yīng)該說(shuō)屬于物理的方法，陶瓷濾芯吸附，或者活性炭吸附，但是前者價(jià)格比較昂貴，并且質(zhì)量相對(duì)比較大，不能完全去除細(xì)微的細(xì)菌，而后者的吸附能力有限，并且伴隨著處理水量和使用時(shí)間的增加而降低。這兩種物理方式只是阻止了微生物進(jìn)入到水體中，但是微生物的生存能力很強(qiáng)，在陶瓷濾芯和活性炭濾芯上繼續(xù)存活繁殖的幾率很大。另外一種處理生物污染的方式就是殺菌消毒，這種方式通俗的講應(yīng)該屬于化學(xué)方法?；瘜W(xué)方法只要一定量的凈水藥片就可以，它去除水中的微生物比較徹底。但是化學(xué)方法處理以后，會(huì)產(chǎn)生微生物的殘骸、化學(xué)凈水藥品的味道會(huì)殘留在水中，凈水藥片無(wú)機(jī)物也避免不了進(jìn)入水中，造成了二次污染，這種二次污染里面既存在著物理污染物，也存在化學(xué)污染物。通過(guò)分析比較物理方式和化學(xué)方式處理生物污染的原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用化學(xué)凈水藥片，效果好，質(zhì)量輕，便于達(dá)到便攜式的設(shè)計(jì)目的。雖然造成了二次污染，但是可以在三級(jí)濾水階段同時(shí)去除。 3. 伴隨著凈水過(guò)程的進(jìn)行，凈水進(jìn)入到三級(jí)濾水階段，即處理化學(xué)污染物，在這個(gè)階段中，化學(xué)污染物一是來(lái)自水源中存在的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，二是來(lái)自二級(jí)濾水階段中的二次無(wú)機(jī)污染物。在這個(gè)階段采用活性炭濾芯是再好不過(guò)的了，活性炭不僅可以吸附有機(jī)物也可以吸附無(wú)機(jī)物，可以去除水中的異味和異色，也可以吸附二級(jí)濾水階段產(chǎn)生的微生物殘骸，可以兼顧很多方面，它的價(jià)格也是最便宜的，質(zhì)量也很合理。凈水后的水可以立即飲用，活性炭的吸附作用不用擔(dān)心凈水藥片對(duì)水的味道的影響。這個(gè)濾水過(guò)程是依據(jù)水中污染物的性質(zhì)來(lái)合理設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)原理沒(méi)有任何贅余。兼顧了凈水效果，兼顧了體積和質(zhì)量，兼顧了性價(jià)比，兼顧了凈水的速度等等，整個(gè)原理設(shè)計(jì)綠色環(huán)保，沒(méi)有對(duì)外界造成二次污染。 化學(xué)污染 生物污染 物理污染 三級(jí)濾水 （活性炭濾芯） 二級(jí)濾水 （凈水藥片或固體消毒劑） 一級(jí)濾水 （玻璃纖維濾芯） 預(yù)處理 二次污染 生物、化學(xué)污染 圖2-1內(nèi)部?jī)羲鞒虉D 2.2凈水系統(tǒng)動(dòng)力方案設(shè)計(jì) 家用凈水器的凈水動(dòng)力提供方式是固定電源的形式，而便攜式凈水器與家用凈水器的一個(gè)最大的區(qū)別就在于動(dòng)力的提供方式?jīng)]有家用的便捷，那么除了這種固定電源的方式，我們能夠利用的還有機(jī)械能或者化學(xué)能（如圖2-2），機(jī)械能包括依靠水自身的重力、外力作功兩種形式，其中外力作功的形式又有很多方案可以設(shè)想，如手動(dòng)式，腳踏式，吸管式等利用正負(fù)壓的作用吸水。化學(xué)能主要包括使用化學(xué)電池。 化學(xué)能 外力做功 動(dòng)力提供方式 機(jī)械能 手動(dòng)式 腳踏式 吸管式 水自身重力 圖2-2動(dòng)力提供方式圖 化學(xué)電池能夠讓凈水器的體積做的更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，但是化學(xué)電池能夠提供的電能是有限的，在野外的情況下，用電量是不可以估計(jì)的，并且化學(xué)電池不環(huán)保。不符合綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。化學(xué)電池用在短時(shí)間的應(yīng)急場(chǎng)合比較合適。 機(jī)械能的這兩種形式用于便攜式凈水器都有它實(shí)現(xiàn)的可能性。 所以，總體設(shè)計(jì)方案中確定利用機(jī)械能作為動(dòng)力提供形式。 2.3凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械能提供方式的不同，設(shè)計(jì)凈水原理如下： 2.3.1凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)方案一 該方案（如圖2-3）的動(dòng)力部分依靠水自身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就決定了預(yù)處理階段是在凈水器體內(nèi)進(jìn)行的，要利用人力和器皿把水倒入凈水器最高位置的水箱中，水箱中過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾水中體積相對(duì)比較大的物理污染物，水再進(jìn)入玻璃纖維濾芯中，進(jìn)行一級(jí)濾水，除去了水中其它大部分的物理污染物，水接著進(jìn)入到固體消毒劑中，進(jìn)行二級(jí)濾水，進(jìn)行消毒殺菌處理，二級(jí)濾水階段容易產(chǎn)生二次污染，這部分污染隨著二級(jí)處理完的水一起進(jìn)入到活性炭濾芯中，進(jìn)行三級(jí)濾水。吸附除去水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物以及去掉水中的異味和異色。 預(yù)處理 水的重力 方向 水箱濾水 一級(jí)濾水 玻璃纖維濾芯 二級(jí)濾水 固體消毒劑 三級(jí)濾水 活性炭濾芯 圖2-3凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)方案一 該方案的優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)析：動(dòng)力部分依靠水的重力作用，節(jié)約了結(jié)構(gòu)空間，但是凈水速度很慢，在沒(méi)有外界壓力的情況下，隨著濾水時(shí)間的推移，水的通過(guò)性能力會(huì)降低，影響到凈水的速度。 由于是依靠水的重力作用，那么水必須要依賴于人力取水倒入到凈水器中，這增加了人野外作業(yè)的危險(xiǎn)性。 2.3.2凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)方案二 該方案(如圖2-4)的動(dòng)力提供方式為外力做功，采用手動(dòng)活塞式。 預(yù)處理在凈水器外進(jìn)行，用一段塑料管，一端接上預(yù)過(guò)濾頭，伸到水中，塑料管上在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置凈水浮漂，防止水管扎入到待處理水的底部。塑料管的另一端與凈水器相接。 抽動(dòng)活塞，使活塞筒中產(chǎn)生負(fù)壓，進(jìn)水閥門打開(kāi)，水從外界經(jīng)過(guò)預(yù)處理進(jìn)入到玻璃纖維濾芯中，除去水中的物理污染物，負(fù)壓使水進(jìn)入到中空玻璃纖維濾芯的中空部分，中空部分放置凈水藥片，對(duì)水進(jìn)行殺菌消毒，這樣水進(jìn)入到活塞筒中，下壓活塞，打開(kāi)出水閥門，使活塞筒中的水進(jìn)入到活性炭濾芯中，二級(jí)過(guò)濾產(chǎn)生的二次污染和活塞筒自身的污染一起進(jìn)入到其中，進(jìn)行吸附過(guò)濾。由上端蓋的出水口出水。 手動(dòng)活塞 凈水藥片 活性炭濾芯 玻璃纖維濾芯 預(yù)處理 正壓吸水 負(fù)壓壓水 圖2-4凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)方案二 該方案優(yōu)缺點(diǎn)分析：采用活塞動(dòng)力使凈水的速度加快，但是增加了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用濾芯的中空部分放置凈水藥片既節(jié)約了空間，又使凈水的質(zhì)量得到了保證。 2.3.3凈水系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)方案的確定 在野外的環(huán)境中，安全是第一位的，而方案一中要依賴于人去野外取水，很容易產(chǎn)生意外，比如說(shuō)潭水比較深，邊上比較滑，人去取水，很不安全，并且人要重復(fù)取水，也不能控制凈水器自身凈水的量。方案一的安全性和凈水速度不能保證。相對(duì)方案一來(lái)說(shuō)，方案二由于預(yù)處理是將預(yù)過(guò)濾頭直接伸到水中，凈水浮漂可以防止預(yù)過(guò)濾頭扎到水的底部，降低了危險(xiǎn)系數(shù)，由于采用手動(dòng)活塞凈水速度和出水量可以得到控制。 綜上所述，確定最終方案為：方案二 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 凈水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第三章 凈水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1凈水器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 依據(jù)凈水系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。凈水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理示意圖如下： 凈水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩部分組成，左側(cè)的濾芯筒，右側(cè)的活塞筒，濾芯筒下端設(shè)有進(jìn)水口，上端設(shè)有出水口，主要由：濾芯外套筒、玻璃纖維濾芯、濾芯擋板、活性炭濾芯、上端蓋這五部分組成（這里先不計(jì)密封圈的設(shè)置）。活塞筒下端設(shè)有進(jìn)水閥和出水閥，主要由：上端蓋、活塞筒、活塞柄、活塞桿、活塞五部分組成（不計(jì)密封圈的設(shè)置）。 圖3-1凈水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理示意圖 3.2凈水器關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì) 凈水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要達(dá)到基本功能的實(shí)現(xiàn)，并且要兼顧組裝的可行性。該便攜式凈水器不僅要求便攜，還要求方便于組裝拆卸，設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)要注意這個(gè)問(wèn)題。 3.2.1濾芯筒內(nèi)部關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)及二維尺寸圖 3.2.1.1玻璃纖維濾芯的選擇 市場(chǎng)上銷售的標(biāo)準(zhǔn)玻璃纖維濾芯的尺寸一般為：內(nèi)徑為65mm左右，外徑在75mm左右。也就是說(shuō)尺寸相對(duì)比較大，更多的是應(yīng)用于家用凈水器，而便攜式凈水器為了節(jié)約空間體積，考慮個(gè)人飲水量的問(wèn)題，不能夠選擇市場(chǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)件，可以定做內(nèi)徑為30mm，外徑為50mm，長(zhǎng)度為100mm的濾芯?？讖竭x擇0.5微米。孔徑的大小直接影響著凈水速度，這種尺寸的玻璃纖維濾芯就可以去除水中的懸浮物和顆粒，并且也可以保證凈水速度。 玻璃纖維濾芯（如圖3-2）主要尺寸規(guī)格：30mm*50mm*100mm （內(nèi)徑* 外徑* 長(zhǎng)度） 孔徑：0.5微米 在濾芯的上下兩個(gè)端面開(kāi)有兩個(gè)尺寸相同的密封槽，上端面放置圓形密封墊片，下端面放置環(huán)形密封墊片。 圖3-2 玻璃纖維濾芯三維圖和二維尺寸圖 3.2.1.2活性炭濾芯的選擇 玻璃纖維濾芯是一級(jí)過(guò)濾，主要解決的是物理污染，而活性炭濾芯是三級(jí)過(guò)濾，主要解決的是化學(xué)污染，這兩個(gè)濾芯是裝在同一個(gè)濾芯筒中，玻璃纖維濾芯的尺寸決定著它的凈水量，而玻璃纖維濾芯的凈水量又直接影響著活性炭濾芯的凈水量，從而影響著活性炭濾芯的尺寸。因此活性炭濾芯也不能夠采用市場(chǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)件，只能另行設(shè)計(jì)尺寸定做，內(nèi)徑20mm，外徑50mm，長(zhǎng)度100mm， 活性炭濾芯（如圖3-3）的尺寸規(guī)格：20mm*50mm*100mm（內(nèi)徑* 外徑* 長(zhǎng)度）。 在濾芯的上下兩個(gè)端面開(kāi)有兩個(gè)尺寸相同的密封槽，下端面放置圓形密封墊片，上端面放置環(huán)形密封墊片。 圖3-3 活性炭濾芯三維圖和二維尺寸圖 3.2.1.3濾芯外套筒的設(shè)計(jì) 選擇了玻璃纖維濾芯和活性炭濾芯的尺寸以后，設(shè)計(jì)濾芯筒（如圖3-4）的外徑為70mm，筒壁厚為3mm。 在濾芯筒側(cè)面的上端設(shè)有一個(gè)三級(jí)濾水進(jìn)水孔?？紤]到加工工藝的問(wèn)題，將一級(jí)濾水進(jìn)水孔設(shè)置在下端面。 在濾芯筒下端面的正中央設(shè)有一個(gè)出水孔，接有標(biāo)準(zhǔn)接頭，再通過(guò)軟管與活塞筒的進(jìn)水閥門相接。 濾芯材料選擇抗沖pvc塑料。 圖3-4濾芯外套筒三維圖和二維尺寸圖 3.2.1.4濾芯擋板設(shè)計(jì) 濾芯擋板設(shè)計(jì)（如圖3-5，3-6）所示，上下兩個(gè)面開(kāi)有兩個(gè)尺寸完全相同的圓形密封圈槽，為了密封濾芯，隔絕濾芯內(nèi)外腔液體。環(huán)面上開(kāi)有o型圈槽，防止玻璃纖維濾芯和活性炭濾芯兩個(gè)濾芯中的液體互通。濾芯正中心設(shè)有一個(gè)直孔，方便于安裝和拆卸，也減輕了零件的質(zhì)量。 確定了濾芯筒的外徑尺寸以及壁厚，濾芯擋板的直徑也就能夠確定70－3×2=64（mm） 濾芯擋板的直徑尺寸為：64mm 濾芯擋板材料選擇抗沖pvc塑料。 圖3-5 濾芯擋板三維圖 圖3-6濾芯擋板二維尺寸圖 3.2.1.5上端蓋的設(shè)計(jì) 上端蓋（如圖3-7，3-8）內(nèi)部中心有出水導(dǎo)路，導(dǎo)路的進(jìn)水口與活性炭濾芯上端面密封墊片固定，上端蓋的根部就是密封槽，密封濾芯外套筒。 上端蓋材料選擇抗沖pvc塑料。 圖3-7 上端蓋三維圖 圖3-8上端蓋二維尺寸圖 3.2.1.6密封圈的設(shè)置 密封圈可以根據(jù)產(chǎn)品的需要，自行設(shè)計(jì)它的尺寸和形狀（如圖3-9，3-10）。 圓形和環(huán)形墊片（如圖3-9），當(dāng)A為0時(shí)，則為圓形墊片，當(dāng)A不為0時(shí)，則為環(huán)形墊片。 1. 活性炭濾芯與上端蓋之間設(shè)有環(huán)形密封墊片，隔絕濾芯內(nèi)外腔的液體。 2. 玻璃纖維濾芯與濾芯筒下端面之間設(shè)有環(huán)形密封墊片，隔絕濾芯內(nèi)外腔的液體。 3. 整個(gè)濾芯筒上端面與上端蓋之間設(shè)有環(huán)形密封墊片，防止濾芯筒中的液體流出體外。 4. 濾芯擋板上的兩個(gè)圓形密封墊片和一個(gè)o型圈（如圖3-10）的設(shè)置在3.2.1.4中已描述過(guò)。 凈水產(chǎn)品中，所有接觸到水的材料的選擇都應(yīng)該采用無(wú)毒材料，故密封圈的材料選擇無(wú)毒橡膠（符合中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CJ3023-93見(jiàn)附錄一）。 圖3-9 密封墊片三維圖及二維尺寸圖 圖3-10 O型密封圈三維圖和二維尺寸圖 3.2.1.7消毒器的設(shè)計(jì) 消毒器（如圖3-11）內(nèi)裝凈水藥片（碘或氯），設(shè)置在玻璃纖維濾芯內(nèi)腔中，設(shè)置在一級(jí)和三級(jí)濾水中間。 消毒器采用無(wú)毒塑料（符合中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CJ3023-93見(jiàn)附錄一）。 圖3-11 消毒器三維圖 3.2.2活塞筒內(nèi)部關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì) 3.2.2.1活塞筒的設(shè)計(jì) 活塞筒（如圖3-12）的外徑為32mm，壁厚2mm，水容量高度約為160mm。 活塞筒要有一定的抗壓強(qiáng)度 ，并且要與水接觸，所以選擇不銹鋼材料1Cr18Ni9Ti。 圖3-12 活塞筒三維圖和二維尺寸圖 3.2.2.2活塞蓋設(shè)計(jì) 活塞蓋的尺寸依據(jù)活塞筒的尺寸而設(shè)計(jì)，活塞蓋的正中央設(shè)置活塞桿導(dǎo)路。活塞蓋的環(huán)面設(shè)置一些凹凸面來(lái)增加活塞蓋的摩擦力。 活塞蓋的材料選擇抗沖pvc塑料。 圖3-13 活塞蓋三維圖 圖3-14 活塞蓋二維尺寸圖 3.2.2.3活塞、活塞桿、活塞柄設(shè)計(jì) 活塞桿（如圖3-15）要有一定的強(qiáng)度，要能夠承受一定的壓力。故設(shè)計(jì)尺寸為：12mm。 活塞柄的設(shè)計(jì)要符合人機(jī)工程學(xué)手柄的設(shè)計(jì)原則，最佳的手柄尺寸為30-40mm，最佳的長(zhǎng)度為100-125mm，為節(jié)約便攜式凈水器的體積和質(zhì)量，保障手柄使用的舒服度，故選擇設(shè)計(jì)手柄直徑為30mm，手柄長(zhǎng)度為100mm（如圖3-16）。 活塞（如圖3-17，3-18）直徑尺寸由活塞筒外徑和壁厚決定：32－2×2=28mm。在活塞環(huán)面上開(kāi)有組合密封圈槽。增加活塞的密封性。在活塞的正中央開(kāi)有直通的螺紋孔。 活塞桿要承受一定的拉力和壓力，并且要接觸到水，故選擇材料為不銹鋼1Cr18Ni9Ti。 活塞柄選擇抗沖pvc塑料。 活塞選擇抗沖pvc塑料。 圖3-15 活塞桿三維圖和二維尺寸圖 圖3-16 活塞柄三維圖和二維尺寸圖 圖3-17 活塞三維圖 圖3-18活塞二維尺寸圖 3.2.2.4活塞筒底座的設(shè)計(jì)以及閥門的設(shè)置 為了方便于安裝和拆卸，故在活塞筒的下端設(shè)計(jì)活塞筒底座（如圖3-19，3-20），底座上設(shè)有兩個(gè)閥門，一個(gè)是出水閥門（如圖3-21，3-22，3-23），一個(gè)是進(jìn)水閥門（如圖3-24，3-25，3-26），一、二級(jí)濾水處理的水經(jīng)過(guò)進(jìn)水閥門進(jìn)入到活塞筒中，活塞筒中的水經(jīng)過(guò)出水閥門進(jìn)入到三級(jí)濾水處理中。 在兩閥門的底部設(shè)有墊片（如圖3-27），方便于安裝。 活塞筒底座采用不銹鋼1Cr18Ni9Ti（符合中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CJ3023-93見(jiàn)附錄一）。 閥門的零部件材料都選擇不銹鋼1Cr17Ni2（符合中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CJ3023-93見(jiàn)附錄一）。 圖3-19 活塞底座三維圖 圖3-20 活塞底座二維尺寸圖 圖3-21 出水閥門零件（1）三維圖和二維尺寸圖 圖3-22出水閥門零件（2）三維圖和二維尺寸圖 圖3-23凈水閥門零件（3）三維圖和二維尺寸圖 圖3-24進(jìn)水閥門零件（1）三維圖和二維尺寸圖 圖3-25進(jìn)水閥門零件（2）三維圖和二維尺寸圖 圖3-26出水閥門零件（3）三維圖和二維尺寸圖 圖3-27兩閥門底部墊片三維圖和二維尺寸圖 3.3凈水器結(jié)構(gòu)組裝設(shè)計(jì) 3.3.1組裝設(shè)計(jì) 1. 進(jìn)出水閥門組裝圖見(jiàn)附圖一； 2. 活塞筒底座及內(nèi)部組裝圖見(jiàn)附圖二； 3. 活塞桿與活塞組裝圖見(jiàn)附圖三； 4. 活塞筒、活塞、活塞底座、閥門及接頭組裝圖見(jiàn)附圖四； 5. 活塞筒總體組裝圖見(jiàn)附圖五； 6. 濾芯筒總體組裝圖見(jiàn)附圖六； 7. 濾芯筒和活塞筒組裝圖見(jiàn)附圖七； 8. 濾芯筒和活塞筒組合三視圖見(jiàn)附圖八； 3.3.2連接方式 1. 濾芯筒與其對(duì)應(yīng)的上端蓋采用螺紋密封連接； 2. 濾芯筒下端面的進(jìn)水孔與對(duì)應(yīng)接頭采用螺紋連接； 3. 濾芯筒下端面中心的出水孔與對(duì)應(yīng)接頭采用螺紋連接； 4. 塑料管與各接頭都采用變形密封套接； 5. 活塞筒與其對(duì)應(yīng)的上端蓋采用螺紋密封連接； 6. 活塞筒底座與活塞筒采用螺紋密封連接； 7. 活塞桿與活塞之間采用螺紋連接； 8. 活塞桿與活塞柄之間采用螺紋連接； 3.4凈水器技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算 3.4.1凈水速度的計(jì)算 已知：活塞筒水容量高度為160mm，活塞外徑為32mm，壁厚為2mm。 假設(shè)抽水頻率為25次/分，凈水系數(shù)為0.8 則：內(nèi)徑半徑 一次的凈水量 則每分鐘凈水量 3.4.2玻璃纖維濾芯過(guò)濾面積的計(jì)算 已知：玻璃纖維濾芯外徑，長(zhǎng)度， 則過(guò)濾面積 而玻璃纖維濾芯柔韌的玻璃纖維褶皺處使過(guò)濾面積大大增加，因而實(shí)際玻璃纖維濾芯的過(guò)濾面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于。 3.4.3活性炭濾芯過(guò)濾面積的計(jì)算 已知：活性炭濾芯外徑，長(zhǎng)度 則過(guò)濾面積 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 凈水器外觀設(shè)計(jì) 第四章 凈水器外觀設(shè)計(jì) 4.1凈水器外殼尺寸設(shè)計(jì) 圖4-3 凈水器外筒三維圖和二維尺寸圖 圖4-4 凈水器外筒蓋三維圖 圖4-5 凈水器外筒蓋二維尺寸圖 4.2凈水器外觀效果圖 圖4-6便攜式凈水器外觀效果圖 4.3產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)設(shè)計(jì) 圖4-11上端蓋語(yǔ)義學(xué)設(shè)計(jì) 產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中很人性化的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)不是從機(jī)器功能出發(fā)，而是從另一頭、從操作員的希望出發(fā),了解人們的理解過(guò)程和實(shí)際操作行為特性，通過(guò)語(yǔ)義學(xué)來(lái)使產(chǎn)品適應(yīng)人的視覺(jué)理解和操作過(guò)程。 濾芯筒和活塞筒的上端蓋的旋轉(zhuǎn)是在操作該產(chǎn)品操作頻率最高的，因而在其上端面設(shè)計(jì)這些旋轉(zhuǎn)方向的圖標(biāo)，便于人們直觀的理解和操作。 4.4產(chǎn)品細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) 出水口平時(shí)不用時(shí)如果不封閉的話，